GASSOGENO

GASSOGENO

. Qui si considerano i gassogeni, nei quali si trasformano i combustibili solidi (C) in combustibili gassosi (CO) applicati sugli autoveicoli (v. anche carburanti, App.).

L'idea di produrre a bordo dell'automobile il combustibile gassoso, occorrente per azionare il motore, con un gassogeno, non è nuova in quanto i primi studî furono fatti verso il 1900 e si ricorda un esperimento che ebbe luogo fin dal 1905 in Scozia; anche nel campo motonautico si ebbe qualche tentativo prima della guerra mondiale, come, per es., col motoscafo inglese Pioner nel 1911. Durante la guerra, in occasione di un concorso a Casablanca, comparvero alcuni camion a gassogeno, che non diedero peraltro risultati incoraggianti. Tuttavia l'autotrazione a gassogeno prese un certo sviluppo solo nel dopoguerra; il movimento sorse in Francia dove, nel 1922, si ebbe il primo dei concorsi per autocarri a gassogeno, che furono poi ripetuti negli anni successivi. La prima applicazione del gassogeno a vetture da turismo risale al rallye dei carburanti nazionali organizzato dall'Automobile Club Francese, cui prese parte una Peugeot alimentata con un gassogeno funzionante a carbone di legna.

Mentre annualmente in Francia continuavano a svolgersi i rallyes del carburante nazionale, in Italia si avevano i primi concorsi e le prime manifestazioni; nel 1929 si aveva il primo concorso internazionale a Milano cui presero parte autocarri ed autovetture a gassogeno. Nel 1933 un'Alfa Romeo a 6 cilindri da 1750 cc. prendeva parte alle Mille Miglia alla velocità media di oltre 63 km. all'ora. Nel 1934 si ebbe il I Concorso internazionale alpino e nell'anno successivo il Reale Automobile Club d'Italia si univa all'Automobile Club di Francia nell'organizzare il concorso internazionale Roma-Lussemburgo-Bruxelles-Parigi, che su un percorso di 3000 chilometri sanziono la possibilità dell'autotrazione a gassogeno oltreché quella di altri carburanti succedanei. In Germania nel 1936 si svolse un grandioso concorso per autoveicoli a carburante nazionale con la partecipazione di 46 automezzi di cui 38 a gassogeno.

Gli automezzi funzionanti a gas di gassogeno che circolavano in Italia al 10 settembre del 1938 ammontavano a 1000 circa, dei quali 500 autocarri e 500 autobus.

L'Italia importa notevoli quantità di legna e carbone di legna, ma si ritiene che, attraverso l'impiego nei gassogeni, potrebbero venire utilizzate le ramaglie minute che vengono di solito abbandonate nei boschi. Alcuni valutano a 1,5 milioni di mc. i residui di bosco che, carbonizzati, potrebbero essere impiegati nei gassogeni, cifra equivalente a 2 milioni di ettolitri di benzina.

Combustibili. - Come combustibile si adoperano legna, carbone di legna, antracite, semicoke di lignite, di torba e di carbone.

Per quanto in alcuni paesi, per esempio in Germania, si noti un orientamento verso i combustibili minerali, tuttavia il carbone di legna è quello che si presta meglio all'impiego nei gassogeni degli autoveicoli per il tenore basso e l'infusibilita delle ceneri e per la grande reattività con l'aria. La legna, pur presentando il vantaggio di un basso costo, dà luogo a consumi ponderali maggiori e inoltre il gas che fornisce, pur avendo potere calorifico e potenziale termico superiori, è carico di catrame e sostanze acide. Gli agglomerati di semicoke, sia di torba, sia di lignite, sia di carbon fossile, presentano invece il vantaggio, rispetto al carbone di legna, di una maggiore densità e un minor costo di materia prima; l'economia è però talora illusoria per l'impianto speciale di preparazione necessario.

Per stabilire un confronto tra i consumi di combustibile solido e di benzina si fa il rapporto tra il calore di combustione del gas che sviluppa un combustibile solido in un gassogeno e il potere calorifico della benzina e si tiene conto che con il gas si può migliorare l'utilizzazione delle calorie del motore, aumentando il rapporto di compressione.

Il confronto tra le potenze ricavabili si ha invece paragonando i potenziali termici dei gas ottenuti con quello della benzina, che è di circa 900 calorie.

Ecco una tabella che dà i dati necessarî per questi calcoli e la composizione dei gas ottenuti dal legno di pino a diversi tenori di umidità, e dei carboni che se ne possono ottenere per riscaldamento a diverse temperature.

Si vede, prendendo il dato dell'ultima riga, che da 1 kg. di carbone di pino, che ha un potere calorifico di 8250 calorie, si ottiene gas che ha un calore di combustione di 6070 calorie; ammettendo con il motore a gas un rendimento di 1,1 rispetto al motore a benzina, si calcola che occorrono 1,17 kg. di carbone per sostituire 1 litro di benzina. Invece, impiegando legno di pino a 18% di umidità, ne occorrono kg. 2,25 per 1 litro di benzina.

Per ciò che riguarda la potenza si vede che si ha un sensibile calo rispetto alla benzina che va da 30% per la legna a 35% nel caso del carbone di legna; tenendo conto anche qui della maggiore compressione cui si può ricorrere, queste cifre si riducono teoricamente a 27 e 31% rispettivamente. Praticamente però, per la minore velocità di combustione, se non si provvede a migliorare la turbolenza, si hanno delle diminuzioni di potenza anche del 50%.

Nella tabella seguente sono riportati i dati riguardanti l'equivalenza con 1 litro di benzina di diversi carburanti solidi:

I gassogeni che vengono applicati sugli autoveicoli debbono presentare peso e ingombro quanto è possibile ridotti; gli apparecchi oggi usati su automezzi da 3-5 tonn. pesano da 225 a 300 kg. e portano una diminuzione del 5-10% del carico utile.

Negli automezzi funzionanti a gassogeno si distinguono i seguenti organi: 1. il gassogeno costituito dal gassogeno propriamente detto, dal serbatoio e dal cinerario; 2. gli apparecchi di depurazione e di raffreddamento del gas; 3. il miscelatore.

Gassogeno. - Numerosi sono i tipi di gassogeno che sono stati sperimentati. Essi sono in genere di forma cilindrica, portano superiormente il serbatoio costituito da una tramoggia, e inferiormente il cinerario, nel quale si raccolgono le ceneri del combustibile. Nella parte centrale avviene la trasformazione del combustibile solido in gassoso per azione dell'ossigeno contenuto nell'aria sul combustibile rovente. A seconda del cammino dell'aria si possono distinguere tre tipi: a tiraggio diretto cioè con l'entrata dell'aria dal basso, a tiraggio rovesciato, con l'entrata dell'aria dall'alto, e a tiraggio inclinato.

Il tiraggio rovesciato, che fornisce un gas più puro, in quanto il catrame, che si forma nella zona di distillazione, brucia nella zona di combustione, è indicato per i combustibili che dànno molto catrame e prodotti acidi, come il legno.

Il tiraggio diretto dà luogo a minori perdite di carico e si può adoperare quando si bruciano combustibili che dànno poco catrame, come il carbone di legna, gli agglomerati di semicoke e di carbone di sansa. In qualche gassogeno si utilizza una parte del calore sensibile dei gas che escono dal gassogeno per vaporizzare l'acqua che viene inviata nel gassogeno stesso. In questo modo il gas che si ottiene è un gas misto, anziché un gas povero, ed ha un potere calorifico maggiore. L'immissione di vapore nel gassogeno risulta così automatica, ma talora se ne regola la quantità per evitare che un eccesso possa diminuire di troppo la temperatura del gassogeno.

Mentre in alcuni gassogeni il focolare (fig. 1) è rivestito di materiale refrattario, nei gassogeni a legna la temperatura si mantiene sufficientemente bassa per eliminare i refrattarî, e adottare acciai speciali per la costruzione dei focolari stessi (fig. 2). Anche in altri tipi di gassogeni si evitano i refrattarî, limitando la zona di fuoco alla parte centrale della colonna di combustibile, in modo che uno strato di carbone protegga le pareti metalliche da un riscaldamento troppo intenso (fig. 3). In questo caso si evita anche l'impiego degli acciai speciali per la costruzione dei gassogeni.

Per realizzare la combustione centrale, l'aria viene portata al centro della massa di carbone a mezzo di un tubo terminante in un ugello di sezione determinata; il tubo può essere di materiale refrattario, per es., carborundum, ma in questo caso è molto fragile, ovvero di materiale metallico, in generale di acciaio inossidabile o di bronzo e allora occorre assicurare il raffreddamento o per conduzione termica o costruendo il tubo a doppia parete o facendo circolare nell'intercapedine acqua proveniente dal radiatore.

Apparecchi di depurazione e raffreddamento del gas. - Il gas uscito dal gassogeno trova poi i purificatori, nei quali si raffredda e viene privato delle particelle solide e liquide da cui risulta inquinato. A questo scopo servono sia filtri di tela, di lana, di metallo o a carbone, sia apparecchi detti cicloni, nei quali la separazione delle particelle solide avviene per forza centrifuga, sia anche il gorgogliamento in acqua o in olio.

La miglior epurazione si ottiene graduando gli apparecchi di purificazione in modo da trattenere prima le impurezze più grossolane, per es., a mezzo cicloni, poi quelle più fini con filtri a maglia via via più stretta e infine con il gorgogliamento.

È importante che questi apparecchi siano efficaci, pur presentando una piccola resistenza al movimento del gas.

È opportuno inoltre che il gas si raffreddi, e che la capacità delle tubature e degli apparecchi di purificazione sia tale che il gas vi possa essere contenuto in quantità sufficiente per costituire una riserva, sia per l'avviamento, sia per le improvvise accelerazioni.

Miscelatore. - Dopo gli apparecchi di purificazione e di raffreddamento, il gas giunge al miscelatore, che sostituisce il carburatore ed è in genere costituito da un recipiente cui fanno capo i due tubi, dell'aria e del gas, e il tubo che porta la miscela al motore; in quest'ultimo è sistemata la farfalla comandata dall'acceleratore.

Quando, come in qualche caso, si ha l'alimentazione mista a benzina e a gas, un rubinetto invertitore, comandato dal cruscotto permette di escludere il miscelatore, e fare giungere al motore l'aria carburata proveniente dal carburatore.

Sistemazione del gassogeno e degli apparecchi accessorî. - Nelle vetture da turismo i costruttori si sono in genere preoccupati di sistemare il gassogeno senza turbare la linea delle vetture, e quindi lo hanno collocato nella parte posteriore della macchina al posto del bagagliaio (fig. 4), oppure in apposito alloggiamento in continuazione della carrozzeria (fig. 5).

Per gli autocarri il gassogeno viene in genere collocato di fianco al conducente (v. fig. 6 e automobile, App.), mentre negli autobus è preferita la sistemazione nella parte posteriore (v. automobile, App.). In questo caso è particolarmente importante curare un buon isolamento termico, il quale si ottiene circondando il generatore con una camicia in lamiera metallica foderata in amianto, o di altri materiali coibenti, la quale dista qualche centimetro dalle pareti del generatore, in modo da lasciare un cuscinetto d'aria.

I raffreddatori vengono in generale collocati sotto il telaio, non solo per estetica, ma principalmente perché tale sistemazione permette il raffreddamento con la corrente d'aria provocata dal movimento del veicolo. I depuratori sono anch'essi sistemati sotto al telaio, ovvero, nelle vetture da turismo, vicino al generatore nella parte posteriore. Negli autocarri, in cui il gassogeno è situato di fianco al conducente, il depuratore è spesso collocato dall'altra parte, mentre gli elementi che servono più propriamente al raffreddamento sono nella parte inferiore (fig. 6).

Qualche costruttore ha invece posto tutti gli organi inerenti al funzionamento a gassogeno su di un carrello a due ruote da accodare all'autoveicolo.

Avviamento del gassogeno. - L'accensione del gassogeno si ottiene introducendo un straccio intriso di petrolio cui si è dato fuoco e soffiando o aspirando aria. Il ventilatore può essere azionato a mano o elettricamente; l'aspirazione si può ottenere mediante un congegno azionato elettricamente, ovvero con il motore che si fa marciare con il motorino della messa in moto, oppure a benzina. In questo caso, dopo avviata la combustione, si passa dall'alimentazione a benzina a quella a gas (v. sopra). Nei gassogeni a legna si dispone, per l'avviamento, uno strato di carbone di legna sotto alla carica principale.

Ecco una tabella in cui sono riportati per varî combustibili i tempi intercorsi tra l'accensione del gassogeno freddo e contemporanea messa in funzione del ventilatore di avviamento e l'inizio del funzionamento del motore e del movimento del veicolo:

Alimentazione mista. - Sulla opportunità dell'alimentazione mista, i pareri sono discordi: mentre da un lato conduce a una complicazione degli organi di alimentazione e alla necessità di disporre di un serbatoio ausiliario di benzina, e praticamente può indurre gli autisti ad abusare della dotazione di benzina, d'altra parte può risultare vantaggiosa sia per poter compiere piccoli spostamenti delle autovetture, p. es., nelle rimesse, sia per aumentare la potenza del motore nelle salite; tuttavia questo secondo uso non è compatibile con le trasformazioni che si fanno subire al motore, o con i dati costruttivi del motore per gas di gassogeno, ed in Italia si preferisce non ammettere l'alimentazione mista a benzina. Alcuni però hanno trovato vantaggioso carburare il gas con carburanti liquidi, p. es. alcool metilico, con dispositivi speciali riscontrando una diminuzione del consumo di calorie.

Modifiche al motore. - Le modifiche che si possono far subire al motore per ridurre le perdite di potenza che comporta la carburazione a gas povero rispetto alla carburazione a benzina sono: un aumento del rapporto di compressione che migliora il rendimento, ma che non può da solo essere sufficiente a compensare la diminuzione di potenza dovuta al minore potenziale termico della miscela gassosa; e l'aumento di cilindrata, che può, purché sia sufficiente, cioè di circa il 50%, riportare la potenza al valore che avrebbe il motore funzionando a benzina. L'aumento di cilindrata è accompagnato naturalmente da un aumento di consumo.

Un aumento troppo grande del rapporto di compressione introduce una serie di inconvenienti e cioè: funzionamento irregolare delle candele d'accensione, necessità di aumentare la potenza del motorino per la messa in marcia; inoltre occorre proporzionare la costruzione del motore alle maggiori pressioni che si raggiungono, e quindi aumentarne il peso. Alcuni costruttori tenendo conto di quest'ultima necessità, adattano i monoblocchi dei motori Diesel alla carburazione a gas. Di solito il rapporto di compressione si mantiene intorno a 8-8,5.

Ecco dei risultati ottenuti al banco con benzina e gas di gassogeno, che dimostrano l'influenza della compressione oltre che del numero dei giri del motore sulle potenze praticamente ottenibili:

Le tabelle di pag. 643 dànno le caratteristiche di alcuni autoveicoli a gassogeno costruiti in Italia.

Ecco infine a titolo indicativo alcuni risultati di consumo a diverse velocità ottenute da autocarri su pista:

I motori di detti autoveicoli avevano una cilindrata di cmc. 12.220 e una velocità di regime di 1600 giri al 1′; il carico utile variava da kg. 4050 a kg. 4163 e il peso totale da kg. 11.532 a kg. 11.640.

I motori di questi autoveicoli avevano una cilindrata di cmc. 10.780 e una velocità di regime di 1250 giri al 1′; il carico utile variava da 4620 a 4830 kg.; il peso totale da 11.590 a 11.900 kg.

Bibl.: Tommasi, Il problema dell'autotrazione a gassogeno, in Annali della R. Stazione chimico-agraria sperimentale di Roma, 1932, n. 282; S. De Capitani, Il conducente di autoveicolo a gassogeno, Milano 1936; Rouyer, Étude des Gazogènes portatifs, Parigi 1938; Atti del II e III Congresso Internazionale del carbonio carburante, Milano 1932 e Roma 1937.