En una oscura noche de Florida de 2001, el Dr. Michael Swain, de la Universidad de Miami en Coral Gables, EE.UU., provocó el incendio del tanque de combustible de dos vehículos idénticos, uno con un motor de hidrógeno y otro con uno de gasolina, ambos con el mismo contenido energético. El hidrógeno provocó daños menores en el vehículo, aunque es muy inflamable y tiene una alta capacidad de detonación. La gasolina provocó un siniestro total porque al ser un combustible líquido, cae al suelo, encharca y permanece mucho tiempo. El vídeo de las explosiones de 3’5 min. no está disponible en la web, que yo sepa, pero el Dr. Swain publicó un artículo que incluye 8 instantáneas y un análisis de las razones por las que la llama de hidrógeno es de color amarillo; el análisis espectral de la llama mostró la presencia de sodio, cuyo origen natural deben ser micropartículas sólidas suspendidas en el aire. El artículo técnico es Michael R. Swain, «Fuel Leak Simulation,» Newburgh Heights Association (NHA) Meeting, May 5, 2001 [djvu, pdf].
Para mí lo más interesante del artículo son las fotos del incendio de ambos vehículos. El hidrógeno se consume muy rápido, con una gran llamarada vertical, porque tiene una difusividad en aire muy alta, al ser muy ligero, pero deja el coche casi sin daños; en el interior del coche la temperatura máxima alcanzada fueron 19’4 ºC (67 ºF) y en el exterior 47’2 ºC (117 ºF). Si hubiera habido pasajeros que no hubieran salido del vehículo debido al pánico, no les habría pasado absolutamente nada. Sin embargo, la gasolina se encharca debajo del coche y provoca un fuego lento que alcanza temperaturas muy altas que carbonizan hasta el acero y el vídrio del vehículo. Cualquier pasajero debería haber salido del vehículo cuanto antes, en menos de un minuto, sino quiere temer por su vida.
¿Cómo se provocó el incendio de cada vehículo? En el vehículo de gasolina se perforó con un agujero de 1/16 pulgadas la manguera de combustible en el centro del coche. En el vehículo de hidrógeno, cuyo tanque contiene mútiples medidas de seguridad para cortar el flujo de hidrógeno en caso de accidente, se provocó una fuga en el dispositivo de liberación de presión del tanque (PRD por Pressure Release Device), lo que provocó la llamarada vertical y facilitó que todo el hidrógeno del tanque saliera del mismo en unos 100 segundos. Según el Dr. Swain en ambos casos se provocó el accidente más probable para cada vehículo. Obviamente, un escéptico dirá que el experimento está «preparado» para que en el caso del hidrógeno los daños sean mínimos. No quiero entrar en esta polémica.
La foto 1 nos muestra, a la izquierda, el coche con un motor de hidrógeno y, a la derecha, el que tiene un motor de gasolina. En la foto 2, a los 3 segundos, se observa el momento justo en el que se produce la ignición del combustible. El caudal de hidrógeno se estima en 2100 SCFM (Standard Cubic Feet per Minute), o unos 59500 litros por minuto. El caudal de gasolina se estima en 680 cc/min, o 0’68 litros por minuto. La llama de hidrógeno es vertical, por encima del capó trasero. La llama de la gasolina se sitúa en los bajos del vehículo donde la gasolina se ha derramado.
La foto 3 muestra que tras 1 minuto el flujo del hidrógeno está amainando, mientras que en el vehículo de gasolina sigue creciendo. En la foto 4, tras el primer minuto y medio, el flujo de hidrógeno está a punto de acabar, mientras que la combustión del vehículo de gasolina continúa (por eso se ha ampliado la imagen.
Las fotos 5 y 6 ilustran el fotograma justo antes y justo después de que se inicie la deflagración alcance el interior del vehículo. Las llamas entran en el interior del vehículo a través de los bordes de la tapa del maletero. Este proceso ocurre solo a los 2 minutos y 20 segundos.
Las fotos 7 y 8 ilustran el fotograma justo antes y justo después de que se rompa el neumático trasero, lanzando sus desechos fuera del vehículo. Tras la grabación del vídeo, el coche con motor de gasolina quedó como siniestro total. Sin embargo, el coche con motor de hidrógeno sufrió daños mínimos.
Por cierto, los tanques de combustible de los vehículos tienen medidas de seguridad para evitar que exploten en caso de incendio accidental del motor. Y los tanques de los coches de hidrógeno tienen medidas de seguridad adicionales (porque el hidrógeno es muy inflamable).
Para los interesados en mayor información sobre el hidrógeno como vector energético, recomiendo la charla de Antonio González García-Conde, «La energía basada en el hidrógeno: desafíos y oportunidades,» Ciclo: El Hidrógeno como vector energético, Madri+d Mediateca [29 min]. Las transparencias de la charla no se ven en el vídeo y gracias a dicha ausencia busqué las fotos del Dr. Swain que ilustran y justifican esta entrada [minuto 23 del vídeo]. Antonio es el presidente de la Asociación Española del Hidrógeno (otras charlas).
Muy interesante, Francis. Un resultado anti-intuitivo magníficamente ilustrado.
Me atrevo a sugerir lo que sigue:
[1] ¿El tiempo que pasa desde que aprietas el gatillo hasta que sale la bala es mucho o poco? Depende de con qué lo compares. Por eso los términos lento y rápido, salvo que estén muy bien definidos, se suelen evitar. La combustíón que se produce en una bala al percutirla es una deflagración, esto es, una combustión a velocidad subsónica. Los llamados motores de explosión son realmente motores de combustión interna pues el proceso de quema del combustible también es una deflagración. Una deflagración es una combustión que se propaga por conductividad térmica y no está asociada a una onda de choque.
Todo lo anterior es para proponer la siguiente modificación: en vez de «justo después de que se inicie la deflagración (o combustión lenta) del interior del vehículo » usar la frase «justo después de que la deflagración alcance el interior del vehículo».
[2]»Las llamas entran en el interior del vehículo a través de los bordes de la puerta del maletero.»
«Tapa» del maletero. Véase: http://es.wikipedia.org/wiki/Maletero
[3]»Sin embargo, el coche con motor de gasolina sufrió daños mínimos.»
El de hidrógeno.
Para que luego digas que tus artículos no se leen.
Muchas gracias, César, ya he incluido tu revisión. Aquí, en Málaga, siempre se dice «un coche de cinco puertas,» incluyendo como «puerta» la tapa del maletero. Ahora veo que solo es «puerta» si incluye la luna trasera. Todos los días se levanta uno aprendiendo algo nuevo. Fuera de bromas, gracias de nuevo por la aclaración sobre la deflagración.
Interesante artículo, Francis. Y como dice César, las ilustraciones son magníficas.
Pero hay algo que puede generar duda o confusión en cuanto a extrapolar (sé que no es extrapolable, pero alguien lo hará) este experimento con la seguridad frente a incendios y explosiones en vehículos turismos. El Dr. Swain afirma que «en ambos casos se provocó el accidente más probable para cada vehículo» y aquí es donde está mi duda: ¿por qué es el más probable en el caso de los coches de gasolina? Estadísticamente, la mayoría de los incendios en vehículos de gasolina tienen lugar tras accidentes, sobrecalenteamientos del motor o en el repostaje, motivados por electricidad estática o cigarrillos. Ver, por ejemplo (la segunda es autobombo):
http://www.malaciencia.info/2006/01/coches-que-explotan.html
http://amazings.es/2010/09/16/es-peligroso-el-uso-del-telefono-movil-en-una-gasolinera/
Puede generar confusión, en realidad los vehículos que utilizan hidrógeno como combustible tienen unas medidas de seguridad increíbles (me consta), y los de combustión, pues también.
De todas formas, esto no quita mérito alguno al trabajo de Swain. Y desmitifica a esos paranicos anti-hidrógenos que nos encontramos por ahí. Muy buena y recomendable la charla de Antonio González García-Conde.
Gracias por el artículo, realmente es muy bueno. 🙂
Muchas dudas. Me parece un primer paso, pero sin duda es un experimento de laboratorio en condiciones muy controladas, difícil de extrapolar a un accidente real.
Por ejemplo, ¿qué pasa con ese chorro de hidrógeno ardiente si el coche volcó con el accidente?
Buenas.
Como dices parece todo un ensayo de laboratorio muy controlado. Y así es, todos los ensayos de prevención de riesgos y accidentes se hacen en entornos controlados que limiten las variables y así poder determinar su riesgo. En respuesta a tu pregunta, la llama de gas de hidrógeno sale a muchísima velocidad ya que sale de un tanque a 350 o 700bar o atm. La diferencia de presiones hace que el flujo sea alto, pero además el hidrógeno es el elemento más ligero que existe, comparado con el aire su densidad es 13 veces menor y esta es la razón por la que sale directamente hacia arriba.
Intresantissimo artículo. Yo hace tiempo que estoy pidiendo a la comunidad de vecinos donde vivo, que no permitan que se aparquen coches de hidrógeno en el suterraneo. A menos que pagemos modificaciones en el garaje para poder almacenar hidrógeno.
Soy un paranoico?
Gran artículo. Yo soy de los que no se esperaba esos resultados para nada. Me alegro que los coches de hidrógeno tengan tantas medidas de seguridad.
Muy interesante. Por mi trabajo conozco bastante bien combustibles como la gasolina y el hidrógeno, así que puedo opinar en consecuencia:
1. Una vez producida la fuga, es mucho más fácil que se inflame el hidrógeno que la gasolina. Lo que arde son los vapores (la gasolina líquida no arde) y como el hidrógeno ya es gaseoso, se mezcla con el aire con rapidez.
2. El hidrógeno, al estar a presión, sale despedido lejos del coche. A no ser que la vena de gas se dirija al interior del vehiculo o sus ocupantes (probabilidad del 10% aprox.) rotura del tanque no producirá daños a las personas. La gasolina siempre se cae hacia abajo, así que es casi seguro que el indendio (si lo hay) se propague al habitáculo.
3. Sobre las medidas de seguridad de los motores no digo nada, ya que no las conozco, pero sí se que hay que tomar muchas precauciones con el hidrógeno, ya que no se ve, ni se huele. Además de ser inflamable es asfixiante.
4. Por lo demás, creo que es igual de peligroso una cosa que otra, sólo hay que tener en cuenta y saber que las precauciones a tomar deben ser un poco diferentes.
La verdad nos hará libres.
Saludos.
Por cierto, ya que hablamos de gasolina, aquí os dejo un enlace a un artículo que habla sobre el devenir de su precio:
http://nadamasquelaverdad.wordpress.com/2011/01/04/la-verdad-sobre-la-gasolina/
La verdad nos hará libres.
Saludos.
El problema de los coches de hidrogeno de combustión interna se reduce a: ¿¿donde puedo comprar uno?? ¿bién de precio?
https://www.xataka.com/automovil/el-coche-de-hidrogeno-asi-es-su-tecnologia
¿Se puede usar hidrógeno como combustible en un motor bencinero? ¿Qué ventajas o desventajas tendría el uso de hidrógeno en un automóvil de ese tipo?
No, y mezclar hidrógeno con gasolina es dañino para el motor de gasolina y puede ser peligrosa para el conductor si el hidrógeno se mezcla con oxígeno. Se requieren motores diseñados para ello. Así que su uso no tiene ninguna ventaja y muchísimas desventajas.
Parte del video fue subida a YouTube en 2019 con comentarios, por si a alguien le interesa verlo.
https://www.youtube.com/watch?v=OA8dNFiVaF0