OPTIMIZACION DEL GNV

JUAN SEBASTIAN HURTADO LOPEZ

UNIVERSIDAD TECNOLOGIA DE PEREIRAMETODOLOGIA DE LA INVESTIGACION

INGENIERIA ELECTRICAPEREIRA

2015

OPTIMIZACION DEL GNV

JUAN SEBASTIAN HURTADO LOPEZPROYECTO INVESTIGATIVO

JOAQUIN RODRIGEZ, DOCENTE UNIVERSIDADTECNOLOGIA DE PEREIRA

UNIVERSIDAD TECNOLOGIA DE PEREIRAMETODOLOGIA DE LA INVESTIGACION

INGENIERIA ELECTRICAPEREIRA

2015

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CONTENIDO

Pág.

1.INTRODUCCIÓN 5

2.OBJETIVOS 6

2.1 OBJETIVO GENERAL 6

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 6

3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 7

3.1 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA 7

3.2 JUSTIFICACIÓN 7

4 MARCO TEORICO 85 BIBLIOGRAFIA 15

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RESUMEN

Optimización del GNV para vehículos ligeros y de carga liviana sin pérdida de par/torque a través de un masificador de aire eléctrico.

PALABRAS CLAVE: Gas natural; par motor; turbo cargador; sonda Ox

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1. INTRODUCCIÓN

El tema ambiental preocupa cada día más al ser humano. La contaminación por combustibles fósiles tradicionales es cada día más severa. El bióxido de carbono, CO2, que hasta hace poco, no era considerado como contaminante, hoy es uno de los principales causantes del efecto invernadero que produce el aumento de la temperatura de la Tierra con consecuencias impredecibles para las generaciones futuras. Los gobiernos del mundo preocupados por la calidad de vida de los descendientes, de los ciudadanos del mañana, comienzan a tomar drásticas medidas para la preservación de nuestro recurso más importante para la vida: el medio ambiente.

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2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

Implementar y aprovechar al máximo el GNV como alternativa definitiva a la gasolina en motores de combustión interna

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

-Promover el uso del GNV.-Reducir el CO2-Reducir el costo de mantenimiento de un automotor

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3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

3.1 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

Centrándome particularmente en mi región en este caso el eje cafetero, es común ver automóviles con conversiones GNV, pero en su mayoría con precarias instalaciones en las cuales los dueños se quejan constantemente del pobre rendimiento del automotor después de la conversión. Creando una imagen ante el público que aún no posee el sistema de “el gas desfuerza el carro , no es conveniente en vehículos de carga”. Esto dando como resultado que la gente no crea en el gnv como una buena alternativa .

3.2 JUSTIFICACIÓN

El problema anterior explica el por qué cada vez menos autos tienen GNV y como algunos que ya lo poseían terminar retirándolo y volviendo al antiguo sistema naftero, siendo esto contraproducente para el medio ambiente y para la economía general de usuario.

4. MARCO TEÓRICO

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A continuación explicare terminología básica y necesaria para entender la propuesta expuesta en este trabajo investigativo.

*QUE ES EL GAS NATURAL

El gas natural es el combustible gaseoso fósil más liviano y menos contaminante que existe. Está conformado por un átomo de carbono y cuatro átomos de hidrógeno, a diferencia de la gasolina que en promedio tiene siete punto seis átomos de carbono y doce átomos de hidrógeno.Cuando se quema un combustible lo que hace combustión son los vapores o gases de dicho combustible. Puesto que la gasolina es un líquido se le obliga a vaporizarse para que pueda combustionar. El gas natural es un combustible que proviene de los pozos petroleros y puede estar asociado con el petróleo crudo o puede estar libre, por lo cual su producción y refinación es mucho más sencilla que el de la gasolina.

*QUE ES EL OCTANAJE

El octanaje, o índice de octano o número de octanos se refiere exclusivamente a la cualidad antidetonante que se incorpora a la gasolina. El octanaje no es otra cosa que la medida de la cualidad antidetonante que se requiere en el combustible para que este resista o evitar su tendencia al auto detonación o autoencendido del mismo, por lo que el número de octanos requerido depende directamente de la relación de compresión del motor.Con el nivel de octanaje adecuado se evita la auto detonación y se logra un solo foco de llama dado por el encendido en el momento preciso, con lo cual se obtiene una combustión más efectiva.Dicho índice de octano se obtiene por comparación del poder antidetonante del combustible a medir con el de una mezcla patrón compuesto de heptano e isooctano.Por ejemplo Al isooctano se le asigna un poder antidetonante de 100 (antidetonante) y al heptano de 0 (muy detonante), de modo que, por ejemplo, una gasolina de 95 octanos se correspondería en su capacidad antidetonante a una mezcla con el 95 por ciento de isooctano (antidetonante) y el 5 por ciento de heptano (no antidetonante).En un motor de gasolina, la combustión normal es una deflagración. Hay un frente de llama que se inicia en la bujía y se propaga por la cámara a una velocidad menor que la del sonido. Ese frente de llama aumenta la presión delante de él a medida que se desplaza. Puede ocurrir que, si la presión llega a ser muy alta en

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algún punto de la cámara, la mezcla de aire y gasolina aún sin quemar produzca una detonación.En la combustión (ver grafica) está la clave para el octanaje correcto.En tal caso, la energía que inicia la reacción de combustión no la produce ni el arco eléctrico de la bujía ni la llama que se va desplazando, sino el aumento de temperatura local que sigue al aumento de presión.Esa detonación provoca una combustión anormal que no mejora el rendimiento del motor y que, por su violencia, puede causar daños mecánicos graves en los pistones u otras partes de la cámara.

FIGURA1

*MOTOR ATMOSFERICO.

Para la alimentación del motor, se utiliza la presión atmosférica. Es decir, a medida que el pistón se desplaza en carrera de admisión, la presión atmosférica

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empuja el aire mezclado con gasolina hacia el interior del cilindro para llenar el espacio generado. La velocidad que alcanza el gas para llenar el cilindro depende absolutamente de la presión atmosférica. Si la presión atmosférica es mayor, la fuerza con que será empujado el gas hacia el interior del cilindro también será mayor.

*MOTOR SOBREALIMENTADO

Este motor funciona con presiones superiores a la atmosférica. Para lograr mayor rendimiento volumétrico la alimentación de motor se puede realizar con un turbo cargador. Este equipo empuja el aire de alimentación con una fuerza superior a la presión atmosférica. Como consecuencia se obtiene un motor capaz de quemar más gasolina, desarrollar más potencia y alcanzar mayor número de revoluciones.

*AIRE Y PRESION ATMOSFERICA

La atmósfera se compone de 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y concentraciones menores de dióxido de carbono, argón, neón, helio, criptón, xenón, hidrógeno, metano, óxido nitroso, ozono y vapor de agua. Cuando la presión atmosférica es mayor entonces el número de moléculas de oxígeno contenidas, por ejemplo en un litro, también es mayor. La mayor concentración de oxígeno por unidad de volumen permite quemar más combustible a la vez, por lo cual el motor aumenta su rendimiento volumétrico, generado más fuerza motriz y par motor, torque y potencia (conocido como HP, CV o Kw )

*RENDIMIENTO VOLUMETRICO

Como el tiempo de admisión es demasiado breve, los gases de mezcla fresca dentro del cilindro nunca alcanzan el valor de la presión atmosférica. Comparando

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dos motores iguales, el que sea capaz de llenar en mejor forma sus cilindros será el más eficiente.

Se denomina rendimiento volumétrico al porcentaje de presión de llenado de un cilindro. Por ejemplo, si la presión barométrica es de 1.000 milibares, el motor tendrá un 80% de rendimiento volumétrico cuando los gases en sus cilindros alcanzan una presión de 800 milibares, antes de comenzar la carrera de compresión. Entre dos motores iguales, el que tiene mayor rendimiento volumétrico genera más potencia puesto que dispone de mayor número de moléculas de oxígeno que le permiten quemar mayor cantidad de combustible. Los sistemas de admisión de motores para vehículos de calle, se diseñan de manera que el rendimiento volumétrico máximo se alcance a velocidades medias de alrededor de 3.000 a 4.000 RPM. Cuando el llenado de los cilindros es máximo entonces el torque es máximo. Esto último no significa que su potencia sea máxima.

Ya con los marcos teóricos previamente descritos procederé a explicar mi proyecto.Como es conocido el gas natural vehicular tiene como gran contra el hecho de reducir la potencia del vehículo atmosférico, esto dado que la eficiencia volumétrica del motor atmosférico convencional no es lo suficientemente efectiva para compensar el alto octanaje que contiene el GNV,(120 octanos vs 93 octanos de la gasolina extra colombiana) reduciendo la fuerza y uniformidad de la explosión de la cámara.

Para solventar este inconveniente existe una alternativa la cual es sobre alimentar el motor y luego instalar un kit de conversión de gas de 5ta generación. El problema principal de este sistema, es la dificultad que conlleva debido sobrealimentar el motor ya que el exceso de presiones en el motor genera una preingnicion por el bajo octanaje del combustible. Por otro el turbo requiere un sistema de lubricación y refrigeración, junto a la modificación del sistema de escape para mover un eje que a su vez acciona una turbina la cual succiona aire de la atmosfera y lo envía a presión hacia el motor.( ver grafica 2 ).

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FIGURA2

El problema del espacio aparece pues un turbo cargador solo puede ser instalado en vehículos con un habitáculo para el motor espacioso, el cual generalmente solo lo tienen los vehículos grandes como camionetas, dejando si oportunidad a los autos más pequeños. Por último y quizás el problema mayor seria que el sistema de 5ta generación solo está disponible en motores atmosféricos con MPFI o EFI esto dado a se requiere una ECM para controlar la inyección de gas al motor. Luego de lo anterior podemos ver que este sistema en un principio no es muy viable, pero para solventar este inconveniente propongo la utilización de los siguientes componentes:

-kit de Gas de 5ta generación con inyectores-ECM programable -turbo cargador de accionamiento eléctrico-Map-TPS-Sensor Ox

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A continuación una breve explicación de cómo sería el sistema:

En el múltiple de admisión de acoplan las 4/6/8 electroválvulas/inyectores de gas controlados electrónicamente por la ECM programable junto a TPS mientras en el múltiple de escape se instalara un sensor de oxígeno. El biturbocargador semieléctrico estará conectador a la admisión del motor justo antes del TPS y a su vez en ese trayecto se tendrá un MAP , el cual estará conectado a un computadora programable al igual que los demás sensores y actuadores previamente nombrado.

A medida que se acelera, la ECM lo detectara por medio del TPS, por lo cual revisara el estado de presión del turbo con el MAP para ajustarla (aumentar/disminuir), luego revisara el estado de la mezcla aire combustible atreves del sensor de oxígeno para calcular la cantidad de gas exacta que se requiere y gracias a la alta cantidad de octanos de GNV no se producirá auto detonación, dando como resultado un motor altamente eficiente a nivel volumétrico, económico amigable con el medioambiente y con mucha potencia (alrededor de un 40% más ) , lo cual atraería más a las personas a la instalación de este sistema.

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GLOSARIO

GNV: GAS NATURAL VEHICULAR

ETC: ELECTRIC TURBO CHARGER

ECM: ELECTRONIC CONTROL MODULE

MPIF: MULTI POINT FUEL INJECTION

MAP: MANIFOLD APSOLUTE PRESSURE SENSOR

BIBLIOGRAFÍA

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http://www.todomotores.cl/

https://german7644dotcom.wordpress.com

http://www.profesorenlinea.cl/

http://www.motorpasion.com/

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