Conversion a GNV

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ITAB Conversión de motores a GNV1

CONVERSION DE MOTORES A GNV 1.1. Antecedetes: El GNV fue utilizado en los inicios de los motores Otto en su denominación de gas de alumbradoTemperatura de ignición GNV 650, gasolina 350 C

1.2. Características del combustible

La principal característica del Gas Natural radica en que, debido a su mayoritario contenido en metano, y puesto que este compuesto presenta el mayor ratio H/C de entre todos los hidrocarburos (4 frente a 3 del etano, 2.67 del propano, 2.5 del butano y 2.25 de la gasolina), produce en su combustión una menor proporción de CO y CO2.

1.3. Composición del aire

N2 (Nitrogeno) 78 %

02 (oxigeno) 21 %

CO2 Dióxido de carbono y otros gases 1%

Esta composicion no varia significativamente en diferentes regiones geograficas en cuanto a su altitud respecto al nivel del mar, pudiendo considerarse constante dentro el ambito de aplicación de los motores automotrices.

1.4. Contaminación vehicular

1.5. Combustión

Combustión es la oxidación rapida del combustible, acompañada de fuerte desprendimiento de calor.

Combustion ideal

HnCm + O2 CO2 + H2O

Alcanos + oxigeno dioxido de carbono + vapor de agua

Combustión con gasolina

HnCm + O2 CO2 + HC + NOx + CO + H2O

Combustión incompleta

Combustión con GNV

HnCm + O2 CO2 + HC + NOx + CO + H2O

1.5. Combustión

La combustión ideal, es aquella que se produce cuando la mezcla corresponde a la estequiometrica, es decir cuado es igual a 1.

relación de mezclal0 Cantidad teórica de aire necesario para quemar 1 kg de combustible

1.5. Combustión

2. Revisión previa al vehículo

El vehículo debe funcionar muy bien con gasolina para ser convertido a GNV.

Se debera verificar y evaluar los siguientes aspectos

Presion de compresionPotencia de encendidoAvance de encendido

2.1. Presión de compresión

120 a 140 PSI en Santa Cruz100 a 120 PSI en La Paz

1 bar = 14,5038 PSI

Se denomina PSI (del inglés Pounds per Square Inch) a una unidad de presión cuyo valor equivale a 1 libra por pulgada cuadrada.

Presión atmosférica Pat = 0,95 bar en Santa Cruz

Pat = 0,68 bar en El Alto

La perdida de presión atmosférica es de alrededor del 30 % ▼ Pat≈ 30 %

Presión de compresión politropica

n1 coeficiente politropico de compresión, de 1,23 a 1,30 para gasolina

Pc presión de compresión

Presión de compresión teórica

k coeficiente adiabático Pc = 14,17 bar en Santa Cruz Pc =0,68*9 1,23 = 10,14 bar en La Paz Pc gnv = 0,68*12 1,23 = 14,45 bar en La Paz para vehiculo dedicado a GNV

Temperatura de compresión

Tc = 100 °C* 12 1,23 - 1

Tc = 180 °C para GNV con relación de compresión de 12 : 1Tc = 100 °C* 9 1,23 - 1

Tc = 165 °C para GNV con una relación de compresión de 9 : 1 Ta temperatura de admisión alrededor de 100 °CTc temperatura en final de compresión

2.2. Potencia de encendido

Para mejorar el sistema de encendido se debe

Cambiar cables con mejor aislante y alma de carbón. El cableado de alambre de cobre produce interferencias de radio ”IR” y pueden dañar los componentes electrónicos.

Resistencia total del circuito secundario = 25 kΩ Cable de carbón = (20 –25) kΩ/m

La bujías deben se cambiadas por una que lleve un grado térmico mayor en relación a la que utilizaba con gasolina.

La separación de los electrodos de la bujía debe ser disminuida en 0,1 mm.

Si se realiza cambio de bobina por una que tenga mayor voltaje en el circuito secundario, entonces se incrementara la distancia de electrodos de la bujía, aumentando así la intensidad de la chispa para un mejor funcionamiento a GNV.

2.3. Avance del encendido

Si el punto esta muy adelantado o atrasado, el motor calienta.

Cuando esta muy adelantado, el flanco de llama encuentra al pistón al final de su carrera ascendente, produciéndose la interacción de dos fuerzas opuestas sin aprovechamiento de la energía de la combustión.

Cuando esta muy atrasado, Los gases de la explosión entregan su energía a las paredes del cilindro y en menor medida a la cabeza de piston.

2.3. Avance del encendido

Varidador de avance: Los motores convertidos que funcionaran en sistema dual, es decir tanto con gasolina como con GNV, al tener diferentes valores de avance en correspondencia al combustible seleccionado, deben llevar un varidador de avance.

Las normas argentinas NOM 15 y NOM 16 recomiendan cambiar todo los componentes del sistema de enciendido.

3. Posibles daños en motor convertido

Válvulas de admisión: puede sufrir desgaste prematuro por que el GNV no cumple las siguientes funciones auxiliares de la gasolina:

Lubricación de la guía de válvula Refrigeración de la válvula

Una medida paliativa es el funcionamiento alterno GNV – gasolina

4. Componentes del equipo (Kit) de conversión

Para carburador Reductor con manometro y electrovalvula de corte de

GNV Llave conmutadora y cables Valvulas

De carga Electrovalvula para corte de gasolina Registro de máxima

Mangueras De suministro del reductor al mezclador De refrigeración

Caño de alta presión 4 m de longitud y 6 mm de diámetro Bolsa y tubos de venteo Pernos y accesorios de sujeción

4. Componentes del equipo (Kit) de conversión

Para Inyección El conmutador debe soportar el modo de inyección o ser

exclusivo para inyección. Además se tendrán los siguientes dispositivos:

Variador de avance Para sensor de PMS Inductivo Para sensor de PMS Hall Para módulo de encendido Para sensor MAP Para sensor MAF Para encendido por ruptor

Emulador de inyectores Emulador de sensor de oxigeno

Otros dispositivos que vienen separados El cilindro de alta presión La válvula de cilindro

4.1. Cilindro

Cilindro: Almacena el GNV a alta presión (Maxima presion de carga 200 Bar)

Pt = 200 bar (20 Mpa o 3600 PSI) PPH = 350 bar

4.1. Cilindro

Son fabricados sin costura, llevan un solo orificio con rosca cónica para la válvula de cilindro.

Existen cuatro variedades básicas de cilindros, su elección depende de la necesidad de reducir el peso y de la disponibilidad a una solución mas cara.

Todas las variedades ofrecen igual estándar de seguridad, al cumplir las mismas normas.

Las precauciones a tomar son diferentes en cada variedad.

4.1. Cilindro, variedades

Variedad 1 Cilindro hecho completamente de metal (Aluminio o Acero) No tiene otra protección que una capa de pintura Lleva sus características viñeteadas sobre el metal, en lado

de su boca en lugar de etiqueta Es el mas económico pero pesado

Variedad 2 Cilindro de metal y reforzado parcialmente en el centro con envoltura de fibra de

vidrio aramid o carbono

El metal absorbe el 50 % del esfuerzo y la fibra el otro 50 %. Liviano, pero costoso

Variedad 3 Cilindro con franjas metálicas y envoltura de fibra del mismo material que la variedad 2 en todo el tanque Las tiras metálicas absorben solo parte del esfuerzo

mecánico Mas liviano pero de mayor costo

Variedad 4 Cilindro con franjas plásticas y envoltura de fibra del mismo material que la variedad 2 en todo el tanque El esfuerzo es soportado por la fibra Ligero y costoso

4.1. Cilindro, condiciones de servicio

Condiciones de servicio Las condiciones de servicio en carretera son severas para los cilindros de GNV Temperaturas extremas (entre -20 °C a 100 °C ) Múltiples llenados, por tanto fatiga Exposición al medio ambiente (humedad, acidez),

golpes fortuitos y fricción Vibración Fuego en caso de incendio Colisión en caso de accidente

Las normas establecen pruebas para cada una de las condiciones referidas.

4.1. Cilindro, algunas pruebas del fabricante

Ensayos destructivos Ensayos aleatorios destructivos son realizados

periódicamente garantizando un control de calidad continuo.

Prueba hidraulica Prueba realizada con agua por la facilidad de elevar la

presión del liquido. La presion es elevada por encima de los 350 bar y el

cilindro debe presentar fugas por la formación de grietas pero no debe explotar.

Prueba de impacto por gravedad En cilindros de las variedades 2, 3 y 4 es difícil

reconocer el daño producido La región de impacto, debido a la carga dinámica

(llenado y vaciado del cilindro), estalla con el uso.

Prueba de incendio Para verificar si la válvula térmica instalada en la

válvula del cilindro evacua el GNV a temperaturas superiores a 100 °C, evitando así la explosión del cilindro

Prueba de vibración Realizada para confirmar la resistencia del cilindro

de GNV a vibración constante en operación del vehículo

Prueba de impacto hidráulico Utiliza un actuador hidráulico que impacta sobre

el cilindro presurizado tratando de destruirlo. La prueba se realiza con 150 000 kgf. El cilindro es golpeado por el cilindro hidráulico en

contra de una pared de concreto reforzado.

Prueba de impacto con dos toneladas Se deja caer un bloque de dos toneladas sobre

cilindro presurizado

4.1. Cilindro, pruebas de recalificación

Ensayos no destructivos Tienen la finalidad de establecer si el cilindro aun cumple requerimientos de seguridad, de ser así , recalifica al cilindro extendiendo su vida útil. Inspección óptica Radiografía metalográfica Barrido con ultrasonido Prueba hidráulica

Prueba hidráulica El tiempo de vida del cilindro de acuerdo a normas

argentinas (ENARGAS) es de 10 años, al cabo del cual debe ser sometido a una prueba hidráulica con agua a 350 bar, estableciendo si cumple aún con los limites permisibles de deformación, de ser así, se extiende el tiempo de vida por 5 años.

4.1. Cilindro de metal, características

Características del cilindro de metal Espesor del cilindro entre (8 a 12) mm No lleva costura Fabricado por:

Extrusión que cosiste en pasar una plancha de metal caliente por un orificio

Re laminación de tubo de acero Recibe tratamiento térmico para incrementar su resistencia.

Tiene un orificio cónico con rosca donde se instala la válvula de cilindro.

Para uso dinámico (en vehículos) esta pintado de amarillo

Para uso estático tiene color blanco Soportan generalmente de 10000 a 15000 ciclos de carga Pueden soportar mas ciclos de carga según especificaciones hasta 80000

4.1. Cilindro de metal, proveedores

Los cilindros mas comunes en Bolivia son de industria:

Brasilera Argentina Italiana

Los proveedores de cilindros mas conocidos en la región son:

INFLEX INPROCIL CIDEGAS KIOSHI FABER MAT CIBRAS

4.1. Cilindro, capacidad de almacenamiento

Capacidad de almacenamiento La cantidad de volumen de GNV en m3, que cabe en

un cilindro varia en función de la temperatura ambiental, debido a esto la capacidad de los cilindros es indicada en litros.

Las capacidades hidráulicas mas comunes empleadas en Bolivia son las siguientes:

En un cilindro de una capacidad hidráulica de 100 litros se almacena un volumen de 25 m3 a una presión de 200 bar .

4.1. Cilindro

Autonomia

1m3 = 1,27 l de gasolina

4.1. Cilindro

Proceso entropico

Este proceso se caracteriza pr la absorcion de calorpor la expansion del gas al caer la presion de este

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