DIAGNOSTICO Y AFINADO DE MOTORES

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1 1.1. INTRODUCCION DIAGNOSTICO Y AFINADO DE MOTORES La contaminación ambiental y la dependencia del petróleo son dos de los grandes problemas con los que tropieza el progreso de la automoción. La proliferación de vehículos movidos por gas natural, una energía limpia y económica, puede representar una solución para ambas cuestiones. Es una fuente de energía abundante, de alto rendimiento y sobre todo muy limpia. Sólo faltan los requisitos de distribución y los incentivos fiscales necesarios para que el gas como combustible para automóviles se convierta en la alternativa global. Otra ventaja del gas natural es que hay reservas abundantes y comprobadas, al menos para unos 60 años, lo que entraña además una significativa estabilidad en sus precios. También es más barato que otros combustibles alternativos, como el etanol y metanol, y sin sus efectos nocivos. Hay buenas razones para pensar que el gas tiene un extraordinario futuro como combustible de automoción. Así lo reflejan sus ventajas, el interés de los fabricantes, la viabilidad de los proyectos que están en marcha y la pujanza de unos mercados en expansión, fundamentalmente algunos del sur de América que, como Argentina, han experimentado con éxito esta alternativa. Entrando en materia, decir que de entre las diferentes clases de motores que existen, nos ocuparemos de los térmicos y dentro de éstos, de los de dos y cuatro tiempos que utilizan como combustible gasolina (motores de explosión) o gasolina (motores de combustión). Estos motores basan su funcionamiento en la expansión, repentina, de una mezcla de combustible y aire en un recinto reducido y cerrado. Esta expansión, puede ser explosión o combustión según se trate de un motor de gasolina o diesel. Para que se logre, debe mezclarse el carburante con aire, antes de entrar en los cilindros en los motores de gasolina o una vez dentro en los de gasolina, en una proporción, aproximada, de litros de aire por 1 de carburante. En la combustión, la mezcla, arde progresivamente, mientras que en la explosión, lo hace, muy rápido. Los gases procedentes de la combustión, al ocupar mayor volumen que la mezcla, producen una fuerza que actúa directamente sobre la cabeza del pistón y hace que ésta se mueva MAQUINAS MOTORAS Y GENERADORAS Una máquina motora es aquella que transfiere energía obtenida a partir de un fluido al ambiente en forma de trabajo mecánico, mientras que una máquina generadora transfiere al fluido la energía recibida como trabajo del ambiente. Los motores alternativos de CI y todas las turbinas son máquinas motoras. Las bombas, los compresores y ventiladores son máquinas generadoras. Los motores alternativos de CI, las turbinas de gas y de vapor son máquinas térmicas motoras. Las máquinas térmicas son capaces de transformar la energía interna de un fluido en trabajo o convertir el trabajo en energía interna como los compresores y bombas. Fig. 1.1 DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 1

2 RELACIÓN DE COMPRESIÓN O denominada también relación de expansión, es una relación volumétrica que relaciona el volumen inicial con el volumen final, formado por el cilindro, el pistón y la culata del motor entre el PMS y el PMI. El volumen final es también conocido como el volumen muerto o volumen de la cámara de combustión. Mientras el volumen final es igual al volumen de la CC más el volumen de desplazamiento. Vinicial V1 Vcc Vdes i V final V2 Vcc Ec. (1) LA CILINDRADA DEL MOTOR Fig. 1.2 La cilindrada de un motor es el volumen de desplazamiento del motor y se determina multiplicando el área de la cara del pistón por su carrera. Para un motor de varios cilindros se tendrá: Cil A L No (cm 3 o litros) Ec. (2) piston carrera decilindros POTENCIA Y PAR MOTOR La potencia que puede proporcionar un motor depende del número de revoluciones que éste lleve y a cada velocidad de giro le corresponde una potencia determinada; esta potencia aumenta a medida que crecen las revoluciones por minuto, y la máxima potencia la alcanzará el motor al máximo número de revoluciones para las que está proyectado. POTENCIA podemos definirla como la cantidad de trabajo que puede efectuar una máquina; pero que realmente vence la resistencia que impone la carga al giro del cigüeñal, y por lo tanto de la transmisión y las ruedas o cadenas, es el par motor. Par motor podemos definirlo, pues, como la capacidad que tiene una máquina para realizar un trabajo. PAR es el resultado de multiplicar una fuerza aplicada por la distancia de aplicación de esa fuerza al punto de apoyo o de giro de la palanca a la que estamos aplicando la fuerza. Para entender el concepto físico de momento y momento de un par de fuerzas vamos a considerar el primero de los ejemplos. Imaginemos que estamos apretando un tornillo con dos tipos de llaves fijas. Para hacerlo girar, con la llave 1, necesitamos realizar una fuerza F aplicada a una distancia D del centro del tornillo O. El momento M que aplicamos viene dado por: el producto de la fuerza por la distancia entre dicha fuerza y el punto O, a condición que las direcciones de ambas sean DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 2

3 perpendiculares entre sí. Esta magnitud viene expresada en N-m (Newton metro), 1N = 0,1 Kilogramo fuerza. Al girar el volante, debido a los movimientos alternativos de los pistones, se origina en la periferia del volante una fuerza centrífuga, esa fuerza origina en el punto de apoyo del volante un PAR que es el resultado de multiplicar la fuerza centrífuga por el radio del volante. Este PAR que es el que vence la resistencia de giro del cigüeñal y en definitiva la resistencia al giro de las ruedas o cadenas. M = F x D (N-m) Ec. (3) A medida que vamos apretando el tornillo nos va costando más esfuerzo, ello es debido a que el propio tornillo cada vez ofrece mayor resistencia a ser movido. Está claro que, cuando apretamos siempre procuramos hacerlo desde la posición más ventajosa, o sea, buscamos hacer la menor fuerza, por lo que instintivamente la aplicamos en el extremo de la llave, a nadie se le ocurre hacerlo próximo a la cabeza de la misma. Incluso, a veces, nos valemos de un prolongador que colocamos en la llave para apretar a un más MOTORES OTTO El motor, para poder funcionar adecuadamente, requiere de la formación de una mezcla aire - combustible, que es introducida en cada cilindro, comprimida e inflamada, generara la presión necesaria dentro de dicho cilindro para mover el pistón, el pistón por medio de una biela hace girar el cigüeñal, y este comunica el giro las ruedas, pasando por la caja de velocidades y el diferencial, produciéndose el desplazamiento del pistón cómo resultado de la presión del cilindro, es necesario expulsar los gases quemados, reemplazarlos por mezcla fresca y reiniciar el ciclo. Podemos mencionar dos tipos clásicos de motores: Motores a gasolina (ciclo Otto) en el cual la combustión de la mezcla y el aire se realiza en forma explosiva con la necesidad de una chispa, la cual se encarga de suministrar el sistema de encendido, por eso se lo conoce cómo motor a explosión. Motor a Diesel (ciclo diesel) en el cual se realiza la compresión solamente del aire y luego una inyección de un aceite pulverizada lo que produce una combustión más lenta. Generalmente se lo denomina de 4 tiempos cuando completa el ciclo con 4 movimientos del pistón: 1- Carrera de Admisión 2- Carrera de Compresión 3- Carrera de Expansión 4- Carrera de Escape Es necesario formar la mezcla aire/combustible ante de introducirla en el cilindro, y así lo hemos venido haciendo desde siempre por medio del carburador. Los sistemas de inyección electrónica, o sea motores sin carburador, donde el combustible se mezcla con el aire por medio de inyectores, el control de la combustión solo puede lograrse por medio de una cámara de combustión adecuada, por un riguroso control de la relación de aire y combustible, y por un exacto control que establezca el punto de encendido óptimo para cada situación. Es de vital importancia, para lograr gases de escape transformables en el catalizador, mantener durante toda la gama de operaciones del motor una relación en peso de aire y combustible de 14.7 partes de aire por una parte de combustible, o sea 14.7:1. Algunos autores en vez de hablar de partes de aire y partes de combustible prefieren comparar la relación de aire y combustible (A/C) química ideal o estequiométrica con la que realmente tiene el motor en cuestión y llaman a ese valor lambda. Cuando el valor de A/C teórico conocido coincida con el A/C del motor será lambda =1. Como la relación teórica también es 14.7:1, lambda =1 es DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 3

4 exactamente el valor que deberá mantener constante el sistema de inyección para que todo funcione. El principal problema con el carburador reside en que entre él y la cabeza de cilindro está el llamado colector o múltiple de admisión, que se ocupa de distribuir la mezcla formada en el carburador a cada uno de los cilindros. Como las gotitas de combustible no han sido entrenadas tan bien como el aire para seguir las diferentes formas que presenta el colector de admisión, el resultado es que el balance de mezcla que llega a cada cilindro es diferente. Es por ello, independientemente de otras incapacidades propias del carburador, que resulta imposible sostener el lambda =1 con un carburador. La solución viene de la mano de un sistema que se asegure de suministrar la misma cantidad de aire a cada cilindro, y que a las puertas de este se ocupe de proveerle la misma cantidad de combustible requerida para las r.p.m. del motor y la apertura de mariposa correspondiente. Eso es exactamente lo que hace un sistema de inyección multipunto. Características: Formación mezcla a/c en exterior cilindro: La mezcla aire/combustible se realiza fuera del cilindro en el carburador o mediante un sistema de inyección, durante el periodo de aspiración o admisión del motor. Encendido por chispa eléctrica: El encendido de la mezcla comprimida en el cilindro es producida por una chispa eléctrica producida por la bujía y el sistema eléctrico de encendido. Combustión a volumen constante: La adición o suministro de calor a la mezcla a/c comprimida tiene lugar a volumen aproximadamente constante. Relación de compresión de los motores actuales está comprendida en un rango de 6/1 hasta 14/1 y está limitada por la auto detonación de la mezcla a/c. Esto está determinado por el índice de octanaje del combustible, las condiciones de trabajo del motor (temperaturas elevadas) y el diseño de la cámara de combustión CICLO IDEAL OTTO El tipo de fluido que evoluciona este tipo de motor es aire y combustible liviano. Carrera de Admisión: el pistón se desplaza desde el punto muerto superior (PMS) al punto muerto inferior (PMI) manteniéndose abierta la válvula de admisión penetrando una mezcla de aire y combustible finalmente pulverizado. Carrera de Compresión: el pistón se desplaza desde el PMI al PMS y cómo las dos válvulas se encuentran cerradas se comprime la mezcla previamente ingresada. Carrera de Explosión y Expansión: al llegar al PMS la mezcla se inflama por presencia de la chispa proveniente de la bujía de V. El calor que produce está violenta combustión eleva la temperatura y la presión. Está transformación se realiza a volumen constante, tengamos en cuenta que es muy rápida. Aquí es donde se libera la energía del combustible y el sistema recibe un importante aporte de calor. Estos gases a elevadas temperaturas impulsan el pistón desde el PMS al PMI produciéndose la expansión adiabática (sin intercambio de calor). La temperatura desciende y la presión. Cuando el pistón llega al PMI se completa otra media vuelta del cigüeñal. Poco después se abre la válvula de escape. Carrera de escape: el pistón se desplaza desde el PMI al PMS barriendo los gases de combustión que salen a través de la válvula de escape. Cuando se abre la válvula la presión descendió CICLO REAL OTTO En el ciclo teórico que estudiamos anteriormente no tuvimos en cuenta ciertos fenómenos que ocurren en los procesos termodinámicos como: Tiempo en que se realiza la combustión Evolución politrópica tanto en la compresión como en la expansión. Resistencia de los conductos al paso de los fluidos. Transferencias de calor de las masas metálicas DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 4

5 Si tomamos el diagrama real un motor notaremos la incidencia de aquellos factores y las correcciones que se realizan con el fin de mejorar el rendimiento térmico. Admisión: En esta carrera para lograr que la mezcla de aire combustible ingrese al cilindro, se debe vencer la resistencia del filtro de aire, carburador y conductos. Todo esto trae como consecuencia que el pistón en su carrera descendente debe realizar un trabajo negativo, tanto mayor como sean estas resistencias antes mencionadas. Compresión: En esta evolución la mezcla aire combustible es comprimida dentro del cilindro hasta alcanzar la temperatura óptima. Luego de esto se produce el encendido de la chispa. En el cilindro en este tipo de motores es una masa metálica refrigerada. Los elementos fundamentales que constituyen el sistema de refrigeración son el radiador, la bomba de agua termostatos y mangueras. Todo esto hace que el resultado de la transformación sea politrópica. Debemos recordar que la temperatura del motor se debe mantener dentro de cierto rango para lograr una efectiva lubricación de sus componentes. Ignición: La ignición se produce por el salto de la chispa dentro del fluido comprimido a una determinada temperatura. La combustión es rápida pero no es instantánea como la pretende el ciclo teórico. El tiempo real oscila entre seg., por lo tanto debemos tener en cuenta que si hacemos saltar la chispa al llegar al PMS la combustión se realizara cuando el motor está retrocediendo, lo mencionado anteriormente produce una pérdida importante en el ciclo. Para dar solución a este problema se anticipa la chispa antes de llegar al PMS, está es lo que denomina avance al encendido, corrección en el ciclo real. Expansión: La expansión de los gases se produce según una transformación politrópica. Podemos apreciar una pérdida de trabajo respecto al ciclo ideal. Escape: Finalizada la combustión de la mezcla los gases deben ser retirados del cilindro para el ingreso de la nueva mezcla y completar el ciclo. Si esperamos abrir la válvula de escape en la coincidencia con el final de la carrera de expansión la carrera de escape se iniciara con precisión dentro del cilindro. Para corregir este problema que demanda una potencia adicional se procede a comenzar la apertura de la válvula de escape antes de finalizar la carrera de expansión, por tanto cuando iniciamos la carrera de escape la presión interna a disminuido notablemente reduciendo en gran medida el trabajo requerido para dicha operación. Como vemos en el dibujo anterior solo el 35% de la energía entregada por el combustible el motor lo transforma en trabajo útil, o sea para mover el auto. Fig. 1.3 Es importante saber que en estos tipos de motores al cilindro ya ingresa una mezcla de aire y combustible e iniciara su combustión por medio de una chispa genera da libremente. La idea es que al comprimirse la mezcla se caliente lo suficiente como para que todo el combustible mezclado con el aire se gasifique y facilite el proceso de combustión, pero que no se caliente tanto como para que sé auto inflame, lo que traería como consecuencia el temido fenómeno de la detonación o pintoneo SISTEMA DE REFRIGERACIÓN Por refrigeración entendemos el acto de evacuar el calor de un cuerpo, o moderar su temperatura, hasta dejarla en un valor determinado o constante. La temperatura que se alcanza en los cilindros, es muy elevada, por lo que es necesario refrigerarlos. La refrigeración es el conjunto de elementos, que tienen como misión eliminar el exceso de calor acumulado en el motor, debido a DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 5

6 las altas temperaturas, que alcanza con las explosiones y llevarlo a través del medio empleado, al exterior. La temperatura normal de funcionamiento oscila entre los 75º y los 90º. El exceso de calor produciría dilatación y como consecuencia agarrotaría las piezas móviles. Por otro lado, estropearía la capa aceitosa del engrase, por lo que el motor se agriparía al no ser adecuado el engrase y sufrirían las piezas vitales del motor. El medio empleado puede ser: Aire. Liquido (agua) SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN Es el sistema que mediante el accionar de las válvulas regulan la entrada de mezcla y salida de gases quemados del cilindro. Está compuesto por el árbol de levas, engranaje de mando, válvulas de admisión y escape, elementos de mando, balancines. A continuación se describen más detalladamente estos elementos (en algunos casos se presentarán vínculos para ampliar aún más la información con artículos específicos) SISTEMA DE ENCENDIDO Cuando se habla de sistema de encendido generalmente nos referimos al sistema necesario e independiente capaz de producir el encendido de la mezcla de combustible y aire dentro del cilindro en los motores de gasolina o Gas, conocidos también como motores de encendido por chispa, ya que en el motor Diesel la propia naturaleza de la formación de la mezcla produce su auto-encendido. En los motores de gasolina resulta necesario producir una chispa entre dos electrodos separados en el interior del cilindro en el momento justo y con la potencia necesaria para iniciar la combustión GENERACIÓN DE LA CHISPA En conocido el hecho de que la electricidad puede saltar el espacio entre dos electrodos aislados si el voltaje sube lo suficiente produciéndose lo que se conoce como arco eléctrico. Este fenómeno del salto de la electricidad entre dos electrodos depende de la naturaleza y temperatura de los electrodos y de la presión reinante en la zona del arco. Así tenemos que una chispa puede saltar con mucho menos voltaje en el vacío que cuando hay presión y que a su vez, el voltaje requerido será mayor a medida que aumente la presión reinante. De esto surge la primera condición que debe cumplir el sistema de encendido: Condición 1: El sistema de encendido debe elevar el voltaje del sistema eléctrico del automóvil hasta valores capaces de hacer saltar la electricidad entre dos electrodos separados colocados dentro del cilindro a la presión alta de la compresión. Condición2: El sistema de encendido debe ir adelantando el momento del salto de la chispa con respecto a la posición del pistón gradualmente a medida que aumenta la velocidad de rotación del motor. Condición 3: El sistema de encendido debe ir atrasando el momento del salto de la chispa a medida que el cilindro se llena mejor en la carrera de admisión. Condición 4: El sistema de encendido debe producir en el momento exacto una chispa en cada uno de los cilindros del motor ADELANTO AL ENCENDIDO CON LA VELOCIDAD DEL MOTOR Ya sabemos cómo se genera el alto voltaje y además como se distribuye a las diferentes bujías del motor, ahora veremos cómo se puede adelantar el encendido con el aumento de la velocidad de rotación del motor. Consideremos el esquema, una leva determina el momento de la apertura del contacto y con esto el momento en que se produce la chispa en la bujía. Hemos visto que esta DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 6

7 leva está montada en un eje que a su vez se mueve desde el motor a través de un engranaje para garantizar el debido sincronismo. Si montamos la leva en su eje de manera que pueda girar sobre él y determinamos su posición exacta con respecto al eje a través de un mecanismo centrífugo podremos modificar la posición de la leva con respecto al eje en dependencia de la magnitud de la velocidad de su giro. De esta forma podremos ir adelantando el encendido cuando la velocidad aumenta y disminuyéndolo cuando esta velocidad baja. Como se altera la posición, la punta de la leva alcanzará a abrir el contacto con más o menos atraso. Este simple procedimiento es el que se usa con mucha frecuencia en los sistemas de encendido de los motores de automóvil. Unos contrapesos adelantan la posición de la leva con respecto a su eje debido a la fuerza centrífuga cuando la velocidad sube, y los muelles de recuperación del mecanismo la hacen retornar cuando baja ATRASO AL ENCENDIDO CUANDO SE LLENA MEJOR EL CILINDRO Cuando se aprieta el acelerador se abre la mariposa del carburador o del sistema de inyección de gasolina y se llena mejor el cilindro del motor, esta apertura hace que la magnitud del vacío dentro del conducto de admisión entre el cilindro y la mariposa se reduzca, es decir la presión absoluta en este conducto aumenta al haber mejor acceso a la presión atmosférica exterior. De esta forma, la magnitud de la presión absoluta dentro del conducto de admisión sirve para conocer de manera indirecta como se ha llenado el cilindro del motor, el valor de esta presión absoluta es la que se utiliza para adelantar o atrasar el momento del encendido. Para ello la base donde está montado el contacto descrito en la figura se construye de manera tal que pueda girar con respecto al eje de la leva. Fig.1.4 Observe que el cable procedente de la batería pasando por el interruptor de arranque alimenta el primario de la bobina de encendido. El circuito del primario se completa a tierra con el contacto dentro del dispositivo llamado como Conjunto distribuidor. Note también como la leva y el rotor que distribuye la corriente de alto voltaje a las diferentes bujías, están montados en el eje que se conecta al motor. Un elemento nuevo es el condensador, está conectado en paralelo con el elemento móvil del contacto, este condensador ayuda a reducir las chispas en el contacto y aumenta la potencia de la chispa. El mecanismo centrífugo y el diafragma que sirven para acomodar el avance al encendido no están representados. El cable de alto voltaje que sale de la bobina de encendido entra al centro del rotor por medio de un contacto deslizante y este lo transmite a la bujía correspondiente al girar. DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 7

8 Fig PUESTA A PUNTO DEL ENCENDIDO POR MEDIO DE UNA LÁMPARA ESTROBOSCÓPICA El empleo de una pistola estroboscopica ofrece mayores garantías por qué se puede conseguir una puesta a punto más precisa, rápida y cómoda, ya que su funcionamiento es autã³nomo y puede ir conectada a la red eléctrica o a la batería del vehículo, produciendo una ráfaga de luz por efecto capacitivo tan potente que puede realizarse la puesta a punto con el motor en marcha y se puede tomar la referencia sobre las marcas hechas por este motivo en la polea o en el volante motor según sea el sistema de referencia introducido por el fabricante. Fig. 1.6 Para verificar la puesta a punto con la pistola, conectar los cables de corriente de la misma a la batería del vehículo, y el cable con la pinza capacitiva sobre el aislante de la primera bujía o sobre el aislante del cable de alta tensión que une el distribuidor con la bobina, también hay que desconectar el tubo de vacío que viene del motor a la capsula de vacío del distribuidor. Se pone el motor en funcionamiento a ralentí y, cada vez que pase la corriente por el conductor al que esta acoplado la pinza, la lámpara emite un rayo de luz, con el cual al ser dirigido sobre las marcas de la polea podrá apreciarse la perfecta coincidencia de las mismas. Si las marcas situadas en la polea y bloque no coincidiesen, girar el distribuidor (como se ve en la figura inferior) en uno u otro sentido hasta hacerlas coincidir, con lo cual la puesta a punto seria la correcta. DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 8

9 Fig. 1.7 Hay pistolas estroboscopicas que van equipadas, con un medidor de grados de avance del encendido. Moviendo una ruleta en la pistola podemos se consigue desplazar el destello de la lámpara con respecto al punto de encendido, cuyo efecto supone que la marca del volante se mueva en contra del sentido de giro. De esta manera, moviendo la ruleta pueden hacerse coincidir las marcas de PMS y la referencia fija del cárter, indicando la aguja en el cuadrante del visor los grados de avance inicial a que se ha "calado" el distribuidor. Del mismo modo, mediante esta pistola puede comprobarse el punto de encendido a diferentes regímenes del motor, lo que supone una verificarían de las curvas de avance del encendido SISTEMA DE LUBRICACIÓN Cuando dos superficies metálicas se mueven en contacto una contra otra están sometidas a rozamiento; el rozamiento es mayor cuando menos pulidas estén las superficies y cuanto mayor sea la presión que se ejerce sobre ellas. El rozamiento consiste en la deformación y desgarramiento de las crestas que la mecanización, por muy esmerada que haya sido, ha dejado en las superficies. Esta acción absorbe una energía que se transforma en calor. Se llama lubricantes una series de sustancias que interpuestas entra dos superficies metálicas que se frotan mutuamente, disminuyen en gran manera la energía absorbida por rozamiento el desgaste de las piezas, los lubricantes pueden ser líquidos, sólidos, semisólidos pastosos (grasas). Misión del aceite de engrase: Reducir el rozamiento, reduciendo la perdida de potencia. Reducir el desgaste, impidiendo el contacto entre piezas. Refrigerar los elementos internos del motor. Eliminar, a su paso por el filtro, las partículas metálicas resultantes del asentamiento de piezas, y las carbonosas procedentes de las combustiones. Amortiguar los golpes en las piezas sometidas al empuje de otros elementos como bulones, cojinetes de biela, bancada etc. Eliminando los ruidos originados por el golpeteo. Completar la hermeticidad o estanqueidad de los pistones en los cilindro. DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 9

10 VISCOCIDAD. Es la resistencia o frotamiento entre las moléculas de un líquido a deslizarse entre sí, la viscosidad es variable con la temperatura de forma que un aceite es más viscoso cuando más frio esta. Un aceite poco viscoso ocupa mejor los espacios y las holguras entre las piezas a engrasar, ofrece menor rozamiento para el arranque en frio ADITIVOS. Las altas temperaturas y fuertes presiones en los mecanismos de los motores actuales hacen que los aceites minerales puros sean insuficientes sin la incorporación de algunos elementos químicos llamados aditivos, que refuerzan o dotan a, los aceites de ciertas cualidades. 1. Aditivos que modifican algunas propiedades físicas del aceite. a) Mejoradores de índice de viscosidad, (aceites multigrados). b) Depresores del punto de congelación estos aditivos impiden que los cristales formados en la congelación se unan en un solo bloque. 2. Aditivos que mejoran el comportamiento del aceite en las regiones de la lubricación límite. a) De untuosidad, para aumentar la untuosidad se añaden pequeñas cantidades de grasas vegetales y animales. b) De extrema presión, a base de fosforo, azufre, y cloro, trabajan a altas temperaturas y son eficaces en las cajas de engrane (cajas de cambio y diferencial). 3. Aditivos anti desgaste, disminuyen el desgaste, el frotamiento, pero al atacar a los metales para formar jabones anti soldadura, acentúan el desgaste, por eso se añaden aditivos anti desgaste que controlas los desgastes. 4. Aditivos que mejoran la resistencia del aceite a las transformaciones químicas o contrarrestan sus consecuencias. a) Antioxidante los hidrocarburos que componen el aceite se oxidan en presencia del aire se admite que a partir de 140 C se duplica la oxidación por cada 10 C de temperatura. b) Inhibidores de la corrosión (pasivadores) son productos que anulan el efecto catalítico y de las combinaciones metálicas solubles forman capas protectoras o moléculas complejas que impiden la actuación del metal. c) Detergentes dispersantes los aceites que contienen este tipo de aditivos (que son todos los aceites modernos para motores) se denomina HD estos productos pueden sedimentar en forma de barros y formar lacas y barnices sobre los metales más calientes del sistema mecánico. 5. Aditivos antiespumantes, una tendencia excesiva a la formación de espumas, puede disminuir seriamente el efecto de lubricante, por que introduce la posibilidad de que la película de aceite piérdala continuidad y se vea sustituida por una serie de burbujas de aire SISTEMA DE ALIMENTACION La cantidad de mezcla aire combustible que precisa el motor es regulada por la distribución, tratándose de conseguir el máximo llenado de los cilindros esto es, un rendimiento volumétrica a cualquier número de revoluciones, sin embargo independientemente del llenado el motor en algunas ocasiones necesita que las mezclas sean ricas y el otras es deseable que sean pobres, la misión del dosificador, bien sea el carburador o el equipo de inyección es preparar la mezcla en las proporciones adecuadas a las necesidades del motor, ya sabemos que para 1kg. De gasolina se necesita 14.7kg. de aire para combustionar la mezcla totalmente y esta relación se llama estequiometria. DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 10

11 1.9. FINALIDAD DEL AFINADO DE LOS MOTORES La finalidad del afinado del motor es colocar en buenas condiciones todos los sistemas que componen el motor que anteriormente se hace referencia, con el objeto de aprovechar al máximo la mejor de su potencia, rendimiento, par motor y la mejor combustión de la mezcla UTILIZACION DEL COMPRESIMETRO Para el uso del compresimetro se debe ser realizada a la temperatura normal de funcionamiento del motor. Los pasos para realizarla son los siguientes: 1) Afloje las bujías y soplete con aire comprimido el alojamiento de las mismas en la tapa. 2) Saque todas las bujías y sus juntas. 3) Apriete los bulones de la tapa de cilindros y las tuercas de los caños múltiples entre 4,1 a 4,8 mkg (30 a 35lbs/pie). 4) Coloque el compresómetro en el orificio de la bujía N" 1. 5) Coloque el acelerador en posición totalmente abierta. 6) Con el motor de arranque haga girar el motor por lo menos 4 ciclos completos (con la batería cargado). 7) Anote lo lectura observada en el compresómetro en el primer ciclo y en el último. 8) Repita estas operaciones para cada cilindro. La máxima variación permitida entre cilindros es de 0,7 kg/cm2 (10lbs/pulg.2). 9) Si las lecturas son menores o desiguales, inyecte uno pequeña cantidad de aceite SAE 30 en la cabeza de cada pistón y repita la prueba MANEJO DEL VACUOMETRO Fig. 1.8 Instrumento medidor de presión graduado para valores inferiores a la presión atmosférica. Se trata, pues, de un m anóm etro adecuado p ara m edidas n egat ivas d e pr esio nes relativas. En algunos automóviles se monta en serie, pero más frecuentemente se vende como accesorio para conectarlo al colector de admisión (después de la mariposa) y para dar una indicación de la depresión existente en los conductos de admisión. La medida del vacuometro no tiene más significado que valorar la caída de presión que se produce en los colectores (antes de la toma de presión) en función de la abertura de la mariposa y del número de revoluciones del motor. De este modo puede obtenerse el consumo de gasolina (que se halla relacionado con la depresión) y evaluarse, en caso de anomalías, la falta de estanqueidad de las válvulas o de algunas juntas. Un tipo especial de vacuometro es el dispositivo que a veces se emplea para la sincronización de las mariposas de los motores de varios carburadores. Este consiste en un tapon que se aplica en la entrada del carburador conectado a un manometro. Comparando los valores de compresión (antes de la mariposa) de los diferentes colectores, es posible reconocer las eventuales diferencias de abertura de las mariposas. Este sistema se ha revelado funcional para la exacta sincronización de los carburadores de apertura simultánea, especialmente al mínimo. DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 11

12 1.12. MANEJO DEL PROBADOR DE FUGAS Cada uno de los sistemas del automóvil se los pueden verificar las fugas tanto en el sistema de refrigeración, alimentación, encendido, eléctrico, hidráulico, neumático y de gases. Para ello utilizamos los instrumentos específicos y adecuados para cada caso MANEJO DEL ANALIZADOR DE GASES Fig ANÁLISIS DE LOS GASES DE ESCAPE DE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA Este aparato se utiliza para lograr una completa sincronización del motor; nos mide la composición de los gases del escape mediante su análisis y comparación con una muestra base a partir de la cual se puede determinar la composición porcentual volumétrica de los gases tomados del motor que se quiere sincronizar. Las partes constitutivas generales de esta máquina son: Emisor de rayos Infrarrojos. Lentes. Cámara de gases para muestra patrón. Cámara para muestra de gases. Compresor Aguja para toma de datos Tuvo para escape del automóvil Captadores de rayos Infrarrojos. Comparador. El funcionamiento de ésta máquina se desarrolla de la siguiente manera: Los tubos emisores de rayos infrarrojos proyectan estos a través de unos lentes que se seleccionan de acuerdo a la sustancia que se quiere determinar (CO2, CO, HC, O2); luego el rayo difractado pasa a través de las cámaras de gases y son proyectadas sobre un dispositivo censor. De manera paralela sucede un proceso igual pero en una cámara de gases donde está contenida la muestra patrón; que también es proyectada sobre el censor. De estos censores parten datos que son comparados y que arrojan los datos finales que son leídos en el tablero del aparato. Procedimiento Experimental para la Medición de gases de Escape. Puesta a punto del analizador de Gases: Teniendo tapada la aguja de toma de gases se chequea que el aparato emita el mensaje LOF en todos sus display a fin de verificar la fiabilidad de la lectura. Se realiza la prueba de fugas según el manual. En caso de existir una fuga se mostrará el aviso LEC Programación de la prueba: DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 12

13 Se acondiciona el analizador de acuerdo a las características del motor. (Tipo de encendido, No de tiempos, No de cilindros). Selección del tipo de combustibles. Selección de la relación Aire - Combustible. Se enciende el motor en marcha lento. Se conecta la aguja de toma de gases al tubo de escape solo cuando esté listo para tomar la muestra. Fijándose en el tablero, se lleva el motor a que tenga una mezcla lo más rica posible; lo cual se logra graduando el tornillo de regulación de mezcla en vacío, variando la relación AIRE-COMBUSTIBLE. Prueba de Emisión de Gases: La gran contaminación ambiental en el mundo a obligado a tomar medidas para limitar su aumento, por lo cual los estándares de emisión vehicular se han vuelto más estrictos y los de control más sofisticados, haciendo obsoletos los analizadores no infrarrojos ya que estos no pueden medir las concentraciones de CO y HC al igual que presentan inexactitudes en la medición de los otros compuestos. Los productos medidos por este analizador de gases tienen las siguientes características: Monóxido de carbono (CO): El Monóxido es resultado del proceso de combustión y se forma siempre que la combustión es incompleta, es un gas toxico, inoloro e incoloro. Valores altos del CO, indican una mezcla rica o una combustión incompleta. Normalmente el valor correcto está comprendido entre 0,5 y 2 %, siendo la unidad de medida el porcentaje en volumen. Este es un subproducto de la combustión inoloro y tóxico. Se presenta por la combustión incompleta causada por el exceso de combustible en la mezcla Aire - combustible. Este aumenta cuando se presentan mezclas muy ricas. Las causas para la presencia de un alto nivel de CO son: Mezcla muy rica de combustible. Baja velocidad de marcha en RALENTI o mínima. Avance de chispa incorrecto. Fallas en el analizador de gases. (Sistema PCV, filtro sucio, etc.) Estrangulador defectuoso (Choque). Hidrocarburos (HC): Es fruto de la combustión incompleta, que se produce cuando la mezcla dentro del cilindro llega a las paredes de este y se apaga dejando combustible sin quemar. Se mide en partes por millón en volumen. El exceso de HC en vehículos se debe a fallas o defectos mecánicos, eléctricos o en el carburador. Este compuesto representa los hidrocarburos que salen del motor sin quemar. La unidad de medida es el ppm, partes por millón de partes, recordemos que el porcentaje representa partes por cien partes y el ppm, partes por millón de partes. La conversión seria 1%=10000 ppm. Se utiliza el ppm, porque la concentración de HC en el gas de escape es muy pequeña. Una indicación alta de HC indica: Mezcla rica, el CO también da un valor alto. Mala combustión de mezcla pobre. Escape o aceite contaminado. El valor normal está comprendido entre 100 y 400 ppm. Oxígeno (O2): Este es uno de los mejores indicadores de la forma en que se realiza la operación en el motor. Indica la cantidad de oxígeno residual a la salida del escape, luego de la quema. La lectura se da en porcentaje de volumen. El O2 residual aumenta directamente proporcional con la relación aire - combustible hasta un límite en que la mezcla es incombustible. En mezclas ricas en combustible la lectura de O2 residual será baja pero la lectura de CO será alta. Por lo cual es indispensable disponer de ambas. Este compuesto es el oxígeno del aire que sobro del proceso de combustión. DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 13

14 Un valor alto de Oxigeno puede deberse a mezcla pobre, combustiones que no se producen o un escape roto. Un valor de 0% significa que se ha agotado todo el oxígeno, si el Co es alto es indicativo de un mezcla rica. Normalmente el Oxigeno debe ubicarse debajo del 2 %. Dióxido de Carbono (CO2): Al igual que los anteriores es un producto de la combustión. En bajas concentraciones no es tóxico ya que es procesado por las plantas. Se mide en porcentajes de volumen. El dióxido de Carbono es también resultado del proceso de combustión, no es toxico a bajos niveles, es el gas de la soda, el anhídrido carbónico. El motor funciona correctamente cuando el CO2 está a su nivel más alto, este valor porcentual se ubica entre el 12 al 15 %. Es un excelente indicador de la eficiencia de la combustión. Como regla general, lecturas bajas son indicativas de un proceso de combustión malo, que representa una mala mezcla o un encendido defectuoso. Nox (Óxidos de Nitrógeno): Los óxidos de Nitrógeno se simbolizan genéricamente como Nox, siendo la "x" el coeficiente correspondiente a la cantidad de átomos de Nitrógeno, puede ser 1, 2,3 etc. Estos óxidos son perjudiciales para los seres vivos y su emisión en muchos lugares del mundo se encuentra reglamentada. Los óxidos de Nitrógeno surgen de la combinación entre sí del oxígeno y el nitrógeno del aire, y se forman a altas temperaturas y bajo presión. Este fenómeno se lleva a cabo cuando el motor se encuentra bajo carga, y con el objetivo de disminuir dicha emisión de gases, los motores incorporan el sistema EGR (recirculación de gas de escape). Relación Lambda: Se define a la relación Lambda como Rel. Lambda = R. Real / 14.7 Siendo R. Real la relación en peso aire- combustible real que tiene el motor en ese momento. La relación ideal aire-combustible es de 14.7 gr. de aire y 1 gr. de gasolina Supongamos que el motor está funcionando con una mezcla un poco rica, por ejemplo con una relación 13.8:1, entonces la relación lambda será R. Lambda= 13.8/14.7 Vemos que este valor será 0.9. En resumen una relación lambda menor que 1, significa que la mezcla aire combustible se está produciendo en una condición de riqueza. Una relación lambda mayor que 1, significa que la relación aire combustible se está efectuando en una condición de pobreza. Una relación lambda=1, significa que el aire y el combustible han sido mezclados en la proporción exacta, lo que no implica que el motor después queme bien esos productos. Esto puede interpretarse como que a pesar que la mezcla es correcta, el motor puede tener deficiencias y quemar mal esa mezcla. Este concepto es importante porque nos puede indicar problemas en el motor, como una mala puesta a punto de la distribución, un encendido defectuoso, combustiones desparejas por inyectores sucios, etc APLICACIÓN DE FICHAS TECNICAS DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 14

15 INSPECCION A LA RECEPCION FECHA / / TIPO DE MOTOR SERIE DE MOTOR CODIGO DE INVENTARIO ENCARGADO TRANS. / PLACA HORAS/Km. CLIENTE Item ANTES DE ARRANQUE OK OBSERVACIONES 1 NIVEL DE ACEITE 2 FUGA DE ACEITE 3 SENSOR DE POSICION Y PARQUEO 4 ESTRUCTURA CONSTRUCTIVA (CONDICION) 5 NIVEL DE ACEITE MOTOR, CORONA, INCORPORADO EN LA CAJA 6 VERIFICAR AJUSTES DE PERNOS, TUERCAS Ite m DESPUES DEL ARRANQUE OK OBSERVACIONE S 1 RECORRIDO ODOMETRO 2 VERIFICAR ESTADO DE CONECCION DE LAS MARCHAS 3 VERIFICAR RUIDOS ANORMALES 4 VERIFICAR FUGAS DE ACEITE EN GENERAL 5 REVISION DE VIBRACIONES (JUNTAS) 6 VERIFICAR SENSOR DE SEGURIDAD DE FRENO 7 VERIFICAR EL ESTADO DEL MOTOR Y LA TRANSMISION 8 CONTROLAR LAS PRESIONES DE TRABAJO Item DURANTE EL SERVICIO OK OBSERVACIONES 1 CONTROLAR EL ESTADO DEL ACEITE 2 CONTROLAR EL ESTADO DE LOS SENSORES 3 INSPECCIONAR EL ESTADO DE LOS COMPONENTES 4 CONTROLAR LA BOMBA DE ACEITE 5 CONTROLAR LAS TENSIONES DE CORREAS 6 CONTROLAR EL ESTADO DE DESGASTE DE LOS ENGRANAJES 7 CONTROLAR LOS AJUSTES DE TORQUE DE PERNOS 8 CONTROLAR LOS RETENES 9 CONTROLAR LOS EMBRAGES 10 VERIFICAR LOS REGULADORES DE PRESION, GOBERNADOR 11 VERIFICAR EL MODULADOR 12 CONTROLAR LOS ACTUADORES Y SOLENOIDES 13 CONTROLAR LOS COMPONENTES ELECTRICOS 14 CONTROLAR TODOS LOS PISTONES OBSERVACIONES: FIRMA DEL ENCARGADO FIRMA SUPERVISOR DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 15

16 INSTITUTO TECNOLOGICO I.A.I. LABORATORIO DE TRANSMISIONES Y GNV TALLER DE SERVICIOS GENERAL CLIENTE ELABORADO EL: ORDEN DE TRABAJO POR: CONTROLADO DENOMINACION N LUGAR INTERVALO OPERADOR RESPONSABLE ANALITICO N OPERACIÓN HERRAMIENTA REPUESTO TIEMPO (Hr) OBSERVACIONES FIRMA DEL ENCARGADO FIRMA SUPERVISOR DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 16

17 INSPECCION A LA ENTREGA FECHA / / TIPO DE MOTOR SERIE DE MOTOR CODIGO DE INVENTARIO ENCARGADO TRANS. / PLACA HORAS/Km. CLIENTE Item ANTES DE ARRANQUE OK OBSERVACIONES 1 NIVEL DE ACEITE 2 FUGA DE ACEITE 3 SENSOR DE POSICION Y PARQUEO 4 ESTRUCTURA CONSTRUCTIVA (CONDICION) 5 NIVEL DE ACEITE MOTOR, CORONA, INCORPORADO EN LA CAJA 6 VERIFICAR AJUSTES DE PERNOS, TUERCAS Item DESPUES DEL ARRANQUE OK OBSERVACIONES 1 RECORRIDO ODOMETRO 2 VERIFICAR ESTADO DE CONECCION DE LAS MARCHAS 3 VERIFICAR RUIDOS ANORMALES 4 VERIFICAR FUGAS DE ACEITE EN GENERAL 5 REVISION DE VIBRACIONES (JUNTAS) 6 VERIFICAR SENSOR DE SEGURIDAD DE FRENO 7 VERIFICAR EL ESTADO DEL MOTOR Y LA TRANSMISION DEL CONVERTIDOR DE PAR 8 CONTROLAR LAS PRESIONES DE TRABAJO ESTADO MALO REGULAR BUENO OBSERVACIONES OBSERVACIONES: FIRMA DEL ENCARGADO FIRMA SUPERVISOR DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 17

18 2.1. GENERALIDADES SISTEMAS DE ALIMENTACION A GAS Esencialmente, los motores de GNC funcionan como los de gasolina. No en vano, en éstos el protagonista es también un gas, o sea, una mezcla aire-gasolina cuidadosamente elaborada en el circuito de admisión, que es aspirada, se comprime y hace explosión en el interior de los cilindros, atendiendo a las cuatro fases del ciclo Otto: admisión, compresión, explosión y escape. Circulan también modelos más elaborados, capaces de consumir una mezcla de gas natural y otros combustibles, o incluso de funcionar en régimen mixto, indistintamente con GNC o gasolina. Los motores de GNC y gasolina funcionan de manera muy parecida. Sólo cambian las temperaturas de trabajo, las relaciones de compresión posibles, el rendimiento, las prestaciones y, sobre todo, las emisiones de gases nocivos, con clara ventaja en casi todos los aspectos para los modernos motores de GNC, incluso si los comparamos con los más brillantes y limpios motores de gasolina que la industria del automóvil proporciona hoy. En los propulsores de GNC, el ciclo previo a la admisión de la mezcla es bien distinto a los de gasolina. Tengamos en cuenta que el combustible está almacenado a muy alta presión, en estado líquido y a veces criogénico. Es preciso, en primera instancia, reducir su presión (como ocurre con las bombonas de aire para buceo), hasta permitir que el combustible, ya en estado gaseoso, pueda mezclarse con la masa de aire adecuada. Esta labor la cumplen, sucesivamente distintas etapas de reductores, reguladores e inyectores. Como en los de gasolina, los motores GNC más modernos disponen de avanzados sistemas electrónicos que no sólo determinan el instante óptimo para el encendido de la mezcla, sino que previamente gestionan sus proporciones e indican cuándo y en qué cantidad se va a inyectar el combustible en la corriente de aire que transcurre a través del colector de admisión, eliminando de paso cualquier problema de arranque en frío. Eso se hace a partir de los datos que distintos censores envían a la central de cálculo: velocidad de giro del motor, carga, temperatura de agua y aceite, temperatura y caudal de aire de admisión, fase y posición del acelerador, mientras una sonda lambda detecta la presencia de oxígeno en los gases de escape, a fin de restablecer en cada instante la proporción estequiometria airecombustible. En este preciso instante, el de la inyección, ambas tecnologías vuelven a compartir casi todas sus características CLASIFICACION Se tiene una alimentación en los motores Otto. A Gas Natural y Gas Licuado de Petróleo, Observar las normas de seguridad de su país o localidad. Por razones de la calidad de GLP, las instalaciones clandestinas, razones de costo e instalación en los vehículos y los peligros presentes, en Bolivia no se recomienda la conversión a GLP CARACTERISTICAS DEL GAS NATURAL El gas natural es un recurso energético, de origen natural, fósil, que puede encontrarse tanto en los suelos marinos como continentales. Su origen se remonta a millones de años atrás, con la muerte y descomposición de distintos organismos como animales y plantas, que quedaron sepultados bajo lodo y arena La presión que la tierra ofreció sobre estos cuerpos y el intenso calor del magma, permutó estos cuerpos en petróleo crudo y gas natural. Según se encuentre junto al petróleo o no, se habla de gas asociado o libre COMPOSICION DEL GAS NATURAL Composición Química Hidrocarburo Composición química Rango (en %) Metano CH Etano C2H6 2-6 Propano C3H8 0-2 Butano C4H10 0-1,5 Pentano y superiores C5H Dióxido de Carbono CO2 0-2 Nitrógeno N 0-1 El poder calorífico del gas natural es variable de acuerdo a su DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 18

19 composición, estando comprendido generalmente entre y Kcal/m3. Menos si es un gas con importante contenido de inertes o mayor si contiene muchos hidrocarburos pesados. La densidad, medida respecto del aire tomada como unidad, oscila comúnmente entre 0,6 y 0,8 según sea el contenido de hidrocarburos condensables (propano y superiores). El gas natural tiene un octanaje de 130, característica que permite incrementar la potencia de los motores, propiciando que trabajen con mayor eficiencia, evitando dejar residuos de la combustión, y por lo tanto desgastando menos los motores, los costos de mantenimiento se ven reducidos al poder espaciar los cambios de aceite y bujías a cada 20,000 y 120,000 km respectivamente VENTAJAS Y DESVENTAJAS El gas natural es una energía eficaz, rentable y limpia. Tiene un precio altamente competitivo con el que se presenta en el mercado. Cuenta con una combustión mucho más completa que el resto de hidrocarburos, gracias a su estructura molecular simple, por lo que se encuentra un paso adelante con respecto a las normativas de seguridad ambiental, siendo el combustible más limpio de origen fósil, contribuye decisivamente en la lucha contra la contaminación atmosférica. El equipamiento necesario para trabajar con el gas natural es de un mantenimiento fácil y económico. Impacto ambiental de los complejos petroquímicos. Los combustibles causan contaminación tanto al usarlos como al producirlos y transportarlos. Uno de los problemas más estudiados en la actualidad es el que surge de la inmensa cantidad de CO2 que estamos emitiendo a la atmósfera al quemar los combustibles fósiles. Este gas tiene un importante efecto invernadero y se podría estar provocando un calentamiento global de todo el planeta con cambios en el clima que podrían ser catastróficos. Otro impacto negativo asociado a la quema de petróleo y gas natural es la lluvia ácida, en este caso no tanto por la producción de óxidos de azufre, como en el caso del carbón, sino sobre todo por la producción de óxidos de nitrógeno. Los daños derivados de la producción y el transporte se producen sobre todo por los vertidos de petróleo, accidentales o no, y por el trabajo en las refinerías UTILIZACION DEL GAS EN MOTORES DE COMBUDTION INTERNA La conversión de un motor a gasolina para operar con GNC no involucra ninguna modificación del motor o remoción de algún componente, solo la incorporación de los elementos antes mencionados. Al convertir el vehículo para que funcione con GNC, se puede seguir usando nafta, porque los equipos que se instalan trabajan en forma dual (gasolina / GNC). El equipo de GNC cuenta con un selector de combustible ubicado en el tablero. El conductor puede seleccionar el combustible que desee utilizar, bien sea nafta o GNC, inclusive en movimiento. Al utilizar este tipo de combustible pierde potencia el vehículo, esta ligera pérdida de potencia en ciertos vehículos (alrededor de un 15%), la cual se manifiesta mayormente en el arranque (pique) y en cuestas pronunciadas. En muchos casos es casi imperceptible, similar al de encender el aire acondicionado del vehículo. Talleres especialmente instalados para instalar el sistema GNC están debidamente autorizados para realizar el trabajo, previo cumplimiento de una normativa existente. Estos talleres disponen de instalaciones, equipos y herramientas apropiadas La contaminación ambiental y la dependencia del petróleo son dos de los grandes problemas con los que tropieza el progreso de la automoción. La proliferación de vehículos movidos por gas natural, una energía limpia y económica, puede representar una solución para ambas cuestiones. Es una fuente de energía abundante, de alto rendimiento y sobre todo muy limpia. Sólo faltan los requisitos de distribución y los incentivos fiscales necesarios para que el gas como combustible para automóviles se convierta en la alternativa global. Hay buenas razones para pensar que el gas tiene un extraordinario futuro como combustible de automoción. Así lo reflejan sus ventajas, el interés de los fabricantes, la viabilidad de los proyectos DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 19

20 que están en marcha y la pujanza de unos mercados en expansión, fundamentalmente algunos del sur de América que, como Argentina, han experimentado con éxito esta alternativa CARACTERISTICAS DE USO El gas y el aire se mezclan naturalmente y en forma homogénea, se distribuye a los cilindros produciendo: Partidas más fáciles. Funcionamiento en frío sin grandes problemas. Combustión más completa LOS ELEMENTOS FUNDAMENTALES PARA LA OPERACIÓN EFICIENTE DEL MOTOR CONVERTIDO A GAS. Resumimos los elementos críticos para obtener buenos resultados de la conversión del motor de gasolina a GNC. 1. Asegurar que el motor está en buen estado antes de convertirlo. Esto incluye la correcta operación del termostato, el sistema de refrigeración, la calidad de chispa llegando a los cilindros, la compresión, el lodo en el cárter y la tapa de válvulas, y los depósitos de carbón, etc. Nunca introduzca un nuevo variable hasta resolver los problemas conocidos. 2. Escoger un taller con personal calificado y el equipo especializado necesario para garantizar la instalación y rendimiento esperado. La conversión es una inversión en el futuro, jugando con su economía a largo plazo y el futuro mantenimiento del auto. Los mejores sistemas para autos a inyección automáticamente arrancan el motor en el frío Motores Convertidos a Gas con gasolina para mantener las piezas de goma mojadas y encender rápidamente sin mayor desgaste de la batería. Los sistemas baratos o para carburadores dependen del usuario para hacer esto. La calibración del sistema determinará el éxito. Esto no es posible sin equipos electrónicos sofisticados. La conversión artesanal costará mucho a lo largo. 3. Asegurar que la conversión no pone en peligro a los pasajeros. Las instalaciones deberían tomar en cuenta que el vehículo estará viajando sobre las calles empedradas, las losetas, los baches y caminos ripiados o de tierra. Siempre habrán vibraciones, rompemuelles, frenadas bruscas, etc. 4. Observar las normas de seguridad de su país o localidad. Por razones de la calidad de GLP, las instalaciones clandestinas y los peligros presentes, en Bolivia no se recomienda la conversión a GLP. 5. Una vez instalado el sistema, tome en cuenta los elementos variables que afectaran la vida útil y los costos de mantenimiento. a. La Mezcla correcta es muy importante. i. Si la mezcla es muy pobre (poco gas y mucho aire), la temperatura del motor será más baja, la fuerza reducida y la nitración aumentará, causando depósitos, cortos intervalos entre cambios de aceite y creando lodo en el motor. ii. Si la mezcla es muy rica (mucho gas y poco aire), la temperatura aumentará y la potencia aumentará, pero puede causar varios frentes de combustión en los cilindros, causando detonación. La detonación puede causar serios daños en la culata, los pistones, los asientos de válvulas y a veces hasta la falda del pistón como soplete. Como cualquier adaptación, la mezcla tendrá que ser ajustada de acuerdo a los resultados hasta llegar al punto óptimo para cada tipo de motor. Esto será determinado por la medición del gas del escape con equipo electrónico. Una vez determinado, hay que anotarlo para el futuro. DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 20

21 b. La Temperatura del motor tiene que ser entre 82 C y 93 C como regla general. Cada marca de motor tiene su diseño. Como ejemplo notamos estudios que hicimos en motores grandes de CAT donde se demostró el doble de nitración con termostatos de 86 C que termostatos de 88oC. CAT recomienda una temperatura operacional entre 88 C y 93 C, mientras Waukesha recomienda una temperatura entre 82 C y 85 C. Se debería mantener el termostato de fábrica, a no ser que tenga nitración antes de tiempo con la mezcla en el punto óptimo. c. La calidad del Aceite determinará la economía de operación. Un aceite de última generación, API SL, formulado con aceite básico sintetizado, sintético, o grupo II dará un buen intervalo entre cambios de aceite sin problemas de nitración. Además de resistir la nitración y la oxidación, los mejores de estos aceites mantendrán hasta 45% mayor grosor de película en áreas de alta presión en el motor (árbol de levas, anillos, cojinetes) que los aceites tradicionales. d. La Viscosidad del Aceite determinará la facilidad de arranque, el desgaste del motor y la vida útil de la batería. Nunca utilice aceite SAE 40 ( Especial 40 ) en motores convertidos a gas. Observe las recomendaciones de la fábrica del auto, que indicará SAE 5W-30, SAE 10W-30, SAE 15W-40, o SAE 20W-50, dependiendo del modelo. Hoy en día nunca se encontrará una recomendación para SAE 40 de un fabricante o de un Ingeniero actualizado. e. Eliminar la contaminación insistiendo que no limpian su filtro de aire con aire comprimido. El soplado del filtro de aire abre los poros y pliegos del papel para permitir la entrada de polvo. El polvo se vuelve lija al pasar por el motor. Observando estos puntos, se puede convertir su auto o camioneta de gasolina a gas, economizar en combustible, reducir las emisiones del escape al aire y reducir sus costos de mantenimiento. Al final, cuando se acaba el motor, será por el tipo de servicio o mantenimiento, no por el combustible FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA EN CARBURADORES Y SISTEMAS DE INYECCION En los motores de gasolina, la mezcla se prepara utilizando un carburador o un equipo de inyección. Hasta ahora, el carburador era el medio más usual de preparación de mezcla, medio mecánico. Desde hace algunos años, sin embargo, aumentó la tendencia a preparar la mezcla por medio de la inyección de combustible en el colector de admisión. Esta tendencia se explica por las ventajas que supone la inyección de combustible en relación con las exigencias de potencia, consumo, comportamiento de marcha, así como de limitación de elementos contaminantes en los gases de escape. Las razones de estas ventajas residen en el hecho de que la inyección permite ( una dosificación muy precisa del combustible en función de los estados de marcha y de carga del motor; teniendo en cuenta así mismo el medio ambiente, controlando la dosificación de tal forma que el contenido de elementos nocivos en los gases de escape sea mínimo. Además, asignando una electroválvula o inyector a cada cilindro se consigue una mejor distribución de la mezcla. También permite la supresión del carburador; dar forma a los conductos de admisión, permitiendo corrientes aerodinámicamente favorables, mejorando el llenado de los cilindros, con lo cual, favorecemos el par motor y la potencia, además de solucionar los conocidos problemas de la carburación, como pueden ser la escarcha, la percolación, las inercias de la gasolina VENTAJAS DE LA INYECCIÓN Consumo reducido. Con la utilización de carburadores, en los colectores de admisión se producen mezclas desiguales de aire/gasolina para cada cilindro. La necesidad de formar una mezcla que alimente suficientemente incluso al cilindro más desfavorecido obliga, en general, a dosificar una cantidad de combustible demasiado elevada. La consecuencia de esto es un excesivo consumo de combustible y una carga desigual de los cilindros. Al asignar un inyector a DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 21

22 cada cilindro, en el momento oportuno y en cualquier estado de carga se asegura la cantidad de combustible, exactamente dosificada. Mayor potencia. La utilización de los sistemas de inyección permite optimizar la forma de los colectores de admisión con el consiguiente mejor llenado de los cilindros. El resultado se traduce en una mayor potencia específica y un aumento del par motor. Gases de escape menos contaminantes. La concentración de los elementos contaminantes en los gases de escape depende directamente de la proporción aire/gasolina. Para reducir la emisión de contaminantes es necesario preparar una mezcla de una determinada proporción. Los sistemas de inyección permiten ajustar en todo momento la cantidad necesaria de combustible respecto a la cantidad de aire que entra en el motor. Arranque en frío y fase de calentamiento. Mediante la exacta dosificación del combustible en función de la temperatura del motor y del régimen de arranque, se consiguen tiempos de arranque más breves y una aceleración más rápida y segura desde el ralentí. En la fase de calentamiento se realizan los ajustes necesarios para una marcha redonda del motor y una buena admisión de gas sin tirones, ambas con un consumo mínimo de combustible, lo que se consigue mediante la adaptación exacta del caudal de éste CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE INYECCIÓN. Se pueden clasificar en función de cuatro características distintas: 1.-Según el lugar donde inyectan. 2.-Según el número de inyectores. 3. Según el número de inyecciones. 4. Según las características de funcionamiento. A continuación especificamos estos tipos: 1. Según el lugar donde inyectan: Inyección directa: El inyector introduce el combustible directamente en la cámara de combustión. Este sistema de alimentación es el más novedoso y se está empezando a utilizar ahora en los motores de inyección gasolina como el motor GDI de Mitsubishi o el motor IDE de Renault. Fig. 2.1 Inyección indirecta: El inyector introduce el combustible en el colector de admisión, encima de la válvula de admisión, que no tiene por qué estar necesariamente abierta. Es la más usada actualmente. DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 22

23 2. Según el número de inyectores: Inyección Mono punto: Hay solamente un inyector, que introduce el combustible en el colector de admisión, después de la mariposa de gases. Es la más usada en vehículos turismo de baja cilindrada que cumplen normas de anti polución. monopunto multipunto Fig. 2.2 INYECCION MULTIPUNTO: Hay un inyector por cilindro, pudiendo ser del tipo "inyección directa o indirecta". Es la que se usa en vehículos de media y alta cilindrada, con anti polución o sin ella. Según el número de inyecciones: Inyección continua: Los inyectores introducen el combustible de forma continua en los colectores de admisión, previamente dosificada y a presión, la cual puede ser constante o variable. Inyección intermitente: Los inyectores introducen el combustible de forma intermitente, es decir; el inyector abre y cierra según recibe órdenes de la centralita de mando. La inyección intermitente se divide a su vez en tres tipos: Secuencial: El combustible es inyectado en el cilindro con la válvula de admisión abierta, es decir; los inyectores funcionan de uno en uno de forma sincronizada. Semisecuencial: El combustible es inyectado en los cilindros de forma que los inyectores abren y cierran de dos en dos. Simultanea: El combustible es inyectado en los cilindros por todos los inyectores a la vez, es decir; abren y cierran todos los inyectores al mismo tiempo. Un sistema E.F.I. (Electronic Fuel Injection) es una combinación de una inyección de combustible con un ordenador que controla los parámetros de ésta. Todos los automóviles diesel, en principio, son de inyección (también los más viejos). Esto es porque, en el ciclo diesel, primero se comprime el aire y luego se introduce el gasoil, que se va incendiando a medida que entra en la cámara de combustión. Este sistema, adaptado a la gasolina (en la cual se produce la combustión de la mezcla de aire y gasolina iniciándola mediante una chispa) se intentó usar en los motores de ciclo Otto. Pero el problema era que la inyección mecánica (anterior a la electrónica) no valía para ello: era demasiado imprecisa, porque en un motor diesel simplemente se inyecta combustible, en una gasolina hay que mezclar aire y combustible en la proporción exacta. Así que se puso un ordenador a controlar la inyección: el tiempo, las veces que se inyecta, etc. Es la inyección indirecta de los motores de gasolina. Apareció en los años 90, y actualmente está desfasada, ya que se está sustituyendo por la inyección directo-motor FSI. DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 23

24 Como dijeron los demás ELECTRONIC FUEL INJECTION. Es el control computadorizado de la inyección de combustible a la cámara de combustión. Además de la cantidad de combustible a inyectar, controla la cantidad de aire que circula en el múltiple de entrada, así sabrá la cantidad exacta de combustible a inyectar cada vez. La computadora también verifica otros muchos parámetros a fin de inyectar la cantidad suficiente. Ah, también controla la calidad del combustible COMPONENTES DEL SISTEMA GNV El kit de conversión Bi-fuel tradicional no permite desarrollar todas las ventajas que el gas natural Puede ofrecer como un combustible para motores de combustión interna. Las desventajas incluyen una pérdida de potencia máxima de aproximadamente del 10 al 15 %, una reducción de la eficiencia del combustible como resultado de una menor eficiencia del ciclo y además un menor nivel de emisiones contaminantes. Sin embargo, la tecnología de conversiones de gasolina a gas natural ha logrado grandes avances en los últimos años. Las conversiones modernas tienen la capacidad de interactuar con los sistemas de control electrónico para adelantar el tiempo de chispa y lograr incrementar el tiempo de la combustión del gas. Los carburadores o mezcladores están siendo abandonados en favor de los sistemas de inyección, que son en el concepto similar a los utilizados en los motores modernos a gasolina. El proveer un control de combustible de mayor precisión conduce a un mejor desempeño, economía de combustible y reducción de emisiones. Esto puede ser aplicado tanto a motores Bi-fuel (gas natural/gasolina) como a motores "dedicados" a gas natural. Un motor que se diseña específicamente para operar con gas natural ofrece una potencia y un desempeño igual que el de un motor a gasolina, con mejor eficiencia en la conversión del combustible y con la ventaja de la reducción de emisiones de escape. Una gran ventaja que tiene el uso del gas natural como combustible, es que los motores no requieren grandes modificaciones; el sistema de suministro está constituido por cilindros de almacenamiento de aproximadamente 90 cm de longitud por 20 cm de diámetro, construidos de acero, aluminio o grafito, con espesores de pared de 3/4" a 1" (existe una gran variedad de capacidades adecuadas a cada tipo de vehículo), en los cuales se almacena el gas natural comprimiéndolo a presiones de 20.6 MPa o superiores; de aquí, el gas es conducido a través de una línea de alta presión a un regulador que provoca una caída en la presión para, posteriormente pasar por una válvula solenoide la cual impide el paso del gas al dejar de funcionar el motor, por medio de un inyector el gas es admitido en la corriente de aire del puerto de admisión o del cuerpo de aceleración, mezclándose con éste; en los vehículos que así se hayan diseñado existe la alternativa de poder utilizar gas o gasolina, para lo cual se instala un switch selector de combustible en el tablero del vehículo. El sistema de conversiones permite reutilizar los equipos de gas natural en los vehículos nuevos al substituir las unidades antiguas, ya que no modifica las características de los motores. En cuanto a la operación y mantenimiento de los vehículos que consumen gas natural, se puede afirmar que existe un gran ahorro por estos conceptos. En los nuevos motores de inyección electrónica de combustible el gas natural ofrece mayores ventajas, ya que el sistema permite controlar eficientemente la dosificación del combustible, mejorando la operación de los vehículos, sin modificar sus características originales. La capacidad de la red de líneas de gas (gasoductos) para manejar la distribución del gas natural adicional para uso vehicular aún esta limitada, y el costo agregado del equipo de compresión para estaciones de recarga, debe ser inferior al de la gasolina para poder establecer un ahorro en el costo del combustible, y recobrar el capital del costo de equipo y restituirlo en un período razonablemente corto. Para transformar un vehículo naftero sea de ciclo Otto a un motor que utilice gas natural comprimido (GNC) este debe estar en buenas condiciones de funcionamiento, es decir no presentar problemas con el motor. El GNC para ser utilizado como combustible alterno a las naftas requiere de la instalación de un equipo de conversión: DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 24

25 Uno o varios cilindros de acero de alta resistencia para almacenar el gas a una presión de 200 atmósfera, equipados con válvulas con dispositivos de seguridad. Un regulador para reducir la alta presión del gas almacenado en los cilindros. Un mezclador de aire-gas, adaptado al carburador ya existente de la gasolina. Válvulas para el llenado y control del sistema. Indicador eléctrico del contenido de GNC en los cilindros. Selector de combustible GNC / gasolina. Módulo de control de encendido, que adapta la curva de encendido del vehículo a las características del GNC en el sistema dual gasolina / GNC. CILINDROS Estos cilindros de gas natural comprimido, para automotores tienen el fondo convexo en cambio aquellos fijos son cóncavos según la norma del país de procedencia del equipo, y a normas internacionales que siempre controlan las normas locales de cualquier país. Generalmente estos cilindros son forjados y no presentan soldadura. Las soldaduras son prohibidas en su parte cilíndrica, la ausencia de soldaduras confiere una característica de mejor resistencia al contenedor. En la fabricación de cilindros son grabados y estampadas para identificar la siguiente información. Nombre del Constructor Año y mes de fabricación Volumen de agua Fecha de prueba hidráulica Presión de ejercicio Nº del cilindro Producto que contiene Tara Presión de prueba Fecha de revisión Los cilindros fabricados tienen que soportar una prueba igual a una presión ligeramente superior a la presión de ejercicio, en general 200 bar. La vida útil del cilindro para gas natural es de 5 años, después del cual tiene que ser sometido a una nueva prueba o re-certificado. El cilindro de gas compuesto y todos los accesorios debe ser instalado al interior del automóvil de manera que se garantice su inmovilidad. No debe ser instalado de ninguna manera al interior de la cabina de pasajeros. Fig. 2.3 Los cilindros para GNC vienen con una válvula de cierre manual que los aísla en caso de necesidad. La válvula se conecta al conducto de carga del cilindro, que en algunos casos es utilizada como conducto de alimentación. La válvula de aislamiento está protegida de un contenedor de protección generalmente fabricado con material blando y transparente que permite de reconocer la posición de la aguja (abierto-cerrado) y en caso de necesidad dispone de un cierre o apertura simple la cual no requiere desmontar la tapa. Esta tapa es hermética y viene conectada al exterior del automóvil con dos abrazaderas, sirve además para recoger eventuales fugas de gas, que podrían traspasar la conexión de la válvula del cilindro. DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 25

26 El tubo de carga y alimentación del motor está recubierto de un tubo de material especial. Este sistema asegura y elimina el riesgo de presencia de gas al interior del maletero o baúl. El volumen de gas transportable puede ser constituido de uno o más cilindros. En caso de más cilindros, el instalador debe proveer un montaje de manera que: La válvula de cierre o interrupción se alcance fácilmente y orientadas en la misma dirección (puestas en el mismo lado). La conexión de los cilindros tienen que ser en paralelo, de modo que permitan realizar la carga o alimentación, también cuando uno o más cilindros estén cerrados o aislados. Entre los dos cilindros, intercalarlos con un material aislante eliminando así el contacto de metal a metal. Como material se sugiere la goma. El cilindro o grupo de cilindros, serán fijados a un soporte metálico rígido, y fijarlos con abrazaderas metálicas recubiertas de material aislante. El fijado de las abrazaderas tiene que ser tal que el cilindro o el grupo de cilindros deben quedar inmóviles. El sistema de amarre utilizado tiene que ser hecho de modo tal, que la regulación de lo fijado sea posible. Las fajas, los soportes y los travesaños son en acero y tienen que ser protegidos con material aislante REVISION QUINQUENAL DEL CILINDRO PARA GNC: a. Si al momento de efectuarse la revisión anual el taller de montaje comprueba que el vencimiento de los cilindros está dentro de los seis meses subsiguientes, lo desmontara y remitirá a un centro de revisión periódica de cilindros habilitados. b. Si al momento de efectuarse la revisión anual el vencimiento de los cilindros está en el lapso del mes siete al mes doce subsiguientes, el Productor de equipos Completos podrá habilitar el vehículo para la carga de GNC hasta la fecha en que vence la verificación de los cilindros. Cuando corresponde efectuar la revisión de los cilindros el usuario deberá enviarlo a un centro de revisión periódica de cilindros para su control, y deberá completar y firmar la carta de compromiso de conformidad. Si los cilindros los lleva el usuario, debe presentar junto con la carta compromiso de conformidad citada, copia de su documento de identidad, para que el centro de revisión periódica de cilindros realice la revisión pertinente. De resultar aprobada la verificación, del centro de revisión periódica de cilindros emitirá el certificado de revisión de los cilindros. Deberá verificar en forma periódica la ausencia de pérdidas de combustible líquido en su circuito de alimentación (estado de las mangueras) y de la electroválvula de gasolina. La presión máxima de despacho de GNC no debe superar los 200bar. REDUCTORES Es un dispositivo que reduce la presión del gas natural comprimido y permite un flujo de gas regular en cada requerimiento del motor. Construido en modo práctico y racional, tiene una completa seguridad y requiere controles mínimos, bueno para todos los tipos de vehículo (motores a carburador y los de inyección). Está dotado de tres fases de reducción que permiten una mayor estabilidad a las bajas y altas presiones, mínimo con presión positiva, arranque electrónico con un sistema de seguridad incorporado. El regulador de presión será el elemento encargado de reducir la presión de almacenamiento en el cilindro ( bar); suministrando al mismo tiempo, la cantidad de combustible requerida por el motor. La exclusiva distribución de las membranas conjuntamente con un particular sistema de válvulas de reducción, confiere a este regulador de una excepcional estabilidad en el suministro del gas bajo cada diferente condición de carga del motor. DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 26

27 TIPOS DE REDUCTORES Fig. 2.4 Fig. 2.5 El gas natural es contenido en los cilindros a una presión aproximada de 200 bar. Su combustión ocurre en estado gaseoso a una presión que se aproxima a la presión atmosférica. Se entiende entonces que el reductor del metano es un dispositivo destinado a reducir la presión máxima de 200 bar del metano a la presión de aspiración, consecuentemente al régimen de rotación del motor, en el carburador. PRIMER ETAPA: Es la encargada de efectuar la expansión y calefacción del gas de 200 bar a 3,5 bar, consta de una válvula de bronce con asiento de policarbonato comandada por un diafragma y un resorte calibrado, una válvula de alivio protege el sistema en caso de sobrepresión venteando el gas al exterior. El aporte de calor necesario para efectuar la transformación se consigue mediante una cámara de agua que circunda el cuerpo de la válvula, que se conecta al sistema de enfriamiento del motor convertido. SEGUNDA ETAPA: Esta se ocupa de regular la presión del gas a 1,5 bar de manera que el flujo no varíe con las distintas presiones de los cilindros contenedores, a fin de posibilitar un suministro estable de combustible en cualquier condición de carga y temperatura. Consta de un cierre de goma sintética, comandado por un diafragma y un resorte calibrado. DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 27

28 TERCER ETAPA: Es la encargada de modular la cantidad de gas adecuada a los distintos regímenes del motor, de acuerdo a la succión que ejerce el mezclador sobre la salida del reductor. Consta de un cierre de goma sintético comandado por un diafragma y un resorte calibrado, y por medio de un tornillo exterior permite la calibración del régimen de mínima del motor. MATERIALES UTILIZADOS Fig. 2.6 Cuerpo: Está construido en una aleación de Aluminio, Cobre y Zinc denominada Silumin, la cual es apta para el moldeo por inyección a presión, siendo además un material estable, resistente a la corrosión y de estructura homogénea sin porosidad que ocasione fugas de gas, y para aumentar aún más la seguridad, éste es sometido a un proceso de impregnación para eliminar cualquier posibilidad de pérdidas. Membranas, Sellos y Juntas: Todos estos elementos se construyen con gomas sintéticas (acrilo nitrilo), que las hace resistentes a la acción de los hidrocarburos, y las membranas de los diafragmas poseen una o mas capas de tela, que les otorga la resistencia adecuada. Elementos de unión y fijación: Todos los tornillos y tuercas son de acero al carbono con tratamiento superficial anticorrosivo. Conexiones: Los elementos de conexión se fabrican en bronce trefilado y luego mecanizado lo que asegura la precisión y resistencia adecuada al uso de un equipo de GNC. MANTENIMIENTO DEL REDUCTOR El mantenimiento del reductor es una fase simple y consiste en la sustitución de las membranas internas así como todos los 0-Rings, este mantenimiento es recomendable después de km. de recorrido. Debe recordarse que el reductor está compuesto por: Una membrana de la primera fase de alta presión. Una membrana de la segunda fase de presión. Una membrana de la tercera fase de baja presión. Un filtro de gas. Dos pastillas de goma para las válvulas tipo balancines. Una válvula de alta presión. Un 0-Ring. DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 28

29 MECANICA AUTOMOTRIZ MEA MGN MEZCLADORES E INYECTORES Tanto el mezclador como el pico dosificador se encargan de dosificar el combustible al interior del motor. TIPOS DE MEZCLADORES Fig. 2.7 VALVULAS DE CARGA La válvula de carga tiene como función el corte de suministro de GNC desde el circuito de alta presión, proveniente del cilindro, hacia el regulador y pico de carga interno en su posición cerrada. Fig. 2.8 VALVULAS DE BLOQUEO (DE CILINDRO) La válvula de cilindro tiene como función el cierre total del paso del GNC, en su posición cerrada, del cilindro al regulador y válvula de carga. La válvula de aislamiento del cilindro es una válvula tipo TRES VIAS y es construida en un cuerpo de latón especial de alta resistencia, destinada al cierre e interrupción de la salida del gas metano en caso de necesidad. Existen válvulas de aislamiento de diferentes tipos según los depósitos con un solo cilindro o más cilindros y según las normas vigentes. A- Tipo dos vías para dispositivo con un solo cilindro con un de rotura disco. B- Tipo tres vías para depósito de más cilindros con o sin disco de rotura. Además existen otras válvulas, con una válvula de seguridad limitadora de flujo en casos de rotura accidental de la cañería DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 29

30 MECANICA AUTOMOTRIZ MEA MGN Los hilos de la rosca del hueco son de tipo GAS. En el momento del montaje se recomienda verificar el estado de la rosca y para tener la certeza de un montaje hermético, el instalador tendrá que utilizar teflón o pastas especiales adecuadas. Fig. 2.9 MANOMETRO Indica la presión de GNC en el interior del cilindro. A su vez indica por medio de la llave conmutadora el nivel de carga de GNC. Fig ELECTROVALVULA DE GASOLINA La electro válvula es una válvula de interrupción del circuito de alimentación. Electrónicamente desde el conmutador a partir del selector del carburante instalado en la cabina, esta electro válvula es de tipo N.O. (normalmente abierta),se mantiene abierta solo si es alimentada por una corriente de 12 voltios y si el sistema manual está cerrado. La electro válvula para el combustible es destinada a interrumpir el flujo de gasolina cuando el motor es alimentado a gas natural y en con secuencia viene instalada en el circuito del combustible, entre la bomba de gasolina y el carburador. DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 30

31 MECANICA AUTOMOTRIZ MEA MGN Fig TUBERIA DE ALTA PRESION La cañería de alta presión está fabricado con tubos de aceros especiales y flexibles tales que pueden ser moldeados a espiral si es necesario para hacer uniones de diferentes de componentes que constituye el circuito de gas natural (válvula de aislamiento del cilindro, válvula de carga, reductor de gas natural, etc.) La cañería debe resistir una presión de servicio aproximadamente de 200 bar. No está autorizada la conexión tubo-tubo con soldaduras y tampoco la reparación de la cañería con soldadura Fig En general la cañería será instalada con las siguientes reglas: 1. Paso y recorrido de la cañería solo al exterior de la cabina de pasajeros. 2. No debe estar en contacto directo o cerca de: Partes calientes del motor Del sistema eléctrico de conductores sin protección 3. En los pasos a través de paredes metálicas la cañería tendrá que ser protegida con anillos de goma, como se detalla a continuación: Desde la válvula de aislamiento del cilindro a la pared del compartimiento del maletero Atravesar la pared de acero ( introducir el elemento de protección ) Desde la pared interna del compartimiento del motor a la válvula a tres vías. DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 31

32 MECANICA AUTOMOTRIZ MEA MGN Desde la válvula de tres vías, prosiguiendo por la pared interna del compartimiento del motor hacia el reductor. El fijado de la cañería de alta presión tendrá que ser realizado con fajas fijadas a la carrocería del vehículo con tornillos autofiletados. El largo del intervalo del fijado será de 40 a 50 cm. TUBERIA DE BAJA PRESION Y TORNILLO DE REGISTRO (TORNILLO REGULADOR) Fig CONMUTADORES Permite la conmutación de combustibles Gasolina-GNC y viceversa e indica, por medio de señales luminosas, el estado de carga del cilindro. Además se emplea para elegir las variables de configuración del sistema. Conmutador electrónico Fig CARACTERISTICAS Los conmutadores son dispositivos electrónicos que permiten la selección del combustible a utilizar sobre los vehículos a GLP/GNC. La gama Emmegas incluye diferentes modelos para automóviles a carburador o inyección, con o sin indicador de nivel, proyectados para una fácil instalación y una buena integración estética con el del vehículo. El modelo 722 se utiliza sobre todo para vehículos a carburador y el modelo 725 para vehículos a inyección. Ambos los tipos están predispuestos para el indicador de nivel, por medio de la instalación del sensor de nivel sobre la multiválvulas. DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 32

33 MECANICA AUTOMOTRIZ MEA MGN EMULADORES Central electrónica que contiene en su interior funciones capaces de controlar la carburación en cualquier condición de funcionamiento, a igual manera que realiza la inyección electrónica. Fig VARIADORES DE AVANCE DE ENCENDIDO El variador de avance otorga al motor la curva de avance del encendido ideal para el funcionamiento con GNC, manteniendo intacta la curva de avance del encendido que posee el vehículo en gasolina. Fig Los variadores de avance son centralitas electrónicas que anticipan el punto de encendido original del motor durante el funcionamiento con GNC o GLP, optimizando de esta manera el funcionamiento del motor con estos combustibles. Todos los variadores de avance AEB permiten seleccionar los grados de avance disponibles y excluir el avance en mínimo; además restablecen los grados de avance originales durante el funcionamiento con gasolina. Todos los variadores AEB se suministran con un conector de emergencia, el cual, al comprobarse un eventual problema debido al variador de avance, lo excluye permitiendo de esta manera al vehículo funcionar normalmente. Algunos variadores AEB están preparados para combinarse con cableados especiales, diseñados para conectarse con los conectores originales del vehículo, de modo que no debería intervenir en la instalación eléctrica original del vehículo. DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 33

34 MECANICA AUTOMOTRIZ MEA MGN MANGUERAS DE AGUA Y GASOLINA El kit tiene todos los elementos para su instalación como para realizar el montaje adecuado en los conductos de agua y gasolina. Fig ACCESORIOS Dentro los accesorios tenemos todos los elementos de sujeción, fijación, niples, abrazaderas, virolas, tapón de 45, conectores eléctricos, soportes del regulador, soportes de la electroválvula de gasolina, bocas, tubos y bolsas de venteo. Fig DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 34

35 MECANICA AUTOMOTRIZ MEA MGN INSTALACION ELECTRICA DEL EQUIPO Y DE LOS ACCESORIOS GNV La conversión de un motor a gasolina para operar con GNC no involucra ninguna modificación del motor o remoción de algún componente, solo el kit de conversión. Al convertir el vehículo para que funcione con GNC, se puede seguir usando gasolina, porque los equipos que se instalan trabajan en forma dual (gasolina/gnc). El equipo de GNC cuenta con un selector de combustible ubicado en el tablero. El conductor puede seleccionar el combustible que desee utilizar, bien sea nafta o GNC, inclusive en movimiento. Al utilizar este tipo de combustible pierde potencia el vehículo, esta ligera pérdida de potencia en ciertos vehículos (alrededor de un 10%), la cual se manifiesta mayormente en el arranque (pique) y en cuestas pronunciadas. En muchos casos es casi imperceptible, similar al de encender el aire acondicionado del vehículo. Talleres especialmente instalados para instalar el sistema GNC están debidamente autorizados para realizar el trabajo, previo cumplimiento de una normativa existente. Estos talleres disponen de instalaciones, equipos y herramientas apropiadas Fig DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 35

36 MECANICA AUTOMOTRIZ MEA MGN ESQUEMA DE MONTAJE: VEHICULO CARBURADO Fig Válvula de carga. 3. Mezclador 5. Tubería de alta presión. 7. Cilindro para GNC. 9. Soporte para Cilindro 11. Electroválvula de gasolina. 2. Reductor Regulador 4. Manómetro de control de carga 6. Sistema de venteo. 8. Válvula para Cilindro 10. Llave selectora de Combustible 12. Manguera a baja presión de gas FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO EN EL VEHÍCULO CARBURADO a) Pasaje de Gasolina a gas.- Accione la tecla a la posición intermedia (luces apagadas). El vehículo seguirá funcionando a nafta, hasta consumir el combustible de la cuba. Cuando tienda a detenerse, pase la tecla a la posición gas (luces encendidas). Mantenga el vehículo acelerado unos instantes, hasta que el motor normalice su funcionamiento. b) Pasaje de gas a Gasolina.- Deberá realizarse con el vehículo en movimiento, en zona de tránsito descongestionado. Pase la tecla a la posición nafta (luz de nafta encendida). Durante unos instantes, hasta que llene la cuba del carburador, el vehículo tendrá a detenerse, luego funcionara normalmente. c) Arranque a gas.- Verifique que la tecla selectora de combustible, se encuentra en la posición de GAS (Luz encendida), espere de 3 a4 segundos a que se apague la luz del cebador automático. De arranque pisando suavemente el acelerador. Este procedimiento se efectuara solo cuan el vehículo haya sido detenido en este combustible, caso contrario, de un arranque normal y proceda según el ítem: pasaje de gasolina a gas. DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 36

37 MECANICA AUTOMOTRIZ MEA MGN KIT DE CONVERSION CARBURADO Fig Llave conmutadora 2. Válvula de carga 3. Manómetro indicador de nivel de gas 4. Reductor de presión de gas 5. Mezclador aire-gas 6. Electroválvula de nafta 7. Válvula de cilindro (opcional eléctrica) ESQUEMA DE MONTAJE: VEHICULO CON INYECCION ELECTRONICA Fig Válvula de carga. 3. Mezclador 5. Tubería de alta presión. 7. Cilindro para GNC. 9. Soporte para Cilindro 11. Accesorios GNC para Inyección DOCENTE: ING. SOTERO NINA CONDORI 2. Reductor Regulador 4. Manómetro de control de carga 6. Sistema de venteo. 8. Válvula para Cilindro 10. Llave selectora de Combustible 12. Manguera a baja presión de gas. 37