c o n v e r s i o n d e m o t o r e s a c o m b u s t i b l e s a l t e r n o s

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CONVERSIÓN DE MOTORES A GLP Ing. Juan J. Nina Charaja CIP 99002 [email protected] Docente de Mecánica Automotriz INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICO PÚBLICO “FRANCISCO DE PAULA GONZALES VIGIL” TACNA Revalidado por el Ministerio de Educación R.D. Nº 0668-2006-ED y R.D. Nº 0025-2007-ED

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PARA ESTUDIANTES DEL 5º SEMESTRE DE MECANICA AUTOMOTRIZ DEL IESTP VIGIL.

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  • 1. INSTITUTO DE EDUCACIN SUPERIOR TECNOLGICO PBLICO FRANCISCO DE PAULA GONZALES VIGILTACNARevalidado por el Ministerio de Educacin R.D. N 0668-2006-ED y R.D. N 0025-2007-ED Ing. Juan J. Nina CharajaCIP [email protected] de Mecnica Automotriz

2. ANLISIS DE COMBUSTIBLES LQUIDOS YGASEOSOS EXISTENTES EN EL MERCADO LOCAL, NACIONAL E INTERNACIONAL. 3. GLPQUE ES EL GLP?GLP: Gas licuado de petrleo Propano C3H8 aprox. 60%Butano C4 H10 aprox. 40% Esta proporcin vara de acuerdo al tipo de yacimiento y pas que lo procesa.El GLP o propano y butano no solo tienen aplicacin en la combustin sino sirven de materiaprima para muchos procesos en la industria.Actualmente aparte de ser un combustible base conocido es tambin considerado comocombustible alternativo por que puede aplicarse a maquinas o equipos que fueron diseados paracombustibles como el petrleo o gasolinas.PROPIEDADES DEL GLPA presin atmosfrica y temperatura ambiente (1 atmsfera y 20 C), el gas licuado depetrleo se encuentra en estado gaseoso.Para obtener lquido a presin atmosfrica, la temperatura del butano debe ser inferior a -0,5 C yla del propano a -42,2 C. En cambio, para obtener lquido a temperatura ambiente, se debesometer al G.L.P. a presin. Para el butano, la presin debe ser de ms de 2 atmsferas. Para elpropano, la presin debe ser de ms de 8 atmsferas.Un litro de lquido se transforma en 272,6 litros de gas para el propano y 237,8 litros de gas parael butano.La densidad y presin de vapor varan segn la composicin del GLP.La densidad y peso especfico son mayores que el aire, por lo que el GLP resulta ms pesado queste. Por lo tanto una nube de GLP tender a permanecer a nivel del suelo.Aire = 1, Propano = 1,5 y Butano = 2 4. PROPIEDADES DEL GLPEl G.L.P. lquido es ms liviano y menos viscoso que el agua, por lo que hay que tener cuidado ya que puedepasar a travs de poros donde ni el agua, gasoil o kerosene pueden hacerlo.El GLP es inodoro, (no tiene olor), para facilitar la deteccin de escapes o fugas, las reglamentaciones sobredistribucin exigen que se agregue un agente artificial odorante(etil mercaptal).Es incoloro (no tiene color), e inspido (no tiene sabor).El GLP lquido puede congelar las manos por la rpida absorcin de calor que requiere para su evaporacin enel medio ambiente.El GLP se consume todo en la combustin (combustin es limpia no hay residuos como el holln)MXIMA EXPOSICIN PERMISIBLE PARA LAS PERSONAS:1.000 partes de G.L.P. por 1.000.000 de partes de aire (1000 p.p.m.), promedias sobre un turno de trabajo deocho horas.A ms de los valores permisibles es daino y si llena el ambiente y falta oxigeno causa la muerte por anoxia.VENTAJAS ENERGETICAS Energa eficaz: ofrece un elevado poder calorfico y un alto rendimiento, as como una gran comodidad. Energa limpia: su combustin sin residuos de azufre ni micro partculas permite respetar al mximo elentorno natural. Energa econmica: ofrece una inmejorable relacin calidad / precio y un importante ahorro energtico conrelacin a otras energas. Energa segura: su instalacin, construida y controlada por sistemas altamente fiables, presenta unaseguridad sin riesgos. Energa disponible: Llega a los lugares mas alejados por su fcil transporte desde balones hasta cisternas ylo tendremos por muchos aos mas. 5. COMPOSICIN QUMICA PROMEDIO DELGLP EN EL PER SEGN LA TABLA 1 HIDROCARBUROFORMULA QUMICA%VOLUMTRICO A 25 CPropano C3H8 12,60Propileno CH 3 6 30,60i - ButanoCH 4 10 25,40n - ButanoCH 4 10 6,30l - ButenoCH 4 8 12,50Trans2 - Buteno C4H8 7,80Cis 2 - ButenoCH 4 8 4,60Pentano CH 5 12 0,20 6. COMPARACIN DE LA POTENCIA EFECTIVA RESPECTO A LA VELOCIDAD USANDO GLP Y GASOLINA DE 84 OCTANOS 7. CONCLUSIONES IMPORTANTES 8. CONCLUSIONES IMPORTANTES 9. ACTIVIDAD N 01 SISTEMAS DEALIMENTACIN DECOMBUSTIBLE 10. MOTOR GASOLINERO CON CARBURADOR 11. TIPOS DE MOTORES A INYECCIN ELECTRNICA 12. TIPOS DE MOTORES A INYECCIN ELECTRNICA 13. MOTOR GASOLINERO CONINYECCIN ELECTRNICA 14. INYECCIN DIRECTA DE GASOLINA 15. INYECCIN DIRECTA DE GASOLINA 16. ESQUEMA DE ALIMENTACIN DE MOTOR OTTO INYECTADO 17. CIRCUITO DE CONTROL ELECTRNICO 18. SISTEMA DEALIMENTACIN DIESEL 19. SISTEMA DE ALIMENTACIN DIESEL 20. SISTEMA DE ALIMENTACIN DIESEL 21. SISTEMA DE ALIMENTACIN DIESEL 22. ACTIVIDAD N 02NORMATIVIDAD PARA CONVERSIN DEMOTORES A GLP/GNV 23. Los vehculos originalmente diseados para la combustin de gasolina que sean convertidos acombustin de GLP o sistema bi-combustible (gasolina/GLP) deben cumplir como mnimo lassiguientes especificaciones:1.1 Los tanques de combustible para GLP deben ser fabricados cumpliendo los requisitos establecidosen la NTP 321.115, mientras no exista la NTP especfica para tanques de combustible para GLP de usoautomotriz.1.2 Los equipos y accesorios utilizados en las conversiones para uso de GLP deben cumplir con lodispuesto en la Norma Tcnica Peruana NTP 321.115, de acuerdo a lo siguiente:1.2.1 El reductor-vaporizador debe contar con sistema de seguridad para el corte de combustible demanera automtica en caso de que el motor deje de funcionar (electro vlvula de corte).1.2.2 El tanque de combustible para GLP debe contar con una multivlvula instalada en una sola coplaque incluya los siguientes elementos: vlvula de llenado con vlvula de retencin; un limitadorautomtico de carga al 80%; una vlvula de exceso de presin (vlvula de alivio); indicador de nivel delquido de GLP y una vlvula de exceso de flujo.1.2.3 El vehculo convertido a GLP debe contar con una vlvula remota de llenado, instalada de acuerdoa lo estipulado por la NTP 321.115.1.2.4 Las tuberas y mangueras empleadas para la conduccin de GLP, gasolina y agua deben cumplircon las exigencias establecidas en la NTP 321.115.1.3 El montaje de los equipos y accesorios utilizados en la conversin para uso del GLP debe efectuarsecumpliendo los requisitos establecidos en la NTP 321.116. 24. RESOLUCION DIRECTORAL N 3990-2005-MTC-15 25. REQUICITOS PARA LA CONVERSION DE UN VEHICULO A GLP Y/O GNV1. Medir la compresin del motor, que no debe de tener menos de 135 psi.2. No debe estar consumiendo aceite ni el humo emitido por el tubo de escape ser de manera exagerada3. Debe estar en buen estado el sistema de encendido del automvil ( bujas, cables, bobinas, etc )4. El sistema de refrigeracin debe estar optimo ( radiador , mangueras de agua, etc )5. Los elementos de purificacin del aire deben estar limpios ( filtros ) 26. ACTIVIDAD N 03KITS DE ALIMENTACIN DE GNV/GLP 27. EN MOTOR CARBURADO 28. JUEGO GPL CONVENCIONALEN UN AUTO A CARBURADOR(1) Reductor vaporizador(2) Vlvula solenoide GLP(3) Mezclador(4) Regulador de mximo(5) Relays(6) conmutador 29. KIT DE GLP PARA MOTOR CARBURADO 30. TOMA DE CARGA DESPLAZADAEsta toma va situada en el exterior del vehculo, va conectada al depsito de gas yla misma va situada en un lugar protegido y escondida (dentro de la tapa decombustible de gasolina o en el parachoques trasero del vehculo).Esta vlvula de llenado dispone de una vlvula de retencin, evitando el reflujouna vez finalizado el suministro de gas.Esta puede estar colocada en la aleta lateral del vehculo o incluso en la aletainferior. Para abastecerse en este caso hay que retirar el tapn de proteccin deplstico (si es que est presente) y enganchar la pistola de carga.Es importante, antes de enganchar el boquerel que certifiquemos que nuestratoma de carga es la adecuada a dicho boquerel, en caso contrario debemosinstalar el correspondiente adaptador para poder suministrarnos.Cuando el nivel del gas llega al 80%, la vlvulacierra el paso del gas, impidiendo que seproduzca un sobre llenado. Esto se notar porqueel surtidor dejar de correr, adems de sentirse elcierre de la vlvula. Es en este momento cuandohay que dejar de presionar el botn de puesta enmarcha. 31. DEPSITO DE GAS Existen dos tipos de depsitos en funcin de su forma, cilndrico y toroidal. Elprimero ocupa una parte del maletero y normalmente suele ir situado al fondodel mismo y el segundo, ocupa el lugar que ocupa la rueda de repuesto. En ambos casos el depsito est realizado en acero de alta resistencia, tratadotrmicamente y ensayados para presiones de hasta 30 bar. Esta presin esmucho ms alta que la presin operativa que suele variar entre 2 y 15 bar. Como medida adicional de seguridad y para preservar an ms el depsito,este solo se puede llenar hasta un 80% de su capacidad volumtrica. 32. ELEMENTOS DEL DEPSITO Caja estanca: Cierrahermticamentepor encajeel pequeo habitculosobre el depsito, donde van instaladas las vlvulas y el indicador de nivel. Vlvula de alimentacincon vlvula de retencin: Alimenta el gas en fase lquida al evaporador- regulador. 33. ELEMENTOS DEL DEPSITO Vlvula de seguridad de alivio o de sobrepresin: Hace imposible que la presin suba dentro del depsito, ms all del valor fijado. Vlvula de mximo nivel de llenado: esta equipada con un mecanismo de corte que garantiza que el nivel de llenado no sobrepase el 80%. 34. ELEMENTOS DEL DEPSITO Indicador denivel dellquido: es un medidormagntico de nivel de lquidocon seal en el tablero deinstrumentos, que permite tenerconocimiento sobre la reserva decombustible existente en eltanque. Limitador de exceso deflujo: cierra el flujo de gas, encaso de que por causa de accidentese produzca un flujo excesivo de gashacia el motor. En la grfica observamos elconjunto del tanque 35. FUNCIONES DE LA MULTIVLVULA1 Indicador de nivel del lquido: es unmedidor magntico de nivel de lquido conseal en el tablero de instrumentos, quepermite tener conocimiento sobre lareserva de combustible existente en eltanque.2 Limitador de exceso de flujo: cierrael flujo de gas, en caso de que por causade accidente se produzca un flujo excesivode gas hacia el motor.3 Vlvula de seguridad de alivio o desobrepresin: Hace imposible que lapresin suba dentro del depsito, ms alldel valor fijado.4 Vlvula de mximo nivel de llenado:esta equipada con un mecanismo de corteque garantiza que el nivel de llenado nosobrepase el 80%. 36. ELECTROVLVULA DE GLPLa electrovlvula, desarrolla una funcin deseguridad muy importante en todo elfuncionamiento del equipo de gas, actuadocomo cierre del flujo de gas, en caso deque el motor deje de funcionar de formaaccidental (un accidente por ejemplo),incluso con la llave de contacto insertada.La misma va posicionada en elcompartimiento del motor, y la funcin dedicho dispositivo es la de permitir abrir ocerrar de forma automtica el autogasdesde el depsito hasta el motor.Dicho elemento lleva incorporado un filtro para retener las posibles impurezas quepuedan aparecer. 37. VLVULA ELECTROMAGNTICA DE GASOLINA Similar a la de GLP, incorpora un mecanismo de leva con una pequea palanca que permite el pasode gasolina manualmente funcionando slo el de gasolina, en caso de avera elctrica 38. EVAPORADOR REDUCTOREste dispositivo tambin vasituado en el compartimiento delmotor. La funcin de dichodispositivo es reducir la presinen cada momento a los valoresnecesarios en cada momento delfuncionamiento del motor, ascomo aprovisionar el intercambiotrmico necesario para la totalevaporacin del autogas.Estos evaporadores-reductoresvaran en funcin de la potenciadel vehculo, siendo necesario unvaporizador de mayor caudalpara motores de mayor potencia. 39. 1 - 2 - 3: Reductor de presin y vaporizador para gas licuado 40. MEZCLADOR El mezclador o llamado tambin unidad de mezclaes un componente del sistema de conversin degas licuado de petrleo (GLP) que es capaz dereunir en proporciones adecuadas el aireproveniente del filtro de aire con la succin de GLPque proviene del reductor-vaporizador, parasuministrar una cantidad de mezcla carburanterequerida en la cmara de combustin del motor yas garantizar el buen funcionamiento de este.Este componente esta compuesto principalmente por 2 piezas: cuerpo principal ocarcasa, y una tobera (Venturi).El cuerpo principal es diseado de tal manera que permite el alojamiento delVenturi, y este ltimo, quede en forma coaxial con el tubo de entrada del mltiplede admisin del motor. El cuerpo principal se construye generalmente de aluminio,y adems, Se instala entre el filtro de aire y la vlvula de mariposa . 41. MEZCLADOR El Venturi (Ver figura) es la parte que mezclael GLP con el aire en las proporcionesadecuadas para cualquier rgimen de cargadel motor. Tiene el mismo principio dinmicode flujo que los carburadores convencionales,esto quiere decir, que el flujo de GLP, queproviene a travs del conducto que recibe elgas desde el reductor-vaporizador, llega aingresar al Venturi por la depresin que existeen la garganta. Adems, se sabe que el flujo deaire ingresa a la cmara del motor debido a lasuccin provocada por la carrera descendentedel pistn en el proceso de admisin, que sedesarrolla desde el ingreso al mezclador y seacelera al pasar por la garganta del Venturi,con lo que se obtiene una presin negativa(succin) en dicho punto. 42. DIFERENCIA ENTRE LOS MEZCLADORES La construccin de losmezcladoresdifierensegn el tipo de sistemade alimentacin y puedeser como se muestra. Arriba; mezclador paracarburador. Abajo; mezclador parainyeccin electrnicaMonopunto. 43. CONMUTADOREs el selector que permite la eleccin del carburante que deseamos utilizar, gasolinao GLP. Este selector va situado en el panel frontal del vehculo, de forma que estvisible y accesible para el conductor.Este conmutador tiene adems la funcin de indicar el nivel de carburante en eldepsito, emitiendo una seal sonora cuando este se ha quedado vaco.En este ltimo caso la conmutacin para que el vehculo utilice gasolina esautomtica. El conductor no percibe nada en el tipo de conduccin que realizacuando se produce dicho cambio, motivo por el cual, se le aade de una sealacstica de aviso y una seal luminosa en dicho conmutador de parpadeo. Paraapagar dicha seal, el conductor debe pulsar el conmutador.Normalmente el conmutador tiene 4 LEDverdes indicando la cantidad de gas quehay en el tanque:4 LED=4/43 LED=3/42 LED=2/41 LED= 1/4La indicacin de reserva est sealada porel encendido parpadeante del primer LEDverde.En algunos conmutadores se encuentra unespecial LED rojo que seala la reserva. 44. CONMUTADOR 45. CONEXIONES DEL CONMUTADOR 46. ACCESORIOS DE ACOPLAMIENTO Racord: llegan en diversos Mangueras de baja presin:tamaos, de acuerdo a laPermiten el paso delpresin de trabajo y al vaporizador del GLP alconducto de acople. sistema de alimentacin. Mangueras de alta presin: Manguerasdeagua: Transportan el GLP lquidoTransportan elagua del tanque al vaporizador.caliente del motor al vaporizador. 47. MANGUERAS DE GLP Y SUMINISTRO DE ALTA-Las mangueras que conducen el GLP, son fabricadas exclusivamente para este uso. El material del queestn hechas es un material especial, resistente al combustible orgnico; por lo tanto no deben sersustituidas por otro tipo de manguera que no haya sido designada, de fbrica.-Las mangueras de GLP llevan, por reglamento, inscritas en su exterior manguera de GLP.-El suministro de alta, tiene que ser totalmente regulable en su mxima y mnima abertura y para una mejoreficiencia debe tener el mismo dimetro que la manguera de GLP.-Las mangueras de GLP deben estar situadas entre el reductor y el mezclador, su funcin es la de trasladarGLP de baja presin desde el reductor hasta el suministro de alta y de este al mezclador.-Estas mangueras deben ir aseguradas con abrazaderas.-Todo este sistema de mangueras no debe ser muy extenso, por lo cual el reductor deber de ser instalado lomas cerca posible al mezclador. 48. ALIMENTACION DE GLP EN UN MOTOR DE INYECCINELECTRNICA MONOPUNTO 49. EN MOTOR INYECTADO 50. ALIMENTACION DE GLP EN UN MOTOR DE INYECCINELECTRNICA MULTIPUNTO 51. EQUIPOS GLP DE INYECCIN ELECTRNICA SECUENCIALPARA MOTORES DE 3-4-5-6-8 CILINDROS 52. FILTRO FASE GASEOSAEste elemento que tambin va posicionadoen el compartimiento del motor tiene laimportante tarea de retener las eventualesimpurezas del gas, salvaguardando elfuncionamiento de los inyectores, vasituado despus del evaporadorreductor. 53. RAL E INYECTORESRal, es el elemento sobre el que se alojanlos inyectores de gas. La funcin delmismo es la de poder distribuir de formauniforme el carburante gaseoso en cadainyector.El inyector, es de tipo electromecnico, ytiene la tarea de suministrar la cantidadprecisa de gas a una determinada presine inyectarlo en el colector de aspiracin.La eleccin del inyector adecuado va en funcin de la potencia por cilindronecesaria, as como del evaporador-reductor instalado. Los equipos marca BRC,tienen tres tipos o modelos, que en el caso de motores no turbo alimentados sedefinen de la siguiente manera: Normal Type(entre 17 kW y 23 kW por cilindro) Max Type (entre 26 kW y 30 kW por cilindro) Super Max Type (entre 35 kW y 42 kW por cilindro) 54. UNIDAD ELECTRNICA DE CONTROLEs el cerebro de todo el sistema, y permitedesarrollar, segn el equipo instalado,varias operaciones que van desde lasimple conmutacin de un carburante aotro a sofisticadas gestiones de control dela carburacin, por ejemplo del diagnsticodel control de las emisiones.Todas las centralitas estn provistas de lafuncin Safety Car, que en caso deapagado accidental del motor, hasta con lallave de contacto insertada, cierra laselectrovlvulas para prevenir cualquierescape de gas. 55. SENSOR DE PRESIN Y TEMPERATURAEl sensor de temperatura y gas puede ir instalado en el propio ral de inyectores ytiene la funcin de transmitir esos valores a la centralita electrnica del vehculo quejunto con otros datos, permitir a los inyectores, alimentar la cantidad adecuada degas. Sensor de presin; Tomadatos de la presin delcolector de aspiracin delvehculo y la presin delgas en el reductor y lostransmite a la centralita. 56. ACTIVIDAD N 04 MONTAJE YFUNCIONAMIENTO DEL KIT DE GLP. 57. INSTALACIN EN TOYOTA PROBOX 58. INSTALACIN EN TOYOTA PROBOX 59. INSTALACIN EN TOYOTA PROBOX 60. ACTIVIDAD N 05 PRUEBAS DEFUNCIONAMIENTOFUNCIONAMIENTO DEL KIT DE GLP. 61. SONDA LAMBDA 62. SONDA LAMBDA Se instala en los vehculos que tienen catalizador, para avisar en forma constante alordenador la relacin de mezcla, y poder regular el aporte de gasolina y conseguirque el motor funcione correctamente y el catalizador realice su funcin. COMO ES LA SONDA LAMBDA?Se compone de un dispositivo con dos sensores, uno en contacto con los gases deescape y el otro con el aire exterior, cuando la cantidad de oxgeno no es la misma,por intermedio de dos electrodos se produce una diferencia de potencial que esadvertida por la computadora que lo usa como factor de correccin del tiempo deinyeccin. De modo que mantiene constante la relacin aire/gasolina como lorequiere el catalizador.El nivel de emisin de SO4H2 (cido sulfrico) puede ser disminuido a travsde los siguientes factores: "OLOR A AZUFREControl de relacin aire/combustible: elimina la operacin del motor en condicionesde mezcla rica y 500C de temperatura o ms.Cambios del reactivo cada 80.000 KilmetrosCuidado con la Gasolina con plomo!Basta solamente un poco de nafta con plomo para arruinar el convertidor catalticodefinitivamente y anular totalmente su funcionamiento. Luego de un error as sernecesario el recambio del mismo y una limpieza profunda de motor, carburador,tanque de combustible, mltiples y todos sus conductos de aire o combustible. 63. CONDICIONES PARA QUE FUNCIONE CORRECTAMENTE LA SONDA LAMBDALa proporcin entre la cantidad de aire y combustible que se introduce en la cmara seajustar a limites establecidos 14,5/1 (Limite Lambda:1).Los motores con mezclas pobres de lambda mayor a 1 son ms econmicos pero emitenmucha mayor concentracin de N2O3 (TRIOXIDO DE DINITROGENO). Los nivelesricos (lambda menor a 1) emiten ms hidrocarburos incombustos y CO (monxido decarbono, una de las sustancias ms txicas).La temperatura debe ser mayor a 250 C para que se produzca la catlisis y el dispositivosea efectivo. Se disea al catalizador con un calefactor auxiliar para garantizar que latemperatura llegue a ese rango antes de 90 segundos.Con mezcla rica y mas de 500 C se remueve el azufre depositado en el interior deldispositivo, produciendo cido sulfrico de olor fuerte y desagradable, que a nivelessuperiores a 10 ppm es muy daino para la salud. El umbral del mal olor est muy pordebajo de esos niveles, as el usuario puede detectar el problema sin arriesgar su salud,y al menor indicio de mal olor llevar su unidad al especialista.Atencin en los autos usados!Al colocar un convertidor cataltico en un auto usado con carburador, hay que asegurarla exacta dosificacin de oxigeno y controlar que la temperatura no supere los 400grados. Si esto no se cumple, el dispositivo no funcionar.