caracterización y comparación del momento par, potencia

Caracterización y Comparación del Momento Par, Potencia, Aceleración y Cuantificación del Coeficiente de Arrastre de Un Vehículo Con Motor de Combustión Interna

Funcionando A Gasolina y A Gas Natural Vehicular.

Andrés Felipe Hernández Jiménez

Proyecto de Grado

Profesor Asesor: Ing. Luis Ernesto Muñoz Camargo, PhD.

Universidad de Los Andes

Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Mecánica

Bogotá D.C., Colombia Diciembre 2015

“Si buscas resultados distintos, no hagas siempre lo mismo”

Albert Einstein

Agradecimientos Primero quiero agradecer a Dios y a mis padres que permitieron que este sueño fuese posible de cumplir. A mis padres y hermano que siempre me apoyaron en cada una de las decisiones que he tomado hasta el momento, por siempre creer en mí y en mis capacidades de poder alcanzar este gran logro, de poder estar dando este gran paso de convertirme en profesional. Quiero agradecerle al Profesor Luis Ernesto Muñoz por haber confiado en mí y darme la oportunidad de trabajar y aprender de él en este proyecto como mi asesor y amigo, quiero decirle que fue un maestro que cada una de sus explicaciones y consejos me permitieron poder alcanzar este objetivo. Quiero también agradecerles a mi familia y amigos que siempre estuvieron allí cuando los necesite para un consejo de aliento para alcanzar este gran logro, con lo cual quiero decirles que una parte de este logro es de ellos también. Por último, quiero agradecerles nuevamente a mis padres por estar siempre allí cuando los necesite, a mi papa por ser ese ejemplo a seguir por enseñarme la importancia de la vida y de los valores así como de la humildad, la sencillez y de siempre luchar por alcanzar mis sueños. A mi mama quiero agradecerle por siempre darme esa voz de aliento por sus consejos y por ayudarme a siempre seguir por el camino correcto sin rendirme y por siempre mostrarme que aunque las cosas se tornen difíciles siempre habrá una solución que permita alcanzar el éxito de manera correcta. Finalmente, quiero decir que este logro es tanto mío como de ustedes por estar siempre a mi lado y que este solo es el comienzo de grandes cosas que vendrán con la ayuda de Dios ya que de la mano del él todo es posible.

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Tabla de contenido 1. Lista de Tablas ............................................................................................................................. ii

2. Lista de Ilustraciones ...................................................................................................................iii

3. Nomenclatura .............................................................................................................................. 1

4. Introducción ................................................................................................................................ 2

5. Contexto ...................................................................................................................................... 2

6. Objetivos ..................................................................................................................................... 4

6.1. Objetivo General ..................................................................................................................... 4

6.2. Objetivos Específicos ............................................................................................................... 4

7. Definición del Problema .............................................................................................................. 4

8. Metodología ................................................................................................................................ 5

9. Instrumentación .......................................................................................................................... 6

9.1. Vehículo de pruebas ................................................................................................................ 6

9.2. GPS de alta resolución más accesorios ................................................................................... 7

9.3. Inclinómetro ............................................................................................................................ 7

9.4. Potenciómetro ........................................................................................................................ 8

9.5. Termo-anemómetro ................................................................................................................ 8

9.6. Barómetro portátil .................................................................................................................. 9

9.7. Báscula portátil ........................................................................................................................ 9

9.8. Banco de potencia DBT-3000/1 ............................................................................................ 10

10. Diseño Experimental ............................................................................................................. 10

10.1. Protocolo de prueba aceleración en carretera (On Road) de rendimiento en vehículos

terrestres. .......................................................................................................................................... 11

10.2. Protocolo de prueba de desaceleración en carretera (On Road) de rendimiento en

vehículos terrestres. .......................................................................................................................... 18

10.3. Protocolo de prueba dinamométrica de potencia neta y momento par del motor para

rendimiento en vehículos terrestres. ................................................................................................ 26

10.4. Resumen de protocolos .................................................................................................... 32

11. Desarrollo Experimental ........................................................................................................ 34

11.1. Lugar de pruebas aceleración y desaceleración natural ................................................... 34

11.2. Lugar de pruebas dinamométricas .................................................................................... 35

11.3. Pruebas preliminares aceleración y desaceleración ......................................................... 36

11.4. Pruebas preliminares dinamométricas ............................................................................. 38

11.5. Prueba final de aceleración ............................................................................................... 38

ii

11.6. Prueba final de desaceleración ......................................................................................... 40

11.7. Prueba final dinamométrica .............................................................................................. 41

12. Resultados ............................................................................................................................. 43

12.1. Pruebas de aceleración ..................................................................................................... 43

12.2. Pruebas de desaceleración ................................................................................................ 47

12.3. Pruebas dinamométricas .................................................................................................. 49

12.4. Resumen de resultados ..................................................................................................... 52

13. Conclusiones.......................................................................................................................... 52

14. Trabajo Futuro ....................................................................................................................... 53

15. Anexos ................................................................................................................................... 54

15.1. Código análisis pruebas de aceleración ............................................................................ 54

i. Prueba Gasolina 0 a 80 km/h .................................................................................................... 54

ii. Prueba GNV 0 a 80 km/h ........................................................................................................... 56

iii. Análisis estadístico comparativo 80 km/h ................................................................................ 60

iv. Prueba Gasolina 0 a 60 km/h .................................................................................................... 60

v. Prueba GNV 0 a 60 km/h ........................................................................................................... 64

vi. Análisis estadístico comparativo 60 km/h ................................................................................ 69

15.2. Código análisis prueba de desaceleración ........................................................................ 70

15.3. Código análisis prueba dinamométrica ............................................................................. 74

i. Gasolina ..................................................................................................................................... 74

ii. GNV ........................................................................................................................................... 76

iii. Análisis estadístico comparativo potencia ................................................................................ 78

iv. Análisis estadístico comparativo par ......................................................................................... 78

16. Bibliografía ............................................................................................................................ 79

1. Lista de Tablas Tabla 1. Dimensiones y masa vehículo de pruebas ................................................................ 6

Tabla 2. Características GPS ................................................................................................... 7

Tabla 3. Características inclinómetro ..................................................................................... 7

Tabla 4. Características potenciómetro (UniMeasure JX-PA Series, s.f.) ............................... 8

Tabla 5. Características Termo-anemómetro ......................................................................... 8

Tabla 6. Características barómetro ........................................................................................ 9

Tabla 7. Características báscula portátil (OHAUS Corporation , s.f.) ..................................... 9

Tabla 8. Características banco de potencia (CapaTest, s.f.) ................................................. 10

Tabla 9. Equipos para la prueba de aceleración. .................................................................. 12

iii

Tabla 10. Restricciones del lugar prueba aceleración. ......................................................... 12

Tabla 11. Información técnica vehículo de pruebas, prueba aceleración. .......................... 13

Tabla 12. Bitácora prueba aceleración ................................................................................. 14

Tabla 13. Condiciones ambientales y de terreno para la prueba de aceleración. ............... 17

Tabla 14. Equipos para la prueba de desaceleración. .......................................................... 19

Tabla 15. Restricciones del lugar prueba desaceleración. ................................................... 20

Tabla 16. Información técnica vehículo de pruebas, prueba desaceleración. ..................... 21

Tabla 17. Bitácora prueba desaceleración ........................................................................... 22

Tabla 18. Condiciones ambientales y de terreno para la prueba de desaceleración. ......... 25

Tabla 19. Equipos para la prueba dinamométrica. .............................................................. 27

Tabla 20. Información técnica del vehículo. ......................................................................... 28

Tabla 21. Bitácora prueba dinamométrica. .......................................................................... 29

Tabla 22. Condiciones ambientales. ..................................................................................... 31

Tabla 23. Resumen de los protocolos de pruebas ............................................................... 33

Tabla 24. Resultados inclinación ida. .................................................................................... 35

Tabla 25. Resultados inclinación vuelta. .............................................................................. 35

Tabla 26. Resultados prueba aceleración gasolina a 80 km/h. ............................................ 44

Tabla 27. Resultados prueba aceleración GNV a 80 km/h. .................................................. 44

Tabla 28. Resultados aceleración gasolina a 60 km/h. ......................................................... 46

Tabla 29. Resultados aceleración GNV a 60 km/h................................................................ 46

Tabla 30. Resultados prueba desaceleración natural. ......................................................... 48

Tabla 31. Resultados potencia para el combustible de gasolina. ........................................ 49

Tabla 32. Resultados potencia para el combustible de gas natural vehicular. .................... 49

Tabla 33. Resultados momento par para el combustible de gasolina. ................................ 50

Tabla 34. Resultados momento par para el combustible gas natural vehicular. ................. 50

Tabla 35. Resumen de resultados ........................................................................................ 52

2. Lista de Ilustraciones Ilustración 1. Diagrama protocolos de pruebas ..................................................................... 5

Ilustración 2. Vehículo de pruebas FORD F-150 ..................................................................... 6

Ilustración 3. GPS de alta resolución VBOX III 100Hz Data Logger (VBOX Automotive, s.f.) . 7

Ilustración 4. Inclinómetro DXL 360/S V2 (Dual axis digital protractors, 2013) ..................... 8

Ilustración 5. Potenciómetro JX-PA-2,8-N11-11S-111 ........................................................... 8

Ilustración 6. Termo-anemómetro EXTECH 45158 (EXTECH Instruments, s.f.) ..................... 9

Ilustración 7. Barómetro portátil Baladeo .............................................................................. 9

Ilustración 8. Báscula portátil OHAUS I-10 ........................................................................... 10

Ilustración 9. Banco de potencia DBT – 3000/1 ................................................................... 10

Ilustración 10. Lugar de pruebas aceleración y desaceleración (Imagen tomada de Google Earth) .................................................................................................................................... 34

Ilustración 11. Perfil inclinación ida. ..................................................................................... 35

Ilustración 12. Perfil inclinación vuelta. ............................................................................... 35

Ilustración 13. Lugar de pruebas potencia y momento par Autos Sura (Imagen tomada de Google Earth) ........................................................................................................................ 36

iv

Ilustración 14. Zona de pruebas dinamométricas Autos sura. ............................................. 36

Ilustración 15. Calibración potenciómetro. .......................................................................... 37

Ilustración 16. Resultados velocidad contra tiempo pruebas piloto ................................... 38

Ilustración 17. Resultados aceleración gasolina a 80 km/h. ................................................ 44

Ilustración 18. Resultados aceleración GNV a 80 km/h. ...................................................... 45

Ilustración 19. Resultados aceleración gasolina a 60 km/h. ................................................ 46

Ilustración 20. Resultados aceleración GNV a 60 km/h. ...................................................... 47

Ilustración 21. Resultados para gasolina, tanto en velocidad como en revoluciones ......... 50

Ilustración 22. Resultados para GNV, tanto en velocidad como en revoluciones. .............. 51

1

3. Nomenclatura 𝐴 = 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑓𝑟𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑒ℎí𝑐𝑢𝑙𝑜 𝐻101 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑒ℎí𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑊103 = 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑒ℎí𝑐𝑢𝑙𝑜 𝐶. 𝑉 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑆𝐷 = 𝐷𝑒𝑠𝑣𝑖𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑𝑎𝑟 �� = 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑡1−𝛼,𝑛−1 = 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑡 − 𝑠𝑡𝑢𝑑𝑒𝑛𝑡

𝑛 = 𝑁𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑢𝑒𝑏𝑎𝑠 𝑡1−𝛼,𝑛−1′ = 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑡 − 𝑠𝑡𝑢𝑑𝑒𝑛𝑡 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑑𝑜𝑠 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝑠

𝜈 = 𝐺𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑏𝑒𝑟𝑡𝑎𝑑 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑡 − 𝑠𝑡𝑢𝑑𝑒𝑛𝑡 𝛼 = 𝑃𝑟𝑜𝑏𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑡 − 𝑠𝑡𝑢𝑑𝑒𝑛𝑡 𝑀𝑉 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑣

𝑑𝑡= 𝐷𝑒𝑟𝑖𝑣𝑎𝑑𝑎 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒𝑛 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜

𝑓𝑟 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝐶𝐷 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠𝑡𝑟𝑒 𝑀 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑒ℎí𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑚𝑎𝑠 𝑝𝑖𝑙𝑜𝑡𝑜 𝑦 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜𝑠 𝑔 = 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 𝜌 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑜 𝑉 = 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑒ℎí𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑃𝑎 = 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎 𝑇 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝐻𝑅 = 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑆𝑉𝑅 = 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒

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4. Introducción Hoy en día la eficiencia de los vehículos en Colombia y en países con condiciones atmosféricas elevadas por encima de los 2000 m.s.n.m, son de gran importancia en temas relacionados con el desempeño mecánico y el consumo de combustible. Ya que los fabricantes de vehículos gradúan los motores bajo condiciones ideales controladas como lo son temperatura, humedad y presión atmosférica, esta última a nivel del mar. En este mismo orden de ideas, cuando un vehículo es operado bajo condiciones no ideales, el desempeño del motor cambia generalmente disminuye su desempeño mecánico (Gallego, 2014) y si a esto se le suma la conversión a gas natural vehicular se vería un poco más perjudicado dicho rendimiento. Finalmente, es por esto que a través de los años se han ido realizando estudios e investigaciones para caracterizar y analizar que les sucede a los diferentes vehículos cuando operan por encima de su nivel ideal, para así poder en un futuro con dichos resultados crear vehículos más eficientes en condiciones no ideales y con fuentes de energía alternativas que puedan conllevar a la ayuda del medio ambiente, mediante la disminución de contaminación generada por los gases que produce la combustión de los vehículos. Con lo anterior, desde hace algunos años la Universidad de Los Andes y el departamento de Ingeniería Mecánica en conjunto con el grupo de Dinámica de Maquinaria, en el cual se encuentra el profesor Luis Ernesto Muñoz asesor del presente proyecto, han ido implementando y fortaleciendo el campo de la Dinámica vehicular a través de diferentes proyectos investigativos operados por diferentes estudiantes pertenecientes a la Universidad de Los Andes. Asimismo, la mayor parte de los proyectos realizados en la Universidad de Los Andes se han enfocado más hacia la caracterización, desempeño y evaluación de diferentes vehículos bajo condiciones similares de interés mediante pruebas de ruta y de dinamómetro a diferentes condiciones atmosféricas. Finalmente, con estos proyectos lo que se quiere es poder observar el desempeño mecánico de dichos vehículos para así poder llegar a tener una aproximación del comportamiento energético y en un futuro poder ajustar el parque automotor Colombiano y de países similares a sus condiciones atmosféricas variables (Steffens, 2014). Asimismo, es por esto que el presente proyecto se enfocó en poder cuantificar y comparar el rendimiento mecánico de un vehículo convertido a gas natural vehicular (GNV), para así poder notar los efectos en cuanto a pérdida de potencia y de aceleración con la comparación del funcionamiento de dicho vehículo operando tanto en gasolina como en GNV. Además, se realizó un estudio de desaceleración para poder obtener coeficientes de arrastre aerodinámico, todo esto realizado en la ciudad de Bogotá, la cual se encuentra a una altura elevada por encima de los 2500 m.s.n.m.

5. Contexto En la actualidad la contaminación atmosférica es un punto importante a combatir, puesto que la polución del aire conlleva impactos negativos a nivel ambiental, produciendo efectos desagradables en cuanto a la salud pública, aumento de enfermedades respiratorias y detrimento del bienestar en general. Por ejemplo, en Colombia en ciudades como Bogotá, Medellín, Cali y Bucaramanga han detectado que el 60% de las contaminaciones se le atribuyen al parque automotor (Compañía de entrenamiento

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técnico automotriz, 2001). Es por esto que encontrar soluciones alternas es de gran importancia hoy en día para así poder reducir el impacto contaminante a la atmósfera y ayudar al medio ambiente, por lo cual el uso de combustibles alternos como el GNV o el uso de vehículos eléctricos pueden contribuir a la disminución de dicho impacto ambiental. Es por ello que en este proyecto se realizó una comparación mecánica para el vehículo seleccionado cuando opera entre dos combustibles, en este caso gasolina corriente y GNV. Para así poder dar una idea de qué tan apropiado puede ser el uso de combustibles alternos en cuanto al rendimiento mecánico, es decir poder cuantificar y comparar en términos de potencia y aceleración cuánto se pierde de un combustible al otro y así poder concluir que tan beneficioso o no puede llegar a ser en términos mecánicos el uso de dicho combustible alterno para el sector automotriz. Asimismo, el uso de combustibles alternos como el GNV se adaptan bien en los motores de ciclo de Otto y también presenta una buena resistencia a la explosión y al momento de suceder la combustión con el aire se mezclan de forma homogénea lo que permite una combustión más completa (Compañía de entrenamiento técnico automotriz, 2001). Además, este combustible alterno (GNV) presenta ventajas ambientales en comparación con los combustibles convencionales para vehículos, ya que reduce las emisiones de CO2 en un 20% a un 30% lo cual reduce el efecto de gas invernadero en gran medida ya que este compuesto es el principal contribuyente de dicho efecto (NWGA: Northwest Gas Association). También, las propiedades químicas del GNV en comparación con las de la gasolina son importantes para poder llegar a la conclusión que debido a que el GNV presenta una menor energía contenida en un volumen especifico se tenga un menor rendimiento mecánico, por ejemplo un galón de gasolina presenta una energía de 114.000 Btu, mientras que un galón de gas natural licuado (LNG) tiene una energía de 82.644 Btu (Canis, Pirog, & Yacobucci, 2014), con lo cual se puede deducir que la gasolina es capaz de proveer una alta energía al motor dando así mayor potencia en comparación con el gas vehicular. Igualmente, otro importante factor es la relación de aire/combustible el cual es de 16.4:1 para el GNV y de 14.7:1 para la gasolina (Compañía de entrenamiento técnico automotriz, 2001), este factor permite medir la cantidad de aire necesario para quemar un volumen de combustible, y ya que la cantidad de aire que puede ingresar al cilindro del motor se ve limitada por el desplazamiento del mismo y dicha cantidad es esencial para el funcionamiento del motor, se puede decir que se necesita una mayor cantidad de aire para quemar el GNV y ya que contiene una menor energía por unidad de volumen llevará a que se tenga una menor potencia en el motor por parte de dicho combustible, lo cual según estudios anteriores se dice que está cuantificado entre un 10% a un 20% de perdida de potencia (Aslam, Masjuki, Kalam, & Amalina, 2005). Por último, se midió de forma experimental el coeficiente de arrastre para así poder cuantificar la resistencia del vehículo usado con el asfalto, cabe resaltar que todas estas pruebas se realizaron bajo los lineamientos dados por la Society of Automotive Engineering (SAE).

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6. Objetivos

6.1. Objetivo General Caracterizar, evaluar y comparar el desempeño mecánico de un vehículo de combustión interna de 4 velocidades automático funcionando a gasolina y a gas natural vehicular, en circunstancias reales de operación bajo condiciones atmosféricas elevadas en el territorio Colombiano, además bajo condiciones controladas de laboratorio. Con lo cual se quiere obtener curvas de momento par entregado, potencia, aceleración y coeficientes de arrastre mediante el estudio de desaceleración, siguiendo los procedimientos recomendados por la Society of Automotive Engineering (SAE).

6.2. Objetivos Específicos i. Diseñar un protocolo de pruebas para el desarrollo del proyecto.

ii. Caracterizar, evaluar y comparar el desempeño mecánico de una camioneta de cabina sencilla, con un motor de combustión interna de 4 velocidades automático, 5.4L triton V8. Dicho vehículo ha sido convertido a GNV, por lo cual se quiere comparar el desempeño de dicho vehículo operando tanto en gasolina como en gas natural vehicular en pruebas de ruta y en pruebas de dinamómetro. Esto con el fin de obtener curvas de aceleración, momento par entregado, potencia y coeficientes de arrastre obtenidos mediante pruebas de desaceleración. Lo anterior mediante los procedimientos recomendados por la SAE J1491, SAE J1349 y SAE J1263 a condiciones atmosféricas elevadas por encima de los 2000 m.s.n.m.

iii. Analizar los resultados obtenidos para evidenciar y comparar la variación en el desempeño mecánico del vehículo seleccionado para cada uno de los combustibles usados (Gasolina y gas natural vehicular).

7. Definición del Problema Hoy en día el factor medioambiental es de gran importancia para la humanidad ya que los impactos ambientales que está sufriendo la tierra debido a los efectos de gas invernadero son de gran magnitud. La demanda de combustibles sigue creciendo con el pasar de los años esto ha llevado a que se pronostique un aumento de 8 a 10 billones de toneladas de CO2 para 2030 (Energy Research Architecture, 2009) esto sólo considerando el sector de transporte. Es por ello que es necesario la creación de combustibles o fuentes de energías no convencionales las cuales puedan llegar a realizar el mismo trabajo que los combustibles convencionales pero con menor impacto ambiental, para así poder ayudar al medio ambiente y disminuir los índices de contaminación. Asimismo, es por esto que en el presente proyecto se quiso poder dar una idea de cómo otro tipo de combustible no convencional afecta o no el desempeño mecánico del vehículo seleccionado, lo cual pueda conllevar a explotar dicho campo de los combustibles alternos para ayudar al medio ambiente y solucionar así una posible escasez de los combustibles convencionales. De esta manera, el proyecto tiene como fin poder cuantificar, evaluar y comparar el desempeño mecánico de un vehículo de trabajo “pesado” convertido a GNV con su desempeño de operación en Gasolina y su desempeño de operación en GNV, para así poder saber cuánto

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afecta dicha transformación a dicho desempeño mecánico y así poder concluir si es apropiado dicho cambio mediante pruebas que permitan medir potencia, momento par y aceleración en cada combustible usado (Gasolina y GNV) en el vehículo de pruebas. Por último, también se planteó la realización de una prueba de desaceleración natural del vehículo para poder conocer así la resistencia que ejerce el asfalto al vehículo, cabe resaltar que todas estas pruebas se realizaron a la misma altitud, por encima de los 2500 m.s.n.m, esto para aclarar que dicho proyecto no buscaba comparar el desempeño mecánico del vehículo en cada combustible (Gasolina y GNV) a diferentes alturas.

8. Metodología Para un óptimo desarrollo de este proyecto como se mencionó anteriormente, tuvo como finalidad poder comparar el desempeño mecánico del vehículo seleccionado operando a diferentes combustibles (Gasolina y GNV), por lo cual se planearon una serie de pasos, lo cual llevaría a realizar un proyecto de forma ordenada y cronológica, para así no entrar en iteraciones continuas que resultarán en la pérdida del tiempo y en el no cumplimiento de los objetivos. En un primer momento se empezó por definir una serie de protocolos para cada una de las pruebas a realizar, esto con el fin de conocer de manera concisa las restricciones que debe tener cada prueba, cómo se debían realizar, qué instrumentos eran necesarios para su realización, así como los procedimientos que se debían seguir, como se observa en el diagrama que se presenta a continuación:

Ilustración 1. Diagrama protocolos de pruebas

Después de realizar cada uno de los protocolos con base en lo presentado anteriormente, se procedió a buscar los lugares de pruebas que cumplieran con los estándares estipulados por los procedimientos de la SAE J1263, SAE J1491 y SAE J1263. Cabe resaltar

Protocolo de pruebas

Prueba

Paso 1:

Identificación

- Vehículo

- Equipos

-Lugar de pruebas (restricciones)

Paso 2:

Preparación

- Vehículo

-Conexión equipos

-Configuración

software

Paso 3:

Realización

-Procedimiento SAE

-Calibración equipos

-Cumplimiento restricciones SAE

Paso 4:

Análisis de resultados

-Procesamiento de datos

-Procedimiento SAE

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que algunas de las restricciones fueron imposibles de cumplir por la locación de los lugares de las pruebas esto por la altitud tan elevada a la que se encuentran dichos lugares. Asimismo, después de realizados los protocolos y de haber encontrado los lugares para realizar las pruebas se procedió a realizar unas pruebas preliminares (aceleración, desaceleración y dinamométricas) para así poder conocer el funcionamiento de los equipos necesarios para la realización de cada una de las pruebas finales. Después, de realizadas las pruebas preliminares y de conocer el funcionamiento de los equipos se procedió a realizar las pruebas finales, siguiendo lo estipulado en cada uno de los protocolos de pruebas para finalmente poder proceder al procesamiento de los datos y asimismo proceder al análisis de los resultados obtenidos.

9. Instrumentación En esta sección se describirán las características tanto de los equipos usados en las pruebas de carretera como de las pruebas en dinamómetro.

9.1. Vehículo de pruebas El vehículo usado para la realización del proyecto corresponde a un vehículo usado para transporte de carga liviana (Truck, siglas en inglés), modelo 2001 marca FORD, equipado con un motor de combustión interna de 4 velocidades automático, con características de 5.4 Litros triton V8 y transmisión 4x2 RWD, potencia nominal de 260 hp (193.88 kW) a 4.500 rpm, un torque nominal de 350 lb-ft (474.54 N.m) a 2500 rpm, cabina sencilla. Además, dicho vehículo fue convertido a gas natural vehicular equipado con un equipo de tercera generación, el cual presenta inyección electrónica y un sistema cerrado con retroalimentación (Compañía de entrenamiento técnico automotriz, 2001) y se tienen las siguientes características de peso y dimensión:

Masa eje delantero (kg) 1200

Masa eje trasero (kg) 984

Ancho (m) 2.014

Alto (m) 1.846

Largo (m) 5.255 Tabla 1. Dimensiones y masa vehículo de pruebas

Ilustración 2. Vehículo de pruebas FORD F-150

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9.2. GPS de alta resolución más accesorios GPS de alta resolución de la empresa Racelogic, que permite medir tiempo, velocidad, altura, longitud, latitud, entre otras características. Además, este usa unos accesorios para su funcionamiento tales como una antena que le permite conectarse a los satélites, una batería de litio de 5Ahr y una tarjeta SD de adquisición de datos y una frecuencia de muestreo de hasta 100 Hz. Dicho GPS presenta unas características de resolución de:

Velocidad (±km/h) 0.01

Distancia (±cm) 1

Posición (±mm) 1.8

Voltaje (V) 7-30 DC Tabla 2. Características GPS

Ilustración 3. GPS de alta resolución VBOX III 100Hz Data Logger (VBOX Automotive, s.f.)

9.3. Inclinómetro El inclinómetro usado permite medir la inclinación de la superficie en este caso de la carretera donde se realizaron las pruebas de aceleración y desaceleración. Este instrumento se usó para medir la pendiente de la carretera para poder demostrar que dicho lugar de pruebas cumpliera con las especificaciones dadas por los procedimientos SAE J1491 y SAE J1263. Además, dicho instrumento presenta las siguientes características:

Pendiente (±°) 0.01

Velocidad de giro (°/s) <50

Tiempo de respuesta (s) 0.4

Temperatura de operación (°C) 0 – 50 Tabla 3. Características inclinómetro

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Ilustración 4. Inclinómetro DXL 360/S V2 (Dual axis digital protractors, 2013)

9.4. Potenciómetro El potenciómetro de la empresa UniMeasure, permite medir un desplazamiento lineal mediante una señal de corriente al halar una cuerda que tiene dicho potenciómetro. El cual se conecta a una fuente de poder para así poder obtener la señal de corriente, mientras se hala la cuerda. Dicho instrumento se usó para medir el recorrido del pedal en las pruebas de aceleración, y presenta las siguientes características:

Linealidad (±mm) 1%

Voltaje (V) 30 Max

Impedancia de salida (Ohm) 0 – 1000

Temperatura de operación (°C) -25 – 75 Tabla 4. Características potenciómetro (UniMeasure JX-PA Series, s.f.)

Ilustración 5. Potenciómetro JX-PA-2,8-N11-11S-111

9.5. Termo-anemómetro Este instrumento permite medir la velocidad del viento, la humedad relativa y temperatura ambiente, con lo cual se pudieron medir dichas variables para las pruebas a realizar, cabe resaltar que para que se pueda tener una medida correcta de la velocidad del viento es necesario ubicar el instrumento en la dirección del flujo, de manera que el aire fluya desde la parte trasera y permita el movimiento de la hélice integrada en el sensor. Este instrumento presenta las siguientes características:

Velocidad del viento (±m/s) 3%

Temperatura (±°C) 1

Humedad relativa (±%) 4 Tabla 5. Características Termo-anemómetro

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Ilustración 6. Termo-anemómetro EXTECH 45158 (EXTECH Instruments, s.f.)

9.6. Barómetro portátil Permite medir la presión atmosférica, se usó este barómetro portátil marca Baladeo, para poder medir dicha variable en el lugar de la prueba. El instrumento presenta las siguientes características:

Presión (±hPa) 1

Temperatura (±°C) 1

Altura (±msnm) 2 Tabla 6. Características barómetro

Ilustración 7. Barómetro portátil Baladeo

9.7. Báscula portátil La báscula permite medir la masa de cada uno de los ejes del vehículo, con el uso del indicador de masa electrónico I-10 el cual se conecta a las básculas. Este instrumento presenta las siguientes características:

Rango de capacidad (±%) 3

Voltaje de operación (V) 5

masa (±kg) 1

Temperatura de operación (°C) 0 – 40

Tiempo de estabilización (s) 3 Tabla 7. Características báscula portátil (OHAUS Corporation , s.f.)

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Ilustración 8. Báscula portátil OHAUS I-10

9.8. Banco de potencia DBT-3000/1 Dinamómetro inercial de la empresa Capatest, equipado con un freno para vehículos con tracción 4x2, equipo informático completo, armario de visualización RBT-1350 y ventilador helicoidal con caudal de 18.3 m3/h. Dicho instrumento permite medir la potencia y el momento par de un vehículo mediante la ubicación del eje que cuenta con la tracción sobre los rodillos, y llevando el acelerador a fondo permite medir dichas variables, y presenta las siguientes características:

Máxima carga (T) 3

Velocidad máx. (km/h) 300

Fuerza de tracción (kN) 20

Máxima potencia (kW) 260

Diámetro de rodillos (mm) 318.2 Tabla 8. Características banco de potencia (CapaTest, s.f.)

Ilustración 9. Banco de potencia DBT – 3000/1

10. Diseño Experimental En esta sección se busca presentar todo lo que concierne a cada uno de los pasos, métodos y restricciones para cada prueba para el desarrollo del proyecto.

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10.1. Protocolo de prueba aceleración en carretera (On Road) de rendimiento en vehículos terrestres.

INTRODUCCIÓN

Con este protocolo se pretende poder abarcar un esquema operativo para el desarrollo de la prueba de aceleración en carretera para analizar y cuantificar el rendimiento mecánico de un vehículo automotor, en este caso para un vehículo de combustión interna convertido a Gas Natural Vehicular (GNV) para así comparar su desempeño en dicha prueba operando 100% a Gasolina y 100% a GNV, esto mediante el uso de los equipos disponibles en el laboratorio de la Universidad de Los Andes. Es de carácter informativo y preventivo que el encargado de la ejecución y operario de los equipos necesarios, Técnico o Ingeniero a cargo de las pruebas, lea y entienda este documento previamente a la experimentación. Este protocolo está diseñado y estructurado para que el encargado pueda entender y operar de forma segura y debida los equipos usados, para así asegurar el cumplimiento y efectividad de la planeación, desarrollo y procesamiento de la prueba para no realizar pruebas erróneas, lo que dé lugar a pérdida de tiempo y recursos económicos. Por último, se da por entendido que la persona encargada de realizar las pruebas entiende y presenta conocimientos acerca de Mecánica Automotriz y de Ingeniería Mecánica, así como de un nivel de lectura en inglés intermedio. Además, se da por sobreentendido que dicha persona ya se encuentra familiarizada con el significado y sentido que tiene una prueba de desempeño mecánico en carretera, los equipos a usar y del procedimiento SAE J1491 que rige la prueba.

FASE I

VERIFICACIÓN E INDENTIFICACIÓN Esta etapa se encamina para la verificación de los recursos disponibles para las pruebas experimentales, teniendo en cuenta la identificación y especificación de cada uno de los equipos a usar así como de las restricciones que estos presentan y también de las restricciones del lugar donde se realizarán las pruebas. Para así poder verificar el debido cumplimiento y correcto funcionamiento de los equipos para el correcto funcionamiento de la prueba y conocer que no se incumple ninguna restricción para llevar a cabo el procedimiento experimental. Para comenzar en la Tabla 9, se presentan los equipos necesarios para la correcta realización de la prueba y de sus restricciones si presentan alguna.

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Equipo Restricción

VBOX Software Racelogic

Antena GPS

Ubicar en el techo de vehículo lejos de cualquier objeto que pueda hacerle sombra.

Batería Batería recargable o el adaptador de 12v para conectar al vehículo

Software Racelogic

Previamente instalado en PC portátil donde se tomará registro de los resultados

Tabla 9. Equipos para la prueba de aceleración.

Además, las restricciones del lugar donde se realizará la prueba en territorio Colombiano se regirán bajo los procedimientos dados por la SAE J1491. Para la realización de este tipo de pruebas el terreno donde se lleven a cabo debe cumplir con ciertos parámetros. Aunque, cabe resaltar que será necesario ajustar estos parámetros para que la prueba pueda ser realizada en territorio Colombiano, ya que estas se ejecutarán en vías públicas y se debe cumplir con las leyes de transito que las rigen. En la Tabla 10 se listan algunas restricciones importantes para tener en cuenta con lo cual el Ingeniero de Pruebas debe darse a la tarea de buscar un lugar que cumpla con estos parámetros. Por último, en la fase III se discutirá más a fondo las especificaciones del procedimiento SAE J1491 usado para el desarrollo de esta prueba.

Variable Restricción

Velocidad máxima 80 km/h

Grado de inclinación 0-0,5%

Terreno Pavimentado sin huecos ni ondulaciones

Velocidad viento máxima 24 km/h

Velocidad máxima pico viento 32 km/h

Condiciones climáticas Sin lloviznas

Tipo de vía Preferiblemente autopista

Tabla 10. Restricciones del lugar prueba aceleración.

Una vez se tenga la verificación de cada uno de los equipos y el conocimiento de las restricciones del lugar de la prueba, se necesita que el encargado recopile la información técnica del vehículo que se usará en las pruebas para así tener un pleno conocimiento de este, por lo cual debe llenar la información de la Tabla 11.

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Especificación Técnica Tipo de Información

Marca (Ej: Ford, Mazda, Kia, etc)

Tipo (Ej: Pick-ups, Carros, SUVs)

Descripción Referencia

Modelo Año

Motor Litros

Numero de cilindros 3 a 16

Potencia neta [Hp @ rpm] - [kW @ rpm]

Par motor [ ft-lb @ rpm] - [N.m @ rpm]

Tipo de motor (Ej: Combustión interna,

Combustión externa, Hibrido)

Tipo de combustible (Ej: Gasolina/Diésel/Biocombustibles)

Tipo de transmisión (Ej: Automática o Manual)

Transmisión (Ej: 4WD/ 2WD (RWD/FRW))

Numero de cambios 3 a 8

Torque tuercas rueda [N.m] - [ft-lb]

Ruedas (Ej: 235/60 R16)

Patrón de pernos Numero X Radio

Peso bruto vehículo [kg]

Peso eje delantero [kg]

Peso eje trasero [kg]

Longitud [m] - [ft]

Ancho [m] - [ft]

Alto [m] - [ft]

Distancia entre ejes [m] - [ft] Tabla 11. Información técnica vehículo de pruebas, prueba aceleración.

FASE II PREPARACIÓN Y ALISTAMIENTO

En esta etapa se pretende que el Técnico o Ingeniero de Pruebas ponga a punto todos los equipos con los que trabajará para lograr una prueba exitosa, así como del alistamiento de la prueba para no entrar en una iteración continua que lleve a perder el tiempo y los recursos destinados para la realización de las pruebas. Cabe recordar que los imprevistos existen pero se espera que mediante dicha preparación previa se puedan eliminar al máximo dichos imprevistos. Primero se debe tener claro el objetivo de dicha prueba, por lo cual la persona encargada debe saber para qué se está realizando dicha prueba, qué se quiere medir y qué no se quiere medir, cómo se debe medir la variable de interés y el llevar una bitácora de las pruebas realizadas, que será de gran importancia para tener un registro claro de las

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pruebas, por lo cual la persona deberá completar la Tabla 12 cada vez que realice una prueba.

Contexto Prueba Aceleración

Enfoque (Ej: Académico/Industrial)

Objetivo prueba (Ej: Como afecta a la aceleración el tipo de

combustible)

Periodo de la prueba (Ej: 19 de Agosto de 2015)

Vehículo de pruebas (Ej: Ford F-150 5.4L triton V8)

Ubicación geográfica GPS

Profesor a cargo (Ej: Luis Muñoz)

Ingeniero de pruebas (Ej: Andres Hernández)

Piloto de pruebas (Ej: Andres Hernández)

Técnico operativo (Ej: Luis Carlos Ávila)

Temperatura ambiente [0C]

Presión atmosférica [kPa]

Humedad relativa [%]

Altura m.s.n.m

Velocidad del viento [ km/h] Tabla 12. Bitácora prueba aceleración

Asimismo, el Técnico o Ingeniero de Pruebas encargado de realizar la prueba debe tener pleno conocimiento de cómo usar el software y los equipos de adquisición de datos. Es por esto que dicha persona debe días antes de realizar la prueba conocer el funcionamiento del software Racelogic, es decir para qué sirve, qué funciones tiene, qué variables puede medir, qué tipo de archivos guarda al momento de obtener los resultados, cómo se programa para adquirir datos, etc. También, es necesario que conozca cómo es el proceso de conexión de los equipos de adquisición de datos, todo esto para que el día de realizar las pruebas no se pierda tiempo en buscar información del uso o cómo conectar los equipos en folletos. Por lo cual se da por hecho que si se va a realizar una prueba esta persona ya debe tener el pleno conocimiento de lo descrito anteriormente, así como de los requerimientos que pide el procedimiento SAE J1491. Ya que de una correcta configuración del software como de los equipos se puede garantizar en gran medida el éxito de la prueba, por lo cual a continuación se listan los pasos de conexión de los equipos como de la configuración del software:

Conexión equipos: 1. Tome la antena GPS y colóquela sobre el techo del vehículo, preferiblemente

en el centro y lejos de cualquier objeto que le pueda hacer sombra lo cual dañaría la señal y los datos tomados presentarían errores.

2. Tome el equipo VBOX y conéctelo a la antena GPS con el conector SMA de rosca dorada en el socket VBOX ‘ANT’, asegúrese que este enchufe esté libre de polvo o cualquier contaminación.

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3. Una vez conectado el VBOX a la antena GPS, conéctelo a la batería recargable o con el adaptador de 12v para carro, en el socket POWER ubicado en el VBOX. En este punto se debería prender una luz LED roja la cual indica que el VBOX tiene corriente y una luz LED verde la cual indica que se han encontrado los satélites.

4. Ahora inserte la tarjeta (compact flash card o SD card) en el VBOX para así poder guardar los datos, para posteriormente ser analizados.

5. Si el VBOX no ha sido usado en un periodo de tiempo considerable por ejemplo dos semana o más. Proceda a presionar los botones FUNC y LOG a la vez hasta que el VBOX emita un sonido, para así reiniciar el equipo. Si dicho dispositivo ha sido usado previamente omita este paso.

6. En este momento conecte el cable con serial CAB01 al socket RS232 en el VBOX, y posteriormente conecte la otra salida al puerto COM al computador. Si su computador no tiene este puerto conecte un convertidor serial de USB a la salida del cable y posteriormente conecte el cable USB a uno de los puertos que el computador tiene.

Configuración software Racelogic con los equipos: 1. Instale el software Racelogic en un computador portátil que pueda llevar

durante las pruebas, Nota: cargue bien el computador antes de las pruebas para así tener un amplio tiempo de realización.

2. Una vez instalado el software y se tenga conectado los equipos al computador, inicie el programa. Ahora para adquirir la señal presione la tecla F11 o busque el botón ‘OPTIONS’ y selecciónelo, allí busque la opción ‘COM Port’ y seleccione el puerto al cual está conectado el VBOX.

3. Ahora en el programa le debería aparecer el detalle de la fuente, el puerto al cual está conectado y debería decir que el serial data esta funcionado bien ‘OK’.

4. En este momento presione el botón ‘VBOX Set-up’ y allí podrá configurar el VBOX en la opción ‘CHANNELS’, donde podrá especificar que variables quiere medir.

5. Una vez tenga la conexión de forma correcta presione el botón ‘NEW WINDOW’ y debería aparecer una ventana mostrando la variable velocidad para cambiar la variable, de Click derecho en dicha ventana y seleccione ‘DATA’ y después seleccione ‘STANDARD CHANNELS’, allí podrá seleccionar que variable quiere ver en la ventana. Nota, para ver varias ventanas seleccione ‘NEW WINDOW’, la ventana de velocidad aparecerá por default pero si realiza lo mencionado anteriormente podrá cambiar a la variable que desee observar.

6. Seleccione el botón ‘GRAPH’ para así también poder observar las gráficas obtenidas.

7. Una vez se haya realizado los pasos anteriores seleccione el botón ‘LOG’ del VBOX para empezar a grabar donde se deberá encender una luz LED azul la cual indicará que si se está grabando y de esta forma se debería estar listo en cuanto a conexiones y configuración del sistema.

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Por último, se debe preparar y alistar el vehículo que será usado para la prueba y así no tener inconvenientes mecánicos que se pueden prever si se realiza un buen análisis antes de ir a realizar las pruebas. Es por esto que se recomienda efectuar las siguientes revisiones y acciones antes de la prueba:

- Revise a buen detalle que el vehículo no presente ninguna fuga, para esto basta con revisar el piso debajo del carro después de parqueado una hora después y observar si hay rastros de algún líquido.

- Realice una calibración de las llantas del vehículo para que se encuentren infladas a la presión recomendada por el fabricante.

- Se recomienda que antes de realizar las pruebas se llene el tanque de la gasolina y el tanque del GNV, esto con el fin de cada vez que se realicen las pruebas se tenga una condición similar.

- El vehículo debe ser manejado por al menos 30 minutos antes de comenzar la prueba. Asimismo, el tiempo de enfriamiento no puede sobre pasar los 5 minutos entre el calentamiento y el inicio de la prueba, ya que pasado este tiempo se debe volver a conducir el vehículo para volver a tener la temperatura deseada del motor.

- Se debe conocer el peso en bruto del vehículo. - Se pide que una vez se vaya a realizar las pruebas que las puertas, ventanas y

capo se encuentren bien cerrados. - Conocer el área frontal del vehículo, el cual se puede estimar con la ecuación a

continuación: 𝑨 = 𝟎. 𝟖 ∗ 𝑯𝟏𝟎𝟏 ∗ 𝑾𝟏𝟎𝟑 (SAE International, 2010)

Donde H101 hace referencia a la altura del vehículo desde el suelo hasta la parte más alta contando accesorios, y W103 es el ancho sin contar los espejos retrovisores.

FASE III

REALIZACIÓN DE LA PRUEBA En esta fase se procederá a dar comienzo a la prueba de aceleración en carretera (On Road) la cual sigue el procedimiento de la SAE J1491 “Vehicle Acceleration Measurement”. La cual tiene como objetivo medir la respuesta de arranque así como el desempeño de aceleración, con lo cual el presente protocolo será aplicable a esta prueba en cualquier carretera siempre y cuando se cumpla con las condiciones citadas a continuación. Para comenzar el tiempo de respuesta de arranque desde el cual se deben tomar los datos para su análisis según el procedimiento SAE J1491, es cuando el vehículo se ha desplazado una distancia de un pie (1ft) desde su posición de reposo. Asimismo, se debe medir la carrera del pedal ya que desde el inicio del recorrido y la respuesta de arranque (1 ft) se debe haber presionado el pedal solo un 10% de su carrera y es allí donde llamaremos a este punto el tiempo cero (valor inicial), y una vez se haya sobre pasado esta distancia se debe presionar el pedal a fondo hasta alcanzar los 80 km/h, donde la prueba terminará y se dejarán de tomar datos. También, es necesario que antes de iniciar la prueba todos los instrumentos estén debidamente calibrados para así asegurar que no habrá ningún error por parte de estos.

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Siguiendo el procedimiento SAE J1491, este dice que la exactitud de las mediciones deben ser de:

- Tiempo ±0.1 s con una resolución de 0.1 s. - Velocidad del vehículo ±0.8 km/h con una resolución de 0.4 km/h. - Velocidad del motor ±50 rpm con una resolución de 25 rpm. - Distancia ±5 mm con una resolución de 12.5 mm. - Temperatura ±1 °C con una resolución de 1 °C. - Presión atmosférica ±0.7 kPa - Velocidad del viento ±2 km/h

Asimismo, para esta prueba como se mencionó anteriormente se deben tener en cuenta y cumplir una serie de condiciones ambientales (Tabla 13) para que la prueba pueda ser validada y tomada en cuenta.



Grado de inclinación 0,5% máx.



Velocidad viento máxima pico 32 km/h

Condiciones climáticas Sin lloviznas, piso seco

Temperatura ambiente 15 - 25 °C

Presión atmosférica 98 - 100 kPa

Humedad relativa 40 - 60 % Tabla 13. Condiciones ambientales y de terreno para la prueba de aceleración.

A su vez, el vehículo de pruebas debe tener una preparación preliminar a la prueba para que éste cumpla con lo requerido. Primero, debe haber recorrido una distancia mínima de 1609 km de operación para así asegurar que el vehículo está estabilizado como lo determina el fabricante, también los neumáticos deben tener un recorrido mínimo de 161 km antes de la prueba y la banda de rodaje (caucho) deben estar al menos en un 75% y en buenas condiciones. Además, se debe haber hecho una revisión y ajuste del vehículo antes de la prueba como por ejemplo calibrar los neumáticos, que se encuentre alineado y balanceado, niveles de agua, aceite, líquido de frenos y demás estén en su nivel correcto indicado por el fabricante, testigos estén funcionando debidamente y que los demás sistemas funcionen correctamente (tacómetro, velocímetro, odómetro). Antes de comenzar la prueba, el vehículo debe haber sido manejado al menos 30 minutos a una velocidad promedio de 80 km/h justo antes de empezar a medir para asegurar que el vehículo se encuentra a su temperatura idónea y como se mencionó anteriormente no

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se debe dejar pasar más de 5 minutos entre el calentamiento del vehículo y el comienzo de la prueba. Por último, para dar comienzo a la prueba se deben haber cumplido a cabalidad todos los aspectos mencionados anteriormente. Esta prueba se debe realizar mínimo tres veces cada una en direcciones opuestas, para obtener datos tanto de ida como de vuelta. Tenga en cuenta que la seguridad es lo primero y que no se debe poner en riesgo la vida de los ocupantes del vehículo como de las personas o animales que puedan encontrarse en la vía durante la prueba. Es por esto, que una vez se comience cada prueba se debe estar atento y si llega a presentarse algo sospechoso con el vehículo o en la vía se debe abortar de manera inmediata la prueba, también si una de las condiciones de la Tabla 13 se incumple se debe de igual manera abortar dicha prueba. A su vez, se debe dar un tiempo de 30 segundos entre cada toma de datos para así permitir que el motor se recupere. Se recomienda que durante la prueba las luces delanteras se encuentren apagadas, si deben estar encendidas por alguna razón se recomienda usar luces en modo medio, todos los accesorios electrónicos deben estar apagados, ventanas deben estar cerradas durante la prueba y el control de tracción del vehículo debe estar en el modo donde se obtenga la máxima potencia.

FASE IV

ANÁLISIS DE RESULTADOS En esta fase del protocolo es donde el Ingeniero encargado del experimento debe procesar los datos obtenidos en cada una de las réplicas de datos tomados en cada prueba para así poder examinar si se cumplieron los objetivos impuestos al comienzo del proyecto. Se recomienda guardar los archivos de los datos de pruebas en una extensión .txt para así poder importarlos en un software de procesamiento de datos en el cual se puedan analizar. Una vez se tengan los datos en el programa a usar se debe generar el código necesario mediante el uso de las ecuaciones necesarias para así generar las gráficas de velocidad contra tiempo, tiempo contra distancia o las que el Ingeniero considere necesarias para su posterior presentación. Se debe tener en cuenta que se debe realizar un análisis de propagación del error para minimizar al máximo el sesgo de la prueba y tener una mayor exactitud y credibilidad en los resultados obtenidos y según el procedimiento usado el coeficiente de variación, el cual es la desviación estándar sobre la media obtenida el cual no debe exceder el 3% (SAE International, J1491. Vehicle Acceleration Measurement, 2006).

10.2. Protocolo de prueba de desaceleración en carretera (On Road) de rendimiento en vehículos terrestres.

INTRODUCCIÓN

Con este protocolo se pretende poder desarrollar un esquema operativo para el desarrollo de la prueba de desaceleración en carretera para analizar y cuantificar el rendimiento mecánico de un vehículo, en este caso para un vehículo de combustión interna convertido a Gas Natural Vehicular (GNV) para así comparar su desempeño en dicha prueba operando 100% a Gasolina o 100% a GNV, ya que esta prueba es independiente del

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combustible a usar, esto mediante el uso de los equipos disponibles en el laboratorio de la Universidad de Los Andes. Es de carácter informativo y preventivo que el encargado de la ejecución y operario de los equipos necesarios, Técnico o Ingeniero a cargo de las pruebas, lea y entienda este documento previamente a la experimentación. Este protocolo está diseñado y estructurado para que el encargado pueda entender y operar de forma segura y debida los equipos usados, para así asegurar el cumplimiento y efectividad de la planeación, desarrollo y procesamiento de la prueba para no realizar pruebas erróneas, lo que dé lugar a pérdida de tiempo y recursos económicos. Por último, se da por entendido que la persona encargada de realizar las pruebas entiende y presenta conocimientos acerca de Mecánica Automotriz y de Ingeniería Mecánica, así como de un nivel de lectura en inglés intermedio. Además, se da por hecho que dicha persona ya se encuentra familiarizada con qué se va a realizar una prueba de desempeño mecánico en carretera, los equipos a usar y del procedimiento SAE J1263 que rige la prueba.

FASE I

VERIFICACIÓN E INDENTIFICACIÓN Esta etapa se en camina para la verificación de los recursos disponibles para las pruebas experimentales, teniendo en cuenta la identificación y especificación de cada uno de los equipos a usar así como de las restricciones que estos presentan y también de las restricciones del lugar donde se realizarán las pruebas. Para así poder verificar el debido cumplimiento y correcto funcionamiento de los equipos para el correcto desarrollo de la prueba y conocer que no se incumple ninguna restricción para poder llevar a cabo el procedimiento experimental. Para comenzar en la Tabla 14, se presentan los equipos necesarios para la correcta realización de la prueba y de sus restricciones si presentan alguna.

Equipo Restricción

VBOX Software Racelogic

Antena GPS

Ubicar en el techo de vehículo lejos de cualquier objeto que pueda hacerle sombra.

Batería Batería recargable o el adaptador de 12v para conectar al vehículo

Software Racelogic

Previamente instalado en PC portátil donde se tomará registro de los resultados

Tabla 14. Equipos para la prueba de desaceleración.

Además, las restricciones del lugar donde se realizará la prueba en territorio Colombiano se regirán bajo los procedimientos dados por la SAE J1263. Para la realización de este tipo de pruebas el terreno donde se lleven a cabo debe cumplir con ciertos parámetros. Aunque, cabe resaltar que será necesario ajustar estos parámetros para que la prueba pueda ser realizada en territorio Colombiano, ya que estas se ejecutarán en vías públicas y

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se debe cumplir con las leyes de transito que las rigen. En la Tabla 15 se listan algunas restricciones importantes para tener en cuenta con lo cual el Ingeniero de Pruebas debe darse a la tarea de buscar un lugar que cumpla con estos parámetros. Por último, en la fase III se discutirán más a fondo las especificaciones del procedimiento SAE J1263 usado para el desarrollo de esta prueba.



Velocidad de finalización 20 km/h

Grado de inclinación 0-0,5%



Velocidad máxima pico del viento 20 km/h

Condiciones climáticas Sin lloviznas

Tipo de vía Preferiblemente autopista

Tabla 15. Restricciones del lugar prueba desaceleración.

Una vez se tenga la verificación de cada uno de los equipos y el conocimiento de las restricciones del lugar de la prueba, se necesita que el encargado recopile la información técnica del vehículo que se usará en las pruebas para así tener un pleno conocimiento de este, por lo cual debe llenar la información de la Tabla 16.

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Modelo Año

Motor Litros




Tipo de motor (Ej: Combustión interna,

Combustión externa, Hibrido)






Ruedas (Ej: 235/60 R16)





Longitud [m] - [ft]

Ancho [m] - [ft]

Alto [m] - [ft]

Distancia entre ejes [m] - [ft] Tabla 16. Información técnica vehículo de pruebas, prueba desaceleración.


En esta etapa se pretende que el Técnico o Ingeniero de Pruebas ponga a punto todos los equipos con los que trabajará para lograr una prueba exitosa, así como del alistamiento de la prueba para no entrar en una iteración continua que lleve a perder el tiempo y los recursos destinados para la realización de las pruebas. Cabe recordar que los imprevistos existen pero se espera que mediante dicha preparación previa se puedan eliminar al máximo dichos imprevistos. Primero se debe tener claro el objetivo de dicha prueba, por lo cual la persona encargada debe saber para qué se está realizando dicha prueba, qué se quiere medir y qué no se quiere medir, cómo se debe medir la variable de interés y el llevar una bitácora de las pruebas realizadas, que será de gran importancia para tener un registro claro de las pruebas por lo cual la persona deberá llenar la Tabla 17 cada vez que realice una prueba.

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Objetivo prueba (Ej: Medición del coeficiente de arrastre en prueba

de desaceleración)



Ubicación geográfica GPS




Técnico operativo (Ej: Luis Carlos Ávila)

Temperatura ambiente [°C]



Altura m.s.n.m

Velocidad del viento [ km/h] Tabla 17. Bitácora prueba desaceleración

Asimismo, el Técnico o Ingeniero de Pruebas encargado de realizar la prueba debe tener pleno conocimiento de cómo usar el software y los equipos de adquisición de datos. Es por esto que dicha persona debe días antes de realizar la prueba conocer el funcionamiento del software Racelogic, es decir para qué sirve, qué funciones tiene, que variables puede medir, qué tipo de archivos guarda al momento de obtener los resultados, cómo se programa para adquirir datos, etc. También, es necesario que conozca cómo es el proceso de conexión de los equipos de adquisición de datos, todo esto para que el día de realizar las pruebas no se pierda tiempo en buscar información del uso o cómo conectar los equipos en folletos. Por lo cual se da por hecho que si se va a realizar una prueba esta persona ya debe contar con el pleno conocimiento de lo descrito anteriormente, así como de los requerimientos que pide el procedimiento SAE J1263. Ya que de una correcta configuración del software como de los equipos se puede garantizar en gran medida el éxito de la prueba, por lo cual a continuación se listan los pasos de conexión de los equipos como de la configuración del software:

Conexión equipos: 1. Tome la antena GPS y móntela sobre el techo del vehículo, preferiblemente en el

centro y lejos de cualquier objeto que le pueda hacer sombra lo cual dañaría la señal y los datos tomados presentarían errores.

2. Tome el equipo VBOX y conéctelo a la antena GPS con el conector SMA de rosca dorada en el socket VBOX ‘ANT’, asegúrese que este enchufe esté libre de polvo o cualquier contaminación.

3. Una vez conectado el VBOX a la antena GPS, conéctelo a la batería recargable o con el adaptador de 12v para carro, en el socket POWER ubicado en el VBOX. En este punto se debería prender una luz LED roja la cual indica que el VBOX tiene corriente y una luz LED verde la cual indica que se han encontrado los satélites.

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4. Ahora inserte la tarjeta (compact flash card o SD card) en el VBOX para así poder guardar los datos, para posteriormente ser analizados.

5. Si el VBOX no ha sido usado en un periodo de tiempo considerable por ejemplo dos semana o más. Proceda a presionar los botones FUNC y LOG a la vez hasta que el VBOX emita un sonido, para así reiniciar el equipo. Si dicho dispositivo ha sido usado previamente omita este paso

6. En este momento conecte el cable con serial CAB01 al socket RS232 en el VBOX, y posteriormente conecte la otra salida al puerto COM al computador, si su computador no tiene este puerto conecte un convertidor serial de USB a la salida del cable y posteriormente conecte el cable USB a uno de los puertos que el computador tiene.

Configuración software Racelogic con los equipos: 1. Instale el software Racelogic en un computador portátil que pueda llevar durante

las pruebas, Nota: cargue bien el computador antes de las pruebas para así tener un amplio tiempo de realización.

2. Una vez instalado el software y se tenga conectado los equipos al computador, inicie el programa. Ahora para adquirir la señal presione la tecla F11 o busque el botón ‘OPTIONS’ y selecciónelo, allí busque la opción ‘COM Port’ y seleccione el puerto al cual está conectado el VBOX.

3. Ahora en el programa le debería aparecer el detalle de la fuente, el puerto al cual está conectado y debería decir que el serial data esta funcionado bien ‘OK’.

4. En este momento presione el botón ‘VBOX Set-up’ y allí podrá configurar el VBOX en la opción ‘CHANNELS’, donde podrá especificar que variables quiere medir.

5. Una vez tenga la conexión de forma correcta presione el botón ‘NEW WINDOW’ y debería aparecer una ventana mostrando la variable velocidad para cambiar la variable, de Click derecho en dicha ventana y seleccione ‘DATA’ y después seleccione ‘STANDARD CHANNELS’, allí podrá seleccionar que variable quiere ver en la ventana. Nota, para ver varias ventanas seleccione ‘NEW WINDOW’, la ventana de velocidad aparecerá por default pero si realiza lo mencionado anteriormente podrá cambiar a la variable que desee observar.

6. Seleccione el botón ‘GRAPH’ para así también poder observar las gráficas obtenidas.

7. Una vez se haya realizado los pasos anteriores seleccione el botón ‘LOG’ del VBOX para empezar a grabar donde se deberá encender una luz LED azul la cual indicará que si se está grabando y de esta forma se debería estar listo en cuanto a conexiones y configuración del sistema.

Por último, se debe preparar y alistar el vehículo que será usado para la prueba y así no tener inconvenientes mecánicos que se pueden prever si se realiza un buen análisis antes de ir a realizar las pruebas. Es por esto que se recomienda efectuar las siguientes revisiones y acciones antes de la prueba:


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- El vehículo debe ser manejado por al menos 30 minutos antes de comenzar la prueba. Asimismo, el tiempo de enfriamiento no puede sobre pasar los 5 minutos entre el calentamiento y el inicio de la prueba, ya que pasado este tiempo se debe volver a conducir el vehículo para volver a tener la temperatura deseada del motor.

- Se debe conocer el peso en bruto del vehículo. - Se pide que una vez se vaya a realizar las pruebas que las puertas, ventanas y

capo se encuentren bien cerrados. - Conocer el área frontal del vehículo, el cual se puede estimar con la ecuación a

continuación: - 𝑨 = 𝟎. 𝟖 ∗ 𝑯𝟏𝟎𝟏 ∗ 𝑾𝟏𝟎𝟑 (SAE International, 2010)

Donde H101 hace referencia a la altura del vehículo desde el suelo hasta la parte más alta contando accesorios, y W103 es el ancho sin contar los espejos retrovisores.

FASE III

REALIZACIÓN DE LA PRUEBA En esta fase se procederá a dar comienzo a la prueba de desaceleración en carretera (On Road) la cual sigue el procedimiento de la SAE J1263 “Road Load Measurement and Dynamometer Simulation Using Coastdown Techniques”. Dicha prueba tiene como objetivo principal el poder medir la resistencia que ejerce la carretera al vehículo, con lo cual el presente protocolo será aplicable a esta prueba en cualquier carretera siempre y cuando se cumpla con las condiciones citadas a continuación. Ante todo, para esta prueba como se mencionó anteriormente se deben tener en cuenta y cumplir una serie de condiciones ambientales (Tabla 18) para que la prueba pueda ser validada y tomada en cuenta. Tenga en cuenta que una vez se empiece la prueba es decir el vehículo lleve una velocidad de 85 km/h suelte totalmente el acelerador y lleve el carro a neutro, este será nuestro punto inicial (punto cero).

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Velocidad inicial 80 km/h

Velocidad final 40 km/h

Grado de inclinación 0,5% máx.



Velocidad viento máxima pico 20 km/h

Condiciones climáticas Sin lloviznas, piso seco

Temperatura ambiente 5 - 35 °C


Humedad relativa 40 - 60 % Tabla 18. Condiciones ambientales y de terreno para la prueba de desaceleración.

También, es necesario que antes de iniciar la prueba todos los instrumentos estén debidamente calibrados para así asegurar que no habrá ningún error por parte de estos. Siguiendo el procedimiento SAE J1263, el cual dice que la exactitud de las mediciones deben ser de:

- Tiempo ±0.1% del total de la prueba con una resolución de 0.1 s. - Velocidad del vehículo ±0.4 km/h con una resolución de 0.2 km/h. - Temperatura ±1 °C con una resolución de 1 °C. - Presión atmosférica ±0.7 kPa - Velocidad del viento ±1.6 km/h

A su vez, el vehículo de pruebas debe tener una preparación preliminar a la prueba para que éste cumpla con lo requerido. Primero, debe haber recorrido una distancia mínima de 500 km de operación para así asegurar que el vehículo está estabilizado como lo determina el fabricante, también los neumáticos deben tener un recorrido mínimo de 3500 km antes de la prueba y la banda de rodaje (caucho) deben estar al menos en un 50% y en buenas condiciones. Además, se debe haber hecho una revisión y ajuste de este antes de la prueba como por ejemplo calibrar los neumáticos, que se encuentre alineado y balanceado, niveles de agua, aceite, líquido de frenos y demás estén en su nivel correcto indicado por el fabricante, testigos estén funcionando debidamente y que los demás sistemas funcionen correctamente (tacómetro, velocímetro, odómetro). Antes de comenzar la prueba, el vehículo debe haber sido manejado al menos 30 minutos a una velocidad promedio de 80 km/h justo antes de empezar a medir para asegurar que este se encuentra a su temperatura idónea y como se mencionó anteriormente no se debe dejar pasar más de 5 minutos entre el calentamiento del vehículo y el inicio de la prueba. Por último, para dar comienzo a la prueba se deben haber cumplido a cabalidad todos los aspectos mencionados anteriormente. Esta prueba se debe realizar mínimo 8 veces cada una en direcciones opuestas, con el fin de obtener datos de ida y de vuelta. Tenga en cuenta que la seguridad es lo primero y que no se debe poner en riesgo la vida de los

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ocupantes del vehículo como de las personas o animales que puedan encontrarse en la vía durante la prueba. Es por esto, que una vez se comience cada prueba se debe estar atento y si llega a presentarse algo sospechoso con el vehículo o en la vía se debe abortar de manera inmediata la prueba, también si una de las condiciones de la Tabla 18 se incumple se debe de igual manera abortar dicha prueba. A su vez, se debe dar un tiempo de 30 segundos entre cada toma de datos para así permitir que el motor se recupere. Se recomienda que durante la prueba las luces delanteras se encuentren apagadas, si deben estar encendidas por alguna razón se recomienda usar luces en modo medio, todos los accesorios electrónicos deben estar apagados y ventanas deben estar cerradas durante la prueba.

FASE IV ANÁLISIS DE RESULTADOS

En esta fase del protocolo es donde el Ingeniero encargado del experimento debe procesar los datos obtenidos en cada una de las réplicas de datos tomados en cada prueba para así poder examinar si se cumplieron los objetivos impuestos antes de dar comienzo a esta prueba. Se recomienda guardar los archivos de los datos de pruebas en una extensión .txt para así poder importarlos en un software de procesamiento de datos en el cual se puedan analizar. Una vez se tengan los datos en el programa a usar se debe generar el código necesario mediante el uso de las ecuaciones necesarias y correcciones también, para así generar las variables necesarias para obtener tanto el coeficiente de rodadura como la fuerza de fricción y gráficas que el Ingeniero considere necesarias para su posterior presentación. Se debe tener en cuenta que se debe realizar un análisis de propagación del error para minimizar al máximo el sesgo de la prueba y tener una mayor exactitud y credibilidad en los resultados obtenidos y a su vez realizar un análisis estadístico con una confiabilidad del 95% como lo exige el procedimiento (SAE International, J1263. Road Load Measurement and Dynamometer Simulation Using Coastdown Techniques, 2010).

10.3. Protocolo de prueba dinamométrica de potencia neta y momento par del motor para rendimiento en vehículos terrestres.

INTRODUCCIÓN

Con este protocolo se pretende poder desarrollar un esquema operativo para el desarrollo de la prueba de potencia neta y de momento par para analizar y cuantificar el rendimiento mecánico de un vehículo automotor, en este caso para un vehículo de combustión interna convertido a Gas Natural Vehicular (GNV) para comparar la potencia neta y el par-motor en dicha prueba operando 100% a Gasolina y 100% a GNV, esto mediante el uso del dinamómetro de la empresa Operaciones Generales Suramericana SAS, en la cual se llevarán a cabo dichas pruebas. Es de carácter informativo y preventivo que el encargado de la ejecución y operario de los equipos necesarios, Técnico o Ingeniero a cargo de las pruebas, lea y entienda este documento previamente a la experimentación. Este protocolo está diseñado y estructurado para que el encargado pueda entender y operar de forma segura y debida los equipos usados, para así asegurar el cumplimiento y efectividad de la planeación,

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desarrollo y procesamiento de la prueba para no realizar pruebas erróneas, lo que dé lugar a pérdida de tiempo y recursos económicos. Por último, se da por entendido que la persona encargada de realizar las pruebas entiende y presenta conocimientos acerca de Mecánica Automotriz y de Ingeniería Mecánica, así como de un nivel de lectura en inglés intermedio. Además, se da por hecho que dicha persona ya se encuentra familiarizada con qué es una prueba de desempeño mecánico en “laboratorio”, los equipos a usar y del procedimiento SAE J1349 que rige dicha prueba.

FASE I

VERIFICACIÓN E INDENTIFICACIÓN Esta etapa se encamina a la verificación de los recursos disponibles para las pruebas experimentales, teniendo en cuenta la identificación y especificación de cada uno de los equipos a usar así como de las restricciones que estos presentan y también de las restricciones del lugar donde se realizarán las pruebas. Para así poder verificar el debido cumplimiento y correcto funcionamiento de los equipos para proceder a una buena realización de la prueba y además conocer que no se incumple ninguna restricción, así como de seguir los lineamientos estipulados por el procedimiento SAE J1349 para llevar a cabo la prueba de manera correcta. Para comenzar en la Tabla 19, se presentan los equipos con los que cuenta el centro de servicios Autos|Sura Bogotá así como de sus restricciones para poder saber que el vehículo a usar cumple dichas condiciones para poder así realizar las pruebas.

Concepto Referencia Restricción

Dinamómetro Banco de potencia DBT-3000/1 (3.0 T) -

Carga máxima del vehículo de pruebas 3 Toneladas


Fuerza de tracción 20 kN

Máxima potencia

260 kW (348.67 hp)

Tracción 2 WD Tabla 19. Equipos para la prueba dinamométrica.

Además, una vez se conocen las restricciones del equipo a usar se debe proceder a recopilar información técnica del vehículo de pruebas que se solicita en la Tabla 20 a continuación.

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Modelo Año

Motor Litros




Tipo de motor Ignición






Ruedas (Ej: 235/60 R16)





Longitud [m] - [ft]

Ancho [m] - [ft]

Alto [m] - [ft]

Distancia entre ejes [m] - [ft] Tabla 20. Información técnica del vehículo.

Una vez se tenga la verificación de los equipos y el conocimiento de las restricciones de este y a su vez toda la información técnica del vehículo de pruebas, es decir una vez se tenga toda la información de las dos tablas anteriores se da por terminada la fase I.


En esta etapa se pretende que el Técnico o Ingeniero de Pruebas ponga a punto todos los equipos con los que trabajará para lograr una prueba exitosa, así como del alistamiento de la prueba para no entrar en una iteración continua que lleve a perder el tiempo y los recursos destinados para la realización de las pruebas. Cabe recordar que los imprevistos existen pero se espera que mediante dicha preparación previa se puedan eliminar al máximo dichos contratiempos. Primero se debe tener claro el objetivo de dicha prueba, por lo cual la persona encargada debe saber para que se está realizando dicho experimento, qué se quiere medir y qué no

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se quiere medir, cómo se debe medir la variable de interés y el llevar una bitácora de las pruebas realizadas, que será de gran importancia para tener un registro claro de las pruebas por lo cual la persona deberá completar la Tabla 21 cada vez que realice una prueba.



Objetivo prueba (Ej: Potencia neta y Par-motor)



Ubicación geográfica (Ej: Centro de servicios Autos|Sura Bogotá)




Técnico operativo (Ej: Andres Hernández)

Temperatura ambiente [°C]



Altura m.s.n.m Tabla 21. Bitácora prueba dinamométrica.

Asimismo, el Técnico o Ingeniero de Pruebas encargado de realizar la prueba debe tener pleno conocimiento de cómo usar el software y los equipos de adquisición de datos. Es por esto que dicha persona debe días antes de realizar la prueba conocer el funcionamiento de los equipos para que así pueda saber para qué sirve, qué funciones tiene, qué variables puede medir, qué tipo de archivos guarda al momento de obtener los resultados, cómo se programa para adquirir datos, etc. También, es necesario que conozca cómo es el proceso de conexión de los equipos de adquisición de datos, todo esto para que el día de realizar las pruebas no se pierda tiempo en buscar información del uso o como conectar los equipos en folletos. Por lo cual se da por hecho que si se va a realizar una prueba esta persona ya cuenta con el pleno conocimiento de lo descrito anteriormente, así como de los requerimientos que pide el procedimiento SAE J1349. Ya que de una correcta configuración del software como de los equipos se puede garantizar en gran medida el éxito de la prueba. Por último, se debe preparar y alistar el vehículo que será usado para la prueba y así no tener inconvenientes mecánicos que se pueden prever si se realiza un buen análisis antes de ir a realizar las pruebas. Es por esto que se recomienda efectuar las siguientes revisiones y acciones antes de la prueba, y además se presentan los pasos de conexión y configuración de los equipos:


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- El vehículo debe ser manejado por al menos 30 minutos antes de comenzar la prueba. Asimismo, el tiempo de enfriamiento no puede sobre pasar los 5 minutos entre el calentamiento y el inicio de la prueba, esto con el fin de cada vez que se vaya a realizar la prueba el vehículo se encuentre en las mismas condiciones de temperatura para así poder tener condiciones similares.

Conexión y configuración de los equipos: 1. Ingrese el vehículo al lugar de pruebas dinamométricas y situé el eje que tiene la

transmisión sobre los rodillos. 2. Una vez situado el vehículo, proceda a asegurarlo con las correas de seguridad,

esto con el fin de mantener el vehículo en su sitio y prever cualquier accidente en caso que este se salga de los rodillos.

3. Ahora ya que se tiene el vehículo asegurado, se procede a configurar el software en el cual se deben ingresar las características del vehículo, como lo son la potencia máxima, el radio de la rueda en mm y el nombre de la prueba (Ej. Ford F-150 Fecha de realización) para así poder en un futuro encontrar dicha prueba realizada y obtener los resultados.

4. Ahora proceda a encender el ventilador situado en la parte delantera del vehículo, con el fin de simular un flujo de aire y además se debe encender el extractor de gases.

5. Una vez se tenga configurado el software, el ventilador y extractor encendidos, se debe proceder a realizar un alistamiento del dinamómetro y del vehículo, en el cual se debe llevar el vehículo hasta una velocidad de 80 km/h con el fin de calibrar el dinamómetro antes de proceder a realizar la prueba final.

6. Una vez se tenga calibrado el dinamómetro, en este punto el vehículo y el dinamómetro ya se encuentran listos para proceder a realizar la prueba final.

FASE III

REALIZACIÓN DE LA PRUEBA En esta fase se procederá a dar comienzo a la prueba de potencia neta y par-motor la cual sigue el procedimiento de la SAE J1349 “Engine Power Test Code-Spark Ignition and Compression Ignition-Net Power Rating”. Dicha prueba tiene como objetivos principales el poder medir y cuantificar la potencia neta máxima y par-motor máximo que presenta el vehículo de pruebas operando con dos tipos de combustible diferentes (Gasolina y GNV), con lo cual se pretende poder cuantificar la pérdida de potencia y par entre los dos combustibles usados. Por lo cual el presente protocolo será aplicable a esta prueba en cualquier lugar en el cual se cuente con dinamómetros que permitan realizar las pruebas. Primero que todo, para esta prueba como se mencionó anteriormente se deben tener en cuenta y cumplir una serie de condiciones ambientales (Tabla 22) para que la prueba pueda ser validada y tomada en cuenta. Tenga en cuenta que de ser necesario se deben

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modificar las condiciones expuestas a continuación ya que el lugar donde se realizarán las pruebas se encuentra por encima de los 2500 m.s.n.m.


Temperatura aire 15 - 35 °C


Humedad relativa <70%

Velocidad viento Menor a 7 m/s Tabla 22. Condiciones ambientales.

También, es necesario que antes de iniciar la prueba todos los instrumentos estén debidamente calibrados para así asegurar que no habrá ningún error por parte de estos. Además, siguiendo el procedimiento SAE J1349, el cual dice que la exactitud de las mediciones deben ser de:

- Par-motor ±0.5% del valor medido - Velocidad del vehículo ±0.2% del valor medido - Temperatura ambiente ±2 °C - Temperatura aire de entrada ±1 °C - Presión atmosférica ±0.1 kPa - Velocidad del viento ±1.6 km/h

A su vez, al vehículo de pruebas se le debe haber hecho una revisión y ajuste como por ejemplo calibrar los neumáticos, que se encuentre alineado y balanceado, niveles de agua, aceite, líquido de frenos y demás estén en su nivel correcto indicado por el fabricante, testigos estén funcionando debidamente y que los demás sistemas funcionen correctamente (tacómetro, velocímetro, odómetro). Antes de comenzar la prueba, el vehículo debe haber sido manejado al menos 30 minutos a una velocidad promedio de 60 km/h justo antes de empezar a medir para asegurar que este se encuentra a su temperatura idónea y como se mencionó anteriormente no se debe dejar pasar más de 5 minutos entre el calentamiento del vehículo y el inicio de la prueba. Por último, para dar comienzo a la prueba se deben haber cumplido a cabalidad todos los aspectos mencionados anteriormente. Esta prueba se debe realizar mínimo 3 veces para cada tipo de combustible usado en este caso gasolina y GNV, con el vehículo en una marcha fija y con el acelerador a fondo. Tenga en cuenta que la seguridad es primero y que no se debe poner en riesgo la vida de los ocupantes del vehículo como de las personas que se puedan encontrar cerca, es por esto que entre menos personal de operaciones se encuentren durante la prueba mejor. Es por esto, que una vez se comience cada prueba se debe estar atento y si se llega a presentar algo sospechoso con el vehículo se debe abortar de manera inmediata la prueba, también si una de las condiciones de la Tabla 22 se incumple se debe de igual manera abortar dicha prueba. A su vez, se debe dar un tiempo de 30 segundos entre cada toma de datos para así permitir que el motor se recupere. Se recomienda que durante la prueba las luces delanteras se encuentren apagadas, si deben estar encendidas por alguna razón se recomienda usar luces en modo

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medio, todos los accesorios electrónicos deben estar apagados y ventanas deben estar cerradas durante la prueba.

FASE IV ANÁLISIS DE RESULTADOS

En esta fase del protocolo es donde el Ingeniero encargado del experimento debe procesar los datos obtenidos en cada una de las réplicas de las pruebas para así poder examinar los resultados y poder cumplir con los objetivos interpuestos al comienzo del trabajo. Se recomienda guardar los archivos de los datos de pruebas en una extensión .txt para así poder importarlos en un software de procesamiento de datos en el cual se puedan analizar. Una vez se tengan los datos en el programa a usar se debe generar el código necesario mediante el uso de las ecuaciones necesarias y correcciones también, para así generar las variables necesarias para obtener así las gráficas que el Ingeniero considere necesarias para su posterior presentación. Se debe tener en cuenta que se debe realizar un análisis de propagación del error para minimizar al máximo el sesgo de la prueba y tener una mayor exactitud y credibilidad en los resultados obtenidos mediante un análisis estadístico con una confiabilidad del 95%, además se debe asumir una eficiencia mecánica del 85% como lo indica la SAE J1349, así como de verificar un coeficiente de variación menor al 6% para poder aprobar las pruebas y poder tener en cuenta los resultados obtenidos (SAE International, J1349. Engine Power Test Code-Spark Ignition and Compression Ignition-Net Power Rating, 2008).

10.4. Resumen de protocolos En esta sección se presenta una tabla de resumen con la especificación de cada uno de los protocolos de pruebas usados para la realización del proyecto:

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Prueba Descripción Terreno Número de pruebas

Aceleración En esta prueba se pretende medir el tiempo que tarda el vehículo en alcanzar una velocidad máxima de 0 km/h a 60 km/h y de 0 a 80 km/h respectivamente, cada una de estas pruebas se debe realizar tanto en gasolina como en GNV, para así comparar los tiempos de cada combustible

Vía pavimentada con una inclinación máxima promedio de 0.5%

Mínimo 3 repeticiones, esto tanto de ida como de vuelta

Desaceleración Esta prueba tiene como objetivo cuantificar el coeficiente de arrastre y el factor de fricción, mediante la medición del tiempo que tarda el vehículo en recorrer una distancia de 400 metros en desaceleración empezando desde una velocidad de 80 km/h hasta llegar a la distancia estipulada con el vehículo en neutro y sin importar el combustible usado

Vía pavimentada con una inclinación máxima promedio de 0.5%, y una distancia mínima de 400 metros

Mínimo 8 repeticiones, esto tanto de ida como de vuelta

Dinamométrica Esta prueba tiene como objetivo cuantificar y comparar la potencia neta máxima y momento par máximo del vehículo operando tanto en gasolina como en GNV, con el vehículo en una marcha fija y acelerador a fondo, mediante el uso de un dinamómetro de rodillo y así poder observar los cambios en el desempeño mecánico

Lugar de pruebas equipado con un dinamómetro de rodillo que cumpla con las especificaciones del vehículo a usar, para así poder realizar la prueba

Mínimo 3 repeticiones, esto para cada combustible (Gasolina y GNV)

Tabla 23. Resumen de los protocolos de pruebas

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11. Desarrollo Experimental En esta sección se dará explicación al proceso realizado para el desarrollo del proyecto y se describirán a detalle los métodos de solución de cada una de las pruebas para el procesamiento de los datos obtenidos para así obtener los resultados presentados en la sección posterior.

11.1. Lugar de pruebas aceleración y desaceleración natural Antes de realizar las pruebas preliminares y finales se debió buscar un lugar que cumpliera con los estándares dados por los procedimientos de la SAE J1491 y SAE J1263, en cuanto a la inclinación máxima promedio (menor al 5%) que debía tener dicho terreno para así poder proceder a la realización de las pruebas. Ya que las demás restricciones como la humedad, presión atmosférica y temperatura tuvieron que ser modificadas debido a la altitud a la cual se encuentra dicho lugar para que pudieran ser realizadas las pruebas. Asimismo, después de una búsqueda de terrenos que pudieran cumplir con lo estipulado por los procedimientos SAE J1491 y SAE J1263, se encontró un lugar a las afueras de la ciudad de Bogotá en la vía que comunica la capital de Colombia con la ciudad de Briceño, Cundinamarca (Ilustración 10), la cual cumple con la inclinación necesaria que presenta las siguientes coordenadas: ida: 4.8827534, -74.0155189; vuelta: 4.8860338, -74.0138837.

Ilustración 10. Lugar de pruebas aceleración y desaceleración (Imagen tomada de Google Earth)

Además, en este lugar se midió la inclinación del terreno cada 5 metros por una distancia de 400 metros esto con el fin de tener una mayor confiabilidad y precisión en la medida de la misma, mediante el uso del inclinómetro presentado anteriormente en la sección de instrumentación, con lo cual se obtuvo lo siguiente:

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Inclinación Promedio (%)

0.44

Desviación Estándar

0.36 Tabla 24. Resultados inclinación ida.

Ilustración 11. Perfil inclinación ida.

Inclinación Promedio (%)

-0.23

Desviación Estándar

0.32 Tabla 25. Resultados inclinación vuelta.

Ilustración 12. Perfil inclinación vuelta.

11.2. Lugar de pruebas dinamométricas Para la realización de las pruebas de potencia y momento par se dio a la tarea de buscar lugares que tuvieran los equipos necesarios y que cumplieran con los requerimientos del vehículo de pruebas, ya que el laboratorio de dinámica vehicular de la Universidad de Los Andes del departamento de Ingeniería Mecánica no cumplió con el patrón de pernos del

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vehículo a caracterizar por lo cual fue necesario buscar un lugar alterno para la realización de las pruebas. Es por esto que se encontró un lugar en la ciudad de Bogotá con la empresa Autos Sura Ilustración 13, la cual tiene una sede en la avenida 19 con calle 137 – 21, la cual cuenta con un espacio para pruebas dinamométricas equipada con un dinamómetro de rodillo de la empresa moviltest con referencia DBT – 3000/1 Ilustración 14. El cual cumple con las especificaciones de potencia y momento par necesarias para el desarrollo de las pruebas con el vehículo seleccionado.

Ilustración 13. Lugar de pruebas potencia y momento par Autos Sura (Imagen tomada de Google Earth)

Ilustración 14. Zona de pruebas dinamométricas Autos sura.

11.3. Pruebas preliminares aceleración y desaceleración En el desarrollo del proyecto se realizaron unas pruebas piloto para poder conocer mejor el fin de la prueba, entender mejor las especificaciones de los procedimientos SAE J1491 y SAE J1263 así como del funcionamiento de los equipos y en cuanto a esto se refiere a las conexiones, cómo estos trabajaban y qué tipo de datos guardaba para su posterior procesamiento y análisis.

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Primero, ya que para la prueba de aceleración era necesario conocer el recorrido del pedal para poder conocer el 10% de dicho recorrido y así llamar a este punto el punto cero, fue necesario la caracterización del potenciómetro utilizado para este fin. Por lo cual dicha caracterización se realizó en las instalaciones de la Universidad de Los Andes con el uso de una fuente de poder y un metro para que a medida que se halara una cantidad conocida la cuerda del potenciómetro la fuente de poder mostrará el cambio en el voltaje, llegando así a obtener una curva de calibración (Ilustración 15) la cual se hizo para 12 voltios y 24 voltios.

Ilustración 15. Calibración potenciómetro.

Después, de tener la calibración del potenciómetro y de conocer la instalación y funcionamiento del VBOX y sus accesorios se procedió a realizar unas pruebas piloto de aceleración para una velocidad de 0 a 80 km/h y en este caso para el vehículo de pruebas operando a GNV, para saber cómo este instrumento funcionaba, es decir cómo se prendía, cómo se ponía en modo de adquisición de datos y también cómo se detenía. Todo esto con el fin de conocer de manera segura y correcta el funcionamiento de los equipos para obtener unas buenas mediciones, con lo cual se pudo obtener de dichas pruebas piloto los siguientes resultados (Ilustración 16) procesados mediante el uso de Excel, cabe resaltar que para el procesamiento de las pruebas finales se usó un programa de procesamiento de datos más acorde a lo que requería el proyecto y de mejor enfoque hacia la ingeniería, es por esto que para las pruebas definitivas se hizo uso del software llamado Matlab.

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Ilustración 16. Resultados velocidad contra tiempo pruebas piloto

11.4. Pruebas preliminares dinamométricas Para el desarrollo de las pruebas de potencia y de momento par se procedió a ir al lugar de realización de las pruebas, donde se le realizó una revisión al vehículo de pruebas para así tener la certeza de que no presentará fugas y que se encontrará en óptimas condiciones para la realización de las pruebas finales. Además, una vez se realizó la inspección se procedió a realizar un ensayo en el dinamómetro esto con el fin de conocer el funcionamiento del instrumento y de cómo este adquiría los datos y los procesaba. Todas estas pruebas fueron realizadas por el técnico Edwin Prada con la supervisión del encargado del proyecto, esto con el fin de observar que la prueba piloto y que las pruebas finales se realizarán de la manera correcta y de la forma que se requerían para un posterior análisis.

11.5. Prueba final de aceleración Primero, esta prueba de aceleración se llevó a cabo con el fin de poder cuantificar y comparar el desempeño de aceleración para el vehículo seleccionado operando en gasolina y operando en GNV, con lo cual se pudiera conocer dicha diferencia en tiempo, así como de la respuesta al arranque. Para el desarrollo de estas pruebas finales lo primero que se debía realizar después de haber encontrado el lugar de las pruebas y de conocer los procedimientos estipulados por la SAE J1491 la cual explica el desarrollo de la prueba y de conocer el funcionamiento de los equipos, era poder alistar el vehículo de pruebas de manera que cada vez que se fuera a realizar pruebas este estuviera en el mismo estado es decir en las mismas condiciones, esto con el fin de minimizar errores e incertidumbres. Por lo cual cada vez que se iba a realizar pruebas de aceleración se debía abastecer el vehículo a su punto máximo tanto de gasolina (corriente) como de GNV, también se decidió que para controlar la calidad de estos combustibles se debía realizar este proceso en una misma estación de servicio durante el desarrollo del proyecto.

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Además, antes de realizar las pruebas también se debían calibrar las llantas del vehículo a la presión estipulada por el fabricante en este caso se calibró cada una de las ruedas a 50 psi, con lo cual una vez realizado estos pasos se podía proceder a realizar las pruebas. Cabe resaltar que ya que el vehículo es de cabina sencilla el baúl o en este caso el llamado platón se encontraba cubierto con una carpa para el desarrollo de las pruebas y sin carga. Asimismo, una vez el vehículo había pasado por los procesos anteriores y después de haberlo manejado por 15 kilómetros aproximadamente a una velocidad promedio de 80 km/h se procedió a realizar las pruebas de aceleración, ya que el procedimiento SAE J1491 sugería tomar los tiempos de aceleración de 0 – 43 km/h y de 0 – 96.6 km/h, ya que esto era una sugerencia y conociendo que el límite de velocidad en las carreteras Colombianas es de 80 km/h se decidió tomar tiempos de aceleración de 0 – 60 km/h y de 0 – 80 km/h, cabe resaltar que lo expresado anteriormente se realizó para el vehículo de pruebas en cada uno de los combustibles usados (Gasolina y GNV). En este orden de ideas, se realizaron las pruebas en el caso de la gasolina se realizaron 3 pares de pruebas y para el GNV se realizaron 6 pares de pruebas, en este caso se realizaron más pruebas, ya que en algunas pruebas se presentó una anomalía al momento de procesar los datos presentando una dispersión notoria entre las pruebas de este combustible, como se podrá apreciar en la sección de resultados. Además, al momento de procesar los datos con el software Matlab, el procedimiento SAE J1491 estipula que estos deben cumplir con un coeficiente de variación menor al 3% para que se pueda tomar como válida dicha prueba y poder tomar en cuenta los resultados.

𝐶. 𝑉 =𝑆𝐷

��∗ 100

Ecuación 1. Coeficiente de variación (SAE International, J1491. Vehicle Acceleration Measurement, 2006).

Por otro lado, después del procesamiento de los datos y de la obtención de los resultados para el vehículo de pruebas en cada uno de los combustibles y de cumplir con el coeficiente de variación se procedió a realizar un análisis estadístico con un 95% de probabilidad para el vehículo de pruebas en cada combustible (Gasolina y GNV) con el fin de poder obtener el intervalo de confianza de la media de cada resultado, este estudio se realizó mediante una distribución t-student ya que el tamaño de la muestra es menor a 30 (Walpole, Myers, Myers , & Ye, 2007).

�� ± 𝑡1−𝛼,𝑛−1

𝑆𝐷

√𝑛

Ecuación 2. Intervalo de confianza para la media de los tiempos de aceleración (Walpole, Myers, Myers , & Ye, 2007).

También, se realizó un análisis de hipótesis para poder decir con un 95% de probabilidad que una prueba es diferente a la otra, importante resaltar que la veracidad o falsedad de una hipótesis estadística nunca se puede asegurar de manera absoluta. Es por esto que para la realización de este análisis se formuló una hipótesis nula (H0), el cual se refiere a una hipótesis que se quiere probar o rechazar lo que lleva a la aceptación de una hipótesis alternativa (H1) y se le conoce a la hipótesis alternativa como la teoría que debe probarse (Walpole, Myers, Myers , & Ye, 2007).

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𝑡′ =𝑋1 − 𝑋2

√𝑆𝐷1

2

𝑛1+

𝑆𝐷22

𝑛2

Ecuación 3. Prueba de hipótesis de dos muestras con varianzas desconocidas pero diferentes (Walpole, Myers, Myers , & Ye, 2007).

𝑣 =(𝑆𝐷1

2

𝑛1+

𝑆𝐷22

𝑛2)

2

(𝑆𝐷1

2

𝑛1)2

𝑛1 − 1 +(𝑆𝐷2

2

𝑛2)

2

𝑛2 − 1

Ecuación 4. Distribución t con grados de libertad aproximados de dos muestras (Walpole, Myers, Myers , & Ye, 2007).

Por último, una vez realizado el análisis de los resultados y el análisis estadístico se pudo proceder a realizar el respectivo análisis de los resultados para así poder sacar las conclusiones necesarias presentadas en secciones posteriores.

11.6. Prueba final de desaceleración La prueba de desaceleración natural o Coastdown se realizó con el fin de poder cuantificar de forma experimental la resistencia que ejerce la carretera o asfalto en el vehículo, lo cual puede llevar a conocer que tan alta es dicha resistencia, pero cabe resaltar que esta prueba solo se realizó para el vehículo de pruebas operando en uno de los combustibles usados (Gasolina y GNV), en este caso se realizó para el vehículo de pruebas operando en gasolina, ya que dicha prueba es independiente del combustible usado. Para el desarrollo de las pruebas finales de desaceleración natural se siguieron los lineamientos dados por la SAE J1263, y al igual que las de aceleración se llevaron a cabo en el mismo lugar, también se procedió a realizar el mismo procedimiento de puesta a punto del vehículo de pruebas por lo cual cada vez que se iba a realizar pruebas de desaceleración se debía abastecer el vehículo a su punto máximo tanto de gasolina (corriente) como de GNV, también se decidió que para controlar la calidad de estos combustibles se debía realizar este proceso en una misma estación de servicio durante el desarrollo del proyecto. Además, antes de realizar las pruebas también se debían calibrar las llantas del vehículo a la presión estipulada por el fabricante en este caso se calibró cada una de las ruedas a 50 psi, con lo cual una vez realizado estos pasos se podía proceder a realizar las pruebas. Cabe resaltar que ya que el vehículo es de cabina sencilla el baúl o en este caso el llamado platón se encontraba cubierto con una carpa para el desarrollo de las pruebas y sin carga. Además, en el desarrollo de dichas pruebas se realizaron 4 pares de pruebas a diferentes velocidades en un recorrido de 400 metros, para este caso no importaba el combustible en el cual estuviera trabajando el vehículo de pruebas como se mencionó anteriormente. Por otra parte, se usó un modelo matemático (Gallego, 2014) que permitiera hallar los coeficientes de arrastre y los factores de fricción para las pruebas juntas así como de un análisis eliminando una prueba para así ver que tan sensible es dicha prueba de desaceleración, despreciando la velocidad del viento.

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𝑀𝑣

𝑑𝑣

𝑑𝑡= −𝑓𝑟𝑀𝑔 −

1

2𝜌𝐶𝐷𝐴𝑉2

Ecuación 5. Modelo matemático coeficiente de arrastre (Gallego, 2014).

A su vez para tener una mejor solución del problema se usó un modelo para el cálculo de la densidad del fluido en el lugar de pruebas que tiene en cuenta la temperatura, la humedad relativa, la presión absoluta y la presión de vapor saturado del aire (Davis Instruments , 2010) del lugar de pruebas lo cual daría una mejor precisión en la obtención de los resultados.

𝜌 = 1.2929 ∗273.13

𝑇 + 273.13∗

𝑃𝑎 − (𝑆𝑉𝑃 ∗ 𝐻𝑅)

760

Ecuación 6. Modelo de la densidad corregida (Davis Instruments , 2010).

Por lo cual para obtener las variables deseadas (coeficiente de arrastre y factor de fricción) de la Ecuación 5 se planteó el siguiente sistema matricial:

𝑎 ∗ �� = 𝑐 Ecuación 7. Sistema matricial desaceleración (Gallego, 2014).

Con lo cual:

𝑎 =

[ −𝑀𝑔 −

1

2𝜌𝐴𝑉1

2

⋮ ⋮

−𝑀𝑔 −1

2𝜌𝐴𝑉𝑛

2]

; �� = [𝑓𝑟𝐶𝐷

] ; 𝑐 = [−𝑀𝑎1

⋮−𝑀𝑎𝑛

]

Con lo cual para la solución de �� ya que las demás variables son conocidas se plantea la siguiente ecuación:

�� = (𝑎𝑇 . 𝑎)−1(𝑎𝑡. 𝑐 ) Ecuación 8. Solución matricial desaceleración (Gallego, 2014).

Por otra parte, para el procesamiento de los datos se usó el software Matlab el cual permitió mediante la creación de un código el poder solucionar el sistema propuesto anteriormente y obtener los resultados. Además, se realizó un análisis estadístico siguiendo una distribución t-student con una confiabilidad del 95%, para así poder hallar el intervalo de confianza tanto para el coeficiente de arrastre como del factor de fricción medio. Dicho análisis se realizó con base en la siguiente formula:

�� ± 𝑡1−𝛼,𝑛−1

𝑆𝐷

√𝑛

Ecuación 9. Intervalo de confianza desaceleración natural.

11.7. Prueba final dinamométrica La prueba dinamométrica, la cual se ejecutó bajo los procedimientos dados por la SAE J1349, se realizó con el fin de poder cuantificar y comparar el desempeño del motor del vehículo de pruebas funcionando a gasolina y funcionando a GNV, mediante pruebas de potencia máxima del vehículo así como del momento par máximo y así poder realizar una comparación de rendimiento mecánico entre cada combustible usado para el vehículo de pruebas. Para el desarrollo de las pruebas finales dinamométricas, las cuales se llevaron a cabo en la empresa Auto|Sura en la ciudad de Bogotá, lo primero que se realizó antes de

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proceder a dar comienzo a las pruebas era el alistamiento del vehículo el cual cada vez que se iba a realizar pruebas de potencia y momento par se debía abastecer a su punto máximo tanto de gasolina (corriente) como de GNV, también se decidió que para controlar la calidad de estos combustibles se debía realizar este proceso en una misma estación de servicio durante el desarrollo del proyecto. Además, antes de realizar las pruebas también se debían calibrar las llantas del vehículo a la presión estipulada por el fabricante en este caso se calibró cada una de las ruedas a 50 psi y posteriormente se procedió a manejar el vehículo por cerca de 30 minutos a una velocidad promedio de 60 km/h esto porque es la velocidad máxima que estipula la ley Colombiana dentro de las ciudades, y dicho procedimiento con el fin de que el vehículo se encontrará en iguales condiciones cada vez que se pretendía realizar una prueba. Asimismo, una vez realizado estos procesos se procedió a dar comienzo al desarrollo de las pruebas, las cuales primero se debía montar el vehículo sobre los rodillos en este caso como el carro es de trasmisión trasera, dicho eje es el que va sobre los rodillos, y además se le pusieron todos los instrumentos de seguridad en este caso las correas que sostenían al vehículo para que quedará en dicha posición y también se encendía el ventilador para simular las corrientes de viento hacia el vehículo así como del extractor de gases, posteriormente se procedió a realizar una calibración del equipo con lo cual era necesario llevar el vehículo hasta una velocidad de 80 km/h en una misma marcha, en este caso segunda, y mantener dicha velocidad hasta que el dinamómetro se calibrará. Después, de tener el vehículo listo y los equipos en orden se procedió a dar comienzo a las pruebas, las cuales se estipularon que se debían hacer con el vehículo en segunda marcha y acelerador a fondo hasta alcanzar una velocidad de 120 km/h. Se definió dicho cambio ya que es un vehículo automático de 4 velocidades y solo presenta 1 marcha, 2 marcha y Drive (D), y la velocidad máxima para asegurar que en cada replica se tuvieran las mismas condiciones de operación, conociendo que dichas pruebas se realizaron en estado transitorio, es por esto que se escogió la velocidad máxima de 120 km/h ya que en este punto ya se habían sobrepasado los puntos máximos de momento par y de potencia y por consiguiente era innecesario seguir a una mayor velocidad. Además, cabe resaltar que lo dicho anteriormente se realizó para el vehículo de pruebas operando tanto en gasolina como en GNV y para controlar que el vehículo se encontrará en igual condiciones de temperatura del motor, combustible y demás se realizó una prueba de cada combustible en días diferentes esto hasta completar las 6 pruebas realizadas (3 pruebas en gasolina y 3 pruebas en GNV), por último es importante aclarar que las pruebas fueron realizadas por el técnico Edwin Prada el encargado de la manipulación de los dinamómetros. Por otra parte, una vez finalizadas las pruebas y con los datos necesarios se procedió a realizar el análisis de los mismos mediante el software Matlab en cual se creó el código necesario para su procesamiento y obtención de los resultados. Además, al momento de procesar los datos con el software Matlab, el procedimiento SAE J1349 estipula que estos deben cumplir con un coeficiente de variación menor al 6% para que se pueda tomar como válida dicha prueba y poder tomar en cuenta los resultados.

𝐶. 𝑉 =𝑆𝐷

��∗ 100

Ecuación 10. Coeficiente de variación (Gallego, 2014).

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Por otro lado, después del procesamiento de los datos y de la obtención de los resultados para el vehículo de pruebas en cada uno de los combustibles y de cumplir con el coeficiente de variación, se procedió a realizar un análisis estadístico con un 95% de probabilidad para el vehículo seleccionado en cada combustible con el fin de poder obtener el intervalo de confianza de la media de cada resultado, este estudio se realizó mediante una distribución t-student ya que el tamaño de la muestra es menor a 30 (Walpole, Myers, Myers , & Ye, 2007).

�� ± 𝑡1−𝛼,𝑛−1

𝑆𝐷

√𝑛

Ecuación 11. Intervalo de confianza de la media (Walpole, Myers, Myers , & Ye, 2007)

También, se realizó un análisis de hipótesis para poder decir con un 95% de probabilidad que una prueba es diferente a la otra, importante resaltar que la veracidad o falsedad de una hipótesis estadística nunca se puede asegurar de manera absoluta. Es por esto que para la realización de este análisis se formuló una hipótesis nula (H0), el cual se refiere a una hipótesis que se quiere probar o rechazar lo que lleva a la aceptación de una hipótesis alternativa (H1) y se le conoce a la hipótesis alternativa como la teoría que debe probarse (Walpole, Myers, Myers , & Ye, 2007).

𝑡′ =𝑋1 − 𝑋2

√𝑆𝐷1

2

𝑛1+

𝑆𝐷22

𝑛2

Ecuación 12. Prueba de hipótesis de dos muestras con varianzas desconocidas pero diferentes (Walpole, Myers, Myers , & Ye, 2007).

𝑣 =(𝑆𝐷1

2

𝑛1+

𝑆𝐷22

𝑛2)

2

(𝑆𝐷1

2

𝑛1)2

𝑛1 − 1 +(𝑆𝐷2

2

𝑛2)

2

𝑛2 − 1

Ecuación 13. Distribución t con grados de libertad aproximados de dos muestras (Walpole, Myers, Myers , & Ye, 2007).

Por último, una vez realizado el análisis de los resultados y el análisis estadístico se pudo proceder a realizar el respectivo análisis de los resultados para así poder sacar las conclusiones necesarias presentadas en secciones posteriores.

12. Resultados En esta sección se presentan los resultados obtenidos en cada una de las pruebas realizadas, así como de un análisis de los mismos para poder concluir lo obtenido en el proyecto:

12.1. Pruebas de aceleración Para las pruebas de aceleración se obtuvieron los resultados de la Tabla 27 y Tabla 27, en la cual se puede observar los tiempos a los cuales el vehículo alcanza los 80 km/h para cada uno de los combustibles usados (Gasolina y GNV). Además, se puede observar que el

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coeficiente de variación es menor al 3% con lo cual podemos aceptar las pruebas y los resultados como lo dice el procedimiento SAE J1491.

Gasolina Tiempo a 80 km/h (s)

Par 1 10.89

Par 2 10.93

Par 3 10.79

Promedio 10.87±0.12

SD 0.072

CV (%) 0.663 Tabla 26. Resultados prueba aceleración gasolina a 80 km/h.

GNV Tiempo a 80 km/h (s)

Par 1 12.78

Par 2 13.20

Par 3 12.94

Par 4 12.84

Par 5 12.77

Par 6 12.85

Promedio 12.90±0.13

SD 0.161

CV (%) 1.245 Tabla 27. Resultados prueba aceleración GNV a 80 km/h.

Ilustración 17. Resultados aceleración gasolina a 80 km/h.

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Ilustración 18. Resultados aceleración GNV a 80 km/h.

Con lo obtenido de las pruebas de aceleración mostradas anteriormente podemos observar que cuando el vehículo de pruebas opera en gasolina tarda menos tiempo en alcanzar los 80 km/h, que cuando el vehículo de pruebas opera en GNV. Además, mediante un análisis estadístico podemos decir que la incertidumbre es baja lo cual se puede deber a que la dispersión entre cada par de pruebas no fue de gran magnitud. También, se realizó una prueba de hipótesis para así poder asegurar con un 95% de confiabilidad que efectivamente el vehículo funcionando en gasolina tarda menos tiempo que cuando el vehículo funciona en GNV, con lo cual se obtuvo un valor t de una distribución t-student de 26.1, el cual al compararlo con el valor t con 7 grados de libertad de 1.94 se observa que el valor obtenido anteriormente es mayor, con lo cual podemos asegurar que el vehículo de pruebas en gasolina efectivamente tarda menos en alcanzar los 80 km/h que el vehículo de pruebas en GNV, para unas medias obtenidas de 10.87±0.12 segundos para el vehículo en gasolina y 12.90±0.13 segundos para el vehículo en GNV es por esto que con un 95% de confiabilidad y después de realizada la prueba de hipótesis podemos decir lo anterior. Con lo anterior y asumiendo que el vehículo de pruebas operando en gasolina es el valor teórico podemos decir que el vehículo en dicho combustible tarda en tiempo un 18.68% menos en alcanzar los 80 km/h que cuando el vehículo opera en GNV para dicha prueba de aceleración. Del mismo modo, como se observa en la Ilustración 18 se ve un comportamiento irregular en algunas pruebas cuando el vehículo de pruebas sobre pasa los 60 km/h, lo cual llevo a realizar un estudio de aceleración de 0 a 60 km/h para observar si este comportamiento se seguía obteniendo para este estudio, ya que una de las hipótesis planteadas para este fenómeno fue que cerca de dicha velocidad el vehículo realizaba el cambio de marcha lo cual probablemente pueda ser la causa de dicho comportamiento. Es por esto que en la

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Tabla 29 y Tabla 29, podemos observar los resultados de dicho estudio para el vehículo de pruebas en cada uno de los combustibles usados (Gasolina y GNV).

Gasolina Tiempo a 60 km/h (s)

Par 1 6.93

Par 2 6.93

Par 3 6.84

Promedio 6.90±0.09

SD 0.052

CV (%) 0.753 Tabla 28. Resultados aceleración gasolina a 60 km/h.

GNV Tiempo a 60 km/h (s)

Par 1 7.85

Par 2 7.70

Par 3 7.71

Par 4 7.77

Par 5 7.72

Par 6 7.73

Promedio 7.75±0.05

SD 0.056

CV (%) 0.724 Tabla 29. Resultados aceleración GNV a 60 km/h.

Ilustración 19. Resultados aceleración gasolina a 60 km/h.

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Ilustración 20. Resultados aceleración GNV a 60 km/h.

De los resultados, obtenidos para el análisis de 0 a 60 km/h podemos observar que la incertidumbre es menor lo cual se debe a que dichos tiempos son más parecidos entre cada par de pruebas. Además, se puede observar que el comportamiento que se presentaba en las pruebas de 0 a 80 km/h del vehículo de pruebas en GNV ya no se observa en este caso por lo cual si pudo deberse a que el vehículo realizaba el cambio de marcha en una velocidad por encima de los 60 km/h, pero no se puede asegurar que haya sido por esto ya que no se hicieron estudios más profundos sobre este fenómeno, simplemente es una hipótesis planteada. Al igual que en el anterior análisis para este también se realizó una prueba de hipótesis para así poder asegurar con un 95% de confiabilidad que efectivamente el vehículo de pruebas en gasolina tarda menos en alcanzar los 60 km/h que el vehículo de pruebas en GNV con lo cual se obtuvo un valor t de una distribución t-student de 22.45, el cual al compararlo con el valor t con 7 grados de libertad de 1.94 se observa que el valor obtenido anteriormente es mayor, con lo cual podemos asegurar que el vehículo de pruebas operando en gasolina efectivamente tarda un menor tiempo en alcanzar dicha velocidad que cuando dicho vehículo opera en GNV, con medias obtenidas de 6.90±0.09 segundos para el vehículo en gasolina y 7.75±0.05 segundos para el vehículo de pruebas en GNV, es por esto que de la prueba de hipótesis podemos decir con un 95% de confiabilidad lo anterior. Con lo anterior y asumiendo que el vehículo de pruebas operando en gasolina es el valor teórico podemos decir que tarda en tiempo un 12.32% menos en alcanzar los 60 km/h que cuando el vehículo de pruebas funciona en GNV para dicha prueba de aceleración.

12.2. Pruebas de desaceleración Para la prueba de desaceleración natural se obtuvieron los resultados de la Tabla 30, en la cual se pueden observar los coeficientes de arrastre y factores de fricción obtenidos. Se

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observa de la tabla que se obtuvieron dichos valores para el total de las pruebas, para todas las pruebas menos el último par, para todas las pruebas menos el penúltimo par y así sucesivamente hasta llegar al primer par de pruebas. Esto para poder observar como varían los factores encontrados, ya que esta es una prueba sensible y propensa a la variación ya que depende de muchos factores de los cuales los más importantes son la temperatura y la velocidad del viento en el instante de realizada la prueba, por lo cual cualquier variación en dichos parámetros pueden alterar los resultados obtenidos.

Prueba Cd fr

Total 0.603 0.0107

Sin 4 0.389 0.0144

Sin 3 0.663 0.0096

Sin 2 0.596 0.0106

Sin 1 0.754 0.0094

Promedio 0.601±0.128 0.0109±0.0019

SD 0.135 0.0020 Tabla 30. Resultados prueba desaceleración natural.

De lo obtenido podemos comprobar que efectivamente la variación de los coeficientes de arrastre encontrados es notoria cuando se realizó el análisis sin el cuarto par de pruebas, esto pudo ser debido a que como se mencionó anteriormente esta es una prueba sensible y cualquier cambio en la temperatura o en la velocidad del viento y su orientación puede afectar en gran manera los resultados obtenidos. Además, para tener una mejor idea se buscó estudios realizados con un vehículo similar, con lo cual se encontró que para una camioneta F-150 modelo 2009 obtuvieron un coeficiente de arrastre de 0.403 (Green Car Congress, 2008), con lo cual podríamos decir que se tiene un error porcentual del 49.13% respecto del valor medio obtenido en el análisis. Asimismo, cabe resaltar que este alto error puede deberse a cambios climáticos en cada una de las pruebas que aunque el piloto y el encargado del proyecto no notarán pudieron afectar notoriamente el resultado de la prueba, ya que si se observa el valor sin el cuarto par el cual es la prueba a menor velocidad que se realizó en un rango de 50 km/h a 25 km/h aproximadamente para un recorrido de 400 metros, se observa que dicho valor es el más cercano de todos al valor encontrado en el estudio revisado. Con lo cual, ya que se llegaba a una velocidad baja en comparación con las otras pruebas, cualquier cambio de los mencionados pudo afectar el resultado. Ya que las mediciones de velocidad de viento, temperatura y humedad relativa se realizaron al comienzo de la prueba y al finalizar, puede que estas mediciones no hubieran sido suficientes como lo deja ver la dispersión en los resultados obtenidos por lo cual se sugiere que dichas mediciones también se realicen durante la ejecución de la prueba por lo cual sería necesario realizar un ajuste al protocolo de pruebas y hacer necesario tener una persona encargada de tomar estas variables antes, durante y después de realizada la prueba.

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12.3. Pruebas dinamométricas En las pruebas dinamométricas se obtuvieron los resultados de la Tabla 32 y Tabla 32, en la cual se pueden observar las potencias de las pruebas realizadas para el vehículo de pruebas en cada uno de los combustibles usados (Gasolina y GNV) así como del valor medio obtenido. Además, se puede observar que el coeficiente de variación obtenido es menor al 6% con lo cual se puede tomar como válida la prueba y el resultado obtenido, tal y como lo expresa el procedimiento SAE J1349.

Gasolina Potencia (hp) Velocidad (km/h) RPM

1 158.8 112 4161

2 153.8 112 4116

3 166.8 111 4104

Promedio 159.8±11.0 111.7 4127

SD 6.54 CV (%) 4.09 Tabla 31. Resultados potencia para el combustible de gasolina.

GNV Potencia (hp) Velocidad (km/h) RPM

1 121.4 94 3342

2 115.4 93 3300

3 125.3 94 3350

Promedio 120.7±8.4 93.7 3331

SD 4.98 CV (%) 4.13 Tabla 32. Resultados potencia para el combustible de gas natural vehicular.

Se puede observar de los resultados de potencia obtenidos en las tablas anteriores, que cuando el vehículo de pruebas trabaja con el combustible de gasolina presenta una mayor potencia que cuando opera en GNV, la cual es notoria así como de la velocidad y las revoluciones a las cuales alcanza dicho valor máximo, esto se debe a que como se dijo en secciones anteriores la energía que presenta la gasolina es mucho mayor que la del gas natural usado para vehículos. Además, en la Tabla 34 y Tabla 34, se puede observar los resultados del momento par de cada una de las pruebas y de cada uno de los combustibles utilizados (Gasolina y GNV) por el vehículo de pruebas, también se observa que el coeficiente de variación cumple con lo estipulado por el procedimiento SAE J1349, con un valor menor al 6%.

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Gasolina Par (Nm) Velocidad (km/h) RPM

1 355.8 68 2510

2 342.7 65 2410

3 342.8 68 2514

Promedio 347.1±12.7 67.0 2478

SD 7.53 CV (%) 2.17 Tabla 33. Resultados momento par para el combustible de gasolina.

GNV Par (Nm) Velocidad (km/h) RPM

1 317.8 62 2230

2 307.1 63 2235

3 312.3 63 2238

Promedio 312.4±9.0 62.7 2234

SD 5.35 CV (%) 1.71 Tabla 34. Resultados momento par para el combustible gas natural vehicular.

Además, se puede observar como en la potencia que el momento par tiene una diferencia notoria de combustible a combustible en el vehículo de pruebas usado, así como de la velocidad y las revoluciones a las cuales se alcanzan dicho valor.

Ilustración 21. Resultados para gasolina, tanto en velocidad como en revoluciones

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Ilustración 22. Resultados para GNV, tanto en velocidad como en revoluciones.

Asimismo, podemos decir que debido a que se realizaron pocas réplicas de dicha prueba la incertidumbre mediante el análisis estadístico es de gran magnitud como se pudo observar en las tablas listadas anteriormente. Pero también podemos decir asumiendo el valor del vehículo de pruebas en gasolina como el valor teórico, que dicho combustible es un 24.47% más potente que el vehículo de pruebas operando en GNV, y también asumiendo lo mismo para el momento par podemos decir que el vehículo en gasolina entrega un 10.16% más de torque que el vehículo de pruebas en GNV. Por último, mediante el análisis estadístico entre las dos pruebas se puede decir con un 95% de confiabilidad que la potencia y el momento par del vehículo de pruebas operando en gasolina es mayor que el del vehículo de pruebas en GNV, ya que se obtuvieron distribuciones t-student de 8.24 y 6.51 respectivamente, los cuales al compararlos con los valores de una distribución t-student para un número de pruebas igual a 3 el cual es 2.35 para los dos casos, es claro que el valor obtenido anteriormente se encuentra por encima lo que dice que no está dentro de la campana, con lo cual de la prueba de hipótesis realizada con una confiabilidad del 95% se puede decir que el vehículo de pruebas en gasolina entrega mayor energía para potencia y momento par que el vehículo de pruebas operando en GNV, con medias obtenidas de 159.8±11.0 hp para el vehículo de pruebas en gasolina y 120.7±8.4 hp para el mismo vehículo en GNV en cuanto a potencia máxima y en

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cuanto a momento par máximo se obtuvieron medias de 347.1±12.7 Nm para el vehículo de pruebas en gasolina y de 312.4±9.0 Nm para el mismo vehículo en GNV.

12.4. Resumen de resultados En esta sección se presentaran los resultados obtenidos en cada una de las pruebas realizadas como se muestra en la siguiente tabla:

Prueba Resultado (Gasolina)

Resultado (GNV)

Dinamómetro (potencia máxima) 159.8±11.0 120.7±8.4

Dinamómetro (Momento par máximo)

347.1±12.7 312.4±9.0

Aceleración (0-80 km/h) 10.87±0.12 12.90±0.13

Aceleración (0-60 km/h) 6.90±0.09 7.75±0.05

Desaceleración (Cd) 0.601±0.128 -

Desaceleración (fr) 0.0109±0.0019 - Tabla 35. Resumen de resultados

De la Tabla 35 se puede observar que no hay resultados para la prueba de desaceleración con el vehículo de pruebas en GNV, ya que esta prueba era independiente del combustible usado, es por esto que solo se tienen datos para el vehículo en gasolina.

13. Conclusiones

Cada uno de los protocolos diseñados mostro que la metodología desarrollada fue adecuada para la realización de cada una de las pruebas a realizar. Con lo cual se pudieron obtener resultados satisfactorios. Además, dichos protocolos fueron diseñados con el fin de poder ser replicados, ya que la metodología diseñada es sencilla y permite seguir los pasos sugeridos y características a tener en cuenta para cada una de las pruebas, con lo cual cualquier persona con conocimientos básicos de Ingeniería Mecánica pueda realizar dichas pruebas de manera efectiva.

Los resultados en la prueba de aceleración demuestran que la energía proporcionada por el vehículo de pruebas operando en gasolina es mayor que la del vehículo de pruebas en gas natural vehicular, ya que el vehículo de pruebas operando en gasolina tardo en tiempo un 18.68% menos que cuando opero dicho vehículo en GNV para una aceleración de 0 a 80 km/h. Además, para la misma prueba de aceleración en un rango de velocidad de 0 a 60 km/h, al igual que en el caso anterior el vehículo de pruebas en gasolina tardo un 12.32% menos que el vehículo de pruebas en GNV para alcanzar dicha velocidad, cabe aclarar que dicha comparación se realizada tomando el valor del vehículo de pruebas operando en gasolina como el valor teórico o nominal de la prueba.

De los resultados obtenidos en la prueba de desaceleración natural podemos concluir que debido a cambios externos, que no pueden ser controlados por el hombre como lo son la temperatura y velocidad del viento, los resultados obtenidos varían de forma significativa, con lo cual se concluye que dicha prueba

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es sensible a dichos cambios. Con lo cual se debe replantear la forma de tomar estas variables climatológicas para disminuir la variabilidad en esta prueba.

Los resultados de la prueba de potencia muestran que el vehículo de pruebas usado presenta una potencia máxima mayor cuando opera en gasolina que cuando opera en GNV como era de esperarse por su capacidad energética. Con lo cual se puede decir que el vehículo de pruebas en gasolina es un 24.47% más potente que el mismo vehículo de pruebas en GNV, esto tomando el vehículo de pruebas operando en gasolina como el valor nominal. Asimismo, los resultados de la prueba de torque dejan ver que el vehículo de pruebas presenta un momento par mayor cuando opera en gasolina que cuando lo hace en GNV. Con lo cual se puede decir que el vehículo de pruebas en gasolina entrega un 9.99% más de torque que el mismo vehículo de pruebas en GNV, esto tomando el vehículo de pruebas operando en gasolina como el valor nominal. Lo que deja en claro que el cambio de combustible si afecta al desempeño mecánico del vehículo de pruebas usado.

14. Trabajo Futuro En esta sección se presenta el trabajo que se pretende realizar para tener una mejor perspectiva de la comparación del desempeño mecánico del vehículo de pruebas entre los dos combustibles usados (Gasolina y GNV) y poder hacer conclusiones más concretas. Las tareas a realizar en un futuro son las siguientes:

Realizar pruebas de aceleración tanto para el vehículo en gasolina como del vehículo en GNV a condiciones atmosféricas distintas, es decir realizar pruebas a alturas cercanas de los 1500 m.s.n.m y también a nivel del mar para así tener una mayor certeza de cómo esto afecta al desempeño mecánico del vehículo.

Realizar pruebas dinamométricas para obtener potencia y momento par tanto para el vehículo en gasolina como del vehículo en GNV a diferentes condiciones atmosféricas, es decir realizar pruebas a alturas cercanas de los 1500 m.s.n.m y también a nivel del mar para así poder cuantificar y poder comparar como estos cambios de alturas afectar el desempeño.

Realizar pruebas de desaceleración natural para así obtener factores de fricción y coeficientes de arrastre a diferentes altitudes cercanas a los 1500 m.s.n.m y a nivel del mar, con lo cual se pueda comparar dichas variables y poder observar si estos cambios afectan o no los resultados tanto de coeficientes de arrastre como de factores de fricción.

Se sugiere tener más atención cuando se realice la toma de las variables climatológicas como lo son velocidad del viento, temperatura, humedad relativa, entre otras para así poder tener una mayor precisión cuando se realice el análisis de datos, por lo cual se sugiere tener un mayor número de datos climatológicos adquiridos.

Se sugiere realizar las pruebas en un horario en el cual se tenga el menor tráfico posible, así como de la menor variación en las condiciones climatológicas para así disminuir la incertidumbre en la realización de las pruebas.

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15. Anexos

15.1. Código análisis pruebas de aceleración

i. Prueba Gasolina 0 a 80 km/h %%Aceleración Gasolina 80 km/h %Cargar datos load PruebaFG1_1.txt; load PruebaFG1_2.txt; load PruebaFG2_1.txt; load PruebaFG2_2.txt; load PruebaFG3_1.txt; load PruebaFG3_2.txt;

%Tiempo cero, 10 por ciento del recorrido del pedal MatrizPedal_11=PruebaFG1_1(:,10)-PruebaFG1_1(1,10); PedalPercent_11=max(MatrizPedal_11)*0.1; MatrizPedal_12=PruebaFG1_2(:,10)-PruebaFG1_2(1,10); PedalPercent_12=max(MatrizPedal_12)*0.1; MatrizPedal_21=PruebaFG2_1(:,10)-PruebaFG2_1(1,10); PedalPercent_21=max(MatrizPedal_21)*0.1; MatrizPedal_22=PruebaFG2_2(:,10)-PruebaFG2_2(1,10); PedalPercent_22=max(MatrizPedal_22)*0.1; MatrizPedal_31=PruebaFG3_1(:,10)-PruebaFG3_1(1,10); PedalPercent_31=max(MatrizPedal_31)*0.1; MatrizPedal_32=PruebaFG3_2(:,10)-PruebaFG3_2(1,10); PedalPercent_32=max(MatrizPedal_32)*0.1;

%Recorrido para hallar la posición del 10 por ciento del pedal for i_11=1:1:length(MatrizPedal_11) if MatrizPedal_11(i_11)>PedalPercent_11 i_11; break end end

for i_12=1:1:length(MatrizPedal_12) if MatrizPedal_12(i_12)>PedalPercent_12 i_12; break end end


for i_22=1:1:length(MatrizPedal_22) if MatrizPedal_22(i_22)>PedalPercent_22 i_22; break end

55

end



%Creación de variables Time_11=PruebaFG1_1(i_11:end,3)-PruebaFG1_1(i_11,3); Time_12=PruebaFG1_2(i_12:end,3)-PruebaFG1_2(i_12,3); Time_21=PruebaFG2_1(i_21:end,3)-PruebaFG2_1(i_21,3); Time_22=PruebaFG2_2(i_22:end,3)-PruebaFG2_2(i_22,3); Time_31=PruebaFG3_1(i_31:end,3)-PruebaFG3_1(i_31,3); Time_32=PruebaFG3_2(i_32:end,3)-PruebaFG3_2(i_32,3);

Vel_11=PruebaFG1_1(i_11:end,6); Vel_12=PruebaFG1_2(i_12:end,6); Vel_21=PruebaFG2_1(i_21:end,6); Vel_22=PruebaFG2_2(i_22:end,6); Vel_31=PruebaFG3_1(i_31:end,6); Vel_32=PruebaFG3_2(i_32:end,6);

%Variabilidad datos FinalTime_11=Time_11(end,1); FinalTime_12=Time_12(end,1); FinalTime_21=Time_21(end,1); FinalTime_22=Time_22(end,1); FinalTime_31=Time_31(end,1); FinalTime_32=Time_32(end,1);

%Promedio MeanTest1=(FinalTime_11+FinalTime_12)/2; MeanTest2=(FinalTime_21+FinalTime_22)/2; MeanTest3=(FinalTime_31+FinalTime_32)/2; FinalTimeMatrix=[MeanTest1;MeanTest2;MeanTest3]; MeanTime=mean(FinalTimeMatrix);

%Desviación estándar SDTime=std(FinalTimeMatrix);

%Coeficiente variación CVTime=(SDTime/MeanTime)*100;

%Análisis estadístico n=3; %Numero de pruebas realizadas P=0.1; %Probabilidad

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disT=tinv((1-P/2),(n-1)); intConf=(SDTime/(n)^0.5)*disT;

%Gráficas plot(Time_11,Vel_11,'r-') hold on plot(Time_12,Vel_12,'b-') hold on plot(Time_21,Vel_21,'y-') hold on plot(Time_22,Vel_22,'m-') hold on plot(Time_31,Vel_31,'g-') hold on plot(Time_32,Vel_32,'k-') legend('G11','G12','G21','G22','G31','G32') xlabel('Tiempo (s)') ylabel('Velocidad (km/h)') hold off

ii. Prueba GNV 0 a 80 km/h %%Aceleración Gas Natural Vehicular %Cargar datos load PruebaFGNV1_1.txt; load PruebaFGNV1_2.txt; load PruebaFGNV2_1.txt; load PruebaFGNV2_2.txt; load PruebaFGNV3_1.txt; load PruebaFGNV3_2.txt; load PruebaFGNV4_1.txt; load PruebaFGNV4_2.txt; load PruebaFGNV5_1.txt; load PruebaFGNV5_2.txt; load PruebaFGNV6_1.txt; load PruebaFGNV6_2.txt;

%Tiempo cero, 10 por ciento del recorrido del pedal

MatrizPedal_11=PruebaFGNV1_1(:,10)-PruebaFGNV1_1(1,10); PedalPercent_11=max(MatrizPedal_11)*0.1; MatrizPedal_12=PruebaFGNV1_2(:,10)-PruebaFGNV1_2(1,10); PedalPercent_12=max(MatrizPedal_12)*0.1; MatrizPedal_21=PruebaFGNV2_1(:,10)-PruebaFGNV2_1(1,10); PedalPercent_21=max(MatrizPedal_21)*0.1; MatrizPedal_22=PruebaFGNV2_2(:,10)-PruebaFGNV2_2(1,10); PedalPercent_22=max(MatrizPedal_22)*0.1; MatrizPedal_31=PruebaFGNV3_1(:,10)-PruebaFGNV3_1(1,10); PedalPercent_31=max(MatrizPedal_31)*0.1; MatrizPedal_32=PruebaFGNV3_2(:,10)-PruebaFGNV3_2(1,10); PedalPercent_32=max(MatrizPedal_32)*0.1; MatrizPedal_41=PruebaFGNV4_1(:,10)-PruebaFGNV4_1(1,10); PedalPercent_41=max(MatrizPedal_41)*0.1; MatrizPedal_42=PruebaFGNV4_2(:,10)-PruebaFGNV4_2(1,10); PedalPercent_42=max(MatrizPedal_42)*0.1; MatrizPedal_51=PruebaFGNV5_1(:,10)-PruebaFGNV5_1(1,10); PedalPercent_51=max(MatrizPedal_51)*0.1;

57

MatrizPedal_52=PruebaFGNV5_2(:,10)-PruebaFGNV5_2(1,10); PedalPercent_52=max(MatrizPedal_52)*0.1; MatrizPedal_61=PruebaFGNV6_1(:,10)-PruebaFGNV6_1(1,10); PedalPercent_61=max(MatrizPedal_61)*0.1; MatrizPedal_62=PruebaFGNV6_2(:,10)-PruebaFGNV6_2(1,10); PedalPercent_62=max(MatrizPedal_62)*0.1;

%Recorrido para hallar la posición del 10 por ciento del pedal







for i_41=1:1:length(MatrizPedal_41) if MatrizPedal_41(i_41)>PedalPercent_41 i_41; break

58

end end






%Creación de variables

Time_11=PruebaFGNV1_1(i_11:end,3)-PruebaFGNV1_1(i_11,3); Time_12=PruebaFGNV1_2(i_12:end,3)-PruebaFGNV1_2(i_12,3); Time_21=PruebaFGNV2_1(i_21:end,3)-PruebaFGNV2_1(i_21,3); Time_22=PruebaFGNV2_2(i_22:end,3)-PruebaFGNV2_2(i_22,3); Time_31=PruebaFGNV3_1(i_31:end,3)-PruebaFGNV3_1(i_31,3); Time_32=PruebaFGNV3_2(i_32:end,3)-PruebaFGNV3_2(i_32,3); Time_41=PruebaFGNV4_1(i_41:end,3)-PruebaFGNV4_1(i_41,3); Time_42=PruebaFGNV4_2(i_42:end,3)-PruebaFGNV4_2(i_42,3); Time_51=PruebaFGNV5_1(i_51:end,3)-PruebaFGNV5_1(i_51,3); Time_52=PruebaFGNV5_2(i_52:end,3)-PruebaFGNV5_2(i_52,3); Time_61=PruebaFGNV6_1(i_61:end,3)-PruebaFGNV6_1(i_61,3); Time_62=PruebaFGNV6_2(i_62:end,3)-PruebaFGNV6_2(i_62,3);

Vel_11=PruebaFGNV1_1(i_11:end,6); Vel_12=PruebaFGNV1_2(i_12:end,6);

59

Vel_21=PruebaFGNV2_1(i_21:end,6); Vel_22=PruebaFGNV2_2(i_22:end,6); Vel_31=PruebaFGNV3_1(i_31:end,6); Vel_32=PruebaFGNV3_2(i_32:end,6); Vel_41=PruebaFGNV4_1(i_41:end,6); Vel_42=PruebaFGNV4_2(i_42:end,6); Vel_51=PruebaFGNV5_1(i_51:end,6); Vel_52=PruebaFGNV5_2(i_52:end,6); Vel_61=PruebaFGNV6_1(i_61:end,6); Vel_62=PruebaFGNV6_2(i_62:end,6);

%Variabilidad datos

FinalTime_11=Time_11(end,1); FinalTime_12=Time_12(end,1); FinalTime_21=Time_21(end,1); FinalTime_22=Time_22(end,1); FinalTime_31=Time_31(end,1); FinalTime_32=Time_32(end,1); FinalTime_41=Time_41(end,1); FinalTime_42=Time_42(end,1); FinalTime_51=Time_51(end,1); FinalTime_52=Time_52(end,1); FinalTime_61=Time_61(end,1); FinalTime_62=Time_62(end,1);

%Promedio

MeanTest1=(FinalTime_11+FinalTime_12)/2; MeanTest2=(FinalTime_21+FinalTime_22)/2; MeanTest3=(FinalTime_31+FinalTime_32)/2; MeanTest4=(FinalTime_41+FinalTime_42)/2; MeanTest5=(FinalTime_51+FinalTime_52)/2; MeanTest6=(FinalTime_61+FinalTime_62)/2; FinalTimeMatrix=[MeanTest1;MeanTest2;MeanTest3;MeanTest4;MeanTest5;MeanTe

st6]; MeanTime=mean(FinalTimeMatrix);

%Desviación estandar

SDTime=std(FinalTimeMatrix);


%Analisis estadistico n=6; %Numero de pruebas realizadas P=0.1; %Probabilidad disT=tinv((1-P/2),(n-1)); intConf=(SDTime/(n)^0.5)*disT;

%Gráficas plot(Time_11,Vel_11,'r-') hold on

60

plot(Time_12,Vel_12,'b-') hold on plot(Time_21,Vel_21,'y-') hold on plot(Time_22,Vel_22,'m-') hold on plot(Time_31,Vel_31,'g-') hold on plot(Time_32,Vel_32,'k-') hold on plot(Time_41,Vel_41,'r.') hold on plot(Time_42,Vel_42,'b.') hold on plot(Time_51,Vel_51,'y.') hold on plot(Time_52,Vel_52,'m.') hold on plot(Time_61,Vel_61,'g.') hold on plot(Time_62,Vel_62,'k.') legend('GNV11','GNV12','GNV21','GNV22','GNV31','GNV32','GNV41','GNV42','G

NV51','GNV52','GNV51','GNV52') xlabel('Tiempo (s)') ylabel('Velocidad (km/h)') hold off

iii. Análisis estadístico comparativo 80 km/h %Análisis estadístico comparativo MeanTime_G=10.870; %Tiempo promedio prueba G [s] MeanTime_GNV=12.897; %Tiempo promedio prueba GNV [s] SD_G=0.0721; %Desviación estándar G SD_GNV=0.1606; %Desviación estándar GNV n_G=3; %Numero de pruebas realizadas G n_GNV=6; %Numero de pruebas realizadas GNV n_T=n_G+n_GNV-2; %Numero de pruebas para el t-student P=0.1; %Probabilidad disT=tinv((1-P/2),(n_T-1)); %Distribución t disT_T=(MeanTime_GNV-MeanTime_G)/sqrt((SD_GNV^2/n_GNV)+(SD_G^2/n_G));

%Distribución t comparación

iv. Prueba Gasolina 0 a 60 km/h %%Aceleración Gasolina %Cargar datos load PruebaFG1_1.txt; load PruebaFG1_2.txt; load PruebaFG2_1.txt; load PruebaFG2_2.txt; load PruebaFG3_1.txt; load PruebaFG3_2.txt;


MatrizPedal_11=PruebaFG1_1(:,10)-PruebaFG1_1(1,10); PedalPercent_11=max(MatrizPedal_11)*0.1; MatrizPedal_12=PruebaFG1_2(:,10)-PruebaFG1_2(1,10);

61

PedalPercent_12=max(MatrizPedal_12)*0.1; MatrizPedal_21=PruebaFG2_1(:,10)-PruebaFG2_1(1,10); PedalPercent_21=max(MatrizPedal_21)*0.1; MatrizPedal_22=PruebaFG2_2(:,10)-PruebaFG2_2(1,10); PedalPercent_22=max(MatrizPedal_22)*0.1; MatrizPedal_31=PruebaFG3_1(:,10)-PruebaFG3_1(1,10); PedalPercent_31=max(MatrizPedal_31)*0.1; MatrizPedal_32=PruebaFG3_2(:,10)-PruebaFG3_2(1,10); PedalPercent_32=max(MatrizPedal_32)*0.1;








%Numero de fila 60 km/h

62

MatrizVel_11=PruebaFG1_1(:,6); MatrizVel_12=PruebaFG1_2(:,6); MatrizVel_21=PruebaFG2_1(:,6); MatrizVel_22=PruebaFG2_2(:,6); MatrizVel_31=PruebaFG3_1(:,6); MatrizVel_32=PruebaFG3_2(:,6);

for n_11=1:1:length(MatrizVel_11) if MatrizVel_11(n_11)>=60 n_11; break end end







Time_11=PruebaFG1_1(i_11:n_11,3)-PruebaFG1_1(i_11,3); Time_12=PruebaFG1_2(i_12:n_12,3)-PruebaFG1_2(i_12,3); Time_21=PruebaFG2_1(i_21:n_21,3)-PruebaFG2_1(i_21,3); Time_22=PruebaFG2_2(i_22:n_22,3)-PruebaFG2_2(i_22,3);

63

Time_31=PruebaFG3_1(i_31:n_31,3)-PruebaFG3_1(i_31,3); Time_32=PruebaFG3_2(i_32:n_32,3)-PruebaFG3_2(i_32,3);

Vel_11=PruebaFG1_1(i_11:n_11,6); Vel_12=PruebaFG1_2(i_12:n_12,6); Vel_21=PruebaFG2_1(i_21:n_21,6); Vel_22=PruebaFG2_2(i_22:n_22,6); Vel_31=PruebaFG3_1(i_31:n_31,6); Vel_32=PruebaFG3_2(i_32:n_32,6);

%Variabilidad datos

FinalTime_11=Time_11(end,1); FinalTime_12=Time_12(end,1); FinalTime_21=Time_21(end,1); FinalTime_22=Time_22(end,1); FinalTime_31=Time_31(end,1); FinalTime_32=Time_32(end,1);

%Promedio

MeanTest1=(FinalTime_11+FinalTime_12)/2; MeanTest2=(FinalTime_21+FinalTime_22)/2; MeanTest3=(FinalTime_31+FinalTime_32)/2; FinalTimeMatrix=[MeanTest1;MeanTest2;MeanTest3]; MeanTime=mean(FinalTimeMatrix);

%Desviación estándar



%Análisis estadístico n=3; %Numero de pruebas realizadas P=0.1; %Probabilidad disT=tinv((1-P/2),(n-1)); intConf=(SDTime/(n)^0.5)*disT;

%Gráficas plot(Time_11,Vel_11,'r-') hold on plot(Time_12,Vel_12,'b-') hold on plot(Time_21,Vel_21,'y-') hold on plot(Time_22,Vel_22,'m-') hold on plot(Time_31,Vel_31,'g-') hold on plot(Time_32,Vel_32,'k-') legend('G11','G12','G21','G22','G31','G32') xlabel('Tiempo (s)') ylabel('Velocidad (km/h)')

64

hold off

v. Prueba GNV 0 a 60 km/h %%Aceleración Gas Natural Vehicular %Cargar datos load PruebaFGNV1_1.txt; load PruebaFGNV1_2.txt; load PruebaFGNV2_1.txt; load PruebaFGNV2_2.txt; load PruebaFGNV3_1.txt; load PruebaFGNV3_2.txt; load PruebaFGNV4_1.txt; load PruebaFGNV4_2.txt; load PruebaFGNV5_1.txt; load PruebaFGNV5_2.txt; load PruebaFGNV6_1.txt; load PruebaFGNV6_2.txt;


MatrizPedal_11=PruebaFGNV1_1(:,10)-PruebaFGNV1_1(1,10); PedalPercent_11=max(MatrizPedal_11)*0.1; MatrizPedal_12=PruebaFGNV1_2(:,10)-PruebaFGNV1_2(1,10); PedalPercent_12=max(MatrizPedal_12)*0.1; MatrizPedal_21=PruebaFGNV2_1(:,10)-PruebaFGNV2_1(1,10); PedalPercent_21=max(MatrizPedal_21)*0.1; MatrizPedal_22=PruebaFGNV2_2(:,10)-PruebaFGNV2_2(1,10); PedalPercent_22=max(MatrizPedal_22)*0.1; MatrizPedal_31=PruebaFGNV3_1(:,10)-PruebaFGNV3_1(1,10); PedalPercent_31=max(MatrizPedal_31)*0.1; MatrizPedal_32=PruebaFGNV3_2(:,10)-PruebaFGNV3_2(1,10); PedalPercent_32=max(MatrizPedal_32)*0.1; MatrizPedal_41=PruebaFGNV4_1(:,10)-PruebaFGNV4_1(1,10); PedalPercent_41=max(MatrizPedal_41)*0.1; MatrizPedal_42=PruebaFGNV4_2(:,10)-PruebaFGNV4_2(1,10); PedalPercent_42=max(MatrizPedal_42)*0.1; MatrizPedal_51=PruebaFGNV5_1(:,10)-PruebaFGNV5_1(1,10); PedalPercent_51=max(MatrizPedal_51)*0.1; MatrizPedal_52=PruebaFGNV5_2(:,10)-PruebaFGNV5_2(1,10); PedalPercent_52=max(MatrizPedal_52)*0.1; MatrizPedal_61=PruebaFGNV6_1(:,10)-PruebaFGNV6_1(1,10); PedalPercent_61=max(MatrizPedal_61)*0.1; MatrizPedal_62=PruebaFGNV6_2(:,10)-PruebaFGNV6_2(1,10); PedalPercent_62=max(MatrizPedal_62)*0.1;



for i_12=1:1:length(MatrizPedal_12) if MatrizPedal_12(i_12)>PedalPercent_12

65

i_12; break end end








for i_52=1:1:length(MatrizPedal_52)

66

if MatrizPedal_52(i_52)>PedalPercent_52 i_52; break end end



%Numero de fila 60 km/h MatrizVel_11=PruebaFGNV1_1(:,6); MatrizVel_12=PruebaFGNV1_2(:,6); MatrizVel_21=PruebaFGNV2_1(:,6); MatrizVel_22=PruebaFGNV2_2(:,6); MatrizVel_31=PruebaFGNV3_1(:,6); MatrizVel_32=PruebaFGNV3_2(:,6); MatrizVel_41=PruebaFGNV4_1(:,6); MatrizVel_42=PruebaFGNV4_2(:,6); MatrizVel_51=PruebaFGNV5_1(:,6); MatrizVel_52=PruebaFGNV5_2(:,6); MatrizVel_61=PruebaFGNV6_1(:,6); MatrizVel_62=PruebaFGNV6_2(:,6);




for n_22=1:1:length(MatrizVel_22)

67

if MatrizVel_22(n_22)>=60 n_22; break end end








68



Time_11=PruebaFGNV1_1(i_11:n_11,3)-PruebaFGNV1_1(i_11,3); Time_12=PruebaFGNV1_2(i_12:n_12,3)-PruebaFGNV1_2(i_12,3); Time_21=PruebaFGNV2_1(i_21:n_21,3)-PruebaFGNV2_1(i_21,3); Time_22=PruebaFGNV2_2(i_22:n_22,3)-PruebaFGNV2_2(i_22,3); Time_31=PruebaFGNV3_1(i_31:n_31,3)-PruebaFGNV3_1(i_31,3); Time_32=PruebaFGNV3_2(i_32:n_32,3)-PruebaFGNV3_2(i_32,3); Time_41=PruebaFGNV4_1(i_41:n_41,3)-PruebaFGNV4_1(i_41,3); Time_42=PruebaFGNV4_2(i_42:n_42,3)-PruebaFGNV4_2(i_42,3); Time_51=PruebaFGNV5_1(i_51:n_51,3)-PruebaFGNV5_1(i_51,3); Time_52=PruebaFGNV5_2(i_52:n_52,3)-PruebaFGNV5_2(i_52,3); Time_61=PruebaFGNV6_1(i_61:n_61,3)-PruebaFGNV6_1(i_61,3); Time_62=PruebaFGNV6_2(i_62:n_62,3)-PruebaFGNV6_2(i_62,3);

Vel_11=PruebaFGNV1_1(i_11:n_11,6); Vel_12=PruebaFGNV1_2(i_12:n_12,6); Vel_21=PruebaFGNV2_1(i_21:n_21,6); Vel_22=PruebaFGNV2_2(i_22:n_22,6); Vel_31=PruebaFGNV3_1(i_31:n_31,6); Vel_32=PruebaFGNV3_2(i_32:n_32,6); Vel_41=PruebaFGNV4_1(i_41:n_41,6); Vel_42=PruebaFGNV4_2(i_42:n_42,6); Vel_51=PruebaFGNV5_1(i_51:n_51,6); Vel_52=PruebaFGNV5_2(i_52:n_52,6); Vel_61=PruebaFGNV6_1(i_61:n_61,6); Vel_62=PruebaFGNV6_2(i_62:n_62,6);

%Variabilidad datos

FinalTime_11=Time_11(end,1); FinalTime_12=Time_12(end,1); FinalTime_21=Time_21(end,1); FinalTime_22=Time_22(end,1); FinalTime_31=Time_31(end,1); FinalTime_32=Time_32(end,1); FinalTime_41=Time_41(end,1); FinalTime_42=Time_42(end,1); FinalTime_51=Time_51(end,1); FinalTime_52=Time_52(end,1); FinalTime_61=Time_61(end,1); FinalTime_62=Time_62(end,1);

%Promedio

MeanTest1=(FinalTime_11+FinalTime_12)/2; MeanTest2=(FinalTime_21+FinalTime_22)/2; MeanTest3=(FinalTime_31+FinalTime_32)/2; MeanTest4=(FinalTime_41+FinalTime_42)/2;

69

MeanTest5=(FinalTime_51+FinalTime_52)/2; MeanTest6=(FinalTime_61+FinalTime_62)/2; FinalTimeMatrix=[MeanTest1;MeanTest2;MeanTest3;MeanTest4;MeanTest5;MeanTe

st6]; MeanTime=mean(FinalTimeMatrix);

%Desviación estándar



%Análisis estadístico n=6; %Numero de pruebas realizadas P=0.1; %Probabilidad disT=tinv((1-P/2),(n-1)); intConf=(SDTime/(n)^0.5)*disT;

%Gráficas plot(Time_11,Vel_11,'r-') hold on plot(Time_12,Vel_12,'b-') hold on plot(Time_21,Vel_21,'y-') hold on plot(Time_22,Vel_22,'m-') hold on plot(Time_31,Vel_31,'g-') hold on plot(Time_32,Vel_32,'k-') hold on plot(Time_41,Vel_41,'r.') hold on plot(Time_42,Vel_42,'b.') hold on plot(Time_51,Vel_51,'y.') hold on plot(Time_52,Vel_52,'m.') hold on plot(Time_61,Vel_61,'g.') hold on plot(Time_62,Vel_62,'k.') legend('GNV11','GNV12','GNV21','GNV22','GNV31','GNV32','GNV41','GNV42','G

NV51','GNV52','GNV51','GNV52') xlabel('Tiempo (s)') ylabel('Velocidad (km/h)') hold off

vi. Análisis estadístico comparativo 60 km/h %Análisis estadístico MeanTime_G=6.9; %Tiempo promedio prueba G [s] MeanTime_GNV=7.747; %Tiempo promedio prueba GNV [s] SD_G=0.052; %Desviación estándar G

70

SD_GNV=0.056; %Desviación estándar GNV n_G=3; %Numero de pruebas realizadas G n_GNV=6; %Numero de pruebas realizadas GNV n_T=n_G+n_GNV-2; %Numero de pruebas para el t-student P=0.1; %Probabilidad disT=tinv((1-P/2),(n_T-1)); %Distribución t disT_T=(MeanTime_GNV-MeanTime_G)/sqrt((SD_GNV^2/n_GNV)+(SD_G^2/n_G));

%Distribución t

15.2. Código análisis prueba de desaceleración %Importación de los datos PruebaDesaceleracion1_1 = 'PruebaDesaceleracion1_1.xlsx'; %Nombre del

archivo de Excel PruebaDesaceleracion1_2 = 'PruebaDesaceleracion1_2.xlsx'; %Nombre del







archivo de Excel

%Creacion de las variables Vel1_1 = xlsread(PruebaDesaceleracion1_1,'B:B'); %Importación de la

velocidad [km/h] Vel1_2 = xlsread(PruebaDesaceleracion1_2,'B:B'); %Importación de la







velocidad [km/h]

Tiempo1_1 = xlsread(PruebaDesaceleracion1_1,'A:A'); %Importación del

tiempo [s] Tiempo1_2 = xlsread(PruebaDesaceleracion1_2,'A:A'); %Importación del




tiempo [s]

71

Tiempo3_2 = xlsread(PruebaDesaceleracion3_2,'A:A'); %Importación del



tiempo [s]

%Constantes

m=2184+70+9.27; %Masa neta del vehículo sumando piloto e

instrumentación [kg] m_t=m*(1+0.04); g=9.81; %Gravedad [m/s2] H_101=1.846; %Altura vehículo [m] W_103=2.014; %Ancho vehículo [m] Patm=((752+750)/2)*1/1.33; %Presión atmosferica Bogotá [mmHg] Temp=(10.5+10.4)/2; %Temperatura Bogotá [°C] HR=(0.796+1)/2; %Humedad relativa Bogotá SVP=9.498; %Presión de vapor de saturación del aire

sobre agua a temperatura de Bogotá (Davis Instruments,2010) rho=1.2929*(273.13/(Temp+273.13))*((Patm-(SVP*HR))/760); %Densidad del

viento Bogotá [kg/m3] A=0.8*H_101*W_103; %Area frontal vehículo [m2] f=100; %Frecuencia [Hz]

%Conversión de unidades para la velocidad medida del vehículo V1_1 = Vel1_1*(1/3.6); %Conversión de la velocidad de [km/h] a [m/s] V1_2 = Vel1_2*(1/3.6); %Conversión de la velocidad de [km/h] a [m/s] V2_1 = Vel2_1*(1/3.6); %Conversión de la velocidad de [km/h] a [m/s] V2_2 = Vel2_2*(1/3.6); %Conversión de la velocidad de [km/h] a [m/s] V3_1 = Vel3_1*(1/3.6); %Conversión de la velocidad de [km/h] a [m/s] V3_2 = Vel3_2*(1/3.6); %Conversión de la velocidad de [km/h] a [m/s] V4_1 = Vel4_1*(1/3.6); %Conversión de la velocidad de [km/h] a [m/s] V4_2 = Vel4_2*(1/3.6); %Conversión de la velocidad de [km/h] a [m/s]

%Filtro de la velocidad medida del vehículo MV1_1 = sgolayfilt(V1_1,3,21*3); %Filtro de Savitzky - Golay para la

velocidad medida del vehículo eléctrico MV1_2 = sgolayfilt(V1_2,3,21*3); %Filtro de Savitzky - Golay para la







velocidad medida del vehículo eléctrico

%Velocidad del vehículo en las diferentes pruebas realizadas MVelT = [MV1_1;MV1_2;MV2_1;MV2_2;MV3_1;MV3_2;MV4_1;MV4_2]; %Vector de

todas las velocidades

72

MVel4 = [MV1_1;MV1_2;MV2_1;MV2_2;MV3_1;MV3_2]; %Vector de velocidad sin

cuarta prueba MVel3 = [MV1_1;MV1_2;MV2_1;MV2_2;MV4_1;MV4_2]; %Vector de velocidad sin

tercera prueba MVel2 = [MV1_1;MV1_2;MV3_1;MV3_2;MV4_1;MV4_2]; %Vector de velocidad sin

segunda prueba MVel1 = [MV2_1;MV2_2;MV3_1;MV3_2;MV4_1;MV4_2]; %Vector de velocidad sin

primera prueba

%Aceleración del vehículo en las diferentes pruebas realizadas A1_1 = [0;diff(MV1_1)]*f; %Derivación de la velocidad para obtener la

aceleración [m/s^2] A1_2 = [0;diff(MV1_2)]*f; %Derivación de la velocidad para obtener la







aceleración [m/s^2]

%Filtro de la aceleración medida del vehículo MA1_1 = sgolayfilt(A1_1,3,21*3); %Filtro de Savitzky - Golay para la

velocidad medida del vehículo eléctrico MA1_2 = sgolayfilt(A1_2,3,21*3); %Filtro de Savitzky - Golay para la







velocidad medida del vehículo eléctrico

%Aceleración total del vehículo MAcelT = [MA1_1;MA1_2;MA2_1;MA2_2;MA3_1;MA3_2;MA4_1;MA4_2]; %Vector de

todas las aceleraciones MAcel4 = [MA1_1;MA1_2;MA2_1;MA2_2;MA3_1;MA3_2]; %Vector de aceleración

menos cuarta prueba MAcel3 = [MA1_1;MA1_2;MA2_1;MA2_2;MA4_1;MA4_2]; %Vector de aceleración

menos tercera prueba MAcel2 = [MA1_1;MA1_2;MA3_1;MA3_2;MA4_1;MA4_2]; %Vector de aceleración

menos segunda prueba MAcel1 = [MA2_1;MA2_2;MA3_1;MA3_2;MA4_1;MA4_2]; %Vector de aceleración

menos primera prueba

73

%Tiempo para cada una de las velocidades t1_1 = 0:(1/f):((length(MV1_1)-1)/f); %Tiempo [s] t1_2 = 0:(1/f):((length(MV1_2)-1)/f); %Tiempo [s] t2_1 = 0:(1/f):((length(MV2_1)-1)/f); %Tiempo [s] t2_2 = 0:(1/f):((length(MV2_2)-1)/f); %Tiempo [s] t3_1 = 0:(1/f):((length(MV3_1)-1)/f); %Tiempo [s] t3_2 = 0:(1/f):((length(MV3_2)-1)/f); %Tiempo [s] t4_1 = 0:(1/f):((length(MV4_1)-1)/f); %Tiempo [s] t4_2 = 0:(1/f):((length(MV4_2)-1)/f); %Tiempo [s]

%Definición de las matrices pruebas totales b_T = m_t*MAcelT; %Vector b total a_T = [(-ones(length(MAcelT),1)*m_t*g) (-0.5*rho*A*(MVelT.^2))];

%Ecuación de los coeficientes X_T = (((a_T'*a_T)^(-1))*(a_T'*b_T)); %Vector de los coeficientes fr y Cd

%Coeficientes del vehículo eléctrico fr_T = X_T(1,1); %Coeficiente de rodadura Cd_T = X_T(2,1); %Coeficiente de arrastre

%Definición de las matrices menos cuarta prueba b_4 = m_t*MAcel4; %Vector b total a_4 = [(-ones(length(MAcel4),1)*m_t*g) (-0.5*rho*A*(MVel4.^2))];

%Ecuación de los coeficientes X_4 = (((a_4'*a_4)^(-1))*(a_4'*b_4)); %Vector de los coeficientes fr y Cd

%Coeficientes del vehículo eléctrico fr_4 = X_4(1,1); %Coeficiente de rodadura Cd_4 = X_4(2,1); %Coeficiente de arrastre

%Definición de las matrices menos tercera prueba b_3 = m_t*MAcel3; %Vector b total a_3 = [(-ones(length(MAcel3),1)*m_t*g) (-0.5*rho*A*(MVel3.^2))];



%Definición de las matrices menos segunda prueba b_2 = m_t*MAcel2; %Vector b total a_2 = [(-ones(length(MAcel2),1)*m_t*g) (-0.5*rho*A*(MVel2.^2))];


%Coeficientes del vehículo eléctrico fr_2 = X_2(1,1); %Coeficiente de rodadura

74

Cd_2 = X_2(2,1); %Coeficiente de arrastre

%Definición de las matrices menos primera prueba b_1 = m_t*MAcel1; %Vector b total a_1 = [(-ones(length(MAcel1),1)*m_t*g) (-0.5*rho*A*(MVel1.^2))];



%Análisis estadístico MatrizCd = [Cd_T;Cd_4;Cd_3;Cd_2;Cd_1]; %Matriz coeficientes de arrastre Matrizfr = [fr_T;fr_4;fr_3;fr_2;fr_1]; %Matriz factores de fricción MeanCd = mean(MatrizCd); %Coeficiente de arrastre promedio Meanfr = mean(Matrizfr); %Factor de fricción promedio SDCd = std(MatrizCd); %Desviación estándar Cd SDfr = std(Matrizfr); %Desviación estándar fr

n_Cd=5; %Numero de pruebas realizadas P_Cd=0.1; %Probabilidad disT_Cd=tinv((1-P_Cd/2),(n_Cd-1)); intConfCd=(SDCd/(n_Cd)^0.5)*disT_Cd;

n_fr=5; %Numero de pruebas realizadas P_fr=0.1; %Probabilidad disT_fr=tinv((1-P_fr/2),(n_fr-1)); intConffr=(SDfr/(n_Cd)^0.5)*disT_fr;

15.3. Código análisis prueba dinamométrica

i. Gasolina % Cargar datos load VG1.txt; load VG2.txt; load VG3.txt; load RG1.txt; load RG2.txt; load RG3.txt;

% Creación de las variables %Velocidad VelVG1=VG1(:,1); %Velocidad (km/h) VelVG2=VG2(:,1); %Velocidad (km/h) VelVG3=VG3(:,1); %Velocidad (km/h) ParVG1=VG1(:,2); %Momento Par (Nm) ParVG2=VG2(:,2); %Momento Par (Nm) ParVG3=VG3(:,2); %Momento Par (Nm) PotVG1=VG1(:,3)*1.34; %Potencia total (hp) PotVG2=VG2(:,3)*1.34; %Potencia total (hp) PotVG3=VG3(:,3)*1.34; %Potencia total (hp) %RPM RevRG1=RG1(:,1); %Revoluciones (RPM)

75

RevRG2=RG2(:,1); %Revoluciones (RPM) RevRG3=RG3(:,1); %Revoluciones (RPM) ParRG1=RG1(:,2); %Momento Par (Nm) ParRG2=RG2(:,2); %Momento Par (Nm) ParRG3=RG3(:,2); %Momento Par (Nm) PotRG1=RG1(:,3)*1.34; %Potencia total (hp) PotRG2=RG2(:,3)*1.34; %Potencia total (hp) PotRG3=RG3(:,3)*1.34; %Potencia total (hp)

% Promedio %Velocidad MeanVelVG=(VelVG1+VelVG2+VelVG3)/3; MeanParVG=(ParVG1+ParVG2+ParVG3)/3; MeanPotVG=(PotVG1+PotVG2+PotVG3)/3; %RPM MeanVelRG=(RevRG1+RevRG2+RevRG3)/3; MeanParRG=(ParRG1+ParRG2+ParRG3)/3; MeanPotRG=(PotRG1+PotRG2+PotRG3)/3;

%Análisis estadístico Potencia MeanPotG=159.8; %Potencia media de las tres pruebas SDPot=6.54; %Desviación estándar potencia n=3; %Numero de pruebas realizadas P=0.1; %Probabilidad disT=tinv((1-P/2),(n-1)); intConfPot=(SDPot/(n)^0.5)*disT;

%Análisis estadístico Par MeanParG=347.1; %Potencia media de las tres pruebas SDPar=7.53; %Desviación estándar par n=3; %Numero de pruebas realizadas P=0.1; %Probabilidad disT=tinv((1-P/2),(n-1)); intConfPar=(SDPar/(n)^0.5)*disT;

% Graficas subplot(2,2,1) plot(VelVG1,ParVG1,'r.') hold on plot(VelVG2,ParVG2,'b.') hold on plot(VelVG3,ParVG3,'g.') hold on plot(MeanVelVG,MeanParVG,'y.') title('Par') legend('G1','G2','G3','MeanG') xlabel('Velocidad (km/h)') ylabel('Par (Nm)') hold off

subplot(2,2,2) plot(VelVG1,PotVG1,'r.') hold on plot(VelVG2,PotVG2,'b.') hold on plot(VelVG3,PotVG3,'g.')

76

hold on plot(MeanVelVG,MeanPotVG,'y.') title('Potencia') legend('G1','G2','G3','MeanG') xlabel('Velocidad (km/h)') ylabel('Potencia (hp)') hold off

subplot(2,2,3) plot(RevRG1,ParRG1,'r.') hold on plot(RevRG2,ParRG2,'b.') hold on plot(RevRG3,ParRG3,'g.') hold on plot(MeanVelRG,MeanParRG,'y.') title('Par') legend('G1','G2','G3','MeanG') xlabel('Revoluciones (RPM)') ylabel('Par (Nm)') hold off

subplot(2,2,4) plot(RevRG1,PotRG1,'r.') hold on plot(RevRG2,PotRG2,'b.') hold on plot(RevRG3,PotRG3,'g.') hold on plot(MeanVelRG,MeanPotRG,'y.') title('Potencia') legend('G1','G2','G3','MeanG') xlabel('Revoluciones (RPM)') ylabel('Potencia (hp)') hold off

ii. GNV % Cargar datos load VGNV1.txt; load VGNV2.txt; load VGNV3.txt; load RGNV1.txt; load RGNV2.txt; load RGNV3.txt;

% Creación de las variables %Velocidad VelVGNV1=VGNV1(:,1); %Velocidad (km/h) VelVGNV2=VGNV2(:,1); %Velocidad (km/h) VelVGNV3=VGNV3(:,1); %Velocidad (km/h) ParVGNV1=VGNV1(:,2); %Momento Par (Nm) ParVGNV2=VGNV2(:,2); %Momento Par (Nm) ParVGNV3=VGNV3(:,2); %Momento Par (Nm) PotVGNV1=VGNV1(:,3)*1.34; %Potencia total (hp) PotVGNV2=VGNV2(:,3)*1.34; %Potencia total (hp) PotVGNV3=VGNV3(:,3)*1.34; %Potencia total (hp)

77

%RPM RevRGNV1=RGNV1(:,1); %Revoluciones (RPM) RevRGNV2=RGNV2(:,1); %Revoluciones (RPM) RevRGNV3=RGNV3(:,1); %Revoluciones (RPM) ParRGNV1=RGNV1(:,2); %Momento Par (Nm) ParRGNV2=RGNV2(:,2); %Momento Par (Nm) ParRGNV3=RGNV3(:,2); %Momento Par (Nm) PotRGNV1=RGNV1(:,3)*1.34; %Potencia total (hp) PotRGNV2=RGNV2(:,3)*1.34; %Potencia total (hp) PotRGNV3=RGNV3(:,3)*1.34; %Potencia total (hp)

% Promedio %Velocidad MeanVelVGNV=(VelVGNV1+VelVGNV2+VelVGNV3)/3; MeanParVGNV=(ParVGNV1+ParVGNV2+ParVGNV3)/3; MeanPotVGNV=(PotVGNV1+PotVGNV2+PotVGNV3)/3; %RPM MeanVelRGNV=(RevRGNV1+RevRGNV2+RevRGNV3)/3; MeanParRGNV=(ParRGNV1+ParRGNV2+ParRGNV3)/3; MeanPotRGNV=(PotRGNV1+PotRGNV2+PotRGNV3)/3;

%Análisis estadistico Potencia MeanPotG=120.7; %Potencia media de las tres pruebas SDPot=4.98; %Desviación estándar potencia n=3; %Numero de pruebas realizadas P=0.1; %Probabilidad disT=tinv((1-P/2),(n-1)); intConfPot=(SDPot/(n)^0.5)*disT;

%Análisis estadistico Par MeanParG=312.4; %Potencia media de las tres pruebas SDPar=5.35; %Desviación estándar par n=3; %Numero de pruebas realizadas P=0.1; %Probabilidad disT=tinv((1-P/2),(n-1)); intConfPar=(SDPar/(n)^0.5)*disT;

% Graficas subplot(2,2,1) plot(VelVGNV1,ParVGNV1,'r.') hold on plot(VelVGNV2,ParVGNV2,'b.') hold on plot(VelVGNV3,ParVGNV3,'g.') hold on plot(MeanVelVGNV,MeanParVGNV,'y.') title('Par') legend('GNV1','GNV2','GNV3','MeanGNV') xlabel('Velocidad (km/h)') ylabel('Par (Nm)') hold off

subplot(2,2,2) plot(VelVGNV1,PotVGNV1,'r.') hold on plot(VelVGNV2,PotVGNV2,'b.')

78

hold on plot(VelVGNV3,PotVGNV3,'g.') hold on plot(MeanVelVGNV,MeanPotVGNV,'y.') title('Potencia') legend('GNV1','GNV2','GNV3','MeanGNV') xlabel('Velocidad (km/h)') ylabel('Potencia (hp)') hold off

subplot(2,2,3) plot(RevRGNV1,ParRGNV1,'r.') hold on plot(RevRGNV2,ParRGNV2,'b.') hold on plot(RevRGNV3,ParRGNV3,'g.') hold on plot(MeanVelRGNV,MeanParRGNV,'y.') title('Par') legend('GNV1','GNV2','GNV3','MeanGNV') xlabel('Revoluciones (RPM)') ylabel('Par (Nm)') hold off

subplot(2,2,4) plot(RevRGNV1,PotRGNV1,'r.') hold on plot(RevRGNV2,PotRGNV2,'b.') hold on plot(RevRGNV3,PotRGNV3,'g.') hold on plot(MeanVelRGNV,MeanPotRGNV,'y.') title('Potencia') legend('GNV1','GNV2','GNV3','MeanGNV') xlabel('Revoluciones (RPM)') ylabel('Potencia (hp)') hold off

iii. Análisis estadístico comparativo potencia %Análisis estadístico potencia comparativo MeanPot_G=159.8; %Potencia promedio prueba G [hp] MeanPot_GNV=120.7; %Potencia promedio prueba GNV [hp] SD_G=6.54; %Desviación estándar G SD_GNV=4.98; %Desviación estándar GNV n_G=3; %Numero de pruebas realizadas G n_GNV=3; %Numero de pruebas realizadas GNV n_T=n_G+n_GNV-2; %Numero de pruebas para el t-student P=0.1; %Probabilidad disT=tinv((1-P/2),(n_T-1)); %Distribución t disT_T=(MeanPot_G-MeanPot_GNV)/sqrt((SD_G^2/n_G)+(SD_GNV^2/n_GNV));

%Distribución t

iv. Análisis estadístico comparativo par %Análisis estadístico par comparativo MeanPar_G=347.1; %Par promedio prueba G [Nm] MeanPar_GNV=312.4; %Par promedio prueba GNV [Nm]

79

SD_G=7.53; %Desviación estándar G SD_GNV=5.35; %Desviación estándar GNV n_G=3; %Numero de pruebas realizadas G n_GNV=3; %Numero de pruebas realizadas GNV n_T=n_G+n_GNV-2; %Numero de pruebas para el t-student P=0.1; %Probabilidad disT=tinv((1-P/2),(n_T-1)); %Distribución t disT_T=(MeanPar_G-MeanPar_GNV)/sqrt((SD_G^2/n_G)+(SD_GNV^2/n_GNV));

%Distribución t

16. Bibliografía Aslam, M., Masjuki, H., Kalam, M., & Amalina, M. (2005). A Comparative Evaluation of the

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