Contenido1) OBJETIVOS..................................................................................................................................3

1.1 Objetivos Generales:.............................................................................................................3

1.2 Objetivos específicos:............................................................................................................3

2) MATRIZ DE CONSISTENCIA.........................................................................................................4

3) INTRODUCCION..........................................................................................................................5

4) MARCO TEORICO........................................................................................................................6

4.1 FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR...........................................................................................6

4.2 GASOLINA..............................................................................................................................7

4.3 ¿Qué es GLP?.........................................................................................................................7

4.4 MOTORES DE CONBUSTIÓN INTERNA...................................................................................9

4.5 CICLO OTTO.......................................................................................................................9

4.6 ELEMENTOS FUNDAMENTALES DE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA..................10

5) BALANCE TERMICO...................................................................................................................12

5.1 Balance Térmico..................................................................................................................14

5.2 Rendimiento Térmico..........................................................................................................20

6) GASES DE ESCAPE DEL MOTOR CON LOS COMBUSTIBLES E IMPACTO SOBRE EL MEDIO AMBIENTE........................................................................................................................................22

6.1 El gas natural como combustible para motores de combustión interna.........................23

6.2 Productos de combustión generados con gasolina y GNV..................................................23

6.3 Vehículos convertidos a GNV suman 112,484 a mayo del 2011..........................................26

7) ANÁLISIS ECONÓMICO BAJO CIERTAS CONDICIONES DE TRABAJO Y TIEMPO DE RECUPERACIÓN DE INVERSIÓN........................................................................................................28

8) OCURRENCIA DE FALLAS AL RALIZAR EL CAMBIO DEL MOTOR DE GASOLINA A GLP O GNV....30

8.1 Pérdida de potencia............................................................................................................30

8.2 No acelera bien en salidas...................................................................................................30

8.3 No llega a su máxima velocidad..........................................................................................30

9) VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL EMPLEO DE GNV....................................................................31

10) CONCLUSIONES...................................................................................................................32

11) RECOMENDACIONES...........................................................................................................32

12)...................................................................................BIBLIOGRAFIA33

1) OBJETIVOS

1.1 Objetivos Generales:

Comparar las características termodinámicas de un MCI a gasolina convertido a GNV

1.2 Objetivos específicos:

Describir las características termodinámicas de un MCI a gasolina. Evaluar la conveniencia del empleo o no del GNV.

Describir las características termodinámicas de un MCI convertido a GNV. Determinar el consumo empleando cada uno de estos dos combustibles y realizar

un análisis económico para una unidad que opera mediante un determinado patrón.

2

2) MATRIZ DE CONSISTENCIAPROBLEMA OBJETIVO

GENERAL

Actualmente los motores de combustión interna no superan un rendimiento mayor al 30%, además

generan un presupuesto económico mayor, y tiene u papel importante en la contaminación.

Comparar las características termodinámicas de un MCI a gasolina

convertido a GNV, así como las ventajas y desventajas del empleo del

GNV.

ESPECIFICO 1 Técnico

Las conversiones de motores afectan en cierta manera a las

originales, debido a que estas han sido diseñadas para trabajar con

otro tipo de elementos.

Realizar un balance térmico de un motor de una cilindrada determinada

empleando gasolina y GNV (GLP), y comparar el rendimiento térmico de

cada uno de ellos.

ESPECIFICO 2 Económico Los motores de combustión interna,

consumen más combustible, por ende mayor costos.

Determinar el consumo empleando cada uno de estos dos combustibles y

realizar un análisis económico para una unidad que opera mediante un

determinado patrón.

ESPECIFICO 3 Ambiental.

Motores de combustión interna y su principal papel dentro de la contaminación ambiental.

Realizar un análisis de los gases de escape empleando ambos

combustibles y determinar, en función a la conservación del medio

ambiente, si existe ventaja al emplear el GNV (GLP), y el impacto actual en

función a la cantidad de autos a gasolina que ha sido convertidos a

GNV (GLP).

3

3) INTRODUCCION

En la actualidad diversas tecnologías se vienen desarrollando para poder utilizar el GLP en automóviles, pero barreras como seguridad de los pasajes lo impiden.

Ahorra en la población de lima las personas encontraron formas de movilizarse que son los autos y lo usan excesivamente originando un aumento de contaminación, la contaminación del aire a generado un incremento de enfermedades respiratoria yaqué por el aire se trasmite la contaminación. Gracias al avance de la tecnología se logró reducir la contaminación y así a su vez las enfermedades, estas nuevas formas es al utilizar los gases como el Gas natural y el Gas licuado de petróleo. El Gas Natural es un hidrocarburo gaseoso compuesto predominantemente por metano (CH4) con un pequeño porcentaje de Etano (C2H6). El GLP (Gas licuado de Petróleo), compuesto por una mezcla en diferentes porcentajes de Propano (C3H8) y Butano (C4H10)

4

4) MARCO TEORICO

4.1 FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR

Un motor de combustión interna se basa su funcionamiento, como su nombre lo indica, en el quemado de una mezcla comprimida de aire y combustible dentro de una cámara cerrada o cilindro, con el fin de incrementar la presión y generar con suficiente potencia el movimiento lineal alternativo del pistón

Figura.1 Motor a combustión

Este movimiento es transmitido por medio de la biela respecto al eje principal del motor o cigüeñal, donde se convierte en movimiento rotativo, el cual se transmite a los mecanismos de transmisión

5

4.2 GASOLINA

La gasolina es una mezcla de hidrocarburos alifáticos obtenida del petróleo por destilación fraccionada. La gasolina contiene diversas substancias tóxicas, algunas de las cuales se ha confirmado que son carcinógenas para el hombre. Las más conocidas son el plomo y el benceno, cuyo contenido está reglamentado.

Por otra parte, también se cree que producen efectos carcinógenos el dibromuro y/o dicloruro de etlieno, cuyo agregado a la gasolina es obligatorio para la depuración del plomo.

Debe de cumplir una serie de condiciones, unas para que el motor funcione bien y otras de tipo ambiental, ambas reguladas por ley en la mayoría de los países.

En el Congreso Internacional de Efectos de la Gasolina sobre la Salud celebrado en 1993, la mayor parte de los trabajos presentados trataron sobre los efectos carcinógenos, neurotóxicos, reproductivos e inhibidores del crecimiento que producen la gasolina y sus aditivos y compuestos oxigenados. Estos últimos, que se agregan a la gasolina con el propósito de reducir las emanaciones de monóxido de carbono, también están siendo evaluados para determinar si son agentes cancerígenos.

4.3 ¿Qué es GLP?

Este gas ha venido cobrando algo de importancia desde 2003 fecha en la cual se empezó a incentivar en España para su uso en automoción

Es un gas licuado de petróleo, es una mezcla de gases (propano y butano) obtenidos de la destilación fraccionada del petróleo crudo, que a temperatura normal y a presión atmosférica permanecen en estado gaseoso, pero que tienen la propiedad de pasar al estado líquido sometidos a presión. Esta propiedad permite almacenarlo en depósitos pequeños a un costo razonable.

6

Las principales ventajas del GLP son:

No contiene plomo ni azufrePor su condición de gas, facilita una combustión más completa y limpia, que se refleja en la reducción del 90% de emisión de partículasTiene mayor resistencia al autoencendido que la mejor gasolina, por tener 103 octanosSus gases de escape son más limpios, por tanto reduce la contaminación ambiental.Para el abastecimiento del GLP al mercado automotor, se ha instalado varias estaciones o grifos que expenden el gas directamente a los vehículos, en forma similar a la gasolina. Estos "gasocentros", que en la mayoría de los casos se ubican en los mismos grifos de gasolina, son cada vez más en el ámbito nacional y por interés evidente de los grandes distribuidores de gas, la cantidad seguirá creciendo.

Figura 2.GLP motor. Extraído de: http://www.motorglpperu.com/glp.htm

7

4.4 MOTORES DE CONBUSTIÓN INTERNA

“Los motores de combustión interna son máquinas que tienen como objetivo transformar la energía calorífica en energía mecánica directamente utilizable. La energía calorífica puede provenir de diversas fuentes primarias: combustibles […], energía atómica, energía eléctrica; pero en el estudio de los motores endotérmicos […] es obtenida de la combustión de combustibles líquido, o más raramente, gaseosos”

(Giacosa Dante, 1979, pag. 3)

Se conoce como motor de combustiones internas o endotérmicas alternativo a cualquier tipo de máquinas, las cuales, a partir de energía química proporcionada son capaces de convertirla y obtener energía mecánica directamente utilizable.

El movimiento de los motores endotérmicos alternativos se efectúa a través del efecto de su fluido activo, en este caso el movimiento se origina con la reacción química violenta del mismo. Por otra parte, el arranque de los motores de combustión se lleva a cabo en su cámara de interna, en donde se forma el fluido activo, y sucede al momento de ser incendiado; la misma cámara interna forma parte de un cilindro dentro del cual se mueve un pistón de forma rectilínea. Dicho pistón forma parte de un mecanismo pistón-biela-cigüeñal, donde el último constituye el eje rotativo.

Lo bueno del GLP es que les puede dar una segunda vida o una segunda oportunidad a esos coches de gasolina, que si los usas intensamente notas como te va mermando peligrosamente la cartera. Y entonces el pensamiento habitual suele ser: “esto no puede seguir así, necesito un diésel”

4.5 CICLO OTTO

El motor de gasolina de cuatro tiempos se conoce también como “motor de ciclo Otto”, denominación que proviene del nombre de su inventor, el alemán Nikolaus.August.Otto (1832-1891)

CICLO OTTO (Presión vs Volumen)El ciclo de trabajo de un motor Otto de cuatro tiempos, se puede representar gráficamente, tal como aparece en la ilustración.

8

4.6 ELEMENTOS FUNDAMENTALES DE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

A continuación describimos los elementos que componen los motores:

Culata: Es el elemento que protege la parte superior del motor.

Bloque: Se encuentra entre la Culata y el Carter. Es la parte más pesada del motor. En él se encuentran los cilindros, los orificios de refrigeración y lubricación, así como los aportes de las diferentes piezas del motor.

Carter: Es el elemento que protege la parte la parte inferior del motor a la vez que sirve para depósito de lubricante.

Cilindro: Es un hueco con forma cilíndrica practicado en el bloque en él que se realiza la combustión y sobre el que se desplaza el pistón.

Embolo o pistón: Se encuentra en el cilindro y puede desplazarse sobre él, transformado la energía térmica de la combustión (que se realiza sobre su superficie) en energía mecánica de traslación. Cada desplazamiento del pistón se denomina carrera (L).

Segmentos: Son unos aros de un material muy duro y resistente que rodean al pistón y encierran la cámara de combustión con el cilindro, disminuyendo el rozamiento en cada carrera.

Bulón: Es el elemento de unión del pistón con la biela.

Biela: Junto con el cigüeñal, transforma el movimiento rectilíneo del pistón en rotativo.

Cigüeñal: En él están conectadas todas las bielas del motor y transfiere la energía rotativa a la caja de cambios del motor.

Volante de inercia: Acumula energía en forma de momento de inercia cuando se realiza una combustión, para cederla al motor cuando la precise, dando la sensación de movimiento continuo. Se encuentra en un extremo del cigüeñal.

Válvula de admisión: Es la válvula que deja pasar los gases de combustión al cilindro.

9

Válvula de escape: Es la válvula que deja salir los gases de combustión al exterior.

Carburador: Solo es necesario en los motores Otto, en él se produce la mezcla de comburente y combustible.

Bomba de inyección: En los motores diésel, es el elemento que proporciona al combustible la presión necesaria para entrar al cilindro.

Bujía: Se usa en los motores Otto y es el elemento encargado de proporcionar la chispa de ignición en el interior del cilindro.

Delco: En los motores de combustión interna de ciclo Otto, es el distribuidor de corriente de alto voltaje, que hace llegar por turno a cada una de las bujías.

Inyector: En los motores diésel, es el elemento encargado de introducir el combustible dentro del cilindro en proporción y presión determinada.

Cojinetes: Son elementos dispuestos entre dos piezas, una fija y la otra giratoria para reducir el rozamiento entre ellas, aumentando el rendimiento de la máquina y su vida útil.

Árbol de levas: Es un elemento perfectamente sincronizado con el cigüeñal que permite la apertura y cierre de distintas válvulas del motor controlando sus fluidos.

Tubo de escape: Es el elemento que permite la evacuación de los gases, una vez quemados, al exterior.

Silenciador: Se encuentra en el tubo de escape, su misión es reducir la contaminación acústica que pueden producir estos motores.

10

5) BALANCE TERMICO

Para un Auto Volkswagen Golf 2.0 TDI DPF CR Sport 3p 110 Cv

Fuente: http://www.motorpoit.com/index.php/VOLKSWAGEN/GOLF/mod.concesionario/mem.galeria/idversion.14540

Contamos con las siguientes características técnicas:

11

Fuente:

http://www.arpem.com/coches/coches/volkswagen/golf/modelos-08/volkswagen-golf-20d-110-sport-3p.html

12

5.1 Balance Térmico

Un balance térmico nos determina la distribución de las varias clases de pérdidas de calor Qe, liberado durante la combustión del combustible inyectado en un cilindro. El balance de calor se hace para un estado térmico constante del motor y es normalmente referido a una hora de operación o aun kg de combustible.

Ecuación del balance de calor:

Qc = Qe + Qenf + Qge + Qres

Dónde:

Qc = Calor liberado en una combustión completa. Hi = Poder calorífico inferior del combustible en KJ/Kg B = Consumo de combustible en Kg./h Qe = Calor equivalente a la potencia efectiva del motor en Kw Cp = Calor específico del agua de refrigeración Ts = Temperatura del agua a la salida del motor Te = Temperatura de entrada del agua de refrigeración F = Flujo de masa de agua de refrigeración en Kg/seg Qenf = Calor cedido al refrigerante(agua o aceite) Qenf= F*Cp(Ts-Te) en Kw Wm = Cantidad de mezcla que entra al cilindro que es igual a la suma de

consumo de aire(ºG) en Kg./h + consumo de combustible(B)en Kg./h

To = Temperatura de entrada de la mezcla Tge =Temperatura de los gases de escape Wge = Cantidad de gases de escape en Kg/h Qge = Diferencia calorífica entre los gases de escape a la salida y la mezcla fresca inicial Qres = Qc - Qe - Qenf – Qge

13

Tomando la velocidad promedio para Volkswagen Golf 2.0 TDI según la tabla es de 137

velocidad promedio=194+802

El volumen esta dado en litros por cada 100 km.

Consumomedio=4.5 litro100km

14

Flujo volumetrico=Consumo x Velocidad=4.5 litros100km

x 137kmhora

Flujo volumetrico (V )=0.01713 x10−4m3

s

Si la densidad de la gasolina a 20 °C es:

ρgasolina=730kg

m3

Tenemos que el flujo másico es:

Flujomasico (m )=ρgasolina x Flujo volumetrico

Flujomasico (m )=12.501 x10−4 kgs

Asumiendo que el motor va a realizar una combustión completa con exceso de aire quemando todo el combustible.

Analizando para un motor a GASOLINA.

Tenemos a temperatura de 20 °C y densidad de 730 kg

m3

Poder calorífico superior = 46885 KJ/Kg. Poder calorífico inferior = 43950 KJ/Kg.

Como necesitamos un poder calorífico sin calor latente de condensación usaremos el Poder Calorífico Inferior, llamado también poder calorífico neto.

15

Hallando el calor liberado en la combustión completa Qc :

Qc=43950KJKg

.m

Qc=43950KJKg

.˙

12.501 x10−4 KgsQ c=54.942KW

Hallando las perdida generada por refrigeración, enfriamiento (Qenf ):

Suponiendo que el líquido de enfriamiento es agua:

ρagua=1000kg

m3

Calor especifico del agua: ¿1000cal

Kg . °C

El refrigerante sale por la parte superior de la culata y se dirige otra vez al radiador por su parte alta, donde es enfriada nuevamente a su paso por los paneles de refrigeración. Con esta circulación forzada, el agua se mantiene en el circuito a una temperatura de 80 a 85 ºC, con una diferencia entre la entrada y la salida de 8 a 10 ºC, controlada por medio de una válvula de paso (termostato) que mantiene la temperatura ideal de funcionamiento sin grandes cambios bruscos en el interior de los cilindros, que podría dar lugar a dilataciones y contracciones de los materiales.

Suponemos que lo motor va a circular un flujo másico de agua (magua=0.25kgs

).

Entonces tenemos:

Qenf=maguaCp(T salida−T entrada)

16

Como vimos en el motor se tiene y una diferencia de temperaturas entre la entrada y la salida de 8 a 10 °C, tomaremos 10 °C:

Qenf=0.25kgs1000

calKg .° C

(10° C )

Qenf=2500cals.4.18J1cal

Qenf=10.450KW .

Según datos experimentales hay porcentajes de perdidas dado por la siguiente tabla:

Componentes del balance térmico

Motores Diesel % Motores Otto %

Calor equivalente al trabajo efectivo

31 - 40 24 - 28

Calor cedido al refrigerante 25 - 28 30 - 32

Calor en los gases de escape 27 - 30 36 - 40

Componente residual 01 _ 02 08 _ 10

Teniendo el calor total liberado por el combustible:

Qc=54.942KW

Y el calor cedido al refrigerante:

Qenf=10.450KW .

17

Asumimos porcentajes de las tablas evaluando el Qc como 100 %, tenemos:

Balance del motor a GASOLINA

Componente Ciclo Otto KWQc 100% 54.94Qe 25.40% 13.95

Qenf 31.96% 17.55Qge 38% 20.88Qres 5% 2.75

De donde obtenemos que el calor equivalente a la potencia efectiva (trabajo al eje) del motor a GASOLINA es:

Qe=13.95KW

Analizando para un motor a GNV.

Asumimos que el flujo másico es el mismo que en motor a gasolina, entonces tenemos:

Flujomasico (m )=12.501 x10−4 kgs

Tenemos los siguientes poderes caloríficos:

Poder calorífico superior = 40400 KJ/Kg. Poder calorífico inferior = 39900 KJ/Kg.

Como necesitamos un poder calorífico si calor latente de condensación usaremos el Poder Calorífico Inferior, llamado también poder calorífico neto.

Hallando el calor liberado en la combustión completa Qc :

Qc=39900KJKg

. m

Qc=39900KJKg

.˙

12.501x 10−4Kgs

Qc=49.878KW

18

Halando las perdida generada por refrigeración, enfriamiento (Qenf ):

Suponiendo nuevamente que el líquido es agua:

Qenf=maguaCp(T salida−T entrada)

Asumimos los mismos datos anteriores, entonces obtenemos:

Qenf=0.25kgs1000

calKg .° C

(10° C )

Qenf=2500cals.4.18J1cal

Qenf=10.450KW

De las tablas para el ciclo Otto, si tenemos el calor total Qc como 100 %, entonces:

Balance del motor GNV

Componente Ciclo Otto KWQc 100% 49.88Qe 21.86% 10.9

Qenf 35.14% 17.53Qge 38% 18.95Qres 5% 2.49

De donde obtenemos que el calor equivalente a la potencia efectiva (trabajo al eje) del motor a GNV es:

Qe=10.9kw

5.2 Rendimiento Térmico Motor GASOLINA:

ntt=trabajo enel eje

calor suministrado

Calor suministrado:Qc=54.94KW

19

Trabajo en el eje:

Qe=13.95KW

ntt=13.95KW54.94 KW

x100%=25.39%

Motor GNV:

Calor suministrado:

Qc=49.88KW

Trabajo en el eje:

Qe=10.9kw

ntt=10.9KW49.88KW

x100%=21.85%

Tabla de comparación:

Combustible Rendimiento térmico %GASOLINA 25.39%GNV 21.85%

GASOLINA

GNV

20.00% 21.00% 22.00% 23.00% 24.00% 25.00% 26.00%

Rendimiento térmico %

Rendimiento térmico %

20

6) GASES DE ESCAPE DEL MOTOR CON LOS COMBUSTIBLES E IMPACTO SOBRE EL MEDIO AMBIENTE

En el ámbito internacional, el gas natural ha constituido una importante opción como fuente energética y sustituta de combustibles convencionales. En Perú, a partir de la década de los 90´s el gas natural ha venido siendo promovido e implementado masivamente como alternativa energética para equipos de conversión energética y, en relación con los motores de combustión interna para automóviles, el empleo gas natural vehicular ha venido siendo promovido e implementado con mayor fuerza en los últimos años mediante programas institucionales y gubernamentales, con el propósito de diversificar la canasta energética ofrecida al sector transporte.

Es prioridad, en el desempeño de los motores modernos, su calidad ambiental dejando, en un segundo plano, la potencia. Lo anterior de la mano de una política de ahorro y uso racional de la energía, asociada al desarrollo sostenible. Ambientalmente, el sector transporte es un gran contribuyente de gases nocivos, con efectos negativos como:

La alteración de la atmósfera y las precipitaciones. Destrucción de la vegetación. Deterioro de los materiales y los suelos. Incremento de las enfermedades y la mortalidad de los humanos

El trabajo presentado constituye un estudio recapitulativo acerca de algunas ventajas y desventajas de la implementación del gas natural en motores de gasolina, a través de la consideración de algunos aspectos ambientales y tecnológicos y, mediante la implementación de software especializado en el tema de las reacciones de combustión con disociación de especies y el desempeño termodinámico de los motores de combustión interna alternativos. A partir de criterios termodinámicos se valoran las comparaciones del gas natural como sustituto de la gasolina en motores de combustión interna reciprocantes.

21

6.1 El gas natural como combustible para motores de combustión interna.

El gas natural es una mezcla de componentes, principalmente de metano (60-98%) y pequeñas cantidades de otros hidrocarburos. El gas natural vehicular es comprimido GNVC, ( Gas Natural Comprimido) y se almacena a presiones de 16 a 25 MPa. El gas natural vehicular, cuyo principal componente es el metano, es bastante nocivo ambientalmente si ocurren fugas, estas se pueden producir en las estaciones de compresión y llenado, por ejemplo. El metano tiene un serio impacto negativo ambiental debido a que es contribuyente del efecto invernadero y, por ende, del calentamiento global.

6.2 Productos de combustión generados con gasolina y GNV.

TENEMOS:

Análisis de la combustión de la GASOLINA Analizamos la gasolina asumiéndola como ISOOCTANO (C8H 18):

Asumimos 1 mol de combustible:

Reacción teórica:1C8H 18+b (O2+3.76N2 ) pCO 2+q H 2O+r N2

Balanceando la ecuación

1C8H 18+12.5 (O2+3.76N 2)8CO2+9H 2O+47N2

Como esta ecuación es teórica no cumple realmente, entonces como queremos que todo el combustible se queme tenemos que tener un exceso de aire. De la cual obtendremos los siguientes productos o emisiones:

CO2 , H 2O , N2 y O2.

Asumiremos 20% de exceso de aire.

1C8H 18+B (O2+3.76N2 ) xCO2+ yO2+zH2O+w N2

B=(1+0.2 )b=15

22

Y balanceando tenemos:

1C8H 18+15 (O2+3.76N 2)8CO2+2.5O2+9H 2O+56.4N 2

Analizando los componentes de la ecuación después de hacer la combustión de un mol de GASOLINA con 20% de exceso de aire:

REACTIVOS PRODUCTOSGasolina O2 N2 Total CO2 H2O O2 N2 Total

Moles 1 15 56.4 72.4 8 9 2.5 56.4 75.9Masa (kg) 114 48

01579.2 2173.2 352 162 80 1579.2 2173.2

Análisis de la combustión de la GNV

Analizamos el GNV asumiéndola como metano (C H 4):

De lo anterior asumimos 114 Kg de combustible, donde tenemos que Peso Molecular del Metano es 16, entonces:

m=nM

n=11416

=7.125moles

Reacción teórica:7.125C H 4+b (O2+3.76N 2 ) pCO2+q H 2O+r N2

Balanceando la ecuación

7.125C H 4+14.25 (O2+3.76N2 )7.125CO2+14.25H 2O+53.58N2

Como esta ecuación es teórica no cumple realmente, entonces como queremos que todo el combustible se queme tenemos que tener un exceso de aire. De la cual obtendremos los siguientes productos o emisiones:

CO2 , H 2O , N2 Y O2.

23

Asumiremos 20% de exceso de aire.

7.125C H 4+B (O2+3.76N2 ) xCO2+ yO2+zH2O+w N2

B=(1+0.2 )14.25=17.1

Y balanceando tenemos:

7.125C H 4+17.1 (O2+3.76N2 )7.125CO2+2.85O 2+14.25H2O+64.296N2

Analizando los componentes de la ecuación después de hacer la combustión de la masa equivalente de GASOLINA en GNV con 20% de exceso de aire:

REACTIVOS PRODUCTOS

GNV O2 N2 Total CO2 H2O O2 N2 Total

Moles 7.125

17.1 64.296 88.521 7.125 14.25 2.85

64.296 88.521

Masa (kg) 114 547.2 1800.288

2461.488 313.5 256.5 91.2

1800.288 2461.488

GASOLINA

GNV

290 300 310 320 330 340 350 360

EMISIONES DE CO2

Masa (kg)

24

GASOLINA53%

GNV47%

PORCENTAJE DE EMISIONES DE CO2

6.3 Vehículos convertidos a GNV suman 112,484 a mayo del 2011

Según información de la Cámara Peruana de Gas Natural Vehicular (CPGNV) en los últimos dos años el número de conversiones de vehículos a GNV ha sido similar.

Mientras en el 2009 se convirtieron a GNV 21,296 vehículos, en el 2010 lo hicieron 21,271 y se prevé que en el 2011 se conviertan a GNV 22,105 vehículos, dando un total de 125,817 vehículos convertidos a GNV el 2011.

Indicó que el crecimiento del parque automotor a GNV favorece a los gasocentros, así éstos han pasado de cuatro en el 2006 a 156 a mayo de este año, y actualmente hay 34 que están en construcción; en promedio, entran tres gasocentros por mes.

Asimismo, remarcó que de un promedio de consumo mensual de 13 millones de metros cúbicos de GNV en el 2008 se pasó a 29 millones de metros cúbico mensuales en el 2010 y a 34 millones en mayo.

“El ritmo de crecimiento de conversión de vehículos a GNV continuará en los subsiguientes años, por lo que el negocio de los gasocentros mostrará una buena performance”, dijo.

No obstante, será tarea del gobierno garantizar el pleno abastecimiento de este importante recurso, para que su uso sea sostenido.

25

Fuente. http://www.andina.com.pe/Espanol/Noticia.aspx?id=AeWv7jelRd0=

Considerando la última cifra a finales del 2011.

Numero de auto convertidos a GNV = 125817 unidades

Suponiendo que todos estos autos tienes combustión completa para solo analizar las emisiones de CO2.

Emisiones de CO2, cuando aún usaban gasolina, tomando como patrón 1 mol de combustible por unidad = 114 kilogramos de gasolina.

Las emisiones según la ecuación seria: 125,817.0 moles de gasolina = 14, 343,138.0 kilogramos, la cual producen:

1, 006,536 moles de CO2 = 44, 287,584 kilogramos de CO2

Emisiones de CO2, ahora que usan GNV, tomando como patrón los moles referidos a la gasolina 7.125 moles de combustible por unidad = 114 Kilogramos de gasolina.

Las emisiones seria según la ecuación seria: 896,446.125 moles de GNV = 14, 343,138.0 kilogramos, la cual producen:

896,446.125 moles de CO2 = 39, 443,629.5 Kilogramos de CO2

26

Por lo tanto la reducción de las emisiones CO2 causantes del efecto invernadero en el 2011 son:

R CO2 = 44, 287,584 - 39, 443,629.5 = 4843954.5 Kilogramos de CO2

Tenemos una reducción de 10.9375% de reducción de emisiones gracias a la conversión de Gasolina a GNV

7) ANÁLISIS ECONÓMICO BAJO CIERTAS CONDICIONES DE TRABAJO Y TIEMPO DE RECUPERACIÓN DE INVERSIÓN

Patrón:

Toyota Corolla XL 1998Tipo de Motor: Gasolina Capacidad C.C: 1600ccTracción: DelanteraTransmisión: MecánicaConsumo Promedio en Ciudad: 45 KM / Galón

Para el uso de gasolina tenemos el siguiente cuadro.

RECORRIDO EN (KM)

RECORRIDO POR GALON (KM)

PRECIO DE GASOLINA (90)(GALON)

GASTO DE GASOLINA (S/.)

DIARIO 60 45 S/. 14.50 S/. 19.33SEMANAL 420 45 S/. 14.50 S/. 135.33MENSUAL 1680 45 S/. 14.50 S/. 541.33ANUAL 20160 45 S/. 14.50 S/. 6,496.00

El precio promedio de conversión GNV 5ta generación 6400 soles.

Combustible Rendimiento térmico %GASOLINA 25.33%GNV 21.86%

27

Si se recorre 45 km por galón de GASOLINA cuando está a gasolina, entonces al convertirlo a GNV el recorrido por galo disminuye según el rendimiento, por lo tanto tenemos según la tabla de rendimiento anterior.

El recorrido por galón de GNV es 38.83 km por galón de GNV.

Para el uso de GNV tenemos en siguiente cuadro.

RECORRIDO EN (KM)

RECORRIDO POR GALON

(KM)PRECIO DE GNV

(GALON)GASTO DE GASOLINA

(S/.)DIARIO 60 38.83 S/. 4.30 S/. 6.64SEMANAL 420 38.83 S/. 4.30 S/. 46.51MENSUAL 1680 38.83 S/. 4.30 S/. 186.04ANUAL 20160 38.83 S/. 4.30 S/. 2,232.50

Si anualmente se gasta en:

GASOLINA = S/. 6,496.00

GNV = S/. 2,232.50

EL AHORRO ANUAL ES = S/. 6,496.00 – S/. 2,232.5 = S/. 4263.5

ENTONCES SI EL COSTO DE CONVERSIÓN ES DE 6500 SOLES, LA INVERSIÓN SE RECUPERARA EN 18 MESES (1 AÑO Y MEDIO)

28

8) OCURRENCIA DE FALLAS AL RALIZAR EL CAMBIO DEL MOTOR DE GASOLINA A GLP O GNV

8.1 Pérdida de potencia

La pérdida de potencia es ocasionada en la mayoría de casos por una mala combinación de gas y aire (mezcla), debido a que no se tiene en consideración la parte más importante de una instalación que es el utilizar un mezclador adecuado al flujo del vaporizador (o reductor) y al desplazamiento del motor, con un diseño que aproveche, entre otros, el efecto Venturi, sin restringir su funcionamiento en gasolina ni en gas. Para compensar el uso de un mezclador genérico se acude al avance de encendido de manera desmesurada afectando la potencia y vida útil del motor que, traducido a la práctica, significan reparación del motor debido a la destrucción de sus componentes internos, tales como culata, válvulas y pistones.

8.2 No acelera bien en salidas

La pérdida de potencia es ocasionada en la mayoría de casos por una mala combinación de gas y aire (mezcla), debido a que no se tiene en consideración la parte más importante de una instalación que es el utilizar un mezclador adecuado al flujo del vaporizador (o reductor) y al desplazamiento del motor, con un diseño que aproveche, entre otros, el efecto Venturi, sin restringir su funcionamiento en gasolina ni en gas. Para compensar el uso de un mezclador genérico se acude al avance de encendido de manera desmesurada afectando la potencia y vida útil del motor que, traducido a la práctica, significan reparación del motor debido a la destrucción de sus componentes internos, tales como culata, válvulas y pistones.

8.3 No llega a su máxima velocidad

Similar al problema anterior, al tratar de pasar los 80 o 100 km/h se nota que el auto no tiene más potencia ni velocidad y no responde a la aceleración del pedal. Este problema se origina por falta o exceso de gas, ya que al no tener una mezcla estequiométrica correcta el auto sufre para llegar a la velocidad final requerida. Por ello es necesario tener una buena regulación en alta así como un mezclador adecuado a la motorización que permitirá que el vehículo llegue a la misma velocidad final que en gasolina.

29

9) VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL EMPLEO DE GNV

VENTAJAS DESVENTAJAS

Posee una combustión más completa y uniforme; ya que, cuenta con un número mayor de octanos frente a la gasolina.

Debido al alto número de octanos se necesitaría una relación de compresión de 13 a 1, y no producirían problemas de detonación, pero los motores de gasolina máximo llevan valores de 11.5 a 1.

No forma sedimentos manteniendo así a las bujías. La velocidad de llama del gas es menor, por lo que se debe ajustar el encendido.

No necesita vaporizarse para mezclarse con el aire, con lo que mejora los arranque en frio y la mezcla que va a cada cilindro es más homogénea que con el uso de la gasolina.

Bajo rendimiento volumétrico; ya que, el GLP posee una menor densidad a comparación de la gasolina.

Reduce las emisiones del Dióxido de Carbono CO2.El poder calorífico de la mezcla aire- GLP es menor que la del aire- gasolina, con lo que la presión media efectiva será menor, menor carga sobre los pistones, las bielas, cojinetes y cigüeñal.

Cuenta con un poder calorífico del GLP es más alta, por ende, tendremos mayor eficiencia.

Debido al bajo rendimiento volumétrico y menor poder calorífico de la mezcla, debemos disminuir el performance del motor; por ende, menor velocidad máxima y menor respuesta rápida a aceleraciones bruscas.

No lava las paredes del cilindro, permitiendo de esa manera una mejor lubricación.

El compuesto que da olor al GLP, llamado mercaptano, este posee un compuesto sulfurado formado de carbono, hidrogeno y azufre. Pues al poseer azufre al momento de la combustión crea residuos de ácido sulfúrico la cual es altamente corrosiva para el motor.

30

10) CONCLUSIONES

La comparación que se hace el GLP y GNV para las condiciones actuales, favorecen a la económica al GLPEl GNV genera más potencia que el GLP debido a que sus propiedades como el butano conlleva a tender a comprimirse fácilmente. • Llegamos a determinar respecto a los costos que el GNV es más rentable para este vehículo que se usará como taxi. • La conversión de gasolina a gas ya sea GNV o GLP es muy conveniente ya que son muy pocas las desventajas y es necesaria para así la contaminación sea menos en la ciudad ya que tenemos suficiente con las minas.La ventaja aparente del GNV la representa el financiamiento sin inversión inicial y retribución del costo de conversión con el pago del combustible.Se puede concluir que las fallas que ocurren al realizar el cambio de motor de Gasolina a GLP pueden ser evitadas si se realiza una correcta combinación de gas y aire (mezcla)En conclusión el motor a GLP es el más eficiente comparado con el de gasolina ya que contribuye a un ambiente menos contaminante y hay un ahorro significativo de costes al ser un combustible más barato.

11) RECOMENDACIONES

Se tener en cuenta que la conversión del motor gasolinero al GLP no establece cambios radicales; en el caso del GNV sí representa un cambio termodinámico importante que requiere mayor soporte técnico.Se debe asegurar que el motor está en buen estado antes de convertirlo. Esto incluye la correcta operación del termostato, el sistema de refrigeración, la calidad de chispa llegando a los cilindros, la compresión, el lodo en el cárter y la tapa de válvulas, y los depósitos de carbón, etcAsegurar que la conversión no pone en peligro a los pasajeros. Las instalaciones deberían tomar en cuenta que el vehículo estará viajando sobre las calles empedradas, las losetas, los baches y caminos ripiados o de tierra. Siempre habrán vibraciones, rompe muelles, frenadas bruscas, etc.

31

Observar las normas de seguridad de su país o localidad. Por razones de la calidad de GLP, las instalaciones clandestinas y los peligros presentes, en Bolivia no se recomienda la conversión a GLP. Si el vehículo es para utilizarlo como taxi y pueden disponer del financiamiento para la conversión, disponer del financiamiento para la conversión, cambien a GNV, pero preocúpense por el aspecto técnico, teniendo en cuenta que el motor va a trabajar en condiciones diferentes a las previstas en su diseño original. Si el vehículo es particular y no tiene grandes recorridos, si no tiene la posibilidad del financia recorridos, si no tiene la posibilidad del financiamiento, miento, conviértalo a GLP; si es de inyectores preocúpese del aspecto técnico, porque reemplazará un sistema de alta eficiencia por uno elemental. eficiencia por uno elemental.

12) BIBLIOGRAFIA

- Universidad Nacional de Ingeniería, Facultad de Petróleo, Estudio de Factibilidad Económica para la Conversión de Vehículos Gasolineros a Gas Licuado de Petróleo, FLOR DE MARÍA LOURDES VALDEIGLESIAS LÓPEZ 2007.

- Calderón V., E., Contaminación por automotores. Arequipa, 1993, 38 pp. Indecopi, 2004, Norma Tecnica Peruana Nº 111.014, publicada el 2004/08/20. Motor GLP, 2006, KIT de GLP, disponible en www.motorGLP.com

- Ing. Percy Castillo Neira -¿GNV o GLP? (4-7) http://www.combustionindustrial.com/img/GNV_O_GLP.pdf

32