ANTECENDENTES:

MARCO CONCEPTUAL:

El GLP (gas licuado de petróleo) es una mezcla del propano-butano que se utiliza sobre todo como combustible doméstico para cocinar. El GLP doméstico es puesto sobre todo por las compañías petroleras del sector público en las áreas urbanas. Sin embargo, también ha encontrado uso en los sectores comerciales e industriales. Se utiliza en industrias tales como cristal, cerámica, y otros. Hoy en día, el GLP es también un combustible alternativo favorito en algunos países donde el costo de la gasolina es elevado. Actualmente diferentes tecnologías se vienen desarrollando para utilizar el GLP en automóviles y vehículos de transporte publico, lamentablemente barreras como la seguridad de los pasajeros impiden realizar una reglamentación al respecto del uso de este combustible en un motor que no haya sido diseñado de fabrica para este fin.

Motores a Gasolina Convertidos

El GLP, correctamente usado, podría ser un combustible limpio, rentable y menos contaminante. Los ingenieros han probado recientemente su uso como combustible en automóviles. Por todo el mundo, los gobiernos están animando el uso del GLP como un combustible alternativo en el reconocimiento de las ventajas significativas que ofrece. El GLP ha sido propuesto como combustible alternativo para el transporte en un acto de la política energética de los EE.UU en 1992.

En Europa, Italia se cuenta con 1 300 000 vehículos, seguido de Polonia con 470 000, Holanda con 325 000, Francia con 180 000 y Republica Checa con 145 000. Estados Unidos cuenta con más de 350 000 vehículos funcionan con GLP1. Se debe aclarar que el uso de GLP en motores esta avalado por un diseño de ingeniería hecho en fabrica por personal especializado, lamentablemente se observa en la actualidad que talleres inescrupulosos (en muchos países) utilizan tecnologías de conversión no avaladas para adaptar el uso del GLP a vehículos diseñados para gasolina. Se esta comprometiendo aspectos de diseño del vehiculo y sobre todo aspectos de seguridad, debido a la reducción de costos para obtener una rentabilidad rápida.

El sistema dual Gasolina - GLP

En los automóviles que funcionan con GLP y gasolina, el sistema de alimentación de GLP consiste básicamente en los siguientes componentes: Tanque de almacenamiento, evaporador-regulador, tuberías y accesorios y sistema de control general y conmutación

El combustible almacenado en los tanques de GLP es conducido, en fase líquida al evaporador-regulador de presión, ya que el tanque está provisto de un tubo que llega al fondo del depósito. A la entrada del evaporador-regulador va instalada una válvula electromagnética de corte de GLP, conectada a un conmutador situado en el tablero de mandos. El evaporador-regulador dispone en su interior de una serie de cámaras en la cuales se realizan distintas funciones que permiten regular, vaporizar y dosificar el GLP que es aspirado por el motor del vehículo. El GLP llega en fase líquida, y a una presión manométrica aproximada entre 294,3 kPa y 490,5 kPa (42,7 y 71,1 psi), a la primera cámara del evaporador-regulador. En esta primera cámara se reduce la presión 1 Vehículos diseñados para usar GLP manométrica a 41,2 kPa (6 psi) y se vaporiza el líquido, transformándose en GLP en fase gaseosa. La permanente vaporización del líquido se consigue manteniendo caliente el interior del evaporador-regulador. Para ello se hace circular agua del radiador por el interior del aparato. Ya en fase gaseosa, el GLP pasa, cuando es aspirado por el motor, a la segunda cámara. Y de aquí, a través de la unidad de mezcla, instalada en el colector de admisión, al motor. Además, el evaporador-regulador también incorpora un dispositivo electromagnético que permite al motor funcionar al ralentí, cuando el vehículo está parado. La unidad de mezcla, como su nombre indica, tiene la misión de proporcionar una adecuada mezcla de aire con el gas para obtener una correcta combustión. El conmutador es un dispositivo eléctrico que se incorpora a la instalación para poder efectuar el cambio de combustible a utilizar. Bien sea para pasar de gasolina a GLP, o de GLP a gasolina. El conmutador debe ser fijado al tablero de la cabina de tal manera que sea visible y fácilmente manipulable desde el puesto del conductor del vehículo. En motores de inyección, el conmutador es automático, es decir, que aunque esté en posición de GLP, el arranque lo realiza siempre en gasolina. Y hace el cambio a GLP de forma automática a un número determinado de revoluciones, que se pueden regular por medio de un tornillo de reglaje situado en la parte posterior del conmutador. Se recomienda regular a 1500 RPM. El conmutador trabaja por impulsos del encendido, así que si tenemos el contacto puesto y el motor parado la electro-válvula de gas estará cerrada. El emulador de inyectores tiene la misión de cortar la corriente a los inyectores y mandar una señal emulada a la centralita de gasolina (si tuviese). El

sensor de oxigeno nos dice como es la mezcla en el colector de escape y así podemos hacer la regulación en el evaporador (si tuviese). En la Fig. 2, podemos observar los componentes del equipo completos hasta 15 CV reductor, unidad de mezcla, Soportes, tuberías y accesorios de montaje

• Estado en la naturaleza

El gas natural existe en forma gaseosa a presión atmosférica debido a su punto deebullición sumamente bajo de alrededor de – 259 °F (-161ºC). Es un gas incoloro einodoro al que se le agrega olor para facilitar la detección de fugas. El olor deberá serevidente en cualquier momento en que la proporción de gas alcance 0.5 % en el aire.

• Contenido energético

Es común el expresar el contenido de energía de un combustible en BTU (Unidad TérmicaBritánica) que representa la cantidad de calor requerido para aumentar la temperatura de1 lb. de agua en 1°F.El contenido de energía de un combustible medido en BTU no refleja la cantidad deenergía que debe usarse para vaporizar el agua que se produce durante la combustión.La cantidad de agua producida variará con cada combustible y de igual manera variará lacantidad de energía consumida para vaporizarla. Esta energía calorífica se pierde y nopuede ser utilizada por el motor.

El menor poder calorífico (el contenido de energía después de que se deduce la pérdidade energía) de los combustibles estará presente en esta unidad. Veamos lascaracterísticas de varios combustibles:

- Gas naturalEl contenido de energía del GNV variará dependiendo de la fuente de gas usada. Estavariación dependerá del contenido de metano del gas natural. Típicamente, el contenido de BTU del gas natural comprimido a 2,400 psi y 70°F (21.1ºC) está alrededor de 19,760BTU/m3.

- GasolinaLa gasolina excede a todos los combustibles en contenido de energía por unidad devolumen. Esto se debe a que la gasolina es una mezcla compleja de productos derivados del petróleo y aditivos que provee un alto contenido de energía y cumple las necesidades del motor de combustión interna. No obstante esta misma composición química tan positiva en términos energéticos, ocasiona que haya mayor probabilidad de combustión incompleta durante la operación de los motores y por lo tanto una mayor producción de material contaminante para ser expelido a la atmósfera.El contenido de BTU de la gasolina varía según la calidad del combustible seleccionado y la formulación del combustible para cumplir necesidades especiales tales como climas y estaciones. El contenido de BTU de la gasolina está alrededor de 115,000 BTU / galón líquido.

- GLP (Gas licuado del petróleo)El contenido de energía del propano HD - 5 está alrededor de 82,450 BTU por galón delíquido. Ya que el GLP no es propano puro, el contenido de energía variará, pero sololigeramente, según el porcentaje de butano y otros gases presentes en el GLP usado.

• Densidad de vaporLa densidad de vapor es un tipo de medida del peso específico en que un volumen de gas se compara con una cantidad igual de aire. El aire se dice que tiene una densidad de vapor de 1.0. Cualquier número inferior a 1 es más liviano que el aire y cualquier número más alto que 1 es más pesado que el aire. El gas natural tiene una densidad de vapor de 0.68. Ya que el gas natural es más liviano que el aire, subirá si se descarga en la atmósfera. Esto hace del gas natural un combustible motor seguro. En un accidente en que un componente de gas natural se rompa, el gas subirá rápidamente y se dispersará, más bien que acumularse, evitando así un peligro de incendio. En un caso similar el propano, más pesado que el aire, y también la gasolina o el diesel se acumulan a nivel del piso representando un peligro mucho mayor.

• Límites de inflamabilidad en el aire

Para que un combustible queme, debe haber oxígeno presente en una relación apropiada.Una combinación de demasiado combustible y muy poco aire no quemará; así mismo,demasiado aire y muy poco combustible tampoco lo harán. Podemos mostrar estos límites como un porcentaje de combustible que debe estar presente en un volumen de aire para que la combustión ocurra. El límite inferior de inflamabilidad para el gas natural es 5%. Si hay menos de 5% de gas natural presente en un volumen de aire, no quemará. El límite superior de inflamabilidad es 15%; cualquier cantidad mayor no quemará.

• Temperatura de encendidoPara que la combustión ocurra deben estar presentes tres elementos: combustible,oxígeno y una fuente de encendido. Para encender el gas natural la fuente de encendido debe ser de por lo menos 1200°F (649ºC).La temperatura de inflamación de la gasolina está alrededor de 600°F (315 ºC), alrededor de 50% de la del gas natural.

• Velocidad de la llamaLa velocidad de la llama se mide en pies por segundo (fps) o metros por segundo (mps) y es una medida de cuán rápido quemará un combustible.La velocidad de llama del gas natural está alrededor de 2.2 fps., comparada a la velocidad de llama de la gasolina de 2.8 fps, el gas natural quema más lento.Cuando se determina el avance de encendido para un motor, es importante que se ajuste para que el combustible sea completamente quemado y las máximas presiones finales de la compresión sean alcanzadas alrededor de 10° - 15° DPMS. Esto aplica a cualquier combustible usado en un motor de combustión interna. Un combustible que quema más lento, debe encenderse antes de forma que termine de quemarse al mismo tiempo sin considerar el combustible usado.

• Relación estequiométrica de aire / combustibleLa relación estequiométrica es la relación ideal de mezcla de aire / combustible para lacual todo el oxígeno y todo el combustible se utilizan en el proceso de combustión. Lasrelaciones estequiométricas de algunos combustibles son las siguientes:

El que la relación ideal aire / combustible para el gas natural (16.4:1) sea superior a la de la gasolina (14.7:1) significa que se requiere más aire para quemar 1 lb. de gas natural que para quemar 1 lb. de gasolina.La cantidad de aire requerida para quemar un volumen de combustible es crítica para la operación del motor.La cantidad de aire que un cilindro del motor puede tomar está limitada por eldesplazamiento y el rendimiento volumétrico del cilindro. En un motor, se puede limitar la cantidad de aire tomada en un cilindro cerrando la válvula estranguladora del acelerador, pero no se puede aumentar la cantidad de aire tomada más allá de los límites físicos del cilindro. Además, a medida que se requiere más aire para quemar un combustible, el volumen de combustible factible de introducir en el cilindro se reducirá proporcionalmente. De acuerdo con lo anterior, físicamente el volumen de gas natural que se podrá introducir en un cilindro será menor que el de gasolina, y, teniendo en cuenta que el gas natural tiene un contenido de energía inferior, la potencia del motor obtenida con gas natural será menor.A pesar de sus diferencias, la cantidad de pérdida de potencia por el uso de gas natural en reemplazo de la gasolina está entre el 10 y el 20%, rango en el cual no debería percibirse por el conductor, excepto en operación con carga muy alta y/o en operación con el acelerador completamente abierto.

• Clasificación de OctanajeEl índice de octano es un número usado para medir y comparar las característicasantidetonantes de combustibles para motores. Entre más alto el número, mayor lacapacidad antidetonante del combustible. A continuación se indican los índices deoctanaje de algunos combustibles:

Combustible Índice de octanoGasolina sin plomo 87-97GLP (HD - 5) 107Tabla 1. Índice de octanaje para diferentes combustiblesUn mayor octanaje permite mayor avance del encendido sin detonación o cascabeleo,que permite a su vez una mejor combustión del motor sin riesgo de daño.

Gasolina 14.7:1Propano (GLP 15.6:1

• Requerimientos de encendidoEn un motor de encendido por chispa el sistema de encendido debe ser capaz de producir una chispa en la cámara de combustión y mantener esta chispa hasta encender completamente la mezcla de aire / combustible. Cada combustible tiene sus propios requerimientos de encendido. Es más difícil hacer saltar una chispa eléctrica entre la separación de los electrodos de una bujía cuando la mezcla de aire / combustible es pobre que cuando es rica porque el aire tiene más resistencia eléctrica que el combustible. De igual manera es más difícil hacer saltar una chispa en una mezcla de aire / combustible donde se usa un combustible gaseoso debidoa que los gases no se ionizan tan fácilmente como lo hace la gasolina.El calentamiento de la fuente de encendido también es muy importante. La gasolinarequiere alrededor de 600°F (315ºC) y el GLP alrededor de 1200°F (649 ºC),aproximadamente dos veces la temperatura requerida por la gasolina.Por los anteriores factores, los requisitos de encendido de los motores son más exigentescuando se operan con gas natural. Los sistemas de encendido de alta energía queactualmente se utilizan en los motores de gasolina pueden manejar estos requerimientos,pero deben mantenerse en sus condiciones ideales de operación.

• Emisiones contaminantesEn vehículos sin convertidor catalítico que trabajan en circuito abierto el cambio degasolina a gas generalmente conlleva una reducción en las emisiones contaminantes del escape. Hoy en día, sin embargo, los sistemas de control del motor, la eficiencia del convertidor catalítico y la operación en circuito cerrado, con retroalimentación son factores decisivos desde el punto de vista de la reducción de contaminantes. En esos vehículos el combustible en sí mismo juega un papel menos importante.En aspectos como el uso total de energía y emisiones de gases de invernadero, acuerdos internacionales han definido la reducción drástica en las emisiones de gases de invernadero. En vehículos gasolina se puede lograr una reducción substancial de CO2 cambiando a GLP.

• Rendimiento de los motores

El GLP presenta un buen rendimiento con el motor frío sin necesidad de recurrir aenriquecer la mezcla de combustible o avanzar el encendido a velocidad de ralentí.

El GLP produce menos potencia que la gasolina. Sin embargo, debido a los modernoscontroles electrónicos del motor esta pérdida de potencia debería ser notada por elconductor únicamente bajo severas condiciones de carga.La pérdida de potencia típica para el GLP debe estar entre el 10% y 15 % cuando elsistema se instala adecuadamente y está bien sincronizado.

• arranque en clima fríoEn comparación con la gasolina, el GLP tiene mejores características de arranque porquetiene un punto muy bajo de ebullición y permanecerá como vapor aun en climas muy fríos.Como ya se mencionó el gas forma fácilmente una mezcla homogénea con el aire queentra en los cilindros. Esta es una ventaja para el encendido en frío. Si el motor esdedicado a gas no se requiere de ningún enriquecimiento como en el caso de la gasolina,

con la cual, para garantizar que la cantidad de combustible necesaria reaccione, esindispensable enriquecer la mezcla en una relación de 5 a 10 veces para asegurar elarranque.

• Vida del motor

El uso de GLP puede extender la vida del motor, básicamente porque es un combustible gaseoso.no lava las paredes del cilindro que es lo que ocasiona lareducción de lubricación. También es menos probable que contamine el aceite del motor, siendo posible extender el tiempo entre cambios de aceite y aumentar la vida del motor por no debilitar la capacidad lubricante del aceite. Es menos propenso a ocasionar sedimentos de carbón en el motor.No obstante el hecho de ser un gas implica que no tiene capacidad lubricante de uncombustible líquido como la gasolina, haciendo necesario el uso de asientos de válvulas más resistentes y aumentando la exigencia sobre el sistema de enfriamiento.

ANTECEDENTES LOCALES:

FUNDAMENTACION DEL PROYECTO:DEFINICON DEL PROBLEMA:

PERDIDA DE POTENCIAPROBLEMAS COMUNES EN AUTOS CONVERTIDOS A GAS GLP O NATURAL

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.

NO ACELERA BIEN EN SALIDASLa 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.

NO LLEGA A SU MAXIMA VELOCIDADSimilar 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 vehiculo llegue a la misma velocidad final que en gasolina.

MINIMO INESTABLETípicamente originada por problemas de regulación y filtro de aire sucio. Cuando se convierte un vehículo a gas, la mínima (o ralenti), tiene que ser la misma que a gasolina y no tiene que variar por ningún motivo, es decir no debe estar acelerado, ni por debajo de lo normal, ni oscilando. Es común también que al avanzar el vehículo, debido a la falla de mínima, el auto se apague por inestabilidad. Para evitarlo es muy importante tener en consideración el mezclador a utilizar, ya que éste genera la mezcla en relación a la depresión, necesaria para mantener el funcionamiento del motor en todas las etapas.

CONTRAEXPLOSIONESEstas son producidas por deficiencias en la mezcla y pueden darse por mezcla pobre o rica. También son originados por problemas eléctricos en el sistema de encendido (alternador, bobina, corriente, bujías) que no se perciben en gasolina pero que al utilizar gas como combustible que requiere un tipo de regulación más exacta se hacen evidentes. Se han inventado productos variados (tipo salvadebímetros) para evitar que cuando se produzca la contraexplosión se afecte algún sistema electrónico o se malogre algún componente de plástico. La tecnología que utilizamos, con un diseño exclusivo, patentado y homologado, adaptable a todo tipo de reductores y vehículos, posee flujo de gas variable y venturi intercambiable que evita las contraexplosiones así como el uso de productos innecesarios que no deberían utilizarse, al poderse regular el gas dentro de los rangos de funcionamiento del motor.

CONSUMO EXCESIVOProducto de una mala combustión, aunado a un mezclador incorrecto, genera un problema que en la mayoría de casos un mal instalador soluciona tratando de variar las configuraciones originales del motor, tales como aumentando la mínima, con un exceso de gas en bajas y altas revoluciones ya que al no contar con una relación correcta entre motorización, mezclador y reductor (vaporizador) no es posible mantener la mezcla adecuada en todo el rango de rpm por lo que es

importante conocer estos elementos y saberlos configurar de acuerdo a cada tipo de auto.

AUMENTO DE TEMPERATURA“Adelantar el punto de encendido genera mayor temperatura en la cámara”. Esta información ampliamente conocida por cualquier mecánico es ignorada por el instalador típico que no puede conseguir que el vehículo mantenga su potencia por exceso o falta de gas, recurriendo a malas prácticas que no resuelven la causa sino el efecto, tales como adelantar el punto de encendido o la utilización de variadores de avance, que están entre los principales causantes de que los autos acorten su tiempo de vida útil. Debido a ello es común escuchar en los talleres mecánicos que el gas malogra la culata y las válvulas cuando son los instaladores que no utilizan los elementos correctos los responsables del malfuncionamiento y reparaciones del motor en el corto plazo. Gracias a la tecnología de nuestros mezcladores no necesitamos adelantar el punto de encendido, ni usar los variadores, siendo reemplazados por un buen mezclador y su correcta regulación. En la foto mostramos las consecuencias de un aumento de temperatura

LUZ DE “CHECK ENGINE”Un gran problema para los autos electrónicos modernos que cumplen con OBDII, que al encenderse por utilizar gas, indica que la computadora del vehículo est! detectando algún problema y entrando en modo de emergencia hasta su correcci3n, que afectará el desempeño del vehículo, habiendo casos en que puede terminar malogrando la computadora si es que no se llega a corregir. Por ello, en las conversiones es necesario utilizar electrónica adecuada al funcionamiento de la ECU del vehículo, desde los emuladores hasta un lazo cerrado que trabaje en óptimas condiciones y que se adecúe al tipo de motor. Otro punto resaltante y que se debe observar en la conversión es la elección correcta de los puntos de corte de gasolina, toma de emulación de sonda, configuración del corrector MAP/MAF y otros.

SE APAGA AL FRENARConocido también como “efecto peaje” es la situación en que estando el auto a una velocidad constante y se suelta el acelerador en neutro, el motor del vehículo se apaga por falta de estabilidad en mínima, originando en algunos casos que se pierda el control de frenado y de timón. Para solucionar estos problemas son necesarios mantener una mezcla correcta en todo el rango de rpm así como el uso de los sistemas de control adecuados.

AUTOS CON GDILa tecnología de inyección directa de Bosch, Mitsubishi GDI, Alfa Romeo JTS, BMW HPI, Ford ProCo o EcoBoost, GM Ecotec, Mazda DISI, Toyota D4, Renault IDE, Volkswagen FSI, Mercedes CGI y otros, son muy comentados y criticados cuando se habla de conversión a gas. Sin embargo, también se pueden convertir

estos autos, pero para ello es crítica la definición del equipo correcto a utilizar así como la electrónica necesaria en cada caso. Una vez definido y aprovechando ciertas técnicas de funcionamiento no existe mayor problema de instalarles gas utilizándolos también en gasolina para no perjudicar los inyectores que van dentro de la cámara de explosión del motor

CONCLUSIONES SOBRE EXPERIENCIAS INTERNACIONALES

• Las conversiones de vehículos a GNV con respecto a los vehículos originalesSe encontró que las conversiones a GNV presentan dificultades principalmente porque losequipos de conversión no han sido desarrollados para un vehículo en particular sino queson componentes genéricos que se adaptan para el uso en diversos tipos y modelos devehículos, siendo poco probable que su funcionamiento sea el optimo en la mayoría delos casos.45

En los casos descritos se observaron dificultades con los componentes de controlelectrónicos de los kits de conversión, que no mostraron una durabilidad adecuada y nocontaban con soporte técnico de parte de los fabricantes del vehículo ni de los equipos.Se comprobó cómo una inadecuada calibración de los equipos de conversión a GNVpuede inducir a daños serios en el motor por mala puesta a punto y ajustes incorrectos dela mezcla aire/combustible.Los equipos de GNV requieren que el sistema de encendido sea mantenido con mayorcuidado y, en ocasiones, que los componentes originales, tales como bujías y cables dealta tensión, sean reemplazados por unos de mayor capacidad y resistencia.Para alcanzar el rendimiento óptimo de un vehículo dedicado a GNV, es necesario queéste sea diseñado específicamente para funcionar con este combustible; contemplandomodificaciones en la cámara de combustión para lograr mayor relación de compresión ypor consiguiente una mayor temperatura, e inhabilitando la posibilidad de usar gasolinacomo combustible. De otra forma, el rendimiento del vehículo no será óptimo, caso detodos los vehículos bi combustible.• Aplicaciones típicas del GNVEn la mayoría de las experiencias documentadas acerca del uso del GNV se encuentraque los vehículos escogidos para las conversiones son de uso intensivo, de transporte decarga o de pasajeros; taxis, camiones de reparto, buses, etc. La razón es que estosvehículos recorren grandes distancias en su operación rutinaria, logrando un ahorroimportante en costos de combustible que permite a los inversionistas un retorno másrápido de su inversión en equipos de GNV.• Pruebas de campoSon las más adecuadas para determinar la viabilidad de utilizar el GNV en una aplicación

específica. Los ensayos no requieren equipos especializados, únicamente un seguimientoapropiado del vehículo en su condición de operación normal. Estas pruebas permitencuantificar las ventajas o desventajas del GNV para un uso particular. El punto débil deestos ensayos es que los resultados obtenidos en pruebas de campo no permitengeneralizaciones.• Pruebas de laboratorioPermiten determinar las ventajas o desventajas reales del GNV debido a que los ensayosse hacen en condiciones controladas y sobre vehículos nuevos o en muy buen estado.Los resultados de los ensayos de emisiones en banco son los más cercanos a la realidadde operación y permiten obtener una comparación válida con los resultados de pruebassimilares realizadas con gasolina u otros combustibles.• Los resultadosEn las pruebas de campo realizadas sobre vehículos con motores de gran capacidad noes notable para el conductor la pérdida de rendimiento utilizando GNV. La operaciónnormal del motor no se realiza a plena carga.En términos de emisiones los resultados de los vehículos dedicados originales de fábricason muy destacados excediendo en más de diez veces los requerimientos de lasregulaciones más exigentes, esto se debe principalmente a que el equipo y el vehículohan sido desarrollados simultanea y específicamente para operar con GNV.

OBJETIVOS GENREALES

Diseñar y aplicar una metodología para la evaluación comparativa del desempeñomecánico y ambiental de los vehículos EN LA CIUDAD DE AREQUIPAconvertidos a operación bi-combustible Gasolina- GLP.

OBEJETIVOS ESPECIFICOS

Determinar la incidencia de la conversión a GLP sobre la operación de los vehículos,tomando como parámetros de evaluación: la potencia y el torque del motor bajocondiciones de banco y de carretera.

Cuantificar los beneficios ambientales de la operación con GLP mediante la mediciónde las emisiones de los automotores cuando operan con su combustible original(Gasolina o Diesel) y cuando lo hacen con GLP.

Evaluar el comportamiento de los vehículos cuando se les instalan kits de GLP dediferentes fabricantes.

Obtener información cualitativa sobre la opinión que tienen del GLP los conductoresde vehículos que utilizan este combustible.

HIPOTESIS:

Al paso que van subiendo los precios de la gasolina y el diesel, cada día hay más gente considerando la conversión de sus motores que utilizan gasolina al

combustible GNC (Gas Natural Comprimido) o GLP (Gas Licuado de Petróleo). GNC y GLP son combustibles utilizados en varias partes del mundo hace más de 60 años. Hoy existen miles y miles de autos convertidos de gasolina a GNC o GLP en los EE.UU., Canadá, Italia, Rusia, Argentina, Venezuela, India, e otros países.

La conversión es fácil, pero las preocupaciones generadas por los usuarios y mecánicos desactualizados causa miedo al momento de tomar la decisión. Muchos piensan que:

• El gas forma depósitos en la cámara de combustión y el escape.

• El gas reseca los pistones.

• El gas causa mayor desgaste del motor.

• El uso de gas permite el uso de un aceite barato.

• Una vez convertido a gas, el motor tiene que ser reparado con mayor frecuencia.

• El gas quita fuerza.

Mientras es verdad que hay una pequeña pérdida de fuerza, ésta pérdida es similar a la pérdida de fuerza por operar el aire acondicionado o abrir una ventana a 80 kilómetros por hora en la carretera.

Todos estos mitos son totalmente falsos. A continuación veremos cual es la causa raíz de estos problemas y como evitarlos.

Desde el principio, tenemos que entender que un motor en mal estado nunca debería ser convertido a gas. Si el motor no tiene compresión, si le falta el termostato, si el agua del radiador esta sin Refrigerante/Anti-Corrosivo, o si el ventilador no está funcionando bien, no se mejorará con la conversión a gas. Hay muchos taxistas que llegan a los talleres para la conversión, y que no quieren instalar termostatos, cambiar bujías o hacer las reparaciones que ya requiere el vehículo. No se puede esperar buenos resultados del motor en mal estado. Si el mecánico no recomienda una reparación de piezas en mal estado, cambio de bujías, instalación de termostato u otro componente que esta en mal estado, es un mecánico que no tiene conciencia y la conversión no resultará satisfactoria.

La quema del gas es mas completa, ocurre a mayores temperaturas, y por ser mas limpia que la quema de gasolina, no ensucia el aceite tanto como lo hace la gasolina, ni contamina el ambiente por su escape de gases. Pero ésta limpieza depende mucho de la temperatura de la combustión. Cuando el motor esta operando muy frío, forma depósitos blancos o amarillos en los cilindros, los pistones, las válvulas y el escape. Todos los días encuentro autos a gas con el caño de escape amarillo. Estos depósitos son de la nitración del aceite. Esto indica un motor operando sin termostato o con aceite barato, formando depósitos y acortando la vida útil del motor y el aceite. Si operamos el motor con el termostato correcto, el ventilador correcto, el refrigerante fresco, podemos mantener la temperatura en el rango correcto para ese motor, y podemos caminar 10 a 15 años sin tocar el motor. Tome nota: Un caño de escape amarillo es un síntoma de combustión fría, mezcla incorrecta de aire y gas, aceite de mala calidad, chispa inadecuada, o una combinación de éstas problemas. El Mantenimiento proactivo dicta que debemos corregir el problema de temperatura o aceite antes de permitir la acumulación de depósitos en la cámara de combustión.

Un buen sistema tendrá un circuito de calentamiento del gas por intermedio del agua caliente del radiador para poder mantener las presiones y temperaturas necesarias para una buena combustión y mejor economía. Si no existe el termostato, no llegará agua caliente al sistema de calentamiento del gas, reduciendo la potencia, la eficiencia y la economía de la conversión.

El supuesto resecado del motor en realidad son los depósitos formados por la nitración y la falta de depósitos carbónicos “normales” en los ojos del mecánico. Los mecánicos están acostumbrados a ver depósitos húmedos, formados por carbón saturado por gasolina. Por lo que el gas no es líquido a temperaturas del ambiente, no humedece los pocos depósitos que forman o que existían. Los únicos depósitos que deberíamos ver son los residuos de los aditivos organo-metalicos utilizados en el aceite. Estos depósitos son minimizados cuando el aceite es de la última generación y el motor no tiene desgaste que causa la quema del aceite.

Entre los miles de autos convertidos a gas en el mundo, no hay ninguna evidencia de rectificaciones mas frecuentes en motores convertidos a gas que en motores a gasolina. En realidad el desgaste, si todo lo demás no varía, es menor por lo que no existe la posibilidad de dilución del aceite por goteras de gasolina o gasolina liquida por bujías que no funcionan.

El ACEITE

Después de la temperatura del motor, el factor más importante en el desempeño y vida útil del motor convertido a gas es el aceite. Para esto hay que combatir el mito de que el gas no demanda tanto al aceite y que se puede usar aceites inferiores. De hecho, hay muchos aceites baratos en el mercado que indican en la etiqueta que son para motores a gas: Son de aceite básico API Grupo I, alto en compuestos aromáticos, tienen pocos aditivos y baja clasificación API. Estos aceites tendrán una vida muy corta, muchos depósitos en el motor por su nitración y un aumento de viscosidad por la oxidación causado por la nitración. El aumento de viscosidad causa un aumento de desgaste y mayor consumo de combustible.

La diferencia primaria entre aceite para motor a gas natural y otros aceites de motores de combustión interna es la necesidad de resistir los varios niveles de la degradación del aceite causada por el proceso de la combustión del gas, que tiene como resultado la acumulación de óxidos de nitrógeno. Esta condición, llamada comúnmente nitración, se debe controlar regularmente si ambos, lubricante y la vida de motor quieren ser mantenidos.

Entonces analicemos las características necesarias para un aceite. Podemos decir que el aceite tiene 2 elementos. Aceite básico y un paquete de aditivos. La vida útil y la resistencia a la nitración y la oxidación son principalmente dependientes de la calidad del aceite básico.

Un aceite barato es API Grupo I, típicamente contiene entre 68% y 77% de moléculas saturadas, dejando entre 23% y 32% compuestos aromáticos para descomponer. Son estas moléculas que reaccionan con los residuos de la combustión, evaporan, forman ácidos, oxidan y dejan depósitos en el motor.

Los aceites un poco mas caro utilicen el mismo aceite básico o a veces hasta 85% moléculas saturadas, pero combaten la nitración y la oxidación con mas aditivos. En términos simples, es la adición de esta cantidad de aditivos que eleva el aceite al nivel de protección API SL. Un aceite API SL puede resistir la nitración y la oxidación por mucho más tiempo que un aceite que cumple solamente con las

especificaciones API SF, SG, SH, o SJ. Tenemos análisis de aceites de taxis en Santa Cruz que recorren 8,000 kilómetros en la ciudad entre cambios de aceite y el aceite que utilizaban de un buen Grupo I y clasificación API SL que no demuestra ningún problema de nitración ni oxidación en ese periodo.

La industria de lubricantes continúa desarrollándose. Hoy en día hay aceites en el mercado de aceite básico API Grupo II, básicos sintetizados, sintéticos tradicionales, y mezclas de estos. Estos aceites garantizan una mayor vida útil sin nitración ni oxidación.

Los elementos fundamentales para la operación eficiente del motor convertido a gas.

Resumimos los elementos críticos para obtener buenos resultados de la conversión del motor de gasolina a GNC o GLP.

1. Asegurar que el motor esta en buen estado antes de convertirlo. Esto incluye la correcta operación del termostato, el sistema de refrigeración, la calidad de chispa llegando a los cilindros, la compresión, el lodo en el cárter y la tapa de válvulas, y los depósitos de carbón, etc. Nunca introduzca un nuevo variable hasta resolver los problemas conocidos.

2. Escoger un taller con personal calificado y el equipo especializado necesario para garantizar la instalación y rendimiento esperado. La conversión es una inversión en el futuro, jugando con su economía a largo plazo y el futuro mantenimiento del auto. Los mejores sistemas para autos a inyección automáticamente arrancan el motor en el frío

con gasolina para mantener las piezas de goma mojadas y encender rápidamente sin mayor desgaste de la batería. Los sistemas baratos o para carburadores dependen del usuario para hacer esto. La calibración del sistema determinará el éxito. Esto no es posible sin equipos electrónicos sofisticados. La conversión artesanal costará mucho a lo largo.

3. Asegurar que la conversión no pone en peligro a los pasajeros. Las instalaciones deberían tomar en cuenta que el vehículo estará viajando sobre las calles empedradas, las losetas, los baches y caminos ripiados o de tierra. Siempre habrán vibraciones, rompemuelles, frenadas bruscas, etc.

4. Observar las normas de seguridad de su país o localidad. Por razones de la calidad de GLP, las instalaciones clandestinas y los peligros presentes, en Bolivia no se recomienda la conversión a GLP.

5. Una vez instalado el sistema, tome en cuenta los elementos variables que afectaran la vida útil y los costos de mantenimiento.

a. La Mezcla correcta es muy importante.

i. Si la mezcla es muy pobre (poco gas y mucho aire), la temperatura del motor será mas baja, la fuerza reducida y la nitración aumentará, causando depósitos, cortos intervalos entre cambios de aceite y creando lodo en el motor.

ii. Si la mezcla es muy rica (mucho gas y poco aire), la temperatura aumentará y la potencia aumentará, pero puede causar varios frentes de combustión en los cilindros, causando detonación. La

detonación puede causar serios daños en la culata, los pistones, los asientos de válvulas y a veces hasta la falda del pistón como soplete.

Como cualquier adaptación, la mezcla tendrá que ser ajustada de acuerdo a los resultados hasta llegar al punto óptimo para cada tipo de motor. Esto será determinado por la medición del gas del escape con equipo electrónico. Una vez determinado, hay que anotarlo para el futuro.

b. La Temperatura del motor tiene que ser entre 82oC y 93oC como regla general. Cada marca de motor tiene su diseño. Como ejemplo notamos estudios que hicimos en motores grandes de CAT® donde se demostró

el doble de nitración con termostatos de 86oC que termostatos de 88oC.

CAT® recomienda una temperatura operacional entre 88oC y 93oC,

mientras Waukesha® recomienda una temperatura entre 82oC y 85oC. Se debería mantener el termostato de fábrica, a no ser que tenga nitración antes de tiempo con la mezcla en el punto óptimo.

c. La calidad del Aceite determinará la economía de operación. Un aceite de última generación, API SL, formulado con aceite básico sintetizado, sintético, o grupo II dará un buen intervalo entre cambios de aceite sin problemas de nitración. Además de resistir la nitración y la oxidación, los mejores de estos aceites mantendrán hasta 45% mayor grosor de película en áreas de alta presión en el motor (árbol de levas, anillos, cojinetes) que los aceites tradicionales.

d. La Viscosidad del Aceite determinará la facilidad de arranque, el desgaste del motor y la vida útil de la batería. Nunca utilice aceite SAE 40 (“Especial 40”)

en motores convertidos a gas. Observe las recomendaciones de la fábrica del auto, que indicará SAE 5W-30, SAE 10W-30, SAE 15W-40, o SAE 20W-50, dependiendo del modelo. Hoy en día nunca se encontrará una recomendación para SAE 40 de un fabricante o de un Ingeniero actualizado. Si el mecánico recomienda aceite SAE 40, busque otro mecánico.

e. Eliminar la contaminación insistiendo que no limpian su filtro de aire con aire comprimido. El soplado del filtro de aire abre los poros y pliegos del papel para permitir la entrada de polvo. El polvo se vuelve lija al pasar por el motor