EVALUACIÓN DEL ESTADO DE MOTORES DE VEHÍCULOS A

GASOLINA MODIFICADOS PARA FUNCIONAR A GLP

R. López Ch., J. J. Milón G.

Laboratorio de Investigación Tecnológica en Energía, LITE-UCSP

Universidad Católica San Pablo

Av. Salaverry, 301, Vallecito, Arequipa, Perú

Resumen

Un dispositivo experimental fue desarrollado para analizar las variaciones del

desempeño de un automóvil a gasolina cuyo sistema ha sido modificado para funcionar

con GLP (gas licuado de petróleo). Se evaluaron parámetros como presión en los

cilindros, temperatura (gases de escape, aceite, agua, aire de entrada), emisión de gases

(CO, CO2, O2, HC), Potencia, Torque (a diferentes RPM del motor). Se evaluó también

desgaste del motor por la calidad del aceite en el cárter y consumo de cada combustible

por kilómetro. Se utilizó un sistema de adquisición de datos multicanal y un

transductor-indicador de temperatura portátil. Fueron utilizados termopares tipo K y

transductores de presión con salida en mV, para evaluar la Potencia y el torque, fue

utilizado un acelerómetro digital. Los resultados indican que todas las temperaturas

(gases, aceite, aire de entrada al carburador, agua en el radiador) se incrementan

considerablemente usando GLP, tanto en estado de ralentí como en movimiento del

vehículo. La presión en los cilindros permanece aproximadamente constante, Se

observo que la potencia y el torque disminuyen al usar GLP (mismas condiciones de

trabajo).

Palabras Clave: Desempeño de Automóviles, Emisiones, Gasolina, GLP.

1 INTRODUCCIÓN

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.

1.1 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.

1.2 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

(Fig. 1).

evaporador

conmutador

solenoides

tanque GLP

control de

ingreso de GLP

motor

filtro de aire

radiador

Fig. 1. Sistema dual de vehículos GLP-gasolina...

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

Fig. 2. Los componentes del equipo completos hasta 15 CV.

En la Fig. 3, se observa un “kit” para autos carburados. Los componentes del equipo

son: reductor, válvula electromagnética de GLP, válvula electromagnética de gasolina,

unidad de mezcla, conmutador de carburación, tuberías y accesorios de montaje.

Fig. 3. Kit de conversión para autos carburados.

Los componentes del equipo para automóviles inyectados se presentan en la Fig. 4:

reductor, válvula electromagnética de GLP, unidad de mezcla, conmutador, emulador

oxigen sensor, tuberías y accesorios de montaje.

Fig. 4. Kit de conversión para autos inyectados.

2 MODELO EXPERIMENTAL

Un esquema del modelo experimental es mostrado en la Fig. 5. Podemos observar los

componentes principales: Sección de Pruebas (Automóvil) Sistema de Alimentación de

Combustible (gasolina y GLP), y el Sistema de Adquisición de Datos (SAD).

2.1 Sección de Pruebas

Esta compuesta por un automóvil (Fig. 5), de las siguientes características:

Marca Nissan

Modelo HL-B11-F.

Carrocería: Sedan

Color Blanco Misti

Cilindrsos: 4

Nro de motor: E15009416B

Nro de serie: HLB11B78144

Ruedas: 4

Pasajeros: 5

Peso seco: 7652 N

Peso bruto: 11085 N

Longitud: 4,03 m

Altura: 1,39 m

Ancho: 1,67 m

Carga útil: 3434 N

Puertas 04

Año de fabricación 1985

Motor 1493 cm3

Carburado

Dirección Mecánica

Una fotografía del automóvil utilizado es mostrada en la Fig. 6.

motor

radiador

deposito de aceite

tanque de

gasolina

toma de

GLP

filtro de

gasolina

evaporador

conmutador

solenoide

tanque GLP

filtro de aire

toma de

gasolina

SADPC

Fig. 5. Esquema del Modelo Experimental.

Fig. 6. Fotografía del modelo experimental.

2.2 Sistema de Combustible

2.2.1 Gasolina

El Sistema de Combustible con gasolina (Fig. 7), esta compuesto de los siguientes

dispositivos:

- Tanque de almacenamiento, de acero y capacidad aproximada de 75 dm3 (20

galones aproximadamente), con sistema de indicador de nivel tipo flotador.

- Un sistema de tuberías de cobre de 3,2 mm (1/8 de pulgada).

- Un filtro de combustible de 25 cm3

- Un sistema de atomización y mezcla de combustible-aire tipo carburador

- Filtro de aire

La gasolina usada fue de 84 octanos.

Componentes adicionales:

- Filtro no original equivalente

- Bujías no originales equivalentes

- Chicleros originales

- Bobina de encendido no original equivalente.

motor

filtro de aire

radiadordeposito de aceite

tanque de

combustible

toma de

combustible

sistema de

tubería

filtro de

combustible

Fig. 7. Sistema de Combustible.

2.2.2 GLP

El sistema Instalado de GLP, mostrado en la Fig. 8, esta compuesto por:

- Tanque de GLP

o Marca INCA SA. (Perú)

o Capacidad 44 dm3

o Presión de prueba 1,76 MPa

o Presión de diseño 3,5 MPa

o Norma ASME sec. VIII div I

- Válvula Electro-magnética de GLP ó solenoide

- Evaporador marca BEDINI LPG modelo 120 E

- Válvula de Control de presión BEDINI LPG modelo MT 88

- Sistema de tuberías

evaporador

conmutador

solenoides

tanque GLP

control de

ingreso de GLP

motor

filtro de aire

radiador

Fig. 8. Componentes del KIT a GLP.

2.3 Sistema de Adquisición de datos

Para la adquisición de señales con el vehículo detenido fue utilizado un Equipo

Multicananal de marca OMEGA, modelo TEMPSCAN 1100 (Fig. 9), con capacidad de

adquisición de hasta 99 señales de sensores de temperatura tipo K, T, S; y presión (señal

en milivolt). Para las mediciones de temperatura con el vehículo en movimiento fue

utilizado un equipo transductor-indicador-calibrador OMEGA modelo CL24 (Fig. 10).

Los experimentos (vehículo detenido y en movimiento), serán descritos en el ítem

Procedimiento Experimental, mas adelante.

Fig. 9. Sistema de adquisición de datos.

Fig. 10. Transductor de temperatura.

2.3.1 Medición de Temperatura

Para medir las temperaturas en el motor, fueron utilizados termopares de las siguientes

características (Fig. 11):

Marca: Omega

Modelo: tipo K

Diámetro: 1 mm de diámetro

Protección: teflón (transmisión) y asbesto (altas temperaturas)

Aplicación: -40 ºC hasta 500 ºC (temperaturas moderadas) y -40 ºC hasta 2000 ºC

(altas temperaturas)

Las señales de temperatura medidas en las diferentes posiciones son llevadas al SAD

(lectura automática) y posteriormente a la PC, ó al transductor de temperatura (lectura

manual).

El detalle de instalación de los termopares en cada componente, es mostrado en la Fig.

12.

Fig. 11. Sensor de temperatura.

entrada delradiador

salida delradiador

gases de escape

aire

aceite

motor

filtro de aire

radiadordeposito de aceite

Fig. 12. Medición de temperatura.

2.3.2 Medición de Presión

Fueron utilizados transductores de presión de las siguientes características (Fig. 13):

Marca: OMEGA

Modelo PX300

Intervalo: 0 hasta 2,07 MPa (300 psi), presión manométrica

Salida: 0 hasta 20 mV

Alimentación: 10 V (corriente continua)

La señal de presión va desde cada cámara de combustión hasta el SAD y posteriormente

a la PC. Un esquema de la instalación de los sensores de presión es mostrado en la Fig.

14. Para analizar este parámetro, se realizó cada prueba (en cada cilindro), procediendo

al giro de los pistones con el motor de arranque, permitiendo cinco vueltas al cigüeñal.

Fig. 13. Transductor de presión.

presión 3

presión 2

presión 1

motor

filtro de aire

deposito de aceite

presión 4

Fig. 14. Medición de presión.

2.3.3 Medición de Potencia, Torque y RPM

Son medidos en diferentes regimenes de trabajo por un equipo (Fig. 15), compuesto de

cuatro acelerómetros, marca G-tech PASS.

2.3.4 Medición de emisiones de gases de escape

Equipo analizador de gases marca GAS LINK, modelo Ferret 14 (Fig. 16).

Fig. 15. Acelerómetro instalado en el parabrisas delantero.

Fig. 16. Analizador de gases de escape.

3 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Fueron realizados diferentes experimentos para estudiar los diferentes parámetros de

desempeño del vehículo. Cada grupo de pruebas fue realizado con cada combustible

(gasolina, GLP y dual). Los experimentos fueron divididos en dos grupos: Con

movimiento y sin movimiento del vehículo, descritos a continuación

3.1 Medición sin movimiento del vehículo, temperaturas en ralentí

Fueron evaluadas las temperaturas (múltiple de escape, depósito de aceite, entrada de

aire hacia el filtro, entrada y salida en el enfriador de agua o radiador), ver Fig. 12,

desde el encendido del vehículo hasta llegar a régimen permanente, este experimento

fue realizado para las pruebas con gasolina y GLP bajo las siguientes condiciones:

- Inicio a las 10: h

- ventilador del radiador siempre funcionando

- tapa del motor cerrada

- estado de ralentí (mínimo consumo sin movimiento del vehículo)

3.2 Medición sin movimiento del vehículo, presión en los cilindros

Para este experimento, se procedió a las siguientes etapas, según la Fig. 14.

- Calentamiento del motor hasta llegar al estado de ralentí

- retiro de las bujías de todos los cilindros

- desconexión de la parte eléctrica (alimentación a las bujías)

- instalación del transductor de presión en el cilindro respectivo (1, 2, 3, o 4)

- Adquisición de datos

- Arranque, mediante el motor de arranque, cinco vueltas del cigüeñal

3.3 Medición sin movimiento del vehículo, Emisiones de gases

Fueron medidos los componentes de gases de escape (HC, CO, O2, CO2), en dos

situaciones de rotación del motor, ralentí y 2500 RPM. La muestra fue tomada del final

del tubo de escape.

3.4 Medición con movimiento del vehículo, temperaturas

Fueron evaluadas las temperaturas (múltiple de escape, depósito de aceite, entrada de

aire hacia el filtro antes del carburador, entrada y salida en el enfriador de agua o

radiador), en diferentes condiciones de movimiento, descritas en la Tabla 1.

Este experimento fue realizado para las pruebas con gasolina y GLP bajo las siguientes

condiciones:

- Inicio a las 10: h

- movimiento en régimen permanente en cada una de las cinco velocidades (tabla

1), para establecer estos valores, se fijo la rotación del cigüeñal en 2800 RPM

- Se utilizo una vía horizontal

Tabla 1. Medición de temperatura con el vehículo en movimiento

Marcha* velocidad, km/h

1 30

2 50

3 70

4 100

5 120

* Correspondiente a 2800 RPM

3.5 Medición con movimiento del vehículo, Potencia , Torque, y RPM

Fueron evaluados estos parámetros para un cambio de marcha a la velocidad del motor

de aproximadamente 4800 RPM.

- Inicio, aceleración progresiva

- Cuando la rotación del motor llegaba a 4800 RPM, se realizaba el cambio de

marcha

- aceleración progresiva, 4800 RPM, cambio de marcha...

3.6 Medición con movimiento del vehículo, rendimiento de cada combustible

Se evaluó rendimiento de cada combustible para tres condiciones:

Recorrido en centro urbano de alto transito (Centro histórico de Arequipa),

Recorrido en centro urbano de transito leve (periferia de la ciudad, Urb. Pedro

D. Canseco),

Carretera (transito a alta velocidad, salida de Arequipa),

Condiciones:

- Inicio 10:00 h

- Se inicio el recorrido sin combustible en el tanque (gasolina)

- Se colocó 1 galón de combustible en el tanque

- Se coloco en cero el medidor de distancia

- Se finalizó la prueba cuando el combustible se había terminado.

3.7 Medición de desgaste del motor

Para cada combustible, se estableció un recorrido bajo los siguientes parámetros:

- Distancia fija de 1600 km

- El recorrido se estableció como: UCSP - AV. GOYONECHE - AV MARISCAL

CASTILLA - AV. JESUS (FINAL CON AV EEUU) -CEMENTERIO -

SOCABAYA (REST. BETOS) - CEMENTERIO-UCSP

- la masa (personas y otros) en el vehículo se mantuvo constante (130 kg)

- Una vez que el indicador de distancia llegaba a 1600 km, la prueba había

culminado.

- Antes de realizar cada prueba, los siguientes componentes eran cambiados:

bujías, aceite del motor, filtro de aceite, y filtro de gasolina.

Una vez finalizada la prueba, parámetros como presión en los cilindros, emisión de

gases de escape y análisis de la calidad del aceite eran realizados.

4 PARÁMETROS ESTUDIADOS

Como se muestra en la Fig. 12, fueron estudiadas las temperaturas en el colector de

gases de escape, en el tanque de aceite (carter), en la entrada de aire (antes del filtro), en

la entrada y salida del enfriador de agua (radiador), esto en dos condiciones, vehículo

detenido y en movimiento (cinco marchas).

Se evaluó la presión en cada cámara de combustión con el automóvil detenido.

Se evaluó la variación de los siguientes parámetros en los gases de escape: HC, CO, O2,

CO2.

Se evaluó desgaste del motor por medición de cantidad y calidad de partículas en el

aceite (una vez finalizado el recorrido con cada combustible).

Se evaluó rendimiento de cada combustible para tres condiciones: primera, recorrido en

centro urbano de alto transito, segundo, centro urbano de transito leve, tercero carretera

(transito a alta velocidad).

Cada una de las pruebas mencionadas anteriormente fue realizada para tres condiciones:

la primera usando exclusivamente gasolina, la segunda utilizando exclusivamente GLP,

y finalmente, la tercera utilizando el sistema dual, gasolina-GLP.

4.1 Incertezas en la Medición

Son descritas en la Tabla 2.

Tabla 2. Incertezas estudiadas.

Parámetro Incerteza, ± unidad

Temperatura 0,2 ºC

Presión 15 Pa

Emisión CO 0,01 % por

volumen

Emisión CO2 0,01 % por

volumen

Emisión O2 0.01 % por

volumen

Emisión HC 1 ppm

velocidad 0,3 km/h

Potencia 1 %

Torque 1 N m

Velocidad de Rotación 2 %

Rendimiento, volumen 1 km/gal

Rendimiento, económico 0,2 km/sol

5 RESULTADOS

5.1 Temperatura

a. En Ralentí

Podemos observar en la Fig. 17, un gráfico temperatura tiempo para el arranque hasta

alcanzar el estado ralentí, usando gasolina como combustible. Es posible observar que la

temperatura de los gases de escape se estabilizan en aproximadamente 85 ºC, la

temperatura del aceite se estabiliza en 62 ºC, el aire se estabilizó en 46,5 ºC, la entrada

al radiador en 59 ºC y la salida en 54,5 ºC.

Este experimento tuvo una duración de aproximadamente 42 minutos.

En la Fig. 18, podemos observar los resultados de las temperaturas en ralentí para el

GLP. Las temperaturas de los gases de escape se estabilizan en 90 ºC, el aceite en 67 ºC,

el aire de entrada al carburador en 47 ºC, entrada al radiador 60,1 ºC, y finalmente la

salida del radiador en 55 ºC. El tiempo que llego al régimen permanente fue

aproximadamente 83 minutos.

0 500 1000 1500 2000 2500Tiempo, s

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Te

mp

era

tura

, ºC

Gases de escape

Aceite

Entrada del Radiador

Salída del Radiador

Aire

Fig. 17. Evaluación de temperaturas en ralentí, gasolina.

0 1000 2000 3000 4000 5000Tiempo, s

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Te

mp

era

tura

, ºC

Gases de escape

Aceite

Entrada del Radiador

Salída del Radiador

Aire

Fig. 18. Evaluación de temperaturas en ralentí, GLP.

Ya podemos observar una diferencia considerable, sobre todo en la temperatura de los

gases de escape, cuando se utiliza GLP (hasta 6 ºC mayor).

b. En Movimiento

En la Fig. 19, se observa la variación de las temperaturas para el experimento con el

vehículo en movimiento, con gasolina, a las diferentes cinco marchas de la caja de

velocidades. Todas estas velocidades, corresponden a una rotación del motor de 2800

RPM.

La temperatura de los gases de escape sube proporcionalmente con la velocidad del

automóvil. Los demás parámetros (temperatura de aceite, aire, y entrada /salida del

radiador), permanecen aproximadamente constantes.

Los resultados de cada experimento a diferentes velocidades, fueron medidos en un

régimen cuasi-permanente, se decir, se espero a que las temperaturas se estabilicen

aproximadamente 5 minutos.

0

50

100

150

200

250

300

350

0

10

20

30

40

50

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70

80

90

100

110

120

130

Velocidad del auto, km/h

Te

mp

era

tura

, ºC

Tgases, gasolina

Taceite, gasolina

Tent rad, gasolina

Tsal rad, gasolina

Taire, gasolina

Fig. 19. Evaluación de temperaturas en movimiento, gasolina.

En la Fig. 20, se observa el experimento usando GLP como combustible, la tendencia de

las curvas es bastante parecida a la de gasolina, la diferencia está en que los valores son

relativamente mas altos y el aumento en los valores se aprecia más en las dos ultimas

velocidades (100 y 120 km/h).

0

50

100

150

200

250

300

350

0

10

20

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40

50

60

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80

90

100

110

120

130

Velocidad del auto, km/h

Te

mp

era

tura

, ºC

Tgases, glp

Taceite, glp

Tent rad, glp

Tsal rad, glp

Taire, glp

Fig. 20. Evaluación de temperaturas en movimiento, GLP.

En la Fig. 21, se observa una comparación de la temperatura de los gases de escape,

usando GLP y gasolina, se puede apreciar que los valores de temperatura son hasta 95

ºC mas alto para el GLP (para 100 km/h),

Podemos también apreciar que la pendiente, en la Fig. 21 aumenta a partir de los 70

km/h , mostrando mayores efectos térmicos en el motor ocasionados por el uso de GLP.

0

50

100

150

200

250

300

350

0

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20

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50

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10

0

11

0

12

0

13

0

Velocidad del auto, km/h

Tem

pera

tura

, ºC

Tgases, glp

Tgases, gasolina

Fig. 21. Evaluación de temperatura de gases de escape, gasolina y GLP

En la Fig. 22, se observa la comparación para la temperatura del aceite, cuando se usa

GLP, esta temperatura se incrementa hasta 19 ºC, se esperaría un desgaste en las

propiedades del aceite mayor, comparada con el caso de gasolina.

0

20

40

60

80

100

120

0

10

20

30

40

50

60

70

80

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100

110

120

130

Velocidad del auto, km/h

Te

mp

era

tura

, ºC

Taceite, glp

Taceite, gasolina

Fig. 20. Evaluación de temperatura de aceite, gasolina y GLP.

En la Fig. 21, se observa la comparación para la temperatura del aire de ingreso al

carburador, producto de un efecto “horno”, la temperatura del aire dentro del recinto de

localización del motor, se eleva considerablemente. La diferencia entre los valores

alcanzados con el GLP, son hasta 3 ºC mas elevado que en el caso de gasolina.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0

10

20

30

40

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100

110

120

130

Velocidad del auto, km/h

Tem

pera

tura

, ºC

Taire, glp

Taire, gasolina

Fig. 21. Evaluación de temperatura del aire de entrada al carburador, gasolina y GLP

En las Figs. 22 y 23, se observa la comparación GLP-gasolina para las temperaturas de

entrada y salida del radiador, para ambos casos, cuando se usa GLP, la temperatura se

incrementa hasta en 17 ºC

0

10

20

30

40

50

60

70

80

900

10

20

30

40

50

60

70

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100

110

120

130

Velocidad del auto, km/h

Tem

pera

tura

, ºC

Tent rad, glp

Tent rad, gasolina

Fig. 22. Evaluación de temperatura del agua de entrada al radiador, gasolina y GLP

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

10

20

30

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60

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10

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0

13

0

Velocidad del auto, km/h

Tem

pera

tura

, ºC

Tsal rad, glp

Tsal rad, gasolina

Fig. 23. Evaluación de temperatura del agua de salida del radiador, gasolina y GLP.

Finalmente, en la Fig. 24, se realizó una comparación de la diferencia de temperatura de

cada punto de medición, se observa que el incremento en la temperatura de los gases de

escape oscilan entre 41,4 ºC y 94,4 ºC, en el aceite varían entre 11,1 ºC y 19,3 ºC, para

el agua en el radiador (tanto en la entrada como en la salida), la diferencia varía entre

5,3 ºC y 16,9 ºC, finalmente, para el aire en el ingreso al carburador, el aumento

observado es desde 0,8 ºC hasta 2,1 ºC. Es posible observar que según estos resultados,

podría considerarse que el aumento en las temperaturas (usando GLP en vez de

gasolina), podría de alguna manera perjudicar el desempeño del motor y disminuir la

durabilidad del mismo.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6

marcha en la caja de velocidades

\TG

LP -

T g

aso

lin

a\, º

C gases

aceite

ent rad

sal rad

aire

Fig. 24. aumento de temperatura al usar GLP.

5.2 Potencia y Torque

En la Fig. 25, se puede observar como varía la potencia y el torque (en las ruedas del

automóvil), según las diferentes velocidades usando gasolina como combustible. Se

observa que la potencia máxima alcanzada de 22 kW, corresponde un torque 62,5 N m.

Fig. 25. Evaluación de velocidad, potencia, torque y RPM en movimiento. Gasolina.

En la Fig 26, se puede observar como varía la potencia y el torque (en las ruedas del

automóvil), según las diferentes velocidades para GLP. La potencia máxima alcanzada

de 19 kW, corresponde un torque 56,5 N m.

Fig. 26. Evaluación de velocidad, potencia, torque y RPM en movimiento. GLP.

En la Fig. 27 se realiza la comparación respectiva para la potencia y torque con ambos

combustibles y se observa que existe una pérdida de potencia y torque entre el 5% y

20% al usar GLP.

Fig. 27. Evaluación de potencia, torque, comparación gasolina - GLP.

En la Fig. 28, se observa la comparación respecto a las velocidades, una caída de hasta 5

km/h es apreciada usando GLP

Fig. 28. Evaluación de velocidad, comparación gasolina - GLP.

5.3 Presión en la cámara de combustión

Podemos observar en las Figs. 29, 30, 31, y 32, la presión en las cámaras de combustión

1, 2, 3, y 4, respectivamente. Se observó que no hay diferencias en las presiones de los

cilindros usando gasolina y/o GLP, probablemente debido al corto tiempo de realización

de estas pruebas.

Es posible confirmar que las presiones dentro de los cilindros permanece

aproximadamente constante, tanto en los cilindros, como después de usar cada

combustible, los valores de presión oscilan entre 896,3 kPa y 910,1 kPa (130 y 132 psi).

Una comparación simultánea es mostrada en la Fig. 33.

0

20

40

60

80

100

120

140

0 5 10 15 20 25

Tiempo, s

Pre

sió

n,

psi

Fig. 29. presión en el cilindro 1, pruebas gasolina - GLP.

0

20

40

60

80

100

120

140

0 5 10 15 20

Tiempo, s

pre

sió

n,

ps

i

Fig. 30. presión en el cilindro 2, pruebas gasolina - GLP.

0

20

40

60

80

100

120

140

0 5 10 15

Tiempo, s

Pre

sió

n,

ps

i

Fig. 31. presión en el cilindro 3, pruebas gasolina - GLP.

0

20

40

60

80

100

120

140

0 50 100 150 200

Tiempo, s

Pre

sió

n,

ps

i

Fig. 32. presión en el cilindro 4, pruebas gasolina - GLP.

0

20

40

60

80

100

120

140

0 5 10 15

Tiempo, s

Pre

sió

n M

an

om

étr

ica, p

si

1

2

3

4

cilindr

o

Fig. 33. presión en los diferentes cilindros, pruebas gasolina - GLP.

5.4 Emisión de gases de escape

Podemos observar en la Tabla 3, el análisis de los gases de escape con cada combustible

en dos situaciones, en ralentí (850 RPM aproximadamente) y a 2500 RPM, esta pruebas

fueron realizadas con el vehículo detenido.

Tabla 3. Emisiones de gases de escape.

GASOLINA GLP

750 RPM 2500 RPM 750 RPM 2500 RPM

HC ppm 124 66 2207 225

CO % 1,12 0,35 0,01 0,15

O2 % 14,72 12,6 11,9 2,9

CO2 % 3 5,8 5,9 11,7

5.5 Aspectos económicos

Podemos observar en la Tabla 3, un resumen de los aspectos económicos cuando se

utiliza el vehículo, con cada combustible, en tres situaciones diferentes, ciudad (centro

histórico), ciudad (periferia), y carretera (arequipa-mollendo).

Se puede observar que por sus características térmicas, la gasolina rinde entre 32 % y 42

% más que el GLP (kilómetros por galón). Debido al costo de los combustibles, el GLP

resulta con un beneficio económico que oscila entre el 20 % y 30 %, representando un

ahorro entre 0,066 hasta 0,124 soles por cada kilómetro recorrido.

Tenemos la necesidad de recalcar que este “aparente ahorro” no es más que una

traducción de los preciso bajos de este combustible (GLP), como ya fue mencionado,

térmicamente, la gasolina se desempeña como mejor combustible.

Tabla 3. Aspectos económicos

Recorrido km/dm3 km/gal

gasolina GLP gasolina GLP

ciudad, centro histórico 10,2 7,7 38,5 29,0

ciudad, periferia 14,5 10,2 55,0 38,7

carretera 18,2 13,3 68,8 50,3

Recorrido km/nuevo sol GLP - gasolina,

sol/km gasolina GLP

ciudad, centro histórico 3,0 4,8 0,124

ciudad, periferia 4,3 6,4 0,076

carretera 5,4 8,4 0,066

El beneficio aparente obtenido al usar GLP, debe ser comparado firmemente con los

posibles perjuicios que se obtienen al elevar las temperaturas de los componentes del

motor y de los sistemas de lubricación (aceite) y enfriamiento (agua).

Un trabajo futuro, continuación del presente, sería realizar un análisis costo - beneficio

acerca del uso del GLP, considerando el desgaste provocado por la variación en los

parámetros de funcionamiento del motor.

5.6 Aspectos de seguridad

Se ha observado que no existen normas al respecto del proceso de conversión a GLP de

vehículos diseñados para gasolina GLP, algunos aspectos son claros:

.

5.6.1 Aspectos de instalación

- El GLP es un combustible más pesado que el aire y en el caso de escapar del

tanque de almacenamiento o de algún componente, éste combustible

permanecerá acumulado en los compartimientos del automóvil (p.e. la maletera),

representando un riego inminente para la seguridad de los ocupantes del

vehículo.

- No existe en nuestra ciudad, ningún taller que instale los kit de conversión con

algún sistema de seguridad para prevenir acumulación del GLP en los recintos

del vehículo.

- Ningún taller posee certificación al respecto de la duración del tanque sin

explotar en caso de incendio (exposición directa al fuego).

- Los Kit de conversión que se comercializan en el país están incompletos falta

una pieza que regula la mezcla adecuada que trae como consecuencia que la

mezcla GLP-aire sea rústica (comparada a una hornilla de una cocina). Otros

dispositivos de mezcla sugieren un mezclador que funciona para ralentí y para el

vehículo en movimiento suplido con un control de ingreso comandado por el

sensor de oxigeno para mantener la mezcla correcta en las diferentes situaciones

de marcha.

5.6.2 Aspectos de carga del combustible (estaciones)

- En los establecimientos de venta de GLP, el proceso de carga de combustible no

respeta el protocolo establecido para combustibles gaseosos, principalmente:

o No se realiza la evacuación de los ocupantes del vehiculo

o No existe barrera de protección

o No se realiza el aterramiento del vehículo (energía estática)

o No se respeta distancia entre vehículos ni localización de los

establecimientos a zonas urbanas.

6 CONCLUSIONES

El uso de GLP como combustible alternativo en vehículos diseñados para tal fin

representa una alternativa claramente ventajosa, como lo predice la experiencia europea.

Actualmente se viene normalizando el proceso de adaptación de automóviles que fueron

diseñados para usar gasolina, pero aspectos sobre todo de seguridad están siendo muy

estrictos. Al momento de culminar el presente informe, ningún país en el mundo, tenía

una reglamentación oficial para la acreditación de talleres en el proceso de conversión,

España, aparentemente esta por emitir una norma muy exigente.

Esto nos indica que el uso de GLP en vehículos diseñados de fabrica para este fin, esta

establecido y normado. Lamentablemente, la experiencia en el mundo, indica una

precaución al tratar de legislar el proceso de acreditación de talleres para el proceso de

adaptación de kit de GLP a autos a gasolina, sobre todo en los aspectos de seguridad

humana. Probablemente este fenómeno se debe al intento de abaratar los costos de

conversión, sacrificando la seguridad.

En aspectos de desempeño, se ha llegado a la conclusión que, a pesar que el GLP es un

combustible más económico, al usarse en vehículos diseñados para usar gasolina, podría

a largo plazo representar un perjuicio, sobre todo en mantenimiento por reparación

correctiva necesaria, esto debido a que algunos factores térmicos son modificados,

como se describe a continuación.

Las temperaturas se elevan considerablemente usando GLP, tanto en ralentí

como en movimiento.

A medida que se aumenta la velocidad del vehículo, la temperatura aumenta,

esta variación sufre un aumento en su valor a partir de la cuarta velocidad.

Se pierde potencia y torque al usar GLP. Indicar el % o rango de disminución.

El aumento en la temperatura implica necesariamente consecuencias en la

durabilidad del motor y sus componentes, al estar el motor diseñado apara

trabajar en un intervalo de temperatura y funcionar en otro mas alto (con GLP),

involucra desgaste más rápido de sus componentes. Se puede afirmar que entre

otras consecuencias, tenemos

o El aceite se degrada en menos tiempo

o Las piezas que trabajan a mayor temperatura, sufren una fatiga mayor

y en consecuencia un desgaste más rápido

o Todo el sistema de combustión pierde eficiencia al admitir mezcla

más caliente

La presión se mantiene constante, debido probablemente al corto tiempo de

evaluación de este parámetro.

El GLP rinde menos que la gasolina pero el costo es menor, representando una

economía que debe ser comparada con aspectos de desgaste del motor.

Aspectos de seguridad indican que principalmente en nuestra ciudad el proceso

de conversión debe ser estrictamente normado y la acreditación debe ser

obtenida después de un riguroso proceso de verificación de procedimientos y

equipos utilizados, sobre todo en el aspecto de seguridad humana.

No existe en nuestra ciudad, ningún taller que instale los kit de conversión con

algún sistema de seguridad para prevenir acumulación del GLP en los recintos

del vehículo.

Ningún taller posee certificación al respecto de la duración del tanque sin

explotar en caso de incendio (exposición directa al fuego).

Los Kit de conversión que se comercializan en el país están incompletos falta

una pieza que regula la mezcla adecuada que trae como consecuencia un proceso

de combustión precaria.

7 RECOMENDACIONES

Aspectos Técnicos

Para cada vehículo se necesita un kit de acuerdo a sus características (potencia,

entrada de combustible, etc.)

Debe implementarse un proceso de acreditación de los talleres que trabajan en la

instalación del kit.

Debe controlarse las características técnicas de los kit.

Aspectos de Seguridad

Debe exigirse la implementación de un sistema de seguridad (contra fugas y en

caso de emergencias) cuando se instale los kit de GLP.

Debe exigirse pruebas de resistencia a la llama en caso de incendio en los

tanques de almacenamiento de GLP

Debe exigirse respetar el protocolo de carga de GLP en vehículos (el vehiculo

debe estar vacío al cargarse GLP).

Actualmente, se esta observando la llegada de vehículos que tienen el sistema de GLP

de fabrica, éstos disponen de diferentes dispositivos de detección y control de flujo de

GLP, que deberían estar necesariamente en los procesos de adaptación.

Aspectos de Normatividad

Actualmente podemos mencionar que algunos países prohíben la conversión de

automóviles a gasolina a GLP, por ejemplo, Brasil, Bolivia, Colombia, sin embargo en

otros países (Argentina, y en general la Comunidad Europea) están por publicar un

sistema de reglamentación para la conversión de automóviles de gasolina a GLP, debe

aclararse que esta reglamentación incluye dispositivos de seguridad contra escapes y

emergencias. Con respecto a la existencia de normas para la conversión de vehículos a

gasolina para GLP, en Latinoamérica no existe evidencia de tal.

8 CONSIDERACIONES FINALES

Los dueños de los vehículos, dueños de talleres, abastecedores de GLP, y los

conductores, son los responsables directos del proceso de conversión del vehículo

para GLP, y su uso y manipulación acarrea consecuencias (malas o buenas) al medio

ambiente y a la ciudadanía en general, una conciencia ambiental es necesaria para

respetarnos mutuamente.

9 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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type, Energy Economics 21, pp 17-35.

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Anand, G., Karthikeyan, B., 2005,An Investigation and Engine Parameters

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Mechanical Engineering, Indian Institute of Technology Delhi, India.

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VIVIENDA. "Cuadro estadístico del crecimiento del parque automotor de

Arequipa, acumulado a 1996", Arequipa, 1997, p. 01.

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Escuela Profesional de Ingeniería Mecánica-Eléctrica, UNSA, Arequipa, 1994,

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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