CONFERENCIA Dr. LASTRA

8/4/2019 CONFERENCIA Dr. LASTRA

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MOTORES A GAS DE ENCENDIDO POR

CHISPALima Per

EXPOSITOR

Ing. Luis LASTRA Espinoza Ph. D.


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TEMAS DE LA EXPOSICIN

PROPIEDADES DEL GLP Y DEL GASNATURAL

ESTRUCTURA GENERAL DE LOSMOTORES A GAS DE ENCENDIDOPOR CHISPA

VENTAJAS COMPARATIVAS DE LOSMOTORES A GAS DE ENCENDIDOPOR CHISPA


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Tipos principales de

combustibles gaseosos para MCIGLPCombustible a base de propano y butano.

a 20 o C y 101,3 kPa de presin atmosfrica

se encuentra en estado gaseoso, pero a bajastemperaturas o mayores presiones se encuentra enestado lquido.

GNCEs el gas natural comprimido que contienems de 90 % de metano.


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Introduccin

El gas natural comprimido ( GNC ) y el gas licuado de petrleo ( GLP ) representancombustibles muy atractivos para los motores de combustin interna. Actualmente, en todo elmundo funcionan aproximadamente 1200 mil vehculos con GNC y 3,9 millones con GLP.

El gas natural ( GN ) permite una combustin mas limpia y su costo es significativamentemenor que la gasolina y el petrleo Diesel.

Las reservas de gas en el mundo son muy grandes, por lo que un incremento futuro de lademnada no ejercer mayor impacto en los precios.

Los motores que funcionan con GN tienen emisiones muy bajas de CO y de partculas slidas,sin embargo el problema se presenta con las emisiones de NOx .

El gas licuado de petrleo ( GLP ), gas de petrleo con gas natural y a la temperatura delmedio ambiente solo requiere una presin de 1,4 Mpa para estar en estado lquido. Estecombustible se viene utilizando en el mundo desde hace ms de 60 aos.


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Para que los motores de encendido por chispa puedan funcionar con tanto con GNCcomo con GLP se requieren ciertas adaptaciones constructivas.

Para el caso del GLP se emplea adicionalmente un evaporador para transformar el gaslquido en vapor antes de que el gas ingese al mezclador aire- combustible

l GLP posee un elevado nmero de octanaje, debido a lo cual es posible construir unmotor con mayor relacin de compresin y de este modo obtener una mayor eficienciaque en un motor convencional gasolinero.

El GLP en comparacin con el GNC permite mayor capacidad de almacenamiento en elvehculo por cuanto se puede facilmente llenar el tanque en estado lquido.

Los tanques de combuystible para LGP se construyen para presiones de trabajo de 1,7Mpa aproximadamete.

Para que un automovil que funciona con gasolina mantenga su misma energa cuandofunciona con GLP, el tanque de combustible deber en volumen aumentar en un 45%aproximadamente.


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Composicin y Propiedades delGas Licuadode Petroleo ( GLP )

Los principales componentes del GLP son el propano C3 H8 y el butano C 4H10 ysus mezclas.

La temperatura crtica del propano es + 97 o C y del butano+ 126 o C. En consecuencia por encima de las temperaturas que se dan en elmedio ambiente ambos hidrocarburos requieren una pequea presin para ser

licuados.

Ejemplo: a + 20 o C el propano se lica con una presin de 0,716 Mpa, mientrasque el butano requiere de una presin de 0,103 Mpa.

El aumento de la temperatura en 1 o C provoca el aumento de la presin dentrodel baln en 0,6 0,7 Mpa, lo cual podra provocar la destruccin del baln.Para evitar esto dentro del baln se debe asegurar la formacin de un colchon devapor con un volumen no menor del 10% del volumen total.


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Comparacin de las propiedades del

gas con la gasolinaPropiedades GLP GNC Gasolina

Etano Propano Butano Metano Hidrgeno Oxido decarbono

Masa respecto de la del aire, kg/m3Densidad en estado lquido, kg/l

Densidad en estado gaseoso, kg/m3

Poder caslorfico, MJ/m3

Poder calorfico, MJ/kg

Poder calorfico de la mezclacarburante, MJ/m3

Cantidad estequeomtrica de

aire, m3 /m3

Temperatura de encendido, o C

Nmero de octanaje

1,0830,446

1,273

60,085

47,197

3,403

16,66

650...

580

125

1,5230,509

1,867

85,832

45,970

3,460

23,91

510...

580

120

2,0070,582

2,460

111,785

45,440

3,500

30,95

475...

510

93

0,554-

0,717

33,885

49,850

3,230

9,52

680...

750

110

0,0695-

0,090

10,236

120,000

3,029

2,38

500...

600

70

0,967-

1,250

12,046

10,408

3,561

2,38

625...

675

100

3,940,740

5,08

212,852

44,000

3,560

58,6

470...

530

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CUADRO COMPARATIVO DELCOMPORTAMIENTO DE UN MOTOR DE

ENCENDIDO POR CHISPA

Parmetros de comportamiento del motor Tipo de combustible

Gasolina GLP GNC

Presin en el sistema de alimentacin, Mpa

Nmero de octanaje

Calor de combustin especfico de la mezcla, kJ/kg

Disminucin de la potencia del motor sin variar larelacin de compresin, %.

Adelanto de la chispa elctrica

0,03

8497

111

-

-

< 1,6

110

110

57

46o

20

110

108

15 18

57o


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Ventajas del uso de gas en los

motores de E.CH. Disminucin del desgaste de las piezas del grupo

pistn en 1,5...2 veces.

Disminucin considerable de la toxicidad yhumeado de los GE. Aumento de la vida util del motor en 30 40% Disminucin del consumo de aceite y aumento de

la vida del mismo en 2

2,5 veces. Menor costo en el mercado respecto de otros

combustibles.


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Desventajas

Baja concentracin de energa por unidadde volumen ( casi 1000veces menor que la

gasolina ). Su transporte y su conservacin son ms

complicados.


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a) Sistema de alimentacin con GNC: 1-balones de alta presin; 2,3tuberas; 4,5,9grifos; 6calentador; 7ducto de toma del silenciador; 8canal calibrado; 10filtro; 11reductor de dosescalones; 12tubera del dispositivo descarga; 13ducto de admisin; 14mariposa de gases; 16 pulverizador; 17carburador mezclador; 18inyector de gas; 19tubera de alimentacin de gas enralenti; 20,21manmetros de baja y alta presin.

b) Sistema de alimentacin con GLP: 1medidor de nivel mximo; 2vlvula de seguridad; 3medidor de lquido en el tanque; 4llave de reabastecimiento; 5baln de baja presin; 6llave de dealimentacin principal; 7,8manmetros; 9tubo del dispositivo de descarga; 10,17mangueras de

gas; 11filtro; 12reductor de dos etapas; 13economizador; 14tubera de gas; 15carburadormezclador; 16evaporador; 18,19llaves para vapor y lquido.

Esquemas de alimentacin con GNC y GLP


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Acavidad de la 1a etapa; B cavidad de la 2a etapa; C cavidad del dispositivo dedescarga; Dcavidad del sistema de marcha en vaco; Ecavidad del avaporador; Fcavidad de presin atmosfrica;1tornillo de regulacin de marcha en vaco; 2 vlvula del ssitema de marcha en vaco; 3 resorte del diafragma delsistema de marcha en vaco; 4 conexin con el vaco del ducto de admisin; 5 vlvula dela 2a etapa; 6entrada y salidadel lquido refrigerante del motor; 7 vlvula de la 1a etapa; 8racor de entrada; 9 tubo de salida; 10 disco tope deldispositivo de descarga; 11resorte del dispositivo de descarga; 12 palanca de la vlvula de la 2a etapa; 13diafragmade la 2a etapa; 14 tornillo de regulacin de presin en la 2a etapa; 15 resorte de la vlvula en la 2a etapa; 16 vlvula dearranque.

Esquema de un reductor evaporador de dos etapas para GLP


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Esquema de un mezclador de gas con aire

1-filtro de aire; 2 reflector cnico; 3 palanca de regulacin de la mariposa de aire;4 mariposa de aire; 5 mariposa de gas


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Tanque para GLP: Se fabrican generalmente de acero. Su dimetro es de 575mm y elespesor de 5,2-6,0mm. Su volumen puede alcanzar hasta 250 litros dependiendo del tipode vehculo

Durante el abastecimiento en las estaciones de servicio los tanques se llenan solo un 90%de su volumen a fin de evitar su destruccin por efecto de la expansin cuando aumenta

la temperatura.

La fase gaseosa del tanque se emplea solo para el arranque. Los valones llevan unavlvula de seguridad a fin de asegurar que la presin dentro del tanque no exceda losvalores lmites.

Balones para GNC: los vehculos llevan varios balones de gas de alta presin construidospara soportar presiones de ms de 20 Mpa. Se fabrican de acero, con espesor de 6,5 7,0mm, el dimetro suele ser de 219mm. Durante su fabricacin pasan por tratamientotrmica para eliminarle las tensiones internas. La cantidad de balones que lleva unvehculo depende de la capacidad de carga del vehculo. Cada balon contiene 50 litros decapacidad de agua o 10m3 de gas a la presin atmosfrica.Cada dos aos los balones pasan por un control de calidad mediante pruebas de presin

hidrulica de 30MPa. El color de los balones de GNC es rojo.

TANQUES DE GAS


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REDUCTORES DE PRESIN

Funciones:Disminuir la presin del gas que ingresa al motor hasta la presinatmosfrica.Variar automticamente la cantidad de gas que se suministra almezclador en funcin del rgimen de funcionamiento del motor.Cerrar el paso de gas cuando el motor se para.

Los reductores de presin tanto para GNC como para GLP suelen ser dedos etapas a fin de regular la presin de trabajo. Se diferencian entre si porlos valores de presin con que trabajan. En consecuencia su construccin sediferencia un tanto.


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EVAPORADORES

Funcin: Asegurar una total evaporacin de la fase lquida y evitar que en elreductor se produsca la condensacin y congelamiento de los vapores de agua quecontiene el GLP.

Los evaporadores para GLP vienen a ser dispositivos intercambiadores de calor

que utilizan el calor de los gases de escape o del lquido refrigerante.Generalmente los evaporadores estn en el mismo cuerpo del reductor o delantede el en el sistema de alimentacin de gas.


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MEZCLADORES

Para los motores que funcionan con gas o con gasolina, se

emplean mezcladores que se instalan junto con el carburador,lo que provoca una cierta prdida de potencia cuando elmotor funciona con gas.

Los motores de elevada relacin de compresin destinados afuncionar solo con gas emplean un mezclador especial, endonde el carburador se elimina.


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MUCHAS GRACIAS ...

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