El capítulo 2
Se habla acerca de los VEHÍCULOS INSTALADOS GNC LOS CUALES CONSTAN DE VARIOS SUBSISTEMAS, también se trató temas como las ADAPTACIONES, EL AHORRO DE COMBUSTIBLE-AUTONOMÍA y COSTOS.
SUBSISTEMAS
A. Subsistema de almacenamiento del combustible GNC Está conformada por uno o más cilindros de almacenamiento del Gas Natural Comprimido a una presión máxima de 200 bares o sea aproximadamente 200 veces la presión atmosférica con su válvula de cierre con dispositivo de alivio de seguridad y accesorios.
B. Subsistema de regulación de presión Consta de un dispositivo principal regulador de presión que permite que el GNC reduzca su presión partiendo de la presión que llega al vano motor a la presión del cilindro de almacenamiento; la alimentación al motor tiene lugar a valores cercanos a la presión atmosférica con valor que se corresponde con el diseño original del motor y la tecnología de conversión a aplicar (o sea alimentación por un sistema con carburador o por un sistema de inyección de combustible).
C. Subsistema de electrónica del GNC Permite acompañar el desempeño del diseño del sistema de combustible original a nafta, aplicando tecnología acorde incluso de inyección de última generación.
Motores carburados
En la motorización por carburación que corresponde generalmente a vehículos de antes de 1996, los sistemas de conversión suelen ser muy simples, haciendo que el motor aspire la cantidad de gas necesaria para su marcha. Estos motores en general no traen sistemas de control de emisión vehicular ni dispositivos electrónicos de control, por lo que el problema se reduce a hacer eficiente la mezcla aire-gas natural a través de dosificadores más eficaces y conseguir avances de encendido apropiados para cada motor.
En este tipo de conversión se introdujo el “variador de encendido”, que es un dispositivo que cumple la función de obtención de un correcto encendido sin alterar las condiciones de avance para el combustible original nafta. Asimismo se introdujeron los mezcladores para optimizar la calidad de la mezcla aire-combustible, mejorando el rendimiento del vehículo.
Motores a inyección
La conversión a gas natural de las nuevas generaciones de motores utiliza generalmente reguladores de presión similares a los anteriores, pero introduciendo mejoras en el mezclador aire-combustible y adecuando los componentes electrónicos del juego completo de conversión (kit de conversión) con las señales de referencia que reciben de la computadora de inyección.
A medida que las motorizaciones propulsadas con nafta fueron cumpliendo con nuevas normativas internacionales de emisión vehicular, los sistemas de inyección fueron evolucionando de generación en generación de motores, pasando de la inyección mono punto EFI a la inyección multipunto secuencial MPFI con diversas tecnologías intermedias.
En todos los casos enunciados, la respuesta tecnológica de la conversión a gas natural se ha adecuado sistemáticamente a la nueva motorización y el control electrónico comenzó a ocupar un rol predominante en su desarrollo. En nuestro medio se cuenta con adecuada tecnología en la materia.
Imagen #2,3,4 parque automotor a gnc en el mundo
fuente: http://www.todoautos.com.pe/portal/auto/gnv-glp/2299-conversion-auto-gnv
Operación del sistema de GNC.
Los motores a gas natural requieren de algún mecanismo para mezclar el aire de combustión y controlar las cantidades de combustible antes de la combustión. Puede parecer que el gas natural y el aire fácilmente se mezclan para formar una mezcla uniforme que fluye de manera uniforme para todos los cilindros. Pero en la práctica, debido a las diferencias en la densidad del aire y del gas natural, estos gases no forman una mezcla homogénea inmediatamente. Para lograr una buena mezcla es esencial que exista un tiempo y/o un adecuado nivel de Turbulencia esté presente.
1. El gas natural se almacena en el interior del vehículo en un cilindro de almacenamiento de combustible bajo presión en forma de gas comprimido (CNG), a una presión máxima de aproximadamente 3600psi.
2. Cuando la válvula en el cilindro de almacenamiento de combustible se abre, el GNC fluye a la válvula de 1/4 de vuelta (apagado de emergencia), a la misma presión que estaba en el cilindro. Como el nombre sugiere la válvula 1/4 de vuelta requiere solamente un 1/4 vuelta para abrir o cerrar. El propósito de la válvula 1/4 de vuelta es proporcionar un medio de detener rápidamente el flujo de combustible en caso de avería del sistema. La válvula de 1/4 de vuelta se monta cerca del cilindro y normalmente se deja en la posición abierta. Una calcomanía normalmente está adherida a la parte exterior del vehículo que indique la ubicación del "paro de emergencia"
3. Desde la válvula de 1/4 de vuelta, el CNG fluye a la válvula muti-vuelta a la misma presión del cilindro. La válvula multi-vuelta se monta en el compartimiento del motor y proporciona un lugar para cerrar el flujo de GNC para el desmontaje y/o mantenimiento del sistema de combustible y/o el motor, cuando se requiera. Un manómetro de alta presión se monta en el lado del cilindro de la válvula multi-vuelta para mostrar la presión del cilindro. Una unidad electrónica para enviar el nivel de combustible, puede ser montado en el lado de la salida de la válvula de muti-vuelta. También un pico o conexión de llenado puede ser montada directamente o de forma remota conectada a la salida de la válvula de multi-vueltas.
4. Desde la válvula multi-vueltas, el GNC fluye hacia el regulador de alta presión (HPR) a la misma presión del cilindro. En el HPR se reduce la presión del GNC, en una etapa desde la presión del cilindro hasta la presión de utilización dependiendo del sistema utilizado.
5. Dependiendo del sistema utilizado, este puede contener más etapas antes de ser Mezclador con el aire, las cuales se listan a continuación
6. Desde el HPR, el GNC fluye hacia el filtro de combustible "lockoff". El filtro de combustible "lockoff" está normalmente cerrado. Se requiere una señal de vacío o una señal eléctrica del motor de arranque o de la posición de encendido del switch de ignición para abrir. Esta es una característica de seguridad deseable, porque si el motor se para o se apaga, el flujo de combustible se para automáticamente. Cuando el filtro de combustible "lockoff" recibe la señal eléctrica o el vacío deseado del motor, se abre y permite el flujo de GNC para el regulador de presión de segunda etapa.
7. Desde el filtro de combustible, el CNG fluye hacia el regulador de presión. A medida que el GNC fluye a través del regulador de presión se reduce la presión en dos etapas a partir de la presión de salida HPR a poco más de la presión atmosférica (es muy importante que la presión de salida del regulador y la presión de entrada del mezclador de aire y combustible correspondan adecuadamente, este problema se puede evitar mediante el uso de un regulador de presión y un mezclador de aire y combustible del mismo fabricante).
imagen #2 proceso de gnc
fuente:http://www.agas21.com/
Cómo funciona un vehículo propulsado por gas natural comprimido
El gas natural es un hidrocarburo compuesto principalmente por metano (CH4). Su poder calorífico/kg es muy parecido al de los combustibles derivados del petróleo. Para que un motor pueda funcionar con gas natural debe de ser de explosión (ciclo OTTO), con encendido provocado por bujías. El gas natural posee un índice de octano en torno a 130. El proceso de combustión es muy similar al de un motor de gasolina. El aire aspirado por el motor se mezcla en el colector de admisión con el gas natural por efecto ventury o por inyección. La mezcla es introducida en el cilindro por la válvula de admisión para posteriormente ser comprimida y explosionada tras saltar la chispa en la bujía.
ESQUEMA Y COMPONENTES DE UN VEHÍCULO DE GNC
1 BOTELLA DE GNC
Se trata del depósito de combustible. Almacena el gas natural comprimido a 200 bar de presión máxima. Las más utilizadas son fabricadas en acero sin soldadura, aunque existen también fabricadas con materiales composites que tienen la ventaja de ser más ligeras. Cuando se trata de vehículos convertidos generalmente se ubican en el maletero. En vehículos que vienen de fábrica a GNC suelen colocarse bajo el piso del vehículo consiguiendo no disminuir la capacidad del maletero
2 VÁLVULA DE BOTELLA
Instalada en la salida de gas de la botella, es un dispositivo de seguridad para el exceso de presión y para la apertura y cierre rápido del circuito.
3 TUBOS DE CONEXIÓN
Tubos rígidos de alta presión que conectan la botella de GNC con el motor.
4 REGULADOR DE PRESIÓN
Su función es la de regular la presión para la alimentación de GNC al motor. Este regulador dispone de múltiples etapas de regulación, a través de las cuales la presión de la botella es reducida a una presión constante (entre atmosférica y 3 bar dependiendo del sistema de alimentación)
5 DISPLAY INDICADOR DE NIVEL Y SELECTOR DE COMBUSTIBLE
Comanda eléctricamente el cambio de combustibles desde el interior del vehículo. Indica el nivel de GNC disponible en la botella de almacenamiento del vehículo.
6 VÁLVULA DE LLENADO
Válvula de carga de GNC. Puede estar instalada dentro del compartimento motor o localizada en algún punto exterior del vehículo. El enchufe de carga está estandarizado en toda Europa, siendo el modelo NGV1 para los turismos y NGV2 para los vehículos pesados.
7 MANÓMETRO
Es un indicador de presión instalado entre la botella y el regulador de presión, con la finalidad de medir e indicar continuamente la presión del GNC almacenado en el depósito. El volumen del gas contenido en la botella guarda relación con la presión, por lo tanto, el manómetro envía una señal que indica en el panel del vehículo la cantidad de GNC disponible
funcionamiento gnc 3 gen
funcionamiento gnc 1 gen
funcionamiento gnc 5 gen
Sistemas
Sistemas de alimentación de combustible CNG o GNV.
Dependiendo del diseño del motor y de la estrategia de abastecimiento de combustible, es importante el punto de mezcla, los cuales pueden ser:
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Antes de la mariposa.
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Después de la mariposa, pero antes de que la mezcla se reparta en los corredores del múltiple de admisión.
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En los sistemas de inyección por puerto, en el momento de la inducción en el cilindro.
Sistemas de combustible GNC aspirado y de lazo abierto.
Desde el regulador de presión el gas natural fluye hacia el mezclador de aire y combustible. Por lo regular en los mezcladores de aire y combustible el paso de combustible está normalmente cerrado. Se requiere una señal de vacío del motor para sacar el combustible de la toma de combustible. De nuevo, esto es una característica de seguridad deseable, porque si el motor se para o se apaga, el flujo de combustible se detiene automáticamente. Cuando el mezclador recibe la señal de vacío desde el motor, éste lleva una cantidad medida de gas natural desde el regulador de presión y lo mezcla con el aire a la proporción adecuada, para lograr un rendimiento máximo del motor en todo el rango de operación
Sistema de combustible GNC de inyección secuencial.
Es el sistema de mayor avance tecnológico y su funcionamiento es similar al del sistema de inyección secuencial de gasolina del vehículo a convertir. El regulador entrega gas a alta presión y se inyecta a cada cilindro en forma secuencial, proporcionando un control rápido y preciso de la relación A/F en todo el rango de operación del motor, similar a los sistemas de inyección de gasolina. El funcionamiento es controlado por la computadora del vehículo que genera las señales de inyección y por una computadora propia del equipo de gas que las interpreta para comandar la inyección de gas. De este modo el funcionamiento del vehículo es igual en gas que en gasolina. Este sistema es el que utilizan las fábricas automotrices para sus vehículos a gas originales y está disponible en los talleres de conversión que le indicará al potencial usuario, el respectivo Productor de Equipos Completos que debe ser consultado expresamente en cada caso.
La tendencia es la aplicación de esta tecnología en modelos de vehículo a partir de modelos 2008 e incluso de algunos modelos anteriores, que tienen ya un avanzado diseño de electrónica de gran rendimiento.
El sistema de inyección por puerto ayuda a prevenir las variaciones en la relación A/F cilindro a cilindro y se puede simplificar el diseño del múltiple de admisión ya que la acumulación de combustible líquido ya no es un problema.
Sistema de combustible GNC de lazo cerrado.
Debido a la necesidad de una regulación más precisa de la proporción A/F, algunos de los sistemas tienen "electrónica de corte" de control mecánico de la relación A/F. Esto se logra mediante el uso de la señal del sensor de oxígeno de escape y un control de la computadora (en algunos casos, el control de la computadora ajusta la presión del regulador en el dispositivo de mezcla), analógicamente a la de control de retroalimentación usado en los motores de gasolina de encendido por chispa.
Este sistema se diferencia del sistema de lazo abierto de modo tal que los sensores del motor actúan sobre el control electrónico del equipo de gas, que a su vez acciona un motor de “paso a paso” que dosifica electrónicamente el gas que necesita el motor de acuerdo con el requerimiento de marcha para un óptimo funcionamiento. La tendencia es el uso de esta tecnología en una gran cantidad de modelos de vehículos, acompañando el avance general de diseño de los vehículos con electrónica adecuada.