“ADAPTACIÓN DE UN MOTOR HONDA GX 160 A GASOLINA DE 4 TIEMPOS A GLP (GAS LICUADO DE PETRÓLEO).”

PRESENTADO POR: LIPA CONDORI, RONALD FLORES CHAMBI, ALFREDO STIWARD

RESUMEN Lo que se busca en este proyecto es la adaptación

de un sistema para el motor Honda GX-160 de 4 tiempos que funciona con gasolina, para que también pueda funcionar utilizando GLP, esto con los objetivos de que se emita la menor cantidad posible de partículas contaminantes a la atmosfera y disminuir los costos por consumo de combustible, debido al menor costo del GLP frente a la gasolina de cualquier octanaje. También se hace un análisis del consumo específico de combustible y de la eficiencia de conversión de combustible tanto de la gasolina como del GLP, llegando a la conclusión de que ambos indicadores de los MCI (motores de combustión interna) son inversamente proporcionales.

1.- INTRODUCCION Dentro de la vasta gama de tecnologías desarrolladas

por el hombre hay una en particular cuya influencia e importancia en la vida del hombre moderno es definitivamente importante: los motores de combustión.

Un motor es un dispositivo que transforma una forma de energía en otra y la eficiencia de la conversión energética en el proceso de cambio de una a otra juega un papel muy importante. Normalmente los motores de combustión convierten la energía química de un combustible en trabajo mecánico y se les conoce comúnmente como motores térmicos. Dentro de estos hay dos tipos principales: Los motores de combustión externa y los motores de combustión interna, que en este artículo los llamaremos MCI y que son los de mayor uso en la industria vehicular.

2.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Hasta 1970 hubo una relativa abundancia y bajo precio de los derivados del petróleo, sin

embargo esto cambió acarreando la llamada "crisis del petróleo" allá por 1972. Esta situación se convirtió en motivo particular de preocupación en la industria

automotriz, instándoles a buscar soluciones en la búsqueda de la mejora en la economía del funcionamiento de los MCl dado el incremento en el costo de los productos derivados del petróleo (gasolina, diesel), principal combustible que los impulsa.

Actualmente dicha mentalidad no ha cambiado, sino, por el contrario, ha cobrado mayor fuerza en vista del hecho de que las reservas mundiales de petróleo son finitas estimadas en el año 1991 en 40 años al ritmo de consumo actual y no renovables.

Otra preocupación son los gases producto de la combustión ya que la contaminación del recurso aire se ha llegado a constituir en un grave problema para la sociedad Peruana debido a los efectos perniciosos que generan los combustibles al no ser quemados en su totalidad durante la combustión debido a su compleja composición química. Esto se debe a que parte del combustible no llega a tener contacto con la flama y, por otra parte, sólo se quema en forma parcial produciéndose la descarga de humos nocivos para la salud humana, la fauna y la flora del ecosistema tales como el monóxido de carbono , ozono , óxidos Nitrosos , dióxido de azufre e hidrocarburos no quemados.

Ante lo expresado anteriormente, se está comprometido en la búsqueda de soluciones que de manera equilibrada ayuden y generen efectos positivos tanto en la economía como en el respeto al medio ambiente y la salud del pueblo y para ello se propone el uso de combustibles alternativos, y en este caso particular el GLP.

3.- JUSTIFICACION Es más económico: El GLP es medianamente casi

un 50% más barato que la gasolina especial, esto incide favorablemente en el bolsillo del consumidor. Ofrece el 90% del kilometraje obtenible con gasolina para una cantidad volumétrica equivalente de GLP, alcance muy superior a cualquier otro combustible alternativo; su alto índice de octanaje le convierte en el combustible antidetonante libre de plomo ideal. Gracias a sus bajas características de contaminación de aceite ha resultado en un aumento documentado de la vida del motor en casi tres veces comparado con la gasolina; el GLP no deja cenizas, barniz o carbón depositado en un motor bien afinado, algo que sí es común en motores a gasolina y diesel.

Es más limpio: Según pruebas conducidas por la EPA (Agencia de protección ambiental de los EEUU), el GLP es significativamente más limpio que la gasolina produciendo de 30% a 90% menos y cerca de 50% menos tóxicos y otras emisiones productoras de smog que los motores de gasolina. Otros estudios han demostrado que, comparado con la gasolina, los motores a GLP son 45% menos formadores potenciales de ozono.

Es más seguro: El GLP en estado líquido posee el menor rango de flamabilidad de todos los combustibles alternativos, inclusive inferior al de la gasolina, lo cual reduce las posibilidades de un incendio vehicular. En el Road Vehicles Research Institute en Delft, Holanda, se ha dirigido extensivos estudios de pruebas de impacto con vehículos a GLP. En dichas pruebas los tanques de almacenamiento del GLP no han presentado goteos, aun cuando los vehículos han resultado severamente dañados. Adicionalmente a estos estudios, se condujeron en el mismo Instituto pruebas de incendio en las cuales los tanques con GLP fueron expuestos al fuego y calor intensos; nuevamente los tanques de GLP no fallaron. La Liberty Mutual Insurance Company de Canadá ha clasificado al GLP como 54% más seguro que la gasolina, ya que el tanque de almacenamiento es substancialmente más resistente y no es susceptible de ser punzado en caso de accidentes; de hecho en caso de colisiones o vuelco, es más seguro un vehículo a GLP que a gasolina.

 4.- FUNDAMENTOS TEÓRICOS4.1.- CURVAS CARACTERISTICAS DE MCI

El modo de ser (la característica) de un motor se deduce de los valores de potencia, momento y consumo especifico de combustible medidos en el banco de pruebas para velocidades distintas. Si se llevan esos valores como ordenadas sobre los números de revoluciones resultan mediante unión de los puntos correspondientes las curvas que llamamos características del motor.

Curvas características a plena carga El motor, de fabricación en serie en todas sus piezas y a

temperatura de régimen, con la válvula de mariposa totalmente abierta, se frena en un banco de pruebas con unos frenos hidráulicos o eléctricos. Se entiende por plena carga la que un motor puede soportar sin que caiga el número de revoluciones, con el mayor aporte posible de combustible. Los valores así determinados en todo el intervalo del número de revoluciones con diferentes cargas sirven de punto de partida para el trazado de las curvas de momento de giro, de potencia y de consumo específico de combustible. De ese trazado pueden deducirse el momento máximo, la potencia máxima y el consumo específico mínimo de combustible para el número de revoluciones que interese.

La potencia útil máxima (potencia de servicio continuo) es la potencia que puede dar un motor de modo continuado, sin recalentamiento. El funcionamiento más económico del motor se halla en la zona del menor consumo específico de combustible. La zona de potencia en la cual el consumo específico de combustible es mínimo está situada un poco por debajo de la potencia útil máxima.

5.- OBJETIVOS Adaptar un sistema para que el motor Honda GX-

160 de 4 tiempos que funciona con gasolina, pueda funcionar también con GLP (gas licuado de petróleo).

Reducir la cantidad de partículas contaminantes que se emiten hacia la atmosfera.

Determinar el consumo específico de combustible del motor Honda GX-160 de 4 tiempos cuando funciona con gasolina de 90 octanos y cuando funciona con GLP, luego determinar el porcentaje de dinero ahorrado en combustible.

Determinar la eficiencia del motor o eficiencia de conversión de combustible cuando funciona con gasolina de 90 octanos y cuando funciona con GLP.

6.- METODOS Y MATERIALESFICHA TECNICA DEL HONDA GX 160

Motor Honda GX 160 de gasolina con tecnología de 4 tiempos, válvulas en cabeza (OHV) y refrigerado por aire. Cigüeñal horizontal e inclinación cilindro 25º.

RECONOCIMIENTO DE PARTES Y FUNCIONAMIENTO

La figura muestra el bloque del motor, que soportara a los diferentes componentes del motor, tales como eje cigüeñal, eje de levas, biela, pistón, volante de inercia, tanque de combustible, culata, sistemas de admisión y sistemas de escape.

Las figuras muestran, que primero se debe montar la biela en el bulón y el bulón en el pistón con sus respectivos seguros.

El conjunto pistón, bulón y biela se colocaran por la parte superior del cilindro.

La figura muestra el conjunto de anillos que serán colocados en el pistón, este conjunto cuenta con dos anillos de compresión y un conjunto de anillos (3) de lubricación.

La forma en que se colocan estos anillos en el pistón es que muestra la figura. En la parte superior del pistón van primero los anillos de compresión, la tercera ranura es para el anillo de lubricación.

La figura muestra el montaje en el bloque del motor del eje cigüeñal, eje de levas, biela, bulón, anillos, pistón, taques de empuje, gobernador y el sistema de control del nivel de aceite.

El gobernador como se muestra en la figura tiene por función de controlar las revoluciones del motor, mediante una regulación de la entrada de la mezcla aire-combustible hacia el interior del cilindro.

El siguiente paso consiste en colocar el empaque de la culata que va entre el monoblock y la culata, como se muestra en la figura, para tener la cámara de combustión hermética.

Seguidamente se muestra la culata mostrada en la figura, que será montada encima del monoblock, pero entre ellas fue colocada el empaque. Pero antes de colocar el bloque de culata en el monoblock, colocar las válvulas de admisión y de escape, con sus respectivos resortes de compresión y seguros.

La figura muestra la instalación de las varillas de empuje y los balancines, además se tiene que realizar la respectiva calibración de las válvulas de admisión y escape. En la figura también se muestra el montaje de la volante de inercia en el eje del cigüeñal.

Seguidamente se coloca la tapa de la culata, como muestra la figura, cuya función es evitar que ingrese partículas de polvo al interior del sistema. En la figura se ve que el sistema de distribución es del tipo OHV.

La diferencia entre un sistema OHV y un sistema OHC, radica en que el eje de levas del primero se encuentra en la parte baja, muy cercana al eje cigüeñal, y en un sistema OHC, el eje de levas se encuentra en la parte superior por encima de la cabeza del pistón, culata. Así como se muestran en las figuras.

La figura muestra el montaje de la tapa de válvulas encima de la culata, esto con su respectivo empaque, además se puede observar que también se montó el ventilador que me servirá para enfriar al motor.

Seguidamente se coloca la bujía que se muestra en la figura en la culata.

Pero para el salto de chispa necesitamos del generador transistorizado que se muestra en la figura, cuya función es transformar el campo magnético giratorio en corriente eléctrica.

Seguidamente se ha de colocar el carburador que se muestra en la figura, en el tubo de admisión, cuyo principio de funcionamiento es por efecto Venturi.

Por último se ha de montar el tanque de almacenamiento de combustible encima del bloque motor.

Un tema importante es la lubricación del motor, el nivel correcto del llenado de aceite es como muestra la figura.

También se ha de utilizar, un regulador de presión para el GLP envasado, que también funcionara como vaporizador de GLP.

También se ha de utilizar un balón de gas con contenido de GLP y su respectiva llave de paso.

7.- REDUCCION DE DATOS CONSUMO ESPECIFICO DE COMBUSTIBLE (SFC) Esta curva característica del MCI es de

particular interés para nuestro estudio, ya que involucra directamente el aspecto económico en la operación del MCI. En la prueba de motores, el consumo de combustible es medido normalmente como una tasa de flujo másico, es decir, masa por unidad de tiempo; sin embargo, nos es más útil el consumo específico de combustible ya que indica la tasa de consumo de combustible por unidad de potencia entregada. Este mide que tan eficiente es el motor para convertir el combustible y por tanto el dinero invertido en gasolina, en trabajo útil. Se calcula mediante la expresión:

Dónde:: Consumo especifico de combustible .: Flujo másico de combustible .: Potencia entregada del motor .

Para motores de encendido por chispa los mejores valores típicos de consumo específico de combustible al freno rondan los 270 .

Ahora vamos a hallar el consumo específico de combustible para motores a gasolina en términos económicos. Para lo cual utilizamos el MSDS de la gasolina de 90 octanos, del cual se obtiene que:

Luego sabemos que:

Además, al consultar el precio de la gasolina de 90 octanos en nuestra ciudad en la página web del OSINERGMIN (ver figura), se tiene:

Aplicamos la siguiente formula para hallar la masa de 1 galón de gasolina de 90 octanos:

Donde:: Densidad .: Masa .: Volumen .

Entonces:

Luego:

  La potencia al usar GLP en motores de gasolina

disminuye de 5% a 8%; si tomamos en cuenta el caso más desfavorable, la potencia que el motor entregará con GLP será igual a 0.92 la potencia de la gasolina:

Si tomamos en cuenta en el cálculo el hecho comprobado de que el gasto másico de ambos combustibles en un motor dado es aproximadamente el mismo, utilizamos la ecuación introduciendo el segundo criterio de ponderación en la forma siguiente:

Además se sabe que:

De las ecuaciones anteriores se obtiene la siguiente relación:

El consumo especifico de combustible para motores a GLP, se obtiene utilizando la ecuación anterior:

Ahora vamos a hallar el consumo específico de combustible para motores a GLP en términos económicos. Para lo cual utilizamos el MSDS del GLP, del cual se obtiene que:

Luego sabemos que:

Además, al consultar el precio del GLP en nuestra ciudad en la página web del OSINERGMIN (ver figura 8), se tiene:

O lo que es lo mismo:

Aplicamos la siguiente formula para hallar la masa de 1 galón de GLP:

Donde:: Densidad .: Masa .: Volumen .

Entonces:

Luego:

EFICIENCIA DEL MOTOR O EFICIENCIA DE CONVERSIÓN DE COMBUSTIBLE (ƞ) La eficiencia del motor o eficiencia de

conversión de combustible, está dada por la expresión:

Dónde:: Eficiencia del motor o eficiencia de conversión de combustible (adimensional).: Poder calorífico del combustible .: Potencia entregada del motor .: Flujo másico de combustible .

Si reemplazamos la ecuación:

En la siguiente ecuación: 

Se tiene:

Dónde:: Eficiencia del motor o eficiencia de conversión de combustible (adimensional).: Poder calorífico del combustible .: Consumo especifico de combustible .

O también la ecuación anterior la podemos expresar así:

Dónde:: Eficiencia del motor o eficiencia de conversión de combustible (adimensional).: Poder calorífico del combustible .: Consumo especifico de combustible . Se concluye de las expresiones anteriores que

el consumo específico de combustible es inversamente proporcional a la eficiencia de conversión de combustible para combustibles hidrocarbónicos.

Ahora procedemos ha hallar la eficiencia del motor a gasolina o eficiencia de conversión de combustible del motor a gasolina, la cual lo hallamos utilizando la ecuación anterior:

Del MSDS de la gasolina de 90 octanos, se tiene:

Si se sabe que:

Ahora procedemos ha hallar la eficiencia del motor a GLP o eficiencia de conversión de combustible del motor a GLP, la cual lo hallamos utilizando la ecuación anterior:

Del MSDS del GLP, se tiene:

Si se sabe que:

Ahora determinaremos el porcentaje ahorrado en combustible, al usar GLP frente a la gasolina:

Entonces se tiene un ahorro en combustible de:

8.- CONCLUSIONES Se adapto un sistema para que el motor Honda GX-160

de 4 tiempos que funciona con gasolina, pueda funcionar también con GLP (gas licuado de petróleo).

Con el sistema adaptado se reducirán la cantidad de partículas contaminantes que se emiten hacia la atmosfera.

Se determinó el consumo específico de combustible del motor Honda GX-160 de 4 tiempos cuando funciona con gasolina de 90 octanos y cuando funciona con GLP, luego se determinó el porcentaje de dinero ahorrado en combustible, que es de 33.92%.

Se determinó la eficiencia del motor o eficiencia de conversión de combustible cuando funciona con gasolina de 90 octanos y cuando funciona con GLP.

9.- DIAGRAMA DE GANTT

ACTIVIDADESAGOSTO SETIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE

3ra Se.

4ta Se.

1ra Se.

2da Se.

3ra Se.

4ta Se.

1ra Se.

2da Se.

3ra Se.

4ta Se.

1ra Se.

2da Se.

3ra Se.

4ta Se.

Elaboración del plan de investigación

Lavado de las piezas del motor.

Compra de repuestos del motor.

Montaje del motor.

Pruebas de funcionamiento con gasolina.

Diseño del sistema para GLP.

Construcción y adaptación del sistema.

Pruebas de funcionamiento con GLP.

Cálculos de los parámetros de función.

Presentación final del proyecto.

10.- BIBLIOGRAFIA Tecnología del automóvil 2, GTZ, 1985

Editorial REVERTÉ, S. A., Barcelona. http://

www.coches.net/noticias/ventajas_inconvenientes_autogas_gas_licuado_glp

https://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090830183502AAUzc52

http://www.facilito.gob.pe/facilito/actions/PreciosGLPAction.do

http://www.facilito.gob.pe/facilito/actions/PreciosCombustibleAutomotorAction.do

http://www.hondaencasa.com/tipo-gx-gxv/670-gx160-honda-motor-estacionario.html

GRACIAS