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ALIANZA SENA / ASOPARTESCurso de Diagnostico y Sincronizacin Electrnica Con nfasis en vehculos convertidos a Gas Natural Vehicular

MODULO DE GENERALIDADES DEL GAS NATURAL Y SU APLICACIN EN EL CAMPO AUTOMOTOR INTRODUCCION

El uso y aplicacin del GNCV (Gas Natural Comprimido Vehicular), en automviles, buses y camiones en todo el mundo se ha incrementado, dado las enormes ventajas del gas, no slo en el aspecto ambiental, sino en el econmico y de mantenimiento. En el primer aspecto, la contaminacin generada por el motor, es sustancialmente menor. En el segundo aspecto, el GNCV es mucho ms econmico que la gasolina, y aun ms econmico que el combustible Diesel. Por ltimo, dado que el GNCV es un combustible con una combustin ms completa, tanto el aceite motor, como el funcionamiento general de las piezas del motor, ser en condiciones ms limpias.

El motor para trabajar con GNCV, no necesita de adaptaciones o cambios totales, sino, modificaciones sencillas. Estas modificaciones cambian segn el tipo de motor a convertir (O disear), pero el principio bsico de un motor de combustin interna se mantiene: Quemar una mezcla de aire e hidrocarburos, ya sea con encendido por chispa (Motores a gasolina), o por encendido por presin (Motores Diesel). Las modificaciones en un motor a gasolina, adems del montaje del Kit, adelantos en el tiempo de encendido y controles en el paso o alimentacin de combustible.

En los motores Diesel las modificaciones son un poco mayores, ya que por las altas relaciones de compresin de los mismos, y un valor de menor especificacin de octanaje en el GNCV, se debe agregar un sistema de encendido, similar al utilizado en motores a gasolina, de tal manera que se pueda encender la mezcla aire-gas antes de alcanzar la presin de detonacin.

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EL MEDIO AMBIENTE Y EL GAS NATURAL COMO COMBUSTIBLE VEHICULAR

El tema

ambiental preocupa cada da ms al ser humano.

La contaminacin por

combustibles fsiles tradicionales es cada da ms severa. El bixido de carbono, CO2, que hasta hace poco, no era contaminante, hoy es uno de los principales causantes del efecto invernadero que produce el aumento de la temperatura de la tierra con consecuencias impredecibles para las generaciones futuras. Los gobiernos del mundo preocupados por la calidad de vida de los descendientes, de los ciudadanos del maana, comienzan a tomar drsticas medidas para la preservacin de nuestro recurso ms importante para la vida: el medio ambiente.

El protocolo de Kyoto es una muestra de la intencin de 160 pases desarrollados, de reducir entre el 2008 y 2010, en 5.2% las emisiones de gases de invernadero con respecto a 1990.

Colombia, a pesar de que slo aporte el 0.2% de la contaminacin por este concepto, ha estado a la vanguardia, a travs de Ecopetrol, en Amrica Latina, en la mejora de la calidad de los combustibles, disminuyendo la contaminacin ambiental

significativamente, proveniente de fuentes mviles.

La utilizacin del gas natural automotor, GNCV, un combustible fsil menos contaminante, es una gran estrategia para desarrollar una nueva industria en Colombia en beneficio no solamente de la calidad del medio ambiente sino del desarrollo de la industria privada para que con el apoyo institucional del estado, se promuevan nuevas oportunidades de negocios, aumentando la competitividad en el pas.

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Es muy importante, en el establecimiento de esta nueva industria, la adecuada capacitacin de todo el personal involucrado: conductores de vehculos, operadores de estaciones de servicio, mecnicos de los talleres de conversin, supervisores de esta cadena y por sobretodo los especialistas profesionales que sern los lderes en el establecimiento del programa, en la seguridad, en el control y en la promocin del mismo.

En este primer mdulo de capacitacin se realiza una presentacin general del gas natural vehicular (GNCV), destacando sus propiedades, comparacin con otros combustibles, la cadena del Gas Natural, los kits de conversin en vehculos, las estaciones de servicios, los talleres de conversin, factores y equivalencias energticas del GNCV y las principales experiencias en Colombia y en otros pases que han implementado con xito este programa.

QUE ES EL GAS NATURAL

El gas natural o metano es el combustible gaseoso fsil ms liviano y menos contaminante que existe.

Est conformado por un (1) tomo de carbono y cuatro (4) tomos de hidrgeno, a diferencia de la gasolina que en promedio tiene siete punto seis (7.6) tomos de carbono y doce (12) tomos de hidrgeno.

Cuando se quema un combustible lo que hace combustin son los vapores o gases de dicho combustible. Puesto que la gasolina es un lquido se le obliga a vaporizarse para que pueda combustionar. El gas natural por ser gas, quema fcil y completamente, combinndose totalmente con el aire y produciendo mucho menos contaminacin. Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 3

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HIDROGENO COMBUSTIBLE IDEAL

METANO

Comparacin del Metano Vs. el Hidrgeno

Vapor de agua Gasolina + Aire Dixido de carbono Monoxido de carbono Oxido de Nitrgeno Oxido de Azufre Otros contaminantes.

H2O CO2 CO NOx SOx

Metano + Aire

Vapor de agua Menos contaminantes

H2O CO2

Contaminantes de la Gasolina Vs. GNCV Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 4

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PROPIEDADES DEL GAS NATURAL

El gas natural es un combustible que proviene de los pozos petroleros y puede estar asociado con el petrleo crudo o puede estar libre. En el primer caso se le llama gas asociado y en el segundo gas no-asociado o libre.

Sin embargo el gas natural de la Guajira, no asociado, es mucho ms rico en metano; tiene cerca del 98% de metano.

La composicin tpica del gas natural es la siguiente:

Tabla # 1 Composicin del Gas Natural (% Vol.)

Dixido de carbono (CO2) Nitrgeno Metano Etano Propano

0.37 1.29 97.76 0.38 0.20

Puesto que el gas natural es un gas, para que rinda dentro del vehculo y minimizar las veces que se debe tanquear, se debe comprimir a 207 bares de presin (3000 psig) y almacenar en tanques muy seguros especialmente diseados. A este gas comprimido se le llama Gas Natural Comprimido para Vehculos -GNCV-.

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BENEFICIOS DEL GAS NATURAL

El gas natural es:

Abundante en el pas con una red de suministro que contina creciendo.

El combustible ms econmico, ofreciendo ahorros substanciales con respecto a otros combustibles.

El combustible ms seguro, se disipa elevndose rpidamente al ser ms liviano que el aire. Por su forma de transporte y almacenamiento no hay derrames que afecten el agua o la tierra.

Puesto que casi no contiene contaminantes el gas natural quema en una forma muy limpia y produce mnima contaminacin.

DIFERENCIA ENTRE EL GNCV Y EL GLP

El GNCV, a pesar de estar comprimido a 207 bares (3000 psig) de presin sigue siendo un gas. El gas natural a temperatura ambiental no se puede licuar por ms alta que sea su presin. En cambio el gas licuado del petrleo, gas propano o GLP, aunque a

temperatura ambiental es un gas, se puede licuar cuando se presiona a 6.9 bares (100 psig) o ms libras de presin. Esto quiere decir que los cilindros de GLP (Lquido) tienen mucho menos presin que los cilindros de GNCV (gas).

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La presin a la que falla un cilindro de GNCV es aproximadamente 15 veces ms grande que la presin a la que falla el cilindro de GLP o propano. As es que es TOTALMENTE PROHIBIDO utilizar un cilindro de GLP o propano en el servicio automotor de GNCV o gas natural automotor. Si se hiciera, el cilindro de

propano de ms baja presin explotar al recibir la alta presin del GNCV, causando muerte y destrozos materiales En trminos de seguridad el GNCV es ms seguro que el GLP. En caso de un escape el GNCV se disipa rpidamente por ser ms liviano que el aire. No sucede lo mismo con el GLP que es ms pesado que el aire y por lo tanto en caso de escape, la nube que se forma tiende a bajar con mayor probabilidad de encontrar un punto de ignicin que la haga incendiarse o explotar.

COMPARACION CON OTROS COMBUSTIBLES

El gas natural ofrece ventajas muy importantes con respecto a otros combustibles en lo que se refiere a la calidad, a las emisiones y a la seguridad.

Un combustible es ambientalmente ms puro entre menos carbn tenga en su molcula. El gas natural es el combustible fsil ms liviano con la ms alta relacin hidrgeno / carbono de 4, como se observa en la siguiente tabla, en donde tambin se presenta la relacin hidrgeno / carbono de otros combustibles.

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Tabla # 2 Relacin hidrgeno / carbono de varios combustiblesRelacin Hidrgeno / Carbono 2.10 2.25 2.67 4.00

Combustible Diesel Gasolina GLP (Propano) Gas Natural

Composicin C16-H34 C18-H18 C3-H8 C-H4

El gas natural ofrece un mayor potencial para la reduccin de emisiones contaminantes (HC, CO, CO2, Humo, Partculas, etc.). Adicionalmente el gas natural y concretamente el GNCV tiene un alto nmero de octano, que es la capacidad antidetonante de un combustible para evitar el cascabeleo del motor y permitir una conversin eficiente de la energa qumica, almacenada en el combustible, en energa mecnica o de movimiento. el nmero de octano del gas natural con la gasolina. Tabla # 3 Comparacin del nmero de octano entre la Gasolina Motor y Extra y el Gas Natural Combustible Gasolina Motor Gasolina Extra Gas Natural Octanaje 86 94 120+ En la siguiente tabla, se compara

En trminos de seguridad, el gas natural por ser un combustible gaseoso, ms liviano que el aire, se disipa y tiende a subir rpidamente en el aire en caso de un escape de los diferentes sistemas, en un vehculo, en una estacin de servicio o una lnea de conduccin.

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En la siguiente tabla se evalan los factores de seguridad para diferentes combustibles, siendo el gas natural el mas seguro.

Tabla # 4 Factores de seguridad para varios combustiblesCombustible Toxicidad en el Aire Contaminacin al Suelo Vapores de Combustin Toxicidad del Combustible Luminosidad de la Flama Potencial de Detonacin

Metanol Etanol Gasolina ACPM o Diesel Gas LP Propano Gas Natural

2 1 2 2 0 0 0

3 1 2 2 1 0 0

2 2 0 0 0 0 0

3 1 2 2 1 0 0

3 1 0 0 0 0 0

2 2 3 2 3 2 1

Nomenclatura:

0= 1= 2= 3=

Sin Riesgo Poco Riesgo Riesgo Moderado Alto Riesgo

De otra parte, el porcentaje volumtrico de gas natural requerido en el aire para encenderse en presencia del fuego, est entre el 5% y el 15%, el cual es un rango relativamente estrecho para quemarse, hacindolo seguro. Para cualquier otro porcentaje volumtrico de gas natural en el aire, diferente al rango mencionado, la posibilidad de que el gas natural no se encienda en presencia de fuego es nula, situacin que lo hace ms seguro que otros combustibles. En el siguiente diagrama se comparan los puntos de ignicin de varios combustibles.

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Gas Natural Comprimido -

5

15

Combustible gaseoso Se usa de forma gaseosa Se almacena de forma lquida Combustibles Lquidos

Gas LP -

1.5

9.5

Gasolina Reformulada Etanol Metanol 0

0.6 3.5

8 15 5.55 10 15 20

2625 30

% Vol. en aire

Valores de ignicin para varios combustibles

Debido a que el gas natural comprimido para vehculos, GNCV, se maneja como gas, su densidad energtica es baja comparada con la gasolina liquida, aproximadamente cinco (5) veces menos. Por esta razn el GNCV se comprime a 207 bares (3.000 psig) de

presin y para vehculos grandes se usan varios cilindros para el almacenamiento. En la siguiente figura se comparan las densidades energticas de diferentes combustibles con respecto a la gasolina

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DENSIDAD ENERGETICA KILOMETROS POR LITRO

GNV METANOL ETANOL GLP GASOLINA DIESEL 0 20 40 60 80 100 120 140

% VOLUMENES EQUIVALENTES DE COMBUSTIBLE

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CADENA PRODUCTIVA DE GAS NATURALPRODUCTOR DE GAS NATURAL

CAMPO DE GAS TRANSPORTE CITY GATE

207 bares150 bares 30 bares GASODUCTO17 bares

ESTACIONES DE SERVICIO

DISTRIBUIDOR DE GAS NATURAL

DISTRIBUIDOR MAYORISTA Y MINORISTA DE COMBUSTIBLES LIQUIDOS

El gas natural viaja muchos kilmetros a travs de tuberas (gasoductos), desde las instalaciones de produccin en La Guajira, Pie de Monte Llanero (Cusiana), Apiay y otros, hasta los consumidores finales como son gas combustible en los sectores termoelctrico, petroqumico, industrial, domestico y automotor. En la grafica, se

presenta esquemticamente la cadena productiva del gas natural. Cuando el gas llega a las ciudades pasa previamente por una estacin reductora de presin llamada City Gate, de donde lo toman las compaas distribuidoras para llevarlo a los diferentes puntos de consumo a travs de tuberas de menor presin. Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 12

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EL GAS NATURAL EN EL SECTOR AUTOMOTOR Para adaptar un vehculo, taxi, bus o un carro particular, al servicio de GNCV, se debe instalar un kit de conversin de tal forma que queda habilitado para utilizar gasolina o gas, accionando desde el tablero del vehculo un switche de dos posiciones, correspondiente a los dos combustibles mencionados. En la grafica, se presentan los principales componentes de un vehculo adaptado para el servicio dual de gas o gasolina.

En primer lugar se tiene el cilindro de almacenamiento de alta presin con suINSTALACION TIPICA DE UNA CONVERSION

CILINDRO DE ALMACENAMIENTO DE ALTA PRESION

CONVERTIDOR CATALITICO

KIT TIPICO

CONEXION DE LLENADO

REGULADOR

conexin de llenado por donde se inyecta el gas en la estacin de servicio. Luego la tubera de conduccin del gas, desde el tanque de almacenamiento de alta presin hasta el regulador, cuya funcin principal es reducir sustancialmente la presin del gas para conducirlo al kit de conversin y mezclarlo con el aire en proporciones adecuadas y realizar, por accin de la chispa, la respectiva combustin. El kit permite tambin, cuando el conductor lo considere conveniente, la utilizacin de la gasolina en vez de gas. Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 13

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Para vehculos de alto consumo el sistema de conversin es idntico, pero se requiere un mayor nmero de cilindros de almacenamiento de combustible, los cuales

Automvil, un solo tanque

Pick - up, tanques en la caja

Camioneta panel, atrs

Camin carga, debajo

se pueden distribuir en diferentes formas, siguiendo siempre las normas sobre instalacin.

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Auto Bus , en techo

Auto Bus , mltiples

Camin, debajo

Auto Bus , mltiples

Localizacin posible de los cilindros de gas

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ESTACIONES DE SERVICIO Las estaciones de llenado de gas natural a vehculos constan bsicamente de tres componentes: El compresor para comprimir el gas hasta las condiciones de presin de los tanques de los vehculos, los tanques de almacenamiento de las estaciones que pueden almacenar gas a diferentes presiones (sistema de cascada) y el surtidor o

surtidores con sus respectivas mangueras que poseen boquillas de llenado diferentes a las de combustibles lquidos a travs de las cuales se inyecta el gas a los vehculos. Adems el sistema de la estacin cuenta con un control electrnico central y la posibilidad de usar un sistema computarizado para despacho y facilitar la operacin de llenado. Las estaciones de servicio pueden ser dedicadas, venta exclusiva de gas natural o mixtas, con suministro de ACPM y gasolina. En este caso se puede, por ejemplo,

instalar una o ms islas adicionales, cada una con dos surtidores y dos mangueras, por cada surtidor. El tiempo de llenado con gas natural es similar al de la gasolina o ACPM. Tambin existen estaciones de llenado lento, de seis (6) a ocho (8) horas, utilizadas para flotas de vehculos, cuando stos cargan una vez al da y regresan a su base por perodos largos de descanso, por ejemplo, en las noches. En la figura # 8 se describe la infraestructura tpica de una estacin de GNCV.

Tipos de estaciones de llenado de Gas Natural Comprimido Estaciones de llenado rpido. Similares a la gasolina (taxi) 5-7 minutos para llenar un bus Surte combustible primero desde almacenaje y despus del compresor Posibilidad de usar sistema computarizado con tarjeta para despacho

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INFRAESTRUCTURA TIPICA DE UNA ESTACION DE GNC:Tubera de Gas

Control Electrnico Central Secadora de Gas Natural

Llenado rpido

Paneles de Secuencia

Surtidores de Gas Natural

Media Alta Compresor Panel Prioritario

Tanques de Almacenamiento

Llenado Lento

Estaciones de llenado lento.

Tambin conocidas como estacin de llenado de tiempo Recomendadas cuando los vehculos llenan una sola vez al da y regresan a una base por periodos largos de tiempo (6-8 horas).

Llenan directamente del compresor (Poca capacidad de almacenaje)

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ALIANZA SENA / ASOPARTESCurso de Diagnostico y Sincronizacin Electrnica Con nfasis en vehculos convertidos a Gas Natural Vehicular Estaciones combinadas

Se usan cuando la flotilla que sirve necesita ambos sistemas de llenado. Cuando diferentes vehculos llenan a diferentes horas y descansan por periodos de tiempo diferentes. TALLERES DE CONVERSIN Los talleres de conversin de vehculos de GNCV realizan una funcin muy destacada dentro del programa de GNCV, por lo que corresponde al aseguramiento de calidad en el acondicionamiento y conversin de los vehculos. Los procedimientos para revisin de vehculos, pruebas de hermeticidad y operabilidad de los componentes deben ser sometidos a un riguroso seguimiento.

El proceso de conversin de un vehculo consta de tres pasos:

(1) La preconversin que consiste en una revisin detallada de las condiciones generales del motor y del sistema electrnico. Se revisa el nivel de compresin de cada uno de los cilindros del motor. Si el vehculo no pasa las pruebas, debe ser sometido a las reparaciones pertinentes y pasar nuevamente la revisin. Solamente se da el visto bueno a los vehculos que estn en buenas condiciones. (2) La instalacin de los elementos del kit de conversin incluyendo vlvulas reductoras, inyector, tuberas de alta y baja presin y el o los cilindros de gas. Este proceso toma dos das mnimo e incluye una prueba de hermeticidad previa a la entrega. (3) Revisin post-instalacin a los dos meses de servicio. La capacidad tpica de un taller de conversin es para instalar de 30 a 40 kits al mes. Para el control de calidad se deben aplicar los procedimientos y manuales.

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ALIANZA SENA / ASOPARTESCurso de Diagnostico y Sincronizacin Electrnica Con nfasis en vehculos convertidos a Gas Natural Vehicular La revisin de la conversin de los vehculos se deber realizar anualmente y cada vehculo deber tener una certificacin con la fecha de revisin, colocado en un lugar visible, por ejemplo en la esquina derecha del vidrio delantero.

Existe un proyecto de norma colombiana preparada por ACOGAS titulada Talleres de Servicio para Vehculos que Utilizan Gas Natural Comprimido. El objetivo y alcance de esta norma es:

Establecer los requisitos mnimos tanto tcnicos como de seguridad que deben cumplir los talleres de servicio dedicados a labores de instalacin, mantenimiento, reparacin de los componentes del sistema de GNCV, lo mismo que para realizar labores de instalacin, inspeccin, mantenimiento y reparacin de los respectivos cilindros. Otras normas que se deben consultar son: NTC 2050, NTC 3229 y la NTC 1461. EQUIVALENCIA Y FACTORES DE CONVERSIN El gas natural por ser un gas cambia su volumen de acuerdo a la presin y temperatura. Por lo tanto se debe tomar una presin y temperatura de referencia para su medicin. Esta presin y temperatura se conoce con el nombre de condiciones base y son:

presin = 1,082 bar (14.65 psia) temperatura = 15.5C (60 F)

Puesto que el combustible libera energa en el momento de la combustin, que luego se convierte en energa para el movimiento del vehculo, se debe tomar una unidad base de energa. En el sistema internacional de unidades se usa el Joule que es el trabajo realizado por una fuerza de 1 newton cuando su punto de aplicacin se desplaza 1 metro en la direccin de la fuerza

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En el sistema americano dicha unidad es el BTU (British Thermal Unit), la cual se define como la cantidad de calor que hay que aadirle a una libra masa de agua a 60 F (15.5C) para incrementarle la temperatura 1 F (aproximadamente C).

A continuacin se presentan algunas equivalencias entre la gasolina, el ACPM y GNCV. Se incluyen consumos tpicos de gasolina y gas para un bus.

Equivalencia entre la gasolina y el GNCV 1 galn de gasolina = 120 pes3 estndar de gas natural (1 atm. y 15.5 c) 1 Galn de gasolina = 120.000 BTU 1 pie3 de gas a cond. estndar =1.000 BTU 1 m3 de gas = 35.29 pie3 1 galn de gasolina = 3.40 m3 de gas 1 galn de diesel o ACPM = 3.97 m3 de gas

Adicionalmente, es importante hablar sobre las eficiencias comparativas de motores a gas, gasolina y ACPM.

Un vehculo a gas natural hace los mismos kilmetros por galn equivalente que un vehculo a gasolina. Sin embargo, un vehculo a gas natural pierde entre un 10% a un 15% de potencia, dependiendo de la altura, que se manifiesta en trminos de pique. Esta disminucin de potencia no es crtica especialmente cuando se trata de transporte de pasajeros como es el de buses y taxis.

Para el caso de vehculo de transporte pesado a Diesel o ACPM el gas natural tiene, en algunos motores, un consumo de combustible equivalente del 25% ms alto, que se ir Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 20

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mejorando a medida que los desarrollos tecnolgicos de motores a gas se vayan refinando.

Algo similar ocurre con la gasolina, ya que el ciclo Diesel que funciona con ACPM es ms eficiente que el ciclo Otto, que funciona con gasolina por trabajar a mayores temperaturas y presiones, haciendo que el proceso sea menos entrpico (ver mdulo 14, teora de combustin). As es que el motor Diesel es aproximadamente entre un 25% a 30% ms eficiente que el motor a gasolina.

Consumo tpicos de vehculos m3 /da gas 68 77.2 96.5 41.5 35.4 41.4

Km./gal. Bus 8.8 8.8 8.8 Taxi 24.0 24.0 24.0

Km./da 177 200 250 292 250 292

Gala/da 20 22.7 28.4 12.2 10.4 12.2

Fuente: Torres Jos Eddy y Bocarejo Juan. Proyecciones volumtricas y condiciones financieras, mercado de GLP automotor en el transporte pblico metropolitano. Ecopetrol. Bogot, 1995.

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EXPERIENCIAS EN OTROS PAISES

El gas natural comprimido ha sido ampliamente usado en forma muy segura desde hace muchos aos en diferentes pases del mundo, como combustible para vehculos.

vehculos convertidos y ms de 20 estaciones de servicio en la Costa Atlntica, principalmente en Barranquilla, Cartagena, Montera, Santa Marta y Sincelejo. Tambin se tiene una pequea experiencia en Neiva y en la ciudad de Bogot D.C.

Las experiencias ms destacadas a escala mundial son los programas de GNCV realizados en Argentina, Italia, Rusia, Venezuela, Estados Unidos, Canad, Zelanda, Brasil y Chile. Nueva

Existe alrededor de un milln de vehculos en el mundo

funcionando con GNCV. Se destaca la buena experiencia que existe en Argentina, lder mundial de GNCV, con cerca de 450 000 vehculos convertidos y 650 estaciones de servicio a GNCV en una extensin de cerca de 4 000 km. En la siguiente tabla se muestra el nmero de vehculos a GNCV en diferentes pases.

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Nmero de vehculos a GNCV en diferentes pases Pas Argentina Italia Rusia USA Canad Nueva Zelanda Venezuela Brasil Bolivia Colombia Chile Trinidad y Tobago Mxico Fuente: IANGV Statistics. 2000. No. Vehculos 450 000 300 000 80 000 87 500 40 000 25 000 27 542 60 000 4 860 4 500 2 000 3 500 25

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MODULO 1 CURSO DE MANTENIMIENTO DE MOTORES CONVERTIDOS A GAS NATURAL - CLASES DE COMBUSTIBLES PARA AUTOMOTORES El combustible derivado del petrleo es la fuente de energa que aprovechan los motores de nuestros vehculos para su movilizacin por lo que nos hemos acostumbrado a que peridicamente pasamos por la estacin de servicio y cumplamos con la rutina de llenar el tanque bien sea con GASOLINA o ACPM, en una operacin sencilla y sin ningn problema de seguridad. Pues bien, ahora contamos con un nuevo combustible, ms limpio y ms barato, que se llama GAS NATURAL VEHICULAR que para simplificar lo llamamos GNCV GNC. Este combustible que fluye por tuberas desde los campos petroleros o gasferos atravesando todo el pas hasta llegar a nuestras ciudades, lo utilizamos en las casas para preparar los alimentos y calentar el agua, ahora tenemos la oportunidad de utilizarlo para mover nuestros vehculos en forma segura y con menor contaminacin al medio ambiente. Para el uso del GNCV se requieren instalaciones especiales en los vehculos con un proceso que se conoce como la conversin al sistema BI-COMBUSTIBLE DE GNCV, que significa poder trabajar el motor con, gasolina o diesel o con gas natural comprimido a nuestra voluntad. En este mdulo vamos a describir los componentes que se utilizan para realizar dicha conversin y como se instalan. Existen diferentes fabricantes de esos componentes y por tanto instrucciones especficas para su instalacin y mantenimiento, con manuales especializados para cada caso. Estos manuales deben estar a disposicin tanto de vehculos convertidos, como de talleres de conversin. En la medida en que conozcamos bien cuales son las partes que componen el sistema de GNCV en los vehculos y como es su instalacin, podremos operarlo de una forma ms segura y eficiente, nos sentiremos ms cmodos con su uso y podremos ser los promotores de este nuevo combustible y sus mltiples ventajas.

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LOS COMPONENTES DEL SISTEMA DE GNCV EN LOS VEHICULOS Independiente del tipo de sistema utilizado, los componentes que se instalan en un vehculo convertido a GNCV son:

1. Vlvula de llenado. 2. Cilindro de Almacenamiento. 3. Accesorios del cilindro: Vlvula de cierre manual Sistema de alivio Control de exceso de flujo Sistema de ventilacin

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Tubera de alta presin 1. Regulador de Presin 2. Electro vlvula de corte de combustible (nicamente para sistemas carburados) 3. Electro vlvula de corte de gas 4. Vlvula de cierre de emergencia 5. Indicador o manmetro de Presin 6. Tubera de baja presin 7. Mezclador 8. Variador de avance o curva Bi-combustible 9. Sensor de oxgeno 10. Emulador de inyectores (Solo para vehculos con inyeccin electrnica ) 11. Selector gasolina - gas Esquema del kit de conversin

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PRUEBAS ANTES Y DESPUS DE LA CONVERSIN PRUEBAS GENERALES Todo vehculo debe someterse a una serie de verificaciones antes y despus de su conversin por parte del personal tcnico de los talleres autorizados por las entidades competentes. Para la conversin a GNCV se deben efectuar las siguientes pruebas: 1) Evaluacin preconversin. 2) Prueba de fuga de GNCV en el sistema despus de instalado el kit de conversin. 3) Prueba de funcionamiento postconversin con GNCV. De cada una de estas pruebas se debe guardar un registro expedido por la autoridad competente. 3.1.1 EVALUACIN DE PRECONVERSIN Las pruebas de preconversin son las siguientes: Verificacin de estado y carga batera. Verificacin del control y estabilidad del sistema de carga. Verificacin del estado mecnico del motor. Verificacin del estado y funcionamiento de la ventilacin positiva del carter. Verificacin de la existencia de fugas en el mltiple y ductos de admisin. Verificacin del estado y funcionamiento del sistema de encendido. Verificacin del estado y funcionamiento del sistema de control en marcha mnima. Verificacin de estado y funcionamiento del sistema de combustible. Verificacin del estado del ducto de escape (Obstrucciones y fugas). Verificacin del estado y funcionamiento de los sensores. Verificacin del estado del control lgico. Verificacin del estado fsico de la carrocera (En el punto de apoyo de los cilindros). Verificacin del estado y funcionamiento de la suspensin del vehculo. Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 27

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En la evaluacin es de vital importancia la prueba de compresin del motor, revisin general del sistema elctrico y revisin del estado general de la carrocera y del chasis. Si el vehculo no se encuentra en buenas condiciones mecnicas, se recomienda su reparacin y prueba antes de hacer la conversin.

3.1.2 Evaluacin de la instalacin y funcionamiento del kit de conversin Las pruebas del kit de conversin ya instalado son: Verificacin del aseguramiento de los cilindros. Verificacin del ajuste y aseguramiento de toda lnea de gas. (Distancia entre apoyos de la tubera, obstrucciones, etc.) Verificacin de ajuste e instalacin de los diferentes componentes, vlvulas y regulador Verificacin del buen accionar de las vlvulas manuales. Verificacin de la existencia de fugas en el sistema.

3.1.3 Evaluacin del comportamiento y funcionamiento del vehculo con GNCV

Las pruebas del estado y funcionamiento del vehculo con GNCV son las siguientes:

Ajuste del flujo de gas (Segn seal del tipo de mezcla necesitada). Verificacin de la velocidad de marcha mnima. Verificacin del comportamiento en aceleracin en vaco. Verificacin del funcionamiento del sistema secundario de encendido. Verificacin del comportamiento del avance. Verificacin del corte de combustible Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 28

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Anlisis de gases. Prueba en tiempo de la conmutacin de combustible /Gas. Anlisis dinmico (Gases, torque y potencia). Prueba de ruta

En los vehculos con inyeccin electrnica se deben agregar las siguientes pruebas Verificacin de la emulacin de inyectores. Verificacin del el bloqueo elctrico en la bomba de combustible. Verificacin de la emulacin de la seal de avance. Monitoreo de la existencia de cdigos de Fallas (Si existen, revisar y borrar) Monitoreo de sensores Monitoreo de inyectores

Todo vehculo que opere con GNCV debe estar identificado al menos con una placa metlica colocada cerca de la conexin de llenado, o con calcomanas en parte visible

adelante y atrs del vehculo.

Todos los componentes deben estar instalados de tal manera que se reduzca la probabilidad de dao ante situaciones de impacto, fuego o chispas. 4.1 Vlvula de llenado Vlvula de llenado a) Funcin: Es una vlvula de

cheque (de retencin) que permite el paso del surtidor a los cilindros al momento del llenado. Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 29

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b) Tipos. Existen diversos modelos segn las normas de los pases para los cuales son fabricados. Las diferencias bsicas son tres: 1. El tipo de entrada para la conexin de la manguera de reabastecimiento : 7/16" para presiones de trabajo de 165 Bares. 1/2" para presiones de trabajo de 207 Bares.

2. El tipo de sistema anti-retorno: Vlvula de retencin incorporada. Vlvula de cierre manual incorporada o independiente.

3. El tipo de sistema de acople: Acople roscado. Acople con conexin rpida.

Tambin se pueden encontrar diferencias de un equipo a otro, tales como interruptores que no permite el funcionamiento del motor durante el reabastecimiento, discos de ruptura por sobre presin, mangueras, etc.

c) Ubicacin: la conexin de llenado puede estar situada en el compartimento del motor. En los vehculos con longitud mayor de 6 m se puede ubicar la conexin de llenado en un costado del mismo. En este caso debe estar protegida de la intemperie o de daos fsicos, bien por la estructura del vehculo o por un compartimiento construido para tal efecto.

d) Funcionamiento:

Mientras no se ejecute la labor de llenado, la vlvula interna de retencin, sella la salida hacia a la atmsfera del gas.

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ALIANZA SENA / ASOPARTESCurso de Diagnostico y Sincronizacin Electrnica Con nfasis en vehculos convertidos a Gas Natural Vehicular Cuando se estn llenando los cilindros, se presiona la vlvula cheque (De retencin), abriendo el paso al interior del sistema. El gas fluye por diferencia de presiones. Durante el llenado, el motor se encuentra apagado, y automticamente se cierra con una electro vlvula el paso de gas hacia el regulador o reductor por lo que el flujo por diferencia de presin solo existe hacia los cilindros1. e) Instalacin:

la vlvula de llenado debe estar fija a la carrocera o estructura del vehculo y ser capaz de soportar una fuerza esttica de 50 kg. aplicada a cualquier direccin.

Cuando se ubique la vlvula, no debe estar mas alto que el regulador de presin.

4.2 Cilindros de almacenamiento

a) Definicin: Los cilindros son recipientes para almacenar el gas a alta presin, La presin promedio existente en los cilindros se encuentra (Lleno) cercana a 250 Bar (3.000 psi). b) Funcin: Almacenar el gas para ser utilizado por el motor cuando se requiera.

c) Caractersticas: Son cilindros totalmente hermticos. Los materiales ms comunes para la fabricacin de cilindros de alta presin son: Acero de alta resistencia en tubos sin costuras fabricados por medio de un

maquinado en caliente, y tratamientos trmicos apara alta tenacidad. Aleaciones de Aluminio, a fin de disminuir peso.

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La presin en el surtidor es mas alta que la presin existente en los cilindros.

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La pared de un cilindro de material compuesto

Material compuesto, que son cilindros de acero o de aluminio con polmeros de alta resistencia de paredes ms delgadas y muchisimo menos precio.

La fabricacin sigue las siguientes normas: Hechos de una sola pieza, sin costuras y diseados para trabajar a una presin de 207 Bares. La forma ms corriente de los tanques es cilndrica, con el fondo de forma cncava (Para automviles o camiones), plana o convexa para cilindros de almacenamiento. Se encuentran tambin tanques de forma ovalada, pero son muy costosos debido a que su fabricacin resulta muy compleja. El proceso de fabricacin comienza con un maquinado en caliente de tanto la boca como la base de mismo. Despus es sometido, a un tratamiento trmico, a un corte de precisin en la boca de entrada y un tratamiento trmico, que le da la tenacidad al material. Por ultimo despus de ser sometido a extensas pruebas es marcado en fro

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Fabricacin de cilindros 1. Maquinado en caliente. 2. Tratamiento trmico. 3. Maquinado de precisin. 4. Corte u labrado de caractersticas

Existen dos clases de pruebas: Las destructivas de impacto, que dan un margen de seguridad de 150%. Pruebas destructivas hidrulicas, hasta la rotura para

determinar la resistencia real. Adicionalmente se someten a pruebas hidrulicas no destructivas con presiones cercanas a 29,4 MPa. Pruebas no destructivas neumticas para establecer fugas con presiones cercanas a 19,6 MPa.

Por ultimo tambin se someten a pruebas cclicas para confirmar el factor de seguridad, con 40.000 ciclos de carga y descarga. En algunos casos se someten a pruebas de seguridad con los cilindros expuestos a calor a presiones de 15,0 Mpa.

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4.2.1 Instalacin de los cilindros a) Antes de la instalacin de los cilindros se debe hacer un estudio al vehculo para evitar debilitamiento en su estructura cuando se realice el montaje.

b) Todo cilindro antes de ser instalado debe ser protegido con un sistema de pintura, que evite la accin del medio ambiente corrosivo sobre la pared externa del cilindro.

Instalacin de cilindros

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c) Los cilindros deben ser instalados en forma permanente y con un anclaje adecuado para evitar su desplazamiento, resbalamiento o rotacin. d) El peso del o los cilindros cuando estn llenos no deben causar limitaciones por exceso de peso al vehculo y no deben crear ninguna otra condicin insegura, tanto al eje principal, como a las llantas. e) En lo posible se deben aprovechar los espacios libres de la carrocera o el chasis y colocarse en fila o uno al lado del otro respetando siempre la simetra de peso del vehculo. f) Los cilindros se sujetan a la carrocera o al chasis. El sistema de sujecin del cilindro debe garantizar que soporta por lo menos ocho (8) veces el propio peso del cilindro lleno. g) Los orificios para fijar los herrajes deben hacerse con taladro, nunca con oxicorte para evitar debilitamiento del material. h) Los cilindros deben ubicarse de tal forma que sea una tarea fcil realizar las labores de inspeccin del cilindro. i) Los cilindros se deben proteger contra la salpicadura o posibles colisiones con objetos metlicos que salgan despedidos por las llantas. j) No debe soldarse ningn elemento al cilindro y debe evitarse el contacto de ste con cualquier elemento metlico diferente al caucho que los separa del herraje.

k) Los cilindros deben estar montados seguramente y ubicados dentro del permetro del vehculo.

l) Todos los cilindros ubicados dentro de los compartimientos de los vehculos deben tener mecanismos de ventilacin para orientar las eventuales fugas al exterior. Del mismo modo deben estar aislados del compartimiento de los pasajeros.

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m) El o los cilindros deben instalarse de modo que quede visible su plaqueta de revisin. n) Cuando un cilindro es instalado en el exterior del vehculo debe:

No proyectarse fuera de los lados o terminales del vehculo. No proyectarse por encima del punto ms alto de la estructura del vehculo. Tener protegidas las vlvulas, conexiones y tuberas contra daos debidos a contacto con objetos estacionarios u otros objetos presentes en las vas. Estar ubicado a por lo menos 0.05 m de distancia del sistema de gases de escape. No afectar negativamente las caractersticas de manejo del vehculo.

o) El dispositivo de alivio de presin del cilindro debe estar localizado a por lo menos 0.2 m del sistema de escape o cualquier otra fuente de calor o protejerlo de modo que la operacin normal del vehculo no supere la temperatura en el dispositivo de 70C.

p) Las distancias mnimas entre el suelo y el cilindro con sus mangueras y accesorios cuando el cilindro es instalado bajo el chasis o entre los ejes del vehculo, considerando el vehculo cargado al mximo permitido por el fabricante, no debe ser menor de 0.3m.

q) En la instalacin de los cilindros se debe tener mucho cuidado de no dejar elementos extraos alrededor de la estructura del vehculo, como tampoco se deben dejar tuercas y/o pernos en contacto con el cilindro. r) Se debe realizar la instalacin de modo que se facilite el llenado simultneo de los cilindros.

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s) Las vlvulas de los cilindros deben quedar conectadas directamente al cuerpo del cilindro.

t) En sistemas de almacenamiento de ms de un cilindro, en cada uno de ellos se debe instalar otra vlvula manual de no ms de 90 de rotacin entre cerrada y abierta. De esta manera cada cilindro se podr aislar del resto de los componentes.

4.2.2 No se permiten los sitios siguientes para ubicar el cilindro Dentro del compartimiento del motor Sobre el techo del vehculo En un lugar donde el cilindro o sus accesorios sobresalgan de la silueta en planta o por encima del punto ms alto del vehculo. Ms adelante del eje delantero o ms atrs de la base del parachoque trasero del vehculo. Entre el tablero y el asiento del conductor. Por debajo de la parte inferior del motor, la transmisin, exceptuando los diferenciales. El punto ms bajo del chasis o subchasis. El punto ms bajo de la carrocera.

El cilindro no debe estar en contacto con el sistema elctrico del vehculo.

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4.2.3 Vlvulas manuales de cierre

Vlvulas manuales de cierre: a) Funcin : Son dispositivos que permiten abrir o cerrar el paso del gas, de una parte a otra del sistema mediante operacin manual. b) Tipos: un sistema de gas natural debe tener esencialmente tres tipos de vlvulas de cierre manual. Vlvulas de cierre de cilindros. Estn colocadas directamente en el cilindro y tienen como funcin aislar independientemente cada cilindro del sistema. El sistema de alivio de presin formado por discos de rupturas adecuados para el uso de GNCV, incorporados en el cuerpo de la vlvula de cierre manual del cilindro. El disco debe estar siempre en contacto con el GNCV, almacenado en el cilindro, independientemente de la posicin de la vlvula de cierre manual. Si los cilindros tienen ms de 1.650 mm de longitud, deben estar provistos con sistemas de alivio en Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 38

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ambos extremos.

Para el control de fugas en caso de rotura de la lnea de alta

presin o de cualquier componente del sistema de GNCV, la vlvula de cierre manual debe tener incorporada una vlvula de exceso de flujo que impida que la totalidad del contenido de GNCV almacenado en el cilindro sea descargado a la atmsfera.

Montadas en forma conjunta con la vlvula de llenado del sistema.

Vlvula de cierre integrada a la vlvula de llenado

c) Funcionamiento: Dentro de la vlvula se encuentra un elemento o eje de bola. En condiciones de abertura, el orificio interior del eje se alinea, con los conductos de entrada y salida. En condiciones de cierre, el orificio gira 90 con respecto a los conductos impidiendo el paso de gas. En el caso de los cilindros las vlvulas manuales cuentan con un eje roscado, el cual sella la salida de gas de los mismos. Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 39

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4.3 Tuberas, mangueras y accesorios 4.3.1 Tipos de tuberas Los sistemas para GNCV llevan principalmente cuatro tipos de tuberas o mangueras. Tuberas para gas a alta presin. Tuberas o mangueras para gas a baja presin. Tuberas o mangueras para gasolina. Tuberas o mangueras para agua. Tuberas para gas a alta presin.

Son haces sin costuras y con recubrimientos para evitar la corrosin. Sus extremos son ribeteados, para evitar fugas en los acoples.

Tubera de alta presin Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 40

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Tubera de baja presin

Cuenta con las mismas caractersticas de las tuberas de alta presin, pero el grueso de sus paredes es menor. Mangueras de gas

Su caracterstica principal es la de ser flexible y resistir la alta corrosin que produce el combustible. Mangueras de agua

La caracterstica primordial es la de resistir, los cambios de temperatura sin cristalizarse. Las mangueras no deben ser empleadas como conductoras de GNCV excepto para bajas presiones.

4.3.2 Caractersticas, instalacin y ubicacin Las tuberas rgidas deben tener las siguientes caractersticas:

a) Material y construccin: debe ser de acero, debidamente diseadas para usar con el GNCV, rgidas y sin costuras. aluminio. No se permite el uso de tuberas de cobre o

b) Diseo: las tuberas deben estar diseadas para soportar una presin de 250 Bar (3.000 psi) y resistir una presin de prueba de 965 Bar (14.000 psi) sin sufrir falla estructural.

c) Ubicacin:

La tubera rgida entre el cilindro y el regulador debe ubicarse por debajo del vehculo, en sitios protegidos y que a la vez permitan su inspeccin. Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 41

ALIANZA SENA / ASOPARTESCurso de Diagnostico y Sincronizacin Electrnica Con nfasis en vehculos convertidos a Gas Natural Vehicular No est permitido el paso de la tubera rgida por el tnel de la transmisin, ni por el arco de los guardafangos. En caso de pasar la tubera rgida por la cabina de pasajeros debe hacerse en un trecho muy corto y cubierta por un tubo fijo en los extremos. Este ltimo debe ser capaz de soportar una fuerza esttica de 60 kg. y una presin de 0.7 Bar. La tubera rgida debe estar separada del tubo de escape del vehculo. No debe estar en contacto con la instalacin elctrica del vehculo Estar alejada como mnimo 250 mm de la batera Nunca debe quedar instalada por debajo de la parte baja del cilindro. Las tuberas rgidas deben permitir el movimiento entre la carrocera y el chasis. Entre cada dos elementos del sistema GNCV que estn colocados en la lnea de alta presin, se deben hacer lazos para garantizar su flexibilidad. Estos lazos o cola de marrano deben tener por lo menos dos vueltas y un dimetro mnimo de 70 mm. La tubera rgida debe estar soportada por lo menos cada 60 cm, y el soporte sostenido por abrazaderas con cubiertas de caucho o materiales similares. No deben hacerse cortes o perforaciones en el vehculo que puedan hacer perder la rigidez de la estructura. No se permiten aplastamientos en ninguna parte de la tubera rgida. Las tuberas daadas no se deben reparar, deben cambiarse por tuberas nuevas.

d) Proteccin : Deben estar protegidas contra choques, abrasin o daos debido a vibraciones. En aquellos puntos donde la tubera rgida pase a travs de un elemento estructural, debe instalarse una arandela aislante de caucho o un recubrimiento de material equivalente, ajustada tanto al tubo como el elemento estructural, y colocar una camisa en aquellos puntos donde se pueda presentar contacto con el metal.

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e) Uniones: Las juntas o conexiones deben ser de acero, diseadas para el uso con el GNCV y soportar una prueba de 14.400 psi (965 Bar). Se prohbe el uso de adaptadores para unir la tubera rgida a la vlvula de cierre manual el cilindro. Por lo tanto, el dimetro de la tubera debe ser compatible con la rosca de la vlvula. No deben colocarse conexiones o uniones de tuberas en sitios ocultos en lugares donde se puedan producir concentraciones de GNCV. La longitud de la tubera de alta presin debe ser lo ms corta posible y se debe usar la menor cantidad de uniones. No se permiten uniones en las tuberas de alta presin en longitudes menores a 6 Mts, entre la slida del cilindro y el compartimiento del motor.

f) Mangueras para baja presin:

Deben ser aptas para el uso con el GNCV y soportar 120C y cinco (5) veces la mxima presin de servicio. Las juntas deben soportar cinco (5) veces la mxima presin de servicio.

Las mangueras de baja presin solo se utilizan para conducir GNCV desde el regulador al carburador y deben permitir el movimiento relativo entre el motor y la estructura del vehculo. No deben estar en contacto con la instalacin elctrica del vehculo. Debe estar a una distancia mnima de 250 mm de la batera.

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ALIANZA SENA / ASOPARTESCurso de Diagnostico y Sincronizacin Electrnica Con nfasis en vehculos convertidos a Gas Natural Vehicular 4.4 El regulador de presin El Regulador es el dispositivo que tiene la funcin de disminuir, en varias

a) Funcin:

etapas, la presin del gas desde la presin de almacenamiento en los cilindros, hasta una presin ligeramente similar a la presin atmosfrica en sistemas de presin negativa. En el caso de sistemas de presin positiva, los valores de presin pueden estar cercanos a 2,5 Bar ( 36,25 psi).

El regulador de presin b) Funcionamiento: Este dispositivo esta formado por varias cmaras (2 o 3). Cada cmara esta comunicada con la siguiente por un conducto cerrado por una vlvula. El paso a cada etapa permanece abierto todo el tiempo. EL gas entra a la etapa y deflecta el diafragma, venciendo la resistencia del resorte. Al deflectarse el diafragma se cierra la vlvula de entrada y el gas pasa a la siguiente etapa. Es por ello que la cada de presin es cclica, es decir, despus de vencer la resistencia del diafragma de cada etapa, se cierra la vlvula de entrada, y el gas pasa a la siguiente etapa. No ingresa nuevo gas a la etapa hasta que pasa a la siguiente, Al desocuparse la etapa el diafragma vuelve a su posicin inicial y permite la entrada nuevamente del gas. Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 44

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En la ultima etapa, cuando se crea un vaco relativo (Proveniente del motor) la membrana de esta cmara tiende a plegarse permitiendo el paso de gas hacia el mltiple de admisin. A menor vaco, mayor flujo. El regulador debe estar conectado al sistema de refrigeracin y deben tomarse las seguridades para que nunca se presenten fugas, ya que se puede congelar por efecto de la expansin del gas. c) Tipos. Un regulador puede tener dos, tres o mas etapas y pueden estar colocadas en una sola unidad o " cuerpo "o en varios cuerpos interconectados.

Existe una gran variedad de modelos de reguladores y aunque el principio de funcionamiento es el mismo, en todos se ofrecen una serie de aditamentos que resuelven mucho de los problemas que se puedan presentar en un regulador para GNCV automotor. Algunos de ellos son: Cebador: Es un dispositivo electromagntico que al accionarse permite el flujo de una cantidad adicional de gas al mezclador o carburador para facilitar la arrancada y con ello el vaco necesario para el funcionamiento del regulador. Esta es una vlvula permanentemente cerrada; cuando se acciona elctricamente permitiendo que por diferencia de presin el gas fluya. Inyector de sobre marcha: Este dispositivo permite aumentar el suministro de gas al motor cuando ste se acelera a fondo. Funciona conjuntamente con la vlvula de la ltima etapa del regulador, pero slo cuando el vaco en la ltima cmara es muy bajo. El inyector permite que en una situacin de alta demanda de combustible el regulador pueda suplir todo el combustible necesario, pero en una situacin de baja demanda, (motor funcionando en mnimo) el regulador suministra solo la pequea cantidad que requiere el motor. la vlvula se abre

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La cantidad de combustible que suministra el inyector desde el punto en el cual comienza a actuar, es proporcional a la aceleracin, lo que permite una respuesta siempre adecuada a la sobre marcha.

Vlvula de cierre activada por vaco. Como una medida de seguridad, a la ltima cmara de algunos reguladores se le coloca un resorte que acta sobre la vlvula de la ltima etapa, y una cmara adicional que va conectada al vaco del motor, la cual lleva una membrana que acta contra el resorte. Cuando el motor no este funcionando, no hay vaco en de esta "cmara de seguridad y el resorte mantiene cerrada la vlvula. Cuando el motor est funcionando, el vaco en la cmara de seguridad hace que se retire la accin del resorte y el regulador funciona normalmente. Este dispositivo solo existe en reguladores de presin positiva.

Vlvula elctrica de corte: Vlvula que cierra el paso de gas hacia la segundo o en algunos casos la ultima etapa del regulador, cuando el conmutador pasa a gasolina.

Tornillo de graduacin de flujo de gas. Es un tornillo que acta directamente sobre la palanca de la vlvula de la ltima etapa y da mayor o menor sensibilidad a la respuesta del regulador con relacin al vaco proveniente del carburador o mezclador. En algunos casos existen dos tornillos de regulacin, uno de paso amplio, y uno de paso fino, para una mayor precisin.

4.4.1 Proceso a seguir en la instalacin del regulador de presin de una sola pieza Para la instalacin del regulador de una sola pieza se siguen los siguientes pasos: Determine el sitio de la instalacin. Prepare la base soporte para la instalacin del regulador. Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 46

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Instale la base soporte en el lugar seleccionado dentro del compartimiento del motor. Monte el regulador a la base soporte. El regulador no puede ubicarse por encima del nivel de refrigerante en el radiador. Conecte el regulador. Conecte el regulador a los cilindros de almacenamiento. Conecte el regulador del mezclador. Conecte a la tubera de gasolina

4.4.2 Proceso a seguir en la instalacin del regulador de presin de varios componentes Determine el sitio de instalacin. Prepare la base soporte. Instale la base soporte. Monte el regulador con la base soporte. El regulador no puede ubicarse por encima del nivel de refrigerante en el radiador. Conecte al sistema de refrigeracin. Conecte a los cilindros de almacenamiento. Conectar al mezclador. Conectar a la tubera de alta presin. Conectar a la tubera de gasolina. Instalar regulador primario. Conectar al regulador primario.

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4.4.3 Importancia del regulador de presin Para elegir un regulador el factor ms importante a considerar es que pueda suministrar la cantidad de gas suficiente para cubrir la demanda del motor. El rango de demanda que cubren lo traen indicado por la capacidad del motor en cm3, o por la potencia del motor, la relacin de compresin o combustible. Aparte de la capacidad, las otras caractersticas del equipo no son un factor de eleccin determinante y slo proveen diferentes beneficios o comodidades que el usuario debe decidir si pagar o no. El regulador debe cumplir con lo siguiente: Tener un sistema que prevenga el mal funcionamiento del regulador debido a problemas de congelamiento por efecto de la expansin del GNCV. Este sistema se basa en la circulacin del refrigerante en el interior de las cmaras interiores. en algunas ocasiones, por el consumo de

La refrigeracin en el regulador Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 48

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Tener un sistema automtico que evite el paso de GNCV al mezclador o carburador cuando el motor se detenga, an con el encendido activado. Este sistema podr estar en el mismo cuerpo del regulador o en un cuerpo aparte.

Debe poseer un filtro de partculas. Este filtro podr estar en el mismo cuerpo del regulador o en un cuerpo aparte. En ambos casos justo antes de la entrada de gas al regulador.

Debe ser diseado para soportar en condiciones normales de operacin, la presin mxima de servicio en cada una de sus cmaras. Se utilizar un factor de seguridad no menor que 4. Las cmaras de regulacin de baja presin deben contar con un medio para el alivio de sobrepresin a menos que hayan sido diseadas para soportar la presin de servicio de las cmaras de regulacin de alta presin.

Cuando el regulador esta provisto de sistema de calentamiento deber estar ubicado por debajo del nivel de llenado del agua de enfriamiento del motor. Debe ir colocado dentro del compartimiento del motor, en un lugar accesible protegido con una lmina de metal con un espesor mnimo de 3mm. Debe instalarse en un lugar donde no este sujeto a vibraciones excesivas y alejado de cualquier fuente de calor. Debe estar colocado a una distancia mnima de 200 mm del sistema de escape y de 250 mm de la batera, en posicin vertical o inclinada, no horizontal, lo ms cerca posible del mezclador.

Debe fijarse firmemente a la carrocera del vehculo usando una base adecuada para tal efecto. El peso del regulador no debe ser soportado por las conexiones.

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4.5 Vlvulas de cierre de emergenciaa) Funcin: Son dispositivos que permiten abrir o cerrar el paso de gas de una parte a otra del sistema, accionndolas en forma manual. b) Ubicacin e Instalacin: Todo sistema que funcione con GNCV debe tener vlvulas de cierre de emergencia que aslen el (los) cilindro (s) del resto del sistema de GNCV. Estas vlvulas, estn ubicadas en algunos casos en el regulador o reductor. Y se cierran automticamente, cuando, se pasa a combustible original o cuando la presin en los cilindros es demasiado baja. En otros casos la vlvula de cierre de emergencia va ubicada en forma conjunta con la vlvula de llenado, y se activa en forma manual, cuando se requiere. c) Diseo : La vlvula de cierre de emergencia debe ser diseada para soportar la presin hidrosttica de prueba del cilindro sin sufrir deformaciones permanentes, cerrar con un cuarto (1/4) de giro y estar fabricada de un acero apropiado para trabajar con GNCV o de bronce de la clase adecuada para soportar la presin requerida. d) Instalacin : Debe estar conectada a la lnea de alta presin antes del filtro de GNCV lo ms cerca posible del regulador. Instalarse firmemente a la estructura del vehculo, en un lugar que est protegido de golpes. Debe quedar muy accesible y difcilmente atascable. Su ubicacin debe estar sealada permanentemente con un circulo rojo y con las palabras "vlvula de cierre de emergencia" posiciones "cerrado" y "abierto y adems tener indicadas las

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4.6 Electro vlvulas de corte de combustible y selector a) Funcin: Son dispositivos que permiten cerrar o abrir el paso de combustible por medio de una seal elctrica enviada desde el panel de instrumentos. Los equipos de Conversin Bi-combustiblees de GNCV- gasolina incluyen dos electrovlvulas: Vlvula solenoide de corte de gas Vlvula solenoide de corte de gasolina

Estas evitan la mezcla del combustible original y el GNCV, cuando se hacen los cambios de un combustible a otro. Las electro vlvulas estn normalmente abiertas y al accionarlas se cierran, por lo cual es conveniente que al menos la de corte de gasolina incluya un sistema que permita abrir manualmente el paso de combustible en caso de ocurrir alguna falla en la parte elctrica del sistema.

b) Ubicacin e instalacin: 1. La electro vlvula de GNCV debe estar instalada en la lnea de alta presin antes del filtro del regulador, lo ms cerca de ste como sea posible. 2. AI hacer la instalacin de la electro vlvula de corte de gasolina se debe mantener el tipo de tubera original del vehculo. La electro vlvula no debe colocarse sobre la carrocera del vehculo. 3. La electro vlvula de gasolina debe instalarse despus de la bomba de gasolina, lo ms cerca posible del carburador como sea posible. Si la bomba de gasolina no incluye el sistema de derivacin se le debe instalar uno. 4. Las conexiones elctricas de las electro vlvulas deben soldarse y las soldaduras cubrirse con cinta adhesiva aislante o protectores trmicos.

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ALIANZA SENA / ASOPARTESCurso de Diagnostico y Sincronizacin Electrnica Con nfasis en vehculos convertidos a Gas Natural Vehicular 5. Los terminales de los cables deben ser soldados y cubiertos con cinta aislante para prevenir cualquier conexin accidental a tierra. 6. En los tubos de la electro vlvula de gasolina se deben evitar los bordes filosos que puedan cortar las mangueras, as mismo, extremar al mximo los cuidados durante la instalacin para evitar potenciales fugas de combustible. 7. Todos los cables deben ir unidos y sujetos a partes slidas de la carrocera durante todo su recorrido. Deben mantenerse alejados de fuentes de calor excesivo y evitar las posibilidades de corte o daos fsicos.

Vlvulas en el kit de conversin Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 52

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4.7 El mezclador a) Funcin: es un dispositivo usado en los equipos de conversin Bi-combustiblees, que se adapta al carburador (O cuerpo de mariposas) con el fin de permitir la mezcla aire - gas adecuada, en todos los rangos de demanda del motor.

Tipos de mezcladores

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b)

Importante : a medida que mejor sea la adaptacin entre el mezclador y el

carburador (o cuerpo de mariposas) mejor ser el rendimiento del motor; este hecho debe tenerse en cuenta en el momento de elegir el equipo a instalar.

4.7.1 Tipos de mezcladores

Tambin en los mezcladores encontramos una alta especializacin y una gran variedad de modelos; los mezcladores pueden clasificarse por la forma en la cual se acoplan al sistema de carburacin y dentro de esta clasificacin se pueden encontrar variaciones de funcionamiento de un modelo a otro, as como combinaciones de formas de acoplamiento en un solo modelo. Tipo promiscuo Tipo Brida Tipo Plato Tipo Tubos

4.7.1.1 Tipo Promiscuo Este tipo de mezclador consiste en un tubo roscado, que se coloca atornillado en el cuerpo del carburador. Se usa generalmente en los carburadores de una sola boca. Instalacin: este mezclador debe instalarse en el punto de mximo ahogamiento del venturi, (lugar de mayor estrechamiento) perpendicular al eje del carburador y su salida debe quedar centrada con el orificio del venturi. El bisel de la boca de salida debe quedar con la abertura hacia la parte interna del carburador. Debe procurarse lograr la perfecta ubicacin del mezclador, ya que de esto depende su funcionamiento. Antes de perforar el carburador se debe estar seguro de que es el mezclador adecuado y que el dimetro del agujero y su ubicacin son correctos, porque si no lo son se puede causar un dao permanente al carburador. Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 54

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Se debe abrir la rosca de la medida de la del mezclador. Se debe limpiar bien el carburador para que no quede ningn resto de metal suelto. Luego de establecer bien la profundidad, se debe fijar con una contratuerca y con un sellante que ayude a fijarla y evite la entrada de aire por la rosca. Por ltimo colocar la tubera de gas. Despus del montaje se debe revisar de nuevo la ubicacin del mezclador, adems de revisar y corregir posibles entradas de aire o fugas de gas.

Este tipo de mezclador no es utilizado en sistemas inyectados, debido a que en estos en el cuerpo de mariposas, no existen venturis.

4.7.1.2

Tipo Brida

Consiste de un cuerpo que tiene incorporado y debidamente ubicado el tubo del mezclador, facilitando el montaje y asegurando la alineacin. En algunos modelos en lugar del tubo existe un anillo con una serie de pequeos orificios en su superficie interior. Pueden ser colocados sobre el carburador y pueden tener un mecanismo enriquecedor de mezcla. Este ltimo dispositivo consiste en una placa que restringe el paso del aire cuando el sistema trabaja con gas. La activacin de esta placa puede ser elctrica, mecnica, neumtica o hidrulica.

Instalacin : Se debe ubicar en el lugar del purificador de aire, asegurndose que el cuerpo del mezclador acople en forma correcta con el cuerpo del carburador. Esta unin se debe hacer con un sellante resistente a la gasolina y al gas natural, se debe tener cuidado de que parte del sellante no penetre dentro de la boca del carburador. Este sellante se usa para evitar la entrada de aire que pueda empobrecer la mezcla durante el funcionamiento con gas. Si el acoplamiento entre el carburador y el mezclador no se logra adecuadamente, tampoco se lograr la alineacin de la boca del tubo del Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 55

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mezclador. En este caso se debe descartar la instalacin de ese mezclador y se debe escoger otro que acople perfectamente.

Luego de colocar el mezclador, se debe colocar encima el purificador de aire, asegurndose de que quede una unin hermtica entre ellos, que evite la entrada de polvo al sistema.

4.7.1.3

Tipo Plato

Estos mezcladores estn formados por una plancha, que tiene la forma de la base del carburador y por los tubos, que generalmente son de tipo promiscuo y estn integrados a un anillo venturi. En algunos modelos los anillos en lugar de tubos poseen una serie de pequeos orificios en la parte de mximo estrangulamiento carburador y el mltiple de admisin. colocados entre el

Instalacin: se debe desmontar el carburador y montar en su lugar el mezclador, colocando las empacaduras previamente humedecidas con aceite.

En caso que el mezclador no coincida perfectamente con la base del mltiple de admisin se debe descartar la instalacin del mezclador y escoger uno que acople perfectamente. Posteriormente instalar el carburador sobre el mezclador en la forma habitual. Conectar las tuberas de gas y de gasolina.

Revisar la instalacin a fin de localizar y corregir posibles entradas de aire o fugas de gas o gasolina.

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4.7.1.4 Tipo Tubos

Este tipo de mezclador se usa generalmente para los carburadores de dos o ms bocas y consiste en un pequeo cuerpo donde est la entrada de gas y el tornillo de regulacin, y los tubos de salida de gas. Es colocado sobre el carburador con los tubos dentro de las bocas de este. En el caso de los vehculos inyectados, se ubican sobre las boquillas de aire del cuerpo de aceleracin.

Instalacin: colocar el mezclador sobre el carburador, con los tubos dentro de las bocas de este, de forma tal que las salidas de los tubos queden centradas en los venturs, a la altura del punto de mximo estrangulamiento. Fijarlo al cuerpo del carburador o a la base del purificador segn el modelo, lo que presente menos dificultad.

Se debe comprobar que los tubos no estorben el funcionamiento de algn mecanismo interno del carburador.

Hacer la conexin pasando la manguera a travs de la pared del purificador, sellando el espacio entre la manguera y la perforacin con un sellante resistente a la gasolina o preferiblemente usando un pasa muros de goma. Se debe limpiar bien la instalacin, evitando que quede alguna partcula de metal que pueda entrar al carburador. Por ltimo revisar la conexin de gas a fin de corregir una posible fuga. En vehculos inyectados, se instala algunas veces despus del filtro de aire y despus del sensor de masa y flujo ( o caudalimetro segn el caso).

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4.7.2 Eleccin del mezclador

Reduccin, flujo de gas y Ubicacin del mezclador en el kit de conversin Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 58

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La eleccin de un mezclador no permite mucha participacin del usuario, debido a que generalmente se consigue solo un mezclador por fabricante para un modelo de vehculo, en casos de motores muy populares se puede encontrar varios, pero las diferencias entre ellos no suelen ser determinantes, as como las diferencias de un fabricante a otro. El criterio de mas peso a la hora de elegir un mezclador es el hecho de que haya sido fabricado especficamente para el modelo de motor al que se le va a instalar. Se deben rechazar las adaptaciones. Se debe evitar en la medida de lo posible el uso de mezcladores de tipo promiscuo, debido a que su instalacin puede daar gravemente al carburador ya que para su buen funcionamiento necesitan una ubicacin muy precisa. En caso de optar por una solucin de este tipo, el instalador debe ser una persona experimentada. 4.7.3 Ubicacin del Mezclador dentro del sistema GNCV El mezclador debe ser fabricado con un material apto para el uso de GNCV, e instalado en la lnea de baja presin, despus del regulador y ubicado despus del filtro de aire. La posicin relativa a los otros elementos de carburacin depende del tipo de vehculo donde se instalara el equipo.

4.7.4 Procedimiento de instalacin del mezclador

Determinar sitio de instalacin. Preparar la base soporte Instalar la base soporte Desmontar purificador de aire Montar el mezclador Montar purificador de aire Conectar al regulador Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 59 '

ALIANZA SENA / ASOPARTESCurso de Diagnostico y Sincronizacin Electrnica Con nfasis en vehculos convertidos a Gas Natural Vehicular 4.8 VARIADOR DE AVANCE Son dispositivos para los sistemas Bi-combustiblees GNCV - gasolina que modifican el comportamiento del sistema de encendido original del motor cuando pasa a trabajar con GNCV. a) Importante: estos sistemas Bi-combustiblees, corrigen principalmente dos problemas: 1. La mezcla aire - gas enciende ms "lentamente" que la de aire - gasolina ( tiene menor velocidad de llama). 2. El Gas Natural como todos los combustibles secos, tiene una mayor resistencia elctrica que la gasolina. 4.8.1 Principios de funcionamiento

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El primer problema (a) se resuelve cambiando la curva de encendido del sistema original, aumentando el avance en aproximadamente 10. Algunos sistemas producen una curva de encendido ( de avance vs RPM) completamente diferente a la de el sistema funcionando en gasolina, debido a que el comportamiento del motor funcionando con gas natural es sensiblemente diferente.

El segundo problema (b) se resuelve produciendo mas poder de chispa en las bujas. Los sistemas de encendido de alta energa que vienen instalados de fbrica en algunos vehculos satisfacen las exigencias de funcionamiento con gas natural, por lo cual se les puede instalar un sistema de ignicin que solo modifique la curva, pero que no necesariamente la energa de las bujas. Esto es debido a que la capacidad de la bobina es mayor de la utilizada, por lo que a una mayor exigencia en el kilo voltaje de chispa, la bobina suministrar la energa extra. En el caso de bobinas de menor capacidad (Vehculos convencionales con capacidad mxima de 18.000 voltios), se puede ampliar la calibracin a la buja , incrementando su kilo voltaje final; esta ultima adaptacin necesita de una modificacin adicional, en el avance de encendido. Una mayor

calibracin retrasa el tiempo de salto de corriente, por lo que hay de darle entre 1 y 2 adicionales, al avance bsico o de posicin del distribuidor.

4.8.2 Instalacin del variador de avance. En todo sistema de conversin Bi-combustible GNCV - gasolina, se debe instalar un variador de avance. La seleccin e instalacin se realizar segn las especificaciones del fabricante del variador de avance y acorde con las caractersticas tcnicas de motor donde se instalar.

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4.8

Sensor de Oxgeno

El sensor de oxgeno es una celda electroqumica que atrae iones de oxgeno, se ubica en la unin conjunta de todos los ductos de escape. Su objeto es medir el oxgeno remanente despus de la combustin.

La seal va del mdulo emulador que regula a una electrovlvula reductora montada en el regulador de gas. Cuando la mezcla es pobre se abre la vlvula y cuando es rica se cierra.

4.10 Medidores de presin del gas

a) Funcin: Los medidores de presin a gas, tambin llamados medidores de nivel de gas, son dispositivos que permiten controlar la cantidad de gas existente en los cilindros. Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 62

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b) Tipos: En el mercado se encuentran principalmente tres tipos de medidores, stos son:

4.10.1 Medidores de lectura directa

El manmetro de presin combinado Son manmetros convencionales que estn colocados sobre la lnea de alta presin y poseen un indicador que permite hacer la lectura directa de la presin remanente en los cilindros. En la nueva generacin de manmetros se les ha adicionado un sensor tipo potencimetro, conectado al conmutador, para que cuando la presin en los cilindros sea baja, se haga en forma automtica el cambio a combustible (Gasolina o Diesel).

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4.10.2 Medidores electrnicos Constan de dos partes: Un transductor convertidor electrnico: Se instala en la lnea de alta presin y convierte la seal de presin en una seal elctrica. Un indicador: Recibe la seal elctrica y presenta la indicacin del nivel de gas remanente, generalmente en forma digital y en fracciones del cilindro lleno o en forma grfica.

4.10.3 Medidores combinados. Son iguales a los medidores electrnicos, pero adems tiene un indicador colocado junto al transductor, que permite hacer una lectura directa de la presin.

4.10.4 Ubicacin e instalacin Se deber tener un indicador de presin (manmetro) en el compartimiento del motor, en un lugar visible desde el punto de llenado, con las siguientes caractersticas:

Estar diseado para soportar la temperatura de operacin y cuatro veces la presin de servicio. El indicador debe tener un rango por lo menos de 1.2 a 1.4 veces la presin de servicio de sistema. Ser construido con un cristal a prueba de impactos y tener un diseo tal que en caso de explosin interna no proyecte ninguna pieza al exterior. Instalarse firmemente, para evitar daos de vibracin y debe estar protegido de impactos por la estructura del vehculo. Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 64

ALIANZA SENA / ASOPARTESCurso de Diagnostico y Sincronizacin Electrnica Con nfasis en vehculos convertidos a Gas Natural Vehicular Las tuberas no deben entrar en la cabina de pasajeros.

Adems se deber tener instalado un indicador de presin dentro de la cabina de pasajeros, electrnico o de otro tipo, que pueda funcionar sin la presencia de tuberas o conducciones. Estar ubicado en el tablero de instrumentos en un lugar que sea permanentemente visible desde la posicin del conductor. 4.11 Selector de combustible a) Funcin: el selector de combustible es un dispositivo de los sistemas Bi-

combustiblees de GNCV gasolina que permite elegir el combustible que se va a suministrar al motor. b) Clases de selectores: Existen dos clases de selectores: Selector manual Selector automtico 4 Selector manual

Figura # 18: Selector manual Con el Patrocinio de: El Dama - Gas Natural Chevrontexaco Gnv S.A. Ecopetrol Realizado por Flix Antonio Gmez Director del Centro de Entrenamiento de Asopartes 65

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a) Funcionamiento Un selector manual de combustible para sistemas Bi-combustiblees GNCV - gasolina es bsicamente un interruptor mltiple que controla las vlvulas solenoides de cierre de gas y de gasolina. Se coloca en el tablero de instrumentos.

4.11.1 Posiciones del Selector de Combustible: Gasolina Cambio de gasolina a gas Gas Cambio de gas a gasolina

Posicin (a): la vlvula de gasolina permanece abierta y la de gas cerrada. Se usa para el funcionamiento con gasolina. Posicin (b): tanto la vlvula de gas como la de gaso