proyecto de grado reloj de mezcla.pdf
TRANSCRIPT
PROYECTO DE GRADO
IMPLEMENTACIÓN DE UN RELOJ DE MEZCLA DE
FABRICACIÓN PROPIA PARA MEJORAR LA CALIBRACIÓN
AIRE/COMBUSTIBLE DE MOTORES CON CARBURADOR EN
LA CIUDAD DE LA PAZ.
POSTULANTE: José Abraham Salgado Solís.
TUTOR: Ing. Thomas Campos
La Paz, Septiembre de 2013
Facultad de Ing. Automotriz Universidad de Los Andes
La Paz - Bolivia
Carrera de Ing. Automotriz
Dedicatoria
Para mi familia y en especial a mi madre
que me brindaron todo el apoyo y
confianza necesarios para la realización y
culminación de este proyecto. A Dios por
darme la fuerza y constancia necesarias y
a todos mis amigos, amigas y personas
cercanas que me brindaron el estímulo
para seguir adelante.
Agradecimientos
Doy gracias a Dios por la fuerza y salud brindada durante mi camino y
permitirme alcanzar el punto de mi vida en el que me encuentro ahora.
A mi madre Celestina Solíz por ser un ejemplo de trabajo, cariño,
constancia y lucha que me motiva a seguir adelante y ser mejor cada día.
Mis más sinceros agradecimientos a:
Ing. Thomas Campos, por brindarme sus conocimientos, guía y
paciencia para la elaboración del presente proyecto.
Ing. Roberto Chávez, por su amistad, colaboración y ayuda en la
elaboración del perfil de grado.
Ing. Antonio Gutiérrez, Ing. Saúl Mendoza por su conocimiento y
colaboración en la disolución de dudas y por la información brindada
durante el desarrollo del proyecto.
Lic. José Carlos Toro por brindarme los medios y espacio necesarios
para la elaboración del marco practico.
Finalmente, a todos mis compañeros y docentes de la Universidad de Los
Andes, por su amistad, momentos gratos y todo el apoyo brindado
durante todos estos años.
¡Muchas Gracias!
INDÍCE GENERAL
CAPITULO I
GENERALIDADES .................................................................................................... 1
1.1. INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 1
1.2. ANTECEDENTES .............................................................................................. 2
1.3. DESCRIPCIÓN DEL OBJETO DE ESTUDIO ....................................................... 5
1.3.1. RelojDe Mezcla ...................................................................................... 5
1.3.2. La Relación Aire/Combustible ............................................................. 5
1.3.4. El Carburador ....................................................................................... 6
1.4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................ 7
1.4.1. Identificación Del Problema ................................................................. 7
1.4.2. Descripción Grafica .............................................................................. 8
1.4.3. Pregunta De Investigación .................................................................... 8
1.5. OBJETIVOS ..................................................................................................... 8
1.5.1. Objetivo General ................................................................................... 8
1.5.2. Objetivos Específicos ............................................................................ 9
1.6. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................... 9
1.6.1. Justificación Técnica ............................................................................. 9
1.6.2. Justificación Social ................................................................................ 9
1.6.3. Justificación Económica ..................................................................... 10
1.7. METODOLOGÍA Y TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN. ...................................... 10
1.7.1. Tipo de Investigación .......................................................................... 10
1.7.2. Metodología ......................................................................................... 10
1.7.3. Diseño Metodológico ........................................................................... 10
1.7.4. Técnicas de Recolección de Información .......................................... 10
1.7.5. Instrumentos de Recolección de Datos .............................................. 11
1.8. ALCANCES Y APORTES ................................................................................. 11
1.8.1. Alcance Espacial .................................................................................. 11
1.8.2. Alcance Temporal ............................................................................... 11
1.8.3. Alcance Temático ................................................................................ 11
MARCO TEORICO O REFERENCIAL ............................................................... 12
2.1. MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA ............................................................. 12
2.1.1. Antecedentes Históricos. ..................................................................... 12
2.1.2. Motor de Combustión Interna ........................................................... 13
2.2. SISTEMAS DEL MOTOR A GASOLINA ........................................................... 13
2.2.1. Sistema de Distribución ...................................................................... 13
2.2.2. Sistema de Encendido ......................................................................... 14
2.2.3. Sistema de Refrigeración .................................................................... 14
2.2.4. Sistema de Lubricación....................................................................... 15
2.2.5. Sistema de Alimentación..................................................................... 15
2.3. EL CARBURADOR ......................................................................................... 16
2.3.1. Constitución Fundamental del Carburador ..................................... 16
2.3.2. Modo Fundamental de Funcionar El Carburador .......................... 17
2.3.3. El Dispositivo de Flotador .................................................................. 18
El dispositivo de flotador (fig. 4)compuesto por el flotador y la válvula de aguja
correspondiente. Estos regulan la aportación de combustible a la cámara del
flotador y mantienen constante el nivel de combustible en el carburador. .......... 18
2.3.4. Dispositivos de Arranque en Frio ...................................................... 20
2.3.5. Sistema de Marcha en Vacío .............................................................. 24
2.3.6. Sistema de Surtidor Principal ............................................................ 26
2.3.7. Dispositivo de Aceleración .................................................................. 29
2.3.8. Dispositivo de Enriquecimiento ......................................................... 31
2.3.9. Dispositivos Adicionales...................................................................... 34
2.4. LA IMPORTANCIA DE LA RELACIÓN AIRE/COMBUSTIBLE. ......................... 36
2.5. LA MEZCLA ESTEQUIOMÉTRICA ................................................................ 38
2.6. LA CONTAMINACIÓN POR COMBUSTIÓN DE LA GASOLINA ........................ 39
2.6.1. Gases de Combustión .......................................................................... 39
2.6.2. Unidades de Medición ......................................................................... 39
2.6.2.1. Partes por millón (ppm)y porcentaje (%) ......................................... 39
2.6.3. Tipos de Gases Producidos en la Combustión y sus Consecuencias
40
2.6.3.1. Inofensivos ........................................................................................... 40
2.6.3.2. Contaminantes ..................................................................................... 41
2.7. EL SENSOR DE OXÍGENO ............................................................................. 42
2.7.1. Sensores de Oxígeno y la Relación Aire/combustible ...................... 43
2.7.2. Sensor de Oxígeno Convencional ....................................................... 44
2.7.2.1. Funcionamiento del Sensor de Oxígeno Convencional .................... 45
2.7.3. Sensor de Relación Aire/combustible (sensor A/F) .......................... 48
2.7.4. Sensores de Oxígeno con Centro de Titanio ..................................... 49
2.7.4.1. Operación del Sensor de Oxígeno de Titanio ................................... 49
2.8. RELOJ DE MEZCLA (AFR METER) ............................................................. 50
2.8.1. Beneficios de la Medición de la Relación Aire/combustible ............ 51
2.9. LA ELECTRÓNICA ........................................................................................ 53
2.9.1. Antecedentes Históricos ...................................................................... 53
2.9.1.1. La era de la electrónica ....................................................................... 53
2.9.1.2. La era del estado solido....................................................................... 54
2.9.2. El Circuito Eléctrico ........................................................................... 54
2.9.2.1. Factores del circuito eléctrico ............................................................ 55
2.9.3. Ley de Ohm .......................................................................................... 58
2.9.4. Semiconductores .................................................................................. 58
2.9.4.1. Conductores ......................................................................................... 58
2.9.4.2. Semiconductores .................................................................................. 59
2.9.5. Componentes Electrónicos Pasivos .................................................... 60
2.9.5.1. Resistores ............................................................................................. 60
2.9.5.2. Capacitores .......................................................................................... 62
2.9.5.3. Bobina o inductor ................................................................................ 63
2.9.6. Componentes Electrónicos Activos .................................................... 63
2.9.6.1. El diodo semiconductor ...................................................................... 63
2.9.6.2. El transistor ......................................................................................... 66
2.9.6.3. El circuito integrado ........................................................................... 67
MARCO PRÁCTICO ............................................................................................... 69
3.1. ESTUDIO DE POBLACIÓN .............................................................................. 69
3.1.1. Parque Automotor RUAT 2009 ......................................................... 69
3.2. CALCULO DE LA MEZCLA ESTEQUIOMÉTRICA ........................................... 72
3.2.1. Composición del Aire .......................................................................... 72
3.2.2. La Gasolina .......................................................................................... 72
3.2.3. Ecuación Química de la Combustión. ............................................... 73
3.2.3.1. Propiedades físicas del Hidrógeno, Oxígeno y Carbono. ................ 74
3.2.4. La Relación Estequiométrica en Masa(8 y 9). .................................. 75
3.2.5. Relacion Estequiometrica en Volumen(13 y 15). .............................. 77
3.3. RELOJ DE MEZCLA ...................................................................................... 77
3.3.1. Selección de Componentes .................................................................. 77
3.3.2. Descripción de Componentes ............................................................. 79
3.3.2.1. Circuitos integrados ............................................................................ 80
3.3.3. Circuito del Reloj de Mezcla .............................................................. 83
3.3.4. Proceso de Fabricación ....................................................................... 86
3.3.5. Reglaje del Reloj de Mezcla ............................................................... 87
3.3.6. Proceso de Instalación......................................................................... 89
3.3.7. Lectura del Instrumento ..................................................................... 92
3.3.8. Proceso de Calibración Del Carburador........................................... 94
3.3.8.1. Desmontaje del carburador: .............................................................. 95
3.3.8.2. Parámetros iniciales del carburador: ................................................ 96
3.3.8.3. Reglaje del carburador ....................................................................... 97
3.3.8.4. Parámetros finales del carburador (después del reglaje):............... 97
3.4. PRUEBA DE DINAMÓMETRO Y ANÁLISIS DE EMISIONES............................. 98
3.4.1. Análisis de Dinamómetro ................................................................... 98
3.4.1.1. Resultados del análisis de dinamómetro ......................................... 100
3.4.2. Análisis de Emisiones Contaminantes ............................................. 100
3.4.2.1. Valores máximos permisibles ........................................................... 102
3.4.2.2. Resultados del análisis de emisiones ................................................ 103
3.4.3. Prueba de Consumo de Combustible (La Paz-Oruro) .................. 103
FACTIBILIDAD ECONOMICA .......................................................................... 105
4.1. COSTOS DE FABRICACIÓN E INSTALACIÓN DEL INSTRUMENTO. .............. 105
4.1.1. Fabricación del Reloj de Mezcla. ..................................................... 105
4.1.2. Instalación del Reloj de Mezcla y Calibración del Carburador ... 107
4.2. COSTO TOTAL DEL PROYECTO ................................................................. 107
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................... 109
5.1. CONCLUSIONES .......................................................................................... 109
5.2. RECOMENDACIONES. ................................................................................. 110
BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................... 111
INDÍCE DE TABLAS
TABLA 1: “Efectos de las Diferentes Relaciones Aire/Combustible” ....................... 37
TABLA 2: “Parque Automotor por Tipo de Combustible” ........................................ 69
TABLA 3: “Parque Automotor por Departamento” ................................................... 69
TABLA 4: “Parque Automotor por Tipo de Modelo” ................................................ 70
TABLA 5: “Vehículos Aplicables Año 2009”............................................................ 70
TABLA 6: “Vehículos Aplicables Año 2013”............................................................ 71
TABLA 7: “Composición del Aire” ........................................................................... 72
TABLA 8: “Propiedades Físicas de la Gasolina” ....................................................... 73
TABLA 9: “Balance de la Ecuación” ......................................................................... 74
TABLA 10: “Propiedades Físicas del Hidrogeno, Oxígeno y Carbono”.................... 74
TABLA 11: “Propiedades Físicas del Aire en Condiciones Estándar” ...................... 76
TABLA 12: “Componentes del Reloj de Mezcla” ...................................................... 79
TABLA 13: “Calibración del Reloj de Mezcla” ......................................................... 88
TABLA 14: “Sensor de Oxígeno y Materiales Para la Implementación” .................. 91
TABLA 15: “Lectura Inicial de la Mezcla” ................................................................ 93
TABLA 16: “Lectura Final de la Mezcla” .................................................................. 98
TABLA 17: “Resultados del Dinamómetro” .............................................................. 99
TABLA 18: “Análisis de Emisiones” ....................................................................... 102
TABLA 19: “Valores Máximos Permisibles de Emisiones Contaminantes” ........... 102
TABLA 20: “Prueba de Consumo de Combustible” ................................................ 104
TABLA 21: “Costo del Reloj de Mezcla y Sensor de Oxigeno” .............................. 105
TABLA 22: “Costos de la Fuente Regulable 0 - 1.5 V” ........................................... 105
TABLA 23: “Costos de Materiales Para el Reloj de Mezcla” .................................. 106
TABLA 24: “Estimación de Tiempo y Costos de Mano de Obra” ........................... 106
TABLA 25: “Costo Total del Reloj de Mezcla y Sensor de Oxígeno” .................... 106
TABLA 26: “Materiales Para la Implementación” ................................................... 107
TABLA 27: “Estimación de Tiempo y Costos de Mano de Obra” ........................... 107
TABLA 28: “Costo Total del Proyecto” ................................................................... 107
TABLA 29: “Consumo de Combustible” ................................................................. 108
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura Nro. 1 “Diagrama Causa-Efecto” ..................................................................... 8
Figura Nro. 2 “Motor de combustión interna” ........................................................... 13
Figura Nro. 3 “Corte Esquemático del Carburador” .................................................. 18
Figura Nro. 4 “Dispositivo de Flotador” .................................................................... 19
Figura Nro. 5 “Disposición de la Cámara de Flotador” ............................................. 20
Figura Nro. 6 “Carburador con Pulsador”.................................................................. 21
Figura Nro. 7 “Mariposa con Válvula de Aire” ......................................................... 22
Figura Nro. 8 “Mariposa de Arranque Semiautomática” ........................................... 23
Figura Nro. 9 “Sistema de Arranque Automático” .................................................... 23
Figura Nro. 10 “Sistema de Marcha en Vacío o Ralentí” .......................................... 25
Figura Nro. 11 “Sistema de Mezcla Adicional”......................................................... 26
Figura Nro. 12 “Sistema de Surtidor Principal”......................................................... 28
Figura Nro. 13 “Tubo de Mezcla”.............................................................................. 29
Figura Nro. 14-15 “Dispositivos de Aceleración” ..................................................... 30
Figura Nro. 16-17 “Dispositivos de Enriquecimiento” .............................................. 31
Figura Nro. 18 “Membrana de Presión” .................................................................... 33
Figura Nro. 19 “Embolo de Presión” ......................................................................... 34
Figura Nro. 20 “Corrector de Altitud” ....................................................................... 35
Figura Nro. 21 “Válvula de Ralentí a Alta Temperatura” ......................................... 36
Figura Nro. 22 “Niveles de Emisiones vs Relación Aire/Combustible” ................... 38
Figura Nro. 23 “Composición de los Gases de Escape en Motores de Gasolina” ..... 42
Figura Nro. 24 “Ubicación del Sensor de Oxígeno” .................................................. 42
Figura Nro. 25 “Construcción del Sensor de Oxígeno” ............................................. 44
Figura Nro. 26 “Rango de Voltaje del Sensor de Oxígeno” ...................................... 47
Figura Nro. 27 “Temperatura vs Señal del Sensor de Oxígeno” ............................... 47
Figura Nro. 28 “Sensor A/F” ..................................................................................... 48
Figura Nro. 29 “Sensor de Oxígeno de Titanio” ........................................................ 49
Figura Nro. 30 “Resistencia del Sensor de Titanio” .................................................. 50
Figura Nro. 31 “Circuito Eléctrico” ........................................................................... 55
Figura Nro. 32 “Medición de Corriente” ................................................................... 56
Figura Nro. 33 “Medición de Voltaje” ....................................................................... 57
Figura Nro. 34 “Medición de la Resistencia Eléctrica” ............................................. 57
Figura Nro. 35 “Resistor Fijo” ................................................................................... 61
Figura Nro. 36 “Resistor Variable” ............................................................................ 61
Figura Nro. 37 “Capacitores” ..................................................................................... 62
Figura Nro. 38 “Diodo Rectificador” ......................................................................... 64
Figura Nro. 39 “Diodo LED” ..................................................................................... 65
Figura Nro. 40 “Transistor” ....................................................................................... 66
Figura Nro. 41 “Circuito Integrado” .......................................................................... 67
Figura Nro. 42 “Parque Automotor Apto Para el Uso del Reloj de Mezcla” ........... 71
Figura Nro. 43 “Octano” ............................................................................................ 73
Figura Nro. 44 “Componentes Electrónicos del Reloj de Mezcla” ........................... 79
Figura Nro. 45 “Instalación Típica del Circuito Integrado LM3914” ....................... 81
Figura Nro. 46 “Circuito integrado LM7805” ........................................................... 82
Figura Nro. 47 “Circuito del reloj de mezcla” ........................................................... 83
Figura Nro. 48 “Voltaje de Alimentación del Circuito” ............................................ 84
Figura Nro. 49 “Medición de Corriente” ................................................................... 85
Figura Nro. 50 “Reloj de Mezcla Finalizado” ........................................................... 87
Figura Nro. 51 “Señal del Sensor de Oxígeno” ......................................................... 87
Figura Nro. 52 “Fuente de Voltaje Regulable (0- 1.5v)” ........................................... 89
Figura Nro. 53 “Circuito de la Fuente Regulable de Voltaje” ................................... 89
Figura Nro. 54 “Instalación del Sensor de Oxigeno” ................................................. 91
Figura Nro. 55 “Lectura Inicial del Reloj de Mezcla” ............................................... 93
Figura Nro. 56-57: “Partes del Purificador y Carburador Suzuki Escudo” ............... 94
Figura Nro. 58 “Desmontaje del Carburador” ........................................................... 95
Figura Nro. 59 “Despiece del Carburador” ................................................................ 96
Figura Nro. 60 “Lectura Final del Reloj de Mezcla” ................................................. 97
Figura Nro. 61 “Prueba de Dinamómetro” ................................................................ 98
Figura Nro. 62 “Zonda Para Análisis de Emisiones” ............................................... 100
Figura Nro. 63 “Lectura Inicial de Emisiones Contaminantes” ............................... 101
Figura Nro. 64 “Lectura Final de Emisiones contaminantes”.................................. 101
Figura Nro. 65 “Análisis de Emisiones” .................................................................. 102
Figura Nro. 66 “Trayecto de Prueba de Consumo de Combustible” ....................... 103
Figura Nro. 67 “Consumo de Combustible” ............................................................ 108
ÍNDICE DE ANEXOS
ANEXO A “Precios de Relojs de Mezcla Originales Según www.amazon.com” ... 113
ANEXO B “Herramientas Necesarias Para la Fabricación e Implementación Del
Reloj De Mezcla” ..................................................................................................... 114
ANEXO C “Factura de Compra del Sensor de Oxigeno” ....................................... 115
ANEXO D “Factura de Compra de los Componentes Electrónicos” ...................... 115
ANEXO E “Factura de Alquiler del Dinamómetro y Analizador De Emisiones” .. 116
ANEXO F “Generalidades Motor Suzuki G 16A” .................................................. 116
ANEXO G “Circuito del Reloj de Mezcla” ............................................................ 117
1
CAPITULO I
GENERALIDADES
1.1. Introducción
Actualmente en los talleres de la ciudad de La Paz predomina un deficiente control de
las emisiones en vehículos con carburador, principalmente por la baja adquisición de
instrumentos de diagnóstico y calibración del sistema de alimentación, como lo es un
reloj de mezcla, esto se debe en parte al elevado costo de dicho instrumento.
En los talleres automotrices que no cuentan con este instrumento de lectura de la
mezcla, se realiza la calibración empíricamente es decir mediante la sensación que
perciba el mecánico en el funcionamiento del motor, este método no es aconsejable
debido al gran número de reglajes que se pueden instalar en el carburador, además del
extendido tiempo que se necesitaría para poner a prueba cada uno de ellos, dando
como resultado una calibración inexacta de la mezcla aire/combustible.
La deficiente calibración de la relación aire/combustible conlleva en problemas
como:
Elevadas emisiones de gases contaminantes, hidrocarburos no quemados,
monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno.
Reducción en la potencia del motor.
Incremento del consumo de combustible.
El propósito del presente proyecto es la implementación de un reloj de mezcla de
fabricación propia, identificar y describir los componentes necesarios para su
elaboración, establecer el proceso de ensamblaje y reglaje, describir el proceso de
instalación y lectura del dispositivo además demostrar la correcta calibración de la
relación aire/combustible de un vehículo con carburador mediante la comparación
con equipos profesionales.
2
Es importante mencionar que en la ciudad de La Paz existe un importante sector de
automóviles que utilizan motores con carburador tanto en el sector privado, público y
vehículos de competición. Esto se debe en parte a las ventajas que representa el
funcionamiento de un motor con carburador frente a un sistema de inyección
electrónica como son: bajo coste de repuestos, fácil mantenimiento, buenas
prestaciones, fácil transporte y mayor fiabilidad. Y también a la tendencia de los
conductores de mantener en funcionamiento los denominados vehículos clásicos o
históricos que en su mayoría cuentan con motores con carburador.
1.2. Antecedentes
Para entender completamente por qué un vehículo con carburador debería usar un
reloj de mezcla, primero tenemos que conocer el desarrollo del sensor de oxígeno, el
reloj de mezcla y su función en el campo automotriz:
Los sensores de comenzaron a utilizarse en los vehículos con la aparición de la
inyección de combustible en la década de 1980. Su propósito era controlar la
degradación de componentes (es decir, inyectores de combustible, fugas de vacío) de
los vehículos, mientras estos acumulaban kilómetros. Su tarea básica consistía en
informar al ordenador si el vehículo mantenía una relación aire / combustible de
14.7:1 (proporción ideal para motores de gasolina), en ralentí, aceleración moderada
y condiciones de crucero, y si no era de esa manera “modificar” el pulso del inyector
para empobrecer o enriquecer la mezcla del motor. Cuando la ECU está prestando
atención a la entrada del sensor de O2, el motor está operando en un “circuito
cerrado”. Bajo aceleraciones a fondo o cuando el obturador esta 100% abierto la ECU
ignora el sensor de O2, ya que el motor requiere una mezcla que no sea 14.7:1, que
está fuera de los parámetros de diseño del sensor. Esto se conoce como “circuito
abierto”. El sensor le permite saber a la ECU si el motor está funcionando por encima
o por debajo de 14.7:1 mediante el envío de voltaje a la computadora en un rango
3
entre 0 y 1 voltios. Los relojes de mezcla son simplemente un voltímetro para esta
señal. En resumen un reloj de mezcla puede decirnos si la mezcla es estequiometria,
rica o pobre.
Los relojes de mezcla se desarrollaron en los años 90 cuando fabricantes de
automóviles comenzaron a buscar obtener la información del estado de la mezcla en
todas las circunstancias. Esto fue para generar diversas proporciones, por ejemplo
correr aire / combustible más pobre que 14.7:1 en condiciones de crucero.
Volkswagen y Honda fue pionera en el desarrollo de los sensores especializados de
O2 para proporcionar información precisa de aire-combustible proporciones en estas
circunstancias variables. Lo hicieron mediante la ampliación de la gama de tensión en
la que se proporcionó retroalimentación desde el sensor y realizar una escala lineal
que proporcionan una tensión fija que correlaciona con una específica relación aire /
combustible.
Los vehículos de alto rendimiento descubrieron que los sensores de O2 son muy
útiles cuando se precisa conocer la relación aire / combustible que se requieren para
maximizar la potencia, la fiabilidad y el kilometraje de los vehículos modificados.
Con estos beneficios en mente y para satisfacer la demanda de los consumidores,
varios fabricantes desarrollaron estos relojes utilizando sensores cada vez más
precisos y durables. Se fabricaron relojes con iluminación led con el objetivo de
facilitar la lectura, creando una herramienta muy útil y muy necesaria para la
calibración de la mezcla de los vehículos.
TITULO: EVOLUCION DELRELOJ DE MEZCLA
AUTOR: AUTOMETER
AÑO: marzo del 2005
DIRECCIÓN: www.autometer.com
4
Una de las ventajas de la era electrónica en la que vivimos es ver como esta se filtra
en el desarrollo de la tecnología. CHEVY uno de los fabricantes de los relojes de
mezcla comenzó introduciendo este sistema en los años 1980 y para los años 1990
casi la mayoría de los fabricantes de automóviles usaban sensores de oxígeno para
crear una retroalimentación con la computadora a bordo.
El sensor de O2 convierte los niveles de oxígeno en los gases de escape en una señal
de voltaje, esta señal es un excelente indicador de la relación aire/combustible de la
mezcla. Bajos niveles de oxígeno indican que el motor esta con mezcla rica, mientras
que altos niveles de oxígeno significan que la mezcla es pobre, esa señal podría
conectarse a un display que refleje la retro alimentación del sensor, esto se convierte
en un reloj de mezcla. Muchos fabricantes como Edelbrock, MSD, y otros fabrican
este tipo de dispositivos.
Uno de los desafíos en talleres automotrices siempre fue calibrar un carburador para
lograr máximo desempeño, bajo consumo de combustible y buena potencia,
especialmente en sistemas de doble carburador o carburadores de 4 gargantas.
Sin la retro alimentación que nos puede brindar un reloj de mezcla, calibrar un
carburador es muy difícil ya que el mecánico básicamente tiene que adivinar si el
motor está funcionando con mezcla rica o mezcla pobre. Con la experiencia el
mecánico puede empezar a diferenciar entre una mezcla demasiado rica o pobre. Sin
embargo al usar un reloj de mezcla podemos obtener una lectura mucho más rápida y
precisa de que es lo que está pasando en el motor.
TITULO: RELOJ DE MEZCLA
AUTOR:Jeff Smith
AÑO: febrero del 2009
DIRECCION: www.chevyhiperformance.com
5
1.3. Descripción del Objeto de Estudio
1.3.1. RelojDe Mezcla
Es un dispositivo electrónico que cuenta de dos partes principales:
Un sensor de oxígeno, o sensor lamba que está situado en el conducto de escape, de
forma que puede medir la concentración de oxígeno en los gases de escape. La
medida del oxígeno es representativa del grado de riqueza de la mezcla, magnitud que
la sonda transforma en un valor de tensión.
Display, que representa el valor de la tensión enviada por el sensor de oxígeno en una
escala de LEDs iluminados que permiten de manera visual y sencilla conocer el
estado de la mezcla.
1.3.2. La Relación Aire/Combustible
Es el número que expresa la cantidad, en masa o en volumen, de aire aspirado por un
motor de combustión para una cantidad unitaria de combustible. Dicha relación está
en función del combustible, del tipo de motor, de su regulación y de la carburación
Una mezcla “pobre” es una donde hay un exceso de oxígeno mezclado con la
gasolina, una mezcla pobre se traduce en un radio mayor a 14.7:1 una mezcla pobre
puede dar como resultado alto índice de hidrocarburos no quemados y óxidos de
nitrógeno.
Una mezcla rica puede conducir a altos niveles de hidrocarburos y monóxido de
carbono, pero los niveles de óxidos de nitrógeno (NOx) se mantendrán en niveles
bajos. El control de emisiones es el resultado de un balance. A menudo reducir las
emisiones de un gas contaminante incrementaran las de otro; de ahí que se obtiene el
balance estequiométrico (14.7:1, aire /combustible).
6
1.3.3. La Mezcla Estequiométrica
La combustión completaes el resultado de la mezcla estequiometria. Hay exactamente
el oxígeno suficiente para quemar todo el combustible en la cámara de combustión.
Este valor en la mayoría de los casos es de 14,7:1 aire a combustible en masa y de
9000:1 aire a combustible en volumen en condiciones normales.
La palabra estequiométrico deriva del griego (stoy-kee-o-met-rik) que significa
elemento medido.
Si se alcanza la mezcla estequiometria, se obtiene la combustión perfecta reduciendo
los gases contaminantes. Esto es porque complejos sistemas de medición de
combustible computarizados son empleados, e incluso con toda esta tecnología la
mezcla perfecta (14.7:1) nunca es alcanzada. Lo mejor que se puede hacer es
mantenerse lo más cerca posible.
El primer número en la relación aire/combustible siempre representa la cantidad de
aire en la mezcla. El segundo número es siempre la cantidad de combustible. Una
mezcla pobre tiene una cantidad excesiva de aire en la mezcla (como 18:1). Una
mezcla rica es aquella que posee una baja cantidad de aire, o excesivo combustible
(como 8:1).
1.3.4. El Carburador
El carburador es el dispositivo del sistema de alimentación que se encarga de preparar
la mezcla de aire-combustible en los motores de gasolina. A fin de que
el motor funcione de la mejor manera para entregarmejor economía y obtenga la
mayor potencia de salida, es importante que la gasolina esté mezclada con el aire en
las proporciones óptimas. Estas proporciones son de 14.7 partes de aire en peso, por
cada 1 parte de gasolina; es lo que se llama “mezcla estequiometria”
7
1.4. Planteamiento Del Problema
El problema de la inexacta calibración de la mezcla aire/combustible deriva en
problemas como bajo rendimiento, incremento del consumo de combustible y altos
índices de contaminación ambiental. Existen en el mercado instrumentos de
diagnóstico y control de la mezcla, pero debido a su elevado costo la adquisición por
parte de talleres automotrices es escasa.
Por otra parte al ser una instrumento de elevado costo, los talleres automotrices
instalan la herramienta en un vehículo y luego del diagnóstico esta es retirada e
instalada en otro vehículo por breves periodos de tiempo, es decir no existe un control
permanente de las emisiones. Si la instalación del dispositivo fuese permanente se
ahorraría el tiempo extracción del instrumento, reduciendo el tiempo de diagnóstico y
costos del servicio.
Si el instrumento estuviese permanentemente instalado existiría un control constante
de la mezcla, sabiendo en todo momento el correcto estado de funcionamiento del
motor, ahorrando largos periodos hasta una posible intervención, y logrando máxima
eficiencia en el funcionamiento del motor.
1.4.1. Identificación Del Problema
Deficiente funcionamiento de motores con carburador en la ciudad de La Paz por la
inexacta calibración de la mezcla aire/combustible debido al elevado costo del
instrumento de análisis y baja adquisición por parte de talleres automotrices.
8
1.4.2. Descripción Grafica
Figura Nro. 1 “Diagrama Causa-Efecto”
Fuente: Elaboración propia
1.4.3. Pregunta De Investigación
¿Cómo mejorar la calibración de la mezcla aire/combustible en motores con
carburador a un costo accesible?
1.5. Objetivos
1.5.1. Objetivo General
Mejorar la calibración aire/combustible de motores con carburador en la ciudad de La
Paz mediante la implementación de un reloj de mezcla de fabricación propia y bajo
costo.
Def
icie
nte
fu
nci
on
amie
nto
de
mo
tore
s co
n c
arb
ura
do
r en
la c
iud
ad d
e La
Paz
po
r in
corr
ecta
cal
ibra
ció
n d
e la
mez
cla
aire
/co
mb
ust
ible
deb
ido
al e
leva
do
co
sto
d
e la
her
ram
ien
ta d
e an
ális
is y
baj
a ad
qu
isic
ión
po
r p
arte
de
talle
res
auto
mo
tric
es.
Elevados índices de gases contaminantes
Reducción en la potencia del vehículo
Incremento en del consumo de combustible
Inexistencia de un control activo de la mezcla
Costos elevados de calibración con instrumentos
especializados
Extendidos tiempos para la calibración
9
1.5.2. Objetivos Específicos
Describir como beneficia la implementación de un reloj de mezcla al
funcionamiento del motor
Identificar los componentes necesarios para la fabricación del reloj de mezcla.
Fabricación y reglaje del reloj de mezcla.
Instalary describir la lectura del instrumento en un vehículo de prueba.
Calibración de la mezcla en el vehículo, mediante el reglaje del carburador.
Verificar la correcta calibración de la mezcla mediante la comparación con
equipos profesionales.
1.6. Justificación
1.6.1. Justificación Técnica
Al permitirnos conocer el estado de la relación aire/combustible del motor, un
reloj de mezcla se convierte en un instrumento fundamental para la calibración de
la mezcla en motores con carburador. Ya que al corregir el problema de una
mezcla no estequiométrica también corregimos problemas como:
Elevado consumo de combustible.
Perdida de potencia del motor.
Elevadas emisiones contaminantes.
1.6.2. Justificación Social
Reducir las emisiones contaminantes se convierte en la principal justificación
social de este proyecto. Estas se producen o incrementan cuando la mezcla no es
estequiométrica produciendo los siguientes gases:
Monóxido de carbono (CO), Altamente tóxico y puede causar
la muerte cuando se respira en niveles elevados.
Hidrocarburos (HC), Los principales efectos en la salud son: irritación de
ojos, nariz, garganta, dolor de cabeza y nauseas.
Óxidos de Nitrógeno (NOx), Causantes de la lluvia acida.
10
1.6.3. Justificación Económica
El presente proyecto plantea la implementación de un reloj de mezcla de fabricación
propia, el cual representaría una inversión mucho menor para la adquisición de dicho
dispositivo, sobre todo porque no se requiere un circuito muy complejo ni
componentes electrónicos muy costosos.
También se plantea la reducción en el consumo de combustible, logrando un
rendimiento óptimo mediante la calibración de la mezcla aire combustible,
beneficiando a la economía de los propietarios de vehículos con carburador.
1.7. Metodología y Técnicas de Investigación.
1.7.1. Tipo de Investigación
El tipo de investigación es explicativa, correlacionada ya que explica el porqué de la
mala calibración y como esta repercute en el funcionamiento del vehículo.
1.7.2. Metodología
Los métodos utilizados para el desarrollo del presente proyecto son el método
analítico y lógico inductivo.Propone mediante la implementación de un reloj de
mezcla, apreciar resultados positivos en problemas de suma importancia como son el
consumo de combustible, la contaminación y potencia de vehículos con carburador.
1.7.3. Diseño Metodológico
No experimental, pues, el objetivo del proyecto es alcanzar la mezcla estequiométrica
en el motor y noalterar el valor de la misma.
1.7.4. Técnicas de Recolección de Información
Revisión Bibliográfica, es necesaria para conocer en teoría como este
proyecto beneficiara a los vehículos con carburador, también para entender
diversos conceptos como emisiones contaminantes, la mezcla estequiométrica,
etc.
11
1.7.5. Instrumentos de Recolección de Datos
Cámara fotográfica
Cuaderno de apuntes
1.8. Alcances y Aportes
1.8.1. Alcance Espacial
El presente proyecto de investigación se delimita a la ciudad de La Paz-Bolivia.
1.8.2. Alcance Temporal
El proyecto de investigación se desarrollara desde el 11 de marzo del 2013 hasta el 11
de agosto de 2013
1.8.3. Alcance Temático
El proyecto de investigación se desarrolla en base a los siguientes temas:
Química aplicada.
Nos permite conocer que es la mezcla estequiométrica y los efectos que
conlleva estar fuera de esta.
Motores a gasolina.
Nos permite conocer cuáles son los beneficios de la mezcla estequiometria en
motores de combustión, además del carburador, sus sistemas y como este
controla la mezcla aire/combustible.
Electrónica.
Es necesario para conocer el funcionamiento del sensor O2 y los circuitos que
son necesarios para el funcionamiento del reloj de mezcla.
12
CAPITULO II
MARCO TEORICO O REFERENCIAL
En este capítulo se hará referencia a todos los conocimientos
y conceptos necesarios para el desarrollo del proyecto.
Se definirá el motor de combustión interna y los sistemas que
lo conforman, el carburador, los beneficios de la mezcla
estequiométrica, el sensor de oxígeno y sensor lambda,
además se conoceránlos componentes electrónicos necesarios
para la fabricación del reloj de mezcla.
2.1. Motor de Combustión Interna
2.1.1. Antecedentes Históricos.
Los primeros motores de combustión interna no tenían “compresión”1, sino que
funcionaban con una mezcla de aire y combustible aspirada o soplada dentro durante
la primera parte del movimiento del sistema. La distinción más significativa entre los
motores de combustión interna modernos y los diseños antiguos es el uso de la
compresión.
El motor cíclico Otto, cuyo nombre proviene del técnico alemán que lo inventó,
Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina que se emplea en
automoción y aeronáutica.
[CEAC 2003]
1Compresión: aumento de la presión de la mezcla dentro del cilindro del motor.
13
2.1.2. Motor de Combustión Interna
El motor de combustión interna, es un conjunto de elementos y mecanismos
(dinámicos y estáticos) que en funcionamiento, transforma la energía química del
combustible empleado, mediante un ciclo térmico de trabajo, en energía mecánica. Es
así como se proporciona el movimiento rotativo a su eje y que a través de los
elementos de transmisión es transferida a las ruedas.
[CEAC 2003]
Figura Nro. 2 “Motor de combustión interna”
Fuente: http://www.maestrojuandeavila.es
2.2. Sistemas del Motor a Gasolina
2.2.1. Sistema de Distribución
El sistema de distribución es el conjunto de elementos que regulan la apertura y cierre
de válvulas en el momento oportuno y a su vez la entrada de la mezcla, (gases
14
frescos) y la salida de los gases residuales de los cilindros, en el momento adecuado
después de producirse la explosión.
[Arias-Paz 2006]
2.2.2. Sistema de Encendido
El sistema de encendido consiste en generar la energía que hace saltar chispa en la
bujía. (Funcionamiento de un sistema de encendido convencional), al mover la llave
de encendido del vehículo en la posición de contacto, la corriente alimenta a la
bobina, que se encarga de transformar los 12 voltios provenientes de la batería en
12000 voltios para enviarlos al distribuidor por un cable de alta tensión. Una vez que
se coloca la llave en posición de encendido, el motor de arranque hace girar al motor
en general y por medio de engranajes el movimiento del distribuidor empieza a
repartir la chispa por cables de alta tensión a cada cilindro, de acuerdo a su orden de
encendido a través de las bujías, y con la mezcla de aire/combustible (proveniente del
sistema de alimentación) comprimidos en la cámara de combustión se produce la
explosión lo que provoca que el cigüeñal empiece a girar y que el motor encienda.
[Arias-Paz 2006]
2.2.3. Sistema de Refrigeración
El sistema de refrigeración del motor, es el encargado de mantener y asegurar la
temperatura ideal de trabajo, de las partes metálicas que están en contacto con las
altas temperaturas, durante el funcionamiento del motor.
La finalidad del sistema de refrigeración, es de mantener al motor a una temperatura
moderada de funcionamiento, que normalmente es de 80°C (Celsius)
aproximadamente. Por otra parte la refrigeración del motor, permite una buena
lubricación del mismo.
[CEAC 2003]
15
2.2.4. Sistema de Lubricación
El Sistema de lubricación, evita en lo posible el contacto directo entre dos piezas en
movimiento, interponiendo una delgada película o capa de aceite, sobre la cual se
deslizan unas sobre otras todas las piezas de un motor, como en las paredes de los
cilindros, pie de biela, bulón, pistón, cabeza de biela sobre el codo del cigüeñal,
cojinetes del cigüeñal y árbol de levas, taques, guías de válvula, balancines, etc.
El sistema de lubricación asegura que cada pieza móvil del motor obtenga el aceite
necesario para que se pueda desplazar con facilidad.
En ese sentido las dos principales piezas que requieren aceite son los pistones para
que se puedan deslizar con facilidad dentro de los cilindros y cualquier soporte que le
permita al cigüeñal y árbol de levas girar libremente.
El funcionamiento correcto del sistema lubricación es vital para el automóvil. Las
precauciones fundamentales que debe observar todo conductor son comprobar y
mantener el nivel del aceite. Cuando el vehículo está en marcha, observar el
manómetro o testigo luminoso para comprobar que el funcionamiento del sistema es
correcto.
[Hermógenes G. 2000]
2.2.5. Sistema de Alimentación
El sistema de alimentación es el encargado de proporcionar la mezcla
aire/combustible al motor, la bomba de combustible absorbe la gasolina del tanque de
combustible y lo envía al filtro para su purificación, luego llega al carburador para
que este prepare la mezcla de aire y combustible en una proporción adecuada,
dependiendo de las necesidades del motor, para que por medio del múltiple de
admisión pase esa mezcla de aire- combustible a la culata de cilindros, y cuando se
abra la válvula de admisión ingrese la mezcla a la cámara de combustión. Luego de
ser comprimida esta mezcla salte la chispa por la bujía y produzca una explosión
16
impulsando el pistón que estaba en el “PMS”2 hasta el “PMI”
3. Convirtiéndose este
movimiento lineal en rotacional por medio del cigüeñal. Finalmente se abre la válvula
de escape mientras el pistón avanza del PMI al PMS expulsado la mezcla por medio
del múltiple de escape.
[Arias-Paz 2006]
2.3. El Carburador
2.3.1. Constitución Fundamental del Carburador
El carburador está constituido generalmente por dos o tres partes principales: la
válvula de mariposa, el cuerpo del carburador y la tapa carburador.
En las partes principales del carburador están dispuestos los distintos dispositivos que
lo forman:
1. Dispositivo de flotador, que consta de cámara, flotador y válvula de aguja del
flotador.
2. Dispositivo de arranque en frío. Pulsador, mariposa de arranque y carburador
de arranque son los equipos empleados.
3. Sistema de ralentí con dispositivo de transición. Consta del surtidor de aire
de“ralentí”4, el surtidor de combustible de ralentí, los orificios de paso o de
transición en la cámara de mezcla y los dispositivos para la dosificación de
mezcla o aire adicional.
4. Sistema del surtidor principal, Consta de surtidor principal, difusor o tubo
Venturi o embudo, surtidor corrector de aire, y tubo de mezcla.
2 PMS: Punto muerto superior de la carrera del embolo en el cilindro
3 PMI: Punto muerto inferior de la carrera del embolo en el cilindro.
4Ralentí: Numero de revoluciones por minuto a las que debe funcionar un motor de
combustión cuando no está acelerado
17
5. Dispositivo de aceleración, que consta de bomba dé aceleración, válvulas y tubo
de inyección.
6. Dispositivo de enriquecimiento, que consta de válvula de enriquecimiento, el
tubo de enriquecimiento y del mando por depresión.
7. Dispositivos adicionales, como por ejemplo el corrector de altitud, para
proporcionar la mezcla de relación correcta con independencia de la altitud.
[GERSCHLER H. 1998]
2.3.2. Modo Fundamental de Funcionar El Carburador
El combustible llega, a través de la válvula de aguja del flotador, a la cámara del
flotador (fig. 3). Mediante el dispositivo de flotador se regula la aportación de
combustible a la cámara del flotador. De esta cámara fluye el combustible, a través
del sistema de surtidor principal, al tubo de mezcla. De acuerdo con la depresión que
se produce durante el tiempo de aspiración el combustible es aspirado del brazo de
salida a la cámara de mezcla, pulverizado y mezclado con aire. La mezcla preparada
aire/combustible es gasificada en su mayor parte por medio de las partes calientes del
motor o por el efecto de una cámara de precalentamiento llegando al cilindro a través
de la válvula de admisión.
Por medio del dispositivo de arranque se prepara la mezcla más favorable para el
arranque del motor, con objeto de lograr la mejor puesta en marcha del mismo.
El sistema de ralentí prepara, mediante el surtidor de combustible de ralentí y el
surtidor de aire de ralentí, la mezcla para obtener una marcha en vacío uniforme. El
dispositivo de transición sirve para mejorar el paso del sistema de ralentí al sistema
de surtidor principal. Los dispositivos de mezcla adicional o de circulación de aire
permiten mantener un ajuste favorable de la marcha en vacío del motor con un
mínimo de sustancias contaminantes en los gases de escape.
18
Figura Nro. 3 “Corte Esquemático del Carburador”
Fuente: [GERSCHLER H.]
Gracias al dispositivo de aceleración, el combustible adicional necesario para la
aceleración se inyecta por medio de una bomba en la cámara de mezcla. Con el
dispositivo de enriquecimiento, se añade el combustible adicional necesario en las
zonas superiores de número de revoluciones y de carga a la mezcla.
[GERSCHLER H. 1998]
2.3.3. El Dispositivo de Flotador
El dispositivo de flotador (fig. 4)compuesto por el flotador y la válvula de aguja
correspondiente. Estos regulan la aportación de combustible a la cámara del
flotador y mantienen constante el nivel de combustible en el carburador.
19
Figura Nro. 4 “Dispositivo de Flotador”
Fuente: [GERSCHLER H.]
El nivel de combustible está normalmente fijado para una presión de alimentación de
0,1 a 0,2 bar para combustible de 0,730 g/cm3 de densidad. Las diferencias en presión
de alimentación y densidad de combustible pueden compensarse mediante
“chileras”5de distintos espesores debajo de la válvula de aguja del flotador.
Con objeto de que el combustible no rebase, el nivel del mismo deberá estar 2 mm a 5
mm por debajo de la desembocadura del tubo de mezcla. En el caso de un nivel
demasiado alto se arrastraría demasiado combustible y en el caso de ser aquel nivel
demasiado bajo el combustible arrastrado sería demasiado poco. Cuando se alcanzara
el nivel correcto la aguja del flotador se apretaría contra su asiento al subir el flotador
estrangulando o suprimiendo la aportación de combustible. Para que se alcance una
suficiente fuerza de cierre, la fuerza ascendente del flotador tiene que superar a la
presión de alimentación de la bomba de combustible. Por esta razón se determinan
exactamente el peso y el volumen del flotador.
Los carburadores deben montarse fundamentalmente con la cámara del flotador hacia
adelante en la dirección de la marcha, para evitar escasez de combustible en la subida
de pendientes y en las aceleraciones (fig.5).
[GERSCHLER H. 1998]
5 Chiclera: Pequeño tornillo de cobre que cuenta con un orificio en el centro de diferentes
diámetros, utilizado en el reglaje de carburadores.
20
Figura Nro. 5 “Disposición de la Cámara de Flotador”
Fuente: [GERSCHLER H.]
2.3.4. Dispositivos de Arranque en Frio
En el arranque de motores fríos se separa de la mezcla una gran parte del combustible
y se deposita en las paredes del tubo de aspiración y de los cilindros. Esto procede de
que la velocidad de la corriente de mezcla es muy pequeña a causa del escaso número
de revoluciones que se tienen en el arranque del motor ya que como la temperatura es
baja no se gasifica sino una insignificante cantidad del combustible. La pequeña
depresión no basta tampoco para aprovisionar al motor con los sistemas del surtidor
para marcha en vacío o del surtidor principal. La mezcla en la cámara de combustión
resulta por todo ello muy pobre y el motor no arranca. Por esto es necesario un
dispositivo de arranque. La misión de éste consiste en proporcionar al motor para el
arranque en frío una mezcla muy rica, hasta de aproximadamente 1:3.
Como dispositivos de arranque se emplean pulsadores y mariposas de arranque.
El pulsador, que se acciona manualmente, se monta encima de la cámara del
flotador. Antes del arranque, el flotador se empuja hacia abajo con el
pulsador. De este modo, entra combustible por encima del nivel normal en la
cámara del flotador y rebosa por la desembocadura del surtidor principal. El
21
combustible que rebosa no está pulverizado, gasifica mal y arrastra el aceite
de lubricación cuando llega al cilindro. El pulsador sólo se usa todavía en los
carburadores de motocicleta (fig. 6).
Figura Nro. 6 “Carburador con Pulsador”
Fuente: [GERSCHLER H.]
En algunos casos, el paso de aire se estrangula también por el filtro de aire por medio
de un disco segmentado, para aumentar la depresión en el proceso de arranque.
Las mariposas de arranque pueden accionarse por medios mecánicos, tirando de un
cable, o de modo automático empleando un “resorte bimetálico”6.
[GERSCHLER H. 1998]
La mariposa de arranque con válvula de aire se dispone a la entrada de la
cámara de mezcla (fig.7). En el ala grande de la mariposa que va soportada
excéntricamente. Si la mariposa se cierra para el arranque del motor, la
6 Resorte bimetálico: Resorte o muelle capaz de deformarse y retornar a su forma original
cuando son sometidos a elementos externos como el calor y la electricidad.
22
depresión en la cámara de mezcla aumenta de tal modo que el combustible
sale en chorro por la desembocadura de los surtidores. Después de haber
arrancado el motor, se abre automáticamente la válvula de aire más o menos
ampliamente según sea el número de revoluciones, y deja pasar aire por la
mariposa, con esto se evita un excesivo enriquecimiento de la mezcla. La
mariposa de arranque permanece entre tanto invariablemente cerrada.
[GERSCHLER H.]
Figura Nro. 7 “Mariposa con Válvula de Aire”
Fuente: [GERSCHLER H.]
Con la mariposa de arranque semiautomática (fig. 8) se lleva a través de
ella la cantidad necesaria de aire para formar la mezcla de arranque. La
mariposa, a causa de estar excéntricamente montada en el eje y con libertad de
movimiento se ve sometida a rápidas oscilaciones producidas por un lado por
la depresión y por el otro por la acción de un resorte.
[GERSCHLER H. 1998]
23
Figura Nro. 8 “Mariposa de Arranque Semiautomática”
Fuente: [GERSCHLER H.]
El arranque automático(fig. 9)
El arranque automático tiene la misión de hacer posible el arranque del motor de
modo seguro a cualquier temperatura.
Figura Nro. 9 “Sistema de Arranque Automático”
Fuente: [GERSCHLER H.]
El resorte bimetálico en espiral del arranque automático responde a cualquier
variación de la temperatura. El calentamiento del resorte bimetálico puede producirse
por corriente eléctrica (al cerrar el circuito de encendido), por agua caliente (en
24
dependencia de la temperatura del agua de refrigeración) o por combinación de la
corriente eléctrica y del agua caliente. Al enfriarse, el resorte bimetálico se contrae y
actúa con su tensión sobre la palanca de arrastre, que está unida al eje de la mariposa
de arranque. El arranque automático trabaja de manera automática si antes del
arranque del motor se aprieta un poco el pedal del acelerador y se libera con ello el
disco escalonado.
[GERSCHLER H. 1998]
2.3.5. Sistema de Marcha en Vacío
Con el número de revoluciones de la marcha en vacío o ralentí la velocidad del aire
en el difusor o venturi es demasiado pequeña para aspirar el combustible de la
desembocadura del surtidor principal. Pero como el motor tiene, no obstante, que
seguir funcionando con marcha en vacío, tiene que existir un sistema para esta
marcha.
La cantidad básica de combustible para el ralentí se toma detrás del surtidor principal
en el pozo del tubo de la mezcla y pasa en primer lugar por un orificio transversal y
luego por dos conductos. En uno de ellos, el combustible de ralentí es dosificado por
el surtidor de ralentí y se pulveriza con el aire que entra en el surtidor de aire de
ralentí. La mezcla ya preparada baja por un orificio cuya sección está determinada
por el tornillo regulador de mezcla de ralentí. De este sistema de ralentí se abastecen
también los conductos de transición. La cantidad de mezcla ajustable con el tornillo
regulador de mezcla de ralentí llega entonces al canal de mezcla adicional. Además,
por el sistema de mezcla adicional se aspira combustible a través del surtidor de
combustible adicional, y aire por el surtidor de aire adicional y se forma una mezcla.
Esta, en dirección descendente, alcanza un conducto transversal y forma la mezcla
adicional con el aire que entra de la cámara de la mezcla. La sección de este orificio
transversal y con él la cantidad de mezcla adicional puede ajustarse mediante el
tornillo regulador de mezcla adicional. La cantidad de mezcla adicional y la cantidad
de mezcla del sistema de ralentí, junto con el aire que entra por la válvula de
mariposa, dan como resultado la mezcla necesaria para el número de revoluciones de
ralentí.
25
Figura Nro. 10 “Sistema de Marcha en Vacío o Ralentí”
Fuente: [GERSCHLER H.]
Una vez desconectado el encendido, una válvula de desconexión de mando
“electromagnético”7 impide la salida de la mezcla de ralentí y de la mezcla adicional
por debajo de la válvula de mariposa. Con ello se evita la posible y no deseada
contaminación de la marcha del motor a causa de encendido por incandescencia.
En lugar del sistema de mezcla adicional, los carburadores pueden equiparse también
con un sistema de circulación de aire (fig. 11). Los conductos en carburadores con
sistema de mezcla adicional y con sistema de circulación de aire son casi iguales. La
diferencia principal consiste en que los carburadores de circulación no tienen ningún
surtidor adicional de combustible. Con el tornillo regulador del aire desviado se
regula la cantidad de éste que se aspira de la cámara de mezcla. La cantidad de
mezcla suministrada del sistema de ralentí y la cantidad procedente de la desviación
constituyen la mezcla de ralentí.
[GERSCHLER H. 1998]
7 Electromagnético: fenómeno donde la electricidad y el magnetismo se fusionan.
26
Figura Nro. 11 “Sistema de Mezcla Adicional”
Fuente: [GERSCHLER H.]
2.3.6. Sistema de Surtidor Principal
En los carburadores modernos el sistema de surtidor principal está compuesto por el
surtidor principal, el difusor, el surtidor corrector del aire y tubo de mezcla. El
surtidor principal entrega la cantidad básica de combustible, el difusor o tubo venturi
dosifica la cantidad básica de aire. El surtidor corrector de aire sirve como
equilibrador o compensador y añade, juntamente con el tubo de mezcla, más aire al
combustible cuando sube el número de revoluciones del motor. De este modo se
actúa contra el enriquecimiento de la mezcla que resulta por el aumento del caudal de
aire que pasa por el difusor.
En la cámara de mezcla se realiza la formación de la mezcla aire/combustible. El
difusor constituye un estrechamiento de la cámara de mezcla. Como está conformado
de modo aerodinámico, el chorro de aire es poco estrangulado a su paso por él. En
virtud del estrechamiento de su sección transversal se aumenta la velocidad de aire y
se refuerza la depresión.
27
En el sitio más estrecho de este tubo difusor se halla la boca del surtidor principal, por
ser en ese punto donde se tiene la mayor depresión. Con ello se refuerza el transporte
de combustible desde la cámara del flotador a través del surtidor principal hasta la
cámara de mezcla.
El número del difusor, que va estampado sobre él, indica el diámetro menor en mm.
Un difusor número 30, por ejemplo, quiere decir que el diámetro menor del difusor es
de 30 mm.
El número marcado en los surtidores corresponde al valor aproximado del diámetro
interior en su caudal, pero estas partes no vienen caracterizadas por su diámetro sino
por centésimas de milímetro. Por esta razón no pueden verificarse estas boquillas con
calibres. El uso de brocas o de martillos inutiliza los surtidores.
En la zona de acción principal del coche la mariposa de estrangulamiento está abierta
únicamente en parte. El motor, en este caso, no está a plena carga. Se habla por eso de
carga parcial.
En la zona de carga parcial lo que se desea es una relación de mezcla constante con
exceso de aire. El exceso de aire proporciona con ello un consumo económico de
combustible. Como el surtidor principal solo suministra esta relación de mezcla nada
más que para un número determinado de revoluciones del motor, éste recibiría en los
casos de menos revoluciones de la zona de carga parcial una mezcla demasiado pobre
y en los casos de más revoluciones una mezcla demasiado rica.
Una mezcla demasiado pobre tiene como consecuencia, además de la pérdida de
potencia, el recalentamiento del motor ocasionado por la lentitud de la combustión y
la poca refrigeración interior.
Para conseguir la relación de mezcla constante a lo largo de toda la zona de la carga
parcial colaboran el surtidor principal y el corrector de aire (fig. 12).
28
Figura Nro. 12 “Sistema de Surtidor Principal”
Fuente: [GERSCHLER H.]
El surtidor principal está dispuesto entre la cámara del frotador y el tubo del pozo de
la mezcla. El surtidor corrector de aire está atornillado fijo al tubo de la mezcla y por
encima del tubo del pozo de la mezcla. El combustible sale de la cámara del flotador
por el surtidor principal al tubo del pozo de la mezcla y lo llena hasta el nivel
prefijado. Con motor parado, el combustible está a la misma altura en el tubo de
mezcla y en el tubo del pozo de la mezcla. Con el motor en marcha, y balo la
influencia de la depresión dominante en el difusor, se aspira combustible en el brazo
de salida (desembocadura del surtidor principal). En el surtidor principal se elige de
un calibre tal que al comienzo de la carga parcial suministre la cantidad correcta de
combustible. Al aumentar el número de revoluciones del motor, y con él la depresión
en el paso del aire, sube el nivel de combustible en el tubo del pozo de la mezcla,
mientras que baja en el tubo de la mezcla (fig. 13). El aire compensador aspirado por
el surtidor corrector de aire atraviesa sucesivamente los pequeños orificios de
empobrecimiento del tubo de la mezcla y se emulsiona cada vez en mayor cantidad
con el combustible que fluye. Así se impide el enriquecimiento en casos de alto
número de revoluciones.
[GERSCHLER H. 1998]
29
Figura Nro. 13 “Tubo de Mezcla”
Fuente: [GERSCHLER H.]
2.3.7. Dispositivo de Aceleración
En caso de aceleración “repentina”8 el carburador tiene que suministrar al motor
adicionalmente más combustible para que la mezcla sea más rica, Como al aumentar
el número de revoluciones el aire se acelera más rápidamente por los canales del
carburador que el combustible, que es más pesado, hará falta para esto una bomba
aceleradora.
Ésta tiene la misión de suministrar, en caso de una abertura repentina de la mariposa
de estrangulamiento, el combustible suplementario que baste para cubrir el tiempo
necesario hasta que se establezca el funcionamiento del sistema del surtidor principal.
La bomba aceleradora accionada mecánicamente puede ser de membrana (fig. 14) o
de “émbolo”9 (fig., 15).
8 Repentina: precipitado, violento.
9 Émbolo: disco que se ajusta y mueve alternativamente en el interior de una bomba para
comprimir un fluido o para recibir de él un movimiento.
30
Figura Nro. 14-15 “Dispositivos de Aceleración”
Fuente: [GERSCHLER H.]
La bomba aceleradora es accionada mecánicamente junto con la mariposa de
estrangulación por medio de una varilla de unión. Al pisar repentinamente el
acelerador, por medio de la varilla de unión, que está articulada a la palanca de
transmisión sobre el eje de la mariposa gira sobre su eje la palanca de la bomba. La
palanca empuja al mismo tiempo la membrana de la bomba hacia dentro. Con esto se
inyecta combustible suplementario a la cámara de mezcla a través de la válvula de
presión y el tubo inyector calibrado, enriqueciéndose la mezcla aire/combustible. La
válvula de aspiración se cierra al mismo tiempo e impide el flujo de retorno del
combustible hacia la cámara del flotador. Como la aceleración del automóvil lleva un
tiempo notablemente mayor que el empleado en pisar el pedal del acelerador, el
tiempo de inyección se alarga mediante la acción del resorte de presión sobre la
varilla de unión. Al levantar el pie, el resorte de la membrana empuja hacia fuera la
membrana de la bomba. Es aspirado combustible de la cámara del flotador a la
cámara de la bomba. Con esto se cierra la válvula de presión de modo que en la
carrera de aspiración no puede entrar aire alguno por el tubo de inyección a la cámara
de la bomba aceleradora, al mismo tiempo se abre la válvula de aspiración.
[GERSCHLER H. 1998]
31
2.3.8. Dispositivo de Enriquecimiento
Enriquecimiento a plena carga
En el caso de plena carga la mariposa de estrangulación está ampliamente abierta.
Cuando la carga del motor es reducida se establece un elevado número de
revoluciones; cuando la carga es grande el número de revoluciones permanecerá bajo
pese al pleno gas. La plena carga es por lo tanto independiente del número de
revoluciones del motor, Para el funcionamiento a plena carga el carburador tiene que
enriquecer con combustible la mezcla ajustada a carga parcial del modo más
económico. Con ello se obtiene la mayor potencia posible.
El combustible adicional necesario se consigue mediante uno o dos tubos de
enriquecimiento (fig. 16) y la bomba aceleradora o bien con una bomba de
aceleración enriquecedora (fig. 17). El sistema de enriquecimiento con válvulas
puede ser accionado neumática o mecánicamente.
Figura Nro. 16-17 “Dispositivos de Enriquecimiento”
Fuente: [GERSCHLER H.]
En la tapa del carburador (fig. 16) se han dispuesto tubos de enriquecimiento que
están en comunicación con la cámara del flotador mediante orificios. Las aberturas de
salida se hallan en una zona de depresión debilitada a la altura del eje de la mariposa-
starter. En caso de números de revoluciones y cargas medios no es suficiente la
32
depresión para aspirar combustible del sistema de enriquecimiento. Al ir aumentando
la abertura de la mariposa se absorbe más combustible del brazo de salida que el que
deja salir el surtidor principal. El nivel del combustible en el tubo de mezcla
desciende entonces tan fuertemente que quedan libres todos los orificios y se produce
un empobrecimiento.
La depresión se hace tan grande con los números altos de revoluciones de la plena
carga que el combustible llega a elevarse a la altura del sistema de enriquecimiento.
Con esto se aspira combustible suplementario del tubo calibrado de enriquecimiento.
Simultáneamente puede suministrar la bomba de aceleración pequeñas cantidades
adicionales de combustible (fig. 16).
El combustible se aspira por la depresión en la desembocadura del surtidor de la
bomba de aceleración a través de las válvulas de aspiración y de presión.
El sistema de enriquecimiento (fig.17) está unido a la bomba de aceleración
mecánica. En la zona de carga parcial está cerrada la válvula de la bomba, de modo
que no puede ser aspirado nada de combustible adicional. En el caso de plena carga
una palanca abre la válvula de la bomba, con lo cual puede ser aspirado el
combustible adicional necesario para el enriquecimiento de la mezcla.
[GERSCHLER H. 1998]
Enriquecimiento a carga parcial
Si en los carburadores se emplea el enriquecimiento a carga parcial, se suministra
además del combustible para el enriquecimiento a plena carga el necesario en
determinadas circunstancias de funcionamiento.
En el enriquecimiento a carga parcial controlado por depresión (fig. 18), con el motor
al ralentí y en la zona de carga parcial, es decir, con abertura pequeña de la mariposa
y profunda depresión en el tubo de admisión, la membrana se curva venciendo la
tensión del resorte de presión. Con ello, la válvula de enriquecimiento está cerrada.
La toma de la depresión se hace por debajo de la válvula de mariposa. Al abrir ésta, la
33
depresión desaparece, el resorte se distiende y la válvula de enriquecimiento se abre.
Por el surtidor calibrado de enriquecimiento se suministra ahora combustible
adicional al pozo del tubo de la mezcla.
Figura Nro. 18 “Membrana de Presión”
Fuente: [GERSCHLER H.]
La válvula de enriquecimiento para la zona de carga parcial se acciona mediante un
émbolo gobernado por depresión (fig. 19). La depresión se toma en el tubo de
aspiración debajo de la válvula de mariposa y actúa a través de panales por encima
del émbolo. Con poca abertura de la válvula de mariposa, la profunda depresión del
tubo de aspiración empuja al émbolo contra la tensión del resorte del émbolo, la
válvula de enriquecimiento se descarga y se cierra. Con la subsiguiente apertura de la
válvula de mariposa, la depresión del tubo de aspiración desaparece; el resorte de
presión y émbolo abren la válvula de enriquecimiento. Con esto, puede suministrarse
combustible adicional por canales esquivando el surtidor principal al pozo del tubo de
la mezcla. A plena carga, actúa además el enriquecimiento de plena carga a través del
tubo de enriquecimiento y la bomba de aceleración.
[GERSCHLER H. 1998]
34
Figura Nro. 19 “Embolo de Presión”
Fuente: [GERSCHLER H.]
2.3.9. Dispositivos Adicionales
El corrector de altitud: (fig. 20) tiene la misión de proporcionar una relación
óptima de mezcla en parajes de gran “altitud”10
. En trazados montañosos, por
ejemplo, al bajar la presión atmosférica y tener el aire menor densidad el
motor obtiene demasiado poco aire. Con ello, la mezcla aspirada es demasiado
rica. Es verdad que se aspira el mismo volumen de aire, pero también menos
masa, de modo que la relación de pesos entre combustible y aire se
desequilibra a favor del combustible. Por medio del corrector de altitud, se
estrangula el acceso de combustible y de esa forma se mantiene la mezcla
combustible-aire en la relación correcta. Al expandirse la cápsula
manométrica por el aumento de altitud, la aguja de punta cónica estrangula la
sección de paso (calibre) e impide así que se forme una mezcla combustible-
aire demasiado rica. El hueco de afinamiento entre calibre y surtidor principal
efectúa la adaptación de las características de paso entre corrector de altitud y
surtidor principal.
10
Altitud: altura de un punto de la tierra con relación al nivel del mar.
35
[GERSCHLER H. 1998]
Figura Nro. 20 “Corrector de Altitud”
Fuente: [GERSCHLER H.]
Válvula de ralentí a alta temperatura: En las marchas en caravana, en
situaciones de congestión y en funcionamientos prolongados al ralentí, el
motor sufre un fuerte calentamiento por la menor refrigeración. Este
calentamiento es de especial magnitud en vehículos de cambio automático,
pues el convertidor de par necesita siempre una determinada potencia que está
algo por encima de la potencia de ralentí. Si el motor funciona a una
temperatura extremada, puede vaporizarse una parte del combustible en la
cámara del flotador y enriquecer de tal modo la mezcla combustible-aire que
el motor se pare por ser la mezcla demasiado rica. Por lo tanto, cuando la
temperatura del motor es muy alta al ralentí, se abre la válvula de ralentí a alta
temperatura (fig. 21), por medio de un resorte bimetálico, y con ello entra aire
al tubo de aspiración por debajo de la válvula de mariposa. Al empobrecer la
mezcla, se asegura la marcha correcta del motor. Con el motor a temperatura
de régimen, la válvula de ralentí a alta temperatura está cerrada.
[GERSCHLER H. 1998]
36
1
Figura Nro. 21 “Válvula de Ralentí a Alta Temperatura”
Fuente: [GERSCHLER H.]
2.4. La Importancia de la Relación Aire/combustible.
El primer número en la relación aire/combustible representa la cantidad de aire en la
mezcla. El segundo número es la cantidad de combustible. Una mezcla pobre tiene
una cantidad excesiva de aire en la mezcla .Una mezcla rica es aquella que posee una
cantidad excesiva de combustible.
Cuando se trabaja con relaciones de combustible, el término “lambda” se utiliza a
menudo. El termino lambda es un número que representa la relación aire/combustible
con la relación estequiométrica.
Cuando la relación aire/combustible es estequiométrica, lambda será igual a 1.
Cuando la mezcla actual es rica, lambda será menor a 1. Cuando la mezcla actual es
pobre, lambda es mayor a 1.
[myclass.peelschools 2013]
37
El siguiente cuadro, enlista los efectos posibles que las diferentes relaciones
aire/combustible podrían causar en los vehículos.
TABLA 1: “Efectos de las Diferentes Relaciones Aire/Combustible”
MEZCLA AIRE/COMBUSTIBLE
EFECTOS EN EL MOTOR
Muy pobre
-Elevadas emisiones de NOx
-Baja potencia del motor
-Fallas en velocidades crucero
-Válvulas quemadas
-Pistones quemados
-cascabeleo
Ligeramente pobre
-Bajas emisiones de gases contaminantes
-Bajo consumo de combustible
-Potencia reducida del motor
-Ligera tendencia al cascabeleo
Estequiometria -Buena potencia y bajos niveles de
emisiones
Ligeramente rica
-Elevadas emisiones de CO
-Elevadas emisiones de HC
-Máxima potencia del motor
-Mayor consumo de combustible
-Menor tendencia al cascabeleo
Muy rica
-Elevadas emisiones de CO
-Elevadas emisiones de HC
-Elevado consumo de combustible
-Fallas en el motor
-Contaminación prematura del aceite del
motor
-Humo negro
Fuente: myclass.peelschools 2013
38
2.5. La Mezcla Estequiométrica
La combustión perfecta se produce cuando la mezcla es estequiométrica. Hay
exactamente el oxígeno suficiente para quemar todo el combustible en la cámara de
combustión. Este valor en la mayoría de los casos es de 14,7:1 aire a combustible en
masa y de 9000:1 aire a combustible en volumen en condiciones normales.
Si alcanzamos la mezcla estequiométrica, obtendremos la combustión perfecta
reduciendo los gases contaminantes. Esto es porque complejos sistemas de medición
de combustible computarizados son empleados, e incluso con toda esta tecnología la
mezcla perfecta (14,7:1) nunca es alcanzada.
La siguiente grafica ilustra la relación entre la relación estequiométrica, lambda y los
gases contaminantes.
[myclass.peelschools 2013]
Figura Nro.22 “Niveles de Emisiones vs Relación Aire/Combustible”
Fuente: http://www.xbhp.com/talkies/
39
2.6. La Contaminación por Combustión de la Gasolina
El Instituto Tecnológico Superior de Calkiní en el Estado de Campeche, México
realizó una investigación de la contaminación por combustión la cual define
claramente los conceptos necesarios para la realización de este proyecto y ce cita a
continuación.
2.6.1. Gases de Combustión
Los gases de combustión son gases producidos como resultado de la combustión de la
gasolina. Se descargan a la atmósfera a través de una tubería o caño de escape.
Aunque gran parte es el relativamente inofensivo dióxido de carbono ( ), otra
parte la componen sustancias nocivas o tóxicas como el monóxido de carbono (CO),
hidrocarburos (HC), óxidos de nitrógeno (NOx), y aerosoles.
Los estándares de polución suelen centrarse en reducir los contaminantes que llevan
éstos gases.
2.6.2. Unidades de Medición
La presencia de contaminantes en los gases de combustión puede detectarse a partir
de la concentración de los compuestos del gas. Generalmente, se utilizan las unidades
siguientes:
2.6.2.1. Partes por millón (ppm)y porcentaje (%)
Al igual que“el tanto por ciento (%)” ppm describe una proporción. Por ciento
significa “un número x de partes de cada cien”, mientras que ppm significa “un
número x de partes en cada millón”. Por ejemplo, si en un cilindro de gas hay 250
ppm de monóxido de carbono (C0), entonces, si partimos de un millón de partículas
de gas, 250 son de monóxido de carbono. Las otras 999.750 partículas son de
nitrógeno (N2) y de oxígeno (02). La unidad ppm es independiente de la presión y la
temperatura, y se utiliza en concentraciones bajas. Si la concentración presente es
elevada, se expresa en porcentaje (%).[Itescam.edu 2013]
40
2.6.3. Tipos de Gases Producidos en la Combustión y sus Consecuencias
Los gases emitidos por un motor de combustión interna de gasolina son,
principalmente, de dos tipos: inofensivos y contaminantes.
Los primeros están formados, fundamentalmente, por Nitrógeno, Oxígeno, Dióxido
de Carbono, vapor de agua e Hidrógeno. Los segundos o contaminantes están
formados, fundamentalmente, por el Monóxido de Carbono, Hidrocarburos, Óxidos
de Nitrógeno y Plomo.
2.6.3.1. Inofensivos
El Nitrógeno es un gas inerte que se encuentra presente en el aire que respiramos en
una concentración del 79%.
Debido a las altas temperaturas existentes en el motor, el Nitrógeno se oxida
formando pequeñas cantidades de Óxidos de Nitrógeno, aunque sea un gas inerte a
temperatura ambiente.
El Oxígeno es uno de los elementos indispensables para la combustión y se encuentra
presente en el aire en una concentración del 21%. Si su mezcla es demasiado rica o
demasiado pobre, el Oxígeno no podrá oxidar todos los enlaces de Hidrocarburos y
será expulsado con el resto de los gases de escape.
El vapor de agua se produce como consecuencia de la combustión, mediante la
oxidación del Hidrógeno, y se libera junto con los gases de escape.
El Dióxido de Carbono producido por la combustión completa del Carbono no resulta
nocivo para los seres vivos y constituye una fuente de alimentación para las plantas
verdes, gracias a la fotosíntesis. Se produce como consecuencia lógica de la
combustión, es decir, cuanto mayor es su concentración, mejor es la combustión. Sin
embargo, un incremento desmesurado de la concentración de Dióxido de Carbono en
la atmósfera puede producir variaciones climáticas a gran escala (el llamado efecto
invernadero).
41
2.6.3.2. Contaminantes
El Monóxido de Carbono, en concentraciones altas y tiempos largos de
exposición puede provocar en la sangre la transformación irreversible de la
Hemoglobina, molécula encargada de transportar el oxígeno desde los
pulmones a las células del organismo, en Carboxihemoglobina, incapaz de
cumplir esa función. Por eso, concentraciones superiores de CO al 0,3 % en
volumen resultan mortales.
La falta de oxígeno en la combustión hace que ésta no se produzca
completamente y se forme Monóxido de Carbono en lugar de Dióxido de
Carbono.
Los Hidrocarburos, dependiendo de su estructura molecular, presentan
diferentes efectos nocivos. El Benceno, por ejemplo, es venenoso por sí
mismo, y la exposición a este gas provoca irritaciones de piel, ojos y
conductos respiratorios; si el nivel es muy alto, provocará depresiones,
mareos, dolores de cabeza y náuseas. El Benceno es uno de los múltiples
causantes de cáncer. Su presencia se debe a los componentes incombustibles
de la mezcla o a las reacciones intermedias del proceso de combustión, las
cuales son también responsables de la producción de Aldehídos y Fenoles.
La presencia simultánea de Hidrocarburos, Óxidos de Nitrógeno, rayos
ultravioleta y la estratificación atmosférica conduce a la formación del smog
fotoquímico, de consecuencias muy graves para la salud de los seres vivos.
Los Óxidos de Nitrógeno no sólo irritan la mucosa sino que en combinación
con los Hidrocarburos contenidos en el smog y con la humedad del aire
producen Ácidos Nitrosos, que posteriormente caen sobre la tierra en forma
de lluvia ácida y contaminan grandes áreas, algunas veces situadas a cientos
de kilómetros del lugar de origen de la contaminación.
[Itescam.edu 2013]
42
Figura Nro.23 “Composición de los Gases de Escape en Motores de Gasolina”
Fuente: http://www.itescam.edu.mx
2.7. El Sensor de Oxígeno
El sensor es fundamental, porque con su señal la “ECU”11
, toma decisiones sobre
cuanto combustible debe inyectarse al motor.
Figura Nro. 24 “Ubicación del Sensor de Oxígeno”
Fuente: http://www.encendidoelectronico.com
11
ECU: Unidad de Control Electrónico, encargada de controlar el funcionamiento de los
motores de inyección electrónica.
43
2.7.1. Sensores de Oxígeno y la Relación Aire/combustible
La ECU usa al “sensor”12
de oxígeno para asegurar que la mezcla aire/combustible
sea correcta para el motor. Con base en la señal eléctrica proveniente del sensor de
oxígeno, la ECU ajustará la cantidad de combustible inyectado en la corriente de aire
que ingresa al sistema de admisión.
Existen diferentes tipos de sensores de oxígeno, pero dos de los tipos más comunes
son:
El sensor de Oxígeno de Rango Angosto, que es el estilo más antiguo,
simplemente llamado sensor de oxígeno.
El sensor de Oxígeno de Amplio Rango, que el tipo más novedoso, y que en
el mercado se le conoce como Sensor de Relación Aire/Combustible (Sensor
A/F o Air/Fuel Ratio).
El sensor de oxígeno de Titanio, funciona como una resistencia variable,
también utilizado en solo algunos modelos a principios de los 90’s.
Los vehículos “OBD II”13
requieren dos sensores de oxígeno: uno antes y otro más
después del convertidor catalítico. El sensor de oxígeno, o sensor A/F, que va
instalado antes del convertidor catalítico es utilizado por la ECU para ajustar la
proporción aire/combustible.
[Encendidoelectronico 2013]
12
Sensor:Dispositivo formando por células sensibles que detecta variaciones en una
magnitud física y las convierte en señales útiles para un sistema de medida o control. 13
OBD II: sistema de diagnóstico a bordo de segunda generación.
44
2.7.2. Sensor de Oxígeno Convencional
Figura Nro.25 “Construcción del Sensor de Oxígeno”
Fuente: http://www.encendidoelectronico.com
Este estilo de sensor de oxígeno ha estado en servicio durante largo tiempo. Está
hecho deZirconio (Oxido de Zirconio), electrodos de platino y un elemento
calefactor. El sensor de oxígeno genera una señal de voltaje basada en la cantidad de
oxígeno contenido en el gas de escape comparándola contra la cantidad de oxígeno
presente en el aire del ambiente atmosférico. El elemento de zirconio tiene un lado
expuesto a la corriente de gases de escape y el otro lado está expuesto al aire de la
atmósfera. Cada lado tiene un electrodo de platino adherido al elemento de dióxido de
zirconio.
Los electrodos de platino conducen el voltaje generado en el elemento de zirconio. La
contaminación o la corrosión de los electrodos de platino de los elementos de zirconio
reducirán la señal de voltaje de salida hacia la ECU.
[Encendidoelectronico 2013]
45
2.7.2.1. Funcionamiento del Sensor de Oxígeno Convencional
Cuando la gasolina se quema en el cilindro se generan humos de escape, dentro de
esos humos hay poca cantidad de oxígeno que no alcanzaron a consumirse por
completo. Algunas veces esos remanentes de oxígeno serán más, otras veces serán
menos, pero el punto importante es que las cantidades de oxígeno remanente estarán
variando siempre que el motor esté funcionando, son precisamente esas variaciones
de la concentración de oxígeno en los gases de escape las que el sensor de oxígeno se
encarga de monitorear. Nose puede ver con los ojos pero se puede aprovechar las
propiedades del óxido de zirconio para realizar mediciones de oxígeno que se
conviertan en señales eléctricas que la ECU pueda aprovechar y que además se pueda
monitorear con multímetros digitales o con un osciloscopio.
Cuando el contenido de oxígeno en los gases de escape es alto, el sensor de oxígeno
produce un voltaje bajo.
Por el contrario, cuando el contenido de oxígeno en los gases de escape es bajo, el
sensor de oxígeno produce un voltaje alto.
Entre menos oxígeno haya en los gases y humos de escape, la señal de voltaje que el
sensor producirá crecerá cada vez más. Esto puede verse fácilmente en la pantalla del
osciloscopio o en un escáner que tenga la capacidad de graficar señales de sensores.
Dependiendo del contenido de oxígeno en los humos, la ECU puede determinar la
composición de aire/combustible que está ingresando a los cilindros; si la mezcla
resulta ser “pobre” o mejor dicho, con mucho aire y poco combustible, produciendo
así un voltaje bajo, la ECU se encarga de “enriquecer” la mezcla, es decir, de inyectar
más gasolina.
46
Si por el contrario, la mezcla resulta ser “rica”, o sea, poco aire y mucho combustible,
lo cual produce una señal de voltaje alto, entonces la ECU se encargará de
“empobrecer” la mezcla, es decir, de inyectar menos gasolina.
Estos ajustes se están realizando de 30 a 40 veces por minuto.
Una “mezcla rica” consume casi todo el oxígeno, entonces la señal de voltaje será
“alta”, en el rango de 0.25 – 0.8 Volts.
Una “mezcla pobre” tiene más oxígeno disponible luego de que ocurre la combustión,
por lo que la señal de voltaje ser “baja”, en el rango de 0.1 - 0.25 Volts.
Esas dos regiones son los extremos de la composición de la mezcla, pero si se busca
la región de equilibrio en la composición de la mezcla aire/combustible, se hablara de
algo que se conoce como estequiometria. Este término se refiere a la perfección de la
mezcla que es cuando tenemos 14.7 partes de aire por 1 de combustible. Cuando la
mezcla alcanza esa proporción se puede ver reflejada en la señal de voltaje que el
sensor de oxígeno produce y siempre será alrededor de 0.45 Volts.
Es muy importante señalar que los cambios pequeños en la proporción
aire/combustible cambiarán radicalmente el voltaje de la señal producida por el
sensor. Este tipo de sensor algunas veces se conoce como “Sensor de Rango
Angosto” debido a que no puede detectar los cambios pequeños que resultan en el
contenido de oxígeno en la corriente de humos de escape por los cambios que se
hagan a la mezcla aire/combustible en el múltiple de admisión.
[Encendidoelectronico 2013]
47
Figura Nro. 26 “Rango de Voltaje del Sensor de Oxígeno”
Fuente: http://www.encendidoelectronico.com
Figura Nro.27 “Temperatura vs Señal del Sensor de Oxígeno”
Fuente:http://www.encendidoelectronico.com
48
2.7.3. Sensor de Relación Aire/combustible (sensor A/F)
El sensor A/F se distingue principalmente por ser de rango amplio debido a su
capacidad de detectar relaciones o proporciones de aire/combustible en una escala
más amplia de voltajes.
La ventaja de emplear sensor A/F es que la ECU puede medir de una forma mucho
más exacta la cantidad de combustible que ha de inyectarse, con lo cual se reduce el
consumo de combustible. Para lograr esto el sensor A/F:
Opera a una temperatura de 650 Grados Centígrados, mucho más caliente que
un sensor de oxígeno tradicional que opera más o menos a 400 Grados
Centígrados.
Modifica su amperaje de salida a la ECU en relación a la cantidad de oxígeno
presente en la corriente de humos de escape.
[Encendidoelectronico 2013]
Figura Nro.28 “Sensor A/F”
Fuente: http://www.encendidoelectronico.com
49
2.7.4. Sensores de Oxígeno con Centro de Titanio
Este sensor de oxígeno consiste de un elemento semiconductor hecho de dióxido de
titanio , que al igual que el Dióxido de Zirconio, es un material cerámico.
Este sensor usa una película gruesa del elemento de titanio formado en el frente de un
substrato laminado para detectar la concentración de oxígeno en el gas de escape.
[Encendidoelectronico 2013]
Figura Nro. 29 “Sensor de Oxígeno de Titanio”
Fuente: http://www.encendidoelectronico.com
2.7.4.1. Operación del Sensor de Oxígeno de Titanio
Las propiedades del titanio son tales que la resistencia cambia de acuerdo a la
concentración de oxígeno en los gases de escape. Esta resistencia cambia
abruptamente en el límite entre una proporción aire/combustible teórica pobre a rica,
como se ve en la gráfica 30.
La resistencia del titanio también cambia mucho en respuesta a cambios de
temperatura. Por ello un elemento calefactor está integrado en el substrato laminado
para mantener constante a la temperatura del elemento de titanio.
[Encendidoelectronico 2013]
50
Figura Nro. 30 “Resistencia del Sensor de Titanio”
Fuente: http://www.encendidoelectronico.com
2.8. Reloj De Mezcla (AFR Meter)
Un reloj de mezcla es un instrumento que permite medir la relación aire/combustible
de un motor de combustión interna. También se llama medidor de mezcla o medidor
de aire-combustible. Este instrumento lee el voltaje de salida de un sensor de oxígeno,
a veces también llamado sensor lambda, ya sea a partir de una banda estrecha o de
banda ancha del sensor de oxígeno.
Los sensores de oxígeno de banda estrecha originales se convirtieron en estándar
instalado en la fábrica a finales de 1970 y principios de los 80. En los últimos años,
predomina la existencia un sensor de banda ancha nuevo y mucho más exacto,
aunque más caro.
La mayoría de los medidores de banda estrecha independientes tienen 10 LEDs y
algunos tienen más. También los relojes comunes, de banda estrecha se fabrican en
carcasas redondas de 2 1/16 “y 2 5/8” de diámetro estándar de montaje, como otros
tipos de “indicadores” de automóviles. Estos por lo general tienen 10 o 20 LEDs.
También están disponibles los dispositivos de medición ‘aguja’ análogos.
Como se indicó anteriormente, hay relojes de mezcla de banda ancha que se instalan
en equipos similares a un escáner vehicular o son montados en carcasas redondas.
51
Casi todos estos muestran la relación aire/combustible en una pantalla numérica, ya
que los sensores de banda ancha proporcionan una lectura mucho más precisa. Y ya
que utilizan sensores y componentes electrónicos más complejos y precisos, estos
medidores son más caros.
2.8.1. Beneficios de la Medición de la Relación Aire/combustible
Determinar la condición del sensor de oxígeno: Un mal funcionamiento del
sensor de oxígeno dará lugar a relaciones de aire-combustible que responden
más lentamente a las condiciones cambiantes del motor. Un sensor dañado o
defectuoso puede conducir a un aumento de consumo de combustible y el
aumento de las emisiones contaminantes, así como disminución de la potencia
y la respuesta del acelerador.
Reducción de las emisiones: Mantener la mezcla de aire-combustible cerca
de la estequiométrica relación de 14,7:1 (para motores de gasolina) permite
que el convertidor catalítico opere con la máxima eficiencia.
Economía de combustible: una mezcla de aire-combustible más pobre que la
relación estequiométrica se traducirá en menor consumo de combustible, y
producir menores emisiones de monóxido de carbono (CO). Sin embargo,
desde la fábrica, los coches están diseñados para operar en la relación
estequiométrica, para maximizar la eficiencia y la vida útil del convertidor
catalítico. Si bien puede ser posible para el motor funcionar sin problemas en
mezclas más pobres que la relación estequiométrica, los fabricantes deben
centrarse en las emisiones y en la vida del convertidor catalítico.
Potencia del motor: calibrar cuidadosamente relaciones de aire-combustible
en toda la gama de rpm y la presión del colector va a maximizar la potencia de
salida, además de reducir el riesgo de detonación o cascabeleo en el motor.
Las mezclas pobres mejoran la economía de combustible, pero también pueden
causar fuertes incrementos en la cantidad de óxidos de nitrógeno ( ). Si la mezcla
es demasiado pobre, el motor puede fallar al combustionar la mezcla, provocar fallos
52
de ignición y un gran aumento de hidrocarburos (HC). Mezclas pobres generan mayor
temperatura y puede provocar una marcha inestable, dificultad en el arranque y el
estancamiento por no encender el vehículo, e incluso puede dañar el convertidor
catalítico, o quemar las válvulas en el motor. El riesgo de auto ignición o
“detonación”14
también se incrementa.
Las mezclas que son más ricas que la estequiométrica, permiten una mayor potencia
del motor cuando se utilizan combustibles líquidos vaporizados, debido al efecto de
enfriamiento de la evaporación de combustible. Esto aumenta la densidad de oxígeno
de admisión, lo que permite que más combustible sea quemado, y más potencia
desarrollada. La mezcla ideal en este tipo de operación depende del motor en
particular. Por ejemplo, los motores con inducción forzada como turbocompresores y
súper compresores suelen requerir una mezcla más rica cuando la mariposa está
totalmente abierta, que los motores de aspiración natural. Los motores de inducción
forzada pueden ser catastróficamente dañados por la quema demasiado pobre de la
mezcla durante mucho tiempo. La mezcla del aire-combustible más pobre produce
temperatura más alta de combustión dentro del cilindro. Una temperatura demasiado
alta destruirá un motor ocasionando la fundición de los pistones y válvulas. Esto
puede suceder si se incrementa la admisión de aire mediante el colector, filtro de aire
o alguna modificación del motor sin compensar mediante la instalación de inyectores
más grandes o más, y/o el aumento de la presión del combustible hasta un nivel
suficiente. Por el contrario, el rendimiento del motor puede reducirse mediante el
aumento de combustible sin aumentar el flujo de aire en el motor.
Un motor frío también suele requerir una mezcla más rica, ya que el combustible no
se vaporiza en frío y por lo tanto requiere más combustible para “saturar”
correctamente el aire. La mezcla rica también se quema a menor temperatura y
disminuyen el riesgo de detonación cuando el motor está bajo carga. Sin embargo, las
mezclas ricas aumentan drásticamente las emisiones de monóxido de carbono (CO).
14
Detonación: Explosión violenta y ruidosa.
53
2.9. La Electrónica
2.9.1. Antecedentes Históricos
Se ha jugado con el fenómeno de la electricidad estática desde la antigüedad. Los
griegos denominaron a la sustancia de resina fósil utilizada comúnmente para
demostrar los efectos de la electricidad estática como electrón, sin embargo no se
realizó un estudio formal de la materia hasta que William Gilbert investigo el
fenómeno en 1600. En los años siguientes, individuos como Otto von Guericke quien
construyó la primera máquina para generar grandes cantidades de carga y Stephen
Gray que fue capaz de transmitir carga eléctrica a largas distancias utilizando hilos de
seda, continuaron la investigación de carga electroestática. Charles DuFay demostró
que las cargas se atraen o se repelen, esto lo llevó a pensar que existen dos tipos de
carga (teoría que se acepta actualmente mediante nuestra definición de cargas
positivas y negativas)
[Robert L. 2006]
2.9.1.1. La era de la electrónica
El verdadero comienzo de la era electrónica se encuentra abierto al debate, y en
ocasiones se atribuye a los esfuerzos de los primeros científicos que aplicaron
potenciales a través de cubiertas de cristal al vacío. Sin embargo, muchos lo atribuyen
a Thomas Edison, quien al añadir un “electrodo”15
metálico a un tubo al vacío
descubrió que se establecía una corriente entre el electrodo y el filamento cuando se
aplicaba voltaje positivo al electrodo. El fenómeno, demostrado en 1883, se
denominó efecto Edison. En el periodo siguiente, la transmisión de ondas de radio y
el desarrollo de la radio recibieron amplia atención.
[Robert L. 2006]
15
Electrodo: extremo de un cuerpo conductor en contacto con un medio del que recibe o al
transmite una corriente eléctrica.
54
2.9.1.2. La era del estado solido
En 1947, los físicos William Shockley, John Bardeen y Walter H. Brattain,
efectuaron una demostración del Transistor de punto de contacto. Un amplificador
construido completamente con materiales de estado sólido que no requería de vacío,
cubierta ni vidrio ni la aplicación de un voltaje para calentar el filamento. A pesar de
una renuencia inicial debida a la gran cantidad de material disponible sobre diseño,
análisis y síntesis de redes de bulbos, la industria eventualmente acepto esta nueva
tecnología como la tendencia del futuro. En 1958 se desarrolló el primer circuito
integrado (CI) en Texas Instruments, y en 1961 Fairchild Corporation fabricó el
primer circuito integrado comercial.
[Robert L. 2006]
2.9.2. El Circuito Eléctrico
Considere un alambre de cobre de longitud pequeña cortado por un plano imaginario
perpendicular, de tal forma que genere el corte transversal circular. A temperatura
ambiente, sin fuerzas externas aplicadas, dentro de este alambre de cobre se presenta
un movimiento aleatorio de “electrones”16
libres creado por la energía térmica que los
electrones adquieren del medio ambiente. Cuando los átomos pierden sus electrones
libres, adquieren una carga neta positiva y se les denomina iones positivos. Los
electrones libres se encuentran listos para moverse dentro de estos iones positivos y
abandonar el área del átomo padre, mientras que los iones positivos únicamente
oscilan en una posición fija media. Por esta razón el electrón libre es el portador de
carga en un alambre de cobre o en cualquier otro conductor solido de electricidad.
Ahora, conectemos un alambre de cobre entre las dos terminales de una batería y un
foco como se muestra en la figura 31, para crear el más simple de los circuitos
eléctricos. La batería, gracias a la energía química, colocara una carga neta positiva
en una terminal y una carga neta negativa en la otra terminal. En el instante en que la
16
Electrón: Partícula elemental del átomo dotada de carga negativa.
55
conexión final se realice, los electrones libres (carga negativa) se desplazarán hacia la
terminal positiva, mientras los iones positivos que permanecen en el alambre de cobre
simplemente oscilaran en una posición fija media. La terminal negativa es una fuente
de electrones a ser extraídos cuando los electrones del alambre de cobre se desplacen
hacia la terminal positiva. La actividad química de la batería absorberá los electrones
situados en la terminal positiva y mantendrá un suministro continuo de electrones en
la terminal negativa. El flujo de carga (electrones) a través del foco calentara el
filamento de éste mediante fricción hasta el punto en que se vuelva incandescente y
emita la luz deseada.
[Robert L. 2006]
Figura Nro. 31 “Circuito Eléctrico”
Fuente: http://www.viasatelital.com
2.9.2.1. Factores del circuito eléctrico
Intensidad de la corriente eléctrica
La intensidad de la corriente eléctrica (I) es una magnitud física que mide la
carga que fluye a través de la sección recta de un conductor en cada unidad de
tiempo.
La unidad de la intensidad de corriente eléctrica es el Ampere, y se simboliza
por: A
56
Amperímetro
Es un dispositivo que se usa para medir la intensidad de la corriente eléctrica.
Los amperímetros se conectan en serie con el conductor por el cual circula la
corriente. Los amperímetros reales tienen una resistencia muy pequeña que
puede ser despreciada.
[Jaime G. 2007]
Figura Nro. 32 “Medición de Corriente”
Fuente: http://www.viasatelital.com
Fuerza electromotriz
La Fuerza electromotriz “T” es la energía que cada unidad de carga recibe al
pasar por una fuente eléctrica, en sentido de menos a más.
La fuerza electromotriz no es una “fuerza” sino la energía por unidad de carga
que se requiere para generar la corriente eléctrica.Se mide en voltios (V).
Voltímetro
Es un dispositivo que se usa para medir la diferencia de potencial o el
“voltaje” entre dos puntos de un conductor. Los voltímetros reales tienen una
resistencia muy grande, por eso se puede despreciar la corriente se circula por
ellos.
[Jaime G. 2007]
57
Figura Nro. 33 “Medición de Voltaje”
Fuente: http://www.viasatelital.com
Resistencia eléctrica
El flujo de carga a través de cualquier material encuentra una fuerza opuesta
que es similar en muchos aspectos a la “fricción”17
mecánica. A esta opción,
debida a las colisiones entre electrones y entre electros y otros átomos en el
material, que convierte la energía eléctrica como el calor, se le llama
resistencia del material. La unidad de medición para la resistencia es el Ohm,
para el cual se emplea el símbolo Ω. El símbolo para la resistencia en circuitos
se muestra con la letra R.Se puede medir con un multímetro convencional.
[Robert L. 2006]
Figura Nro. 34 “Medición de la Resistencia Eléctrica”
Fuente: http://www.viasatelital.com
17
Fricción: rose de dos cuerpos en contacto.
58
2
2.9.3. Ley de Ohm
Para casi todos los metales, la diferencia de potencial entre sus extremos es
proporcional a la corriente eléctrica que circula a través de él y la constante de
proporcionalidad viene a ser la resistencia del material.
T= Tensión
I= Intensidad
R= Resistencia [Jaime G. 2007]
2.9.4. Semiconductores
Para comprender como funcionan los diodos, los transistores, y los circuitos
integrados es necesario estudiar los materiales semiconductores: componentes que no
se comportan ni como conductores ni como aislantes.
[Robert L. 2006]
2.9.4.1. Conductores
El cobre es un buen conductor. La razón es evidente si se tiene en cuenta su estructura
atómica. El núcleo o centro del átomo contiene 29 protones. Cuando un átomo de
cobre tiene una carga neutra 29 electrones se disponen alrededor del núcleo. Los
electrones viajan en distintas orbitales (también llamados capas). Hay 2 electrones en
el primer orbital, 8 electrones en el segundo, 18 en el tercero y 1 en el orbital exterior.
Orbitales estables
El núcleo atómico atrae a los “orbitales”18
. Estos no caen hacia el núcleo
debido a la fuerza centrífuga (Hacia afuera) creada por su movimiento orbital.
Cuando un electrón se halla en un orbital estable, la fuerza centrífuga
equilibra exactamente la atracción eléctrica ejercida por el núcleo. La idea es
18
Orbitales: electrones que orbitan o giran alrededor del átomo.
59
similar a un satélite en órbita alrededor de la tierra, que a la velocidad y altura
adecuadas puede permanecer en una orbital estable sobre la tierra.
Cuando más lejana es la órbita de un electrón menor es la atracción del
núcleo. Los electrones de los orbitales más alejados del centro se mueven a
menor velocidad, produciendo menor fuerza centrífuga. El electrón más
externo viaja muy lentamente y prácticamente no se siente atraído hacia el
núcleo.
La parte interna
En electrónica, lo único que importa es el orbital exterior el cual también se
denomina orbital de valencia. Es este orbital exterior el que determina las
propiedades eléctricas del átomo. Para subrayar la importancia de dicho
orbital de valencia, se define la parte interna de un átomo como el núcleo más
todos los orbitales internos. Para un átomo de cobre la parte interna es el
núcleo (+29) y los 3 primeros orbitales (-28). La parte interna de un átomo de
cobre tiene una carga resultante de +1 porque tiene 29 protones y 28
electrones internos. A causa de ello, la atracción que sufre el electrón de
valencia es muy pequeña.
Electrón libre
Como el electrón de valencia es atraído muy débilmente por la parte interna
del átomo, una fuerza externa puede arrancar fácilmente este electrón, al que
se le conoce como electrón libre, y por eso mismo el cobre es un buen
conductor. Incluso la tensión más pequeña puede hacer que los electrones
libres de un conductor se muevan de un átomo al siguiente. Los mejores
conductores son la plata, el cobre y el oro.
[Robert L. 2006]
2.9.4.2. Semiconductores
Los mejores conductores (plata, cobre y oro) tienen un electrón de valencia mientras
que los mejores aislantes poseen 8 electrones de valencia. Un semiconductor es un
60
elemento con propiedades eléctricas entre las de un conductor y un aislante. Como
cabría esperar los mejores semiconductores tienen 4 electrones de valencia.
Germanio
El germanio es un ejemplo de semiconductor. Tiene 4 electrones en su orbital
de valencia. Hace unos años el germanio era el único material adecuado para
la fabricación de dispositivos de semiconductores. Sin embargo, estos
dispositivos de germanio tenían un grave inconveniente, que no pudo ser
resuelto por los ingenieros: su excesiva corriente inversa. Más tarde, otro
semiconductor, el silicio, se hizo más práctico dejando obsoleto al germanio
en la mayoría de las aplicaciones electrónicas.
[Robert L. 2006]
2.9.5. Componentes Electrónicos Pasivos
2.9.5.1. Resistores
Los resistores se fabrican en muchas presentaciones, pero se clasifican solo en dos
grupos.
Resistores fijos
Los resistores del tipo fijo de baja potencia más comunes son los resistores
moldeados de composición de carbono.
Los tamaños relativos de todos los resistores fijos y variables cambian con la
clasificación por potencia, creciendo en tamaño por clasificaciones crecientes
de la potencia, para resistir las corrientes elevadas y perdidas por disipación.
Los resistores de este tipo se consiguen en valores de 2.7Ω a 22MΩ.
La miniaturización de las partes usada muy extensamente en las computadoras
requiere que las resistencias de valores diferentes sean colocadas en paquetes
muy pequeños.
61
Figura Nro. 35 “Resistor Fijo”
Fuente: http://witronica.com/simbolos_resistores
Resistores variables
Los resistores variables, como indica su nombre, tienen una resistencia
terminal que puede ser variada girando un cuadrante, una perilla, un tornillo o
lo que sea apropiado para la aplicación. Estos resistores pueden tener dos o
tres terminales, la mayoría tienen tres. Si el dispositivo de dos o tres
terminales se usa como resistor variable, se le llama reóstato. Si el dispositivo
con tres terminales se usa para el control de niveles de potencial, se le llama
comúnmente potenciómetro. Aunque un dispositivo de tres terminales puede
usarse como reóstato o potenciómetro (dependiendo de cómo sea conectado),
normalmente es llamado potenciómetro cuando se anuncia en revistas técnicas
o se requiere para una aplicación en particular.
[Horacio V. 2007]
Figura Nro. 36 “Resistor Variable”
Fuente: http://witronica.com/simbolos_resistores
62
2.9.5.2. Capacitores
A diferencia del resistor, el capacitor y el inductor despliegan sus características
totales solo cuando se realiza un cambio en el voltaje o la corriente dentro del circuito
en el que están presentes. Además, si se considera la situación ideal, estos
dispositivos no disipan energía como lo hace el resistor, sino que la almacenan en una
forma que puede ser reingresada al circuito cuando el mismo lo requiera.
De la misma forma que los resistores, los capacitores pueden incluirse bajo una de las
dos categorías: fijos o variables
Capacitores fijos
En la actualidad se encuentran disponibles muchos tipos de capacitores fijos.
Algunos de los más comunes son los capacitores de mica, de cerámica,
electrolítico, de tantalio y de poliéster.
Capacitores variables
El dieléctrico en cada capacitor es el aire. La capacitancia se modifica
mediante el giro del eje de un extremo para variar el área común de las placas
móviles y fijas. Mientras mayor sea el área común, mayor será la capacitancia.
[Horacio V. 2007]
Figura Nro. 37 “Capacitores”
Fuente: http://witronica.com/simbolos_capacitores
63
2.9.5.3. Bobina o inductor
La bobina es un elemento muy interesante. A diferencia del condensador, la bobina
por su forma (espiras de alambre arrollados) almacena energía en forma de campo
magnético. Todo cable por el que circula una corriente tiene a su alrededor un campo
magnético generado por la mencionada corriente. Al estar la bobina hecha de espiras
de cable, el campo magnético circula por el centro de la bobina y cierra su camino por
su parte exterior.
Una característica interesante de las bobinas es que se oponen a los cambios bruscos
de la corriente que circula por ellas. Esto significa que a la hora de modificar la
corriente que circula por ellas (ejemplo: ser conectada y desconectada a una fuente de
poder), esta tratará de mantener su condición anterior.
Las bobinas se miden en Henrios (H.), pudiendo encontrarse bobinas que se miden
en miliHenrios (mH). El valor que tiene una bobina depende de:
El número de espiras que tenga la bobina (a más vueltas mayor inductancia, o
sea mayor valor en Henrios).
El diámetro de las espiras (a mayor diámetro, mayor inductancia, o sea mayor
valor en Henrios).
La longitud del cable de que está hecha la bobina.
El tipo de material de que esta hecho el núcleo si es que lo tiene.
[Horacio V. 2007]
2.9.6. Componentes Electrónicos Activos
2.9.6.1. El diodo semiconductor
Los diodos realizan una gran variedad de funciones; entre ellas, la rectificación de
señales de corriente alterna en fuentes de poder y en radios de AM, reguladores de
voltaje, formadores de onda, duplicadores de voltaje, selectores de frecuencia,
64
detectores de FM, disparadores, indicadores luminosos, detectores de haz,
generadores láser, etc. Las aplicaciones de los diodos son muchas y muy variadas.
Los diodos semiconductores son dispositivos conformados por dos secciones de
material semiconductor, una tipo P y la otra tipo N. Su nombre proviene de la
contracción de las palabras dos electrones, en inglés. En la actualidad, la palabra
diodo se utiliza de manera más amplia para definir a muchos dispositivos
semiconductores que únicamente tienen dos terminales de conexión; esto, a pesar de
que su formación interna sea de más de dos secciones de material semiconductor.
A la sección P de un diodo se le conoce con el nombre de ánodo, y a la sección N con
el de cátodo.
[Horacio V. 2007]
El diodo rectificador
Un diodo rectificador es uno de los dispositivos de la familia de los diodos
más sencillos. El nombre diodo“rectificador” procede de su aplicación, la cual
consiste en separar los ciclos positivos de una señal de corriente alterna.
Si se aplica al diodo una tensión de corriente alterna durante los medios ciclos
positivos, se polariza en forma directa; de esta manera, permite el paso de la
corriente eléctrica. Pero durante los medios ciclos negativos, el diodo se
polariza de manera inversa; con ello, evita el paso de la corriente en tal
sentido.
Figura Nro. 38 “Diodo Rectificador”
Fuente: http://www.radioelectronica.es
65
El diodo zéner
Un diodo zéner es básicamente un diodo de unión, pero construido
especialmente para trabajar en la zona de ruptura de la tensión de polarización
inversa; por eso algunas veces se le conoce con el nombre de diodo de
avalancha. Su principal aplicación es como regulador de tensión; es decir,
como circuito que mantiene la tensión de salida casi constante,
independientemente de las variaciones que se presenten en la línea de entrada
o del consumo de corriente de las cargas conectadas en la salida del circuito.
El diodo LED
Cuando un diodo semiconductor se polariza de manera directa, los electrones
pasan de la sección N del mismo, atraviesan la unión y salen a la sección P.
En la unión se efectúa la recombinación, en donde los electrones se unen a los
huecos. Al unirse, se libera energía mediante la emisión de un fotón (energía
electromagnética).
Esta emisión de energía, que en un diodo normal es pequeña, puede aumentar
mediante la utilización de materiales como el galio, el arsénico y el fósforo en
lugar del silicio o el germanio. Así, los diodos diseñados especialmente para
emitir luz son conocidos como LED.
[Horacio V. 2007]
Figura Nro. 39 “Diodo LED”
Fuente: http://enciclopedia.us.es
66
2.9.6.2. El transistor
A los transistores con las características citadas se les denomina “bipolares” y su
estructura interna es como se muestra en lafigura 40. Note que se forma con tres
capas alternadas de material semiconductor: una N, otra P y finalmente otra N (es por
ello que se les llama NPN). Observe también que al terminal conectado en la parte
superior del dispositivo se le denomina “colector”, a la capa intermedia “base” y a la
inferior “emisor”. Veamos cómo funciona el conjunto.
En primer lugar, para que un transistor funcione tiene que estar polarizado en cierta
forma; en el caso que nos ocupa (transistor NPN), esta polarización implica un voltaje
positivo aplicado entre colector y emisor y una alimentación positiva de pequeña
magnitud entre base y emisor. Cuando esto sucede y la polarización de base es
inferior a la tensión de ruptura del diodo formado entre base y emisor, la tensión entre
colector y emisor forma un campo eléctrico considerable en el interior del
dispositivo; pero como se enfrenta a una estructura semejante a un diodo invertido, no
puede haber un flujo de corriente entre el colector y el comportamiento de tales
dispositivos resulta prácticamente idéntico al anterior, sólo varía el sentido de las
tensiones de polarización aplicadas en los terminales. Vea en la figura40la simbología
con que se identifica a los transistores bipolares tipo NPN y PNP.
[Horacio V. 2007]
Figura Nro. 40 “Transistor”
Fuente: http://guardiolajavi.wordpress.com
67
2.9.6.3. El circuito integrado
El circuito integrado o chip permitió la “miniaturización”19
de los componentes
electrónicos. Consiste en agrupar sobre una lámina de material semiconductor varios
componentes electrónicos que cumplen una función determinada, como amplificar
una señal.
Figura Nro. 41 “Circuito Integrado”
Fuente: http://bo.kalipedia.com
Tipos de integración
La fabricación de circuitos integrados, durante su evolución en la segunda mitad del
siglo XX, ha avanzado fundamentalmente en la escala de integración o
miniaturización, siguiendo varias etapas: integración SSI, integración MSI,
integración LSI e integración VLSI.
Integración SSI. En la segunda mitad de la década de los cincuenta se comenzó a
integrar circuitos completos en un mismo sustrato, de forma que una sola pastilla de
semiconductor contenía ciertas impurezas que suponían la conexión de transistores,
diodos, resistencias y condensadores.
19 Miniaturización: técnica de producción aparatos o mecanismos cuyas piezas se han reducido al mínimo tamaño
68
Esta primera etapa se denominó integración SSI o integración a pequeña escala
(Small Scale of Integration), y permite incorporar decenas de componentes en un
único chip. Supuso la aparición de los primeros chips que contenían circuitos
electrónicos.
Integración MSI. En los años sesenta se incorporaron impurezas más pequeñas en
sustratos también más pequeños. Los chips incorporaban así circuitos algo más
complejos, que disponían de cientos de transistores. A estos se les denominó circuitos
de escala media de integración. (Medium Scale of Integration).
Integración LSI. A mediados de los sesenta, en Estados Unidos se hacía patente la
idea de enviar transportes al espacio. Las naves debían contener todos los circuitos de
control para poder automatizar al máximo las operaciones.
Esto supuso un reto para los ingenieros electrónicos, que crearon los primeros
dispositivos con grandes escalas de integración. (Large Scale of Integration).
La integración LSI contiene hasta 5.000 dispositivos semiconductores sobre un
sustrato cuadrado de silicio de algo menos de 1,2 cm de lado. Tal escala de
integración permitió el desarrollo de los microprocesadores como elemento principal
de los ordenadores, cuyo primer ejemplo comercial apareció en 1971.
En la actualidad, la integración de circuitos electrónicos ha pasado a escalas
superiores de miniaturización: son frecuentes los circuitos integrados VLSI o de
muy alta escala de integración (Very Large Scale of Integration).
Estos chips contienen millones de transistores y efectúan tareas de control y proceso
de información: operaciones matemáticas lógicas y aritméticas, control de las señales
de televisión, detección y procesado de señales en equipos médicos de
monitorización, etc.
[kalipedia 2013]
69
CAPITULO III
MARCO PRÁCTICO
3.1. Estudio de Población
3.1.1. Parque Automotor RUAT 2009
TABLA 2: “Parque Automotor por Tipo de Combustible”
USO DE COMBUSTIBLE
2009
Cantidad Participación
porcentual
TOTAL 905,870 100
Alcohol 43 0.00
Diésel 171,446 18.93
Gas Nartural 15,161 1.67
Gasolina 719,191 79.39
Fuente: RUAT 2009.
TABLA 3: “Parque Automotor por Departamento”
DEPARTAMENTO
2009
Cantidad Participación
porcentual
TOTAL 905,870 100
Chuquisaca 35,970 3.97
La Paz 235,742 26.02
Cochabamba 213,085 23.52
Oruro 53,929 5.95
Potosí 32,527 3.59
Tarija 48,884 5.40
Santa Cruz 273,785 30.22
Beni 11,930 1.32
Pando 18 0.00
Fuente: RUAT 2009.
70
TABLA 4: “Parque Automotor por Tipo de Modelo”
TIPO DE MODELO
2009
Cantidad Participación
porcentual
TOTAL 905,870 100
≤1969 15,946 1.76
1970 – 1975 27,305 3.01
1976 – 1980 53,929 5.95
1981 – 1985 76,870 8.49
1986 – 1990 159,328 17.59
1991 – 1995 201,107 22.20
1996 – 2000 247,524 27.32
2001 – 2005 71,870 7.93
2006 - 2010 51,991 5.74
Fuente: RUAT 2009.
3.1.2. Parque Automotor Aplicable para el Reloj de Mezcla
Debido a que el dato del número de vehículos con carburador en la ciudad de La Paz
es inexistente en la Base de Datos del RUAT, como remplazo a este valor se tomará
en cuenta a todos los vehículos en la ciudad de La Paz, a gasolina y anteriores al año
1990. Pues se pudo determinar mediante observación que aproximadamente 100% de
estos vehículos poseen sistemas de alimentación con carburador y son aplicables para
la instalación del instrumento Reloj de Mezcla.
TABLA 5: “Vehículos Aplicables Año 2009”
Segmentos Aplicables
2009
Cantidad Participación
Porcentual
TOTAL La Paz 235,742 100
Gasolina 187,155 79.39
≤1990 86,753 36.8
APLICABLES 68,873 29.21
Fuente: Elaboración Propia en base a RUAT 2009.
71
3.1.3. Actualización de los Datos Para el Año 2013
Se pudo elaborar una Actualización para los datos obtenidos hasta el año 2009
tomando en cuenta el crecimiento del parque automotor en la ciudad de La Paz y que
este representa un segmento no aplicable de vehículos pues son posteriores al año
1990.
TABLA 6: “Vehículos Aplicables Año 2013”
Segmentos Aplicables
2013
Cantidad Participación
Porcentual
TOTAL La Paz 309,398 100
≤ Gasolina 1990 68,873 29.21
APLICABLES año 2013 68,873 22.26
Fuente: Elaboración Propia en Base a RUAT 2009 - 2013.
Figura Nro. 42 “Parque Automotor Apto Para el Uso del Reloj de Mezcla”
Fuente: Elaboración Propia
22%
78%
Vehículos Si Aplicables Vehículos No Aplicables
72
3.2. Calculo de la Mezcla Estequiométrica
3.2.1. Composición del Aire
TABLA 7: “Composición del Aire”
Gases encontrados en cantidades fijas en el aire
nombre Por volumen (%) Por masa (%)
Nitrógeno 70.084 75.52
Oxígeno 20.946 23.14
Argón 0.934 1.3
Neón
Helio
Criptón
Hidrógeno
Óxido nitroso
xenón
Fuente: Swisscontact La Paz 2005
3.2.2. La Gasolina
Está compuesta esencialmente por hidrocarburos, conteniendo también algunos
aditivos en su constitución.
Un ejemplo de estos aditivos era el plomo, que comenzó a ser retirado de la gasolina
utilizada en los vehículos por que se descubrió que este era dañino para la salud.
El principal componente de la gasolina es el Octano ( ) este se encuentra en
concentraciones entre el 90% y 98% en masa.
Cuando la gasolina es quemada en el motor del automóvil, se rompen las cadenas de
hidrocarburos y sus componentes forman reaccionan con el oxígeno formando nuevas
moléculas, liberando grandes cantidades de , y calor.
[hidrocarbonetos10b 2013]
73
3
4
Figura Nro. 43 “Octano”
Fuente: http://hidrocarbonetos10b.no.comunidades.ne
Propiedades físicas de la gasolina.
TABLA 8: “Propiedades Físicas de la Gasolina”
PROPIEDAD GASOLINA
Punto de ebullición 35-210 °C
Mjoules/kg Aprox. 0.18
RON 90-100
MON 80-90
Contenido de oxígeno 0
(%peso) 0
Relación aire/carburante Aprox. 14.6:1
Fuente: bibliotecadigital 2013
3.2.3. Ecuación Química de la Combustión.
Fuente: [Wikipedia 2013]
Entonces para la gasolina remplazamos en 3.
74
5
6
Equilibrando la ecuación 4.
Verificando el número de átomos de cada elemento.
TABLA 9: “Balance de la Ecuación”
Elemento Ecuación Total Ecuación’ Total’
C 16 16
H 36 36
O 50 50
Fuente: Elaboración propia
3.2.3.1. Propiedades físicas del Hidrógeno, Oxígeno y Carbono.
TABLA 10: “Propiedades Físicas del Hidrogeno, Oxígeno y Carbono”
Nombre Símbolo Masa atómica (u) Densidad
Hidrógeno H 1.00797 0.0899
Oxígeno O 15.9994 1.4290
Carbono C 12.0107 2267
Fuente: Tabla periódica de los elementos 2013
Entonces para la ecuación 5 la masa molecular será:
75
7
8
9
10
Son necesarias 799.97 u de O para oxidar 228.45812u de .
La masa de aire necesaria para contener 799.97 u de O.
Ya que la concentración de octanos es en promedio del 98% la masa necesaria de
gasolina para contener 228.45812u es:
3.2.4. La Relación Estequiométrica en Masa(8 y 9).
76
12
13
14
11
Densidad del aire en condiciones estándar.
TABLA 11: “Propiedades Físicas del Aire en Condiciones Estándar”
Condiciones (STD) Valor
Temperatura 20°C
Presión barométrica 760mm Hg
Altitud sobre el mar 0 m
Humedad relativa 0
(%peso) 21%
Densidad
Fuente: airtectv 2013
Volumen del aire necesario para la combustión.
Remplazando datos en la fórmula 12.
Volumen de la gasolina necesaria para la combustión.
77
15
16
Remplazando datos en la fórmula 14.
3.2.5. Relacion Estequiometrica en Volumen(13 y 15).
3.3. Reloj de Mezcla
3.3.1. Selección de Componentes
Sensor de Oxígeno
Entre los sensores de Oxígeno previamente descritos entre las páginas 42-51 del
marco teórico, seleccionamos al sensor de óxido de zirconio, pues cumple la función
principal de identificar la mezcla estequiométrica de manera precisa, logrando de esta
manera que su señal Voltaje vs Mezcla sea la más indicada para el instrumento Reloj
de Mezcla.
El sensor de óxido de zirconio al ser de menor complejidad que el Sensor A/F
representa una inversión mucho menor brindando los mismos resultados con respecto
a la identificación de la mezcla estequiométrica, ajustándose de mejor manera a
cumplir el objetivo principal del proyecto.
Con respecto al Sensor con Centro de titanio poseen características diferentes pues el
Sensor con centro de Titanio se comporta como una resistencia variable y el Sensor
convencional de óxido de zirconio se comporta como un generador de voltaje. El
reloj de mezcla será diseñado para recibir la señal de sensor de voltaje de sensor de
óxido de zirconio pues este es de más fácil adquisición que el de Centro de Titanio.
78
Regulador de voltaje 5v
Seleccionamos el regulador de voltaje LM7805 porque al ser un regulador fijo de 5
voltios simplifica su conexión con el reloj de mezcla y la cantidad de componentes
necesarios para su instalación.
A diferencia de los reguladores en serie posee mayor capacidad de disipación de calor
y soporta una variación de voltaje de alimentación desde 7 hasta 25 voltios,
superando la capacidad mínima y máxima del voltaje de funcionamiento de la batería
del automóvil.
Controlador de Display
A demás de circuito integrado LM3914, existen otros controladores de Display como
el circuito integrado LM3915 y el LM3916. El circuito LM3914 es el indicado pues
los otros circuitos difieren en los siguientes aspectos:
LM3915 Dor/Bar Display Driver
CARACTERISTICAS
Controlador de salida Logarítmica
Requiere reguladores disipador de calor si se maneja más de 6 LEDs con 5v
Lectura mínima del Voltaje de Referencia 1.5 V
LM3916 Dor/Bar Display Driver
Controlador de salida de rango amplio
Requiere reguladores disipador de calor si se maneja más de 6 LEDs con 5v
Lectura mínima del Voltaje de Referencia 1.5 V
79
3.3.2. Descripción de Componentes
TABLA 12: “Componentes del Reloj de Mezcla”
NOMBRE CANTIDAD
10K ohm Resistor variable 1
1K ohm (1/4W) Resistor 3
LED (verde) 4
LED (amarillo) 2
LED (rojo) 4
7805 (5V,1ª) Regulador de voltaje 1
LM3914 Dot/Bar Display Driver 2
Zócalo (x18 pines) 2
Placa perforada 25x15 1
Terminales dobles 2
Cable de audio (SWG 14) 3
Fuente: Elaboración propia
Figura Nro. 44 “Componentes Electrónicos del Reloj de Mezcla”
Fuente: Elaboración propia.
80
3.3.2.1. Circuitos integrados
a) LM3914 Dot/Bar Display Driver
CARACTERISTICAS
Maneja LEDs, LCDs
Modo de Visualización de barras o punto
Expandible hasta visualizaciones de 100 pasos
Voltaje interno de referencia desde 1.2V hasta 12V
Opera sistemas de menos de 3V
Corriente de salida programable de 2mA hasta 30mA
El divisor de 10 pasos puede ser calibrado en un amplio rango de voltajes
Descripción
El LM3914 es un circuito integrado monolítico que detecta niveles de voltaje
análogo y conduce 10 LEDs, proporcionando un display análogo lineal. Un
solo pon cambia el display de un punto móvil a un display de barra. La
corriente que enciende los LEDs es regulada y programable, eliminando la
necesidad de resistores. Esta característica es la que permite la operación de
una gran variedad de sistemas de menos de 3 V.
El circuito contiene su propia referencia ajustable y divisor de voltaje preciso
de 10 pasos. El circuito puede controlar LEDs de muchos colores. O lámparas
incandescentes de bajo voltaje. Muchos LM3914 pueden ser encadenados
para formar displays de 20 y hasta 100 segmentos.
El circuito LM3914 es muy sencillo de utilizar como un circuito de rejo
análogo. Un reloj de escala completa de 1.2 V solo requiere 1 resistor y una
fuente desde 3V a 15V para iluminar los 10 LEDs.
Cuando se encuentra en el modo de punto, existe una pequeña cantidad de
pérdida aproximadamente 1mV entre segmentos. Esto asegura que en ningún
momento todos los LEDs estén apagados.
El circuito integrado LM3914 está calificado para operar entre 0° hasta 70° C.
[National SemiconductorCorporationAmericas 2013]
81
17
Aplicación típica.
Figura Nro. 45 “Instalación Típica Del Circuito Integrado LM3914”
Fuente: National SemiconductorCorporationAmericas
Nota: El condensador es necesario se la distancia entre el circuito integrado y los
LEDs es mayor a 1.83 metros
Fuente: National SemiconductorCorporationAmericas
82
b) Regulador de voltaje LM7805
Características
Reguladores de 3 terminales
Corriente de salida hasta 1.5 A
Protección de sobrecarga termina interna
Alta capacidad de disipación de calor
Circuito interno limitador de corriente
Alimentación desde 7V hasta 25V
5v de salida de voltaje
Descripción
Diseñados para un amplio rango de aplicaciones. Entre estas la eliminación de
ruido asociadas con los reguladores de un solo punto. Puede entregar una
corriente de salida de hasta 1,5 A. El limitador de corriente interno y apagado
térmico convierten este hacen de este regulador inmune a la sobrecarga.
[Texas Instruments Incorporated 2004]
Figura Nro. 46“Circuito Integrado LM7805”
Fuente: Texas Instruments Incorporated
83
17
3.3.3. Circuito del Reloj de Mezcla
Figura Nro. 47 “Circuito del Reloj de Mezcla”
Fuente: Elaboración propia
3.3.3.1. Cálculos del circuito
Valor de las resistencias
Fuente: National SemiconductorCorporationAmericas
Datos:
R1= 1000Ω
R3= 1000Ω
VR1=?
El circuito medirá valores del sensor de oxigeno desde 0.8 hasta 1.2entonces:
V= 0.8v - 1.2v
84
18
19
20
Sustituyendo los valores para el voltaje mínimo en la ecuación 17
Sustituyendo los valores para el voltaje máximo en la ecuación 17
Entonces es conveniente que el valor del potenciómetro VR1 sea de 10K Ω
Potencia y consumo del circuito
Fuente: Gómez J. 2009
Donde:
P= Potencia en Watts.
V= Voltaje en voltios.
I= Intensidad en amperes.
Figura Nro. 48“Voltaje de Alimentación del Circuito”
Fuente: Elaboración propia.
VR1´=2174 Ω
VR1=7143 Ω
85
21
Figura Nro. 49“Medición de Corriente”
Fuente: Elaboración propia.
Datos:
V=12.64v
I= 0.1 mAmp = 0.0001 Amp +0.01
Nota: Debido a la resistencia interna del multímetro debemos aumentar unaintensidad
de 0.01 Amp
Sustituyendo datos en la fórmula 20
1.2652 watts
86
3.3.4. Proceso de Fabricación
1. Posicionar los LEDs en la placa perforada, de manera y en la secuencia de
colores que sea más conveniente según el usuario del reloj de mezcla.
2. Orientar los zócalos para el circuito integrado LM3914 cerca de los LEDs de
manera que el recorrido entre los pines que activan los mismos sea el más
corto y sencillo posible.
3. A continuación posicionar las 2 terminales de 2 pines en alguno de los
extremos libres de la placa perforada.
4. Posicionar el regulador de voltaje 7805 cerca de los terminales ya que su
conexión con los mismos es la más inmediata.
5. Situar el potenciómetro y las resistencias en la placa perforada simplificando
al máximo las conexiones entre los circuitos integrados.
6. Una vez situados todos los componentes y conforme con su respectiva
posición proceder a soldar los mismos de acuerdo con el circuito del reloj de
mezcla
7. Cortar los extremos de las terminales de los componentes que sean demasiado
largas con el objetivo de evitar algún corto circuito por el contacto entre las
mismas.
8. Acoplar los circuitos integrados LM3914 en sus respectivos zócalos.
9. Montar el dispositivo en alguna caja de plástico, acrílico, cartón, etc. De
manera que facilite su manipulación, lectura y proteja la parte trasera del
dispositivo, del contacto con algún elemento conductor de electricidad y así
evitar un mal funcionamiento.
10. Finalmente antes de alimentar el circuito verificar que no existan excedentes
de soldadura y no se genere un posible cortó circuito.
87
Figura Nro. 50“Reloj de Mezcla Finalizado”
Fuente: Elaboración propia.
3.3.5. Reglaje del Reloj de Mezcla
Para el reglaje del reloj de mezcla es necesario conocer los rangos de voltaje que
maneja el sensor de oxígeno a utilizar.
Figura Nro. 51 “Señal del Sensor de Oxígeno”
Fuente: Elaboración propia.
88
Como se puede apreciar en la gráfica51,el reloj de mezcla debe seguir la siguiente
secuencia de encendido de los LEDs.
TABLA 13: “Calibración del Reloj de Mezcla”
LED COLOR VOLTAJE MEZCLA
S/N Apagado <50mv >18:1
1. Verde 50 mv-100mv 18:1 – 17:1
2. Verde 100 mv-150mv 17:1 – 16:1
3. Verde 150mv-200mv 16:1 – 15:1
4. Verde 200mv-250mv 15:1 – 14:7
5. Amarillo 250mv-500mv 14.7:1 – 14.5:1
6. Amarillo 500 mv-850mv 14.5:1 - 14:1
7. Rojo 850 mv-900 14:1 - 13.5:1
8. Rojo 900 mv-950mv 13.5:1 - 13:1
9. Rojo 950 mv-1000mv 13:1 - 12:1
10. Rojo >1000 mv > 12:1
Fuente: Elaboración propia
Para ello es necesaria una fuente de Voltaje regulable que nos proporcione los
voltajes de la tabla 13, simulando el funcionamiento del sensor de oxígeno. Y de esta
manera poder calibrar el encendido de los LEDs con el potenciómetro incorporado en
el reloj de mezcla.
Es posible fabricar una fuente regulable utilizando un potenciómetro, una batería
AAA de 1.5V y un circuito sencillo.
89
Figura Nro. 52 “Fuente de Voltaje Regulable (0- 1.5v)”
Fuente: Elaboración propia.
Figura Nro. 53 “Circuito de la Fuente Voltaje Regulable”
Fuente: Elaboración Propia
3.3.6. Proceso de Instalación
1. Seleccionar visualmente la sección del escape donde se va instalar el sensor
de oxígeno. Tomar en cuenta:
Que el sensor sea colocado cerca del motor para que alcance su
temperatura de funcionamiento rápidamente. (300°C)
No interfiera con otros componentes del motor.
90
Pueda ser instalado y remplazado fácilmente.
No interrumpa el flujo normal de los gases de escape.
2. Extraer el segmento del escape previamente seleccionado.
3. Perforar el segmento del escape con un diámetro de broca suficiente para que
se introduzca el sensor de oxígeno.
4. Soldar en el orificio una tuerca cuya rosca coincida con la del sensor de
oxígeno (M19). Esta servirá para sujetar firmemente el sensor al segmento del
escape.
5. Ensamblar nuevamente el segmento del escape en su posición original con
respecto al motor.
6. Soldar en los terminales del sensor de oxígeno cables lo suficientemente
largos como para ubicar el reloj de mezcla en el habitáculo del conductor (1.5
m aproximadamente). La soldadura en los terminales debe estar
apropiadamente aisladas.
7. Insertar y ajustar el sensor de oxígeno en el orificio y tuerca previamente
mencionados. (30ft lbs de torque)
8. Introducir el cable conectado al sensor de oxígeno al habitáculo del conductor
hasta la posición donde se deseé instalar el reloj de mezcla. Tomar en cuenta
que el cable no roce con los elementos calientes del motor y este no sea
dañado por la temperatura.
9. Conectar los cables que provienen del sensor de oxígeno en los terminales del
reloj de mezcla (Señal Ox y E-) teniendo en cuenta su posición con respecto al
circuito del instrumento.
10. Conectar los cables de alimentación (12V y E-) en el reloj de mezcla,
asegurarse de que su posición es la correcta
11. Asegurar el cable 12V que proviene del reloj de mezcla en la posición IGN de
la chapa de contacto. De esta manera el circuito del reloj de mezcla no
permanecerá encendido todo el tiempo.
12. Finalmente asegurar el cable E- que proviene del reloj de mezcla en alguna
posición conveniente del vehículo que proporcione una buena señal de tierra.
91
Figura Nro. 54 “Instalación del Sensor de Oxigeno”
Fuente: Elaboración Propia
TABLA 14: “Sensor de Oxígeno y Materiales Para la Implementación”
NOMBRE CANTIDAD
Sensor de oxígeno Denso 2 cables 1
Tuerca M19 1
Cinta Doble 1
Fuente: Elaboración propia
92
3.3.7. Lectura del Instrumento
Una vez instalado el instrumento en el vehículo, y establecidas las conexiones
correspondientes procedemos a la lectura del instrumento.
Para obtener una lectura correcta del sensor de oxígeno este tiene que alcanzar su
temperatura normal de funcionamiento que es de 300°C. Se alcanzará esta
temperatura con el motor en ralentí en 4 minutos aproximadamente. O en menor
tiempo si el vehículo se encuentra en marcha.
Es normal que cuando el sensor se encuentra frio todos los LEDs del reloj de mezcla
se encuentren encendidos, esto se debe a que los circuitos integrados no detectan
ninguna conexión entre sus terminales de señal. Una vez alcanzada la temperatura de
funcionamiento en el sensor de oxígeno podemos proseguir con la lectura del reloj de
mezcla. El reloj de mezcla encenderá los LEDs de acuerdo con el voltaje que sea
enviado desde el sensor de oxígeno de esta manera nos permitirá conocer visualmente
el estado de la mezcla y estequiometria del motor.
Habiendo estudiado previamente el funcionamiento del carburador es conveniente
prestar atención en tres etapas de funcionamiento del motor:
Ralentí
Con el pedal de acelerador completamente suelto y el motor entre 700 y 900
RPMs.
Carga parcial
Con el pedal de acelerador presionado entre un 10% y 30% y el motor entre
1500 y 3000 RPMs.
Plena carga
Con el pedal del acelerador presionado entre un 70% y 100% y el motor entre
5000 y 6000 RPMs.
93
Es conveniente tomar nota durante estas etapas de funcionamiento del motor, ya que
el carburador permite la configuración precisa de cada una de estas. Los regímenes no
mencionados durante las etapas previamente citadas, están gobernados por la
configuración de las mismas.
Lectura inicial (sin calibración)
Figura Nro. 55 “Lectura Inicial del Reloj de Mezcla”
Fuente: Elaboración Propia
TABLA 15: “Lectura Inicial de la Mezcla”
RPMs Ralentí Carga parcial Carga Plena
900
1500
2000
3000
4000
5000
6000
Fuente: Elaboración propia
94
3.3.8. Proceso de Calibración Del Carburador
Una vez realizada la lectura inicial de la mezcla y el funcionamiento del motor, se
debe tomar los datos de la configuración inicial del carburador, para ello el
carburador debe ser desmontado del motor y el vehículo.
Figura Nro. 56-57: “Partes del Purificador y Carburador Suzuki Escudo”
Fuente: Suzuki Motor Corporation. Fuente: Suzuki Motor Corporation.
95
3.3.8.1. Desmontaje del carburador:
1) Dejar enfriar el motor para evitar quemaduras o accidentes.
2) Soltar la caja del filtro de aire, las mangueras de la válvula PCV y demás
mangueras que provienen del carburador y colector de admisión.
3) Retirar los pernos del soporte y extraerlo del carburador.
4) Desconectar los cables de acelerador y de la guillotina de arranque en frio.
5) Desconectar las mangueras de vacíos, líquido refrigerante y combustible que
están conectadas en el carburador y estorbaran en el proceso de extracción.
6) Desenchufar conexiones eléctricas (circuito de arranque en frio).
7) Aflojar y retirar los pernos que sujetan el carburador con el colector de
admisión.
8) Extraer el carburador, teniendo cuidado de no dañar las empaquetaduras, esto
nos evitará el tener que comprar o fabricar una nueva.
Figura Nro. 58 “Desmontaje del Carburador”
Fuente: Elaboración Propia
96
9) Con el carburador fuera del motor, en un lugar cómodo se procede con el
despiece del mismo. Aflojando los tornillos que lo mantienen ensamblado.
Hasta poder observar las chicleras de combustible que se encuentran en la
cuba o depósito de gasolina del carburador.
Figura Nro. 59 “Despiece del Carburador”
Fuente: Elaboración Propia
3.3.8.2. Parámetros iniciales del carburador:
Surtidor de aire adicional: 1400° (4 vueltas)
Tope de ralentí: 1080° (3 vueltas)
Chilera de carga parcial (0,95 mm)
Chiclera de carga plena (1,50mm)
97
3.3.8.3. Reglaje del carburador
1) Con el carburador desmontado y despiezado, extraer las chicleras de
combustible con un desarmador plano.
2) Montar las nuevas chicleras previamente seleccionadas en base a la lectura
inicial del reloj de mezcla.
3) Ensamblar el carburador y montarlo nuevamente en el motor siguiendo el
orden inverso al proceso de desmontaje
4) La mezcla en ralentí y de las RPMs se deben ajustar con el motor encendido,
ajustando el tornillo de aire adicional y el tope de ralentí.
5) Finalmente realizar una nueva lectura y repetir el proceso de ser necesario.
3.3.8.4. Parámetros finales del carburador (después del reglaje):
Surtidor de aire adicional: 720° (2 vueltas)
Tope de ralentí: 1350° (3 ¾ vueltas)
Chilera de carga parcial (0,85 mm)
Chiclera de carga plena (1,45mm)
Lectura final (después del proceso de calibración)
Figura Nro. 60 “Lectura Final del Reloj de Mezcla”
Fuente: Elaboración Propia
98
TABLA 16: “Lectura Final de la Mezcla”
RPMs Ralentí Carga parcial Carga Plena
900
1500
2000
3000
4000
5000
6000
Fuente: Elaboración propia
3.4. Prueba de Dinamómetro y Análisis de Emisiones
3.4.1. Análisis de Dinamómetro
Figura Nro. 61 “Prueba de Dinamómetro”
Fuente: Elaboración Propia
99
TABLA 17: “Resultados del Dinamómetro”
VEHICULO: Suzuki escudo 1989MOTOR:G16A
RPMs Potencia
Inicial
(Hp)
Torque
Inicial(N.m)
Potencia
Final
(Hp)
Torque
Final(N.m)
Ganancia
Potencia
(Hp)
Ganancia
torque
(N.m)
3900 30.33 81.73 31.62 81.94 1.29 0.21
4000 32.28 82.73 32.87 82.82 0.59 0.09
4100 34.24 83.73 34.8 83.82 0.56 0.09
4200 36.2 84.73 36.7 84.81 0.5 0.08
4300 38.15 85.73 38.84 85.83 0.69 0.1
4400 40.11 86.73 40.92 86.85 0.81 0.12
4500 42.07 87.73 42.3 87.76 0.23 0.03
4600 44.03 88.73 44.2 88.76 0.17 0.03
4700 45.98 89.73 46.08 89.75 0.1 0.02
4800 47.94 90.73 48.21 90.77 0.27 0.04
4900 50.35 91.79 50.35 91.79 0 0
5000 52.49 92.81 52.33 92.79 -0.16 -0.02
5100 54.68 93.84 54.27 93.79 -0.41 -0.05
5200 56.57 94.83 56.37 94.81 -0.2 -0.02
5300 58.46 95.82 58.33 95.8 -0.13 -0.02
5400 58.53 94.83 58.21 94.79 -0.32 -0.04
5500 57.28 92.81 57.01 92.77 -0.27 -0.04
5600 56.24 90.8 55.89 90.77 -0.35 -0.03
5700 54.85 87.77 54.75 87.75 -0.1 -0.02
5800 53.61 84.74 53.54 84.74 -0.07 0
PROMEDIO DE GANACIA 0.16 Hp 0.0285 N.m
GANANCIA MAXIMA 1.29 Hp 0.21 N.m
Fuente: Análisis de dinámetro Fundación Infocal El Alto 2013
100
3.4.1.1. Resultados del análisis de dinamómetro
Se puede apreciar en la tabla 17, que se obtuvo una ganancia promedio de 0.16 HP y
0.0285 N.m además de lograr obtener una ganancia máxima de 1.29 Hp en potencia y
de 0.21 N.m en torque. Estos valores son considerables tomando en cuenta que el
motor se encontraba originalmente en un estado de mezcla rica y esta representa una
mayor potencia del motor, sin embargo después de la calibración del carburador
utilizando el reloj de mezcla para acercarnos a la relación estequiométrica 14.7 a 1 se
logró obtener una ligera mejora tanto en el torque como la potencia del motor.
Esto se debe a que la mezcla inicial del motor (aproximadamente 12.5:1) superaba el
límite de mezcla rica para máxima potencia del motor (aproximadamente 13.5:1).
3.4.2. Análisis de Emisiones Contaminantes
Figura Nro. 62 “Zonda Para Análisis de Emisiones”
Fuente: Elaboración Propia
101
Figura Nro. 63 “Lectura Inicial de Emisiones Contaminantes”
Fuente: Elaboración Propia
Figura Nro. 64 “Lectura Final de Emisiones contaminantes”
Fuente: Elaboración Propia
102
TABLA 18: “Análisis de Emisiones”
Estado del
motor
Mediciones iniciales Mediciones finales
HC
(ppm)
CO (%) CO2
(%)
O2
(%)
HC
(ppm)
CO (%) CO2
(%)
O2
(%)
Ralentí 753 4.1 7 6.3 556 0.3 9.2 6.4
Media carga 1500 5 9.1 4.5 698 1.5 10.1 3.7
Plena carga 548 4.1 11.6 0.4 310 3.8 11.7 0.4
Fuente: Elaboración propia en base al análisis de emisiones de Fundación Infocal El Alto 2013
3.4.2.1. Valores máximos permisibles
TABLA 19: “Valores Máximos Permisibles de Emisiones Contaminantes”
Año de
fabricación
Gasolina Valores de referencia
CO (%) HC (ppm) Carburador Inyección
Hasta 1997 6 600 CO2
(%)
O2
(%)
CO2
(%)
O2
(%)
1998 a 2004 2.5 400
2005 en adelante 0.5 125 >10.5 <6 >12.5 <6
Fuente: Fundación Swisscontact 2008
Figura Nro. 65 “Análisis de Emisiones”
Fuente: Elaboración Propia
0
1
2
3
4
5
6
7
8
mediciones iniciales mediciones finales valores maximos permisibles
Emisiones Contaminantes
CO (%) HC (x 100 ppm)
103
3.4.2.2. Resultados del análisis de emisiones
En el análisis de emisiones contaminantes se alcanzó una importante reducción en
todos los regímenes del motor, tanto en hidrocarburos no quemados (HC), como en el
monóxido de carbono (CO), representados en la tabla 19.
También, bajo todos los regímenes de funcionamiento del motor, se pudo alcanzar los
estándares permisibles de emisiones contaminantes impuestos por la norma boliviana
de medio ambiente 62002, valores que con la configuración original de la mezcla
serían reprobados por un excedente de 153 ppm de hidrocarburos no quemados (HC).
3.4.3. Prueba de Consumo de Combustible (La Paz-Oruro)
La prueba de consumo de combustible se realizó en dos viajes desde la ciudad de la
paz (Miraflores esq. Díaz Romero y Saavedra) hasta la ciudad de Oruro (terminal de
buses Rajka Bakovic), Abarcando una distancia total de 235Km y una velocidad
promedio de 60 km/h.
Figura Nro. 66 “Trayecto de Prueba de Consumo de Combustible”
Fuente: Google Earth 2013
104
Mediante la calibración del carburador haciendo uso del reloj de mezcla se logró
obtener un ahorro de combustible (16.7%) en la ruta trazada de La Paz-Oruro, estos
resultados se demuestran con mayor claridad en la tabla 20 a continuación
TABLA 20: “Prueba de Consumo de Combustible”
Ruta de Prueba
La Paz-Oruro
Costo
Combustible
(Bs)
Cantidad de
Combustible (lts.)
Km/litro
IDA
(sin calibrar)
120 32.09 7.32
IDA
(calibrado)
100 26.74 8.79
DISTANCIA 235 Km
Ahorro total
(bs.)
20
Ahorro cada
100 km (Bs.-)
8.51
Porcentaje (%) 16.7%
Fuente: Elaboración Propia.
105
CAPITULO IV
FACTIBILIDAD ECONOMICA
4.1. Costos de Fabricación e Instalación del Instrumento.
4.1.1. Fabricación del Reloj de Mezcla.
TABLA 21: “Costo del Reloj de Mezcla y Sensor de Oxigeno”
NOMBRE COSTO
(Bs.)
CANTIDAD TOTAL
(Bs.)
10K ohm Resistor variable 4 1 4
1K ohm (1/4W) Resistor 0.30 3 1
LED (verde) 0.5 4 2
LED (amarillo) 0.5 2 1
LED (rojo) 0.5 4 2
7805 (5V,1ª) Regulador de voltaje 4 1 4
LM3914 Dot/Bar Display Driver 20 2 40
Zócalo (x18 pines) 1.5 2 3
Placa perforada 25x15 6 1 6
Terminales dobles 2 2 4
Cable de audio (SWG 14) 4 3 12
Sensor de oxígeno Denso 2 cables 230 1 230
Fuente: Elaboración Propia SUB TOTAL 309
TABLA 22: “Costos de la Fuente Regulable 0 - 1.5 V”
NOMBRE COSTO
(Bs.)
CANTIDAD TOTAL
(Bs.)
Placa perforada 25 x 15 6 1 6
1K ohm Resistor variable 4 1 4
Switch on/off 0.50 1 0.50
Batería AAA (1.5v) 1 1 1
Soporte de Batería AAA 1.5 1 1.5
Fuente: Elaboración Propia SUB TOTAL 13
106
TABLA 23: “Costos de Materiales Para el Reloj de Mezcla”
NOMBRE COSTO
(Bs.)
CANTIDAD TOTAL
(Bs.)
Estaño para soldadura electrónica 4 2m 8
Acrílico (20x20x0.3cm) 15 1 15
Silicona caliente 1 2 2
SUB TOTAL 25
Fuente: Elaboración propia
TABLA 24: “Estimación de Tiempo y Costos de Mano de Obra”
Proceso Descripción Tiempo Total
(min)
Mano de
Obra
1 Fabricación del Reloj de mezcla 40 20
2 Fabricación de la fuente regulable (0 – 1.5v) 10 5
3 Reglaje de Reloj de Mezcla 10 5
4 Fabricación de la caja de acrílico 20 10
SUB TOTAL 80 40
Fuente: Elaboración propia
TABLA 25: “Costo Total del Reloj de Mezcla y Sensor de Oxígeno”
ITEM TOTAL (Bs.)
Costo del reloj de mezcla y sensor de oxígeno 308.9
Costo de la fuente regulable 13
Costo de los materiales 25
Costo mano de obra 40
Fuente: Elaboración Propia TOTAL 387
El Costo Total de fabricación del reloj de mezcla es de Bs.- 387 (trecientos ochenta y
siete 00/100 bolivianos). Demostrando su factibilidad, pues un instrumento importado
de características similares tiene un costo desde Bs.- 630 hasta Bs.- 2100,
Representando un ahorro de Bs.-243 además del tiempo que demora la importación
de este instrumento que es de aproximadamente 30 días.
107
4.1.2. Instalación del Reloj de Mezcla y Calibración del Carburador
TABLA 26: “Materiales Para la Implementación”
NOMBRE COSTO
(Bs.)
CANTIDAD TOTAL
(Bs.)
Tuerca M19 10 1 10
Chicleras para carburador 10 2 20
Cinta doble 5 1 5
SUB TOTAL 35
Fuente: Elaboración propia.
TABLA 27: “Estimación de Tiempo y Costos de Mano de Obra”
Proceso Descripción Tiempo Total
(min)
Mano de
Obra
1 Instalación del sensor de oxígeno 60 60
2 Fabricación de la caja de acrílico 20 20
3 Calibración del carburador 60 60
SUB TOTAL 140
Fuente: Elaboración propia.
4.2. Costo Total del Proyecto
TABLA 28: “Costo Total del Proyecto”
ITEM TOTAL (Bs.)
Reloj de mezcla 387
Implementación y calibración 140
Materiales para la implementación 35
TOTAL 562
Fuente: Elaboración Propia.
El Costo Total del proyecto es de Bs.-562 (quinientos sesenta y dos 00/100
bolivianos).
108
4.3. Consumo de Combustible
TABLA 29: “Consumo de Combustible”
Distancia 235 Km
Ahorro total (Bs.-) 20
Ahorro cada 100 km (Bs.-) 8.51
Ahorro Anual (12,000km)(Bs.-) 1021
Fuente: Elaboración Propia.
El Costo Total del Proyecto fue de Bs.- 562 (quinientos sesenta y dos 00/100
bolivianos). Este se justifica completamente mediante el ahorro de combustible que
se logró mediante la calibración del carburador con ayuda del instrumento Reloj de
Mezcla. Este representa un ahorro de Bs.- 8.51cada 100km y un ahorro anual
aproximado de Bs.-1021.
Figura Nro. 67 “Consumo de Combustible”
Fuente: Google Earth 2013
0
50
100
150
200
250
SIN CALIBRAR CALIBRADO
CONSUMO DE COMBUSTIBLE
Distancia (Km) Costo combustible (Bs) km/litro
109
CAPITULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1. Conclusiones
Se logró mejorar la calibración de la mezcla de un motor con carburador mediante la
implementación de un Reloj de Mezcla de fabricación propia, satisfaciendo todas las
propuestas y objetivos del proyecto, que en resumen se mencionan a continuación:
Mediante el estudio de la mezcla estequiométrica, se pudo determinar la
manera en que esta afecta al funcionamiento del motor, y describir los
beneficios que representa la instalación de un instrumento Reloj de
Mezcla.
Se logró elaborar un instrumento Reloj de Mezcla de bajo costo
(comparado con el precio de un instrumento original) y fácil elaboración
que resulta accesible y económico en nuestro medio.
El proceso de instalación en el vehículo, es simple y no requiere de mucho
tiempo, al igual que la comprensión del funcionamiento y lectura del
instrumento.
La calibración del carburador mediante la implementación del reloj de
mezcla es sencilla, pues se elimina por completo la necesidad de utilizar la
sensación humana con respecto al funcionamiento del motor, logrando
mayor precisión y disminuyendo el tiempo necesario para la calibración.
Se alcanzó una disminución del 26% en hidrocarburos no quemados (HC)
y del 90% en monóxido de carbono (CO).
Se mejoró ligeramente la potencia y torque del motor, comprobada
mediante el uso de un dinamómetro.
Se consiguió disminuir el consumo de combustible en un 16.7% de
acuerdo con la prueba de consumo.
110
Podemos concluir el proyecto cumpliendo con el objetivo principal, y demostrando
resultados positivos en todos los objetivos específicos.
5.2. Recomendaciones.
Se recomienda que la instalación del dispositivo en el automóvil sea
efectuada por un técnico en electricidad del automóvil, para evitar posibles
cortocircuitos y daños en el sistema eléctrico del automóvil.
La calibración del carburador debe efectuarse por un profesional
automotriz, ya que el carburador posee conexiones y pequeños
componentes que pueden quedar fuera de lugar durante su despiece o
desmontaje.
Todos los sistemas y dispositivos del carburador deben encontrarse en
buen estado de funcionamiento, de otra manera no se podrá lograr una
calibración óptima de la mezcla.
Se recomienda que todos los propietarios de vehículos con carburador
instalen el instrumento reloj de mezcla, pues representa importantes
beneficios tanto para el propietario como para la comunidad.
111
BIBLIOGRAFIA
Autometer (2005) Evolución del reloj de Mezcla.
Chevy Performance (2009) Reloj de Mezcla.
Diccionario Motorgia (2013) La Relación Aire Combustible.
Eduardo A. (2009), Técnicas Básicas de Mecánica, Colombia: Editorial Paraninfo.
Hermógenes G. (2000), Manual Práctico del Automóvil, Madrid, España: Editorial
Cultura S.A.
Ing. Horacio D. (2007), El mundo de la electrónica, Argentina: Editorial Quark SRL.
Jaime G. (2007), Física teoría y problemas, Lima-Perú: Editores Gómez.
M.S. Jóvaj. (1982), Motores de Automóvil, Editorial Mir, Moscú.
Robert L. (2006), Introducción al análisis de circuitos, México: Editorial PEARSON
EducaciónR.
RUAT. (2009-2013), Parque Automotor de Bolivia, La Paz, Bolivia: INE.
Schilling, Donald L. y Charles B. (1993). Circuitos Electrónicos: Discretos e
IntegradosEspaña: Editorial Mc Graw – Hill Interamericana. Tercera Edición.
Swisscontact. (2009), Semana del Aire Limpio, La Paz, Bolivia: COSUDE.
Suzuki Motor Corporation (1994), Vitara service manual, Japón.
TEXAS INSTRUMENTS (2013), LM3914 Dot/Bar Display Driver.
http://diccionario.motorgiga.com/diccionario/relacion-aire-combustible-definicion-
significado/gmx-niv15-con195356.htm
http://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/atmosfera/Composicion-
de-la-atmosfera.asp
112
http://www.automecanico.com/auto2027/bbooster12.pdf
http://www.autometer.com/tech_faq_answer.aspx?sid=1&qid=48
http://www.biltek.tubitak.gov.tr/gelisim/elektronik/dosyalar/21/LM3914.pdf
http://www.chevyhiperformance.com/techarticles/53159_nordskog_budget_air_fuel_
meter/viewall.html
http://www.kalipedia.com/tecnologia/tema/electronica/menor-tamano-mayor-
capacidad.html?x=20070822klpingtcn_133.Kes&ap=0
http://www.radioelectronica.es/radioaficionados/19-inversion-polaridad
http://www.vortexbuicks-etc.com/basics.htm
http://www.xbhp.com/talkies/motorcycle-ownership-experiences/10257-hero-honda-
karizma-zmr-694.html
https://www.sparkfun.com/datasheets/Components/LM7805.pdf
113
ANEXOS
ANEXO A
“Precios de Reloj de Mezcla Originales Según www.amazon.com”
114
ANEXO B
“Herramientas Necesarias Para La Fabricación e Implementación Del Reloj De
Mezcla”
N° Descripción
1 Cautín para soldadura electrónica (30 watts)
2 Tercer brazo con soporte para cautín
3 Multímetro
4 Pela cables
5 Pinza para manipulación de los componentes
6 Desarmador plano (1/8)
7 Desarmador estrella (1/8)
8 Sierra para manualidades
9 Pistola de silicona caliente
10 Juego de dados de ½
11 Juego de llaves combinadas
115
ANEXO C
“Factura de Compra del Sensor de Oxigeno”
ANEXO D
“Factura de Compra de los Componentes Electrónicos”
116
ANEXO E
“Factura de Alquiler del Dinamómetro y Analizador de Emisiones”
ANEXO F
“Generalidades Motor Suzuki G 16ª”
117
ANEXO G
TITULO: CIRCUITO DEL RELOJ DE MEZCLA
ESTUDIANTE: JOSE ABRAHAM SALGADO SOLIZ