Proyecto de Tesis Raúl Huayanay
Proyecto de Tesis Raúl Huayanay
Proyecto de Tesis Raúl Huayanay
PROYECTO DE TESIS
AUTOR:
HUAYANAY CARRANZA RAÚL SIXTO.
ASESOR:
ING. GUTIÉRREZ ASCÓN, JAIME EDUARDO.
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN:
MODELAMIENTO Y SIMULACIÓN DE SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS.
TRUJILLO - PERÚ
2015
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PORTADA . ............................................................................................................................... i
ÍNDICE DE CONTENIDOS........................................................................................................... ii
ÍNDICE DE FIGURAS..................................................................................................................vi
I. GENERALIDADES............................................................................................................... 1
ii
2.4. Antecedentes ..................................................................................... 7
iii
3.7.1. Técnicas para la recolección de datos .................................................................... 54
3.10.Aspectoséticos ................................................................................ 57
iv
ÍNDICE DE ECUACIONES Y FÓRMULAS
12. Cantidad de combustible que sale del inyector en la unidad de tiempo ................................. 32
v
ÍNDICE DE FIGURAS
vi
ÍNDICE DE ANEXOS
vii
I. GENERALIDADES
1.1. TÍTULO
USO DE ADITIVOS EN EL SISTEMA DE INYECCIÓN DE GASOHOL PARA INCREMENTAR EL
RENDIMIENTO EFECTIVO DEL MOTOR NISSAN GA 16DNE, SENATI - CHIMBOTE 2015.
1.2. AUTOR
Huayanay Carranza Raúl Sixto
Escuela de Ingeniería Mecánica Eléctrica
Facultad de Ingeniería
1.3. ASESOR
1.6. LOCALIDAD
Este proyecto de tesis se realizará en las instalaciones del Centro de Formación
Profesional SENATI Chimbote, ubicada en Av. Universitaria S/n Urbanización Bellamar, en el
distrito de Nuevo Chimbote, provincia de Santa, departamento de Ancash.
1
1.7. DURACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
FECHA DE INICIO: Marzo del 2015
FECHA DE TÉRMINO: Junio del 2015
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II. PLAN DE INVESTIGACIÓN
En la década de 1930, Henry Ford y diversos expertos unieron fuerzas para promover su
recuperación. Se construyó una planta de fermentación en Atchinson (Kansas) con un potencial
para fabricar 38.000 litros diarios de etanol para automoción. Durante los años treinta, más de
2.000 estaciones de servicio en el Mediano Oeste vendieron este etanol hecho de maíz, que
denominaron “gasohol”. No obstante eso, la competencia de los bajos precios del petróleo obligó
al cierre de la planta de producción de etanol a mediados de los años cuarenta. El agotamiento de
los recursos fósiles, el incremento de las emisiones de contaminantes (que se sitúan por encima
de la capacidad de regeneración de los ecosistemas) y el hecho de que dos terceras partes de las
reservas petrolíferas están en la inestable región del golfo Pérsico claman a gritos la necesidad de
encontrar alternativas energéticas.
A finales de 1979, debido a la primera crisis del petróleo, se comercializó en EUA la mezcla
de gasolina y etanol. Los combustibles alternativos se convirtieron en la solución al posible
problema que representaba el agotamiento de los recursos no renovables. Así, la American Oil
Company y otras empresas abanderadas en el sector comenzaron a comercializar la mezcla de
etanol para diluir la gasolina y aumentar el octanaje. En Brasil, la crisis del petróleo también tuvo
una fuerte repercusión. En este país, en el año 1975 se encauzó el proyecto Proalcool, cuyo
objetivo era la sustitución total de los combustibles de origen fósil. La alternativa propuesta era el
bioetanol, proveniente de la melaza de la caña de azúcar. Esta nueva industria permitió la
creación de casi un millón de lugares de trabajo, repartidos en más de 700 destilerías, en
instalaciones complementarias, en redes de transporte y fabricación de motores específicos para
estos combustibles.
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Figura 1. El gasohol en el Perú Fuente: Infografía El Comercio 2011
Actualmente, podemos observar que hay muchos países que usan el gasohol por diversas
razones como el cuidado del medio ambiente, un mejor rendimiento, entre otras ventajas. Lo que
llama la atención es la proporción de combinación que varía. En el caso de EE.UU y Europa se usa
E85, mientras que hay casos en Brasil donde los vehículos utilizan E100, es decir etanol puro.
Según (El Comercio), En nuestro país en julio de 2011 un nuevo combustible entra al mercado y se
dice que beneficiará al medio ambiente. ¿De qué estamos hablando? Se trata del Gasohol. Ya se
inició el uso de este combustible desde el 2010 en provincias como Tumbes, Piura, Lambayeque,
Ancash, Cajamarca, Pasco, Junín, entre otras. Ahora le toca el turno a Lima y Callao, y se ha
dispuesto la implementación de este combustible en más de mil grifos en la capital. Asimismo, se
tiene en consideración que, luego de la capital, en el mes de diciembre aproximadamente, se
empezará a trabajar con el sur del país.
Para el caso del Perú, la proporción de etanol es de 7.8% frente a un 92.2% de gasolina. En
esos casos no es necesario hacer ninguna modificación en el motor. Según Luis Quispe, presidente
de la ONG Luz Ámbar, esta mezcla de etanol con gasolina permite una mayor potencia en nuestro
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auto por que eleva el nivel de octanaje ventaja que aparece sin que se tengan que hacer
modificaciones en él. Su ventaja principal guarda relación con la conservación del medio ambiente
pues el gasohol produce una combustión completa sin liberar ningún gas contaminante, ni tóxico.
En nuestro puerto de Chimbote, podemos percibir la falta de conocimientos con respecto a las
funciones y aplicaciones de los diferentes aditivos de combustibles en el parque automotor, ya
que los aditivos influyen directamente en las funciones de los componentes del sistema de
inyección de gasohol, además en su protección de componentes y generalmente en la vida útil del
motor Nissan GA 16DNE
Sabiendo que el cuidado y mantenimiento de un automóvil es de suma importancia, para
economizar y evitar grandes gastos en reparaciones, nuestra preocupación nos conlleva a
proponer una alternativa de solución a los constantes paradas de vehículos de nuestro puerto de
Chimbote sobre todo del sector de transporte público que viene afectando parte de los
componentes del sistema de distribución y sobre todo del sistema de inyección de combustible de
gasolina durante la combustión, la mezcla aire-combustible de un motor que se quema en la
cámara de combustión, no se combustiona de manera completa, una parte de esta se queda
entre los componentes del sistema de inyección de combustible y otra se interpone entre válvulas
y guías formándose como una laca (barnices), produciendo el agarrotamiento de válvulas y
posterior alabeo de componentes, provocando una parada innecesaria del vehículo para su
reparación respectiva.
Dar a conocer la importancia que tienen los aditivos automotrices en las partes mecánicas y
en el sistema de inyección de gasohol, por tal motivo es necesario dar a conocer a nuestra
sociedad especialmente a los dueños de vehículos, una alternativa de solución a las paradas
innecesarias, el uso de aditivos de sistemas de inyección de gasohol (limpia inyectores), en lo cual
el aditivo genera una micro dispersión y disolución de los residuos y carbonillas mediante un
proceso químico que reduce el tamaño de las partículas quedando una sustancia impalpable que
se elimina fácilmente en la combustión sin que produzca atascos en el sistema, además éste
limpiador genera una película lubricante en los componentes del sistema de inyección, siendo
esto igual de importante que limpiar un inyector de forma eficaz, ya que los carburantes y otros
factores que se producen en la combustión van quitando lubricación al sistema de inyección, lo
que provoca que la fricción entre piezas mecánicas sea mayor, aumentando la temperatura y el
riesgo de gripaje o rotura.
Nuestro compromiso será difundir el uso de estos aditivos ya que esto traerá a los dueños
las ventajas y beneficios como reducción del consumo de combustible y por ende reducción
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considerable de costos debido a la correcta inyección, disminuyendo los tirones, mejorando el
rendimiento y potencia del vehículo restaurándolo a sus parámetros originales, además limpia y
protege los asientos de válvula, cámara de combustión y las válvulas de escape; corrige la mala
pulverización del inyector generada por suciedad, elimina restos, barnices, carbonillas y evita
depósitos en el sistema de inyección.
Por lo tanto esperamos que la investigación de este tema será de gran importancia, por lo
que nos llevará a conocer las repercusiones y principalmente la incidencia en la vida útil del motor
Nissan GA 16DNE.
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2.3. OBJETIVOS
2.3.1 Objetivo General
Con la intención de encontrar solución al problema general, se ha propuesto paralelamente
un objetivo a desarrollar para poder encontrar la respuesta que lleguemos a una conclusión
satisfactorio, el objetivo planteado es el siguiente:
Determinar la medida en que el uso de Aditivos en el sistema de inyección de gasohol
influye en el incremento del rendimiento efectivo del motor Nissan GA 16DNE, SENATI –
Chimbote 2015.
2.4. ANTECEDENTES
A continuación se presenta una serie de trabajos realizados, los cuales guardan relación con
el presente estudio, dichas investigaciones servirán para sustentar el tema en cuestión, así como
el logro de los objetivos planteados. En este sentido destacan:
Según el trabajo realizado por ENCALADA CAJISACA FRANKLIN R y ÑAUTA AZHCA PABLO
GUSTAVO (2010) en su tesis denominado “Incidencia del tipo de gasolinas, aditivos y equipos
optimizadores de combustible comercializados en la ciudad de cuenca, sobre las emisiones
contaminantes emitidas al aire" ,los autores plantean que en Cuenca (Ecuador) al igual que otras
ciudades y del mundo registran altos índices de contaminación de su medio ambiente a causa de
la emisión de los gases nocivos al aire, por su creciente automotor, las industrias y otros sectores
de actividad que utilizan combustibles fósiles como los derivados del petróleo, es decir la gasolina
– gasohol.
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Dicha investigación aporta información relevante, como la mezcla aire combustible de un
motor se quema en la cámara de combustión no se combustiona de manera completa, una parte
de esta sale por el escape, resultando en emisiones tóxicas, que contribuyen a la contaminación
ambiental. Lo cual concluyen los autores; la eficiencia de los aditivos a la hora de reducir las
emisiones contaminantes producidas por el motor del vehículo, va a depender del estado óptimo,
una correcta puesta a punto y el mantenimiento del mismo, además en cuanto a los beneficios
del equipo optimizador de combustible se comprobó una variación favorable en condiciones a
velocidad alta del motor, disminuyendo considerablemente el porcentaje de ppm de los HC.
Otra investigación realizada por RUIZ MUÑOZ FRANCISCO JOSÉ (2007); denominada
“Efectos de la composición de mezclas gasolina - alcohol en un motor de combustión interna”
en la facultad de ingeniería en la escuela de mecánica UNIVERSIDAD DE CHILE; El autor sostiene:
El objetivo de la presente investigación, es determinar la óptima composición de mezcla entre
gasolina y etanol, la cual será utilizada en un motor sin modificar, midiendo en éste los efectos en
las prestaciones del mismo (potencia, consumo, temperatura de los gases de escape), para lo cual
hubo que construir un banco de pruebas con un generador eléctrico conectado a un motor de 5,5
HP en dónde se realizaron las distintas mediciones.
Lo cual manifiestan también; Una vez realizadas las mediciones y analizados los datos, se
puede concluir que no hubo una notoria diferencia en el comportamiento mostrado por los
motores, en el rango comprendido entre 0% y 15% de etanol, destacando las mezclas con 10 y
15%, sin registrarse variaciones notorias en la potencia y consumo, junto a una leve disminución
de la temperatura al escape, lo que coincide plenamente con la hipótesis planteada para la
realización de ésta investigación. De lo recientemente expuesto se desprende que la utilización y
producción de etanol, es totalmente factible desde el punto de vista del desempeño del motor, lo
que quedó de manifiesto una vez concluida esta investigación. Es importante conocer el octanaje
óptimo que cada fabricante de motores recomienda, y al usar mezclas de gasolina con etanol, es
necesario utilizar una gasolina con índice octano menor, para no sobrepasar en gran magnitud lo
indicado para un determinado motor.
Además aporta a esta investigación, MOROCHO PINTAG JORGE ANÍBAL y REMACHE SAGBA
JUAN CARLOS (2012) “Funciones y aplicaciones de los diferentes aditivos para motores de
combustión interna a gasolina, y sus repercusiones en su vida útil, en los talleres de mecánica
automotriz de la escuela de educación técnica de la UNACH”. Los autores sostienen; En vista de
un gran crecimiento del parque automotor, a nivel mundial y por ende a nivel nacional, el grado
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de conocimiento de cada uno de los avances tecnológicos de los estudiantes de la escuela de
Educación Técnica dentro de la mecánica automotriz, especialmente en el campo del tema
planteado, es muy indispensable, esto demuestra que la investigación de este tema es de gran
importancia, por lo tanto, siendo conocedor de este campo automotriz y siendo esta nuestra
especialidad, me he permitido plantear este problema.
Lo cual en su investigación concluyen; El uso de aditivos para los vehículos de combustión
interna ayudan en gran medida a evitar el desgaste, corrosión, etc. de cada una de sus partes, en
los diferentes sistemas del motor, cuando se utiliza un refrigerante apropiado es extremadamente
beneficioso en el proceso de combustión interna, disminuye los costos de mantenimiento e
incluso de reparación, es significativo el ahorro al evitar el desgaste prematuro de partes y piezas
metálicas y no metálicas para evitar reparaciones, además evita su alta transferencia de calor
evitando el recalentamiento del motor, además el uso de un aditivo adecuado permite alargar la
vida útil del motor lo cual se obtiene el desempeño óptimo del motor a largo tiempo, menor
contaminación ambiental con los gases emanados de la combustión.
Otra investigación realizada por, YUNGÁN SINALUISA GALO FERNANDO y QUINCHE CHUTO
JAIME EDUARDO (2011) "Comparación de la eficiencia de los motores de combustión interna a
gasolina, mediante la utilización del biocombustible obtenido de la caña de azúcar a realizarse
en la ciudad de Riobamba durante el período lectivo. 2009-2010", su investigación está basada
en la eficiencia de motores de combustión interna lo cual tienen en cuenta el uso de
biocombustible y lo denominan a aquellos combustibles que se obtienen de biomasa, es decir, de
organismos recientemente vivos (como plantas) o sus desechos metabólicos (como estiércol),
afirman también que recientemente ha surgido un gran interés por los biocombustibles,
principalmente debido a que gobiernos pretenden disminuir su dependencia de los combustibles
fósiles y así lograr mayor seguridad energética. Además, se mencionan diversas ventajas de los
biocombustibles con respecto a otras energías, como la menor contaminación ambiental, la
sustentabilidad de los mismos y las oportunidades para sectores rurales.
Luego afirman también que ´los biocombustibles pueden reemplazar parcialmente a los
combustibles fósiles. En comparación con otras energías alternativas, como la proporcionada por
el hidrógeno, el reemplazo de los combustibles fósiles por biocombustibles en el sector de
transporte carretero puede ser realizado con menores costos, debido a que no requieren grandes
cambios en la tecnología actualmente utilizada, ni tampoco en el sistema de distribución. Utilizar
otro tipo de energía, como la obtenida a través del hidrógeno, que se basa en una tecnología
totalmente distinta, requeriría grandes cambios en el stock de capital. Esto no implica que se
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deban descartar nuevas fuentes de energía, sino que los biocombustibles serán los que tendrán
más crecimiento en el corto plazo.
Además afirman los autores que su trabajo de investigación tiene como finalidad la
comparación de la eficiencia, desarrollo del motor dejando de utilizar gasolina en
proporciones determinadas y cambiando por el biocombustible obtenido a partir de la caña
de azúcar cabe resaltar que el biocombustible en comparación con el petróleo se la ve como
una alternativa de energía renovable. Esta investigación nos permitirá analizar las
consecuencias en todas las etapas de su desarrollo en la utilización del este biocombustible, y
de esta manera prepararse a los nuevos cambios y retos del futuro de la actividad de esta
nueva forma de movilizar a los autos atreves del biocombustible.
Finalmente los autores concluyen que; la influencia de esta nueva tecnología, del
combustible ecológico (biocombustible) en el motor Nissan 1200, produjo un excelente
funcionamiento que al realizar la medición de la compresión, arrojo la misma presión que cuando
se utiliza la gasolina extra, al realizar esta experimentación nos ha servido para buscar nuevas
alternativas de energía renovable que nos brinde eficiencia en potencia y reduzca los niveles
excesivos de contaminación.
10
respuesta del vehículo al reducir su tiempo de reacción, estimado en 3 segundos en 3500 metros,
y finalmente, es importante recalcar que no se han trabajado dispositivos de optimización de
potencia, por lo que el proyecto es viable e innovador en el campo automotriz.
Por otra parte URIBE MORÁN, PABLO ANDRÉS (2010), en su tesis titulada “Estudio de los
efectos internos en el motor de combustión interna, por el uso de pastillas mejoradoras del
rendimiento en el combustible, de los buses del transmetro de la empresa municipal de
transporte (EMT)", afirman un objetivo importante como; realizar un estudio sobre la mejora del
rendimiento del combustible mediante el uso de aditivos, así como los posibles efectos internos
en el motor de combustión interna.
Lo cual llegó a la conclusión que el aditivo aplicado al combustible no tiene ningún efecto
negativo en los filtros que utiliza el motor de combustión interna; al contrario, aumenta la vida
útil del filtro de aceite mejorando el TBN del aceite, el uso del aditivo no conlleva a un ahorro
monetario a corto plazo, pero si proporciona una limpieza interna del motor, que podría significar
una mejor combustión, luego si el sistema de inyección de combustible del motor se encuentra
demasiado sucio no se va a apreciar un ahorro monetario en los primeros meses de uso, pero una
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vez realizada la limpieza por parte del aditivo, es posible encontrar una mejora en el rendimiento,
reduciendo considerablemente los costos.
Otra investigación realizada por PALENCIA ZAPICO, FRANCISCO DANIEL titulada: “Influencia
de los aditivos oxigenados sobre las propiedades de las gasolinas”, su investigación está basada
en las propiedades de la adición de compuestos oxigenados, como el metil tercbutil éter (MTBE),
a las gasolinas afecta en diferente medida, según el grado de concentración, a las propiedades de
las mismas. Este trabajo se centra, principalmente, en el estudio del comportamiento de la
adición de MTBE, en distinta proporción, a una gasolina base.
Lo cual concluye que La adición de compuestos oxigenados como el MTBE influye en las
propiedades de las gasolinas según el grado de concentración de la mezcla. Una propiedad
importante para la industria automovilística, ya que mejora la calidad antidetonante de la
gasolina, es el número de octano, observándose un aumento del RON al aumentar la
concentración de MTBE. Otra propiedad que se ve afectada es la curva de destilación, que con la
adición de MTBE experimenta un aumento en el porcentaje de destilado para el intervalo
comprendido entre el 30% y el 70%. Ligado estrechamente con esta propiedad se presenta la
presión de vapor Reid, ya que es un buen indicativo de la volatilidad de la gasolina. La adición de
MTBE hasta un 22% en volumen casi no modifica la PVR. Sin embargo, en proporciones más
elevadas, esta experimenta una disminución. Una propiedad que apenas se ve afectada por la
adición de MTBE es la densidad, ya que tanto la gasolina base como el aditivo tienen densidades
similares (alrededor de 745 kg/m3).
2.5. JUSTIFICACIÓN
En la problemática se percibió la gran importancia de las dificultades y problemas que se
suscitan en los motores de combustión interna a gasohol en las partes mecánicas y sobre todo en
los componentes del sistema de inyección de combustible me conlleva a explicar y concientizar la
importancia que tienen los diferentes aditivos en las partes mecánicas de los motores equipos o
máquinas, y ser capaz de reducir el deterioro prematuro extendiendo su vida útil de las mismas.
Pérdidas económicas por parte de los usuarios por reparaciones por agarrotamiento de
componentes.
Determinación correcta de acuerdo a especificaciones de aditivos de limpieza del sistema de
inyección.
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Considerando que de las alternativas para la solución de la misma es con el aporte de la
investigación sobre las funciones y aplicaciones de los aditivos automotrices, ya que será de
gran beneficio.
Aplicaciones
El estudio y las primeras aplicaciones de los aditivos comenzaron cuando se comprobó que
los productos derivados de la elaboración del petróleo, tanto por defectos naturales como por
exigencias funcionales, no podían mejorarse con procesos de refinación, aunque fuesen muy
complejos. En el campo de los lubricantes, por ejemplo, empleando substancias que contienen
plomo o azufre se han podido preparar aceites que han permitido el empleo de engranajes
hipoides en los automóviles. Al introducir en 1936 los aditivos detergentes en los lubricantes para
algunos tipos de motores Diésel que trabajaban en condiciones muy duras de funcionamiento, se
pudo impedir el agarrotamiento de los segmentos y se redujo notablemente el desgaste del
motor. Por tanto, puede decirse que el proceso técnico del automóvil, debido en parte a la mejora
de los carburantes y de los lubricantes, está unido estrechamente al estudio y a las aplicaciones
cada vez más amplias de los aditivos.
Existen varios tipos de aditivos para motor, dependiendo de la tarea que se busque
mejorar.
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Aditivos para la Gasolina
La gasolina es una mezcla de hidrocarburos líquidos, inflamables y volátiles logrados tras la
destilación del petróleo crudo. Tradicionalmente, se la emplea como combustible en los motores
de explosión interna con encendido a chispa convencional, o en su defecto, por compresión y
también como disolvente.
Octanaje.- El número de octano, a veces denominado "octanaje", es una escala que mide la
capacidad antidetonante del carburante (como la gasolina) cuando se comprime dentro del
cilindro de un motor.
Es una propiedad esencial en los carburantes utilizados en los motores de encendido por
bujía, que siguen un ciclo termodinámico próximo al Ciclo Otto.
En efecto, la eficacia del motor aumenta con altos índices de compresión, pero solamente
mientras el combustible utilizado soporte ese nivel de compresión sin sufrir combustión
prematura o detonación.
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sólo Número de Octano, las especificaciones técnicas de los distintos países incluyen dos valores,
que miden el comportamiento de la gasolina para dos situaciones diferentes:
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valores de CO y HC, etc.
Elimina de forma eficaz las partículas de carbonillas, lacas, restos de gomas y agua, que se
generan con los actuales combustibles fósiles y biocarburantes, que hacen que se obstruyan las
boquillas de los inyectores y sistema de inyección provocando que estos pulvericen de forma
incorrecta produciéndose una atomización del combustible incorrecta que desemboca en
múltiples averías e inconvenientes:
Tirones en el vehículo sobre todo a bajas revoluciones por mezcla inadecuada de
combustible.
Perdida de potencia a causa de combustión parcial e ineficiente.
Mayor consumo de combustible y emisiones.
Ralentí inestable.
Mayor esfuerzo en el primer arranque del vehículo,..etc,
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¿CÓMO FUNCIONA EL LIMPIA INYECTORES?
Este limpiador de inyectores gasolina funciona por micro-dispersión y disolución: No
funciona por incremento de presión y de temperatura como lo hacen otros aditivos del mercado
que llevan queroseno y derivados que pueden arrastrar partículas sólidas de suciedad provocando
una obstrucción en otro lugar del sistema de inyección.
El aditivo genera una micro dispersión y disolución de los residuos y carbonillas mediante
un proceso químico que reduce el tamaño de las partículas quedando una sustancia impalpable
que se elimina fácilmente en la combustión sin que produzca atascos en el sistema.
El aditivo es muy seguro y fiable ya que actúa únicamente en los residuos del sistema de
inyección y combustible diluyéndolos y eliminándolos, por lo que no ataca a gomas, plásticos,
juntas, aluminios,…
Al limpiar los inyectores de gasolina no incrementa la presión del sistema de combustible:
Muy a tener en cuenta en los sistemas de inyección de alta presión actuales, debido a la
gran precisión de los componentes, estos son más sensibles a sufrir averías por incrementos de
presión y cualquier pequeña obstrucción o agarrotamiento impide su correcto funcionamiento.
Alta capacidad de lubricación lubricante de altas prestaciones válido para todos los
sistemas de inyección:
Este limpiador genera una película lubricante en los componentes del sistema de inyección,
siendo esto igual de importante que limpiar un inyector de forma eficaz, ya que los carburantes y
otros factores que se producen en la combustión van quitando lubricación al sistema de
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inyección, lo que provoca que la fricción entre piezas mecánicas sea mayor, aumentando la
temperatura y el riesgo de gripaje o rotura.
La probabilidad de que se quede cogida una tobera del inyector disminuye notablemente si
hay lubricación y facilita que se suelten si no están excesivamente cogidas.
Además esta capa lubricante impide que se adhieran los residuos al sistema de inyección
con tanta facilidad alargando la vida útil de los mismos.
Todas las marcas de carburantes sin excepción aplican aditivos a sus combustibles, para
evitar que se formen lodos, barnices, gomas,….Lo que sucede es que implica un coste añadido al
carburante.
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Hay compañías que gastan más que otras en aditivos para evitar los problemas que generan
la calidad de los combustibles en los vehículos , siendo uno de los factores principales de las
diferencias de precio entre marcas, ya que los carburantes proviene del mismo sitio lo único que
varía es el tratamiento y los aditivos que se usan en ellos.
LAS PRINCIPALES CAUSAS POR LAS QUE SE OBSTRUYEN LOS INYECTORES SON 4:
1. Los combustibles Fósiles – Petróleo. (Diésel y gasolina):
En la combustión normal se generan carbonillas que poco a poco obstruyen la parte
exterior e interior del inyector dificultando o imposibilitando la pulverización del combustible.
Actualmente por normativa de contaminación es obligatorio en todos los combustibles
fósiles un nivel bajo de azufre, al reducir las compañías el nivel de azufre en sus carburantes
disminuye sensiblemente la capacidad de lubricación del combustible, tan importante para los
actuales sistemas de inyección actuales de alta precisión.
2. El biocarburante:
Todos los combustibles por ley, tienen que llevar un mínimo de biocarburante para cumplir
la normativa de contaminación. Al añadir el biocarburante a la gasolina convencional, se genera
una capa de polímeros sobre la superficie de la aguja del inyector (y otras partes del sistema), que
generan depósitos lacados (Barniz).
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La superficie barnizada reduce el canal de entrada de combustible y además esto provoca
que la unidad de control de algunos sistemas de inyección corrija el tiempo de inyección lo cual
genera problemas en el correcto funcionamiento de la inyección.
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Puede corregir los tirones en bajas revoluciones y el ralentí inestable.
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Cuando el vehículo este próximo a entrar en reserva, aplicaríamos el producto en el
depósito de combustible y posteriormente llenaríamos sólo 10-15 litros de combustible
consiguiendo así una limpieza muy intensiva.
B) Para realizar un tratamiento preventivo: Cuando el vehículo este cercano a entrar en reserva,
verteríamos el contenido del envase al depósito de combustible y al ser un producto muy
concentrado llenaríamos posteriormente el depósito.
En ambos casos después de la aplicación circular con el vehículo de forma normal unos 20-
30 minutos para conseguir un buen resultado aunque el producto seguirá actuando mucho más
tiempo.
No es necesario revolucionar el motor a altas revoluciones, porque a diferencia de otros
productos del mercado no necesita forzar el motor para su correcto funcionamiento.
Para mantenimiento limpieza es recomendable 1 dosis de producto cada 5-7 depósitos
completos.
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Figura 6.Ciclos de trabajo de un motor 4 tiempos o Ciclo Otto
FUENTE: http://www.demecanicos.com/ciclo-otto-o-de-4-tiempos/
En el gráfico se puede observar un ciclo térmico del motor Otto. En el proceso A-B se
produce la compresión cilindro que en el caso de un motor Otto es de aire y gasolina. Esta
transformación que se produce la compresión adiabática (Proceso térmico en el cual un gas pasa
de una presión dada a otra mayor sin que ceda o tome calor del medio transferencia de calor = 0).
Durante el proceso de B-C el pistón se encuentra llegando al P.M.S y el volumen es constante, en
este punto se suministra desde el exterior la cantidad de calor; aumentando la presión y la
temperatura de la mezcla; a este proceso se lo conoce como ciclo isócoro. En la expansión Z-D de
la mezcla del agente de transformación el embolo se mueve hacia el P.M.I produciendo la carrera
de trabajo; de igual forma se produce un ciclo teórico sin intercambio de calor con el medio
exterior por lo tanto se lo denomina expansión.
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Cabe recalcar que un motor a su 100%, solo usaremos un porcentaje aproximado de
trabajo, ya que el resto de trabajo se repartirá en transferencias de calor, rozamiento, etc. como
se muestra claramente en el gráfico
1-Primer tiempo o admisión: en esta fase el descenso del pistón aspira la mezcla aire combustible
en los motores de encendido provocado o el aire en motores de encendido por compresión. La
válvula de escape permanece cerrada, mientras que la de admisión está abierta. En el primer
tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol de levas da 90º y la válvula de admisión se encuentra
abierta y su carrera es descendente.
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4 -Cuarto tiempo o escape: En esta fase el pistón empuja, en su movimiento ascendente, los
gases de la combustión que salen a través de la válvula de escape que permanece abierta. Al
llegar al punto máximo de carrera superior, se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión,
reiniciándose el ciclo. En este tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol de 90º.
El proceso de la combustión que se desarrolla en los motores de combustión interna (M.C.I.) es
un proceso físico-químico completo, sin embargo la potencia del motor, el rendimiento
económico (consumo) se ven afectados por la regularidad del desprendimiento del calor y el
cambio de presión y temperatura dentro del cilindro afectado por dicho desprendimiento.
Donde:
C = Carbono
H = Hidrógeno
N = Nitrógeno
O = oxígeno
S = Azufre
Q = Cantidad de Calor
Durante la combustión, cuando una parte de la mezcla de aire combustible no se ha
quemado, esta queda sometida a presiones y temperaturas extremadamente altas como
consecuencia de la fuerza expansiva de los gases de la parte que ya se ha quemado, y bajo tales
condiciones se produce otra explosión en el resto de la mezcla, este efecto es conocido post-
encendido. Esta explosión provoca un sonido agudo y metálico (cascabeleo), tiene como
consecuencias principales: perdida de potencia y sobrecalentamiento del motor. Si este efecto se
mantiene durante largo tiempo y bajo condiciones extremas, puede llegar incluso a perforar los
pistones.
Cuando los depósitos de carbono que se forman en el interior de la cámara de
combustión permanecen incandescentes, parte de la mezcla aire combustible entra en
combustión antes de que prenda la chispa de la bujía, este efecto es conocido como preignición o
pre-encendido y también provoca ruidos característicos.
Ambos casos el post-encendido y el pre-encendido se le denominan también
autoencendido.
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El CO2 se disocia en 𝐶𝑂 + ½ 𝑂2 – 𝑄 Ecuación (2)
El H2O se disocia en H 2 + ½ O2 - Q Ecuación (3)
Donde:
C = Carbono
H = Hidrógeno
O = oxígeno
Q = Cantidad de Calor
Donde q es un producto que absorbe el calor de las altas temperaturas. El fenómeno de
disociación disminuye la eficiencia. Echar aditivos a la gasolina o al petróleo para disminuir el
fenómeno de disociación para que no se presente a 1500°C de temperatura sino a más de 1800°C.
TIPOS DE COMBUSTIÓN:
Combustión completa: es aquella en que todos los elementos oxidables del combustible se
oxidan (se combinan con el oxígeno) completamente, esto es el C se oxida hasta CO2 y el H hasta
H2O.
Ej. : La ecuación completa de la gasolina es:
C8 H18 + 12.5 (O2 + 3.76 N2) 8CO2 + 9H2O + 47 N2 Ecuación (4)
Hidrocarburo : C8 H18 (gasolina)
Aire Atmosférico : O2 + 3.76 N2
Donde:
C = Carbono
H = Hidrógeno
N = Nitrógeno
O = oxígeno
Combustión ideal: es aquella combustión completa (los elementos del hidrocarburo se oxidan
completamente) en la que el oxígeno suministrado es el mínimo indispensable.
Combustión incompleta (real): es aquella cuando el O2 no oxida totalmente a los elementos del
hidrocarburo, luego en los productos pueden existir combustibles como CO o “combustible vivo”
Ej. : La siguiente es una ecuación de combustión incompleta de un Hidrocarburo genérico:
26
Cx Hy + b (O2 + 3.76 N2) m CO2 + n H2O + q O2 + r CO + p N2 + otros productos Ecuación (5)
Hidrocarburo genérico : Cx Hy
Aire atmosférico : b (O2 + 3.76 N2)
Aparecen en los productos : q O2 + r CO + otros
Nota: Es importante que la combustión sea completa porque:
CILINDRADA DE UN MOTOR
Se entiende por cilindrada de un motor al volumen de mezcla de aire gasolina que ingresa
a los cilindros del motor en el tiempo de admisión.
Cuando se dice que un motor de 4 cilindros tiene una cilindrada de 1,6 litros, es decir de 1
600 centímetros cúbicos, quiere decir que en cada uno de los cilindros puede ingresar 400
centímetros cúbicos de mezcla en el tiempo de admisión.
27
Para calcular la cilindrada de un motor se emplea la siguiente fórmula:
Cilindrada unitaria:
𝝅𝑫𝟐
𝑽𝒉 = 𝟒
𝒔 Ecuación (6)
Donde:
𝑠 = 𝐶𝑎𝑟𝑟𝑒𝑟𝑎 (𝑚)
Cilindrada total:
𝝅𝑫𝟐
𝑽𝑯 = 𝟒
𝒔. 𝒊 Ecuación (7)
Donde:
𝑖 = 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜𝑠
RELACIÓN DE COMPRESIÓN
Es la relación que existe entre el volumen que ocupa la mezcla de gasolina y aire que ha
ingresado en el cilindro en el tiempo de admisión cuando el pistón está en el P.M.I. y el volumen
en que ha quedado reducida al terminar el tiempo de compresión cuando el pistón está en el
P.M.S.
Relación de compresión:
𝑽𝒉+𝑽𝒄
𝜺= Ecuación (8)
𝑽𝒄
𝜀 = 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛
28
Las relaciones de compresión de los motores actuales de gasolina van desde 8:1 hasta 9:1.
El torque del motor se mide en el extremo del cigüeñal al lado de la volante. Se instala un
embrague de fricción sujetando un extremo del cigüeñal al lado de la volante y el otro extremo
conectado a una báscula.
Se aprieta el embrague de fricción de 0,6 m. de largo (radio) y marca una fuerza sobre la
báscula, obteniendo de esta manera un torque a una determinada RPM (Revoluciones Por
Minuto)
T=Fxr Ecuación (9)
Donde:
T : torque del motor en kg – m.
F : fuerza medida en la báscula.
r : radio del embrague desde la volante a la báscula.
29
POTENCIA DE UN MOTOR
Es el torque y la velocidad a la vez, se representa por la fórmula siguiente:
Las restricciones por los controles medio ambientales llevo los constructores a diseñar
mecanismos mucho más eficientes, especialmente en países como Estados Unidos en donde
existe un gran mercado, Organismos como el EPA (Agencia de Control del Medioambiente)
controlan día a día la venta de vehículos que cumplan dichas normas. Es por eso que la industria
automotriz tuvo que realizar un gran esfuerzo en lograr sistemas más novedosos y eficientes; uno
de estos es la inyección electrónica controlados por un computador, sin embargo ya desde la
década de los 70´s ya se usaba sistemas electrónicos y eléctrico mecánicos en el carburador
para hacerlos más eficientes; fue así que la creación de la inyección controlada por una
computadora o llamada ECU o PCM, no sólo controlaba la relación aire/combustible, encendido y
otros parámetros para la eficiencia del motor; sino también usaba un testigo luminoso de
30
malfuncionamiento en el panel de instrumentos (MIL) o cuando existía una falla en algunos de los
parámetros de la computadora o algún fallo de algún componente, este indicador se encendía y
guardaba el código (DTC) del área defectuosa de manera específica .
A estos sistemas se llamaron “sistemas de inyección a bordo” OBD (On Board Diagnosis).
Este diagnóstico a bordo en principio funciono muy bien, pero tenía un limitante en algunos
modelos o marcas de vehículos, cada fabricante diseñaba por separado su sistema, lenguaje y su
propia herramienta de diagnóstico; esto llevo a que no todos los técnicos pudiesen reparar todos
los sistemas correctamente. Es por esto que algunos organismos de control estandarizaron el
protocolo de funcionamiento, básicamente consistía en tener componentes tales como: sensores,
actuadores, etc. Y un lenguaje de comunicación universal o Protocolo de comunicación ISO, SAE o
CAN; además si llegase a fallar, se use una luz indicadora en el panel llamada Check Engine o
service soon. Este sistema fue llamado OBD II o segunda generación de OBD, siendo mucho más
fácil su inspección y búsqueda de códigos de falla mediante el Scanner de la marca o a su vez un
scanner multi marca con sigan cualquiera de estos protocolos.
31
llegan a ella, procedentes de varios sensores, que vigilan el comportamiento de los factores que
influyen en el proceso de combustión, estas entradas son procesadas electrónicamente y sirven
para modificar el tiempo de apertura del inyector a la cantidad exacta.
La ECU o PCM están preparadas y tiene estrategias cuando los sensores o los parámetros
de funcionamiento tienen algunas averías para continuar con el programa básico y permitir el
funcionamiento del motor hasta llegar al taller de reparaciones, esto se da siempre y cuando la
avería no sea considerable como daño del CKP, etc.
Donde:
𝑃𝑖𝑛𝑦 = 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑦𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑜 𝑝𝑢𝑙𝑣𝑒𝑟𝑖𝑧𝑎𝑐𝑖ó𝑛.
𝟐
𝐐𝒑 = 𝐟𝐬.𝐞 √ (𝐩𝐩 − 𝐩𝐜𝐢𝐥 ) Ecuación (12)
𝛒𝐜
Donde:
Q 𝑝 = 𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑞𝑢𝑒 𝑠𝑎𝑙𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜.
Donde:
Gcc = 𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚á𝑠𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑠𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑠𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟.
Medir el flujo de aire del medio ambiente que es aspirado por el motor, mediante la
lectura de la mariposa de aceleración en función de la carga motor necesaria en cada caso,
32
temperatura de refrigerante, temperatura del aire, medición de oxígeno en los gases de escape,
etc. con inyectar el caudal de combustible conforme al régimen de funcionamiento del motor.
Dosificar mediante inyección la cantidad de combustible requerida por esta cantidad de
aire, necesaria para que la combustión sea lo más completa posible, es decir guardando en la
medida de lo posible la proporción estequiométrica 14.7: 1, dentro de los límites del factor
lambda o sensor de oxígeno.
Por otra parte hay que suministrar el combustible a unos 1 a 3 bares en caso de ser
americano, 2 a 4 bares en los modelos asiáticos y 1 a3 bares en modelos europeos a los
inyectores, esto se logra con una bomba eléctrica situada a la salida del depósito o dentro del
mismo.
Adicionalmente se toman en cuenta otros datos, como la temperatura del aire y del
refrigerante, el estado de carga mediante el sensor MAP (Presión Absoluta de Admisión), MAF
(flujo de aire en la admisión), sensor de oxigeno, en los motores turboalimentados, posición de la
mariposa y cantidad de oxígeno en los gases de escape (sensor EGO o O2 o Lambda), entre otros.
Estas señales son procesadas por la unidad de control, dando como resultado señales que se
transmiten a los inyectores y encendido del motor para obtener una combustión mejorada,
teniendo siempre en cuenta las proporciones aire/combustible, es decir el factor lambda.
El sensor MAP (Presión Absoluta del Múltiple o Colector) indica la presión absoluta del
múltiple de admisión y el sensor EGO (Exhaust Gas Oxigen) o "Sonda lambda" la cantidad de
oxígeno presente en los gases de combustión.
Este sistema funciona bien si a régimen de funcionamiento constante se mantiene la
relación aire / combustible, es decir el factor lambda cercana a la estequiométrica (factor lambda
= 1). Esto se puede comprobar con un análisis de los gases de combustión, pero al igual que los
sistemas a carburador, debe proveer un funcionamiento suave y sin interrupciones en los
distintos regímenes de marcha.
Los sistemas de inyección electrónicos no difieren de los demás, respecto a las normas de
seguridad ya que manipula combustible o mezclas explosivas. Lo mismo para el cuidado del
medio ambiente.
33
CLASIFICACIÓN DE LA INYECCIÓN.
Se pueden clasificar en función de cuatro características distintas: Según el lugar donde
inyectan.
Según el número de inyectores. Según el número de inyecciones.
Según las características de funcionamiento.
34
CUADRO 1. Tipos de inyección indirecta.
Inyección Monopunto TBI. Hay solamente uno o dos inyectores, que introduce el combustible en
el colector de admisión, antes de la mariposa aceleración, similar a un sistema de carburación sin
embargo, estas tienen dispositivos que ayudan a cumplir las normas medioambientales
existentes. En la gráfica se muestra la distribución y ubicación del inyector (un solo inyector).
35
Figura 13. Inyección monopunto. FUENTE: Lección I Técnico en Diagnostico CISE
Inyección Multipunto MPI. Este sistema incorporo una ventaja muy importante que fue la de
distribuir de forma más homogénea el combustible en cada cilindro, esto eleva la eficiencia de la
mezcla y logra disminuir el consumo de combustible. Con esto se logra que el combustible ingrese
cada vez más cerca de las válvulas de admisión. En la gráfica se muestra la distribución y
ubicación de los inyectores.
Inyección Continúa. Los inyectores introducen el combustible de forma continua en los colectores
de admisión, previamente dosificada y a presión, la cual puede ser constante o variable.
36
Inyección intermitente. Los inyectores introducen el combustible de forma intermitente, es
decir; el inyector abre y cierra según recibe órdenes de la unidad de mando. La inyección
intermitente se divide a su vez en tres tipos:
Inyección Secuencial. El combustible es inyectado en el cilindro con la válvula de admisión
abierta, es decir; los inyectores funcionan de uno en uno de forma sincronizada.
Inyección Semi-secuencial. El combustible es inyectado en los cilindros de forma que los
inyectores abren y cierran de dos en dos.
Inyección Simultánea. El combustible es inyectado en los cilindros por todos los inyectores a la
vez, es decir; abren y cierran todos los inyectores al mismo tiempo.
Consumo reducido.
37
permiten ajustar en todo momento la cantidad necesaria de combustible respecto a la cantidad
de aire que entra en el motor. En los que respecta al uso del catalizador, tendremos menor
contaminación, ya que, dicho elemento convierte los gases residuales de la combustión como
NOX CO y HxCx en gases no nocivos.
Mayor potencia.
ACTUADORES.
Entre los actuadores tenemos: inyectores, válvula IAC o válvula de control del ralentí,
válvula EVAP (válvula de purga del canister), válvula EGR (válvula de recirculación de gases), relé
bomba de combustible, bomba de combustible, bobina de encendido, etc.
El Inyector.
Los inyectores son electro válvulas, en su interior hay una bobina, una armadura o
carcasa, un resorte y una válvula (punta del inyector), su funcionamiento se da cuando una
corriente eléctrica pasa a través de la bobina, se crea un campo magnético que hace que la
válvula se abra.
El inyector es el encargado de pulverizar en forma de aerosol la gasolina procedente de
la línea de presión dentro del conducto de admisión, es en esencia una refinada electroválvula
capaz de abrirse y cerrarse millones de veces sin escape de combustible y que reacciona muy
rápidamente al pulso eléctrico que la acciona. Podemos tener 2 calases de inyectores:
Inyectores de baja resistencia: La resistencia de la bobina está comprendida entre 2 y 4ohms, por
lo general los sistemas monopunto poseen inyectores de baja resistencia.
38
Inyectores de alta resistencia: La resistencia de la bobina está comprendida entre 12 y 17ohms.
En la gráfica mostramos un inyector de alta resistencia de un motor Nissan GA16NDE, con sus
elementos.
39
combustión, con el que pudo haber entrado al cilindro dado el volumen de la cámara y la presión
atmosférica. A mayor cantidad de aire, mayor cantidad de combustible se puede quemar. Otro
factor que influye al momento de llenado es la temperatura del aire, ya que un gas por el calor se
expande y cabe menos mientras que un gas frío se comprime y por lo tanto entra más aire,
avance al encendido para evitar la detonación de los combustibles, todo lo cual hace que el ciclo
no se realice como el teórico.
Eficiencia térmica:
𝒒 𝑻𝒃−𝑻𝒂
𝜼𝒕 = 𝟏 − 𝒒𝟐 = 𝟏 − 𝑻𝒛−𝑻𝒄 ecuación (14)
𝟏
𝟏
𝜼𝒕 = 𝟏 − 𝜺𝒌−𝟏 ecuación (15)
𝒒
𝜼𝒕 = 𝒒𝒄 ecuación (16)
𝟏
Donde:
𝐾𝐽
𝑞1 = 𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑠𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑠𝑡𝑟𝑎𝑑𝑜 ( )
𝐾𝑔
𝐾𝐽
𝑞2 = 𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎í𝑑𝑜 ( )
𝐾𝑔
𝐾𝐽
𝑞𝐶 = 𝑇𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 ( )
𝐾𝑔
𝑇𝑎 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖ó𝑛 (°𝐾)
𝜂𝑡 = 𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎
𝜀 = 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛
𝐾 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑎𝑑𝑖𝑎𝑏á𝑡𝑖𝑐𝑜
RENDIMIENTO VOLUMÉTRICO
De cuanto se ha expuesto se hace evidente que la cantidad de combustible y la cantidad
de aire que se introducen en el cilindro deben tener una relación estricta, y que la energía
ofrecida por el motor depende principalmente de la cantidad de aire y combustible utilizados.
40
Cuanto mayor sea el volumen de aire introducido en el cilindro, tanto mayor resulta la
cantidad de combustible que puede quemarse, y en consecuencia, tanto mayor es la energía que
produce el motor.
RENDIMIENTO MECÁNICO
41
lubricación, del grado de precisión en la fabricación, etc, y tiene en cuenta el trabajo absorbido
por los rozamientos de los órganos del motor con movimiento relativo y de los órganos auxiliares
del motor necesarios para su funcionamiento como la distribución, la bomba de aceite para
lubricación, la de agua para refrigeración, el alternador, etc.
Rendimiento mecánico.-
Ne Ni Nm Nm
m 1 ecuación (17)
Ni Ni Ni
Donde:
𝑁𝑒 = 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 (𝐾𝑊)
m = 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑚𝑒𝑐á𝑛𝑖𝑐𝑜
Donde:
e = 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜
𝑁𝑒 = 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 (𝐾𝑊)
𝑘𝑔
𝐵 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 ( 𝑠 )
KJ
Kg
Qina 𝑝𝑜𝑑𝑒𝑟 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟í𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑖𝑛𝑓𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒
42
e i . m ecuación (19)
Donde:
i = 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑐𝑎𝑑𝑜
m = 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑚𝑒𝑐á𝑛𝑖𝑐𝑜
Gasto específico efectivo de combustible.-
B.3600
be ecuación (20)
Ne
Donde:
𝑏𝑒 = 𝑔𝑎𝑠𝑡𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒
t .i .m
Como:
n 1 1
ideal Q1.427. . . .h.C.V . ecuación (22)
2 60 75
Donde:
Q1 = calor introducido en el cilindro en Kcal.
n = régimen de funcionamiento del motor en r.p.m.
h = número de cilindros del motor.
43
PRUEBAS DE POTENCIA EFECTIVA.
Desde el punto de vista termodinámico siempre se ha querido que la eficiencia de un
motor sea la más alta posible y dicha eficiencia es la relación entre la cantidad de energía
empleada expresada por el consumo de combustible y la potencia útil entregada por la maquina
térmica. La medición de la potencia implica un trabajo por unidad de tiempo y este trabajo
representa el producto de una fuerza por una distancia o torque multiplicado por la velocidad
angular.
En el diseño de un motor, se seleccionan componentes tales como el cigüeñal, el múltiple
de admisión, el sistema de escape y las válvulas, para optimizar la potencia y las curvas de torque.
El Motor de un automóvil desarrolla un torque mayor a menor número de revoluciones. Mientras
que los motores de competencia desarrollan mayor potencia en regímenes elevados de velocidad
de giro, pero no funcionan bien a baja velocidad. Así mismo la potencia toma gran importancia
cuando hablamos de contaminación ambiental y consumo de combustible, ya que los motores
que han perdido potencia, tienden a contaminar más.
Para la medición de la potencia en los dinamómetros la forma de someter a carga al
motor es mediante un sistema hidráulico que se opone al movimiento o giro del motor de
manera progresiva.
44
experimentalmente medirlo es muy costoso. Si se mide la desaceleración de un motor se puede
calcular las perdidas mecánicas del motor y por tanto la potencia indicada.
Este modelo matemático es producto de varias pruebas realizadas a un gran número de
motores, es de gran ayuda cuando desconocemos los datos potencia y torque del fabricante para
compararlos con los de la técnica propuesta en este modelo de la aceleración libre. Según
ZHELESKO, en su libro Fundamentos de la teoría y dinámica de motores para automóviles y
tractores, muestra la siguiente ecuación:(Merchán Ramos, 2004)
𝑛 𝑛 𝑛2
𝑁𝑤 = 𝑁𝑒 𝑚𝑎𝑥 ∗ ∗ (0.87 + 1.33 ∗ − ) 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 (23)
𝑛𝑚 𝑛𝑚 𝑛𝑚
45
1. Motor Nissan GA 16 NDE 7. Conducto de gases de escape
2. Sensor de presión 8. Analizador de gases de escape
3. sistema de adquirió de datos 9. Tanque de gasohol
4. Freno hidráulico 10. Aditivo de gasohol
5. Tacómetro 11. Escaner
6. Panel de control
Durante el funcionamiento el agua de los alveolos del rotor es expulsada a gran velocidad
por la acción de la fuerza centrífuga introduciéndose en los alveolos del estator por el perímetro
externo. Estos últimos poseen una forma tal que hace que el agua retorne a los del rotor a menor
velocidad por la parte más próxima al eje de rotación.
De esta forma la trayectoria del agua es helicoidal, produciendo el torbellino de este
movimiento un efecto de frenado entre el rotor y el estator, como consecuencia del rozamiento
entre las superficies del freno y el agua existente en su interior. La resistencia que opone el agua
al giro del rotor reacciona sobre el estator, produciéndose un par igual al par motor.
La regulación de la carga resistente se puede efectuar interponiendo unas compuertas
en el espacio entre los alveolos del estator y del rotor. Accionando una volante exterior al estator
se aproximan o alejan del eje de rotación las dos compuertas haciendo inactivo a los efectos del
frenado un número menor o mayor de cavidades. En la regulación por nivel de líquido al girar el
rotor , el agua que se encuentra dentro del freno sufre la acción de las fuerzas centrifugas
formando un anillo cuyo espesor se puede regular estrangulando la salida o la entrada de agua.
El par de frenado de los frenos hidráulicos es aproximadamente proporcional al
cuadrado del número de revoluciones.
𝑀 ∝ 𝑤2 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 (24)
En la sala de pruebas el motor está acoplado a una transmisión cardánica y esta a su vez a
un freno hidráulico (tipo Froude), con el cual se simulan las condiciones de explotación del motor.
En el colector de los gases de escape se encuentra conectado un conducto que los traslada a la
chimenea, este proceso ocasiona en la sala una recirculación del aire de ventilación. En la sala de
control se encuentra el control del freno y el panel de control con el cual se toman las lecturas de
temperatura (°C), torque efectivo (Te) y revoluciones por minuto del motor (rpm).
Durante la realización de los experimentos en el banco de pruebas de motores las
condiciones experimentales de referenciase comportaron como se muestra a continuación: La
temperatura ambiente se mantuvo entre 20°C y 25°C, la presión atmosférica a un valor de 101.4
kPa, y la humedad relativa alrededor del 70%. Una vez verificado estos parámetros, el motor fue
46
encendido y llevado a un período de asentamiento con el objetivo lograr un régimen térmico
óptimo. Se muestra el esquema de toma de datos
MCI
Nissan
GA
16NDE
47
Bujía.- Elemento encargado de proporcionar una chispa dentro de la cámara de combustión para
comenzar la explosión.
Catalizador.- Es una sustancia que acelera o retarda un proceso químico.
Cojinetes.- Elementos mecánicos que reduce la fricción entre un eje y las piezas conectadas a
éste.
Combustión.- Reacción química en la que un carburante se combina con un comburente
desprendiendo calor y produciendo óxido.
Desgaste.- Pérdida de material ocasionada por el roce entre dos superficies.
ECU. - Electronic Control Unit, es un procesador electrónico que actúa con base en la información
facilitada por una serie de sensores.
Electroválvula.- Es un tipo de válvula convencional accionada por un sistema electromagnético.
Encendido.- En los motores de ciclo Otto o de explosión es la inflamación de la mezcla aire-
gasolina comprimido, por medio de la chispa eléctrica que salta de la bujía.
Filtro de Aire.- Elemento colocado en la entrada del circuito de admisión del motor que sirve para
recoger las impurezas que tiene el aire antes de entrar al interior del cilindro
Fricción.- Fuerza que se opone al movimiento entre dos cuerpos con movimiento relativo.
Gasolina.- Combustible universalmente conocido por su utilización en los motores de ciclo Otto
proviene de la destilación del petróleo y está compuesto por hidrocarburos líquidos volátiles
Índice de cetano.- Cantidad presente de cetano en una mezcla de referencia con igual punto de
inflamación que el carburante sometido a prueba.
Inercia.- Es una magnitud que refleja la distribución de masa de un cuerpo, y que solo depende de
la geometría del cuerpo y la posición del eje de giro.
Inyección Gasolina.- Sistema de alimentación que prescinde del carburador para hacer llegar la
mezcla a los cilindros y que cuenta con inyectores de combustible para dicha tarea.
Inyección directa.-Tipo de sistema de inyección que inyecta una cantidad de combustible,
mediante un inyector directamente en el interior del cilindro. La inyección directa la podemos
encontrar tanto en la inyección diesel como en la inyección gasolina.
Inyección indirecta.-Tipo de sistema de inyección gasolina que inyecta una cantidad de
combustible, mediante un inyector en la tubería de aspiración de cada cilindro anterior a la
válvula de admisión.
Inyección constante.-Tipo de inyección indirecta gasolina que mantiene los inyectores siempre
abiertos, regulando la cantidad de combustible cada unidad de tiempo por una bomba medidora.
Un ejemplo de este tipo de inyección es la inyección mecánica Bosch K-Jetronic.
48
Inyección Intermitente.-Tipo de inyección indirecta gasolina que abre los inyectores durante
periodos de tiempo determinados mediante la señal que reciben de la unidad de mando. Un
ejemplo de este tipo de inyección es la inyección electrónica Bosch L-Jetronic.
Inyección Multipunto.-Tipo de inyección gasolina que tiene un inyector por cada cilindro. Como
ejemplo se puede poner la inyección electrónica Bosh L-Jetronic.
Inyección Monopunto.-Tipo de inyección gasolina que tiene un inyector común para la
preparación de la mezcla. Un ejemplo de este tipo de inyección es la inyección electrónica Bosch
Mono-Jetronic.
Inyección mecánica.-Sistema de alimentación que controla el caudal y el momento de la inyección
de forma mecánica. Se utilizó en los primeros motores de inyección de gasolina hasta que lo
desplazaron las inyecciones electrónicas. En los motores Diesel se emplea pero va a ser
reemplazado rápidamente por los sistemas de inyección de conducto único o common-rail.
Inyector.-Componente del sistema de inyección encargado de la inyección del combustible al
interior del cilindro o al conducto de admisión del mismo.
Mecanismo biela-manivela.- Mecanismo que se utiliza para transformar movimiento de
traslación en movimiento de rotación, o viceversa.
Motor.- Máquina capaz de transformar energía almacenada, en distintas fuentes, en energía
mecánica capaz de realizar un trabajo, Parte del automóvil que tiene como función transformar
una energía de combustión almacenable (carburante, electricidad) en energía mecánica.
Movimiento alternativo.- Movimiento de traslación vertical u horizontalmente dirigido.
Movimiento oscilatorio.- Movimiento en torno a un punto de equilibrio estable.
Movimiento rotativo.- Movimiento circular generado por la aplicación de un torque.
PMS.- Punto muerto superior por sus siglas. Es el punto en que el pistón alcanza su punto máximo
dentro del cilindro.
PMI.- Punto muerto inferior por sus siglas. Es el punto en que el pistón llega a su punto mínimo
inferior dentro del cilindro.
Potencia.- Es el trabajo realizado por unidad de tiempo, las unidades de medida son el kilovatio y
el caballo de vapor representa el rendimiento del motor, junto con el par motor.
Ralentí.- Régimen mínimo de revoluciones por minuto a las que se ajusta un motor de
combustión interna para permanecer encendido.
Sensor.- Un componente, que controla la condición de funcionamiento de un motor, y envía una
señal de voltaje a la unidad de control. Esta señal variable del voltaje varía de acuerdo con los
cambios en la condición que se controla.
49
III. METODOLOGÍA
3.3. Hipótesis
Para el cumplimiento de la hipótesis general, debemos asumir hipótesis específicas que nos
ayuden a alcanzar posibles resultados, y de esta manera descartar o asumir los resultados
obtenidos, estas hipótesis son:
Si, se programa una dosificación correcta de combustible; entonces, se incrementará el
rendimiento efectivo del motor Nissan GA 16DNE, Senati – Chimbote 2015.
Si, se analiza cómo influye la relación aire-combustible; entonces, se podrá demostrar el
incremento del rendimiento efectivo del motor Nissan GA 16DNE, Senati – Chimbote
2015.
Si, se determina la importancia de la protección de componentes del sistema de
inyección; entonces, se incrementará el rendimiento efectivo del motor Nissan GA
16DNE, Senati – Chimbote 2015.
50
3.4. Identificación de variables
Matriz de operacionalización: En esta matriz se define las variables (x) e (Y), también
muestra las dimensiones e Indicadores, los cuales son fundamentales en esta investigación.
DEFINICIÓN DEFINICIÓN
VARIABLES DIMENSIONES INDICADORES
CONCEPTUAL OPERACIONAL
Es una sustancia química
agregada a un combustible Tiempo
Es una sustancia química X1: Dosificación
para mejorar sus
agregada a un de combustible
ADITIVOS EN EL SISTEMA DE INYECCIÓN DE GASOHOL
combustible, controlando
electrónicamente, el que X2: Relación aire-
la mezcla aire-combustible Temperatura
dosifica el combustible, combustible
en función de las
controlando la mezcla
necesidades inmediatas
aire-combustible en Densidad
del motor,
función de las
proporcionando mayor
necesidades inmediatas
desempeño, menor Tolerancias
del motor,
consumo, facilidad de
proporcionando mayor
arranque en frio y calor y Parámetros
desempeño, menor
principalmente, menor
consumo, facilidad de X3: Protección de
emisión de gases
arranque en frio y calor y componentes
contaminantes.
principalmente menor
WILLIAM MARCELO LAICA
emisión de gases Desgaste
CUNALATA y PABLO
contaminantes.
ANDRÉS URIBE MORÁN
2012
Costos
Es la relación existente
Es la relación existente Y1: Consumo
entre la potencia efectiva Emisión de
RENDIMIENTO EFECTIVO
51
Matriz de consistencia: Se presenta la matriz de consistencia lógica, en una forma sintética,
con sus elementos básicos, de modo que facilite la comprensión de la coherencia interna
que debe existir entre preguntas, objetivos e hipótesis de investigación. (Campos
Lizarzaburu, 2010).
3.5.1. Población.
3.5.2. Muestra.
52
La muestra es un subgrupo de la población de interés sobre el cual se recolectarán datos,
y tiene que ser representativo de dicha población. En este caso la muestra es la misma
que la población.
Por otra parte en la presente investigación se considera los sujetos involucrados directos
del problema lo cual de N = 72 de acuerdo a una selección de muestra estratificada
ajustada se considera n=33 los cuales constan de 19 aprendices y 14 monitores de
empresas de servicios técnicos mecánicos.
𝑍 2 ∗𝑝∗𝑞∗𝑁
𝑛= ecuación (25)
(𝑒 2 ∗(𝑁−1))+(𝑍 2 ∗𝑝∗𝑞)
Dónde:
N = Es el tamaño de la población real.
n = Es el valor de la muestra.
no = Tamaño de la muestra ajustada.
p = Es el campo de variabilidad (igual a 0.6)
q = Es el campo de variabilidad (igual a 0.4)
Z = Coeficiente de confianza (igual a 1,96)
e = Nivel de precisión = 0,05
3.5.3. Muestreo:
Debido a que la población en este proyecto estamos tomando por una pate los
involucrados con el problema llamados sujetos y por otra parte como objetos de estudio
los motores de combustión interna con inyección electrónica de gasohol. Los factores de
inclusión se determinarán por puntos específicos como los cuales se mencionan a
continuación.
Se considerará a los aprendices de Senati los cuales son 42, de los semestres V y VI de
la especialidad de Mecánica Automotriz.
Se considerará a los monitores de las empresas dedicadas al servicio de mecánica
automotriz de nuestra ciudad, los cuales son 30.
53
Tendrán que pertenecer a la marca especificada por el investigador: NISSAN GA 16NDE
de 4 Tiempos
El vehículo deberá contar con el motor de la serie 16NDE
Para esta investigación se tomó la decisión de trabajar en los ambientes del Taller de
mecánica automotriz de SENATI - Chimbote, por lo cual el desarrollo de tesis se basará en
el análisis del comportamiento del motor al aplicarse diversas mezclas de aditivos con el
combustible con la finalidad de poder incrementar la Potencia efectiva del motor. Las
pruebas se realizaran teniendo en cuenta módulo de pruebas del Taller de Motores y
analizador electrónico de emisiones gaseosas homologado de propiedad del SENATI
Chimbote.
Se tomará las precauciones del caso para evitar la sobre dimensión de esta población con
la finalidad de poder concluir el informe de tesis. Así de esta manera nos permitiremos la
exclusión de aquellos que nos alejen o tergiversen del objetivo y finalidad del
investigador, de la siguiente manera:
Se considerará a los aprendices de Senati de los semestres II, III, IV de la especialidad
de Mecánica Automotriz.
Modelos Vehiculares, camionetas, camiones y estacionarias, diferentes a los que el
investigador a destinado su trabajo.
Unidades de diferente modelo pero que cuenten con el motor NISSAN GA 16NDE en
su interior en condición de acoplado.
Los vehículos que estén utilizando combustible diferente al que el investigador hace
referencia (Biodiesel) serán igualmente excluidos.
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Investigación, basados en la recopilación de información (física o virtual) que logremos
encontrar nos proporcionara ayuda suficiente para lograr encaminarnos con el
propósito de culminar la investigación y poder realizar nuestros sondeos a la
población destinada del presente proyecto.
TÉCNICAS INSTRUMENTOS
OBSERVACIÓN DIRECTA FICHA DE REGISTRO NUMÉRICO
JUICIO DE EXPERTOS
ENCUESTA CUESTIONARIO
Fuente: Elaboración Propia
Cuestionario: Conjunto de preguntas relacionada con las dimensiones y variables, que
ayudarán a conseguir información de los dueños del problema.
55
3.8. Validación y confiabilidad del instrumento
Una vez obtenido los datos se tendrán que utilizar las siguientes técnicas para obtener
resultados confiables que contribuyan en la línea de investigación y poder cumplir con los
objetivos trazados en la tesis
Análisis descriptivos ligados a la hipótesis,
Depuración de datos, en esta técnica la tendencia es la de verificar cada dato obtenido y
eliminar aquellos que puedan distorsionar el objetivo o provoquen una idea de falsedad.
Aplicación de programas estadísticos seleccionados, en este punto se tendrá que elegir el
programa que facilite la obtención de resultados, programas como por ejemplo (Excel u
Hoja de Cálculo).
En estos programas se tendrá que ingresar los datos de la Ficha de Registro de Escala
Numérica, para poder obtener resultados que se puedan analizar.
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Interpretación, considerando los parámetros establecidos por las ecuaciones planteadas en
el marco teórico de la presente investigación.
El trabajo de tesis será elaborado con los siguientes recursos humanos asignados por la
universidad:
Investigador : Raúl Sixto Huayanay Carranza
Asesor metodológico : Ing. Jaime Eduardo Gutiérrez Ascón
Asesor temático : Mg. Robert Guevara Chinchayán
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4.1.2. Presupuesto Consolidado
CUADRO N° 03
Presupuesto consolidado-2015
4.2. Financiamiento
58
4.3. Cronograma de ejecución
ACTIVIDAD MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SETIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE
Revisión
bibliográfica y
X X X X
elaboración de
Proyecto de Tesis
Sustentación de
X X
Proyecto de Tesis
Prep. Técnicas e
inst. de X X
investigación.
Recolección de
X X
datos
Procesamiento
X X
de datos
Análisis e
interpretación de X X
resultados
Redacción del
X X
informe final
Sustentación de
X
Tesis
Levantamiento
X
de Observaciones
V. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. MOROCHO PINTANG JORGE y REMACHE SAGBA JUAN CARLOS (2012), "TITULO:
Funciones y aplicaciones de los diferentes aditivos para motores de combustión interna
a gasolina, y sus repercusiones en su vida útil, en los talleres de mecánica automotriz de
la escuela de educación técnica de la UNACH.
59
3. CAMARILLO MONTERO JESÚS ANTONIO 2010) Estudio de la combustión de un motor
mono cilíndrico de ignición alimentado con mezclas gasolina-etanol anhidro e hidratado
a distintas concentraciones.
10. RUIZ MUÑOZ FRANCISCO JOSÉ (2011), Efectos de la composición de mezclas gasolina -
alcohol en un motor de combustión interna.
60
11. URIBE MORÁN PABLO ANDRÉS (2011), “Estudio de los efectos internos en el motor de
combustión interna, por el uso de pastillas mejoradoras del rendimiento en el
combustible, de los buses del transmetro de la empresa municipal de transporte (EMT)".
12. YUNGÁN SINALUISA GALO FERNANDO y QUINCHE CHUTO JAIME EDUARDO (2011),
"comparación de la eficiencia de los motores de combustión interna a gasolina,
mediante la utilización del biocombustible obtenido de la caña de azúcar a realizarse en
la ciudad de Riobamba durante el período lectivo. 2009-2010".
BIBLIOGRAFÍA
1. ALONSO PEREZ, JOSÉ MANUEL. Técnicas del automóvil: inyección de gasolina y
dispositivos anticontaminación / Editorial Paraninfo. Madrid. 2008 196 p.
2. ARIAS Paz, Manuel. “Manual del Automóvil”. Editorial Dossat. 56° Edición. España.
2010.879 p. ISBN 84-89656-09-06
LINCOGRAFÍA:
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http://www.banrepcultural.org/blaavirtual/ciencias/sena/mecanica/gas-preconversion-
vehiculos/gaspre7.htm
2. RUIZ/BERMUDEZ/BROATCH/CLIMENT/LOPEZ//TORMOS.(2005). PRACTICAS DE
MOTORES DE COMBUSTION. México: Serrano
http://www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_mecanica/lubricantesfundamentos/defa
ult2.asp
MANUALES – REGLAMENTOS
VI. ANEXOS
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