Instalación y funcionamiento de sistemas de GNV en vehículos

Norte 11 No 105 Cd Industrial Celaya, Gto. (461) 132 32 46
EQUIPOS DE CONVERSION
DE GAS NATURAL
VEHICULAR
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Los Pasos en la Conversión a GNV (bi-fuel)
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Funcionamiento de los Vehículos a GNV
La diferencia principal entre un vehículo a gasolina y un Vehículo a GNV es el
sistema de combustible. El gas natural se comprime a 3.000 psi (200 bar) y se
almacena en el vehículo en cilindros instalados en la parte trasera o en el
chassis, cuando el motor requiere combustible el gas natural sale de los
cilindros, pasa a través de una válvula de bloqueo y llega al regulador usando
una línea de alta presión, el regulador baja la presión para que pueda ser
inyectado a 30 psi en el múltiple de admisión y se genere la mezcla necesaria
para brindar la energía requerida.
El sistema de alimentación Bi-Fuel (gasolina/GNV)
El sistema instalado de 5° generación permite la operación " bi-fuel" o "bi-
combustible", permitiendo al vehículo usar gasolina y gas natural, cuando así
lo requiera él usuario, inclusive durante la marcha . El sistema está
programado para que
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el automóvil arranque en gasolina y ya alcanzada cierta temperatura
determinada en los parámetros fijados por la ECU, se hace el cambio
automático a GNV . El rendimiento de estos vehículos es variable
dependiendo del tipo de motor. Como regla práctica en términos
equivalentes 1 m3 de gas natural reemplaza 1,13 lts de gasolina, sin embargo,
se puede alcanzar con equivalente 1:1 vs gasolina bajo la calibración que
puede hacer el proveedor de gas natural comprimido (GNV).
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Principales beneficios del gas natural vehicular (GNV) como combustible para
el transporte
- Beneficios Ambientales
El gas natural es el combustible alternativo que tiene la combustión más
limpia. Las emisiones de la descarga de vehículos GNV son mucho más bajas
que las de vehículos a gasolina. Además de estas reducciones en
contaminantes, los vehículos a gas natural respecto a los vehículos a gasolina
también emiten cantidades significativamente menores de gases de efecto
invernadero.
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- Beneficios Económicos
• Sobre la base de una equivalencia-por-litro el gas natural cuesta en
promedio un 50% menos que la gasolina.
• El gas natural es un combustible que se quema limpiamente, sin
incrementar las necesidades de mantenimiento del vehículo.
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Instalación del equipo:
Para la utilización del gas natural en vehículos como combustible alterno a la
gasolina, se requiere la instalación de un equipo de conversión, el cual debe
ser validado por las autoridades correspondientes y cumplir con las
especificaciones técnicas de la misma.
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Componentes:
Los principales componentes del sistema son:
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Cilindros de almacenamiento
Es un recipiente diseñado
especialmente para el
almacenamiento de GNV,
fabricado con materiales
altamente resistentes.
Válvula de tanque GNV
Sirve para cerrar o permitir el flujo de gas natural desde el cilindro de
almacenamiento hacia el reductor de presión y
tiene 3 mecanismos de seguridad ( Sobre-
presión, Aumento de Temperatura y Caída de
Presión).
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Computadora (ECU)
La Unidad de Control Electrónico (ECU) es la
encargada del control y del pilotaje del
sistema; se considera por tanto el “cerebro”
del sistema.
Regulador de presión
Es un dispositivo con un mecanismo neumático o
electro neumático, diseñado para reducir la
presión del gas almacenado en el cilindro, hasta la
presión de suministro al motor.
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Riel de electroválvulas
Es un mecanismo que
electromagnéticamente interrumpe el
flujo de combustible al motor, y está
formado básicamente por una bobina
solenoide, núcleo fijo y cilindro
contenedor, resorte, núcleo móvil el
cuerpo de la válvula para el pase de combustible.
Conmutador de combustible
El selector de combustible es un dispositivo utilizado
en los sistemas de conversión bi-fuel, el cual permite
elegir la modalidad de operación del vehículo, bien sea
gasolina o a GNV, igualmente señala los niveles de GNV
disponibles.
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El mecanismo comprende un interruptor múltiple que controla la
alimentación de las electro válvulas de combustible Para vehículos a
inyección, el selector puede incluir la modalidad de encendido siempre a
gasolina, cambiando automáticamente a GNV al acelerar el motor.
Pico de llenado
Es un dispositivo que permite cargar los cilindros de almacenamiento, a
través de la misma tubería que trae el GNV al regulador. Debe incluir una
válvula antirretorno incorporada, la cual bloqueará al GNV cargado al
sistema, una vez que se desacople el pico de llenado del surtidor.
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Tuberia, Sistema de Venteo y demás conexiones
Es la que permite comunicar el GNV de los cilindros de almacenamiento con
el regulador y la válvula de llenado. Solo se permite la utilización de tubería
de acero sin costura, diseñada para
trabajar a 3.000 Lppc, sin sufrir falla
estructural alguna. Igualmente, estas
tuberías deben garantizar resistencia
contra la corrosión y las vibraciones.
Los diámetros más comunes utilizados
en las instalaciones de GNV son de
6mm, 8 Mm. ¼ y 3/8 de pulgada.
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Sistema de venteo
El sistema de venteo se utiliza en instalaciones donde el
tanque de GNV se encuentra dentro de un espacio
cerrado; tal como la cajuela del automóvil y sirve para
expulsar una posible acumulación de gas procedente de
la válvula del cilindro.
Indicador de presión
Es un dispositivo que permite controlar la cantidad de
gas con que cuenta el sistema, desde que se carga en la
estación de servicio, hasta llegar al nivel de requerir un
nuevo reabastecimiento. Este dispositivo está
conformado por un manómetro y un indicador de nivel.
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Filtro CNG
La función del filtro es la de filtrar el gas de
cualquier posible impureza.
Variador de avance
Es un dispositivo electrónico para procesar el tiempo de
encendido del motor de las siguientes formas: retrasando,
avanzado u optimizando el tiempo. Como la velocidad con que se
quema la mezcla de aire / GNV (velocidad de llama) es menor,
que la velocidad de la mezcla con gasolina, se hace necesario
entonces, variar el tiempo de encendido (grados de avance) de la
bujía (chispa).
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Pruebas de pre conversión
Es el primer paso que se realiza antes de instalar un equipo de GNV en un
vehículo, con el fin de determinar si está apto para ser convertido. El
resultado de esta evaluación debe ser registrado en un formato
preestablecido, el cual pasará a formar parte de la documentación del
vehículo.
• Para realizar una evaluación de pre conversión, el instalador debe seguir
los siguientes pasos y paralelamente llenar el formato de pre conversión.
• Determinar el tipo de vehículo: de carburador, de inyección
computarizada, etc.
• Determinar la capacidad del motor (cilindrada)
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Inspección visual:
• Inspeccionar el sistema de enfriamiento.
• Inspeccionar el sistema de escape
• Inspeccionar el sistema de suspensión
• Evaluar posibles picaduras de chasis y carrocería (un vehículo debilitado de
su estructura no es capaz de soportar el peso de los cilindros).
• Inspeccionar posibles piezas defectuosas o dañadas (es necesario informar
al cliente para su reemplazo)
• Chequear las bujías.
• Medir y evaluar el vacío y compresión del motor
• Verificar sistema de carburación y sistema de inyección
• Inspeccionar y evaluar cables, distribuidor, bobina y conexiones eléctricas.
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• Inspeccionar la condición de la batería
• Inspeccionar el sistema de emisiones: válvula de recirculación de gases
(EGR), válvula de control de presión, inyección de aire, mangueras y demás
interruptores.
• Asegurar que todos los sensores y actuadores trabajen correctamente
• Verificar que todas las calibraciones correspondan con los valores
especificados por el fabricante.
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Proceso de conversión
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De forma resumida, proceso de conversión se puede dividir en 4 grandes
procesos:
-1 Colocación del Tanque y de línea de alimentación
-2 Instalación de elementos electro-mecánicos
-3 Instalación y programación de elementos electrónicos
-4 Sistematización
-1 Colocación del Tanque y de línea de alimentación
1ª Consiste en la instalación de la cama del tanque, la válvula del cilindro y la
perforación de los orificios de desfogue del sistema de venteo.
1b Colocación y fijado de cilindro en su cama y posterior tendido de línea de
alimentación.
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1c Colocación de pico de llenado y fijación de líneas de tubería de acero.
-2 Instalación de elementos electro-mecánicos
2ª Remoción de tubería y filtro de aire a cuerpo de aceleración, desinstalación
del múltiple de admisión y perforación del mismo para instalar toberas de
alimentación de GNV, instalación de múltiple de aceleración con toberas
instaladas.
2b Instalación de riel de electroválvulas (o inyectores en su caso).
2c Instalación de regulador de GNV
2d Conexión de mangueras de gas (baja presión), conexión de filtro, MAP (en
su caso), mangueras de líquido refrigerante, mangueras de vacío y tubo de
gas pico de carga a regulador.
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-3 Instalación y programación de elementos electrónicos
3ª Instalación de ECU
3b Instalación, cableado y conexión de arnés de ECU.
3c Instalación de módulo de control de avance.
3d Instalación de llave conmutadora.
3e Calibración y programación de equipo.
-4 Sistematización
Sistematizar (Sistema GASDATA) y proceso de certificación e inspección de
instalación de gas natural vehicular bajo los parámetros de la norma NOM-
011-SECRE-2000 realizada por un organismo de certificación debidamente
certificados por la SENER. El dictamen propio de esta validación es requsitos
indispensable para que las unidades convertidas puedan cargar en estaciones
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de gas natural vehicular, y la sistematización permite controlar la carga
relacionando la verificación y controles de instalación con la viabilidad de
carga, todo lo anterior se relaciona en “chip” instalado en cada unidad.
Control sobre los elementos mecánicos gas natural.
Luego de realizar la instalación de cada uno de los elementos que forman
parte del kit de gas natural, deben realizarse ciertos controles por parte de
las empresas encargadas de otorgar la certificación de manera de que se
compruebe la ausencia de fallas en la instalación, ya sea por defecto del
equipo utilizado o por una instalación mal efectuada; Estos controles deben
ser lo más estrictos y exactos posibles debido a las altas presiones con las
que trabaja este sistema de gas natural para, de esta manera, evitar
accidentes.
Una vez realizadas estas verificaciones ya se encuentra en condiciones
técnicas de cargar con gas natural al sistema.
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Después de que se realiza la conexión de todos los elementos, y antes de
realizar las pruebas, el personal a cargo de la instalación debe encargarse de
realizar la puesta a presión del circuito de gas natural, cerrando el circuito de
alimentación de gas natural y reajustando los acoples correspondientes.
Luego de realizar la puesta a presión del circuito de gas natural, se realiza el
control de presión en tres etapas:
Etapa 1: Control baja presión.
El control de este tramo del circuito de gas natural debe realizarse al doble
de la presión con la que trabajará. Para llevar a cabo este control se debe
abrir y cerrar rápidamente la válvula manual de seguridad del cilindro de gas
natural para obtener una presión parcial en el circuito gas natural; luego,
efectuar un control de presión sobre los acoples, con la ayuda de un
producto de detección de fuga de gas, durante 3 minutos.
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En caso de fuga de gas por el acople, vaciar parcialmente el circuito gas
natural; cambiar el acople y efectuar las operaciones de puesta a presión del
circuito de alimentación gas natural.
Etapa 2: Control alta presión.
Esta verificación es sumamente importante y debe realizarse mediante un
cilindro de prueba conectado al pico de carga para presurizar el sistema con
200 bares de gas inerte, este gas pues ser nitrógeno (N 2 ) o dióxido de
carbono.
Para llevar a cabo este control se debe abrir la válvula de carga del circuito de
gas natural y cerrar la(s) válvula(s) de cilindro. Cuando ya se haya realizado
esta manipulación de las válvulas, recién se puede abrir el cilindro de prueba;
y así controlar posibles pérdidas en conexiones de válvula de cilindro, válvula
de carga, manómetro y reductor de presión, principalmente. Efectuar los
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controles con la ayuda de un producto de detección de fuga de gas durante 3
minutos.
Etapa 3: Prueba en carretera.
Efectuar una prueba en carretera.
Muchas veces durante el funcionamiento del circuito a gas natural, se llega a
percibir cierto olor a gas (tal como sucede en los sistemas de gasolina)
producto de un elemento omitido en el control o de una tubería en mal
estado. Por tal motivo, se detalla la manera cómo se debe proceder a la
búsqueda del origen de dicha fuga. Se debe tener presente que esta
operación se efectúa obligatoriamente al aire libre.
Cuando la fuga ha sido localizada:
-Realizar las reparaciones necesarias.
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Control sobre los elementos eléctricos gas natural.
En un sistema bi-combustible, no solamente se debe controlar el sellado de
los acoples y de los elementos, también es necesario controlar el
funcionamiento de la parte eléctrica del circuito principalmente de las electro
válvulas de gas y de gasolina.
Este control se realiza colocando la llave conmutadora en una u otra
posición.
En los vehículos con inyección electrónica se puede poner en marcha el
vehículo, antes de ser cargado con gas natural, y pasar la llave a posición GNV
debiéndose parar el motor en forma inmediata. De no ser así, deberá
realizarse el control de las conexiones realizadas.
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Formatos de control
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Certificacion
Nuestro aval para certificación de conversiones de GNV es la empresa
denominada Gestora de Calidad S.A. de C.V.
A continuación sus credenciales:
“Gestora de Calidad S.A de C.V.es una Unidad de Verificación tipo “A” de
acuerdo a los criterios establecidos en la Norma NMX-EC-17020-IMNC-2014
para las actividades de verificación en materia de Gas Natural. En la
actualidad, cuenta con la Acreditación No. UVCRE 028 emitida por la Entidad
Mexicana de Acreditación, a.c., con una vigencia indefinida a partir del 7 de
Enero del 2015 para la evaluación de la conformidad de las Normas Oficiales
Mexicanas: NOM-010-SECRE-2002 “Gas natural comprimido para uso
automotor. Requisitos mínimos de seguridad para estaciones de servicio.
NOM-011-SECRE-2000 “Gas natural comprimido para uso automotor.
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Requisitos mínimos de seguridad en instalaciones vehiculares” Así mismo,
GCM fue aprobada como Unidad de Verificación por la Comisión Reguladora
de Energía (CRE) mediante la RES/079/2015 emitida el 12 de Febrero del 2015,
para llevar a cabo la evaluación de la conformidad de las normas oficiales
mexicanas antes mencionadas en apego a los requisitos establecidos en la
Ley Federal sobre Metrología y Normalización.” (Tomado de la pagina de
Gestora de Calidad S.A. de C.V.)
Su Acreditacion
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Consejos y Recomendaciones
En cuanto al mantenimiento, se recomienda llevar el plan mantenimiento
ordinario prescrito por el fabricante del vehículo y utilizar refacciones
originales u OEM recomendadas por el mismo.
En ningún caso se recomienda que la manipulación de componentes del
equipo de GNV se lleve a cabo por personal no calificado en instalación y
mantenimiento de GNV.
Se aconseja cada 4.000 / 5.000 km un recorrido en gasolina para asegurar el
correcto funcionamiento del sistema .
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Qué pasa con la potencia de los vehículos?
Los vehículos a gasolina que se han convertido a gas natural tienen una
pequeña pérdida de potencia cuando operan con gas natural; sin embargo,
los vehículos diseñados específicamente para operar con gas natural no
tendrán pérdida de potencia y pueden incluso tener mayor potencia y
eficiencia.
Aspectos de Seguridad
Los vehículos que operan con gas natural son más seguros que los que
operan con combustibles tradicionales, a diferencia de la gasolina que se
empoza en el suelo, se disipa a la atmósfera en el evento de un accidente. En
los Estados Unidos se efectuó un estudio sobre más de 8.000 vehículos, que
recorrieron en forma acumulativa aproximadamente 459 millones de
kilómetros. Este estudio encontró que la tasa de lesiones para Vehículos a
GNV por vehículo y kilómetro recorrido fue 37 % más baja que la tasa para
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vehículos de flota a gasolina. Además de la tasa de lesiones más baja, no se
registraron muertes en el caso de los Vehículos a GNV considerados en el
estudio.
Existen dos razones fundamentales para este excelente récord de seguridad
de los Vehículos a GNV: la integridad estructural del sistema de combustible
de los Vehículos a GNV y las características físicas del gas natural como
combustible.
Los cilindros de almacenamiento de combustible usados en los Vehículos a
GNV son mucho más resistentes que los estanques de gasolina. El diseño de
los cilindros de los Vehículos a GNV exige que se sometan a una serie de
ensayos de resistencia y tracción exigidas por las normativas de seguridad,
tales como extremas variaciones de temperatura y presión, resistencia al
impacto de armas de fuego, colisiones y fuego.
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Los sistemas de combustible de los Vehículos a GNV son "sellados", lo que
impide cualquier derrame o pérdidas por evaporación. Aunque ocurriera una
fuga en un sistema de combustible de un Vehículos a GNV, el gas natural se
disipará a la atmósfera porque es más liviano que el aire.
El gas natural no es tóxico o corrosivo y no contaminará el agua subterránea.
La combustión del gas natural no produce cantidades significativas de
aldehidos u otras toxinas aéreas, las que son motivo de preocupación con la
gasolina y algunos otros combustibles alternativos.
Los Vehículos a GNV usan la misma energía que ha calefaccionado casas y
cocinado alimentos en forma segura y cómoda durante más de 100 años
alrededor del mundo.
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Normatividad
La norma mexicana NOM-011-SECRE-2000 es la que rige las instalaciones de
Gas Natural Vehicular, mismas que son avaladas por una entidad
certificadora para ser 100% aplicadas y verificadas.
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