“Servicio Nacional de Adiestramiento en Trabajo Industrial”
PROYECTO DE INNOVACIÓN Y/O MEJORA Implementación de Analizador de Gases de Combustión para Vehículos con Equipos de GLP de Tercera Generación en el Taller SERVICIOS AUTOMOTRICES NACHOS´ CAR´S S.R.L 2018 Autor: Percy Luis Callapaza Yancapallo
Zonal: Arequipa – Puno Puno
Centro/escuela: Arequipa/Automotores
Especialidad: Mecatrónica Automotriz
Promoción: 2018 – 10 10
Arequipa – Perú Perú 2018
i DEDICATORIA
A Dios. Por haberme permitido llegar hasta este punto de mi profesión y haberme dado salud para par a poder lograr mis objetivos y cumplir con mis metas.
A mis tíos. Por haberme apoyado en todo momento, por haberme dado consejos durante el proceso de mi formación, además de inculcarme los valores que me enseñaron, como también la importancia del estudio y sobre todo por po r darme su cariño en todo momento y considerarme como un hijo para ellos.
ii AGRADECIMIENTO A: SENATI por brindarme las herramientas básicas para mi formación profesional. Dios, por haberme dado la vida y por estar conmigo en cada paso que doy, por guiar mi camino, fortalecer mi corazón e iluminar mi mente, además de darme la sabiduría para poder afrontar los retos que se me presentan y por haber puesto en mi camino a personas que han sido mi soporte y compañía durante mi formación. Mis tíos, por quererme mucho, creer en mí, gracias por darme una carrera para mi futuro, todo esto es gracias a ustedes. Mi asesor de tesis, por la orientación y por la ayuda que me brindó para la realización de esta tesis, por su apoyo y amistad, las cuales permitieron aprender constantemente y mejorar en mi proyecto.
iii HOJA DE PRESENTACIÓN DEL ESTUDIANTE APELLIDO
: Callapaza Yancapallo
NOMBRES
: Percy Luis
ID
: 76949356
DIRECCIÓN
: Calle Tumbes 216 Urb. Jorge Chávez - Paucarpata
CORREO
:
[email protected]
CFP / ESCUELA
: Arequipa / Automotores
ESPECIALIDAD
: Mecatrónica Automotriz
BLOQUE
: 51AMCTE-606
SEMESTRE
: VI
AÑO DE INGRESO
: 2015-10
iv ÍNDICE DEDICATORIA .................................................................................................................. i AGRADECIMIENTO ........................................................................................................ ii HOJA DE PRESENTACIÓN DEL ESTUDIANTE.......................................................... iii DENOMINACIÓN DEL PROYECTO .............................................................................. 1 LUGAR Y FECHA DE LA REALIZACIÓN DEL PROYECTO ..................................... 2 ANTECEDENTES.............................................................................................................. 3 OBJETIVOS .................................................................................................................... 4 1)
Objetivo general. ............................................................................................... 4
2)
Objetivos específicos. ........................................................................................ 4
CAPÍTULO I ....................................................................................................................... 6 DESCRIPCIÓN DE LA IMPLEMENTACIÓN ................................................................. 6 1.1. MARCO TEÓRICO .............................................................................................. 7 a)
Analizador de gases de escape. .......................................................................... 7
b)
Factor lambda. .............................................................................................. ..... 9
c)
Sensor Lambda. ............................................................................................... 12
d)
GLP (Gas Licuado de Petróleo)....................................................................... 13
v e)
Equipo de GLP de Tercera Generación. .......................................................... 16
1.2. DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO ACTUAL ...................................................... 28 Operación de proceso actual. ..................................................................................... 28 Diagrama de análisis de proceso actual (DAP): ........................................................ 29 Cuadro de Resumen de Diagrama de Análisis Del Proceso Actual (DAP) ............... 30 1.3. DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO MEJORADO ................................................ 31 Cotizaciones ............................................................................................................... 31 Analizador de gases de escape STAG. ...................................................................... 34 Unidad de control STAG AFR (controlador del sensor de oxígeno de banda ancha) 34 Contenido del kit........................................................................................................ 35 Instalación y uso del equipo ...................................................................................... 35 Operación del proceso mejorado ............................................................................... 36 Cuadro de actividades ................................................................................................ 38 Diagrama de operaciones de proceso mejorado (DOP): ............................................ 39 1.4. SEGURIDAD, MEDIO AMBIENTE Y CALIDAD. ......................................... 41 Seguridad ................................................................................................................... 41 Daño ambiental. ......................................................................................................... 43
vi Calidad. ...................................................................................................................... 43 1.5. CRITERIOS DE FACTIBILIDAD ..................................................................... 44 CAPÍTULO II ................................................................................................................... 45 PLANOS ........................................................................................................................... 45 Plano interno del taller. ................................................................................................. 46 CAPÍTULO III .................................................................................................................. 47 COSTOS ........................................................................................................................... 47 3.1. COSTOS DIRECTOS ......................................................................................... 48 3.2. COSTOS INDIRECTOS ..................................................................................... 48 3.3. COSTO TOTAL.................................................................................................. 48 3.4. FACTIBILIDAD ECONÓMICA:....................................................................... 49 Tiempo empleado para la aplicación ........................................................................ 49 Cronograma de ejecución de la mejora. ................................................................... 49 CONCLUSIONES ............................................................................................................ 50 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................. 51 ANEXOS .......................................................................................................................... 53
1
DENOMINACIÓN DEL PROYECTO “Implementación de Analizador de Gases de Combustión para Vehículos
con Equipos de GLP de Tercera Generación en el Taller SERVICIOS AUTOMOTRICES NACHOS´ CAR´S S.R.L 2018”
2 LUGAR Y FECHA DE LA REALIZACIÓN DEL PROYECTO EMPRESA
:
SERVICIOS AUTOMOTRICES NACHOS´ CAR´S S.R.L.
DIRECCIÓN : Calle Madre de Dios 608 p.t. urb. Mariano melgar (a dos cuadras de la Plaza Umachiri) Mariano Melgar.
SECCIÓN
:
Mecánica e Instalación de equipos de GLP.
FECHA
:
15 de abril del 2018 al 15 de Junio del 2018.
3 ANTECEDENTES El centro de servicio de reparación y mantenimiento de vehículos SERVICIOS AUTOMOTRICES NACHOS´ CAR´S S.R.L. comenzó a brindar servicios un 1 de agosto del 2014 dirigido por Ignacio Colque Japura, quien en un inicio empezó a realizar instalaciones de equipos de GLP de 3ra generación para otras empresas. Luego el gerente Ignacio Colque Japura junto a su socio mecánico Silver Calderón emprendieron un taller de mecánica en general junto a instalaciones y mantenimientos de equipos de GLP de 3ra y 5ta generación. Luego decidieron ampliar y remodelar el taller para implementar servicios como:
Afinamiento del motor.
Limpieza de inyectores
Diagnóstico por escáner.
Reparación de motores.
Instalación de equipos GLP.
Mantenimiento de equipos GLP y GNV.
La regulación y/o calibración de motores con equipo GLP de 3era generación es una tarea con mucha demanda en el taller, es por eso que durante el proceso de ejecución, se necesita la percepción (a través de la visión y del oído humano) del correcto funcionamiento sin equipo alguno.
4 Es por eso que, al realizar la regulación de un motor con GLP de 3era generación siguiendo este método, provoca una regulación inexacta lo cual perjudica al funcionamiento del vehículo bien sea por el exceso de aire o gasolina, perjudicando de igual manera al medio ambiente. Por esta razón, es necesario adquirir un analizador de gases para aligerar el proceso y facilitar el trabajo de los técnicos operarios, reduciendo las fallas que puede provocar realizar una regulación de emisiones solo con la percepción.
OBJETIVOS 1)
Objetivo general. Implementar el analizador de gases de combustión para vehículos con equipos de GLP de tercera generación en el taller de mecánica automotriz SERVICIOS AUTOMOTRICES NACHOS´ CAR´S S.R.L. para el año 2018.
2)
Objetivos específicos.
Mejorar la calidad del servicio mediante la implementación del analizador de gases de combustión.
Reducir el tiempo de ejecución destinado al control de emisiones vehiculares, mediante la implementación de un analizador de gases de combustión.
Mejorar el proceso haciéndolo más tecnificado incluyendo más tecnología al proceso.
Reducir posibles accidentes en el área de trabajo (quemaduras).
5
Evitar futuros daños al medio ambiente y al motor, por la mala ejecución destinada al control de emisiones vehiculares, mediante la implementación de un analizador de gases de combustión.
6
CAPÍTULO I DESCRIPCIÓN DE LA IMPLEMENTACIÓN
7 1.1.MARCO TEÓRICO El presente marco teórico iniciara tratando de dar a entender los principales factores que intervienen en el funcionamiento del analizador de gases de escape, tales como material del que está hecho y conceptos físicos influyentes en el funcionamiento del proyecto.
a)
Analizador de gases de escape. Un analizador de gases de escape o analizador de CO de escape es un instrumento utilizado para la medición de monóxido de carbono y otros gases, causados por una combustión incorrecta. La medida del coeficiente Lambda es la más común. El analizador de combustión consiste simplemente en un puente de medida de resistencias (puente de Wheatstone) cuya rama está formada por elementos R3 y R4 de hilo de platino recubierto de óxido. La resistencia de estos elementos varía en función de la cantidad de CO (óxido de carbono) o de CO2, (anhídrido carbónico) presente en los gases de escape y de la temperatura de este gas. Con respecto al aire, estos gases tienen un coeficiente de conductibilidad térmica diferente. Se aprovecha la diferencia de conductibilidad para determinar la composición de los gases de escape, y por consiguiente la relación aire/gasolina.
Utilizando un conductor puesto a una cierta temperatura por el paso de una corriente, e instalado en una célula que contenga el gas a analizar, es posible medir
8 su resistencia con respecto a la del mismo conductor colocado en una célula que no contenga más que aire atmosférico. Esta diferencia se puede medir por un galvanómetro conectado en un circuito montado en puente de Wheatstone. Figura 01. Puente de Wheatstone
Fuente: http://aficionadosalamecanica.com/analizador-gases-teoria.htm
El puente estará afectado por todo cambio, por pequeño que sea, de la resistencia de una de las ramas originada por cualquier variación de la conductividad térmica del gas. El puente de Wheatstone está constituido por cuatro resistencias (R1, R2, R3 y R4) entre las cuales está colocado un galvanómetro (G).
9 Una resistencia R y un miliamperímetro permiten regular y medir exactamente la intensidad de la corriente.
Tipos: Existen dos tipos básicos de analizadores de gases de escape: para dos gases y para cuatro gases. El analizador de dos gases mide únicamente el contenido de HC y de CO. El analizador de cuatro gases mide el contenido de HC, CO, CO2, O2. Los hidrocarburos (HC) y el monóxido de carbono (CO) son contaminantes tóxicos. El dióxido de carbono (CO2) y el oxígeno (O2) no son tóxicos. Los cuatro gases proporcionan información sobre la operación, eficiencia de la combustión y eficacia de los sistemas de control de emisiones del motor. Los analizadores de gases de escape miden HC en partes por millón. El CO, CO2 y O2 se miden como porcentaje del volumen de gas de escape.
b)
Factor lambda. El factor lambda comúnmente designado con la letra griega "λ" designa la proporción aire / combustible (en peso) en forma de mezcla que entra al cilindro de un motor de ciclo Otto, comparada con la proporción estequiométrica de la mezcla ideal, de 14,7 partes de aire en peso por 1 parte de combustible en peso (normalmente gasolina).
10 Ejemplo: Si en un caso dado la mezcla es tal que la proporción es de 1: 15,5 se obtiene un factor lambda de 15,5/14,7 = 1,05 lo que en este caso se denomina mezcla pobre. Esta situación es la adecuada para lograr consumos mínimos y emisiones mínimas de contaminantes, principalmente hidrocarburos y monóxido de carbono (HC y CO) pero no torque o par motor máximo. Si en otro caso tenemos 1: 13,5 se obtiene 13,5/14,7 = 0,92 y en este caso se llama mezcla rica; se obtiene torque o par máximo y potencia máxima pero el consumo de combustible y las emisiones de contaminantes son mayores.
Lambda "λ" = Masa real de aire / Masa teórica del aire
Requerimientos según condiciones Cuando se arranca el motor en frío y cuando se desea una aceleración franca, se ajusta mezcla rica. Cuando se desea mínimo consumo, con el motor ya caliente, se ajusta mezcla pobre. En el ralentí también es conveniente una mezcla un poco más rica para vencer las resistencias internas del motor. En los motores alternativos de ciclo Otto de aviación, las grandes variaciones en la densidad del aire con la altura requieren un ajuste de mezcla manual. Este se monitoriza con la temperatura de los gases de escape (EGT).
11 Desarrollo tecnológico En la época del carburador, en el automóvil y la motocicleta, estos ajustes se lograban mediante la trampilla de arranque en frío mejor conocida como ahogador y la bomba de aceleración para obtener mezcla rica. La mezcla pobre se lograba mediante el econostato, un tubo con orificios calibrados consecutivo al surtidor o calibre de alta, llamado tubo mezclador ubicado en el sistema de marcha mínima de carburador. Desde que existe la inyección electrónica de combustible, los ajustes se logran aumentando o disminuyendo el tiempo de inyección básico que es controlado por una unidad de control electrónico denominada ECM por sus siglas en inglés (Engine Control Module) que recibe información de ciertos sensores que le informan las RPM del motor y el caudal de aire de admisión, temperatura del líquido refrigerante del motor, y la posición de la mariposa o válvula de aceleración. Alimentado el ECM con esta información, éste determina qué tiempo de inyección es el más apropiado en función de las condiciones de temperatura y carga del motor. Con la introducción del catalizador, el factor lambda se mantiene en valores muy cercanos a 1 con objeto de obtener el máximo rendimiento del motor con el menor % de emisiones contaminantes, gracias a la utilización de la lambda mejor conocida como sensor de oxígeno, la cual está detectando permanentemente el valor del oxígeno residual de la combustión, en los gases de escape, enviando esta señal al ECM para también, además de los otros componentes mencionados, ajustar el tiempo de inyección básico de modo permanente.
12 c)
Sensor Lambda. El motor por sí solo no puede controlar los porcentajes de aire y combustible que entran en la cámara de combustión, no lo pudo hacer en el pasado con el uso de carburadores, ni tampoco con sistemas de inyección electrónicos de "lazo abierto". Para poder controlar la mezcla es necesario de un elemento sensor, que indique, el porcentaje de aire y combustible que entra en el motor. A este dispositivo se le llama sensor de oxigeno o sonda Lambda. Este sensor situado analiza los gases de escape, y envía información constantemente a la gestión electrónica del motor que adecua la mezcla en función de las circunstancias de funcionamiento del vehículo. La combustión requiere que el aire y el combustible se hallen mezclados en una proporción determinada, esta proporción entre el aire y el combustible es lo que se llama "relación estequiométrica". En un motor de gasolina la relación ideal es de 14,7:1, es decir son necesarios 14,7 gramos de aire por cada gramo de combustible para realizar una combustión perfecta. En la práctica esta proporción varía ligeramente, pudiendo alcanzar valores de 12 a 16, que serían los límites de funcionamiento de la combustión en el motor. Con 12 gramos de aire por gramo de gasolina la mezcla que se obtiene es excesivamente "rica" en gasolina mientras que con una relación de 16, el motor no arrancaría por escasez ("pobre") de gasolina.
13 Mezcla pobre Resulta del exceso de aire en la mezcla. En estas condiciones en el motor se incrementa la temperatura de la combustión, facilitando la aparición de óxidos de nitrógeno (Nox), además si la mezcla es muy pobre, el combustible no llega a inflamarse y el motor se para.
Mezcla rica Se produce debido al exceso de combustible en la mezcla con respecto al aire que entra en la cámara de combustión del motor. En este caso el exceso de combustible no se puede combinar completamente con el aire, por lo tanto una parte del combustible es expulsado por el escape en forma de hollín y CO (monóxido de carbono). Un elemento cerámico de óxido de circonio (ZrO 2) se coloca en un embalaje específico en una pieza de metal hecha de Premium, altamente acero resistente a la temperatura. La cerámica elemento sensor está encerrado por un protector tubo para evitar que el elemento sensor humedad y partículas gruesas. El sensor elemento consta de varias capas de cerámica con contactos finos de platino en interpolación.
d)
GLP (Gas Licuado de Petróleo) El gas licuado del petróleo (GLP) es la mezcla de gases licuados presentes en el gas natural o disuelto en el petróleo.
14 Lleva consigo procesos físicos y químicos por ejemplo el uso de metano. Los componentes del GLP, aunque a temperatura y presión ambientales son gases, son fáciles de licuar, de ahí su nombre. En la práctica, se puede decir que los GLP son una mezcla de propano y butano.
Origen del GLP El GLP tiene dos orígenes: el 60% de la producción se obtiene durante la extracción de gas natural y petróleo del suelo. El 40% restante se produce durante el refinado de crudo de petróleo. El GLP es, por tanto, un producto secundario que existe de forma natural. En el pasado, el GLP se destruía por venteo o quema en antorcha (era un producto indeseable y se quemaba). Con ello, se desperdiciaba el enorme potencial de esta fuente de energía excepcional. Aunque el GLP está asociado a la producción de gas natural y crudo de petróleo, lo cierto es que tiene sus ventajas características y puede desempeñar prácticamente cualquiera de las funciones de los combustibles primarios de los que se deriva.
Extracción de petróleo y gas natural: Cuando se extrae de la tierra gas natural y crudo de petróleo, lo que se obtiene es una mezcla formada por distintos gases y líquidos, de la que el GLP supone más o menos un 5%. Antes de transportar o utilizar el gas natural o el petróleo, es preciso separar los gases que forman el GLP, que son ligeramente más pesados.
15
Refinado de crudo de petróleo: El refinado del petróleo es un proceso complejo que se desarrolla en muchas etapas. En varias de esas etapas, como las de destilación atmosférica, reformado, craqueo y otras, se produce GLP a partir del petróleo. Los gases que componen el GLP (butano y propano) están atrapados en el crudo. Para estabilizar el crudo de petróleo antes de transportarlo a través de oleoductos o mediante cisternas, estos gases naturales “asociados” se procesan dando como
resultado GLP.
Uso del GLP
Agricultura: El GLP se utiliza frecuentemente en el sector agrícola para desecación térmica, secado de cultivos, como combustible de vehículos agrícolas y como repelente contra insectos. Al tratarse de una fuente de energía moderna y respetuosa con el medio ambiente, el GLP puede desempeñar un papel muy importante en el futuro desarrollo de la agricultura.
Automoción: El GLP es el combustible alternativo de automoción más empleado. A día de hoy, el autogás es el carburante alternativo más extendido en el sector de automoción. El valor añadido del GLP como carburante de automóvil reside en que genera considerablemente menos emisiones que otros combustibles fósiles, lo cual ayuda a proteger el medio ambiente y la salud humana y, a la vez, contribuye a mitigar la amenaza del cambio climático.
16
Cocinar: Como el GLP proporciona un suministro de energía fiable y polivalente, se utiliza de manera extensiva en cocinas. El GLP es el combustible preferido por muchos cocineros, porque proporciona calor inmediato desde el instante mismo del encendido, sin necesidad de un periodo de calentamiento. Por otro lado, el calor que produce el GLP responde inmediatamente a los reguladores y se distribuye de manera más uniforme por la base de los recipientes de cocina.
Generación de energías: Al tratarse de una de las energías convencionales más limpias, el GLP es un buen complemento a las fuentes y tecnologías renovables, que requieren luz solar o determinadas condiciones meteorológicas. El GLP también facilita la generación descentralizada de alta eficiencia, mediante pequeños generadores autónomos y la microgeneración combinada de calor y electricidad. En estas aplicaciones de generación localizada, la huella de carbono del GLP es inferior a la del gasóleo y sensiblemente menor que la de la gasolina.
e)
Equipo de GLP de Tercera Generación. Usualmente este tipo de equipos es usado para motores carburados. La figura inferior nos muestra un equipo para alimentar un motor con GLP. El gas pasa de la botella (que lleva su válvula de cierre) al filtro -electroválvula de paso- y de este lo lleva al reductor gasificador (que comprende en este caso el gasificador y los dos reductores) y por fin el GLP pasa a la espita en el colector de admisión
17 donde se carbura la mezcla. Se cuenta también con una derivación del GLP que va después de la mariposa para mantener el ralentí del motor. El reductor gasificador es calefactado por medio de las tuberías de refrigeración del motor. La alimentación de gasolina sigue intacta con su electroválvula de mando y la válvula en derivación de mando manual. Figura 02. Componentes del Equipo de GLP para Motores Carburados
Fuente: http://www.aficionadosalamecanica.com/glp_motores.htm
18 Partes de un equipo de GLP de Tercera Generación
Depósitos de GLP: Un equipo de GLP de Tercera Generación requiere de un depósito adicional de Gas GLP sin necesidad de alterar ni manipular el depósito original de gasolina del vehículo. La capacidad del depósito, está en función de la autonomía requerida, la presión de funcionamiento es de 4 bares. Debido a la dilatación del GLP, la multiválvula, está diseñada para limitar el llenado hasta un 80%. Figura 03. Depósito de almacenamiento
Fuente:https://autotecnigas.com/glp-sistema-tradicional/ o
Depósito toroidal interno: Se instala el hueco de la rueda de repuesto bajo el piso del maletero. Quedando totalmente oculto y no restando espacio alguno al maletero. Figura 04. Depósito toroidal interno
Fuente: http://www.aficionadosalamecanica.com/glp_motores.htm
19 o
Depósito toroidal externo: Se instala cuando el vehículo monta la rueda de repuesto en el exterior del mismo, debajo del maletero. Figura 05. Depósito toroidal externo:
Fuente:https://www.autocasion.com/actualidad/reportajes/tecompens a-convertir-tu-motor-de-gasolina-en-uno-de-gas-glp
o
Depósito cilíndrico: Se instala en casos particulares en los que el vehículo no tenga hueco para rueda de repuesto. También se puede instalar cuando se necesita una mayor autonomía ya que estos depósitos puede tener volúmenes de hasta 160L. Figura 06. Depósito cilíndrico
Fuente:https://neoauto.com/noticias/novedadescat/mercado/combustible-natural
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Cañerías de GLP: Conduce el Gas GLP desde el depósito hacia la electroválvula y de este al reductor vaporizador como mínimo a una presión de 21 bares, es muy importante que este bien instalada y ajustada a sus componentes para evitar cualquier accidente, este tipo de elementos son sometidos a presiones superiores a los 45 bares antes de salir al mercado. Figura 07. Cañería de GLP
Fuente: http://jrautomotricessac.com/producto/caneria-8mm-glp/
Manguera reforzada: Con esta manguera se conecta el reductor-evaporador con la unidad de mezclador se abastece el GLP en estado gaseoso, estas mangueras se sujetan con abrazaderas, su presión de trabajo es de aproximadamente 0,7 bares. Figura 08. Manguera reforzada
Fuente:http://optihose.com/sp_manguera_para_surtidor_d_gasolina.html
21
Multiválvulas: Es un elemento muy importante, que contribuye a la seguridad de la alimentación del GLP. Está fijada al depósito a través de tornillos, y su estanqueidad está garantizada por una junta.
Figura 09. Multiválvula
Fuente: https://autotecnigas.com/contenido/productos/
Medidor de nivel mecánico de GLP: Se encuentra fijado al depósito, a través de tornillos, durante su ensamblaje, se deberá respetar su posicionamiento. Está compuesto por un cuerpo, y su eje está unido a un flotador, la parte superior del eje posee un imán, sobre el cual se coloca el transmisor electrónico. Figura 10. Medidor de Nivel mecánico de GLP
Fuente: http://miempresa.123.cl/marisuf/KIT%20GLP.html
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Conmutador – interruptor: Es el sistema que comanda las electroválvulas, debe ir situado en el habitáculo, de tal forma que pueda ser accionado por el conductor. En este dispositivo, se puede leer claramente las dos posiciones en las que pueda trabajar, G para la alimentación con GLP, y B para la alimentación con gasolina. Además se puede colocar en una posición neutral en la que se interrumpe el paso de los 2 combustibles. Figura 11. Interruptor
Fuente: http://www.landirenzo.com.br/es/index.php?target=produtos
Electroválvula de GLP: Dispositivo posicionado entre el tanque de GLP y el reductor que interrumpe el flujo del GLP durante el funcionamiento a gasolina y con el motor apagado. Provista de un filtro intercambiable para las impurezas eventualmente presentes en el GLP. Figura 12. Electroválvula de GLP
Fuente: http://miempresa.123.cl/marisuf/KIT%20GLP.html
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Electroválvula de gasolina: Dispositivo posicionado entre la bomba de gasolina y el carburador que impide el pase la gasolina cuando el motor funciona con GLP. Figura 13. Electroválvula de gasolina
Fuente: https://www.digitronicgas.com/products/
Filtro de GLP: La función del filtro es la de retener impurezas que pueda tener el GLP, este está echo de un material sumamente resistente ya que se encuentra en el sistema de alta presión. Figura 14. Filtro de GLP
Fuente: https://www.zavoli.com/en/filters/3512-lpg-solenoid-valvesvaltek-filter.html
24
Reductor-vaporizador GLP: Este componente es el corazón del sistema. El GLP que llega en estado líquido, se transforma al estado gaseoso y se regula la alimentación del mismo al motor. El cambio de estado del GLP se logra por la transferencia de calor, que se extrae del circuito de refrigeración del motor (con doble beneficio, siendo el primero la gasificación del GLP y el segundo el retorno del refrigerante más frío al motor) y por el cambio de presión en el circuito del GLP. En el evaporador – regulador se pueden ejecutar tres ajustes diferentes: En primer lugar el ajuste del funcionamiento del evaporador en función del tamaño del motor que se va a alimentar; en segundo lugar la regulación de la alimentación en frío (ralentí); y en tercer lugar la regulación del flujo del carburante en alta. Figura 15. Reductor de GLP
Fuente: https://www.zavoli.com/en/15782-reducers
25
Unidad de mezcla: El mezclador o llamado también unidad de mezcla es un componente del sistema de conversión de gas licuado de petróleo (GLP) que es capaz de reunir en proporciones adecuadas el aire proveniente del filtro de aire con la succión de GLP que proviene del reductor-vaporizador, para suministrar una cantidad de mezcla carburante requerida en la cámara de combustión del motor y así garantizar el buen funcionamiento de este. Figura 16. Mezcladores de GLP
Fuente: https://autotecnigas.com/mezcladores/
Regulador de caudal: Este dispositivo se encarga de regular el caudal de gas que recibe el carburador (cuando el vehículo es carburado) o el múltiple de admisión (si el vehículo es de inyección electrónica pero tiene un equipo de GLP de tercera generación.) Figura 17. Regulador de caudal
Fuente: Manual de instalación de GLP “LOVATO”
26
Emulador de inyectores: Este elemento electrónico corta o emula el funcionamiento de los inyectores individualmente y envía una señal a la ECU cuando el motor trabaje con GLP, de tal manera que no percibe el Check Engine en el panel del vehículo. Figura 18. Emulador de inyectores
Fuente: http://www.ac.com.pl/productos-autogas/emulador-deinyectores-de-gasolina/stag-eu4/414/
Relé para la bomba de combustible: Se puede colocar para anular la corriente a la bomba de combustible que se encuentra dentro del tanque, de esta forma se evita el funcionamiento de la bomba recirculando permanentemente o trabajando en algunos casos en vacío. Al pasar de GLP a gasolina el relé vuelve a conectar nuevamente el circuito de la inyección y el de la bomba en caso de tenerlo. Figura 19. Relé
Fuente: http://www.mis2ruedas.com/conexion-rele-toma-corriente/
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Kit de Accesorios: Se compone del conjunto de abrazaderas, fusibles, pernos, acoples, que sirven para sujetar, conectar y permitir que el sistema GLP sea instalado. Figura 20. Accesorios de GLP
Fuente:http://airgnc.com/?Contenido=Categoria&Id=16&Categorias=1 &LANG=SP
28 1.2. DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO ACTUAL Operación de proceso actual.
La regulación y/o calibración de motores con equipo GLP de 3era generación es una tarea con mucha demanda en el taller SERVICIOS AUTOMOTRICES NACHOS´ CAR´S S.R.L, es por eso que para la tarea de regulación del vehículo con equipo de GLP, necesitamos primeramente que el gasificador de GLP tome diferentes temperaturas de funcionamiento ya que la regulación debe ser con el gasificador en frio y en temperatura de funcionamiento normal del motor, y basándose en el sonido del motor , lo cual provoca una demora al ser no tan exacta la percepción del correcto funcionamiento del motor .
N°
ACTIVIDAD
TIEMPO
1
Aparcar el vehículo en el área de GLP
2 min
2
Esperar que el gasificador de GLP caliente
5 min
4
Realizar la regulación del gasificador de GLP en ralentí según el sonido del motor
5
Realizar la regulación del gasificador de GLP en ralentí y con luces altas, según el sonido del motor
4 min
5 min
6
Regular el gasificador de GLP a 2500 rpm según el sonido del motor
4 min
7
Inspeccionar el gasificador
2 min
Total
22 min
29 Diagrama de análisis de proceso actual (DAP): Servicio de regulación de Gases de Combustión de Vehículos con Equipos de GLP de Tercera Generación
30
Cuadro de Resumen de Diagrama de Análisis Del Proceso Actual (DAP)
Resumen
Actividad
Total
Cantidad
Tiempo
4
15 min
1
2 min
1
5 min
6
22 min
31 1.3.DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO MEJORADO La implementación propuesta se trata de la compra del equipo, para lo cual se tienes las siguientes opciones:
Cotizaciones Primera cotización: Analizador de gases de combustión Bosch BEA 350 el cual tiene un precio de S/. 19.950.00 Nuevos Soles incluyendo el envió.
Características:
Pantalla de resultados y funcionamiento del menú claramente concisos, por ejemplo, los valores de prueba se muestran utilizando gráficos de barras.
Operación simple del menú mediante el uso de control remoto, teclado de PC estándar o teclas de control del panel frontal.
Impresión rápida de los resultados de las pruebas con una impresora térmica incorporada
Mantenimiento rápido y simple del banco de gas.
El sistema permite leer los siguientes parámetros:
NO, CO, CO2, HCO2 y Λ (Coeficiente AFR) Figura 21. Bosch BEA 350
Fuente: http://www.adesystems.co.uk/garage- equipment/bea-emissions-analysers/beaunit/103/bea-350
32 combustión mbustión 5 GAS FERRET 16 el cual tiene Segunda cotización: (Analizador de gases de co un precio de S/. 6.500.00 incluyendo envió.
Características:
Tan pequeño, puedes llevarlo a pruebas en carretera y almacenarlo en tu caja de herramientas.
La pantalla retro iluminada de 4 líneas por 40 mide nada menos que 3 "x 9.5" y admite nuestros exclusivos caracteres dobles altos, dobles anchos.
Un exclusivo diseño de bomba y filtro de servicio pesado mantiene los contaminantes tan lejos del analizador como sea posible.
Se conecta rápidamente a la batería de 12V para obtener energía.
La función de envío permite la conexión inalámbrica a cualquier PC o impresora. Figura 22. 5 GAS FERRET 16
Fuente: http://www.autotoolexpress.com/eman5gas.html
33 Tercera cotización: Analizador de gases de combustión STAG empresa dedicada a la fabricación, venta e instalación de equipos de GLP) el cual tiene un precio de S/. 750.00 y se encuentra actualmente disponible en el mercado local.
El analizador permite leer los siguientes parámetros:
El coeficiente AFR.
El valor lambda.
El contenido de oxígeno.
El conjunto puede emplearse para:
Ajustar los sistemas de combustión tanto de carburador como de inyección,
Calibrar las instalaciones de gas de todas las generaciones disponibles dis ponibles en el mercado,
Diagnosticar los sistemas de combustión,
Diagnosticar las sondas lambda instaladas en fábrica,
Controlar el contenido de la mezcla de aire y combustible que alimenta el motor. Figura 23. Kit STAG AFR
Fuente: Fuente:http://www.ac.com.pl/productos-autogas/equipos-de-taller/stag-afr/337/
34 Se eligió la tercera cotización (Analizador de gases de combustión STAG AFR) debido a:
Que la empresa que la fábrica está enfocada al rubro de GLP.
El precio es económico a comparación de los otros analizadores.
Cumple las mismas funciones principales de los demás analizadores de GLP.
El producto se encuentra actualmente en stock en la empresa “AC STAG S.A.C” y en la ciudad de Arequipa.
Analizador de gases de escape STAG. Unidad de control STAG AFR (controlador del sensor de oxígeno de banda ancha) Está diseñada para determinar la relación combustible-combustible (AFR) en motores de combustión interna basados en la medición del oxígeno en los gases de escape. La unidad de control contro l STAG AFR permite un ajuste fino de los micrómetros, es decir, mejora las curvas de funcionamiento del motor. De esta forma, la relación AFR se mantiene en el nivel óptimo para garantizar la máxima potencia del motor, manteniendo el consumo de combustible a niveles normales. Mediante la medición directa del factor lambda, se verifica la relación estequiométrica en todo el rango de operación del motor, tanto en condiciones constantes como transitorias.
El sistema reconoce los siguientes parámetros:
Relación AFR.
Valor Lambda.
Contenido de Oxigeno.
35 Contenido del kit:
STAG AFR - controlador del sensor de oxígeno de banda ancha.
Sensor de oxígeno de banda ancha - Bosch LSU 4.9.
Arnés de cables.
Manguito de montaje del sensor de oxígeno.
Cable adicional para la salida analógica (0-5 V) Función emulador de sonda Lambda.
Instalación y uso del equipo Diagrama de instalación Figura 24. Diagrama de instalación
Fuente: http://www.ac.com.pl/products-autogas/interfaces/stag-afr/337/
36 Operación del proceso mejorado Primeramente el controlador del sensor de oxigeno debe de estar alimentado por la toma del encendedor de cigarrillos estándar de 12 V. Se tiene que asegurar que el conector del sensor de oxígeno esté conectado al arnés del controlador correctamente antes de enchufarlo. Cuando se conecta al Enchufe, el LED verde en el enchufe debe estar encendido. El controlador STAG AFR no debe montarse dentro del compartimento del motor u otras ubicaciones expuestas a la humedad o a altas temperaturas. Luego el sensor de oxigeno es puesto dentro del tubo de escape del vehículo, después de montar el kit en el vehículo, debe instalarse a una computadora el software AC AFR. Conectarlo al controlador mediante una interfaz USB o Bluetooth de AC STAG, para así poder dar inicio al programa AC AFR, luego se establecerá una conexión a un programa de diagnóstico, como lo indica el texto "Conectado" en la esquina inferior izquierda de la pantalla del programa.
Figura 25. Menú principal
Fuente: http://www.ac.com.pl/products-autogas/interfaces/stag-afr/337/
37 El software AC AFR tiene rangos codificados por colores que facilitan la evaluación visual de la relación aire-combustible sin necesidad de leer un valor preciso, el parámetro lambda o valores AFR dentro de los rangos individuales tienen el siguiente significado:
Verde oscuro: Mezcla muy rica, el valor dentro de este rango es correcto con la carga máxima del motor solamente, especialmente para motores turboalimentados, donde la mezcla aire-combustible puede ser particularmente mezcla rica.
Verde: Para motores con sensores de oxígeno instalados de fábrica, el valor dentro de este rango es correcto con la carga máxima del motor solamente.
Amarillo: Mezcla estequiométrica (relación aire-combustible que asegura la combustión completa del combustible).
Rojo: Mezcla pobre. Figura 25. Software AC AFR
Fuente: http://www.ac.com.pl/products-autogas/interfaces/stag-afr/337/
38 Cuadro de actividades N°
ACTIVIDAD
TIEMPO
1
Aparcar el vehículo en el área de GLP
2 min
2
Encender la laptop y dar inicio al programa “AC AFR”
2 min
3
Colocar el analizador de gases en el tubo de escape
1.5 min
4
Enlazar el analizador de gases con la laptop
0.5 min
Realizar la regulación del reductor de GLP en ralentí según los
5
2 min valores reales del programa Realizar la regulación del reductor de GLP con luces altas según
6
2 min los valores reales
7
Retirar el analizador de gases del tubo de escape
1 min
8
Inspeccionar el gasificador
2 min
Total
13 min
39 Diagrama de operaciones de proceso mejorado (DOP): Servicio de regulación de Gases de Combustión de Vehículos con Equipos de GLP de Tercera Generación.
40
Cuadro de Resumen de Diagrama de Operación Del Proceso Mejorado (DOP)
Resumen
Actividad
Total
Cantidad
Tiempo
7
11 min
1
2 min
8
13 min
41 1.4.SEGURIDAD, MEDIO AMBIENTE Y CALIDAD. Seguridad Para usar adecuadamente el equipo, es necesario usar implementos de seguridad (EPPs) como:
Mameluco: Uniforme para realizar trabajos dentro del taller, así evitaremos ensuciarnos. Figura 21. Mameluco
Fuente: http://fabricantes.gamarra.com.pe/okey-uniformes/
Guantes de seguridad: Debido a que el trabajo se realiza con componentes que trabajan a altas temperatura.
Figura 22. Guantes de seguridad
Fuente: http://www.adeepi.com/es/guante-de-seguridad-corte-5-algodont-touchadeepi-gloves-c5a13-560/
42
Lentes de Seguridad: Serán necesarios para evitar el contacto directo con partículas, que podrían dañar nuestros ojos. Figura 23. Lentes de seguridad
Fuente: https://www.linio.com.mx/p/lentes-de-seguridad-transparente-truper14301-lede-st-s0g7dx
Protectores Auditivos: en caso de que haya un sonido fuerte y constante, asi evitaresmos cualquier daño a largo plazo.
Figura 24. Protectores auditivos
Fuente: https://workima.com/es/catalogo/epis-proteccion-laboral/proteccion-dela-cabeza/proteccion-auditiva/protector-dickies-auditivo-25db
43
Botas de Seguridad: Es necesario ya que los componentes al igual que algunas herramientas son pesadas y podrían golpear nuestros dedos si es que alguna de estas cae.
Figura 25. Botas de seguridad
Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Calzado_de_protecci%C3%B3n
Daño ambiental. Un impacto reducido sobre el medio ambiente es una ventaja adicional de la instalación de un analizador de gases de combustión. Ya que el uso de este equipo reduce al mínimo la cantidad de contaminantes que entran a la atmósfera de parte del parque automotor.
Calidad. El analizador de gases AC AFR brindará un servicio de calidad debido a que el proceso de control de humos será tecnificado y de forma precisa.
44 1.5.CRITERIOS DE FACTIBILIDAD 1.5.1 Factibilidad operativa El personal que utilizará el analizador de gases será capacitado por un técnico de la empresa AC STAG S.A.C, la cual será de forma gratuita al adquirir el producto. La capacitación será tanto a los maestros del taller como los practicantes.
1.5.2 Factibilidad técnica El equipo se encuentra actualmente en stock en la empresa “AC STAG S.A.C” y en la ciudad de Arequipa.
45
CAPÍTULO II PLANOS
46 Plano interno del taller.
Área de instalación y mantenimiento de Área de reparación de motores
S.S.H.H
equipos de GLP
Área de mejora
Área de regulación de equipos de Oficina
GLP
In reso Fecha:
Nombre:
Dibujado:
08 – 06 - 18
Callapaza Yancapallo, Percy
Revisado:
08 – 06 - 18
Escala:
Titulo:
SENATI AREQUIPA Dibujo No:
SE
LUGAR DE FUNCIONAMIENTO DEL PROYECTO DE INNOVACION
01
Mecatrónica Automotriz
47
CAPÍTULO III COSTOS
48 3.1. COSTOS DIRECTOS COSTO DE EQUIPOS PRODUCTO
CANTIDAD
PRECIO POR UNIDAD
PRECIO TOTAL
Kit controlador STAG AFR (analizador de gases)
1
S/. 750.00
S/. 750.00
COSTO TOTAL
S/. 750.00
3.2.COSTOS INDIRECTOS COSTO TOTAL INDIRECTO DESCRIPCIÓN
COSTO
5% del total de costos directos (S/. 750.00)
S/. 37.50
TOTAL
S/. 37.50
3.3.COSTO TOTAL
ÍTEM
DESCRIPCIÓN
PRECIO
1
Costo total directo
S/. 750.00
2
Costo total indirecto
S/. 37.50
COSTO TOTAL DEL PROYECTO
S/. 787.50
49 3.4.FACTIBILIDAD ECONÓMICA: La empresa SERVICIOS AUTOMOTRICES NACHO´S CARS´ S.R.L está en condiciones de adquirir el analizador de gases STAG AFR, debido a que cuenta con una reserva económica para la compra de equipos, además el equipo es económico y cuenta con las mismas funciones de otros equipos en el mercado, los cuales son de un precio elevado. Luego de 3 meses y una semana se recuperará dicho dinero al implementarse el equipo.
TIEMPO EMPLEADO PARA LA APLICACIÓN Cronograma de ejecución de la mejora.
MES
JULIO
Agosto
Semana Actividad Compra del equipo Instalación del equipo Probar el equipo Enseñar y demostrar cómo se usa Aprobación del equipo Comenzar a trabajar ya con el equipo
3
4
1
2
3
4
50 CONCLUSIONES PRIMERA: Se mejorará la calidad del servicio gracias a la implementación del analizador de gases, esto se notó en la satisfacción de los clientes por el resultado obtenido y en el aumento de los mismos.
SEGUNDA: Se reducirá el tiempo destinado a la regulación de un motor con GLP, mediante la implementación del analizador de gases ya que si inicialmente el tiempo empleado era de 22 minutos sin en el equipo utilizado, pues con la implementación del
Analizador de gases de combustión para vehículos con equipos de GLP de Tercera Generación el tiempo empleado es de 13 minutos. TERCERA: Se obtendrá un proceso tecnificado gracias a la implementación del analizador de gases mejorando así el nivel de atención y en competitividad con los demás talleres.
CUARTA: Los operarios técnicos ya podrán trabajar más seguros libres de quemaduras, que se daban de manera constante al realizar este trabajo ya que se reducirá al mínimo los posibles accidentes mediante la implementación del analizador de gases de combustión.
QUINTA: Se reducirá el impacto ambiental y se evitará daños al motor como el ralentí inestable, mediante la implementación de un analizador de gases de combustión.
51 BIBLIOGRAFÍA
Wikipedia (2018) Factor lambda (AFR). Recuperado de: https://es.wikipedia.org/wiki/Factor_lambda_(AFR)
Aficionados a la Mecánica (2018) Sensor de oxigeno o sonda Lambda. Recuperado de : http://www.aficionadosalamecanica.net/sonda-lambda.htm
Bosch (2018) Sensor lambda. Recuperado de: http://www.boschautopartes.mx/Cat%C3%A1logos/Documents/Cat.%20Sensores%20Ox %202015.pdf
WLPGA (2018) Gas licuado del petróleo. Recuperado de: https://www.wlpga.org/wp-content/uploads/2015/10/WLPGA-EE-PDF-ES.V1.pdf
Wikipedia (2018) Gas licuado del petróleo. Recuperado de: https://es.wikipedia.org/wiki/Gas_licuado_del_petr%C3%B3leo
Scribd (2018) Equipos de GLP .Recuperado de: https://es.scribd.com/document/45346733/Equipos-de-GLP
Autotecnigas(2018) GLP convencional en un auto a carburador. Recuperado de: https://autotecnigas.com/glp-sistema-tradicional/
52
STAG (2018) STAG AFR. Recuperado de: http://www.old.ac.com.pl/es/produkt/388/stag-afr
LOVATO (2018) Sistemas GLP. Recuperado de: http://www.lovatogas.com/php/spa/sistemas_glp/
ZAVOLI (2018) GLP Automotriz. Recuperado de : https://www.zavoli.com/en/
53
ANEXOS
