11

Humz,GNC/Humz,gasol=Huv, GNV/(1+RA/GNC)/ Huv, gasol/(1+RA/gasol)

Humz,GNC/Humz,gasol=(33,7/10,9)/(212,9/57,6)

=3,1/3,7=0,84

Relación de poderes caloríficos por unidad Relación de poderes caloríficos por unidad de volumen de mezcla (para relación de volumen de mezcla (para relación

estequiométrica)estequiométrica)

22

Cálculo de la relación de Cálculo de la relación de potenciaspotencias

gasolmz

GNCmz

gasol

GNC

Hu

Hu

Ne

Ne

,

,

84,0gasol

GNC

NeNe

33

•Al no estar el motor de un vehículo a gasolina diseñado específicamente para funcionar con GNV (o cualquier otro combustible gaseoso) se produce una disminución en la potencia del mismo, de 10 a 18%.

• Esto es casi imperceptible a bajas cargas, siempre y cuando el vehículo se encuentre en buen estado mecánico y que el equipo de conversión sea el adecuado para el motor.

Pérdida de PotenciaPérdida de Potencia

44

efGNCQGNC=efgasolQgasol

efGNCHuGNCVGNC=efgasolHugasolVgasol

VGNC/Vgasol=(efgasol /efGNC)*(HuL,gasol/HuL,GNC)

Volúmenes consumidos (a 1 bar de Volúmenes consumidos (a 1 bar de presión y a igualdad de recorrido)presión y a igualdad de recorrido)

VGNC/Vgasol=(1/1)*(31,7/33,7)=0,93 m3/L

55

La equivalencia entre la gasolina y el GNC* es aproximadamente a 1 m3 de GNC igual a 1,08-1,13 L de gasolina (que es la unidad en la que se comercializará este producto) de GNV. Para fines prácticos se puede considerar la equivalencia:

1 m3 de GNC = 1 L de gasolina.

Equivalencia de los volúmenes Equivalencia de los volúmenes consumidos ( a igualdad de recorrido)consumidos ( a igualdad de recorrido)

*A 1 bar de presión.

66

Coeficiente de compresibilidadCoeficiente de compresibilidad

mRT

PVZ

•El coeficiente de compresibilidad se toma en cuenta cuando se requiere determinar la cantidad real del gas a presiones por encima de 20 kg /cm2.

•Cuando Z<1, la masa real es mayor que la que se obtiene a través de la ecuación de los gases ideales .

•Para el metano, a p=200kg/cm2, Z 0,83

Z

1,3

1,2

1,1

1,0

0,9

0,80 100 200 300 p, kg / cm2

Coeficiente de compresibilidad en función de la presión ( p) para diferentes gases a una temperatura de 0 –10 o C.1 – Hidrógeno; 2 – nitrógeno; 3 – óxido de carbono; 4 – oxígeno; 5 - metano

77

ALMACENAMIENTO DE GNV Y DENSIDAD ALMACENAMIENTO DE GNV Y DENSIDAD VOLUMÉTRICA DE ENERGÍAVOLUMÉTRICA DE ENERGÍA

•Para fines prácticos, la densidad volumétrica de energía del GNV (a 200 bar de presión) es aproximadamente ¼ de la gasolina.

VTANQUE, GNV 4 VTANQUE, GASOLINA

88

Indice de Wobbe

W

d

HW 0

0

H0=Poder calorífico superior, MJ/m3

d=densidad relativa

Gas Natural: W0 =48,1-58,0

GLP: W0 =77,4-92,4

99

Indice de Wobbe

•La principal utilidad de este índice es determinar la intercambiabilidad de los combustibles por otros, sea por escasez o por razones económicas (variación de precios o tarifas).

•Si varía la composición del gas, cambia el índice de Wobbe, la relación aire/gas, las emisiones y la reactividad de los hidrocarburos en el escape.

1010

Poder antidetonante de los combustibles gaseosos

•El GLP y sobre todo el GNV poseen mayor resistencia a la detonación durante la combustión.

•Esta propiedad permite fabricar motores de encendido por chispa para funcionar sólo con gas (dedicados), pero con mayores índices de potencia y economía, debido a la mayor relación de compresión que tienen.

1111

PMI

PMS

Vh

Vc

c

ch

V

VV

Relación de Compresión del MotorRelación de Compresión del Motor

1212

tEficiencia en función de la relación Eficiencia en función de la relación

de compresiónde compresión

1313

•El número de metano indica la capacidad antidetonante del gas natural (NºMGNC=65-80)

GasNúmero

de metano

Número de octano

Relación de

compresión crítica

MetanoMetano 100100 120120 15,0/115,0/1

EtanoEtano 4444 115115 14,0/114,0/1

PropanoPropano 3232 112112 12,0/112,0/1

HidrógenoHidrógeno 00 4040 --------

Número de MetanoNúmero de Metano

1414

DETONACIÓN Y FRENTE DE LLAMADETONACIÓN Y FRENTE DE LLAMA

T

1515

OCTANAJE Y RELACIÓN DE COMPRESIÓNOCTANAJE Y RELACIÓN DE COMPRESIÓN

• El mayor octanaje del GNV, permite tener una relación de compresión mayor que la que podría tener usando solamente gasolina.

• Un motor E.CH., dedicado a GNV, puede llegar a tener una relación de compresión de 13/1.

• Relación de compresión (para el motor Honda Civic 1,6 L):

Con gasolina 9,4:1 Con GNV: 12,5:1

1616

Temperatura de auto encendidoTemperatura de auto encendido•Es la temperatura bajo la cual el combustible con el oxidante, en una mezcla homogénea, empieza por si solo a desarrollar muy rápidamente (explosivamente) la reacción de combustión.

•La temperatura de auto encendido depende del coeficiente de exceso de aire (composición de la mezcla)

Temperatura de auto encendido en función del coeficiente de exceso de aire:1–metano; 2–etano; 3–propano; 4–butano; 5–hidrógeno

•La temperatura de auto encendido de los combustibles 2, 3 y 4, disminuye a medida que se enriquece la mezcla. La excepción es el metano y hidrógeno.

1717

El GNV se inflama en la cámara de El GNV se inflama en la cámara de

combustión del motor a la temperatura de combustión del motor a la temperatura de

650-700650-700ooC, magnitud que es mayor que la C, magnitud que es mayor que la

temperatura de inflamación de la gasolina temperatura de inflamación de la gasolina

(350 a 400ºC). Esto dificulta el arranque en (350 a 400ºC). Esto dificulta el arranque en

frío del motor, particularmente cuando la frío del motor, particularmente cuando la

temperatura del medio ambiente es baja.temperatura del medio ambiente es baja.

Temperatura de auto encendidoTemperatura de auto encendido

1818

VELOCIDAD DEL FRENTE DE LLAMAVELOCIDAD DEL FRENTE DE LLAMA

• Con GNV, la velocidad del frente de llama es notoriamente menor que con gasolina.

•Con GNV, la velocidad de propagación de la llama (turbulenta) es aproximadamente 3 a 5 m/s, mientras con gasolina es 20 a 25 m/s (5 a 6 veces menor).

•Esto provoca que la combustión dure más, y a pesar que la temperatura con GNV sea menor (1.920ºC) que con gasolina (2.200-2.500ºC), el mayor tiempo de contacto produce el recalentamiento de algunas piezas del motor. Por otro lado, esto permite una significativa reducción del ruido del motor .

1919

• A esto hay que agregar que el GNV no se evapora y no hay enfriamiento de estas piezas.

•Se recomienda aumentar la luz de las válvulas para disminuir el desgaste y el consumo de aceite.

•En motores nuevos se utilizan válvulas y asientos con aleaciones especiales resistentes a la temperatura (en base a níquel, con agregados de cromo, cobalto y tungsteno).

•También se emplean superaleaciones de níquel, válvulas huecas refrigeradas con sodio, y válvulas sinterizadas.

VELOCIDAD DEL FRENTE DE LLAMAVELOCIDAD DEL FRENTE DE LLAMA

2020

CUADRO COMPARATIVO DE UN CUADRO COMPARATIVO DE UN MOTOR DE ENCENDIDO POR CHISPA MOTOR DE ENCENDIDO POR CHISPA

CON GASOLINA Y CON GNVCON GASOLINA Y CON GNV

Parámetros del motor

Tipo de combustible

Gasolina

GNV

Velocidad del frente de llama, m/sVelocidad del frente de llama, m/s Número de octanoNúmero de octano Disminución de la potencia del Disminución de la potencia del motor sin variar la relación de motor sin variar la relación de compresión, %.compresión, %. Adelanto de la chispa eléctricaAdelanto de la chispa eléctrica Cantidad de aire teóricamente Cantidad de aire teóricamente necesaria para la combustión (en necesaria para la combustión (en estado gaseoso), en mestado gaseoso), en m33/m/m33

20 – 2520 – 25

84 –9784 –97

------

--------

58,658,6

3 – 53 – 5

120120

10 –1810 –18

5 –5 –7º(10)7º(10)

9,99,9