Aspectos a considerar.
El diseño del soporte del tanque de combustible GNC se deberá regir por los siguientes puntos:
Uno de las características más importantes a considerar, es el hecho de que partimos de un vehículo comercial, el cual ya ha sido diseñado, probado, y validado para funcionar mediante un sistema a gasolina. La construcción de este vehículo, al igual que la manufactura de sus componentes, proviene de una línea de ensamble ya diseñada y establecida, por lo que se debe evitar al máximo la modificación de las piezas ya existentes en este, así como también se debe cuidar que no se interfiera con el funcionamiento normal de los mismos.
Hasta ahora muy pocas armadoras de automóviles en el mundo cuentan con un vehículo de combustible dual como el que se está planteando en este documento, por lo que se debe considerar que el ensamble de la unidad se debe realizar en una línea de producción y no en un centro de conversión como comúnmente se realiza en este tipo de vehículos GNC.
El diseño debe cumplir con la norma COVENIN 3228:1999, de la cual se incluye un fragmento con los requerimientos técnicos en este trabajo como referencia ver anexo A1, estos son los requerimientos que aplican al diseño del soporte del tanque que se desarrolla a lo largo de este documento.
Delimitación del problema:
El soporte de tanque deberá ser diseñado, tomando en cuenta condiciones normales de operación del vehículo en caminos regulares como calles de cuidad o carreteras, ya que por la naturaleza del vehículo, este no está diseñado para usarse en caminos irregulares como terracerías o empedrados.
Se debe asegurar que el diseño de los soportes sea robusto y sea capaz de garantizar la integridad de los usuarios del vehículo aun en condiciones de manejo agresivo, o incluso en caso de un impacto.
Los casos de impactos estarán delimitados por la norma internacional FMVSS 301 y 303 que se enfoca en los requerimientos que se deben satisfacer para pasar satisfactoriamente una prueba de impacto vehicular, específicamente en la integridad del sistema de combustible de gas natural.
El termino seguridad al cual se referirá este trabajo, se enfoca en garantizar la posición del tanque dentro del vehículo de forma segura para los ocupantes, esto quiere decir que solo nos abocaremos a analizar y estudiar este cilindro como un componente sometido a fenómenos inerciales como pueden ser situaciones de impactos o aceleraciones y desaceleraciones que puedan causar que el tanque pierda su posición en el vehículo.
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3.2 Tanque de combustible GNC.
Uno de los componentes más importantes a considerar es el tanque de gas natural comprimido que se está especificando en este vehículo. El proceso de selección del tanque se hizo en base a todo los requerimientos expuestos anteriormente en este documento, y es un caso de estudio diferente al objetivo que se planteo para este trabajo de tesis, a continuación se menciona a manera de dato de entrada el tanque seleccionado para este vehículo.
Los cilindros de alta presión para contener este combustible de manera segura, tienen que estar dentro de la norma COVENIN 3226. Después de un proceso de selección para encontrar el tanque más adecuado a nuestras necesidades se eligió el siguiente tanque:
Proveedor: INFLEX - Argentoil SA Capacidad: 40L
Código CZD
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Tabla 3.1 – Características generales del tanque.
Este cilindro de GNC ha sido seleccionado por cumplir con estándares internacionales de calidad,1 siendo sometido a pruebas destructivas muy agresivas y soportando pruebas de funcionamiento en rangos de operación de presión y temperatura fuera de los normales.
Tanque de GNC Peso vacío Capacidad en Kg. Masa Total
Inflex CZD 40L 47Kg 10kg 57Kg.
Tabla 3.2 – Masa y capacidad del tanque de GNC seleccionado
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Figura 3.1b Cilindro de GNC.
3.3 Ubicación del Tanque GNC.
Una vez elegido el tanque GNC para este vehículo, y una vez que todas las necesidades expuestas en el capitulo anterior fueron cuidadosamente revisadas, uno de los puntos más importantes a definir es el lugar del vehículo donde se debe instalar el tanque de gasolina.
Siguiendo todos los puntos de la normatividad que rige este proyecto, se determinó la mejor localización del cilindro de GNC en el vehículo, a continuación se describen brevemente algunas de las razones por las cuales se llego a esta conclusión.
Es obvio que durante la concepción original de este vehículo, en ningún momento se pensó en tener un cilindro de GNC como parte de este automóvil por lo que no existe un espacio especialmente diseñado para colocarlo, por lo que se propone el área de carga del vehículo como el lugar más factible para ubicar este componente, debido a que allí cumple con todos los requisitos contenidos en la norma.
Al colocar un componente tan grande, en el are de carga, el espacio para guardar equipaje se puede ver reducido, por lo que la posición del tanque deberá maximizar el espacio restante en la cajuela del vehículo. También es importante considerar ubicarlo lo más cerca del piso posible para evitar elevar el centro de gravedad del vehículo en lo posible.
Tomando en cuenta todo lo anterior se determinó el lugar del tanque GNC en el área de carga como se ilustra en la figura 3.2
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Figura 3.2 Compartimiento de carga del vehículo.
3.4 Diseño del soporte del tanque de gas natural comprimido
Después de definir el lugar del vehículo donde se instalará el cilindro de GNC, el problema de ingeniería que surge es mantener este cilindro en su lugar en todo momento de forma segura para los ocupantes del vehículo, para lo cual después de seguir un proceso de diseño completo, basado en metodologías de diseño QFD4 y matrices morfológicas de las cuales se obtiene el siguiente diseño:
Fig. 3.3 Diseño del soporte del tanque de gas GNC.
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[QFD, por sus siglas en ingles Quality Function Deployment, Despliegue de la Función de la calidad]
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Este diseño está pensado para instalarse en el piso del área de carga del vehículo como se muestra en la figura 3.4 a y b.
Fig. 3.4a Diseño del soporte del tanque de gas GNC instalado.
Fig. 3.4b Diseño del soporte del tanque de gas GNC instalado.