Mejora-de-la-eficiencia-energetica-del-motor-Zetec-Rocam-1 6-mediante-la-modificacion-al-multiple-de-escape

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA 
 DE MÉXICO 
 
 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES 
 ARAGÓN 
 
 
 
MEJORA DE LA EFICIENCIA ENERGÈTICA DEL MOTOR 
ZETEC ROCAM 1.6, MEDIANTE LA MODIFICACIÒN AL 
MÙLTIPLE DE ESCAPE 
 
 
T E S I S 
 
 
 QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: 
 INGENIERO INDUSTRIAL 
 
 
 P R E S E N T A : 
 JOSÈ DAVID ORTEGA AGUILAR 
 
DIRECTOR DE TESIS : Dra. NELLY RIGAUD 
TÈLLEZ 
Ciudad Nezahualcóyotl, Estado de México, 2018
 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
 
RESUMEN 
 
En la Ciudad de México circulan 4.7 millones de automóviles de los cuales el 80% 
son vehículos de uso particular, el 7% son transporte público y el 13% son vehículos 
de carga. Entre los contaminantes más comunes procedentes de los vehículos se 
tienen los siguientes: óxido de nitrógeno 𝑁𝑜𝑥, que es un contaminante que ayuda a 
crear el smog, la lluvia ácida y la contaminación por partículas. 
También existe el dióxido de carbono 𝐶𝑂2 un gas sin color, sin olor y no tóxico en 
condiciones estándar, este resulta de la quema de combustibles fósiles como 
petróleo, gas natural y carbón, de algunos procesos industriales. 
 
La contaminación resulta bastante perjudicial para los seres humanos, pues según 
datos de la Organización Mundial de la Salud (OMS), cada año 3.7 millones de 
personas fallecen por muerte prematura. Entre las más importantes enfermedades 
se tienen: males pulmonares, asma, irritación ocular, tos, bronquitis, secreción 
mucosa, cáncer de pulmón, entre otras. 
 
El objetivo de esta tesis es proponer la reducción de partículas contaminantes tales 
como 𝑂2, 𝐶𝑂, 𝐻𝑂, 𝑁𝑂𝑥, 𝐶𝑂2, causantes del calentamiento global, economizar en el 
consumo de combustible y mejorar la eficiencia del motor Zetec Rocam 8 válvulas. 
 
Para el diseño de la tesis se tomaron en cuenta técnicas estadísticas como la 
prueba de ShapiroWilks, prueba de Wilcoxon y el software de diseño llamado 
SolidWorks, para la elaboración conceptual de piezas mecánicas, con lo anterior se 
puede proponer un contraste de información sobre el desempeño y rendimiento. 
 
Con base a lo anterior los alcances son proponer acciones para futuros diseños 
automotrices que contemplen economizar el consumo de combustible de sus 
automóviles mediante la modificación del múltiple de escape. 
 
Las contribuciones de la tesis son implementar un diseño automotriz en la salida del 
múltiple de escape en automóviles de la ciudad de México, con la finalidad de 
reducir el consumo de combustible que repercute directamente en el calentamiento 
global. 
 
Los hallazgos fueron que aumentó en un 4.8% el rendimiento de combustible en 
ciudad, un 4.26% de aumento de rendimiento de combustible en carretera y un 
aumento de potencia del 8.43% así como una mejora en el torque de un 5.98%. 
 
INTRODUCCIÓN 
 
La importancia de mejorar la eficiencia de los vehículos es principalmente la 
disminución de los gases de efecto invernadero, sobre todo en urbes como la 
Ciudad de México donde circulan diariamente cerca de 4.7 millones de vehículos y 
donde estos son el 80% de los culpables de la contaminación atmosférica, según 
datos de la Organización Mundial de la Salud (OMS). Cada año, 3.7 millones de 
personas fallecen por muerte prematura, entre las más importantes enfermedades 
se tienen: enfermedades pulmonares, asma, irritación ocular, tos, bronquitis, 
secreción mucosa, cáncer de pulmón, entre otras. (OMS, 2016). 
Es por ello que no se puede dejar de lado el problema de la contaminación 
atmosférica pues afecta principalmente a la salud de las personas y contribuye al 
calentamiento global. 
 
Los objetivos particulares se han desarrollado de acuerdo al siguiente capitulado 
 
Capítulo 1 Problemática relacionada con el consumo de combustible y Gases de 
Efecto Invernadero (GEI): Se presenta la descripción de una problemática 
relacionada con niveles de contaminación del Valle de México, así como ciclos de 
manejo que son un factor importante para el estudio y control de grados de 
partículas contaminantes en la atmósfera. 
 
Capítulo 2 Objetivos: Los objetivos de esta tesis son proponer la reducción de 
partículas contaminantes tales como 𝑂2, 𝐶𝑂, 𝐻𝑂, 𝑁𝑂𝑥, 𝐶𝑂2, causantes del 
calentamiento global, economizar en el consumo de combustible y mejorar la 
eficiencia del motor Zetec Rocam 1.6. 
 
Capítulo 3 Marco teórico: Para la planeación y control se toman cuenta distintos 
softwares estadísticos y de diseño, que ayudan a tener un control de datos, así 
como para su análisis e interpretación de los mismos y una metodología de trabajo 
que facilita el procedimiento de elaboración de las pruebas. 
 
Capítulo 4 Implementación de la metodología: Se lleva a cabo la implementación de 
la metodología para la obtención de datos, para su procesamiento y para su 
interpretación con la finalidad de justificar esta tesis y realizar las debidas 
conclusiones 
 
Capítulo 5 Conclusiones: Este Capítulo está orientado a la construcción de 
conclusiones y recomendaciones obtenidas durante el proceso de experimentación. 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
Dedico esta tesis a mis padres, José Luis Ortega Acosta y Ana María Aguilar 
Ramos, de quienes sin su apoyo jamás habría conseguido este gran logro que, a 
pesar mis errores, jamás dejaron de apoyarme y guiarme por el camino correcto, 
ustedes son un gran ejemplo a seguir, porque a pesar de sus limitaciones, lograron 
tener una profesión, ustedes forjaron en mi las ganas y ánimos de estudiar una 
carrera universitaria. 
 
No podría dejar de lado el apoyo de mi novia Andrea Guadalupe García Hernández, 
de quien sin su ayuda jamás habría logrado terminar mi carrera, gracias por todos 
esos años dándome ánimos, cuando estaba a punto de rendirme. 
 
Brindo un agradecimiento especial a la Doctora Nelly Rigaud Téllez, quien fue mi 
ejemplo a seguir, además de mi profesora y asesora, y quien brindo su tiempo y 
dedicación al desarrollo de esta tesis. 
 
 
Índice 
 
1. Problemática relacionada con el consumo de combustible y Gases de 
Efecto Invernadero (GEI) 
 
1.1. Preámbulo…………………………………………………………(1) 
1.1.1. Contexto Global………………………………………………..(1) 
1.2. Ciclos de Manejo…………………………………………….........(3) 
1.3. Incremento del precio de la gasolina desde el año 2013……….(5) 
1.4. El motor Zetec Rocam 8 válvulas en su forma de globalización…(6) 
1.5. Impacto de la contaminación en la salud…………………………..(8) 
1.6. Aplicación de políticas para atenuar la contaminación 
ambiental…(9) 
2. Objetivos……………………………………………………………………(12) 
2.1. Pregunta de investigación…………………………………………(12) 
2.2. Contexto general…………………………………………………(12) 
2.3. Variables……………………………………………………………(13) 
3. Marco teórico………………………………………………………………(14) 
3.1. Planeación y control……………………………………………(14) 
3.1.1. SPSS…………………………………………………………..(14) 
3.1.1.1. Normalidad entre variables (Shapiro wilk)………….(14) 
3.1.1.2. Pruebas de Wilcoxon…………………………………(16) 
3.1.2. Solidworks…………………………………………………….(20) 
3.1.3. Dinamómetro de rodillos……………………………………….(22) 
3.2. Inserción a los motores de combustión interna…………………(23) 
3.2.1. Motor de cuatro tiempos (CicloOtto)……………………….(23) 
3.2.2. Componentes fijos y móviles de un motor…………………..(24) 
3.2.3. Tipos de motores……………………………………………..(28) 
3.2.4. Selección del motor……………………………………………(29) 
3.2.5. Principio de funcionamiento del sistema de escape……….(29) 
3.2.6. ¿Cómo beneficia ampliar el sistema de escape, al rendimiento 
del motor?……………………………………………………..(29) 
3.2.6.1. Partes del escape……………………………………(30) 
3.2.6.2. Acero aluminizado……………………………………(32) 
3.3. Metodología de trabajo……………………………………………(34) 
3.3.1. Selección del motor……………………………………………(35) 
3.3.2. Diseño digital de la línea completa de escape……………….(37) 
3.3.3. Pruebas iniciales……………………………………………..(38) 
3.3.4. Construcción de la línea completa de escape……………..(40) 
 
3.3.5. Pruebas finales………………………………………………(41) 
3.3.6. Evaluación de impacto………………………………………(43) 
4. Implementación de la metodología…………………………………….(46) 
4.1. Diseño conceptual………………………………………………..(46) 
4.1.1. Proceso de generación de los header………………………(48) 
4.1.2. Proceso de generación de convertidor catalítico………….(49) 
4.1.3. Proceso de generación de mofle……………………………..(50) 
4.2. Pruebas……………………………………………………………..(52) 
4.2.1. Ejecución………………………………………………………..(53) 
4.2.1.1. Diagrama de Gantt……………………………………(55) 
4.2.2. Pruebas estadísticas…………………………………………..(59) 
4.3. Evaluación del impacto…………………………………………(63) 
4.4. Análisis de costo beneficio……………………………………….(64) 
 
5. Conclusiones y recomendaciones………………………………………..(66) 
5.1. Bibliografías……………………………………………………..(106) 
 
 Anexo memoria fotográfica………………………………………………… (69) 
 Anexo Protocolo de Kioto………………………………………………….. (97) 
 Anexo Protocolo de Montreal……………………………………….......... (100) 
 Anexo Convenio de Viena………………………………………………….(103) 
 Anexo Futuro de los automóviles con motor de combustión interna…. (105) 
 
 
 
 
 
 
 
 
Índice de tablas y figuras 
 
Figuras 
 
1.1. Diagrama de Pareto 
1.2. Figura (Ciclos de manejo) 
1.3. Figura (Incremento en el precio de la gasolina) 
1.4. Figura (Consumo promedio de gasolina) 
1.5. Figura 1.5 Zonas del país con contaminación (IMCO, 2010) 
1.6. Figura (1.6) SPSS, Shapiro Wilk 
1.7. Figura (1.7) SPSS, Shapiro Wilk 
1.8. Figura (1.8) SPSS, Wilcoxon 
1.9. Figura (1.9) SPSS, Wilcoxon 
2.0. Figura (2.0) SSPS, Wilcoxon 
2.1. Figura (2.1) SSPS, Wilcoxon 
2.2. Figura (2.2) Llaves de agua hechas con Solidworks 
2.3. Figura 2.3) Llaves de agua hechas con Solidworks 
2.4 Figura (2.4) Diagrama V-P 
2.5. Figura (2.5) Bloque de cilindros 
2.6. Figura (2.6) Culata 
2.7. Figura (2.7) Carter 
2.8. Figura (2.8) Colector de admisión 
2.9. Figura (2.9) Pistón 
3.0. Figura (3.0) Anillos 
3.1. Figura (3.1) Biela 
3.2. Figura (3.2) Cigüeñal 
3.3. Figura (3.3) Volante 
3.4. Figura (3.4) Header 
3.5. Figura (3.5) Convertidor catalítico 
3.6. Figura (3.6) Mofle 
3.7. Figura 3.7) Rollo de acero aluminizado 
3.8. Figura (3.8) Metodología de trabajo 
3.9. Figura (3.9) Headers con SolidWorks 
4.0. Figura (4.0) Headers con SolidWorks 
4.1. Figura (4.1) Headers con SolidWorks 
4.2. Figura (4.2) Headers con SolidWorks 
4.3. Figura (4.3) Headers con SolidWorks 
4.4. Figura (4.4) Convertidor catalítico con Solidworks 
4.5. Figura (4.5) Convertidor catalítico con Solidworks 
4.6. Figura (4.6) Convertidor catalítico con Solidworks 
 
4.7. Figura (4.7) Mofle con Solidworks 
4.8. Figura (4.8) Mofle con Solidworks 
4.9. Figura (4.9) Mofle con Solidworks 
5.0. Figura (5.0) Mofle con Solidworks 
5.1. Figura (5.1) Mofle con Solidworks 
5.2. Figura (5.2) Diagrama de Gantt 
5.3. Figura (5.3) SSPS, Shapiro Wilk 
5.4. Figura (5.4) SSPS, Shapiro Wilk 
5.5. Figura (5.5) SSPS, Shapiro Wilk 
5.6. Figura (5.6) SSPS, Wilcoxon 
5.7 Figura (5.7) SSPS, Wilcoxon 
5.8. Figura (5.8) SSPS, Wilcoxon 
5.9. Figura (5.9) Diagrama de potencia-torque 
 
Tablas 
 
1.1. Tabla (1.1) Ciclos de manejo 
1.2. Tabla (1.2) Consumos de gasolina 
1.3. Tabla (1.3) Diagrama Gantt 
1.4. Tabla (1.4) indicadores 
1.5. Tabla (1.5) kilómetros recorridos 
1.6. Tabla (1.6) kilómetros recorridos 
 
 
 
 
 
1 
 
1. PROBLEMÁTICA RELACIONADA CON EL CONSUMO DE 
COMBUSTIBLE Y GASES DE EFECTO IMVERNADERO (GEI) 
 
 
1.1 Preámbulo 
 
 
A continuación, se presenta la descripción de una problemática relacionada con 
niveles de contaminación del Valle de México, así como ciclos de manejo que son 
un factor importante para el estudio y control de grados de partículas contaminantes 
en la atmósfera. 
 
1.1.1 Contexto global 
 
En la actualidad muchos países se están preocupando por la protección del medio 
ambiente y recursos naturales, debido a que el medio ambiente provee el entorno 
necesario para la vida humana, flora y fauna, asimismo, los recursos naturales 
constituyen elementos necesarios para satisfacer los requerimientos de 
alimentación, vestido, vivienda, energía y productos que la población necesita para 
satisfacer sus necesidades y las de generaciones futuras. 
 
El protocolo de Kioto (Protocolo de Kioto, 1997) fue creado para reducir los Gases 
de Efecto Invernadero (GEI), que son los causantes del calentamiento global. Este 
protocolo fue introducido el 11 de noviembre de 1997 en la ciudad de Kioto, Japón, 
pero entró en vigor en 2005. La convención Marco de las Naciones Unidas sobre el 
calentamiento global fue firmada por el gobierno mexicano en 1992, pero empezó a 
operar en 2000. El protocolo promueve el desarrollo sustentable de los países que 
lo integran. México tiene el quinto nivel mundial en desarrollo de proyectos 
Mecanismos para el desarrollo limpio (MDL) en las áreas de recuperación de 
metano, energías renovables, eficiencia energética, procesos industriales y 
recuperación de desechos (SEMARNAT, 2016). 
 
La contaminación atmosférica causada por alto parque vehicular que circula, es un 
problema que aqueja a la mayoría de las ciudades. 
 
Esto ha obligado al gobierno a establecer normas que regulen las emisiones 
contaminantes en automóviles. En la Ciudad de México, en las últimas décadas este 
problema ha crecido de forma alarmante debido al rápido crecimiento urbano, 
energético y social, que no ha sido previamente planeado. Se estimó, en los años 
setenta, que el 50% de la contaminación atmosférica proviene de los vehículos de 
 
2 
 
combustión interna. En 1998, se realizaron nuevos estudios que concluyeron que 
los vehículos son los causantes del 80% de la contaminación atmosférica (Cdmx 
gob SMA-GDF 1998). 
 
La contaminación causada por los vehículos es algo muy complejo, pues no 
depende únicamente de la tecnología del motor, sino también de otros factores, 
tales como: estado mecánico del auto, número total de autos que circulan, tipo de 
combustible, recorrido promedio, tipo de manejo e incluso el tipo de automóvil. 
 
Estadísticas del Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI) muestran que 
en la Ciudad de México están registrados 4.7 millones de automóviles, de los cuales 
el 80% son de uso particular, 7% al transporte público y 13% al transporte de carga. 
 
Entre los contaminantes más comunes procedentes de los automóviles se tienen; 
óxido de nitrógeno 𝑁𝑜𝑥 que es un producto químico que se crea cuando la 
temperatura dentro de la cámara de combustión de un motor de vehículo excede 
2.500 grados Fahrenheit. Es un contaminante que provoca el smog, la lluvia ácida 
y la contaminación por partículas. 
 
También existe el dióxido de carbono 𝐶𝑂2 un gas sin color, sin olor y no tóxico en 
condiciones estándar; éste resulta de la quema de combustibles fósiles como 
petróleo, gas natural y carbón, de algunos procesos industriales 
 
A continuación, se presentan las partículas de 𝐶𝑂2 que expulsan los diferentes 
vehículos de traslado: según cifras del INEGI (INEGI, 2016) 
 
-camionetaexpele 344 partículas de 𝐶𝑂2 
-carro despide 261 partículas de 𝐶𝑂2 
-motocicleta arroja 238 partículas de 𝐶𝑂2 
-auto híbrido expele 141 partículas de 𝐶𝑂2 
-auto eléctrico expele 43 partículas de 𝐶𝑂2 
-autobús arroja 21 partículas de 𝐶𝑂2 
-metrobús despide 9 partículas de 𝐶𝑂2 
 
El diagrama de Pareto sirve para detectar problemas que tienen más relevancia, 
mediante el principio de que el 80% de los resultados totales, se originan del 20% 
de los elementos; con esta técnica se analizaron los datos anteriores. 
 
Se concluye que, de acuerdo con el resultado del diagrama de Pareto, el 80% de 
las partículas totales de 𝐶𝑂2 generadas en el Valle de México, es causada por la 
circulación de automóviles, camionetas y motocicletas (Figura 1. 1). 
 
3 
 
 
 
(Figura 1.1) Diagrama de Pareto 
 
 
La medición de contaminantes está orientada a vehículos nuevos de planta y a 
autos de uso, esto, para asegurar los límites establecidos por el gobierno federal. 
Estas emisiones dependerán del estado mecánico del vehículo, eficiencia mecánica 
y rendimiento de combustible. 
 
El crecimiento desmedido de la población en la Ciudad de México en las últimas 
décadas y una educación del uso desmedido del vehículo, ha provocado en gran 
parte el aumento de contaminación atmosférica, debido a la enorme necesidad que 
implica que las personas se transporten a sus diferentes destinos. 
 
1.2 Ciclos de Manejo 
 
Los ciclos de manejo son una herramienta útil que nos ayuda a evaluar el consumo 
de combustible y las emisiones contaminantes de los automóviles. 
 
El ciclo de manejo refleja el comportamiento de la velocidad del vehículo en el 
tiempo, bajo diferentes condiciones de circulación (Angélica Velázquez Montero, 
2003). La siguiente gráfica muestra la velocidad del vehículo en función del tiempo, 
siendo sus principales características: la velocidad promedio, la forma de acelerar y 
desacelerar, así como sus tiempos de paradas. 
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0
200
400
600
800
1000
Particulas de CO2 %acumulado 80-20
 
4 
 
 
Figura 1.2 FTP75 por sus siglas en inglés (Contaminación 
atmosférica asociada con los ciclos de manejo vehicular para el D.F. 2003) 
 
FTP75 son pruebas definidas por los Estados Unidos y la Agencia de Protección Ambiental, 
que sirven para medir las emisiones del tubo de escape y el ahorro de combustible en 
vehículos de pasajeros, excepto camiones. 
 
Existen 3 tipos de ciclo de manejo que son los siguientes: 
 
1) Ciclo normativo: Se utiliza para certificar autos nuevos o en circulación. 
 
2) Ciclo de inspección o mantenimiento: Se utiliza para conocer el estado 
mecánico del vehículo, así como la velocidad promedio, temperatura del 
motor y la velocidad promedio, todos estos relacionados con las emisiones 
contaminantes. 
 
3) Ciclo representativo: En este ciclo se pretende tener lo más cercano a las 
condiciones de manejo reales y es utilizado en políticas de lucha contra la 
contaminación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
 
 
A continuación, se muestra una tabla con los ciclos de manejo más importantes 
(Tabla 1.1). 
 
Tabla 1.1 Ciclos de manejo 
Ciclo 
 
Velocidad 
máxima 
(km/h) 
Velocidad 
promedio 
(km/h) 
Tipo de 
circulación 
Tipo de ciclo 
de manejo 
Condiciones de 
inicio 
País de 
aplicación 
ECE-15 50.0 18.7 Urbano, 
lento y 
fluido 
Normativo Frío + 40 
segundos en vacío 
CEE, 
Noruega, 
Austria, 
EUDC 120.0 62.0 Carretera, 
rápido 
Normativo Complementario 
ECE-15 
CEE 
FTP-72 91.2 31.7 Urbano, 
lento y 
fluido 
Normativo Frío Suecia 
FTP-75 91.2 34.3 Urbano, 
lento y 
fluido 
Normativo Frío USA, 
California, 
Australia, 
Canadá Y 
Suiza 
HWFET 
78 
96.4 77.6 Carretera, 
rápido 
Normativo Caliente Usa, 
Austria, 
Suecia, 
Suiza 
Mode 10 
JAPAN 
40.0 17.7 Urbano, 
fluido 
Normativo Caliente Japón 
Mode 11 
JAPAN 
60.0 30.6 Urbano, 
lento y 
fluido 
Normativo Frío + 25 
segundos en vacío 
Japón 
I/m240 91.2 48.6 Inspección y 
mantenimiento 
 USA, EPA 
 
 
1.3 Incremento del precio de la gasolina desde el año 2013 
Aunado a la contaminación atmosférica en la ciudad de México, tenemos el perjuicio 
del alza de precios en la gasolina. 
El periódico la jornada señaló que el precio de la gasolina magna, la de mayor 
consumo en el país ha tenido un incremento del 42.7% en lo que va del gobierno de 
Enrique Peña Nieto, mientras que la gasolina Premium ha sufrido un incremento del 
50.8%, de acuerdo a datos de Petróleos Mexicanos (PEMEX) y la Comisión 
Reguladora de Energía (CRE). 
Según cifras oficiales de Pemex, el precio promedio de la gasolina magna en 2013 
era de 12.13 pesos y la de la Premium era de 12.69 pesos por litro. Cinco años y 
una reforma energética después, el costo de la gasolina magna es de 17.32 pesos, 
 
6 
 
mientras que la Premium tiene un costo de 19.14 pesos por litro, estos precios 
dependerán de la estación de gasolina en donde se esté comprando (La jornada, 
01/03/2018) 
 
A continuación, una tabla con los incrementos del precio de la gasolina (Figura 1.3) 
 
(Figura 1.3) incremento del precio de la gasolina 
 
 
1.4 El motor Zetec Rocam 8 válvulas en su forma de globalización 
 
Uno de los automóviles comunes en la Ciudad de México es el Ford Fiesta, 
automóvil de fácil adquisición para los mexicanos, debido a su bajo precio, posee el 
motor Zetec Rocam 8 válvulas, que fue desarrollado para ofrecerse en mercados 
de todo el mundo, este motor se introdujo con especificaciones ideales para el 
mercado sudamericano en el año de 1999 utilizando conceptos globales de 
ingeniería y fabricación. 
 
Fue un desarrollo de ingeniería global, entre Inglaterra, Alemania, Brasil y otros 
países que contribuyeron a desarrollar un motor líder de su segmento y al mismo 
tiempo lograr objetivos de costos. 
Esta familia de motores se desarrolló para satisfacer las necesidades de mercados 
nuevos y emergentes. La gama de motores iba del 1.0 hasta el 1.6 que fueron 
desarrollados específicamente para el mercado brasileño, pero cumplían los 
requerimientos para ser vendidos en otros países. 
12.13
17.32
12.69
19.14
0
5
10
15
20
25
gasolina en el año 2013 gasolina en el año 2018
Incremento del precio de la gasolina
magna premium
 
7 
 
El motor Zetec 1.6, lleva 8 válvulas accionadas por una cadena lo cual le da un 
comportamiento duro y ruidoso, ofrece una potencia de 96 CV (71 kW) a 5500 rpm, 
tiene un par o torque alto (135 Nm a 2250 rpm), las siglas del motor ROCAM (árbol 
de levas rollerfinger), uno de los mejores motores desarrollado por Ford gracias a la 
durabilidad y confiabilidad. El consumo, no es una de sus virtudes, ya que en ciudad 
rinde aproximadamente 10km por cada litro consumido, mientras que en carretera 
arroja un aproximado de 13.3km por litro de gasolina; su consumo no sorprende 
pues tiene un promedio 11.9km/l entre carretera y ciudad; si se compara con autos 
del mismo tamaño, tales como el Nissan Tsuru, Volkswagen gol, Seat Córdoba, 
Seat Ibiza, Chevrolet Aveo y Nissan Versa, el Ford Fiesta muestra un mayor gasto 
de combustible, como se muestra en la siguiente tabla. (Tabla 1.2) 
 
Tabla 1.2 Consumos de gasolina 
NOMBRE CONSUMO PROMEDIO 
Tsuru gs2 18 km 
Volkswagen gol 17.9 km 
Seat Ibiza 14.5 km 
Nissan versa 15.5 km 
Seat cordoba 14.40 km 
Chevrolet aveo 15.24 km 
Ford Fiesta 11.9 km 
 
 
8 
 
 
(Figura 1.4) Consumo promedio de gasolina 
El Ford Fiesta, a pesar de ser un vehículo pequeño, presenta un alto gasto de 
gasolina, pues si se compara con autos del mismo tamaño, pero de diferente marca, 
el Fiesta está en clara desventaja con sus rivales, ya que es el que más consume 
combustible. 
 
1.5 Impacto de la contaminación en la salud 
A pesar de los esfuerzos del gobierno por bajar niveles de contaminación, ésta 
resulta bastante perjudicial para los seres humanos, pues según datos de la 
OrganizaciónMundial de la Salud (OMS), cada año 3.7 millones de personas 
fallecen por muerte prematura; entre las más importantes enfermedades se tienen: 
males pulmonares, asma, irritación ocular, tos, bronquitis, secreción mucosa, 
cáncer de pulmón, entre otras. (OMS, 2016). 
La contaminación genera altos costos en el sistema de salud y reduce la 
productividad de los trabajadores; el Instituto Mexicano para la Competitividad 
(IMCO), identifico 12 ciudades que presentan alta concentración de partículas 
contaminantes en el aire, las ciudades son Zona Metropolitana del Valle de México 
(ZMVM) Guadalajara, Monterrey, Puebla, Toluca, Tijuana, León, Mexicali, 
Cuernavaca, Chihuahua, Celaya e Irapuato, como se muestra en la (figura 1.4). 
 
(Figura 1.5) Zonas del país con contaminación (IMCO, 2010) 
 
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Tsuru gs2 volkswagen
gol
seat ibiza nissan versa seat
cordoba
chevrolet
aveo
ford fiesta
18 17.9
15.5 15.24
14.5 14.4
11.9
Consumo promedio de gasolina
consumo promedio
 
9 
 
 
La IMCO estimo el número de muertes causadas al año por la contaminación siendo 
5,065 fallecimientos. Se registraron además 14,002 hospitalizaciones, 818,679 
consultas médicas por enfermedades respiratorias, 3,396,000 millones de pesos al 
año por pérdida de productividad y 728,000,000 de pesos en gastos de salud a 
causa de la contaminación en el aire. (IMCO org, 2010) 
 
 
1.6 Aplicación de políticas para atenuar la contaminación en la CDMX 
 
La medición de la calidad del aire es un aspecto muy importante para definir los 
planes y control de la contaminación. Para la determinación de la calidad del aire es 
necesario identificar las fuentes de emisiones contaminantes y la cuantificación de 
partículas que son liberadas a la atmósfera. 
Los programas que ha desarrollado la ciudad de México, en conjunto con la 
Comisión Ambiental Metropolitana (CAM), para la cuantificación de emisiones 
vehiculares, son las siguientes: 
 
1) Inventario de emisiones: Estima la cantidad total de emisiones producidas 
por industrias, comercio, servicios, casas habitación, transporte y la erosión del 
suelo y la vegetación. Este inventario permitirá identificar las fuentes de 
emisiones contaminantes y así poder implementar acciones adecuadas. 
 
10 
 
 
2) Políticas de transporte: La ciudad de México ha sufrido cambios en su 
entorno, tales como nuevos tipos de vehículos, necesidad de transporte público 
y de combustibles; es por ello que la ciudad de México necesita una revisión 
detallada de sus políticas urbano/ambientales. 
 
3) Calidad de combustibles: La calidad de los combustibles es un factor muy 
importante, para disminución de gases contaminantes. Para disminuir este 
factor, hoy en día se producen combustibles de calidad de nivel internacional, 
comparados con los que usan países industrializados. 
Si bien las emisiones de gases bajan al usar este tipo de combustibles, en 
autos nuevos y que tienen convertidor catalítico, en autos que carecen de 
convertidor catalítico el resultado no es el mismo. 
 
4) Cantidad de vehículos en circulación: La capacidad de circular rápidamente 
está en función del número de vehículos y de las condiciones de las vías de 
comunicación. 
 
5) Programa de verificación vehicular y hoy no circula: Es un programa 
realizado por autoridades ambientales de la ciudad de México en conjunto con 
autoridades del estado de México, en donde se desarrollaron una serie de 
planes y programas de regulación, prevención y control de la calidad del aire, 
se emplean pruebas de arranque y enfriamiento para la verificación vehicular, 
y se permite un diagnóstico de los niveles de emisión vehicular en el valle de 
México. 
(Contaminación atmosférica asociada con los ciclos de manejo vehicular para el D.F. 2003) 
 
Si bien el automóvil es un medio de transporte eficiente, cómodo y seguro para la 
mayoría de los habitantes de la Ciudad de México, éste ha logrado afectar nuestra 
calidad del aire en gran proporción, y a pesar de las políticas gubernamentales por 
atenuar este problema, no se han logrado resultados favorables. Peor aún, los 
resultados de la mala calidad del aire, dan como producto la existencia de 
problemas respiratorios, pues la contaminación ataca directamente al 
funcionamiento de los pulmones y el sistema respiratorio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
Referencias consultadas 
 
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El financiero Sitio web: http://www.elfinanciero.com.mx/opinion/salvador-garcia-
linan/contaminacion-y-problemas-de-salud 
 
Juan Carlos Miranda. (2018). Sube 42.3% precio de la gasolina magna en lo que va 
del sexenio. 25/03/2018, de La jornada Sitio web: 
http://www.jornada.unam.mx/2018/01/03/economia/013n1eco 
 
Mary Soco. (2017). La contaminación de la ciudad por que no disminuye aun con 
contingencias ambientales. 25/03/2018, de xataka Sitio web: 
 
Secretaria del Medio Ambiente y Recursos Naturales. (2016). Protocolo de Kyoto 
sobre el cambio climático. 24/03/2018, de Secretaria de Gobierno Sitio web: 
https://www.gob.mx/semarnat/articulos/protocolo-de-kioto-sobre-cambio-
climatico?idiom=es 
 
Alma Delia Muñoz Capetillo. (2006). Inventario de emisiones Zona Metropolitana del 
Valle de México. 24/03/2018, de Gobierno de la Ciudad de México Sitio web: 
http://www.aire.cdmx.gob.mx/descargas/publicaciones/gestion-ambiental-aire-
memoria-documental-2001-
2006/descargas/inventario_emisiones/inventario_de_emisiones_1998.pdf 
 
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economía Sitio web: https://expansion.mx/economia/2016/03/16/como-te-afecta-a-
la-salud-la-contaminacion-en-el-aire?internal_source=PLAYLIST 
 
Instituto Mexicano para la competitividad. (2018).¿Cuánto nos cuesta la 
contaminación del Valle de México?. 24/04/2018, de Instituto Mexicano para la 
competitividad Sitio web: http://imco.org.mx/calculadora-aire/ 
 
Gustavo Ernesto López. (2002). Ford fiesta 1.6. 24/03/2018, de Test del ayer Sitio 
web: http://importados.testdelayer.com.ar/test/ford-fiesta-16.htm 
 
Angélica Velázquez Montero (2003). Contaminación 
atmosférica asociada con los ciclos de manejo vehicular para el D.F. 
 
Coelho, E., Von Der Haar, A., Schulz, R., Parro, L. y otros, El motor Zetec Rocam 
en su forma de globalización 
 
 
12 
 
2. Objetivos 
 
Proponer la reducción de partículas contaminantes tales como 𝑂2, 𝐶𝑂, 𝐻𝑂, 𝑁𝑂𝑥, 𝐶𝑂2, 
causantes del calentamiento global, economizar en el consumo de combustible y 
mejorar la eficiencia del motor Zetec Rocam 8 válvulas. 
 
2.1. Pregunta de investigación 
 
¿Qué modificación se produce en la eficiencia del motor Zetec Rocam 1.6, con el 
cambio de línea de escape de 2 pulgadas de diámetro, hecho de acero aluminizado, 
considerando un diseño de control que permita generar resultados en el aumento 
de potencia, torque, economizar el consumo de combustible y reducción de gases 
contaminantes? 
 
2.2. Contexto general 
 
Pasos a seguir para la alteración del motor Zetec Rocam 8 válvulas para el 
perfeccionamiento de su eficiencia. 
1) Arribo del vehículo en dinamómetro, con el propósito de conocer su potencia 
actual, torque, emisiones contaminantes y consumo de combustible, antes 
de la susodicha modificación. 
2) Desmontar la línea de escape actual. 
3) Con ayuda del diseño hecho anteriormente en Solid Works, se construye la 
nueva línea de escape. 
4) Montaje de la pieza completa en el vehículo, y conexión al motor. 
5) Nuevo arribo del vehículo al dinamómetro, con la finalidad de averiguar las 
alteraciones de cifras con respecto a la prestación del motor Zetec Rocam 8 
válvulas. 
 
Todas estas modificaciones son posibles gracias a un taller mecánico 
especializado en modificaciones automotrices, ubicado en Mario Colín Esq. 
Calle 2 Colonia Tlalnepantla Centro. Tlalnepantla, Estado De México.13 
 
2.3. Variables 
 
Causas importantes de un pobre rendimiento de combustibles, sin duda son los 
hábitos del automovilista, pero existen otras variables que modifican el 
rendimiento de gasolina. 
1) Calentamiento del motor por más de 1 minuto: esto provoca que consuma 
100 mililitros por cada 10 minutos funcionando en vacío. 
2) Aceleración repentina: con esto se consume hasta un 50% más, que si se 
acelerara gradualmente. 
3) Conducción a altas velocidades: Viajar a 110 Km/hr provoca que se consuma 
un 20% más de combustible, en comparación que si se viajara a 90 Km/hr. 
4) Tránsito denso: Aumenta en un 15% el consumo de gasolina. 
5) Uso de aire acondicionado: aumenta en un 10% el gasto. 
6) Mantenimiento deficiente al motor: el gasto extra puede ser de un 30%. 
7) Baja presión de neumáticos: Aumenta en un 5% el consumo y reduce la vida 
de las llantas. 
8) Exceso de peso en vehículo: por cada 50 kg extras, se incrementa en un 2% 
el consumo de combustible. (gob.mx, 2016) 
 
Existen muchos factores que desembocan en un alto gasto de gasolina. Lo 
indispensable, si quiere tener bajos consumos, es tener en óptimas condiciones el 
vehículo, y evitar malos hábitos de conducción. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
3. Marco Teórico 
 
3.1. Planeación y control 
 
La planeación trata de identificar qué objetivos se desean alcanzar y como se llega 
a ellos; el proceso de planeación suele ser escrito porque de esta forma es mucho 
más fácil comunicar los planes; el proceso de planeación establece los objetivos, 
tales como los resultados que se esperan obtener y las acciones que permitan 
alcanzar los objetivos. 
 
Tener el control significa comparar resultados que se han obtenido de los planes 
hechos y corregir diferencias, para que el control funcione es necesario que los 
objetivos sean claros y que la información recolectada sea basada en hechos reales. 
 
Para la planeación y control de esta tesis se toman cuenta distintos softwares 
estadísticos y de diseño, que ayudan a tener una planeación y control de objetivos 
y resultados, así como para su análisis e interpretación de los mismos y una 
metodología de trabajo que facilita el procedimiento de elaboración de las 
actividades. 
 
3.1.1. SSPS 
 
SSPS es un software de computadora diseñado para ejecutar funciones básicas 
estadísticas básicas y avanzadas; combina el uso de Microsoft Excel con la 
ejecución de análisis estadísticos. 
 
3.1.1.1. Normalidad entre variables (Shapiro Wilk) 
 
El test de Shapiro Wilk se utiliza para contrastar la normalidad de un conjunto de 
datos. 
Esta prueba se utiliza cuando existen un máximo de 50 muestras. 
 
a) Hipótesis 
𝐻0= La variable aleatoria no tiene distribución normal 
𝐻𝑎= La variable aleatoria tiene distribución normal 
 
b) Estadístico de prueba 
 
Wc=
𝑏2
∑ ( 𝑋𝑖−Ẋ)2𝑛𝑖=1
 
 
15 
 
 
El término 𝑏 = ∑ 〔𝑋(𝑛−𝑖+1)
𝑘
𝑖=1 − 𝑥𝑖〕, siendo 𝑎𝑖 el valor de un coeficienteque se 
encuentra tabulando para cada tamaño de muestra y la posición 𝑖 de cada 
información. 
El término 〔𝑋(𝑛−𝑖+1) − 𝑥𝑖〕 es igual a las diferencias sucesivas que se obtienen al 
restar el primer valor al último, el segundo, al penúltimo, el tercero, al antepenúltimo 
y así, hasta llegar a restar el último al primer valor. 
 
c) Zona de aceptación para 𝐻0 
 
La zona de aceptación para 𝐻0 está formada por todos los valores del estadístico 
de prueba 𝑊𝑐 menores al valor esperado o tabulado 𝑊(𝑖−𝛼;𝑛) 
𝑍𝐴 = {𝑊 𝑊𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 ≤ 𝑊(𝑖−𝛼;𝑛)
⁄ } 
A continuación, una ilustración del software SSPS y cómo se usa para la prueba 
de Shapiro Wilk Figura (1.6)
 
(Figura 1.6) SSPS, Shapiro Wilk 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
16 
 
A continuación, una ilustración del software SSPS y cómo se usa para la prueba 
de Shapiro Wilk Figura (1.7)
(Figura 1.7) SSPS, Shapiro Wilk 
 
Si el valor de significancia es mayor a 0.05 los datos son normales, si son 
menores a 0.05 los datos no presentan normalidad. 
 
3.1.1.2. Prueba de Wilcoxon 
 
Las pruebas signo-rango de Wilcoxon se utilizan para la comparación del rango 
medio de dos muestras que están relacionadas, y determinar si existen diferencias 
entre ellas, con la finalidad de analizar los datos obtenidos durante el antes y 
después del diseño. 
Esta prueba también se utiliza cuando son muestras muy pequeñas. 
La prueba de signos y rangos de Wilcoxon considera solo las diferencias en el signo 
entre cada par de observaciones e ignora sus magnitudes, la prueba toma en cuenta 
tanto el signo, como la magnitud de las diferencias entre cada par de observaciones. 
Para implementar esta prueba, se obtienen las diferencias para los 𝑛 pares de 
observaciones. Entonces, se ordenan sin importar el signo y de acuerdo con este 
orden, se les asigna un rango, es decir, la diferencia más pequeña recibe un rango 
uno, y la diferencia absoluta más grande se le asigna un rango igual a 𝑛. 
Entonces el signo de cada diferencia se une al rango de esta. 
 
La estadística de la prueba de Wilcoxon es la suma de los rangos positivos y se 
denota por 𝑇+; nótese que 𝑇+ contiene no solo la información proporcionada por la 
 
17 
 
estadística de la prueba del signo, sino información respecto a la magnitud relativa 
de las diferencias. Si las hipótesis nulas de las observaciones en cada par provienen 
de distribución idéntica, es cierta. La ocurrencia de cualquier secuencia, en 
particular de los rangos y signos, es equiprobable de entre las 2𝑛 secuencias 
posibles de signos + y -. Bajo la hipótesis nula se espera que 𝑇+ tenga el mismo 
valor aproximadamente, que la suma de las magnitudes de los rangos negativos. 
Por lo tanto dependiendo de la naturaleza de la hipótesis alternativa, se rechaza 𝐻0 
cuando se observa que un valor de 𝑇+ sea suficientemente grande o pequeño. 
Se ha determinado y tabulado la distribución exacta de 𝑇+. Sin embargo, al igual 
que para algunas otras estadísticas, la distribución de muestra de 𝑇+ se encuentra 
aproximada, en forma adecuada, por una distribución normal para n >10 donde 
 
E(𝑇+) = n(n+1)/4, 
Var(𝑇+) = n(n+1) (2n+1)/24. 
 
En otras palabras, la variable aleatoria 
 
Z= 
𝑇+−E(𝑇+)
√𝑉𝑎𝑟 (𝑇+)
 
 
Es aproximadamente N (0.1) para valores grandes de 𝑛.. 
La prueba de Wilcoxon corresponde a un equivalente de la prueba T-student, pero 
se aplica con mediciones pequeñas y dependientes. 
Las hipótesis de las pruebas de Wilcoxon son las siguientes: 
 
 𝐻0 W(+) = W(-) 
 𝐻𝑎 W(+) ≠ W(-) 
(Probabilidad y estadística, Jorge C. Canavos 1990) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
18 
 
 
 
A continuación, una ilustración del software SSPS y cómo se usa para la prueba 
de Wilcoxon Figura (1.8) 
 
(Figura 1.8) SSPS, Wilcoxon 
 
A continuación, una ilustración del software SSPS y cómo se usa para la prueba 
de Wilcoxon Figura (1.9) 
 
(Figura 1.9) SSPS, Wilcoxon 
 
 
 
 
 
 
 
19 
 
A continuación, una ilustración del software SSPS y cómo se usa para la prueba 
de Wilcoxon Figura (2.0) 
 
(Figura 2.0) SSPS, Wilcoxon 
 
A continuación, una ilustración del software SSPS y cómo se usa para la prueba 
de Wilcoxon Figura (2.1) 
 
(Figura 2.1) SSPS, Wilcoxon 
 
 
Al terminar el análisis de la prueba de Wilcoxon, si el valor de significación 
asintótica es menor de .05 se rechaza 𝐻0 y se acepta 𝐻𝑎. 
 
 
 
20 
 
3.1.2. Solid Works 
 
Es un software profesional que sirve como herramienta para determinar el 
rendimiento de productos industriales, es decir, permite a los ingenieros determinar 
la resistencia mecánica, la durabilidad, las presiones a las que puede trabajar dicho 
instrumento, en el cual se pueden hacer simulaciones y diseños de la pieza. 
SolidWorks puede ensayar el diseño y desarrollo de piezas, rodamientos y motores. 
SolidWorks emplea un procedimiento de diseño en 3D. Al diseñar una pieza desde 
el croquis inicialhasta el resultado final, está creando un modelo en 3D. A partir de 
este modelo, puede crear dibujos en 2D o componentes de relaciones de posición 
que consten de piezas o sub ensamblajes para crear ensamblajes en 3D. Cuando 
diseñe un modelo con Solidworks, puede visualizarlo en 3 dimensiones para ver su 
aspecto ya fabricado. 
 
A continuación, un diseño de llaves de agua con Solidworks (Figura 2.2) 
 
 
(Figura 2.2) Llaves de agua hechas con Solidworks 
 
 
 
Solidworks es capaz de reflejar cualquier cambio realizado en una pieza en todos 
los ensambles relacionados con la pieza. 
 
 
 
 
 
 
21 
 
A continuación, un diseño ensambles para llaves de agua con SolidWorks (Figura 
2.3) 
 
 
(Figura 2.3) Llaves de agua hechas con Solidworks 
 
Terminología de Solidworks 
 
 Origen: Representa el punto de coordenadas (0,0,0) del modelo. Cuando un 
croquis está activo aparece un origen de croquis que representa la 
coordenada (0,0,0) del croquis. 
 Plano: geometría constructiva plana, puede utilizar planos con el fin de 
agregar un croquis en 2D. 
 Eje: Línea recta utilizada para crear la geometría, las operaciones o las 
matrices del modelo, puede crear un eje con métodos distintos, incluida la 
intersección de dos planos. 
 Cara: limites que contribuyen en la definición de la forma de un modelo o 
superficie. 
 Arista: lugar en donde se entrecruzan dos o más caras y se unen. 
 Vértice: Punto en donde se hacen intersección de dos o más líneas o aristas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
22 
 
3.1.3. Dinamómetro de rodillos 
 
El dinamómetro de rodillos sirve para obtener la curva de potencia, torque o par y 
consumo específico de combustible de un motor de combustión interna, así como 
para monitorear el comportamiento de los parámetros que describen su 
funcionamiento. 
Uno de los datos más importantes que arroja el dinamómetro es la lectura del par 
en la rueda del vehículo sometido a la prueba. Con la obtención de esta medida y 
de la velocidad angular de las ruedas del vehículo, se podrá determinar la potencia 
que entregan las ruedas del vehículo mediante la siguiente ecuación: 
 
𝑃 = 𝑀. 𝜔 
Dónde: 
𝑃 Es la potencia en las ruedas del vehiculo y se mide en Vatios (W) o en (horse 
power) hp. 
𝑀 Es la medida del par en la rueda y se expresa en newton.metro (NM). 
𝜔 Es la velocidad angular de las ruedas motrices en el vehículo y se mide en 
revoluciones por minuto (Rpm). 
 
Para la realización del ensayo se colocan las ruedas motrices del vehículo sobre los 
rodillos. Seguidamente, se fijan los sistemas que garantizan que el vehículo 
permanezca inmóvil durante el ensayo. Se arranca el motor y comienza la prueba, 
la cual se desarrolla en una marcha determinada, por lo general 3ra. o 4ta. 
 
Se parte desde un número bajo de rpm y se acelera a fondo hasta el número de 
máximo de rpm deseado; allí se libera el acelerador y el motor retorna 
paulatinamente al régimen de inicio. El rodillo de alta inercia y volumen, recibe la 
potencia de las ruedas motrices, y un sistema de captura de datos y un software 
especializado muestran en la pantalla de una computadora los resultados obtenidos 
en forma de gráficos y tablas. 
 
Con un banco de rodillos, se puede determinar si el motor de un vehículo cumple 
con las especificaciones señaladas por el fabricante, así como también, evaluar la 
influencia de modificaciones mecánicas o electrónicas, sobre el rendimiento del 
motor, sin tener que desmontarlo. 
 
 
 
 
 
 
23 
 
3.2. Introducción a los motores de combustión interna 
 
3.2.1 Motor de cuatro tiempos (Ciclo Otto) 
El motor de gasolina es un motor alternativo, de combustión interna, con encendido 
por chispa, de 4 tiempos, que transforma energía química de la gasolina en energía 
cinética. El proceso comienza con una mezcla de gasolina y de aire dentro de la 
cámara de combustión; en este sitio se realiza la compresión de la mezcla; la 
combustión inicia por un sistema ajeno al motor llamado bujía; en el interior de la 
cámara se quema la mezcla de aire y gasolina, el calor generado por dicha 
combustión provoca un incremento en la presión de los gases, previamente 
comprimidos, provocando un trabajo mecánico a través de la biela, pistón y el 
cigüeñal; los gases originados de dicha combustión salen por un tubo de escape y 
son remplazados por una nueva porción de aire y gasolina. 
 
El ciclo de Otto se representa por 4 fases: 
1) Admisión: El pistón desciende con la válvula de admisión abierta, 
aumentando la cantidad de aire y combustible en la cámara; la expansión es 
a presión constante debido a que está la válvula abierta, la presión es igual 
que a la del exterior. (E-A) 
2) Compresión: El pistón asciende, comprimiendo la mezcla, mientras ambas 
válvulas permanecen cerradas (Compresión adiabática) A-B. 
Combustión: Con el pistón en punto neutro superior, salta la chispa de la 
bujía, que es causante de la combustión de la mezcla. (B-C) 
3) Expansión: Debido a la combustión, se produce un ascenso brusco de la 
temperatura que empuja el pistón hacia abajo, realizando un trabajo; las 
válvulas continúan cerradas. (Expansión adiabática) C-D 
4) Escape: Se abre la válvula de escape y los gases salen a exterior, empujados 
por el pistón a una temperatura mayor de la inicial, siendo sustituidos por la 
misma cantidad de aire frio en la siguiente admisión. La cantidad de aire que 
entra es la misma que la que sale. El enfriamiento ocurre en dos fases, 
cuando el pistón se encuentra en punto muerto inferior el volumen 
permanece constante. (D-A) 
Cuando el pistón empuja el aire hacia el exterior con la válvula abierta, se 
cierra el ciclo. (A-E) (Educativa Catedu. 2003) 
 
 
 
 
 
 
 
24 
 
A continuación, un diagrama de Volumen contra Presión del ciclo de Otto 
(Figura 2.4) 
 
 (Figura 2.4) Diagrama V-P 
 
 
3.2.2 Componentes fijos y móviles de un motor 
 
Elementos fijos de un motor: 
1) Bloque de cilindros: es una pieza fija encargada de la sustentación de los 
componentes del motor; en ella se mueven las bielas y los pistones en el 
interior de los cilindros y es donde se sujeta y gira el cigüeñal; esta pieza 
incluye los conductos de la refrigeración y lubricación. El bloque está 
construido de una aleación de aluminio. 
 
 A continuación, una fotografía de un bloque de un motor de 4 cilindros 
(Figura 2.5) 
 
(Figura 2.5) Bloque de cilindros 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
25 
 
 
2) Culata: pieza del motor que cierra el bloque de cilindros y forma la pared fija 
de la cámara de combustión; en ella se colocan las válvulas, las bujías, los 
inyectores, el eje de levas. La culata de cilindros está hecha de aluminio por 
su gran conductividad térmica. 
 
A continuación, una fotografía de una culata de aluminio. (Figura 2.6) 
 
(Figura 2.6) Culata 
 
3) Carter: Es una pieza de chapa de acero, cuya función es cerrar el motor por 
la parte inferior, además de servir como depósito para el aceite que lubrica el 
motor. 
 
A continuación, una fotografía de un cárter (Figura 2.7) 
 
(Figura 2.7) Carter 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
26 
 
 
4) Colectores: Múltiple de admisión y escape, son tubos encargados de 
comunicar los orificios de la culata para la entrada y salida de gases. 
 
A continuación, una fotografía de colectores (Figura 2.8) 
 
(Figura 2.8) Colector de admisión 
 
 
 
Elementos móviles del motor. 
 
1) Pistón: elemento móvil que se mueve en todo el cilindro con la expansión de 
los gases incandescentes, comprime la mezcla, transmite la presión al 
cigüeñal a través de la biela, empuja la salida de los gases resultantes de la 
combustión en la carrera de escape y produce un vacío en el cilindro que 
aspira la mezcla en el ciclo de aspiración. La parte superior del pistón se 
llama cabeza y la inferior falda. 
 
A continuación, una fotografía de un pistón (Figura 2.9). 
 
(Figura 2.9) Pistón 
 
 
272) Anillos: Son aros que van alojados en las ranuras del pistón; su objetivo es 
asegurar la estanquidad entre el cilindro y el pistón, para evitar fugas de 
gases. 
 
 A continuación, una fotografía de anillos (Figura 3.0) 
 
 
(Figura 3.0) Anillos 
 
3) Biela: es una pieza que se encuentra sujeta por uno de sus extremos a un 
pistón que realiza un movimiento en línea recta y en el otro extremo está el 
cigüeñal, siendo capaz de transformar un movimiento lineal en un movimiento 
de rotación y viceversa. 
 
 A continuación, una fotografía de una biela (Figura 3.1) 
 
 
(Figura 3.1) Biela 
 
4) Cigüeñal: esta pieza funciona para convertir los movimientos rectilíneos en 
movimientos giratorios, girando alrededor de su eje al recibir los impulsos de 
las bielas en los tiempos motrices; el cigüeñal está sometido a esfuerzos de 
compresión, tracción flexión y torsión. 
 
 
 
 
28 
 
A continuación, una fotografía de un cigüeñal (Figura 3.2) 
 
(Figura 3.2) Cigüeñal 
 
5) Volante: es un disco dentado cuya función es regular el giro del motor; el 
volante con la inercia que adquiere en la bajada del pistón tras la explosión, 
hace girar el cigüeñal y vuelve a subir el pistón. 
 
A continuación, una fotografía de un volante (Figura 3.3) 
 
(Figura 3.3) Volante 
 
 
3.2.3. Tipos de motores 
 
Los motores de combustión interna pueden tener varias configuraciones: en línea, 
en V, en W (como algunos modelos del Grupo VW incluyendo al Bugatti Veyron), 
en H (de cilindros opuestos y Boxer como en el Porsche 911), radial, axial, rotativo 
o Wankel (Mazda) y, claro, están las turbinas que pueden usarse para mover 
ruedas, como en el Chrysler Turbine. Los motores con pistones pueden tener 
cantidades de cilindros pares o impares en casi todos los casos. 
 
Otras diferenciaciones entre los motores están en su forma de alimentación, que 
puede ser por carburador o por inyección y en la entrada del aire, que puede ser 
normal o sobrealimentada por turbos y los compresores. 
 
 
 
 
29 
 
3.2.4. Selección del motor 
 
El motor seleccionado para la realización de pruebas, es un motor modelo ZETEC 
Rocam de 1600 centímetros cúbicos, 8 válvulas y un árbol a la cabeza, de origen 
brasileño, con 160,000 km y está montado en un Ford Fiesta sedan año 2008, que 
comparte motor con el Ford Ka, la Ford Courier y el Ford Fiesta Ikon. 
Es un vehículo del segmento de los subcompactos dirigido para ciudad y con motor 
confiable que es usando en vehículos pequeños Ford, por lo que resulta común ver 
estos vehículos circulando en México y resulta pertinente hacer pruebas en este 
motor por la gran cantidad de vehículos que circulan usando esta mecánica. 
 
3.2.5. Principios de funcionamiento del sistema de escape 
 
La línea de escape es un sistema del automóvil que juega un papel importante en 
el funcionamiento del motor, pues en ella ocurre el desfogue de los gases 
quemados, provenientes de la combustión del motor. 
 
3.2.6. ¿Cómo beneficia ampliar el sistema de escape, al 
rendimiento de un motor? 
 
Su objetivo principal del sistema de escape es aliviar la carga de gases proveniente 
del motor, al sacar los gases de los cilindros. Durante este proceso de expulsión de 
gases, el motor pierde potencia al tener que lidiar con la contra presión, cuando la 
válvula de escape se abre conforme al ciclo de expulsión, y después el pistón 
empuja para sacar los gases, es cuando se pierde potencia. 
Al ampliar el diámetro del sistema de escape y remplazar el múltiple de escape de 
fábrica por headers, los gases ofrecen menor resistencia a su salida y se disminuye 
el efecto de contra presión de las válvulas de escape. 
La diferencia más notable entre los heardes es que cuentan con un tubo para cada 
cilindro (4-1), la amplitud de diámetro es considerablemente más grande mientras 
que el múltiple de escape tiene un diámetro menor, tubos en cada cilindro que no 
son independientes. 
Algunas de las ventajas de remplazar este sistema son los siguientes: 
 
1) Incrementar la potencia del motor sin que exista un aumento de consumo de 
combustible. 
2) Ahorro de combustible. 
3) Disminuir el efecto contra presión en las válvulas de escape. 
4) Dar una mejor salida a los gases del motor. 
 
 
 
30 
 
 
3.2.6.1. Partes del escape 
Headers: Su principal función es aliviar la carga del propulsor por empujar los gases 
fuera de los cilindros. Durante el proceso de expulsión de gases, una manera que 
el motor pierde potencia es por medio de una contra presión. La válvula de escape 
se abre al principio del ciclo de escape, y después el pistón empuja los gases fuera 
del cilindro. Si hay alguna cantidad de resistencia extra que el pistón tenga que 
empujar para sacar los gases, en ese instante se pierde potencia. Usando dos 
válvulas en lugar de una, se mejora el flujo haciendo el orificio, donde viajan los 
gases de escape, más grande. 
En un motor normal, una vez que los gases salen del cilindro, terminan en lo que se 
conoce como el múltiple de escape. En un propulsor de cuatro u ocho cilindros, se 
usa uno por cada cuatro cilindros. Desde éste, los gases fluyen dentro de un tubo 
hacia el convertidor y el mofle. Un múltiple puede ser una importante fuente de 
contra presión, porque los gases de un cilindro pueden acumular presión en el 
múltiple que afecta el próximo cilindro, el cual usa el mismo y se crea una reacción 
en cadena con los otros cilindros. 
La idea detrás de un header es eliminar la contra presión del múltiple. En lugar de 
uno sólo para todos los cilindros, cada cilindro obtiene su propio tubo de 
escape. Éstos vienen juntos en un conducto más grande llamado colector. Cada 
tubo debe tener la misma dimensión y longitud; al ser iguales garantiza que el gas 
de cada cilindro se mueva con suficiente espacio y de manera equitativa al colector, 
para con ello evitar que se genere contra presión en los cilindros compartiendo un 
mismo colector. 
A continuación, una fotografía de unos headers. (Figura 3.4) 
 
(Figura 3.4) header 
 
 
31 
 
Convertidor catalítico: El convertidor catalítico es un dispositivo ubicado en el 
sistema de escape del automóvil. Para que este funcione, tiene que encontrarse 
entre 400 y 700 grados centígrados; consiste en una malla de cerámica con canales 
revestidos de metales, los que catalizan partículas que pasan a lo largo del escape. 
El catalizador convierte gases dañinos como hidrocarburos, monóxido de carbono 
y óxidos de nitrógeno en 𝐶𝑂2 y vapor de agua. Con el uso del convertidor reducimos 
en un 70% la emisión de partículas dañinas al medio ambiente. 
El dispositivo funciona mediante 3 fases. 
Reducción: En esta primera etapa el convertidor utiliza platino y rodio para disminuir 
las emisiones de óxido de nitrógeno. Cuando una molécula de monóxido o dióxido 
de nitrógeno entra en contacto con él, atrapa el átomo de nitrógeno y libera el 
oxígeno. 
Oxidación: En esta segunda etapa el platino y el paladio, toman los hidrocarburos y 
el monóxido de carbono que salen de la combustión del motor y los hace reaccionar 
con el oxígeno que también viene del motor, y los convierte en 𝐶𝑂2. 
Sistema de control: En la tercera etapa se monitorean los gases de escape del motor 
y utiliza esta información para controlar el sistema de inyección de combustible. 
(Roshfrans. 2015) 
 
 
 
 
 
 
A continuación, una fotografía de un convertidor catalítico. (Figura 3.5) 
 
 
(Figura 3.5) convertidor catalítico 
 
Resonador: Dispositivo de forma cilíndrica utilizado en el sistema de escape de 
automóviles que ayuda al control de ruido proveniente de motor; el resonador tiene 
la función de suavizar el sonido del escape de gases. 
 
32 
 
Mofle: Es la parte final por donde circulan los gases y salen al medio ambiente. Su 
función de este dispositivo es reducir los sonidos provenientes del motor, para hacer 
así un sonido ameno. 
 
A continuación, una fotografíade un mofle. (Figura 3.6) 
 
(Figura 3.6) Mofle 
 
 
3.2.6.2. Acero aluminizado 
 
El acero aluminizado es un tipo de acero revestido de silicio-aluminio; la aleación 
consta de 5-11% de silicio; este acero se usa en donde existe riesgo a la corrosión 
y altas temperaturas. 
Las características de este material son: 
 Resistencia a la corrosión: Ofrece una mejor resistencia a la corrosión que el 
acero galvanizado debido al revestimiento de aluminio que genera partículas 
de óxido e hidróxido estables en el agua y aire. 
El aluminio es altamente resistente a ácidos, pero no alcalinos. 
 Reflectividad al calor: Tiene un 80% de reflectividad al calor a 400 grados 
centígrados. 
 Resistencia al calor: Su resistencia al calor es 20 veces mayor al acero 
laminado; pruebas reflejan que a 480 grados centígrados apenas muestra 
decoloración, mientras que a 600 grados centígrados se destruye el material. 
 
El acero aluminizado muestra propiedades semejantes al acero galvanizado 
y al acero inoxidable. Es por ello que se aplica en diferentes áreas como: 
 
 Automóviles: Silenciadores, escapes, tanques de gasolina, aisladores, tubos 
de escape etc. 
 Electrodomésticos: Estufas, hornos, microondas, tostadoras etc. 
 Construcción: Contenedores, ductos flexibles, persianas, etc. 
 
33 
 
 Equipo de oficina: Pizarrones, impresoras, maquinas copiadoras, etc. 
A continuación, la fotografía de un rollo de acero aluminizado (Figura 3.7) 
 
 
(Figura 3.7) Rollo de acero aluminizado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
34 
 
3.3. Metodología de trabajo 
 
En la metodología de trabajo se presentan diferentes etapas del procedimiento de 
tareas, en las cuales se describe de manera general las actividades realizadas con 
un orden numérico. 
 
 
 
 
A continuación, se presenta un mapa mental con la metodología de trabajo (Figura 
3.8) 
 
 
(Figura 3.8) Metodología de trabajo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
35 
 
En las fichas de trabajo se presentan diferentes etapas del procedimiento de tareas, 
en las cuales se describe de manera detallada las actividades realizadas con un 
orden numérico. 
 
A continuación, se presentan paquetes de trabajo que han permitido diseñar la 
metodología. 
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Ficha Técnica 
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APELLIDO PATERNO APELLIDO MATERNO NOMBRE(S) 
Ortega 
 
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21584566 
 
TEL. CELULAR CORREO ELECTRÓNICO 
 
5515689566 yeske_0@hotmail.com 
 
Tìtulo de la tesis 
 
Nombre de la actividad 
1. Selección del motor 
 
El motor zetec 1.6 lleva 8 válvulas accionadas por una cadena lo cual le da un comportamiento duro y 
ruidoso, ofrece una potencia de 96 CV (71 kW) a 5500 rpm, tiene un par o torque alto (135 Nm a 2250 
rpm), las siglas del motor ROCAM (árbol de levas rollerfinger), uno de los mejores motores desarrollado 
por Ford gracias a la durabilidad y confiabilidad. El consumo, no es una de sus virtudes, ya que en 
ciudad rinde aproximadamente 10km por cada litro consumido, mientras que en carretera arroja un 
aproximado de 13.3km por litro de gasolina. Su consumo no sorprende pues tiene un promedio 11.9km/l 
entre carretera y ciudad. 
mailto:yeske_0@hotmail.com
 
36 
 
Nombre de la actividad 
1.1. Mantenimiento preventivo al motor antes de la prueba. 
 
El motor que se elige para esta prueba es uno con 10 años de uso y 160,000 km, por lo cual resulta pertinente 
un mantenimiento preventivo antes de la prueba, que comprende cambio de aceite multigrado 5w 30, bujías 
AYFS/22/CJ/, filtro de aceite E/FL//600, filtro combustible 2S65/9155/BA/ y filtro de aire R/FA/43/. 
 
 
 
FIRMA: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
37 
 
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Tìtulo de la tesis 
 
Nombre de la actividad 
2. Diseño digital de la línea completa de escape: 
 
Por medio del software Solidworks se diseñará el nuevo accesorio del vehículo, de un material 
denominado acero aluminizado, se usará este software con la finalidad de conocer las propiedades 
mecánicas que tendrá el nuevo accesorio, además de facilitar la construcción del mismo, pues tendrá sus 
respectivas medidas y acotaciones. 
 
FIRMA: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Tìtulo de la tesis 
 
Nombre de la actividad 
3. Pruebas iniciales 
 
Esta prueba se hará con la finalidad de conocer la potencia del motor, torque y consumo de combustible y 
emisión de gases contaminantes. 
La prueba ocurre de la siguiente manera: 
 Se introduce una relación en el cambio del software del dinamómetro, se recomienda una relación 
(1:1). 
 Se arranca el vehículo y se deja en ralentí hasta que haya alcanzado su temperatura óptima de 
funcionamiento. 
 Se acelera el vehículo a tope, hasta el corte de la inyección; el software de control debe registrar 
el tiempo transcurrido durante dicho evento. 
 El operario suelta el acelerador y acciona el embrague del vehículo, hasta que el rodillo de inercia 
del dinamómetro se detenga totalmente; el software también debe tomar el tiempo transcurrido de 
esta acción, con el propósito de conocer la potencia y el torque. 
 Se vacía el tanque de gasolina hasta que se apague el motor, se agrega 1 litro de gasolina de 87 
octanos al tanque y se conduce a una velocidad constante de entre 20km/h y 50km/h, (3 pruebas), 
con el propósito de conocer el consumo de combustible en ciudad. 
 Se vacía el tanque de gasolina hasta que el motor se apague, se agrega 1 litro de gasolina de 87 
octanos al tanque y se conduce a una velocidad constante de entre 100km/h y 120km/h en la 
autopista peñón-Texcoco, (3 pruebas) con el propósito de conocer el consumo de combustible en 
carretera. 
mailto:yeske_0@hotmail.com
 
39 
 
 Se conecta al mofle el sistema de analizador de gases infrarrojos y se acelera entre 2500 y 3000 
RPM, con el propósito de saber el nivel de gases contaminantes expulsados. 
 
(Diseño mecánico de un banco de potencia para la prueba del prototipo Shell eco marathon 
España, octubre 2014) 
Nombre de la actividad 
3.1. Toma de lecturas iniciales del vehículo. 
Se hace la captura de las lecturas arrojadas por el dinamómetro, las mediciones en consumo de 
 combustible en ciudad como en carretera y los datos arrojados por el sistema analizador de gases infrarrojos. 
 
 
FIRMA: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Tìtulo de la tesis 
 
Nombre de la actividad4. Construcción de la línea de escape 
 
La construcción de lleva a cabo con el apoyo del diseño digital hecho previamente, el accesorio es de acero 
aluminizado, el cual posee las mismas características del acero inoxidable. Dicha tubería tiene un diámetro de 
dos pulgadas. 
Nombre de la actividad 
4.1. Desmontaje de sistema de escape original. 
 
Se desinstala el sistema de escape original, sin dañar el tren de escape del automóvil. 
 
Nombre de la actividad 
4.2. Montaje y ajuste. 
 
Se instala el sistema de escape, el cual tiene dos pulgadas de diámetro, se ajusta a la carrocería firmemente 
con soldadura y soportes. 
Nombre de la actividad 
4.3. Pruebas de corrección. 
Se realizan pruebas para identificar si existe 
 fuga de gases y vibraciones, 
 
 
 
FIRMA: 
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41 
 
 
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Tìtulo de la tesis 
 
Nombre de la actividad 
5. Pruebas finales: 
 
Esta prueba se hará con la finalidad de conocer la potencia del motor, torque y consumo de combustible, 
después de las modificaciones hechas al vehículo. 
La prueba ocurre de la siguiente manera: 
 Se introduce una relación en el cambio del software del dinamómetro; se recomienda una relación 
(1:1). 
 Se arranca el vehículo y se deja en ralentí hasta que haya alcanzado su temperatura óptima de 
funcionamiento. 
 Se acelera el vehículo a tope, hasta el corte de la inyección; el software de control debe registrar 
el tiempo transcurrido durante dicho evento. 
 El operario suelta el acelerador y acciona el embrague del vehículo, hasta que el rodillo de inercia 
del dinamómetro se detenga totalmente; el software también debe tomar el tiempo transcurrido de 
esta acción, con el propósito de conocer la potencia y el torque. 
 Se vacía el tanque de gasolina hasta que se apague el motor, se agrega 1 litro de gasolina de 87 
octanos al tanque y se conduce a una velocidad constante de entre 20km/h y 50km/h, (3 pruebas), 
con el propósito de conocer el consumo de combustible en ciudad. 
 Se vacía el tanque de gasolina hasta que el motor se apague, se agrega 1 litro de gasolina de 87 
octanos al tanque y se conduce a una velocidad constante de entre 100km/h y 120km/h en la 
autopista peñón-Texcoco (3 pruebas), con el propósito de conocer el consumo de combustible en 
carretera. 
mailto:yeske_0@hotmail.com
 
42 
 
 Se conecta al mofle el sistema de analizador de gases infrarrojos y se acelera entre 2500 y 3000 
RPM, con el propósito de saber el nivel de gases contaminantes expulsados. 
 
(Diseño mecánico de un banco de potencia para la prueba del prototipo Shell eco marathon 
España, octubre 2014) 
 
Nombre de la actividad 
5.1. Toma de lecturas finales 
 
Se hace la captura de las lecturas arrojadas por el dinamómetro, las mediciones en consumo de combustible 
en ciudad como en carretera y los datos arrojados por el sistema analizador de gases infrarrojos 
 
 
Nombre de la actividad 
5.2. Conclusiones 
 
Después de las modificaciones anteriores, se hace la comparativa de las lecturas arrojadas por el 
dinamómetro y se hace una conclusión sobre los resultados obtenidos. 
 
FIRMA: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
43 
 
 
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Tìtulo de la tesis 
 
Nombre de la actividad 
6. Evaluación de impacto 
 
. 
 
Nombre de la actividad 
6.1. Análisis costo beneficio 
El análisis costo beneficio proporciona una medida de los costos en los que se incurre en un proyecto y es 
comparado con los beneficios esperados. 
Este análisis puede ser utilizado si se necesita tomar una decisión, y no está limitado a una disciplina 
académica o proyecto privado o público. 
Presenta tanto los costos, así como los beneficios en unidades de medición estándar, para que se puedan 
comparar directamente. 
 
Factores a evaluar 
 Costos: Adquisición de software y hadware, mantenimiento de software y hadware, comunicación, 
instalación, desarrollo, mantenimiento del sistema, material, publicidad, etc. 
 Beneficios: Incremento de la productividad, ahorro en los gastos de mantenimiento, disminución de 
costos, beneficios financieros, etc. 
 
 
 
mailto:yeske_0@hotmail.com
 
44 
 
Lista de beneficios 
 Ahorro de combustible. 
 Menos emisiones contaminantes. 
 Ahorro económico. 
 Atenuar el mantenimiento correctivo del sistema de escape. 
 Aumento de potencia y torque del motor. 
 Mayor desfogue de gases contaminantes provenientes de la combustión del motor. 
 Disminución de gases de efecto invernadero. 
 
FIRMA: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
45 
 
Referencias consultadas 
 
Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía. (2016). Causas que afectan 
el rendimiento de combustible de un automóvil.. 07/04/2018, de SEGOB Sitio web: 
https://www.gob.mx/conuee/acciones-y-programas/causas-que-afectan-el-
rendimiento-de-combustible-de-un-automovil 
 
 
Educativa Catedu. (2003). Motor de cuatro tiempos, Ciclo de Otto. 24/03/2018, de 
Educativa Catedu Sitio web: http://e-
ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/4750/4932/html/2_motor_d
e_cuatro_tiempos_ciclo_de_otto.html 
 
 
 
Jorge Blancarte. (2013).¿Cómo ayudan los headers a mejorar el desempeño del 
motor?. 25/03/2018, de autocosmos Sitio web: 
https://especiales.autocosmos.com.mx/tipsyconsejos/noticias/2013/01/26/como-
ayudan-a-los-headers-a-mejorar-el-desempeno-de-un-motor 
 
 
Roshfrans. (2015).¿Que es el convertidor catalítico?. 26/03/2018, de Roshfrans 
Sitio web: http://www.roshfrans.com/que-es-el-convertidor-catalitico/ 
 
Ancap. (2004). Motor combustión interna. 24/04/2018, de Ancap Sitio web: 
http://llamados.ancap.com.uy/docs_concursos/ARCHIVOS/2%20LLAMADOS%20
FINALIZADOS/2011/REF%2046_2011%20TECNICO%20AYUDANTE%20MANTE
NIMIENTO%20E%20INGENIERIA/08%20-
%20MATERIAL%20DE%20ESTUDIO/METAL%20MECANICO%20CIVIL/MECANI
CA/MOTORCOMBUS2.PDF 
 
 
Han Moon Inc. (2007). Aluminizado. 04/06/18, de Han Moon Inc Sitio web: 
http://hanmoo.com/hanmoo_sp/doc/inc.php?inc=02/07&mcod=6 
 
 
George C. Canavos (1990). Probabilidad y estadística. México: McGRAW. HILL 
 
Motorcraft. (2015). Catalogo de filtros . 29/06/2018, de Motorcraft Sitio web: 
http://www.motorcraft.com.ar/uploads/motorcraft/catalogo/filtros.pdf 
 
 
46 
 
4. Implementación de la metodología 
 
Se lleva a cabo la implementación de la metodología para la obtención de datos, 
para su procesamiento y para su interpretación con la finalidad de justificar esta 
tesis y poder realizar las conclusiones. 
 
4.1. Diseño conceptual 
 
4.1.1. Proceso de diseño exterior de los heardes 
 
A continuación, el diseño exterior de los headers con SolidWorks Figura (3.9) 
 
(Figura 3.9) Headers con Solidworks 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
47 
 
A continuación, el diseño exterior de los headers con SolidWorks Figura (4.0) 
 
(Figura 4.0) Headers con Solidworks 
 
 
A continuación, el diseño exterior de los headers con SolidWorks Figura (4.1) 
 
(Figura 4.1) Headers con Solidworks 
 
 
 
 
48 
 
 
A continuación, el diseñoexterior de los headers con SolidWorks Figura (4.2) 
 
(Figura 4.2) Headers con Solidworks 
 
 
A continuación, el diseño exterior de los headers con SolidWorks Figura (4.3) 
 
(Figura 4.3) Headers con Solidworks 
 
 
 
 
 
 
49 
 
4.1.2. Proceso de diseño exterior del convertidor catalítico 
 
A continuación, el diseño exterior del convertidor catalítico con SolidWorks 
 Figura (4.4) 
 
(Figura 4.4) Convertidor catalítico con Solidworks 
 
A continuación, el diseño exterior del convertidor catalítico con SolidWorks 
 Figura (4.5) 
 
(Figura 4.5) Convertidor catalítico con Solidworks 
 
50 
 
 
A continuación, el diseño exterior del convertidor catalítico con SolidWorks 
 Figura (4.6) 
 
(Figura 4.6) Convertidor catalítico con Solidworks 
 
4.1.3. Proceso de diseño exterior del mofle 
 
A continuación, el diseño exterior del mofle con SolidWorks Figura (4.7) 
 
(Figura 4.7) Convertidor catalítico con Solidworks 
 
51 
 
A continuación, el diseño exterior del mofle con SolidWorks Figura (4.8) 
 
(Figura 4.8) Mofle con Solidworks 
 
 
A continuación, el diseño exterior del mofle con SolidWorks Figura (4.9) 
 
(Figura 4.9) Mofle con Solidworks 
 
 
 
 
52 
 
 
A continuación, el diseño exterior del mofle con SolidWorks Figura (5.0) 
 
(Figura 5.0) Mofle con Solidworks 
 
 
A continuación, el diseño exterior del mofle con SolidWorks Figura (5.1) 
 
(Figura 5.1) Mofle con Solidworks 
 
 
 
53 
 
4.2. Pruebas 
 
4.2.1. Ejecución 
 
El motor que se elige para esta prueba es de la marca Ford modelo Zetec Rocam 
1.6 de 8 válvulas con 160,000 km. 
El día sábado 25 de agosto del 2018 me dirigí a la refaccionaria Domínguez, ubicada 
en la avenida 613 numero 6, colonia San Juan de Aragón 3ª sección en la 
delegación Gustavo A. Madero, CDMX, para comprar aceite multigrado para motor 
5w 30, bujías AYFS/22/CJ/, filtro de aceite E/FL//600, filtro combustible 
2S65/9155/BA/ y filtro de aire R/FA/43/, con el propósito de darle mantenimiento 
preventivo al motor antes de las pruebas y modificaciones. 
El día 26 de agosto realice pruebas de consumo de combustible con 3, 4 y 3 litros 
de gasolina respectivamente a diferentes velocidades y diferentes condiciones del 
camino con la finalidad de conocer el consumo promedio de gasolina. 
 
El día 27 de agosto del 2018 nuevamente realice pruebas de consumo de 
combustible con 5, 2, 6 y 5 litros de combustible en diferentes caminos de la Ciudad 
de México y a diferentes velocidades para conocer los Kilómetros por litro que daba 
el auto. 
El día 28 de agosto del 2018 realice los diseños del múltiple de escape, el 
convertidor catalítico y el mofle con el software de diseño Solidworks. Eso me llevó 
alrededor de 2 días. 
 
El día 30 de agosto del 2018 se acudió al taller ¼ de milla, ubicado en Mario Colín 
esquina, calle 2, 54000 Tlalnepantla de Baz, Estado de México, para llevar a cabo 
las pruebas iniciales en el dinamómetro. 
Cuando se subió el vehículo al dinamómetro de rodillos fue de frente, dado que es 
tracción delantera y el eje delantero fue el que pisó los rodillos; después, se sujetó 
el eje trasero al piso con cadenas, para evitar que el auto saliera disparado hacia 
adelante, se dejó encendido el motor en ralentí hasta que alcanzó su temperatura 
de trabajo; después, se aceleró el motor hasta el corte de inyección entre tercera y 
cuarta velocidad; luego, el operario suelta el acelerador y acciona el embrague del 
vehículo, hasta que el rodillo de inercia del dinamómetro se detenga totalmente; el 
software también debe tomar el tiempo transcurrido de esta acción, con el propósito 
de conocer la potencia y el torque inicial del automóvil. A continuación, se bajó el 
vehículo del dinamómetro. Esta actividad tardó un día entero en concluirse. 
 
El día 31 de agosto del 2018 se acudió al taller ¼ de milla, ubicado en la dirección 
previamente dicha, con el propósito de llevar a cabo la construcción de la línea de 
escape, se llevaron los planos de los headers que tienen 1 ½ pulgadas de diámetro 
 
54 
 
en la parte que se conectan con el monoblock y 2 ¼ pulgadas por la parte que se 
conecta a la tubería, la cual también tiene 2 pulgadas de diámetro; el convertidor 
catalítico tiene un diámetro de 3 pulgadas y un largo de 3 pulgadas y el mofle tiene 
una medida en sus dos diámetros de 2 ¼ pulgadas y un largo de 13 ¾ pulgadas, 
previamente elaborados en SolidWorks con la finalidad de que sirvan de guía para 
su construcción de las piezas en acero aluminizado. Esta actividad tuvo una 
duración de 2 dias. 
 
El día 31 de agosto del 2018 se realizó el desmontaje del escape viejo, el montaje 
y ajuste de la nueva línea de escape, así como una segunda prueba en el 
dinamómetro; el desmontaje no presentó inconvenientes, pues se cortó con soplete 
a más de 1000 grados centígrados. Al comenzar el montaje de los headers, se 
colocaron por debajo del auto y se fijaron con los mismos tornillos de los headers 
viejos. En seguida de eso se soldó a un tramo de tubo de 2 pulgadas, el cual serviría 
de unión entre los headers y el convertidor catalítico. Para unir el convertidor 
catalítico a la tubería, fue necesario soldar un coplee reductor de diámetros; 
después, se soldaron 2 tramos más de tubo de 2 pulgadas de diámetro a la parte 
final que es el mofle. Luego de fijar las piezas se encendió el motor para verificar 
que no existieran fugas de gases. 
 
Después de inspeccionar posibles filtraciones de gases, se subió nuevamente el 
vehículo al dinamómetro de rodillos, se dejó encendido el motor en ralentí hasta que 
alcanzo su temperatura de trabajo; después, se aceleró el motor hasta el corte de 
inyección entre tercera y cuarta velocidad. Luego, el operario suelta el acelerador y 
acciona el embrague del vehículo, hasta que el rodillo de inercia del dinamómetro 
se detenga totalmente; el software también debe tomar el tiempo transcurrido de 
esta acción, con el propósito de conocer la potencia y el torque final del automóvil. 
Enseguida, se bajó el vehículo del dinamómetro y me dirigí a mi casa con las ultimas 
lecturas. Esta actividad tuvo una duración de 2 días. 
 
El día 2 de septiembre del 2018, realicé pruebas de consumo de combustible con 
3, 4, 3 y 5 litros directo en el tanque para saber los kilómetros por litro que rendía el 
auto. 
El día 3 de septiembre del 2018, realicé una prueba con 2 litros de gasolina, el 4 de 
septiembre del 2018 realicé una prueba con 9 y 2 litros de gasolina, con el propósito 
de conocer el consumo promedio de combustible del vehículo. 
 
 
 
 
 
 
55 
 
 
 
4.2.1.1. Diagrama de Gantt 
 
El diagrama de Gantt es una herramienta para planificar y programar tareas a lo 
largo de un período determinado. Gracias a una fácil y cómoda visualización de las 
acciones previstas, permite realizar el seguimiento y control del progreso de cada 
una de las etapas de un proyecto y además reproduce gráficamente las tareas, su 
duración, secuencia y el calendario general del proyecto. 
 
Generalmente se trabaja con dos conjuntos de columnas: uno de ellos se encuentra 
ubicado del lado derecho de la tabla y, el otro, del lado izquierdo. Las columnas que 
se encuentran del lado izquierdo, contienen información sobre las actividades a 
realizar, el material, el personal y demás recursos requeridos para la ejecución del 
proyecto, mientras que las columnas que se encuentran del lado derecho, reflejan 
el tiempo requerido para realizar cada una de las actividades, el cual puede 
corresponder a días, semanas o meses, según sea más conveniente. 
 
A continuación, las ventajas que brinda la utilización del Diagrama de Gantt 
1. Brinda una perspectiva visual que facilita el entendimiento del proyecto a 
desarrollar. 
2. Permite ordenar eficientemente las actividades requeridas para la 
ejecución del proyecto. 
3. Facilita el control y supervisión de los procesos. 
4. Da un estimado del tiempo que