4 – 5 - 06

Bueno vamos a seguir con los componentes de tipo olefinico más importantes.

La nafta catalítica: se obtiene por un proceso de cracking catalítico y con un

índice de octano con un RON de 92 a 98 con 0,42 g.TEL/litros, y es uno de los

principales componentes de la gasolina súper.

Nafta de craking en fase de vapor: se obtiene por un proceso catalítico de

cracking en fase de vapor, y como materia prima es muy importante porque

también tiene un elevado índice de octano.

Es un componente, por una parte tenemos gasolinas con un índice de octano de

90 a 98 con 0,42 g.TEL/litros, y también es un componente muy importante en

la petroquímica.

Es decir, las naftas que no tienen suficiente poder antidetonante entonces se

pasan a formar parte de lo que era la nafta química para la industria química.

Nafta polímera (los polímeros): se obtiene por un proceso de polimerización de

olefina. A pesar de tener un elevado índice de octano, se utiliza menos porque es

poco estable, es muy inestable.

COMPONENTES DE AROMÁTICOS MAS IMPORTANTES

Reformado catalítico: que se obtiene por un reformado catalítico, que por

deshidrogenización nosotros obtenemos carbonos aromáticos que tiene un

elevado índice de octano.

RON 90 – 110 con 0,42 g.TEL/litros

Es el componente más ampliamente utilizado en las gasolinas de alto índice de

octano.

Gasolina de pirolisis:

La pirolisis es un proceso complejo con unas instalaciones complejas y son

gasolinas que se obtienen por la obtención de etileno por la pirolisis. Cuando

nosotros obtenemos etileno también se obtienen condensados con puntos de

ebullición cerca de las naftas que contienen aromáticos y olefinas y entonces se

destinan como gasolinas de pirolisis.

Tienen un índice de octano:

RON 90 sin plomo

RON 104 con 0,42 g.TEL/litros (con plomo)

El plomo aumenta el octanaje.

Estos son componentes que tienen ya de por si elevado I.O., y todas las pruebas que

tienen son con plomo y sin plomo.

CARACTERÍSTICAS O REQUISITOS FUNDAMENTALES DE LA GASOLINA

(Condiciones que deben reunir las gasolinas destinadas a los motores de explosión)

Volatilidad:

Los combustibles que alimentan los motores deben ser lo suficientemente

volátiles, para estar en fase gaseosa en unas proporciones adecuadas para que

cuando salte la chispa se produzca la explosión porque de otra manera puede

suceder que si no se encuentran en unas proporciones adecuadas de aire –

combustible, salte la chispa y no se produzca la combustión. Hay unos limites

superior e inferior donde si no está en unas mezclas adecuadas no se produce la

combustión.

La volatilidad podemos decir que es la tendencia a vaporizarse que tiene la

sustancia líquida bajo determinadas condiciones.

El tiempo que tarda una gasolina en vaporizarse es muy pequeño, un motor a

5000rev puede ser de 1centesima de segundo. Entonces si la gasolina es poco

volátil quiere decir que se vaporiza poco tendremos problema de arrancamiento

en frío, tendremos problemas de lo que es el calentamiento del motor, luego la

aceleración del mismo. Si es poco volátil habrá partes que no se quemen de la

gasolina porque tienen partes que tengan unas temperaturas de ebullición muy

altas que luego pasan al carter diluyendo el aceite del carter.

Si se vaporiza mucho pueden aparecer los tapones de vapor que impiden la

alimentación correcta del motor, y por ejemplo si la evaporación es

excesivamente rápida, pues en el caso de un motor con carburador, pues puede

condensar el vapor de agua que lleva el aire formar hielo y lo que hace es

impedir el funcionamiento de las partes móviles del carburador.

La mezcla ideal podemos considerar que es aire, más vapor de gasolina, más

gotitas de gasolina, de tal manera que luego cuando es introducido en cilindro a

la temperatura que tenemos en el cilindro, entonces se vaporiza completamente y

tenemos una buena combustión.

Condiciones generales que deben de reunir las gasolinas destinadas a los motores de

explosión para que funcionen correctamente

Presentar un grado de volatilidad adecuado:

Que se evapore fácilmente en frío de manera que arranque satisfactoriamente en

frió, que el calentamiento sea rápido, que haya una buena distribución, etc.

Luego que tenga una volatilidad media adecuada, de manera que cuando

estemos calentando el motor y acelerando el motor tengamos unos altos vapores

representativos de lo que es el combustible y se vaporice la mayor parte para que

haya una buena distribución.

Si es de baja volatilidad: contiene partes pesadas que no se vaporizan, que luego

pasan al carter diluyendo.

Si es excesivamente volátil puede producir el taponamiento de los conductos, se

producen tapones de vapor que se ven favorecidos por la presión de vapor que

tengas, por las cañerías por donde circula el combustible, por la temperatura que

adquiera, todo esto influye sobre el tapón de vapor.

Tiene mucha influencia también por ejemplo en los motores alternativos de

aviación porque pasamos de una altura a nivel del mar a 13000m en poco

tiempo, de tal manera que como los tanques de combustible están conectados

con la atmosfera por medio de las tuberías de aireación, quiere decir que en un

día normal caluroso, se puede perder hasta un 7% del combustible que llevas por

las tuberías de aireación y son muy volátiles, y se pueden producir los tapones de

vapor.

Los tapones de vapor. Se puede producir un tapón de vapor parcial con lo cual es

malo porque estamos trabajando con mezclas pobres debido a que no le esta

entrando todo el combustible que debería de entrarle, le entra menos. O un tapón

total, con lo cual ya no alimenta nada.

Debe estar libre de productos gomosos:

Debe estar libre de productos gomosos que al depositarse puedan obstruir lo que

son los conductos y las cañerías. Es decir si la gasolina tiene pocas gomas habrá

menos posibilidades de que se peguen las válvulas, hay menos lacas en el motor,

menos lodos en los conductos de admisión, de tal manera que la gasolina se debe

de vaporizar sin dejar ningún tipo de residuos, de tipo resina o lacas.

Gran poder antidetonante para impedir la detonación:

Que evite la detonación, que pueda soportar las relaciones de compresión de los

motores actuales de tal manera que funcione, la combustión se realice de manera

suave y uniforme sin la detonación.

Se debe tener el suficiente índice de octano para poder soportar las altas

relaciones de compresión de los motores actuales.

Debe de estar libre de sustancias corrosivas y abrasivas:

Debe estar libre de lo que es el azufre, que es corrosivo y se suele quitar en

refinerías.

Buena estabilidad:

Para impedir la oxidación y formación de gomas en el almacenamiento.

Gran poder calorífico:

Afecta a la Potencia obtenida y a la cantidad de Km. que podemos recorrer por

litro

Olor satisfactorio:

No influye para el comportamiento del motor, pero si afecta a los clientes, es

decir que les guste como huele la gasolina, es una cosa absolutamente comercial.

Bajo punto de inflamación:

Debe estar por debajo de la temperatura ambiente.

La utilización y manejo seguro de los combustibles se basa en dos parámetros: el

punto de inflamación y la temperatura de autoinflamación.

El punto de inflamación no tiene ninguna influencia en cuanto al

comportamiento del motor, pero si en cuanto a almacenamiento y manejabilidad

del combustible.

De ahí que los combustibles líquidos, hay unas normativas que los clasifican en:

o Peligrosidad A1 cuyo punto de inflamación está por debajo de

21º(gasolinas)

o Peligrosidad A2 cuyo punto de inflamación está entre 21 y 55º

(petróleos)

o Peligrosidad A3 cuyo punto de inflamación está entre 55 y 100º (gases)

El punto de inflamación es la temperatura a la cual los vapores que se

desprenden a la presión atmosférica dan “un caudal” cuando se les acerca la

llama.

Si nosotros seguimos calentando el combustible y sigue emitiendo vapores llega

un momento en que se quema la llama, se arde, durante al menos 5s. y ese sería

el punto de combustión.

Entre el punto de inflamación y el punto de combustión hay diferencia que

puede variar de 15 a 30º.

La determinación del punto de inflamación está perfectamente normalizada, hay

una serie de normativas:

o Por tanto tenemos para los líquidos que se inflaman por debajo de79º,

tenemos el procedimiento de baso cerrado TAI, que consiste en: la

muestra se introduce en un baso que tiene una tapa, y esta lleva una

salida tubular, y se va calentando con un baño, van saliendo los vapores

por la salida tubular y se va calentando la llama, entonces cuando se

produce el fogonazo, éste será el punto de inflamación que decíamos

anteriormente.

o Por debajo de 49 grados se utiliza uno que es similar que es el de Abel,

no se que de caña, que es similar al anterior.

o Y luego el de Cleveland que es para mayor de 79º, y este es de baso

abierto.

El sistema de baso abierto es igual, vas acercando la llama según vas calentando hasta

que se produce el fogón.

Luego la temperatura de autoinflamación es la temperatura a la cual el combustible se

inflama, arde espontáneamente sin chispa.

Para determinar la temperatura de autoinflamación se realiza un ensaño en un matraz

que se calienta en un baño, se va inyectando el combustible y se mide el tiempo que

tarda en inflamarse y la temperatura a la cual se inflama.

Entonces luego sacamos una curva del siguiente tipo:

Y la tangente a la curva es la temperatura mínima de autoinflamación de este

combustible.

Desde el punto de vista de que la temperatura de la gasolina está por debajo de la

temperatura ambiente

Porque hemos dicho que entre T de combustión y la T de inflamación hay una

diferencia entre de 15 a 30º.

Entonces si yo tengo a 40º, si yo estuviese por debajo de la temperatura ambiente yo

tendría que calentar el combustible como otros 15 más, lógicamente no lo calentamos

porque la temperatura de inflamación está por debajo de la temperatura ambiente.

Desde el punto de vista de seguridad.

PRODUCTO PI (ºC) TAI (ºC)

Gasolina de aviación (AVGAS) -40 720

JP-4 -20 -

JET A 40 650

GASÓLEO 65 -

Aceites Hidráulicos (AH) 150 430

Aceites Lubricantes (AL) 200 360

PI=punto de inflamación.

TAI=temperatura de autoignición de estos componentes.

Ahí tenemos lo que es distintos combustibles con las temperaturas.

Ahí vemos como para los motores de encendido provocado interesa combustibles

volátiles porque se vaporizan bien, se mezclan bien los vapores con el aire y además nos

permite utilizar sistemas sencillos de mezcla, como puede ser sistemas de inyección a

los carburadores vemos como tiene temperaturas de autoinflamación alta que nos

permiten tener mayores relaciones de compresión sin que se produzca la detonación.

En el caso por ejemplo de los motores diesel necesitamos combustibles con

temperaturas de autoinflamación bajas, porque nosotros lo que hacemos es comprimir el

aire y luego inyectamos el combustible, y entonces lo que tenemos son compuestos más

pesados que tienen moléculas más largas y se rompen rápidamente estas moléculas y no

se que. Nos interesan combustibles con temperaturas de autoinflamación baja, como

pueden ser los no se que.

Entonces desde el punto de vista de seguridad por ejemplo son peligrosos los

compuestos más ligeros no por la temperatura de autoinflamación que es elevada, pero

sin embargo se adquieren concentraciones explosivas a bajas temperaturas, y para que

se produzca la combustión necesitamos echar la mezcla aire-combustible en adecuadas

proporciones. Es peligroso porque a bajas temperaturas ya tenemos concentraciones

explosivas importantes de tal manera de que si hay cualquier chispa se produce la

explosión.

En el punto de vista de no se que los compuestos más pesados, por ejemplo los aceites

hidráulicos de los aceites lubricantes tiene una temperatura de autoignición por ejemplo

en los cilindros baja, o relativamente baja. Eso quiere decir que si hay fugas después del

calentamiento puede haber peligro de autoinflamación del motor.

En el caso de la aviación, tenemos riesgo de incendio por tres cosas: misil, rayo,

electricidad estática.

Y luego hay unas normativas que miden la resistencia entre dos puntos. Y luego con un

rayo con lo cual se revisten los depósitos con aluminio, de tal manera que cuando lo

alcanza el rayo solo se perfora una pequeña parte del aluminio y no “extiende” la

electricidad.

ENTONCES VAMOS A VER LOS ENSAYOS QUE SE REALIZAN EN LA

GASOLINA:

No hay un ensayo único que pueda predecir con exactitud el comportamiento que pueda

tener una gasolina en un motor porque hay muchos parámetros los cuales pueden afectar

al comportamiento de la gasolina en el motor, de tal manera que un mismo modelo de

vehículo con el mismo motor puede tener un comportamiento la gasolina de manera

diferente incluso puede tener un I.O. adecuado pero a lo mejor luego no tiene una

presión de vapor adecuada, ni una volatilidad adecuada, ni un contenido de gomas

adecuado. Es decir el comportamiento de las gasolinas depende de muchos parámetros.

Entonces vamos a ver lo que es la destilación de las gasolinas:

Como la presión de vapor Reid no es suficiente para ver la volatilidad de la

gasolina puesto que solo hace referencia a los compuestos más volátiles y no hace

referencia a los compuestos más pesados que requieren diferentes temperaturas

mayores, temperaturas de ebullición, nosotros tenemos que hacer otro ensayo para ver

la volatilidad de la gasolina que es la destilación.

La destilación podemos decir que es el calentamiento de un líquido hasta su

vaporización parcial, procedimiento por el cual separamos las partes más ligeras de las

partes más pesadas, se requieren mayores temperaturas de ebullición, entonces luego

estos vapores los hacemos pasar a un sistema de condensación, un sistema de

enfriamiento y vuelven a ser líquidos. Entonces este paso de líquido a vapor y luego de

vapor a líquido es lo que llamamos la destilación de la gasolina. Este procedimiento nos

permite separar los distintos compuestos de la gasolina según los puntos de ebullición

que tenga, y nos permitirá mejor estudiar su estructura física así como su composición

química.

Luego nosotros representamos en el eje Y las temperaturas a la cual se destila y

en el eje X el tanto por ciento de destilado y trazamos las curvas de destilación.

Entonces el sistema de destilación está totalmente normalizado, y lo que se hace

es coger un matraz y se hecha 100cm3 de gasolina y se calienta de forma homogénea de

tal manera que hay una normativa incluso que dice que la primera gota tarda en caer de

10 a 15 minutos, y luego la velocidad de condensación es de 4 a 5 cm3/min.

Entonces nosotros en el tapón del matraz hemos insertado un termómetro que

nos va a medir las temperaturas. Entonces nosotros empezamos a calentar y cuando

aparece la primera gota ese es el punto inicial de ebullición.

Se continúa la destilación y nosotros luego vamos tomando referencia por

ejemplo de 10cm en 10cm medimos la temperatura. Otras veces lo que se suele hacer es

controlar, por ejemplo lo que se hace mucho en gasolina de aviación, controlar los

condensado a 75, 105 y 135 grados, pero lo normal es ir controlando el tanto por ciento

que se va condensando.

Luego llegamos al punto final de ebullición que es la máxima temperatura que

tenemos en el termómetro cuando se ha evaporado todo el combustible y empieza ya a

decrecer porque se están descomponiendo térmicamente los residuos que hay. Luego se

cogen los residuos en la probeta, se meten se enfrían y se miden.

Entonces a lo que se ha recogido en la probeta, se le llama recogido, y a ese

recogido le restamos el residuo y tenemos las perdidas por destilación (condensación,

como queramos). Esas perdidas por destilación se refieren a que hay unos productos que

son muy volátiles, entonces esas pérdidas por destilación añaden al 10% no se que.

Como estamos diciendo que tenemos el residuo que se lo restamos al recogido y

nos da el tanto por ciento de los elementos que no se condensan con la destilación. La

normativa lo que llevan son una serie de fórmulas que lo que hacen son unas

correcciones de las temperaturas esas, corrige las temperaturas para repartir eso que no

se a condensado en las diferentes temperaturas que tenemos.

Tú tenías inicialmente 100, si tu le restas el recogido más el residuo, y tienes lo

que se ha perdido.

AHORA NOS VAMOS A LA FOTOCOPIA 23 DE LAS QUE EL NOS DIO, a las de

las tres Curvas de destilación:

Entonces arriba tenemos curvas de dos gasolinas. Se hacen a Presión atmosférica

Abajo tenemos una curva de destilación completa donde hemos puesto los

incondensables más el residuo.

Los inconfensables que es el 10% inicial que es la parte que se pierde, y luego tenemos

el residuo.

Esta curva es correspondiente a un petróleo. Lo que varía respecto a las otras curvas son

las temperaturas. Tenemos una parte que se hace a destilación atmosférica, otra parte

que se hace al vacío; se hace al vacío porque estamos ya con temperaturas muy altas y

se puede producir craqueado y obtener productos ligeros de otros pesados, es decir

estamos palpando los resultados, se hace al vació por esta situación.

Ahí tenemos la curva completa con la cantidad de incondensables y con el residuo.

Como puntos más importantes de esta curva de destilación:

o El punto inicial de destilación no nos indica mucho

o Tenemos lo que es el punto del 10% de destilado.

o Tenemos lo que es el punto del 50% de destilado.

o Tenemos lo que es el punto del 90% de destilado.

o Se puede añadir si se quiere el punto final de ebullición.

Un punto del 10% bajo, da idea de un buen arranque en frío, de que se vaporiza bien en

frío y puede arrancar perfectamente en frío. Hay por ahí un formula de un tal Dinkinson

y Brown que dice que para que arranque bien en frío no debe haber una diferencia entre

la Temperatura ambiente y la Temperatura del 10% es, por ejemplo si la Temperatura

ambiente es de -29ºC, la Temperatura del 10% no debe ser mayor de 36ºC. Si es de

18ºC no debe ser mayor de 53ºC.

Temperatura Ambiente Temperatura 10%

-29 <36ºC

-18 <53ºC

-7 <71ºC

45 <87ºC

Entonces la Temperatura del 10% baja, lo que hace es favorecer el arranque en frío,

pero tiene también un inconveniente, es decir, que tiene muchas partes volátiles, pero al

tener muchas partes volátiles se pueden formar tapones de vapor que se ven favorecidos

por los conductos que están calientes, por la presión de vapor Reid que sea

excesivamente alta o por la volatilidad que sea alta. Entonces habrá que retocar todos

esos puntos para obtener un combustible que no nos de demasiados tapones de vapor.

08/05/06

CURVAS DE DESTILACION

El otro día estuvimos viendo lo de la destilación de las gasolinas y decíamos que

como puntos importantes teníamos el punto inicial, que tenía una importancia relativa,

el pto. del 10%, donde ya se había destilado una determinada cantidad, el pto. del 50%,

el del 90% y también podríamos añadir el pto. final de ebullición.

Punto Inicial: Tiene una importancia relativa

Punto del 10%

Ya se ha destilado una determinada cantidad. Hace referencia a la

facilidad de arranque en frío. Si tenemos una Tª del 10% baja, se produce una

buena vaporización y un buen arranque en frío.

Si esta temperatura resulta ser muy baja se pueden producir tapones de

vapor y formación de hielo. Si hay muchos poros, o las tuberías son muy

rugosas, esto produce un calentamiento que favorece la formación de tapones de

vapor. La aparición de tapones de vapor se puede evitar subiendo la Tª del 10%,

bajando la presión de vapor y rediseñando el circuito. El problema es que no

puedo subir la Tª del 10% a voluntad, la gasolina tiene la que tiene. La única

solución es quitar compuestos volátiles y a partir de ahí empiezo la destilación.

Con lo cual ya quitando la parte más volátil, bajando la presión de vapor y

subiendo la Tª, tendremos menos problemas de formación de tapones de vapor.

Si la Tª del 10% es alta, tenemos menos compuestos volátiles, y necesito

mayor temperatura para que se vaporice el combustible.

La formación de hielo esta relacionada con esta Tª. Si la Tª del 10% es

muy baja, tenemos muchos compuestos volátiles, se produce la vaporización, y

lo que ocurre es que absorbe todo el calor y puede dar lugar a la formación de

hielo.

Lo normal es llegar a soluciones de compromiso. Si 2 combustibles

tienen igual presión de vapor, la que tenga la Tª 10% mas baja será mas volátil, y

tendrá más tendencia a formación de tapones vapor.

Punto del 50%

Mientras el 10% nos daba una idea de la facilidad de arranque, esta nos

da idea sobre el tiempo de calentamiento del vehículo y sobre la aceleración y

distribución.

Si tenemos una Tª alta, tenemos un combustible poco volátil, y

necesitaremos mucho tiempo de calentamiento (necesitamos tener mucho tiempo

el starter para que se caliente el motor) porque no se vaporiza bien. Se pueden

producir incluso sustancias líquidas que se depositan en el cárter.

Debe proporcionar, calentamiento rapido, una aceleración rápida y una

buena distribución.

Vamos a ver, si tenemos una tª alta, tendremos un calentamiento lento,

una aceleración lenta, y una mala distribución en el cilindro. Conviene llegar a

soluciones de compromiso que nos proporcionen una máxima cantidad de

combustible vaporizado para que se caliente rápido, se acelere bien, y haya una

buena distribución en el cilindro.

Punto del 90%

Está relacionada con las fracciones menos volátiles que podamos tener.

Es decir, nos da idea de la suciedad del motor porque un pto del 90% alto, quiere

decir que tenemos bastantes sustancias pesadas que luego se depositan en lo

émbolos, cilindros… El plomo tetraetilo también tienen tendencia a depositarse

en esas sustancias más pesadas que luego forman depósitos. Además, pueden

quedar partes liquidas que por se pesadas no se evaporan bien y que entran al

cárter, diluyendo el aceite. En tiempo frío, el aceite no tiene coge la temperatura

adecuada para vaporizar ese combustible que le ha entrado y por lo tanto esos

líquidos diluyen el aceite.

En conclusión, lo ideal es un 10% adecuado para que arranque bien, un

50% que de una volatilidad media, para que el tiempo de calentamiento sea

corto, se acelere bien, nos de una buena distribución y un consumo bajo. Un

90% debe ser algo intermedio ya que los productos pesados se pueden depositar,

por lo que lo ideal es que tenga una pequeña porción de productos pesados que

sirvan para lubricar.

Punto final de ebullición (P.F)

No viene en las especificaciones pero está relacionado con las colas de la

gasolina (partes pesadas). Cuando la diferencia entre la tº del punto final de

ebullición y del 90% está es superior a/ está entre 40 y 50ºC (dice las dos cosas,

no hay quien entienda a este tio, pero creo que es entre, porque la segunda vez

creo que lo consultó en su hoja), quiere decir que aparecen muchas colas que

pueden diluir el aceite.

PRESIÓN DE VAPOR REID.

Es uno de los valores que nos mide la volatilidad de la gasolina, y se mide por el

método Reid. Nos mide tendencia de la gasolina a formar tapones de vapor. La

temperatura a la se mide es 100ºF (37,8ºC).

La presión de vapor se mide en:

KPacmkginlb 22

Se admite q para que no se produzcan grandes tapones de vapor, la presion de

vapor Reig no debe pasar las 7 lb/in2, o lo que es lo mismo 0,49 kg/cm

2, a la tª de

37´8ºC (100ºF).

Ensayo

Consiste en medir el incremento de presión que se registra cuando que dejamos

vaporizar una gasolina en un baño que está a 37,8ºC.

El sistema está formado por 2 cámaras cilíndricas, una donde va la gasolina, y

otra de un volumen cinco veces la anterior (V2=5V1) donde va el aire, y un manómetro.

Se acopla el conjunto (la cámara de gasolina, la cámara de aire y el manómetro), se

agita, se mete en un baño que está a la temperatura de 37,8ºC, la gasolina se vaporiza y

aumenta la presión. Llega un momento en el que alcanzamos el valor máximo, y ya de

ahí no pasa. Ese valor máximo es la Presión de Vapor Reid. Como veis es un ensayo

muy sencillo.

Es el método que se ha utilizado tradicionalmente, pero hay otros:

automático: Norma D5190

vaporetto: Norma D5191, que no sabe exactamente como va.

Se aplican tanto a la gasolina con como sin plomo. Esta todo normalizado, en las

gasolinas de aviación, para motores alternativos, el valor este es de 35- 50 kpa, y el

JP4, por ejemplo, está entre 14-22.

Luego tenemos una expresión:

liquidagasolina

vaporgasolina

V

V

L

V

Relación Vapor-Liquido

Tiene la norma D2533.

Entonces, es un método estandarizado que lo que hace es relacionar el volumen

de gasolina que se vaporiza a partir de un determinado volumen de gasolina líquida, a

una determinada temperatura. Es decir, nosotros tenemos la liquida y la ponemos a una

determinada temperatura, luego vemos la cantidad de vapor de gasolina que aparece.

Así, establecemos la relación entre ese vapor y ese líquido.

En automoción, en motores alternativos, tenemos un valor máximo de 20. En

EE.UU., se usan estos valores a distintas temperaturas para las diferentes gasolinas que

tienen. Entonces, la temperatura a la que se alcanzan estas relaciones están muy

relacionadas con el comportamiento de la gasolina en el motor y, por ejemplo, cuanto

más alta es la temperatura a la que se alcanza la relación v/l=20, quiere decir que

tenemos una menor tendencia a la formación de vapor. Cuanto menor sea la tª en la que

se alcanza V/L=20, tenemos menos problemas de aceleración del motor.

En Europa se usa este valor:

)(%º707)( VCEKPaRVPVLI

Donde:

VLI, es el indicador de la volatilidad de la gasolina

RVP, presión de vapor Reig

E70ºC, volumen de gasolina evaporado a 70ºC (en % en volumen)

Una presión de vapor alta indica la presencia de compuestos volátiles, que

pueden dar lugar a la aparición de tapones de vapor (vapor lock).

Como decíamos el otro día, si los tapones de vapor son parciales, lo que hace es

que la temperatura de la gasolina sea pobre porque no le llega suficiente combustible,

Si es total quiere decir que no le llega ningún tipo de combustible.

PROPIEDADES ANTIDETONANTES DE LA GASOLINA

Entonces, una de las características más importantes de las gasolinas y que ha

servido como base para la clasificación de las gasolinas es la resistencia a la detonación

y que se mide con el índice de octano.

Existe una estrecha relación entre el poder antidetonante de la gasolina y la

relación de compresión, es decir, entre la relación de compresión y el índice de octano.

Recordamos que a mayor relación de compresión, mayor rendimiento tiene el motor.

GRAFICO de la relación de compresión frente al Índice de octano.(evolución histórica)

La obtención de gasolinas de alto índice de octano, es una solución de

compromiso entre el coste de obtención de la gasolina y el rendimiento máximo que se

le pueda sacar del motor.

Fenómenos de detonación por picado

No son solamente de pendientes del comportamiento fis. químico de la mezcla aire

combustible, sino también de las características de funcionamiento y diseño del motor.

Era preciso establecer una sistema que nos permitiera medir las propiedades

antidetonantes de las gasolinas y dado que no había una teoría q se ajustara a unas bases

científicas para su obtención, se ideo un sistema empírico--- comparativo con una serie

de combustibles patrones y que se sigue usando en la actualidad para valores inferiores

a 100. Para este sistema, primero, se normalizan los combustibles de referencia, que

como sabéis son el heptano e isoctano. Luego tenemos un motor normalizado, de

relación de compresión variable, los métodos necesarios para la determinación de estos

indices de octano que son:

- Research F1, norma ASTM D2699

- Motor F2, norma ASTM D2700

Y luego también, se normalizan los medidores de la intensidad de detonación (knok

meter).

COMBUSTIBLES PATRONES O DE REFERENCIA

La calidad antidetonante de la gasolina se expresa en función de una escala

empírica ideada por Edward Graham, basándose en dos hidrocarburos. El isoctano (2-2-

4 trimetil pentano), que se le asignó un valor de 100, por ser el hidrocarburo que mayor

relación de compresión admitía sin detonar, y luego el Heptano, que le dio un valor de

0, por ser el combustible que menor relación de compresión admitía sin detonar.

El número de octano de una gasolina se obtiene comparando su comportamiento,

con el de una mezcla de Isoctano y Heptano, así cuando el comportamiento es igual al

de la mezcla se dice que tiene un número de octano igual a la proporción de isoctano

que tiene la mezcla.

Por ejemplo, una gasolina se dice que tiene un índice de octano n, cuando su

comportamiento en cuanto a detonación como n partes de isoctano y 100-n partes de

Heptano. Una gasolina de IO=96, se comporta en cuento a detonación como 96 partes

de Isoctano y 4 partes de Heptano.

Bien, entonces la referencia primaria de los combustibles primarios para la

obtención de los indices de octano menores a cien se basan en Isoctano y Heptano. Para

valores superiores a 100, se utilizaban dos escalas que eran:

*Ampliada

Isoctano + Heptano + 0,88 ml TEL/l

Y luego se utilizó el valor detonante que era (isoctano para unas determinadas

cantidades de plomo) :

Isoctano + 0,13 ml plomo = 105

Que se utilizaron hasta obtener lo que era el índice de potencia mecánica. El

índice de potencia mecánica en realidad es la escala del valor detonante traducida al

indice de potencia mecánica, por ejemplo tengo yo unos valores, como el de una

gasolina que era isoctano + 0,13 ml de plomo, se corresponde con un indice de potencia

mecánica de lo que sería ahora 105. Porque para medir el índice de potencia mecánica

utilizamos isoctano más plomo.

¿Cuándo se determina el índice de octano de la gasolina, se considera solo el

hidrocarburo, no lleva aditivos antidetonantes? No, hidrocarburos solo.

INDICE DE POTENCIA MECÁNICA

Posteriormente a la creación de las escalas, se encontraron hidrocarburos menos

detonantes que el isoctano. Y se desarrollaron por ejemplo las gasolinas 100/130,

100/115, y luego las 100/145. Para medir la capacidad antidetonante de estas gasolinas

se utiliza el índice de potencia mecánica, que como ya hemos dicho utiliza el

combustible patrón: isoctano + plomo.

El índice de potencia mecánica es la máxima potencia que se puede obtener con

un combustible sin detonar, respecto a la que se obtiene con uno de isoctano, también

antes de detonar. La relación entre esas dos potencias es el índice de potencia mecánica.

Entonces, el índice de potencia mecánica 100/130, quiere decir que 100, es el

comportamiento en mezcla pobre, y 130 es el comportamiento en mezcla rica. Quiere

decir que en mezcla rica, saca un 30% más de potencia que sacaría con el isoctano.

Entonces, en la actualidad como digo los números de octano se basan en el

índice de potencia mecánica que tiene por patrón isoctano + plomo, y el índice de

octano normal que tiene por combustible patrón la mezcla entre isoctano y heptano.

Los inconvenientes que representan las escalas de referencia son los siguientes, e

primer lugar, los números de octano no guardan relación con el rendimiento en cuanto a

la escala. Que quiero decir con eso, la subida del 10% del índice de octano en la parte

inferior de la escala, supone un menor aumento de potencia que si la subida es en la

parte superior de la tabla.

.-Ejemplo

Tenemos un motor que desarrolla 59 cv. y está preparado para una gasolina de

IO=50, Si se modifica para una gasolina de IO=70, la potencia sube a 71 cv. Eso

supone un 20%.

Pero si por ejemplo tenemos un motor que tenga 78 cv, y esta preparado para

una gasolina por ejemplo de IO=80, y subimos a IO=100, sacamos una potencia de 100

cv, que supone un incremento de 22 cv.

¿Un incremento de potencia de 3 en el índice de octano puede subir mucho? No

creo que suba mucho. Cuando preparamos un motor para otro índice de octano, no

sólo modificamos la gasolina que usamos sino que hay que modificar el motor casi

completamente. Hay que preparar el motor para que tenga mayor relación de

compresión. Porque sólo echando una gasolina de mayor índice de octano no ganas

más potencia, sólo que está mas desahogado en cuanto a problemas de detonación.

Pero si pueden aparecer más depósitos de plomo.

Como ya veremos el día siguiente hay otros indices de octano, como es el

número de octano en carretera que se calcula para cargas variables y todas estas

cosas, que no es lo mismo que cuando el motor está en un banco.

En cuanto al tema de las escalas, decir que hay una discontinuidad del número

de octano en torno al valor de 100, porque no hay una continuidad en la hecha con

isoctano y Heptano, es decir, nosotros tenemos aquí una escala de isoctano y heptano

que tendrá un valor de 10 a 100 y luego a partir de 100 tendremos otra escala. Entonces,

en estos valores de 100 no hay una continuidad de la escala, es decir que yo puedo

trabajar y decir bueno pues yo la gasolina de IO=98, hecha por isoctano y heptano, y de

100 con plomo tetraetilo, ¿puedo sacar yo una gasolina intermedia mezcla de las dos y

que me salga una de 99? No, porque no hay continuidad en las escalas porque son

escalas distintas.

9 – 5 - 06

METODOS DE ENSAYO PARA LA OBTENCIÓN DEL IO

Pueden existir gasolinas con un índice de octanos menores que 0 pero estas no son

usadas comúnmente.

Para hallar el poder antidetonante se realiza un ensayo en el cual lo primero que hay que

hacer es normalizar el combustible de la siguiente manera:

Para índices menores a 100 se usaba el heptano-isoctano.

Para índices mayores a 100 se usaba el isoctano+plomo tetraetilo.

Pueden existir gasolinas con un índice de octanos menores que 0 pero estas no son

usadas comúnmente.

A continuación se normaliza también el motor de ensayos en laboratorio. Este es un

motor monocilíndrico, de 4t, y de relación de compresión variable. La relación de

compresión variable se obtiene mediante un mecanismo con un tornillo sin fin. Este

motor lleva en el carburador 3 cubetas: una para el combustible cuyo poder

antidetonante se quiere medir; y las otras 2 para meter los combustibles patrón.

También lleva sendos sistemas de graduación de la riqueza y de calentamiento del aire.

Luego también tenemos unos medidores de intensidad de detonación, los cuales

también están normalizados pues no se puede dejar que esto lo determine la capacidad

auditiva del operario, basados en 2 tipos de transductores:

Uno de intensidad electromecánico de membrana, que consiste en una

membrana deformable que actúa sobre una varilla y esta varilla cierra un

circuito eléctrico de tal manera que en el circuito eléctrico hay una resistencia

que se calienta mas o menos dependiendo del como de abierto o cerrado este el

circuito (que lo determina la varilla), en definitiva, depende de la intensidad y

frecuencia de los saltos que pega a varilla;

Transductor inductivo que se basa en medir la permeabilidad magnética de una

varilla de Ni cuando es sometida a una determinada presión. Este es más

moderno.

Condiciones para los métodos de ensayo de poderes antidetonantes para los distintos

métodos están el la hoja nº 24 que nos dio Pons.

La temperatura del aceite no esta en la hoja pero es 57 ºC, con viscosidad SAE-30,

presión aceite 0,75 – 2,10 Kg/cm2, para todos y el apartado de “AVANCE AL

ENCENDIDO” para el método “MOTOR”, que pone que es variable entre 19-26 ºC es

para relaciones de compresión de entre 5 y 7.

Existe otro metido de ensayo que consiste en alimentar nuestro motor con el

combustible problema y regulamos la riqueza para que nos de la máxima intensidad de

detonación. Una vez tenemos esa riqueza lo que hacemos es variar la relación de

compresión para obtener 55 unidades de intensidad de detonación que nos marca la

detonación. Luego tomamos 2 combustibles patrones de isoctano-heptano cuyo numero

de octanos no difiera entre los 2 de mas de 2 unidades y que nos de una intensidad de

detonación un poco por encima de 55 y el otro un poco por debajo de 55 y luego por

interpolación se obtiene el índice de octanos.

Índice de Picado (IP) = NO mezcla patrón 1 + NO problema (NO mezcla patrón 1-NO

mezcla patrón 2).

(Representación grafica)

IP Ref.1

Problema

Ref.2

Relación 90 90,7 92 NO

Comb/aire Por

interpolación

El índice de picado y la intensidad de detonación es lo mismo.

SENSIBILIDAD DE LA GASOLINA.

Las condiciones de ensayo del método research son más suaves que las del método

motor. Esto hace que halla diferencias en el NO determinado por uno u otro método

excepto en la gasolina muy detonantes que son prácticamente iguales. Esto mide la

sensibilidad de la gasolina.

Sensibilidad= NO Research – NO Motor.

Esta sensibilidad depende de los hidrocarburos que compongan esta gasolina.. Por

ejemplo los parafínicos son poco sensibles.

El método Research nos orienta sobre la calidad antidetonante de las gasolinas cuando

van a operar en condiciones poco severas(bajo régimen de giro) y el método Motor justo

al contrario.

NO EN CARRETERA

Hasta ahora hemos obtenido el NO en unas condiciones fijas y así no sabríamos cual es

el comportamiento de la gasolina cuando trabajamos con un vehículo (carga variable,

régimen variable...). Para esto se usa el NO en carretera. Lo que hace es variar un poco

la intensidad de detonación en función de los avances. Hay 2 método:

Método UNIONTOWN- Ajustamos el vehículo con las recomendaciones del

fabricante, se calienta el motor, se pone el carretera a velocidad de 16km/h, se

mete la directa (es las 3º marcha, este Pons sigue en el año 3 A.C.) y se acelera a

fondo, hasta obtener la intensidad máxima de detonación y luego lo que se hace

es repetir el ensayo con combustibles patrón hasta alcanzar esa intensidad de

detonación. Hay otro método = que este que lo que hace es sacar varias

intensidades de detonación, con la velocidad, y saca unas curvas, donde se

corten esta la solución.

Método MODIFIELD- Dando un avance al encendido muy pequeño y se va

acelerando hasta que no se oye el picado del comb. Aquí se obtienen un punto

de avance al encendido y velocidad. Se repite el ensayo avanzando 2º el

encendido. Así se obtiene una curva. A continuación se hace lo mismo con el

combustible problema, se saca otra curva y en la intersección esta la solución.

REGLA- NO Motor < NO en carretera < NO Research.

Como ocurre esto para la certificación de los motores se emplea un índice que es:

INDICE DE ACTUACIÓN EN CARRETERA O EL INDICE

ANTIDETONANTE

Que es una media entre los 3. Se usa en USA.

DEPRECIACIÓN DE CARRETERA= NO en carretera - NO Research

VARIABLES QUE ACTUAN SOBRE EL NO

Cambio de humedad, 20%-90% baja el NO –4 ptos.

Aumento de la altitud, 0-1000 m baja NO –9 ptos. Pq la presión de entrada es

menor. No se favorece la detonación. Hay una ecuación que es la siguiente:

RO= P/40,3 + 0,014 *(P^2/40,3)

Con P – variación de la presión atm en mm Hg.

RO - Variación NO

Aumento de 4º AE supone que necesitamos +4 ptos. En el NO.

Depósitos en el pistón a partir de 16000km supone + ptos.

Aumento de la temperatura de 60-94ºC supone +6.

La variación, en el apartado de los depósitos no se ven afectados si la gasolina es con

plomo o sin plomo.

Si se utiliza un aceite multigrado (SAE-30) puedes llegar a necesitar un combustible 3 o

4 ptos menos de si es monogrado.

RELACION DE LOS HIDROCARBUROS DE LAS GASOLINAS CON EL

INDICE DE OCTANOS

El aumento del peso molecular de los hidrocarburos es desfavorable para el IO.

La existencia de cadenas ramificadas en los hidrocarburos eleva la calidad

antidetonante.

La presencia de dobles enlaces entre los átomos de carbono o instauración, eleva

el IO. Hexeno-1 76, Hexeno-2 93

El IO es tanto mayor cuanto mas próximo al centro de la molécula se encuentre

el doble enlace. N-propil ciclohexano 18, Isopropil ciclohexano 36

En los hidrocarburos ciclicos, son de gran influencia, los tipos de cadenas de

estos anillos. Ciclohexano 77 MON, cliclopentano 85 MON

Una mayor instauración de los hidrocarburos del ciclo, supone un mayor IO.

Ciclohexano 77, Benceno 3

16-05-06

LA DETONCACIÓN EN UN MOTOR DEPENDE DE:

Diseño del motor:

o Cámara de combustible que tenga:

Materiales

Culata

Émbolo

Geometría

o Relación de compresión

o Tamaño del motor

Condiciones de operación.

o Carga

o Regimenes de giro

o Reglaje: avances en el encendido y temperatura de refrigeración.

o Condiciones ambientales.

Presión ambiental.

Temperatura ambiental

Humedad

Formación de depósitos en la cámara de combustión: Hace que la relación de

compresión aumente porque disminuye el tamaño de ella. Al formarse más

depósitos a lo largo del tiempo, un motor viejo necesita una gasolina con un

mayor índice de octano que uno igual nuevo.

Los fenómenos de detonación están controlados por la presión y temperatura y relación

tiempo de residencia de la mezcla / tiempo de retardo

Esto ocurre porque al aumentar la relación de compresión aumentan la presión y

temperatura y además si hay sobrealimentación aumenta la tendencia a la detonación.

En motores de aviación aparecen dos alternativas:

Lograr relaciones de compresión para lograr consumo más pequeño.

Sobrealimentar mucho para obtener potencias mas elevadas.

Entonces, en una aspiración normal de consiguen de P.M.I. 150-180 psi, Relación de

compresión 5-9 utilizando una gasolina de índice de octano 60-100.

Sobrealimentación: 520 psi para relación de compresión de 5 e índice de octano de 100.

Lo que pasa que antes en los aviones se trataba de conseguir una carga mayor pero

ahora se intenta aumentar la relación de compresión para conseguir un menor consumo

utilizando la sobrealimentación de forma breve sobre todo para el despegue.

Presión de admisión: Mayor carga, mayor P, Tª de final de compresión y también se

reduce el tiempo de retardo y aumenta la tendencia a detonar. La tendencia a detonar se

supone que aumenta con aumentar la presión cuando la mariposa esta abierta y si se

cierra se resuelven los problemas de detonación.

Tª de admisión: lo mismo de antes.

Tª de trabajo: influye en la Tª de la mezcla final la Tª de trabajo depende del

sistema de refrigeración que tengamos: aire o liquida. Si es por aire estará 50-100

grados mas caliente.

Inyección agua, agua mezcla con metanol: Se produce una refrigeración por la

evaporación del agua o del alcohol, por tanto al enfriar reduce la tendencia a detonar.

Avance del encendido: Se toma antes del P.M.S. para que la combustión se

acerque a un proceso a volumen constante. Avance muy pronto: perdida de potencia por

gases ya quemados. Ha de ser adecuado y si hay detonación habría que retrasarlo.

Tiempo de residencia:

Régimen de giro: a medida que aumentamos las vueltas, el motor empieza a ser

mas adiabático y hay mayor temperatura porque no le da tiempo para

refrigerarse, por tanto aumenta la detonación.

Velocidad del émbolo, mayor velocidad de la llama, se reduce tiempo de

residencia de la mezcla y se quema antes de darse la detonación

De estas dos predomina la segunda. Por tanto un aumento del régimen de giro reduce

también la detonación por aumentar la velocidad del pistón.

Geometría: Forma de la cámara, forma del émbolo, disposición de las válvulas,

lo que bajan, distribución de temperaturas del émbolo, posición de bujías e inyectores.

Tiempo de retardo de la inanición lo relacionamos con la dosificación. Tanto mezcla

pobre como mezcla rica reduce la detonación. En la mezcla rica el combustible se

vaporiza y refrigera y es una táctica utilizada en aviones. En la mezcla pobre el exceso

de aire nos elimina el calor.

Tipo de combustible: adecuado para cada motor para soportar la relación de

compresión del motor.

Siguiendo con los ensayos:

No entra.

Fin

23-05-06

GASOLINAS SIN PLOMO

Cuando estaba la gasolina sin plomo, se introdujeron los catalizadores para

eliminar la contaminación de los gases de escape. Sin embargo, en los vehículos

equipados con catalizadores se vio que al usar gasolina con plomo, ésta atacaba al

platino que los constituye, cargándoselos. Fue necesario entonces eliminar el plomo

tetraetilo de las gasolinas, trayendo consigo una reducción en el I.O. y se hace entonces

necesario añadir otros aditivos que reduzcan la detonación, así como mezclar

combustibles de alto octanaje (isobutano), pero exentos de plomo, con otros de menor

índice de octano, y se trata normalmente del platforming, alquilatos e isomerizados de

altos contenidos en isoparafinas y aromáticos.

- Alquilación: podemos obtener isoctano mezclando isobutileno con un

catalizador de ácido sulfúrico para obtener gasolinas de alto valor (isoctano).

- Platforming: es un proceso altamente selectivo para convertir los

constituyentes de la gasolina de destilación directa de bajo N.O. Es un proceso de

deshidrogenización de naftenos que los transformamos en aromáticos con catalizadores

de Platino.

En los combustibles tratados en platforming con altos contenidos en isoparafinas

y aromáticos, echamos como antidetonantes aditivos no metálicos:

Metil-terbutil-eter (MTBE) en proporciones del 3 al 15% de volumen.

Metanol con proporciones de un 2 a un 3%

Mezclas de alcoholes u otros alcoholes superiores de hasta 8 átomos.

Una pequeña proporción de plomo de 0,013 g/l.

Entonces el índice de octano de las gasolinas sin plomo es de 96 RON (86 MON)

para la super, y de 91 RON (82,5 MON) para la normal.

Entonces, la utilización de la gasolina sin plomo en los motores más antiguos pues

quedaba supeditada a una serie de razones, a saber:

Las gasolinas tienen el suficiente índice de octano... no hay problema en el N.O a

utilizar ya que las gasolinas actuales tienen el suficiente N.O como para no detonar, sin

embargo el plomo tiene un carácter lubricante que lubricaba las válvulas, asientos y

guías de éstas. Eliminando el plomo, eliminábamos esta lubricación de las válvulas

asientos y guías pudiendo llegar al gripado de la válvula de escape. Lo que se ha hecho

ha sido modificar el material de estos elementos para poder utilizar la gasolina sin

plomo porque le quitamos el carácter lubricante al plomo y puede causar problemas en

las válvulas y guías. También se le han echado una serie de aditivos especiales para

sustituir la lubricación del plomo.

En cuanto a los catalizadores, ya para 1993 se utilizaron en medio mundo 6.000.000

de vehículos que utilizaban catalizadores (... no lo dice, pero lo patentó la casa sueca

SAAB). Están constituidos fundamentalmente por una estructura cerámica de alúmina

cubierta de metales preciosos (platino, paladio, rodio). Los catalizadores actúan como

un horno quemando los gases de escape, trabajando a una temperatura de de 400 a 800

ºC.

Tenemos los catalizadores de 2 vías que eliminan los hidrocarburos

inquemados y monóxidos de carbono.

Tenemos los de 3 vías que eliminan en un 50% los óxidos de nitrógeno y los

hidrocarburos inquemados y monóxidos de carbono (en un 80 a 90%).

El de 3 vías también lleva la sonda “lambda” que cuando hay una desviación lo que

hace es corregirla: lo que hace es controlar la riqueza de la mezcla (inyectores y

carburador) mediante los gases de escape.

Entonces de un tubo de escape sale oxígeno, nitrógeno, anhídrido carbónico, vapor

de agua y pequeños contaminantes permitidos. Entonces cuando un catalizador funciona

a pleno rendimiento quema hasta un 80-90 % de los gases de escape. Los catalizadores

suelen tener una vida media entre 70.000 y 80.000 Km y son piezas muy sensibles que

les puede afectar cualquier cosa; los Mitsibishi no-sé-qué les atacaba el azufre se los

cargaba y los tuvieron que cambiar. Entonces nosotros teníamos que utilizar los

catalizadores porque se utilizaba gasolina sin plomo... Si hemos de sustituirlo hay que

quemar antes un par de depósitos par eliminar el plomo. También, si se consume mucho

aceite también le afecta al catalizador o ciertos aditivos que se le pueda echar a la

gasolina sin plomo. En los motores de 2 tiempos (que queman aceite) también se puede

utilizar porque llevan aditivos que limpian todo eso (pa que te’enteres!). En cuanto a

medidas tomadas para reducir la emisión de contaminantes está la ULEV (ultra low

emission vehicle –año 2000-) de California, USA, la cual impulsó la “recirculación de

gases” al arrancar el automóvil. Hasta que el catalizador no alcanza la temperatura de

funcionamiento (350-400 ºC), éste no purifica los gases de escape y ocurre desde que se

arranca el motor hasta que transcurren unos minutos. Entonces lo que se hace es

recircular los gases en una cámara interna dispuesta para ello debajo del maletero, hasta

que el catalizador ha alcanzado la temperatura de trabajo y es cuando se hacen pasar los

gases por el mismo.

LA SUSCEPTIBILIDAD AL PLOMO.(22:20)

En el año 1922, Mideley - Boyd, descubrieron lo que es la acción del plomo

tetraetilo sobre la gasolina; es decir, descubrieron que al introducir plomo tetraetilo, el

índice de octano aumentaba. Entonces se han hecho muchos estudios para investigar la

acción de los compuestos de plomo sobre la combustión de la gasolina, y lógicamente la

acción antidetonante se debe a una serie de circunstancias que están ahí e iremos

viendo.

Def.: Llamamos susceptibilidad al plomo a la variación del índice de octano en

la gasolina con la variación del plomo tetraetilo. Los efectos sobre el índice de octano

de la gasolina con la variación del plomo tetraetilo depende de la composición de la

gasolina y de la naturaleza de los compuestos químicos que tenga. Por otra parte, no hay

proporción entre la concentración de plomo y el aumento del N.O.; no hay linealidad

entre la proporción de plomo y el aumento del índice de octano.

La acción antidetonante se debe a:

1. El plomo tetraetilo homogeniza la temperatura de la mezcla carburada; al

ser el plomo un buen conductor del calor, evita la formación de puntos

cálidos.

2. Absorbe el calor evitando que las moléculas de la mezcla alcancen una

energía de activación elevada disminuyendo la velocidad de reacción.

3. Captura electrones evitando la formación de radicales activos, que son

los desencadenantes de las reacciones entálpicas en cadena y que

aumentan la velocidad de reacción. Tenemos aquí una reacción; se

rompe; y aparecen aquí unos electrones que los captura evitando que

desencadenen las reacciones entálpicas.

4. Evita la formación de peróxidos que son altamente reactivos, y son los

que inician la formación de radicales libres que son los que causan las

reacciones entálpicas.

5. Por último, el plomo también funciona como un catalizador negativo:

ralentiza todas las reacciones.

LA SUSCEPTIBILIDAD DEBIDA AL AZUFRE. (26:20)

Depende de los compuestos que (mueve la pizarra y no se oye nada) tenga

esa gasolina. Hay una ecuación que nos mide la eficacia de la adición del plomo

tetraetilo en la gasolina para un determinado contenido de azufre, hallada por el señor

Livingston:

1·

100

nSK

Valores para K y n, según el tipo de azufre:

K n

Mercaptanos 11,7 0,68

Sulfuros 7,3 0,68

Disulfuros 10,5 0,68

Tiofenos 7,4 1

Dependiendo del compuesto que tengamos, tenemos unos valores para alfa, n y K.

Alfa: eficacia de la adición del plomo tetraetilo (con azufre)

El contenido de azufre viene en tanto por uno en peso.

Ej.: ¿Cuál sería la eficacia del plomo tetraetilo con un 2 % de contenido de azufre

Mercaptano?

%55102,0·7,11

100

1·

10068,0

nSK

Eso quiere decir que la eficacia del plomo es de un 55% nada más, dado que el azufre

merma la capicidad antidetonante del plomo. Es decir, la eficacia del plomo sería

solamente de un 55% de la que tendríamos si no tuviese azufre. Por lo tanto, tendría que

echar el doble de plomo para obtener la misma subida del I.O. (que una gasolina que no

tuviese azufre, se entiende).

ESPECIFICACIONES DE LA GASOLINA.

Las especificaciones de la gasolina suelen tener una especificaciones muy similares (si

tú lo dices, ilustrísimo Pons...). Generalmente se suelen denominar las gasolinas por el

índice de octano y tenemos por ejemplo la 97 con plomo, la Eurogrado de 96 I.O. sin

plomo, la 98 sin plomo. En europa (y españa!), tenemos la 92 con plomo y en EE.UU la

Premium (super) y luego las normales con un relativamente bajo poder antidetonante

(95 I.O.). Las gasolinas para automóviles son las que más se utilizan se llaman

MOGAS, tienen una serie de especificaciones con carácter internacional que las

cumplen todos los países y que las especifican unos organimos oficiales (INTA, OTAN,

NATO ..); lo único que varía es el nombre del organimos, que cada uno tiene el suyo.

Las especificaciones suelen ser similares, pero con pequeñas variaciones que se deben a

la climatología y las distintas condiciones ambientales (Presión de vapor,

temperatura...que en un mismo país –españa- puede variar la Pv de invierno a verano y

entonces puede variar).

Tenemos una tabla de especificaciones:

La densidad ya la vimos el otro día, la volatilidad y la presión de vapor

Reid también...

Se exige una cierta volatilidad proporcional a los compuestos de ligeros

que tiene, se puede ver en la curva de destilación cómo se limitan la

proporción de destilados y las temperaturas a las que se obtiene. Se

puede ver como la Eurogrado dice que el volumen evaporado a 70 ºC

debe estar entre el 15- 45 % (limita incluso el volumen evaporado porque

se exige una cierta volatilidad), a 100 ºC tiene que estar entre 40-65% y a

180 ºC dice que debe haberse evaporado el 85% por lo menos. El límite

está en 215 ºC; esto te asegura que no haya excesivos componentes

pesados.

En cuanto a la interpretación vapor-líquido ya vimos lo que era...

En cuanto a la presencia del compuesto de azufre en la combusitón, que

produce anhídrido sulfuroso e incluso ácido sulfúrico que son

contaminantes (malos-malos!) y son corrosivos para las partes metálicas.

Se puede ver también como está limitado el contenido de azufre (0,05%

en peso para la “sin plomo”, un 0,7% en peso para la “con plomo”).

En cuanto la corrosividad, se hacían unos ensayos par determinar la

corrosividad de las gasolinas.

Las impurezas también tenían mucha importancia los hidrocarburos no-

sé-qué, las olefinas. Las olefinas se oxidaban y se transformaban en

gomas de alto peso molecular y como tienen un alto I.O., si se

descomponen bajan el I.O. Además, se pueden pegar en las válvulas de

admisión y se pueden depositar incluso en el conducto de admisión.

Estos compuestos se van descomponiendo y van adquiriendo poco a

poco mayor peso molecular (se forman una especie de granitos de goma

pegajosos) que se pegan en la parte interior del depósito y luego se

desprenden, pueden obstruir las válvulas de alimentación y crean una

serie de depósitos en la cámara de combustión y en los no-se-que.

Entonces se controla el contenido de estas gomas y se controla las gomas

actuales (recién salido de refinería) y dice que debe ser inferior a 5 mg

por cada 100 ml de gasolina.

La estabilidad a la oxidación, que es el periodo de inducción, es el

tiempo en el que la gasolina es estable (que aguanta sin descomponerse,

sin deteriorarse) y lo cifra en 240 ó 260 min.

El plomo tetraetilo está limitado en 0,15 g/l en las normales y en 0,013

g/l en las sin plomo.

El contenido Benceno también está limitado a su vez por el peligro de la

carciogenésis (vamos, que produce cáncer) y lo cifra en un máximo de

5% en volumen.

Nota: En el apartado “e”, las siglasVLI significan la relación “vapor-líquido”.

Continuación de las especificaciones 24 – 05- 06

Para el índice de octano de una mezcla hay una fórmula que se obtiene de esta manera

)()( ONByON iT donde

TON)( Número de octano de la mezcla bien en medida B-RON o B-MON

y Fracción volumétrica en % en volumen de cada factor o componente

)( ONB Valor de octano de mezcla de cada fracción bien dado en B-RON o B-

MON

Con esto sale un valor del índice de octano de la mezcla bastante aproximado

A pesar de todo ello las mezclas deben cumplir con las especificaciones internacionales

en cuanto a valor de octanaje y características físicas y químicas así como otras de tipo

técnico como pueden ser la volatilidad, estabilidad, etc. Por lo que al final acaban

echándose aditivos para que terminen de cumplir la normativa.

ADITIVOS MÁS IMPORTANTES

Inhibidores

Los inhibidores evitan que los hidrocarburos inestables se descompongan en polímeros.

Se echan en una proporción de 0,01% (no va a preguntar proporciones en el examen)

El más importante es el 2-6 diter butil paracresol y el más moderno el 2-6 diter butil

fenol.

Desactivadores metálicos

También se utilizan los métodos desactivadores metálicos, aditivos desactivadores

metálicos porque determinadas partes metálicas, fundamentalmente las de cobre, son

nocivas para la gasolina, por ejemplo, si la gasolina permanece mucho tiempo en el

depósito, el propio metal del depósito puede acelerar el proceso de formación de gomas

y para esto se le echan estos desactivadores metálicos.

Colorantes

Luego están los colorantes que sirven para distinguir las distintas gasolinas. Éstos se

deben echar en pequeñas proporciones porque si no se pueden depositar en el sistema de

alimentación. Pueden llegar a colorear el aceite del cárter o las zonas donde se vaporiza

la gasolina, pero no pasa nada.

El colorante más utilizado es el Dupont oil blue (nombre comercial) cuyo nombre

científico es el 1-4 Disopropilamina antroquinona

Antidetonantes

En cuanto a los aditivos antidetonantes, el más importante de todos es el plomo

tetraetilo (viene del inglés Tetra ethyl lead – TEL) cuya ecuación de reacción para

obtenerlo es PbNaClPbHCClHCNaPb 344445252 . Otro es el plomo

tetrametilo 43HCPb (TML)

En los países en los que todavía se utiliza se usan tanto el TEL como el TML o como

una mezcla de ambos al 50% que tiene el nombre de dietil dimetil plomo.

Luego, para la eliminación del plomo lo que se hace es echar compuestos halogenados.

El plomo que se deposita en las válvulas, émbolo, etc. para la eliminación de éstos

compuestos de plomo se utiliza lo que es el dibromuro de etileno 242 BrHC

fundamentalmente para las gasolinas de aviación, o el bicloruro de etileno 242 ClHC

para las gasolinas de automoción. Entonces lo que se hace es que se echan estos

halógenos, salen bromuros y cloruros de plomo, que son gases, y se eliminan. Se tienen

que echar en la proporción adecuada para eliminar totalmente los compuestos de plomo.

Como el plomo es venenoso se eliminó de las gasolinas, pero para aumentar el índice de

octano era necesario introducir grandes concentraciones de benceno y aromáticos que se

ha demostrado que son cancerígenos. Entonces, como solución se las echan alcoholes y

éteres. Éstos aumentan el índice de octano pero también aumentan la presión de vapor, y

esto no es deseable. En los años 70 ya se utilizaban gasolinas con 10% de etanol, 15%

de metil ter butil eter, 15% de ter butil alcohol y mezclas de TBA y etanol. El problema

de ésta solución es el aumento de la presión de vapor, que con las gasolinas con plomo

o con aromáticos se controlaba con butano, que era barato, pero con éstas es más

complejo.

Existe un nuevo concepto que aparece en los 90 que son las gasolinas reformuladas, que

son gasolinas sin plomo y con un contenido de un 2% en peso de oxígeno. Este 2% en

peso de oxigeno equivale a un 15% de MTBe (metil ter butil eter). Además de este 2%

de oxígeno tiene un máximo de un 1% en volumen de benceno y un 25% en volumen de

aromáticos.

COMBUSTIBLES PARA REACTORES

Introducción

Con la aparición e los motores a reacción se tuvo que establecer otro tipo de

combustibles y lubricantes ya que la concepción de este tipo de motores también era

distinta, entonces con el nombre de combustibles para la aviación nos referimos

generalmente a los combustibles utilizados para turborreactores aunque existe la

posibilidad de usarlos en automoción (pero nunca al contrario).

Éstos combustibles se obtienen por destilación directa del crudo y encontramos dos

tipos, los que tienen amplio corte de destilación y un flash point (punto de inflamación)

bajo (son muy volátiles ya que al tener un amplio corte de destilación engloban muchos

componentes volátiles). Por otro lado están los que tienen un estrecho corte de

destilación, por lo tanto son menos volátiles y un flash point más alto.

Originariamente se utilizaba el queroseno de iluminación ya que es menos volátil que la

gasolina y la temperatura de auto inflamación es más elevada que, por ejemplo, el gasoil

y además tenía gran disponibilidad. Para utilizarlo como combustible tenía que cumplir

unas características como que tuviera un punto de inflación inferior a 38º y que la cura

de destilación quede por debajo de 220ºC el 50% en volumen, 250º para el 90% y el

punto final de ebullición por debajo de los 300ºC.

Generalmente los querosenos se obtienen por destilación directa ya que los que se

obtienen por procedimientos de cracking no son adecuados porque no cumplen con las

especificaciones en cuanto a estabilidad y gomas.

Combustibles para reactores

Estos combustibles se nombran con las letras JP (jet petrol) y van desde el JP1 al JP8

Amplio corte de destilación: son mezclas de gasolinas y querosenos

Estrecho corte de destilación: abarcan entre un 20 – 30% del crudo. Dentro de

éstos tenemos las de un flash point de 38º, que son las que utilizan normalmente

los turborreactores, y luego tenemos las de un flash point más elevado, alrededor

de 60º que son para aviación embarcada.

JP1

Fue el primer combustible para reactores (el JP1 y el JET A1 eran más o menos lo

mismo). Era un combustible que se comportaba satisfactoriamente en cuanto al motor.

Fue desechado porque las posibilidades de obtenerlo eran muy pequeñas (del orden del

5% del crudo) Tenía una baja presión de vapor y un punto de cristalización de -60ºC.

JP2

No se llegó a fabricar nunca ya que resultaba muy cara y el incremento de potencia que

se obtenía era muy pequeño.

JP3

Tenía un amplio corte de destilación (tenía una disponibilidad del 50% del crudo). Al

tener tanta disponibilidad era muy volátil y hay que tener en cuenta que los aviones

vuelan a gran altura donde la presión es muy baja y provoca inestabilidad provocando la

formación de tapones de vapor y pérdidas. Debido a esto se desechó.

Se destilaba a 115ºC el 20% en volumen, a 244ºC el 90% y la presión de vapor era de 5

a 7psi.

JP4

Es menos volátil que el JP3 y es el que se utiliza en la aviación militar. Tiene un 35 –

40% de disponibilidad y una presión de vapor de 2 – 3 psi.

Es adecuado tanto para vuelo subsónico como para supersónico moderado y presenta

buenas características en cuanto a la combustión.

JP5

Es una variedad del JP1 y es especial para aviación embarcada ya que tiene un punto de

inflamación de 60ºC, debido a este punto de inflamación elevado se usa en aviación de

Mach 2, debido al calentamiento del avión. Tiene una disponibilidad del 5%.

JP6

Era un desarrollo del JP5. Se dejó de fabricar porque tenía un punto de inflamación muy

bajo, alrededor de 24ºC.

JP7

Especificación americana MIL-T-38219

Es un proyecto para aviación de Mach 3. Tiene baja presión de vapor (2,7 psi) y una

gran estabilidad térmica a 300ºC.

JP8

Especificación MIL-T-83133.

Es menos volátil que el JP4 y es el que le está sustituyendo

JET B

Era el anterior al JP4. No se utiliza.

JET A

Muy parecido al JP1. No se utiliza

JET A1

Es el que se utiliza en aviación civil. Tiene un punto de cristalización de -47ºC.

Está previsto por la OTAN para todos sus vehículos terrestres.

Es igual que el JP8 pero con los correspondientes aditivos.

Nomenclatura OTAN

JET A1 F35 (aviación civil)

JP4 F40 (aviación militar)

JP5 F44 (aviación embarcada)

JP8 F34 (aviación militar)

25 – 5 - 06

GASOLINAS DE AVIACIÓN

Se tuvieron que adaptar las industrias para poder obtener combustibles para estos

motores.

Al final de la década de los 30 se aprecia el diferente comportamiento

antidetonante en mezclas pobres y ricas para la misma relación de compresión, es

entonces cuando aparecen y se catalogan los diferentes tipos de gasolinas de aviación.

Los tipos de gasolinas que vamos a estudiar serán las gasolinas 80/87, 91/96,

100/130 y 115/145 (numeración obtenida a partir del índice de potencia mecánica)

ahora relegadas a la aviación ligera. Esto lo que provoca es la creación de las gasolinas

130/170 y 200/300, utilizables en motores de reacción.

Composición y principales tipos de hidrocarburos:

Están formadas por hidrocarburos en los que predominan las isoparafinas,

parafinas altamente ramificadas y pequeñas proporciones de hidrocarburos aromáticos.

En concreto:

- Parafinas: (50-60%), lo lleva porque da resistencia a la preignición y da

estabilidad para no desarrollar la tendencia a formar polímeros (p.ej

isoparafinas)

- Compuestos cíclicos de tipo nafteno (no + de 30%) son buenos para

aviación pero no supera el porcentaje indicado debido a su alto coste y a

su bajo calor de combustión (bajo contenido de hidrógeno)

- Aromáticos: (no + de 10%), con buenas cualidades antidetonantes, pero

son caros y tienen un bajo poder calorífico, mal funcionamiento en

mezclas pobres y son caros.

- Olefinas: (está limitado a un 5% por su tendencia a descomponerse en

polímeros)

Por lo tanto, hemos enumerado los aditivos con efectos antidetonantes,

antioxidantes, y nos faltaría nombrar los antidepósitos, que son los encargados de evitar

la aparición de puntos calientes, y la posible preignición.

Los hidrocarburos más abundantes son el isoctano y el isopentano, y como

hemos dicho contiene pequeñas cantidades de aromáticos, así como pequeñas

proporciones de oxígeno y azufre (en cantidades limitadas por normativa internacional)

Tipos principales de gasolinas de aviación: (Fuerzas aéreas británicas hasta 1973)

Grado 73 80/87 (F-

12)

91/96 100/130 (F-

18) 100 LL

115/145 (F-

22)

Plomo

tetraetilo

0 0-0.13 1.05 1.05 1.21

Color Incolora Incolora Azul Verde Verde

Utilización Aviación

Ligera

Aviación

Ligera

Potencias

medias

Transporte

de medio

alcance

Transporte

de largo

alcance

Posteriormente en EEUU, se desarrollo otro tipo, el 108/135 (parecido al 115/145 pero

con 0.8 ml/l de plomo).

En la actualidad solo se usan los siguientes tipos:

- 100LL: Está coloreada de color azul artificialmente. Contiene 0.58 g/l

de plomo tetraetilo. Poder calorífico L=43.2 MJ/kg. Esta gasolina es en

realidad la 100/130.

- 115/145, contiene 1.29 g/l de plomo tetraetilo. Poder calorífico: L=43.9

MJ/kg. Color púrpura.

CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DE LAS GASOLINAS DE

AVIACIÓN SEP 2002

Propiedades antidetonantes

Se necesitan gasolinas con elevados índices de octano. Por esto al emplear

gasolinas con I.O >100, usamos otra escala llamada índice de potencia mecánica (IPM).

Además puesto que el I.O varía, para la misma relación de compresión, si usamos

mezcla pobre o rica, se obtienen dos valores.

115/145 (p.ej): El primer número indica las características antidetonantes en

mezcla pobre y se obtiene por el método “AVIATION”. Se halla con mezclas pobres

análogas a las condiciones de crucero.

El segundo número nos indica las características antidetonantes con mezcla rica

y sobrealimentada en condiciones de máxima potencia (despegue por ejemplo) y se

obtiene con el método “SUPERCHARGE” o “MOTOR”.

Así para entender la numeración aportada, estudiaremos el caso del ejemplo:

- El 115 significa que en mezclas pobres se obtiene un 15% mas de

potencia que con el isoctano

- Y del mismo modo para mezclas ricas con el 145

Esta escala tiene un valor máximo de 160 con 1.6 cm3 de plomo tetraetilo. Para

valores >160 deberemos utilizar otros combustibles de referencia, como por

ejemplo el triptano (2,2,3 trimetilbutano), menos detonante que el isoctano. Con

0.8 cm3 de plomo tetraetilo y con triptano obtendremos una PMI de 440 PSI, en

cambio con isoctano y con 0.6 cm3 de plomo tendremos 230 PSI.

MÉTODO AVIATION: Regulamos la riqueza de mezcla para que nos de la máxima

temperatura en la cámara tras regular la riqueza, con la ayuda de una bujía térmica y un

termopar, y con esta riqueza variamos la relación de compresión hasta justo antes de

producirse la detonación. Tomamos ese valor de temperatura como la temperatura de la

línea de calibración. Luego introducimos el combustible patrón hasta obtener la misma

temperatura de calibración, variando solo los % de los componentes.

Valores <100,, isoctano + heptano

Valores >100,, isoctano + plomo tetraetilo

MÉTODO SUPERCHARGE O MOTOR: Fijamos una relación de compresión de 7 a

1800 rpm, y para distintas dosificaciones de mezcla, y para distintas dosificaciones

obtenemos diferentes valores de presión media indicada cuando aumentamos la

sobrealimentación hasta que surja una detonación. Con esto obtenemos la gráfica del

carburante del problema, y junto con las dos gráficas patrón (obtenidas ensayando los

patrones del mismo modo) e interpolando máximos obtenemos el plomo tetraetilo. Con

esta cantidad de plomo, volvemos a la gráfica AVIATION y sacamos el IPM.

(¡FALTAN LAS GRÁFICAS DE AMBOS MÉTODOS! Las hizo en la pizarra)

Volatilidad

Los combustibles de aviación tienen menos productos volátiles al principio y

menos productos pesados al final. Su curva de volatilidad tiene un corte mas estrecho.

Tiene menor presión de vapor que las de automoción, por lo que no hay

formación de tapones de vapor. Esta entre 0.38 (en verano) y 0.50 (invierno).

Poder calorífico

Interesa obtener la mayor energía por unidad de peso y volumen:

100LL,, L=10400 kcal/kg

115/145,, L=10500 kcal/kg

Contenido de azufre

No interesa porque produce corrosión en las partes metálicas y de los depósitos.

Está limitado a un 0.05 % en peso.

Punto de cristalización

Hay que tener cuidado puesto que la temperatura disminuye con la altura.

Interesa que cualquier hidrocarburo tenga un punto de cristalización inferior a -60 ºC.

DIFERENCIAS ENTRE LAS GASOLINAS DE AVIACIÓN Y DE

AUTOMOCIÓN (ESTA TAMBIÉN HA CAÑIDO)

1. Las gasolinas de automoción son más volátiles que las de aviación: El intervalo

de destilación es mayor en las gasolinas de automoción, lo que indica que

tenemos productos más ligeros y son más volátiles. Por tanto se pueden producir

pérdidas de presión en conductos y tapones de vapor en el caso de usar gasolina

de automoción en aviación:

Pvautomoción=0.7 kg/cm2

Pvaviación=0.5 kg/cm2

2. Los métodos de valoración de las propiedades antidetonantes son distintos (IO e

IPM): Antes mirábamos estas propiedades fijándonos en mezclas

estequiométricas, y ahora lo miramos con mezclas ricas y pobres.

3. Las gasolinas de aviación tienen mayor estabilidad al almacenamiento que las de

automoción. Las de automoción tienen mayor proporción de olefinas, por lo que

son menos estables. Las olefinas tienen tendencia a la oxidación dando lugar a la

formación de compuestos gomosos. Por eso se limita el contenido de olefinas.

4. Las gasolinas de automoción, por sus hidrocarburos componentes, son más

disolventes de las juntas y los cierres de los motores, por lo que no son

adecuadas para los motores de aviación. Al presentar mayor contenido en azufre

las de automoción, aumenta en estas la corrosividad.

5. Variación en cuanto a la adición de plomo tetraetilo (gasolinas etiladas). A las

gasolinas de aviación se les añade plomo tetraetilo junto con bicloruro de

etileno. En la combustión el plomo se oxida y se produce óxido de plomo que se

coloca en los asientos de las válvulas. Hay que añadir halógenos para que los

óxidos se transformen en haluros de plomo que son más volátiles y se pueden ir

con los gases de escape.

NOTA: Composición de las gasolinas etiladas:

Plomo tetraetilo,, 61.42 %

Dibromuro de etileno,, 35.38 %

Queroseno,, 2.65 % (para estabilizar)

Colorante,, 0.25 %

29 – 05 – 06

COMBUSTIBLES DE TIPO IMPROPIO (TAMBIÉN HA CAÍDO)

Son los combustibles que se utilizan en motores no diseñados para ellos.

El JP4 o el Queroseno no se pueden utilizar en motores alternativos, ni siquiera de

aviación por tener una volatilidad baja y por tanto tienen una vaporización mala en frío

y una mala distribución. En el caso del queroseno, llegamos a la detonación fácilmente.

Se pueden mezclar gasolinas con JP4 o queroseno pero siempre en motores de

baja relación de compresión y que no utilicen gasolinas con plomo.

Se pueden utilizar combustibles de una viscosidad menor en un motor diseñado

para un combustible de una densidad mayor, pero no al reves.

Aún así, hay algún motor por ahí que permite la utilización de JP4 en lugar de

gasolina.

En los combustibles para turborreactor, no hay una unificación, existen 2

criterios:

Criterio Americano: que utilizan combustibles muy volátiles.

Criterio Ingles: que utilizan menos volátiles.

En gasolinas tampoco existe una unificación por motivos económicos.

Un motor que utilice un índice de octano de 90, podemos utilizarlo con uno de

95 sin problemas, pero si contiene plomo, este nos dejará un exceso de residuos. En

cambio si lo hacemos al revés, tendremos problemas de detonación.

En caso de que tengamos que utilizar un combustible de un indice de octanaje

menor, siempre cogeremos como máximo uno que tenga 1 solo grado menos.

COMBUSTIBLES PARA DIESEL

El MEC solo comprime aire y se inyecta el combustible directamente en el

cilindro ya que la temperatura de autoignición del diesel es en torno a los 450ºC.

El gasoil es la fracción más pesada obtenida después del petróleo y lo

utilizaremos en motores de regímenes altos (>1000 rpm) e intermedios (500 – 1000

rpm). Para los mas lentos se utiliza el fuel-oil.

En un motor diesel, la combustión es más lenta (debido al tiempo de inyección),

y el tiempo que transcurre desde que inyectamos el combustible, hasta que se

autoinflama se le llama tiempo de retardo.

La calidad del combustible vendrá determinada en gran medida por ese tiempo

de retardo:

T.R. elevados: Combustible malo, posible detonación diesel, destructivo.

T.R. bajos: Combustible de mejor calidad.

La inyección se regula para conseguir una combustión a P=cte. Y el correcto

funcionamiento de la misma depende de dos factores principales:

Químicos (composición del combustible)

Mecánicos (capacidad de precisión de la inyección).

Proceso de combustión

El periodo de retardo suele estar comprendido entre 2-3 milisegundos, y este

tiempo se emplea en un 10% en la vaporización y mezcla y el resto en la oxidación.

Este periodo se hace más determinante cuanto más rápido es el motor, ya que un

elevado tiempo de retardo implica una acumulación excesiva de combustible lo que

lleva a una combustión incontrolada y muy potente que puede dañar al motor.

El ritmo de subida de la presión dependerá de la cantidad de combustible que

hemos inyectado antes de la ignición del combustible y por tanto depende del tiempo de

retardo.

Un buen combustible tendrá un tiempo de retardo bajo.

Número de cetano

Es un factor que nos da una idea del tiempo de retardo de un combustible. Para

medirlo se hacen experimentos en un motor normalizado de relación de compresión de

7/1 – 40/1, con una temperatura de 98- 102ºC y unas 900rpm. Se toman como

hidrocarburos de referencia el Cetano (que se le otorga un valor de 100) y el

alfametilnaftaleno (que se le da un valor de 0).

Por ejemplo, un motor de indice de cetano de 60, se comporta igual que una

mezcla de 60 partes de cetano y 40 de alfametil.

Proceso de ensayo

Inyectamos 13º antes del PMS.

Lo hacemos a P=cte.

Manteniendo estos 13º jugamos con las mezclas de manera que se consiga 1 punto por

encima y otro por debajo de la relación de compresión.

Son procesos muy costosos que requieren muchos ensayos.

El número de cetano está relacionado con la estructura química del combustible:

Aromáticos, Parafínicos ramificados: Índice bajo

Parafínicos de cadena larga: Índice alto

Olefinas y naftalenos: Índice intermedio.

Los combustibles que tengan índices de octano altos, tendrán índices de cetanos bajos

(y viceversa)

Características de índice de cetano:

Es inversamente proporcional al tiempo de retardo.

Índices altos:

- Buen arranque en temperaturas bajas.

- Aumento progresivo y suave de la presión en el cilindro.

- Aumento del rendimiento del motor.

- Combustión más rápida, menos humos, menos carbón en cabeza de

cilindro y menos lacas en faldas y camisa.

Índices muy altos:

- Tiempo de retardos muy bajos con lo que no se hace una buena

combustión al no conseguirse una buena mezcla. Se produce la

ignición antes de tiempo.

Índices bajos:

- Brusca elevación de presión, detonación.

- Vibraciones, humos que afectan a las articulaciones del motor.

- Baja el rendimiento ya que hay picos de presión en torno a los 230

Kg/cm2 y hay una deformación del ciclo que disminuye el

rendimiento.

Índices muy bajos:

- El combustible está mucho tiempo a elevada temperatura y se destila

produciendo una oxidación destructiva y una dilución del aceite

disminuyendo la lubricación.

Otros factores:

- V de propagación: Si tenemos un índice de cetano alto y una

velocidad pequeña, aparecen muchos residuos.

- Rpm: a bajas rpm, el tiempo de retardo no es muy relevante y

además, al ser normalmente motores más sólidos, aguantan mejor las

posibles detonaciones.

- Situación de inyector, cámara de combustión…. (solo los ha

nombrado, no ha dicho nada de ellos)

Los números de cetano mínimos recomendados son:

45-50 Motores rápidos

35-45 Motores intermedios

25-35 Motores lentos

Para mejorar el índice de cetano se le pueden añadir aditivos al combustible:

- Nitrato de Etilo: un 1% mejora entre 10-12 unidades

- Nitrito de etilo: lo mismo que el anterior.

- Nitrato de amilo: una adición de 0.5-4% mejora entre 10-35 unidades.

- Acetón peróxido: se puede mejorar 10-35 unidades.

Estos son productos difíciles de hallar y caros y además explosivos.

Hoy en día se utiliza uno que también es explosivo, Nitrato de Isoctilo.

Índice de cetano calculado

Con la fórmula de la fotocopia se halla la x (que según Pons es el ICC) y

después se mete en la siguiente fórmula:

2

0.49083 1.06577 0.0010552Icc x x

Y de aquí calculamos el ICC (índice de cetano calculado). Como el error es tan

pequeño se utiliza simplemente la fórmula de la fotocopia tomando como lo que en

realidad es x como Icc.

Existen también Nomogramas que permiten hacer este cálculo para

hidrocarburos de destilación directa y Cracking catalítico, pero no en hidrocarburos

puros o sintéticos.

Índice diesel

La temperatura de anilina e aquella en que 2 volúmenes de anilina y gasoil

permanecen disueltos, por debajo son inmiscibles.Los aromáticos tienen un punto de

anilina bajo y por tanto un indice diesel bajo y por tanto son un combustible peor que

los de cadena larga que ocurre lo contrario.

Ejemplo:

15º

15º

0.8348 141.5131.5 38

73º

38 163.462

100

APIPA C

Indicediesel ID

Propiedades de los combustibles diesel

Poderes caloríficos:

- Gasoleo A: 10500 Kcal/Kg.

- Gasoleo B (tintado): 10500 Kcal/Kg.

- Gasoleo C 10300 Kcal/Kg.

Residuos:

Para prever los residuos, se calcula la cantidad de carbono que tiene el combustible

mediante los índices Conradson y Rombsbottom

Viscosidad:

Da una idea de la capacidad de pulverización de combustible. A mayor viscosidad,

mayor tamaño de gota, mayor energía cinética y mayor penetración (distandia que

penetra el chorro de combustible) lo que produce una mala combustión.

Si la viscosidad es pequeña se vaporiza bien pero si es muy pequeña, se forman dos

zonas en la cámara, una de mezcla rica cerca del inyector y otra de mezcla pobre lo que

perjudica a la combustión.

Por tanto lo ideal es una viscosidad intermedia.

Impurezas:

La principal es el azufre que perjudica tanto en frio como en caliente, ya que el vapor de

agua que se forma en las paredes del cilindro se junta con este formando ácido sulfurico

altamente corrosivo.

El máximo contenido que se permite es 0.05% en gasoleo A y 0.2% en gasoleos B y C.