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Motores de combustión interna

Autor: Angel Moreno
Curso:
8,56/10 (32 opiniones) |89796 alumnos|Fecha publicaciýn: 02/05/2005
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Capýtulo 6:

 Combustible líquidos y gaseosos.

Los combustibles que a temperatura y presión ordinarias son gaseosos están constituidos de hidrocarburos de la serie parafínica y oleofínica de estructura simple (metano, etileno).

El gas natural es una mezcla de metano (95%), etano y una pequeña cantidad de propano y se lo utiliza comprimido en botellones a presiones del orden de los 200 Kg/cm2, y se lo denomina GNC, su condición natural antidetonante es de 120 a 130 octanos, sin necesidad de aditivos tóxicos de plomo orgánico ni benceno u otros muy cuestionados que sí contienen las naftas.

Los gases permanentes son el metano natural o artificial, el gas de coque y el gas de alumbrado, éstos dos últimos son de bajo poder calorífico por lo tanto han dejado de utilizarse.

Los combustibles líquidos son los de mayor utilización y entre ellos los hidrocarburos obtenidos de la refinación del petróleo crudo, además del benzol y los alcoholes.

Específicamente la nafta o gasolina está compuesta de hidrocarburos de todas las series: parafínica o alifática, son hidrocarburos saturados y son muy estables, oleofínica, similares a las parafínicas pero son no saturadas, son menos estables, nafténica son hidrocarburos saturados y tienden a la estabilidad, aromática, no son saturados pero más estables que otras series no saturadas.

Procedentes de moléculas de peso molecular creciente tenemos el gasoil y el petróleo pesado. Su peso específico es mayor y la volatilidad disminuye.

Los combustibles, según su composición tienen distinta capacidad para evaporarse y por lo tanto distinta capacidad de mezclarse con el aire, aquellos que fácilmente se mezclan se llaman carburantes y son utilizados en los motores de encendido por chispa (nafta y gas), los menos carburantes son utilizados en los motores de encendido por compresión (gasoil, fuel oil).

Número de Octano - Poder antidetonante de los carburantes:

Para obtener una combustión normal en un motor de encendido a chispa, el combustible debe tener aptitudes para soportar sin detonación elevadas compresiones, cuando ello ocurre, se dice que está dotado de un elevado poder antidetonante. La calidad de un carburante depende esencialmente del valor de su poder antidetonante, cuya medida está dada por el llamado Número de Octano (N.O.). El valor del N.O. de un carburante se obtiene comparándolo con combustibles de referencia constituidos por mezclas de isoctano (C8H18) de la serie isoparafínica, y eptano (C7H16) o bien isoctano y tetraetilo de plomo.

Al isoctano de óptima capacidad antidetonante, se le asigna convencionalmente el N.O.=100 y al eptano de la serie parafínica que posee cualidades antidetonantes muy bajas, el N.O.=0 (cero). Mezclando los dos combustibles en diversas proporciones, se obtienen mezclas con todos los N.O. posibles entre 0 y 100.

La determinación del N.O. de un carburante se hace por medio de motores  construidos en serie según prescripciones de pruebas normalizadas. Estos motores son monocilíndricos especiales, que permiten variar la relación de compresión durante el funcionamiento. En sucesivas pruebas se determina la mezcla de isoctano y eptano que para un mismo valor de la relación de compresión tenga la misma intensidad de la detonación que el combustible de ensayo. El tanto por ciento de isoctano en esta mezcla representa el número de octano del combustible. Así por ejemplo, el combustible que posee la misma intensidad de detonación que una mezcla compuesta de 80% en volumen de isoctano y 20% de eptano, tiene un número de octano de 80.

El N.O. de los combusibles, puede ser elevado con la mezcla, en pequeñas porciones, de determinadas sustancias antidetonantes, antiguamente el plomo tetraetilo (TEL), plomo tetrametilo (TML). Las gasolinas "sin plomo" contienen una mayor proporción de hidrocarburos de cadena ramificada, como 2,2,3-trimetilbutano y éter metilterbutílico MTBE (C5H12O), que también actúa como agente antidetonante y oxidante reduciendo la cantidad de hidrocarburos sin quemar y el monóxido de carbono en el escape.

Facilidad de ignición - Número de Cetano:

El motor de encendido por compresión desde el momento en que el combustible se inyecta en la cámara de combustión hasta aquel en que se verifica el encendido transcurre un corto período de tiempo llamado retraso al encendido. Cuanto mayor es el retraso al encendido, tanto mayor resulta la cantidad de combustible que se acumula en la cámara de combustión antes de que ésta comience, por ello, se desarrolla de un modo repentino y en tal medida, que causa un gradiente de presión tan fuerte, que produce un golpe. Es decir, en el caso del motor Diesel se verifica también un efecto similar al causado por la detonación en el motor de encendido por chispa. Un combustible es tanto mejor cuanto menor es el retraso al encendido se que produce en el motor, en este caso, se dice que el combustible tiene una buena facilidad de ignición. Para tener esta cualidad los combustibles para los motores de encendido a compresión, deben tener características opuestas a los utilizados para los motores de encendido a chispa.

Para valorar el grado de ignición de un determinado combustible, se hace la comparación directa, con un combustible de referencia, sobre un motor tipo de prueba. La medida de la facilidad de ignición viene dada generalmente con el Número de Cetano (N.C.). El cetano (C16H35) es un hidrocarburo parafínico con óptima facilidad de ignición al que le ha sido asignado por convención el N.C.=100. Al mismo se le mezcla el alfametilnaftaleno, hidrocarburo de escasa facilidad de ignición, al cual le asignan un N.C.=0 (cero). El procedimiento para determinar el N.C. es similar al empleado para determinar el N.O.

Un combustible debe cumplir con ciertos requisitos para poder ser utilizado en un motor, para ello le dan ciertas propiedades para hacerlos aptos a los distintos regímenes de marcha como son: arranque, aceleración, desaceleración, carga máxima, etc. También deben ser capaces de aportar estas propiedades en cualquier tipo de clima.

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