Todo Sobre Combustibles

CARRERA DE INGENIERIA MECANICA MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

TEMA: -COMBUSTIBLES

INTEGRANTES: -Vanessa Soledad Pozo -Luis Orozco

Fecha: Martes 31 de Septiembre del 2013

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COMBUSTIBLES 1. Definición de Combustible: Combustible es cualquier material capaz de liberar energía cuando se oxida de forma violenta con desprendimiento de calor poco a poco. Supone la liberación de una energía de su forma potencial (energía de enlace) a una forma utilizable sea directamente (energía térmica) o energía mecánica (motores térmicos) dejando como residuo calor (energía térmica), dióxido de carbono.

1.1.Características 1.1.Características de los Combustibles 

Número de octanos: Es una escala que mide la capacidad antidetonante del combustible cuando se comprime dentro del cilindro de un motor.

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Punto de inflamación: El punto de inflamación de una sustancia, generalmente de un combustible es la temperatura más baja en la que puede formarse una mezcla inflamable en contacto con el aire.

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Temperatura Temperatura de auto-ignición: Temperatura mínima a presión atmosférica a la que una sustancia, en contacto con el aire arde espontáneamente sin necesidad de ningún aporte energético.

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Viscosidad: Debe poseer una viscosidad mínima para evitar perdidas de potencia debidas a las fugas en la bomba de inyección y en el inyector. Además, le da características de lubricidad al sistema de combustible. Densidad: Mayores densidades indican mayor energía térmica y una economía de combustible mejor.


COMBUSTIBLES 1. Definición de Combustible: Combustible es cualquier material capaz de liberar energía cuando se oxida de forma violenta con desprendimiento de calor poco a poco. Supone la liberación de una energía de su forma potencial (energía de enlace) a una forma utilizable sea directamente (energía térmica) o energía mecánica (motores térmicos) dejando como residuo calor (energía térmica), dióxido de carbono.

1.1.Características 1.1.Características de los Combustibles 

Número de octanos: Es una escala que mide la capacidad antidetonante del combustible cuando se comprime dentro del cilindro de un motor.

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Punto de inflamación: El punto de inflamación de una sustancia, generalmente de un combustible es la temperatura más baja en la que puede formarse una mezcla inflamable en contacto con el aire.

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Temperatura Temperatura de auto-ignición: Temperatura mínima a presión atmosférica a la que una sustancia, en contacto con el aire arde espontáneamente sin necesidad de ningún aporte energético.

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Viscosidad: Debe poseer una viscosidad mínima para evitar perdidas de potencia debidas a las fugas en la bomba de inyección y en el inyector. Además, le da características de lubricidad al sistema de combustible. Densidad: Mayores densidades indican mayor energía térmica y una economía de combustible mejor.

CARRERA DE INGENIERIA MECANICA MOTORES DE COMBUSTION INTERNA 

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Azufre: Contribuye al desgaste del motor y a la aparición de depósitos que varían considerablemente en importancia dependiendo en gran medida de las condiciones de funcionamiento del motor. Número de Cetano: Es una medida de la calidad de ignición de un combustible e influye en las emisiones de humo y en la calidad de la combustión. El numero de cetano depende del diseño y tamaño del motor, de las variaciones de la carga y velocidad y condiciones de arranque y atmosféricas. Índice de Yodo: Indica la tendencia a la oxidación de un biodiesel. Punto de Nube: Indica la temperatura a la cual empiezan a precipitar ciertos compuestos del combustible (parafina). Residuo Carbonoso: Da una idea de la tendencia del combustible a formar depósitos carbonosos. Se aproxima a la tendencia del motor a formar depósitos. Destilación: Indica la temperatura máxima a la que se debe evaporar el combustible a unas condiciones de presión y temperatura, por ejemplo: Número de Ácido, TAN: Determina el nivel de ácidos grasos, ó generados por degradación, que se presentan en el combustible. Si posee un alto grado de acidez se formaran una cantidad importante de depósitos y también se producirá mayor corrosión en el sistema. Contenido en metales (Na, K, P,…) y Ácidos grasos libres : Contribuyen al aumento del residuo carbonoso de maneta notable y también a las cenizas, generando residuos inorgánicos parcialmente quemados. Lubricidad: Es la cualidad de un líquido para proporcionar una lubricación adecuada para prevenir el desgaste entre dos superficies en movimiento. Los combustibles con un contenido bajo de azufre o baja viscosidad tienden una lubricidad menor. Glicerina libre: Determina el nivel de glicerina no enlazada presente en el Biodiesel. Su presencia normalmente se debe a una mala purificación del biodiesel. Estabilidad a la Oxidación: Se determina la vida de almacenamiento y la degradación potencial de un combustible durante su almacenamiento. PCI (Poder Calorífico Inferior del Combustible): es la cantidad de calor producido por la combustión teórica y completa de una unidad de masa o volumen del combustible sin que condense el vapor de agua que contiene los productos de la combustión.

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PCS (Poder Calorífico Superior del combustible ): Es la cantidad de calor

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producido por la combustión teórica y completa de una unidad de masa o volumen de combustible suponiendo que condense el vapor de agua que contiene los productos de la combustión. Combustión: La combustión engloba un proceso químico de oxidación repentina que va acompañada del desprendimiento de energía en forma de calor y luz, para que este proceso se lleve a cabo es necesario la presencia de un combustible, un comburente y calor.




Comburente: Se puede definir al comburente como una sustancia que logra la combustión, o a su vez, contribuye a que se provoque de una manera más rápida. Un comburente oxida al combustible y este último reduce al mismo.

2. Clasificación de los Combustibles

Tipos de combustibles Según su estado natural • •

Naturales Manufacturados

Según su estado de agregación • • •

Sólidos Líquidos Gaseosos

Según su origen • •

Fósiles o Tradicionales No Fósiles o Alternativos

2.1.Según su Estado Natural 2.1.1. Combustibles Naturales Los combustibles naturales se encuentran en la naturaleza y para ser utilizados, en su procesamiento solo se efectúan tratamientos mecánicos o físicos.

Combustibles Naturales

Carbón

4

Turba

Madera o leña

Bagazo

Petróleo

Gas natural


2.1.2. Combustibles Manufacturados Los combustibles manufacturados son el resultado de procesos químicos a los cuales son sometidos los combustibles naturales. Generalmente, se aplica calor sin contacto con el aire, y se forman estos combustibles.

Combustibles Manufacturados

Coque

Aglomerado so briquetas

Carbón vegetal

Gases manufactur ados

Derivados del petróleo

2.2.Según su Estado de Agregación 2.2.1. Combustibles Sólidos Los combustibles sólidos son aquellos que se encuentran en estado sólido y pueden ser artificiales como naturales.

Cobustible s Sólidos

Carbón

Coque

2.2.2. Combustibles Líquidos

5

Madera

Turba

Carbón vegetal


Petróleo

Aceites Combustibles (Fuel Oils)

Derivados del petróleo

Gasolinas

Alcoholes

Combustibles Líquidos

Arenas de alquitran

Derivados del carbón No derivados del petróleo Metanol

Etanol

2.2.3. Combustibles Gaseosos Son los combustibles más empleados, además poseen grades ventajas sobre los líquidos y sólidos, las cuales poseen facilidad de transporte y almacenamiento, y también mayor luminosidad en la llama y mayor poder calorífico. Gas de Aceite Gas de Agua Gas de Hornos de Fundición Gas Reformado Gaseosos Manufacturados Acetileno

s e s l b o t i s s o u e b s a m o G C 6

Hidrógeno Amoniaco Etileno Gaseosos Naturales

Gas Natural


2.3.Según su Origen 2.3.1. Combustibles Fósiles Los combustibles fósiles son aquellos combustibles que se han formado a partir de las plantas y otros organismos vivos que existieron en tiempos remotos en la Tierra.

Combustibles Fósiles

Petróleo y sus derivados

Gas Natural y sus derivados

Carbón y sus derivados

2.3.2. Combustibles no Fósiles Los combustibles alternativos son carburantes pensados para sustituir a los combustibles fósiles o derivados del petróleo.

Combustibles Alternativos

Biocombustibles

Hidrógeno

3. Características Generales de los Combustibles 3.1.Carbón El carbón tiene primordial importancia, tanto como combustible cuanto como fuente de productos químicos. El carbón es una mezcla de carbono, hidrógeno, oxígeno, azufre, agua y cenizas. A continuación se muestra su clasificación:

Fig. 1: Carbón 7

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Antracita: Carbón muy duro con color negro lustroso. Tiene alto porcentaje de carbono y menos del 8% de materias volátiles. Requerida en la combustión sin humo.

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Semiantracita: Tiene un porcentaje de 8 a 14% de materias volátiles, menos brillo que la antracita y arde con llamas más largas y luminosas.



Carbón Semibituminoso: Carbón bituminoso de mayor calidad. Arde con muy poco humo. Es más blando que la antracita y contiene de 14 a 22% de materias volátiles.



Carbón Bituminoso: Blando, con alto porcentaje de materias volátiles. Pueden ser coquificables y fritables.



Carbón Sub-Bituminoso: Carbón bituminoso de baja calidad que se desintegra al exponerlo al aire. Su porcentaje de materias volátiles varía desde 35 hasta 45%.



Lignitos: Estado de transición entre la turba y el carbón sub-bituminoso. Presentan riesgo de combustión espontánea. Su humedad inicial llega hasta el 45%.

3.2.Turba La turba es materia vegetal parcialmente descompuesta que se acumula en lugares saturados de humedad. Se emplea principalmente en horticultura y agricultura. Tiene 90% de agua, 3% de carbón fijo, 5% de materias volátiles, 1.5% de cenizas y 0.1% de azufre.

Fig. 2: Turba

3.3.Madera o Leña La madera está compuesta por fibras leñosas, nitrógeno, savia y agua. El nitrógeno forma parte de la estructura vegetal de la madera. La savia es una disolución acuosa con sales inorgánicas, azúcares, celulosas. El agua es el principal componente no inflamable de la madera. 8


Fig. 3: Madera o leña

3.4.Bagazo El bagazo es el residuo sólido que queda cuando se tritura la caña de azúcar con rodillos de presión. Contiene de 40 a 50% de agua.

Fig. 4: Bagazo

3.5.Petróleo Es un aceite mineral que proviene de la tierra a diferentes profundidades; es una mezcla de hidrocarburos, cada uno con distintas propiedades físicas y químicas.

Fig. 5: Petróleo

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3.6.Gas Natural El gas natural es un combustible fósil que se encuentra normalmente en el subsuelo continental o marino, no tiene color y por lo general está mezclado con otros hidrocarburos fósiles. Este tipo de combustible se acumula en bolsas entre la porosidad de las rocas subterráneas, pero en ocasiones, se queda atrapado debajo de la tierra por rocas sólidas que evitan que el gas fluya, formándose lo que se conoce como un yacimiento. Clasificación:  

Asociado: Cuando el yacimiento aparece acompañado de petróleo. No asociado: Cuando el yacimiento está acompañado únicamente por pequeñas cantidades de otros hidrocarburos.

Fig. 6: Gas natural

3.7.Briquetas Las briquetas o bloque sólido combustible son biocombustibles para generar calor utilizados en estufas, chimeneas, salamandras, hornos y calderas. Es un producto 80 % ecológico y renovable, catalogado como bioenergía sólida, que viene en forma cilíndrica o de ladrillo y sustituye a la leña con muchas ventajas.

Fig. 7: Briquetas

3.8.Coque El coque es el residuo sólido, infusible y celular que queda después de la destilación o carbonización del carbón, alquitrán residuos de petróleo y varios otros materiales carbonáceos. Es un combustible limpio.

Fig. 8: Coque 10


3.9.Carbón vegetal El carbón vegetal es el remanente de la destilación destructiva de la madera. Contiene hasta 10 a 15% de agua, 2 a 3% de cenizas y de 0.5 a 1% de hidrógeno.

Fig. 9: Carbón vegetal

3.10.

Gases Manufacturados

Los gases manufacturados son aquellos que provienen de procesos químicos o físicos englobados en un proceso industrial. 

GLP (Gas Licuado de Petróleo): Son hidrocarburos específicos que se pueden licuar a presiones moderadas y temperaturas normales.



Gas de Aceite: Estos gases se producen mediante la descomposición térmica de aceites que van desde las naftas a los residuos pesados de aceite con alto contenido de carbono.



Gas de Agua: El gas de agua azul, el gas de agua carburada y el gas de carbón son gases combustibles producidos a partir del carbón y coque.



Gas de Hornos de Fundición: Es un gas utilizado para fines de calentamiento dentro de las plantas de lingotes de hierro.



Gas Reformado: Se denomina gas reformado a gases de poder calorífico inferior, que son obtenidos mediante la pirólisis y la descomposición de vapor de gases de alto poder térmico.



Acetileno: El acetileno es un gas que se emplea principalmente en operaciones que se necesite una gran temperatura de llama.



Hidrógeno: Es un gas que posee un margen de inflamabilidad muy amplio y la velocidad de combustión es la más alta de todos los gases.



Etileno: Comprimido, criogénico, industrial, reactivo. Margen de inflamabilidad muy amplia. Alta peligrosidad de combustión. Más denso que el aire a temperatura de ebullición.



Amoniaco: Es un licuado industrial además que posee una combustibilidad limitada debido a su elevado límite inferior de inflamación y su bajo calor de combustión.

Fig. 10: Gases manufacturados 11


3.11.

Combustibles líquidos derivados del petróleo

Los principales combustibles líquidos derivados del petróleo se obtienen mediante destilación fraccionada del petróleo crudo, son una mezcla de una variedad infinita de moléculas que contienen básicamente hidrógeno y carbón. Se clasifican co mo sigue:

3.11.1. Aceites Combustibles Los aceites combustibles son derivados del petróleo, las especificaciones de los combustibles de diferentes fuentes pueden diferenciarse respecto a las pruebas de contenido de azufre, densidad. Se clasifican en dos tipos:

ACEITES COMBUSTIBLES DESTILADOS

Keroseno Aceite Combustible No. 1: Hidrocarburos líquidos qu se obtienen a partir del procesp de refinacion del petróleo, es un producto intermedio de la destilación atmosférica del crudo comprendido entre las naftas y el Diesel. Aceite Combustible No. 2: Aceite para Calefacción residencial y para quemadores. Aceite Combustible No. 3: Es un combustible destilado que es usado raramente.

•

• •

ACEITES COMBUSTIBLES Residuales

Aceite Combustible No.5: Son los remanentes del crudo luego que la gasolina y los fueloil destilados son extraídos a través de la destilación, es una mezcla de 75-80 %. Aceite Diesel: Es un aceite pesado empleado en los motores diesel.

•

•

Fig. 11: Kerosene y Diesel

12


3.11.2. Gasolinas La gasolina es una mezcla manufacturada que no ocurre naturalmente en el medio ambiente. La gasolina es producida de petróleo en el proceso de refinación. Es un líquido incoloro, pardo o rosado, y es sumamente inflamable.

Fig. 12: Gasolinas

3.11.3. Alcoholes Los alcoholes son un producto de la oxidación del petróleo y no se encuentra en ninguna proporción en el aceite crudo.

Fig. 13: Alcoholes

3.12.

Combustibles líquidos no derivados del petróleo

Este tipo de combustibles tienen orígenes en otro tipo de sustancia que no sea el petróleo. Se clasifican en:

13


Fig. 14: Combustibles líquidos

3.13.

Biocombustibles

Los biocombustibles son combustibles de origen biológico obtenido de manera renovable a partir de restos orgánicos. Estos restos orgánicos proceden habitualmente del azúcar, trigo, maíz o semillas oleaginosas. Estos se clasifican en:

Fig. 14: Biocombustibles

BIOCOMBUSTIBLES •

Etanol: Se presenta en condiciones normales de presión y temperatura como un

líquido incoloro e inflamable con un punto de ebullición de 78 °C. • Metanol: Conocido como alcohol metílico o alcohol de madera, es el alcohol más sencillo. • Gas Natural Vehicular (GNV): Está compuesto básicamente por metano con un alto índice de hidrógeno por carbono. • Gasógeno: Se obtiene a partir de combustibles sólidos como carbón, leña, entre otros, mediante un sistema llamado gasificación. • Biocarburante: Combustible tanto líquido como gaseoso, obtenido de la biomasa. • Biomasa: Cúmulo de materia orgánica tanto animal como vegetal. • Bioetanol: Etanol obtenido a partir de la fermentación de vegetales ricos en azúcar/almidón. • Biodiesel: Combustible a base de éter metílico producido con aceite vegetal o animal. • Biocombustible M4: Combustible compuesto en un 87% de etanol y 13% de una fórmula secreta.

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4. Características y Composición Química de las Gasolinas, Aceites de Combustibles, Diesel, Combustible de Avión y Gases 4.1.Gasolina La gasolina, como ya se definió anteriormente, es una mezcla manufacturada que no ocurre naturalmente en el medio ambiente. Se compone de hidrocarburos líquidos comprendidos entre límites especificados. Densidad (g/L): 680 Un litro de gasolina tiene: Una energía de 34,78 Mega Julios

4.1.1. Propiedades y Características 4.1.1.1.Características de golpeteo: actualmente, el patrón de comparación es el número de octano. En términos generales, mejor combustible es el que tiene mayor número de octanos.

4.1.1.2.Volatilidad:  Características de arranque: La gasolina pondrá en movimiento al motor, rápidamente, siempre que una parte de ella tenga bajo punto de ebullición, como para permitir que se forme la mezcla combustible a la temperatura ambiente. 

Características de vaporización: el combustible debe tener una baja presión de vapor, a las temperaturas existentes en las tuberías, para evitar la vaporización en ellas y en el depósito del flotador, vaporización que impide o limita el flujo de combustible líquido.



Comportamiento en la carrera: en general, los combustibles con la temperatura mas baja de destilación, son los mejores.

4.1.1.3.Depósitos gomosos y barniz: El combustible no deberá depositar en el motor, ni goma ni barniz.

4.1.1.4.Corrosión: El combustible y los productos de la combustión no deben ser corrosivos.

4.1.1.5.Costo: El combustible deberá ser barato. 4.1.1.6.Potencia máxima: El rendimiento y la potencia son más importantes en los motores de automóviles que la necesidad de potencia máxima en el despegue de los aviones.

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4.1.1.7.Relación aire – combustible: La potencia máxima se obtiene con una relación aire-combustible de 12,5:1. La mezcla más económica para una velocidad normal de crucero es 17:1.

4.1.2. Composición Química La gasolina es un derivado del petróleo. Es una mezcla de compuestos que comprende cuatro tipos diferentes de familias de hidrocarburos, las cuales son: parafinas, olefinas, naftenos y aromáticos.

FAMILIA

FORMULA

PREFIJO/SUFIJO

ESTRUCTURA

PARAFINA

CnH2n+2

ano

Cadena,saturada

OLEFINA

CnH2n

Amileno

DIOLEFINA

CnH2n-2

Dieno

Cadena,Insaturado,Un doble enlace Cadena,Insaturado,dos dobles enlaces

AROMATICO BENCENO

CnH2n-6

Anillo, Insaturado

NAFTALENO

CnH2n-12

Doble anillo, Insaturado

4.1.2.1.La Familia de las Parafinas

Fig. 15: Parafina

Parafina es el nombre común de un grupo de hidrocarburos alcanos de fórmula general CnH2n+2, donde n es el número de átomos de carbono. La molécula simple de la parafina proviene del metano, CH4, un gas a temperatura ambiente; en cambio, los miembros más pesados de la serie, como el octano C8H18, se presentan como líquidos. Las formas sólidas de parafina, llamadas cera de parafina, provienen de las moléculas más pesadas C20 a C40.

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El miembro más simple de las parafinas, es el metano (el cual es el componente principal del gas natural). La estructura de la molécula del metano se puede mostrar esquemáticamente mediante un diagrama simple: Se dice que el metano es un compuesto saturado, porque la valencia de átomo del carbono está completamente ocupada. Los miembros superiores de la familia se forman uniendo los átomos de carbono en una cadena.

.

• Miembro Más simple es el metano

.

• Es un compuesto saturado(La valencia del átomo del carbono está completamente ocupada) • Llevan el sufijo – ano • Son Hidrocarburos (tienen solo átomos de carbono e hidrogeno)

.

• Son de cadena lineal • Radioactividad reducida • También se los identifica mediante el prefijo n • Son malos combustibles para ECH • Las porciones más volátiles de combustible de destilación directa, tienen menos tendencia al golpeteo en un motor ECH • El octano o n-octano es un alcano lineal con 8 átomos de carbono.

Las parafinas llevan el sufijo – ano añadido a la parte que identifica el número de átomos de carbono:

1 – met 2 – et 3 – prop 

17

Por ejemplo:

4 – but

7 – hept

5 – pent 6 – hex

8 – oct 9 – nono

10 – deca


El hexano es una parafina según su terminación -ano con 6 átomos de carbono según el prefijo hex. Como la fórmula general para la familia es C nH2n+2, la fórmula del hexano será C6H14. Sin embargo la molécula no necesita desarrollarse en cadena recta para satisfacer la fórmula CnH2n+2 siendo suficiente cualquier cadena abierta. Así, el isobutano tiene una estructura de cadena ranmificada:

El isobutano es un ejemplo de una sustancia con la misma fórmula molecular que la del miembro normal de la familia, pero con una estructura molecular diferente y propiedades diferentes. A tales sustancias se les llama isómeros. Adviértase que los isómero y también los miembros normales o de cadenas recta de la familia de las parafinas son compuestos saturados. Algunas veces se identifican los miembros normales o de cadena recta de la familia de las parafinas, mediante el prefijo n: n butano.

4.1.2.1.1: Isómeros: Existen también los isómeros que son sustancias con la misma fórmula molecular que la del miembro normal de la familia pero con una estructura molecular diferente y propiedades diferentes La rama de los isómeros, son radicales o grupos parafina, con la formula CnH2n+1 (radical alkil). Se emplea el mismo código que para la familia de las parafinas pero la terminación del nombre es il:

Fig. 16 Grupo metil CH3 Un ejemplo para un isómero especifico de octano: 

18

Trimetil pentano:


Se nota que tri significa 3 y metil es el radical CH3 ; por lo tanto, se deberán unir 3 grupos metil a la base del pentano, en los átomos de carbono 2,2 y 4(Numerados de izquierda a derecha).

C8H18 2,2,4 trimetil pentano o

.

•Son parafinas con una estructura molecular diferente y propiedades diferentes

.

•Son compuestos saturados •Mismo código para la familia de parafinas, excepto que la terminación del nombre es il

Hidrocarburos de cadena lineal (Parafinas)



CARACTERÍSTICAS:

La PARAFINA es una mezcla de hidrocarburos sólidos y semisólidos de estructura cristalina a temperatura ambiente, obtenidos mediante procesos de extracción por solvente, exudación y filtración, a partir de crudos seleccionados para obtener productos de calidad adecuada.

Repelencia al agua Propiedades termoplásticas Altos niveles de pureza Se derriten al aplicarles calor 19




ESTRUCTURA:

La vamos a estudiar en el caso más sencillo que es el metano, CH4, primer miembro de la serie. El carbono forma 4 orbitales híbridos sp3, cada uno con 1 electrón y con dos lóbulos de distinto tamaño, que hace que la densidad electrónica a un lado del núcleo sea mayor que en el otro. El lóbulo más grande de los orbitales sp3 solapa con el orbital 1s del hidrógeno, formando 4 enlaces sigma; C-H idénticos, dirigidos hacia los vértices de un tetraedro regular, siendo la longitud del enlace C-H de 109pm y el ángulo de enlace de 109,50.

Fig. 17 Estructura de la Parafina



PROCESOS DE OBTENCIÓN DE PARAFINA:

En términos generales, la parafina se puede obtener tanto del petróleo como del carbón o de los llamados exquisitos bituminosos, que son otras formas de carbón. El proceso para obtener parafina es el siguiente:

La materia prima es sometida a un proceso de destilación a altas temperaturas. De esta destilación se obtienen aceites pesados. Los aceites pesados son enfriados a 0°C para obtener una primera forma de parafina. Se aplican procesos de centrifugación o filtración para separar la parafina. Se purifica la parafina al someterla a procesos de re cristalización, lavados alcalinos y 20


ácidos y decoloración. 

PRESENTACIONES:

Sólida (se puede despachar en forma líquida con transporte apropiado) y Microcristalin

Fig. 18 Parafina



PROVEEDORES DE PARAFINA

A continuación le presentamos a Lub Line Corporation, proveedores de parafina: Lub Line Corporation es una empresa establecida en Houston, Texas, Estados Unidos. Cuenta con aceites y minerales de grado industrial y alimenticios, aceites nafténicos y aromáticos, solventes, aceite dieléctrico y otros productos. Cuenta con una amplia experiencia en el mercado y con presencia en Centro y Suramérica, Europa y Asia, además cuenta con oficinas tanto en México (Lub Line de México S.A. de C. V.) como en Colombia. Dentro de su amplia gama de productos se encuentra la parafina LubSol® 44NP. o

Parafina LubSol™ 44NP

La parafina LubSol ™ 44NP n-parafina es de alta pureza, es una mezcla de parafina lineal saturada de diversos pesos moleculares dentro del rango C14-C17 de carbono. Se caracteriza por ser clara, tener olor discreto y ser un líquido de baja viscosidad. LubSol ™ 44NP n-parafina se somete a las diversas reacciones de sustitución típicas de hidrocarburos parafínicos. LubSol ™ 44NP n-parafina tiene uso como disolvente en muchas aplicaciones y como combustible de lámparas.

21


o

Aplicaciones de LubSol ™ 44NP n-parafina

Algunas de las aplicaciones de LubSol ™ 44NP n-parafina son: - Cloración de alto nivel de contenido de cloro para su uso como retardantes de llama, plastificantes y aditivos EP. - Oxidación de alcoholes. - Nitración de nitro-alcanos y aminas. - Sulfoxidación o sulfocloración para tensioactivo o fabricación de plastificantes. - Materia prima para la oxidación microbiológica o procesos de fermentación.



USOS:

Ampliamente usada en:

Fig. 19: Industrias de velas

22


Fig. 20: Industrias de velas

Fig. 21: Productos de limpieza

Fig. 22: Aglomerados de madera

Fig. 23: Cauchos 23


4.1.2.2 LA FAMILIA DE LAS OLEFINAS:

Los alquenos u olefinas son hidrocarburos insaturados que tienen uno o varios dobles enlaces carbono-carbono en su molécula. Se puede decir que un alqueno no es más que un alcano que ha perdido dos átomos de hidrógeno produciendo como resultado un enlace doble entre dos carbonos. Los alquenos cíclicos reciben el nombre de ciclo alquenos.

Las olefinas son hidrocarburos llamados alquenos o etilénicos. Las olefinas se caracterizan por la presencia de dobles enlaces carbono-carbono en su molécula. Para nombrarlos:

24



Se elige la cadena lineal más larga que contenga al (o a los dobles) enlaces. Será la cadena principal. El resto de los grupos serán las cadenas laterales.



Numeraremos de extremo a extremo la cadena principal de modo que correspondan los números más bajos posibles a los dobles enlaces.



Cuando intervienen varios dobles enlaces se entiende por números más bajos posibles: la mínima suma de los números los mínimos números individuales



Los grupos sustituyentes se nombran del modo indicado en el caso de los hidrocarburos parafínicos.



Por último, se nombra la olefina a la que corresponde la cadena principal, teniendo en cuenta que su nombre se forma con el nombre de la parafina del mismo número de átomos de carbono sustituyendo la terminación -ano por la terminación -eno, e indicando la posición del doble enlace con el número más bajo de los dos correspondientes a los átomos de carbono por él ligados (el número debe anteceder al nombre de la olefina).

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.

.

Los Alquenos u olefinas: constituyen una serie homóloga que se caracteriza por la presencia de un doble enlace entre sus carbonos, lo que los distingue como hidrocarburos insaturados Se encuentran en los combustibles obtenidos por desintegración

•

Son compuestos no saturados(Se da por el doble enlace)

•

Son químicamente reactivas

•

Se unan rápidamente con el hidrogeno para formar la parafina.

•

.

Se unan rápidamente con el Oxígeno para formar un residuo indeseable.

•

Los que no reaccionan con el oxígeno son más deseadas que las n-parafinas.

•



PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS OLEFINAS



Todas las olefinas son menos densas que el agua e insolubles en ella.



Las olefinas al igual que las parafinas son incoloras.



Las temperaturas de ebullición de cada una son muy próximas a las de la parafina de estructura similar.



El metano, como es evidente, no puede formar dobles enlaces. Eteno, propeno y n-buteno son gaseosos, del n-penteno al n-octadeceno líquido y del nnonadeceno en adelante son sólidos.



PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ALQUENOS:

Las propiedades físicas de los alquenos son semejantes a la de los alcanos. Al igual que los alcanos pueden encontrarse compuestos en estado gaseoso como el eteno, 1 buteno y sus isómeros son gaseosos. A partir de 5 carbonos los compuestos son líquidos. La polaridad de la molécula depende de la estereoquímica del alqueno. En los isómeros geométricos, el isómero Cis, por ser más polar y acomodarse más perfectamente en el retículo cristalino, generalmente presenta punto de ebullición más elevado y punto de fusión menor que el isómero Trans. 25

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PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS ALQUENOS :

Los alquenos no se pueden catalogar como ácidos pero sus propiedades ácidas son un millón de veces mayores que las de los alcanos.



USOS

La elevada reactividad del doble enlace los hace importantes intermediarios de l a síntesis de una gran variedad de compuestos orgánicos. Probablemente el alqueno de mayor uso industrial sea el ETILENO (eteno) que se utiliza entre otras cosas para obtener el plástico POLIETILENO, de gran uso en:

Fig. 24: Cañerías

Fig. 25: Envases

4.1.2.3 FAMILIA DE LOS NAFTENOS O CICLOPARAFINA Los naftenos tienen igual fórmula que las olefinas (C nH2n), pero los naftenos son compuestos saturados de estructuras de anillos descritos acertadamente mediante el nombre descriptivo: cicloparafinas. Los componentes se denominan añadiendo el prefijo ciclo- al nombre correspondiente de la parafina de cadena recta.

26


Aun cuando más de un cuarto de todo el aceite crudo se obtiene de compuestos nafténicos, aparentemente tales compuestos son todos ellos derivados, ya sea del ciclohexano o del ciclopentano (con varias cadenas laterales) las cadenas laterales son, generalmente, grupos parafínicos remplazando a uno o más de los átomos de hidrógeno. Los naftenos son compuestos deseables de la gasolina para motores.

4.1.2.2.Familia de los Aromáticos Los miembros de la familia del benceno, son hidrocarburos de estructura de anillo con fórmula general CnH2n-6. Las series del benceno pueden tener diferentes grupos sustituidos por átomos de hidrógeno: A pesar de la falta de saturación, las uniones dobles no son fijas en su posición con respecto a los átomos de carbono y sí son, en cambio alternas, dando origen al nombre de uniones aromáticas. Debido a esta unión particular los aromáticos son más estables químicamente que otros compuestos no saturados. De hecho, resisten el autoencendido severo y lo hacen reaccionando en la carrera de compresión del motor, aun mejor que el iso-octano. Cuando se une más de un grupo de anillo benceno se hacen posibles varios isómeros:

Los prefijo orto-, meta- y para- se abrevian comúnmente o-, m- y p-. Las series naftalenos de los aromáticos se encuentran también en el petróleo, con estructura de anillo doble de fórmula general C nH2n-12. Las posiciones 1, 4,5 y 8; son equivalentes; por lo tanto, se les llama las posiciones alfa: alfa-metil naftaleno. Las posiciones beta equivalentes son: 2, 3, 6,7. 27


Se ha establecido una escala para combustibles EC, con los mismos lineamientos que para los combustibles ECH. Así, el hexadecano (cetano), se incendia rápidamente en un motor EC para relaciones de compresión bajas y por ello se le asigno arbitrariamente un número cetano 100. El otro combustible primario, de referencia para la escala cetano es el alfa-metil naftaleno con un valor arbitrario de 0 cetano. Por lo tanto, un número cetano de 45 asignado a un aceite combustible significa que tendrá características de autoencendido, equivalente a las de una mezcla de 45 partes en volumen de n-cetano y 55 partes de 1-metil naftaleno. Los miembros de la familia de los aromáticos son gasolinas excelentes como combustibles y pueden producirse selectivamente por desintegración catalítica o por desintegración pirogénica, a temperaturas elevadas (649ºC). El benceno que comercialmente se le conoce como benzol puede emplearse como un agente acondicionador para elevar el número octano de los combustibles de bajo grado. Además hay hidrocarburos con presencia de azufre, nitrógeno y oxígeno formando familias bien caracterizadas, y un contenido menor de otros elementos.

28


4.1.3. Tipos de Gasolina

Gasolinas de automóvil

Según su origen

Naturales

29

De destilación directa

Según su utilización

De cracking o refinado

De automoción

De aviación


Gasolinas según su origen •

•

•

Naturales: Producidas por separación del gas natural o gas de cabeza de pozo. Su composición varía con respeto al gas natural que lo acompaña. El contenido en hidrocarburos es más bajo que la gasolina de destilación. De destilación directa: Se obtiene al destilar el crudo de petróleo a presión atmosférica. No tiene hidrocarbonados no saturados de moléculas complejas aromático-nafténicas, puesto que presentan puntos de ebullición más altos que el límite superior del intervalo de ebullición de la gasolina. De cracking o refinado: Sale a partir de una fracción de corte alto que se somete a cracking, en el cual se rompen las moléculas más grandes en otras más pequeñas, obeniendo así moléculas que entran dentro de la fracción de gasolina. Su composición no es tan homogénea y depende de la composición inicial y el proceso utilizado.

4.1.4. Tipos de Gasolina en el país Actualmente, sólo se despenden dos tipos de gasolina en el país, las cuales son: 

Gasolina Extra: Esta gasolina ha sido diseñada para ser utilizada en motores de combustión interna de encendido por chispa y de compresión moderada. Su composición se muestra en la tabla:



Gasolina Súper: Es utilizada en vehículos cuyos motores tienen una relación de compresión alta, los hidrocarburos, especialmente izoparafínicos y aromáticos presentes en este tipo de gasolina, resisten altas presiones y temperaturas sin llegar al rompimiento de moléculas. Su composición se muestra en la tabla:

30


4.1.5. Aplicaciones Principalmente, las gasolinas son utilizadas como combustible en motores de combustión interna de automóviles, de 4 tiempos, encendido por chispa, válvula de trabajo y carburador de aire. También se usa en motores de 2 tiempos y con otro tipo de válvulas. Asimismo, en buques pequeños, algunos aviones y en limpieza de instrumentos, debido a que es un buen disolvente.

Fig. 26: Motor 4 tiempos

Fig. 27: Aviones pequeños

4.2.Aceites Combustibles De acuerdo con los procesos y mezclas que se realizan en las refinerías, presenta una diversidad de tipos que atienden a las más variadas exigencias del mercado entre ellos el Keroseno y el Diesel. 31


4.2.1. Clasificación de los Aceites Combustibles

4.3.Diesel Son combustibles líquidos (hidrocarburos líquidos) que se emplean en motores de combustión interna que utilizan la compresión como ignición, se obtiene a partir del proceso de refinamiento del petróleo, también se los conoce con el nombre de destilados medios y se caracterizan debido a que están constituidos por fracciones de destilado que se destilan a una temperatura mayor a la del keroseno, a estos aceites combustibles se les pueden agregar aditivos para mejorar sus características de comportamiento y su estabilidad de almacenamiento. Se emplean en motores de baja y alta velocidad de las instalaciones industriales o en motores de vehículos automotores de servicio pesado, tales como tractores, autobuses o vehículos similares, los cuales prestan servicios que involucran velocidades uniformes y cargas relativamente altas.

4.3.1. Propiedades Los aceites combustibles diesel tienen un margen de propiedades fundamentales que deben cumplir para ser buenos combustibles. 

Azufre Total: El porcentaje de azufre encontrado en el diesel es mayor que el que se encuentra en la gasolina normalmente. Es un parámetro fundamental ya que debido a esto se puede presentar las fallas y desgastes en el motor debido a la

32


formación de trióxido de azufre en el proceso de combustión diesel, con su gran cantidad de aire en exceso. 

Color Saybolt: Es una medida del color contra existentes. Determina la contaminación con productos negros y el envejecimiento del producto por polimerización.



Contenido de Agua y Sedimentos: Esta propiedad determina la presencia de agua y sedimento que afectan la vida útil de los motores por efectos de oxidación de sus partes, es el factor que probablemente es el más importante debido a que este puede afectar a varios componentes del motor.



Ensayo de Dilatación: Es un ensayo que consiste en vaporizar los productos derivados del petróleo, mediante la aplicación de calor y bajo determinadas condiciones de prueba, y su posterior condensación en una cámara diferente a la de vaporización.



Índice de Cetano: Es una estimación del número de cetano, y la fórmula de cálculo se basa en la densidad API y la temperatura de destilación al obtener el 50% de condensado.



Número de Cetano ASTM: Es una medida de la calidad de ignición del combustible diesel y este influye sobre la irregularidad de combustión del mismo.



Punto de Inflamabilidad : Es a la temperatura más baja a la cual se inflaman momentáneamente los vapores que se desprenden de los productos derivados del petróleo, cuando se les aplica una pequeña llama bajo determinadas condiciones de prueba.



Punto de Turbiedad: Es la temperatura a la cual comienzan a cristalizar las ceras parafínicos u otras substancias sólidas, cuando los aceites del petróleo son sometidos a enfriamiento bajo determinadas condiciones de prueba; dichos cristales le imparten al producto una apariencia turbia o nebulosa. El punto de turbiedad por lo general se relaciona con la temperatura a la cual comienza a precipitar los cristales de ceras parafínicos en un aceite que se encuentra en uso.



Residuos de Carbón: Son materiales carbonáceos que se encuentran constituidos por carbón o por compuestos de carbón, los cuales se obtienen después de que los productos derivados del petróleo son sometidos a pirolisis y evaporación en ausencia de aire.

33


4.3.2. Especificaciones y Características Los aceites combustibles diesel deben estar constituidos esencialmente por hidrocarburos líquidos que se obtienen a partir del proceso de refinación del petróleo, a los cuales se podrán agregar pequeñas cantidades de aditivos con el propósito de mejorar sus características de comportamiento y su estabilidad de almacenamiento. Los aceites combustibles diesel deben ser líquidos homogéneos y estables, y su aspecto deberá ser claro y brillante. Además estar libres de ácidos inorgánicos, de arenilla, de materiales fibrosos, de agua libre y de cualquier otro tipo de materia extraña que pueda dañar o interferir con la operación normal del equipo.

PARAMETRO NUMERO DE CETANOS DENSIDAD (15°C) VISCOCIDAD CINEMATICA (40°C) PUNTO DE INFLAMACION AZUFRE RESIDUO CARBONOSO (10%) CONTAMINACIÓN TOTAL AGUA CORROSIÓN AL COBRE CENIZAS SULFATADAS ESTABILIDAD OXIDACION NUMERO DE CETANO INDICE DE CETANO

NORMA

UNIDADES

UNE EN 590

INEN 1495

-

40 min

ISO 12185

g/cm

0.820-0.845

ISO 3104

cSt

2.0-4.5

ISO 22719

°C

55 min

ISO 14596

ppm

350 máx

ISO 10370

%

0.30 máx

ISO 12662

ppm

24 máx

ISO 12937

ppm

200 máx

ISO 2160

-

Clase 1

ISO 6245

%

0.01 máx

ISO 12205

mg/l

25 máx

ISO 5165 ISO 4264

-

51 min 46 min

4.3.3. Composición Química del Diesel Los combustibles derivados del petróleo contienen principalmente parafinas, isoparafinas, aromáticos y naftalenos; además de hidrocarburos relacionados, derivado del azufre, el oxigeno y el nitrógeno, que no fueron retirados durante la refi nación. 34


Composició n%

Carbono Hidrógeno Oxígeno Nitrógeno Azufre Ceniza Relación C/H

Aceite Combustibl Aceite Aceite Aceite e No. 6 de Combustibl Combustibl Combustibl bajo e No. 1 e No. 2 e No. 4 contenido (41.5° API) (33° API) (23.2° API) de Azufre (12.6° API)

Aceite Combustibl e No. 6 de alto contenido de Azufre (15.5° API)

86.4 13.6 0.01 0.003

87.3 12.6 0.04 0.006

86.47 11.65 0.27 0.24

87.26 10.49 0.64 0.28

84.67 11.02 0.38 0.18

0.09 0.01

0.22 0.01

1.35 0.02

0.84 0.04

3.97 0.02

6.35

6.93

7.42

8.31

7.62

4.3.4. Aplicaciones del Diesel La principal aplicación que posee el aceite combustible diesel es la aplicación directa a los motores del mismo nombre, los cuales pueden impulsar vehículos tales como automóviles, camiones, buques y hasta submarinos, también fue utilizado en aviones pero debido a que el motor del avión tenía que ser más robusto optaron por otras opciones. Además como posee propiedades de disolvente también es utilizado para la limpieza de partes mecánicas. Por su alto poder calorífico, es utilizado como combustible de uso industrial, especialmente en la industria de la cerámica y, en las áreas rurales es de uso doméstico.

Fig. 28: Camión a Diesel

35


4.4.Gases Combustibles La industria del gas utiliza combustible de composición muy variada. Los equipos de consumo están adaptados a un determinado tipo de gas, ya que según sea la naturaleza de este para una determinada caída de presión en la tobera será distinto el caudal másico de gas que suministre. Este hecho, juntamente con las exigencias derivadas de la naturaleza química del gas, implicara más o menos aireación. O, inversamente, para una determinada potencia térmica exigirá calibres diferentes. Dependiendo del gas tendremos distintas composiciones químicas las cuales se muestran en la Tabla siguiente.

GAS Gas Alto Horno Gas Generador Gas Ciudad Gas de Coquería Gas natural L Gas Natural H

Composición en % en volumen H2 CO CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C12H10 CO2

N2

4.1

21.4

22

52.5

12

28

0.5

5

54.5

51

18

19

2

4

6

54.5

5.5

25.3

2.3

2.3

9.6

81.8

2.8

0.4

0.2

0.8

14

93

3

1.3

0.6

1

1

O2

0.5

4.4.1. Familia de Gases Para establecer correspondencia entre los equipos de consumo y los gases comercializados, se ha propuesto la agrupación de los diferentes tipos de gases combustibles en tres grandes familias:

4.4.1.1.Primera familia : Gas ciudad Compendia tradicionalmente los gases producidos mediante destilación de la huella, que en la actualidad son gases manufacturados que tienen como componentes hidrogeno, el metano y el monóxido de carbono.

Características del gas de ciudad Más liviano que el aire, poder calorífico: 4700 Kcal/m 3. Su alto nivel de hidrógeno y la toxicidad de los gases manufacturados radica en la presencia del monóxido de carbono 36


como parte de su composición intrínseca, distinto a los gases licuados y Gas natural, que no presentan monóxido de carbono como parte de su composición natural.

4.4.1.2.Segunda familia Comprende las diferentes variedades de gas natural y en las que el metano es el constituyente principal.

Gas Natural: Posee un poder calorífico que fluctúa alrededor de los 9800 Kcal/m 3.



Estos yacimientos son el resultado de importantes masas de material orgánico, que al quedar sepultado bajo un sello natural rocoso impermeable en ausencia de oxigeno, da lugar a formación de gas metano. Es el de mas baja densidad de los gases combustibles, lo que incide en la seguridad al disminuir las posibilidades de explosión. Es más limpio, comparativamente, con respecto a los componentes de las otras familias; no es tóxico.

Gas Natural Sintético: Se elabora mezclando propano y aire. Gas Natural Licuado (GNL): El GNL es un gas que ha sido enfriado hasta el

 

punto que se condensa el líquido, lo cual ocurre a una temperatura de aproximadamente -161°C y a presión atmosférica. Este proceso, denominado “licuefacción”, permite reducir su volumen en aproximadamente 600 veces.

4.4.1.3.Tercera familia Son los gases licuados del petróleo GLP, esencialmente butano y propano. 

Características del Gas Licuado

La forma más común de distribución es a través de cilindros o balones de gas licuado, siendo la forma más típica en formato de cilindros de 5, 11, 15 y 45 kg. También puede ser suministrado por redes y estanques propios. El propano comercial, formado principalmente por propano C3H8, tiene una densidad como gas de 1,5 (aire=1) y un poder calorífico nominal de 24000 Kcal/m3.

4.4.2. Diferencias entre familias Las familias presentan entre sí características de combustión diferenciadas, por lo que ningún aparato puede usarlos indistintamente. Es decir, dos gases de distinta familia no son fácilmente intercambiables, por lo que el aparato de consumo deberá ser previamente adaptado. Otra cuestión es la intercambiabilidad dentro de los gases de una misma familia y los criterios que deben seguirse para obtener un correcto funcionamiento del equipo. 37


4.4.3. Beneficios de los combustibles gaseosos De todos los combustibles, el de tipo gaseoso es el que más se acerca al ideal. Es cierto que requiere de un mayor control automático que los otros combustibles, pero se quema con gran eficiencia y con escasa contaminación atmosférica por humos, SO 2 y otros gases nocivos. Los combustibles gaseosos son ideales para ser quemados en hogares, por las siguientes razones: 

No contienen cenizas ni residuos;



Se mezclan fácilmente con el oxigeno, por lo que se necesita poco exceso de aire;



Se adaptan perfectamente al control automático, y



Dan respuesta inmediata a las variaciones de la carga, reduciendo las pérdidas.

La mayor parte de los gases naturales están libres de compuestos de azufre; sin embargo, alguno pozos arrojan gas que contiene sulfuro de hidrogeno y azufre, los cuales se eliminan antes de su entrega. Los análisis de hidrocarburos y dióxidos de carbono, incluida la cuantificación de metano, propano, isobutano, n-butano, isopentano, n-pentano y hexano, se efectúan mediante cromatografía de gases. El poder calorífico neto se calcula como la suma del producto de las fracciones mol por poder calorífico de cada componente.

4.4.4. Aplicaciones de los gases combustibles Se usa para la generación eléctrica, como combustible en las industrias, comercio, residencias y también en el transporte. A continuación se muestra una tabla indicando las principales aplicaciones de los gases combustibles.

SECTOR

INDUSTRIAL

38

APLICACIÓN/PROCESO 

Fundición de Metales



Hornos de Fusión



Secado



Industria de Cemento



Generación de Vapor



Industria de Alimentos



Tratamientos Térmicos



Cámaras de Combustión



Producción de Petroquímicos



Sistema de Calefacción


GENERACION ELECTRICA COMERCIAL

RESIDENCIAL

TRANSPORTE



Centrales Térmicas



Cogeneración eléctrica



Aire acondicionado



Cocción/preparación de alimentos



Agua Caliente



Calefacción central



Cocina



Calefacción



Agua Caliente



Aire Acondicionado



Taxis



Buses

Fig 29: Tanques de gases combustibles

4.5.Combustibles de Aviación Los combustibles de aviación son líquidos que contienen energía calórica la cual puede ser transformada en energía mecánica en el motor, energía usada para producir fuer za en el motor del avión. Estos combustibles deben ser apropiados y adecuados al motor en el cual van a ser usados bajo una amplia variedad de condiciones de operación.

4.5.1. Tipos de combustibles de aviación En función de las tecnologías de combustión en que van a ser utilizados y otras características determinadas por la diferenciación entre uso civil y militar, existen dos grandes tipos de combustibles de aviación: las gasolinas de aviación y el keroseno o jet Fuel. 39


Los primeros se utilizan en motores de combustión interna, y los segundos en motores de turbina. Los combustibles de aviación deben cumplir unas características que se requieren por diferentes organismos, ya sean civiles como militares, de carácter nacional o internacional.

4.5.1.1.Gasolina de Aviación Desde el punto de vista de volumen, la producción y consumo de gasolina de aviación es pequeño y desde luego no es un factor determinante en el ma rgen de refino.

4.5.1.1.1. Características Las propiedades más relevantes de una gasolina de aviación en orden de importancia son:

a) Volatilidad: La gasolina de aviación es una mezcla de componentes que hierven en un amplio rango de temperaturas, el punto de ebullición más bajo es 28ºC y el más alto 149ºC.

b) Presión de vapor: En las gasolinas militares no se permite que su presión exceda a 7,0 psi y que no sea menor de 5,5 psi. El mínimo de vapor controla la partida y el calentamiento.

c) Propiedades detonantes: Tiene un considerable efecto en la fuerza que el motor puede desarrollar. Por ejemplo, un mismo motor desarrolla 1500 HP con el grado 115/145, pero solamente 600 HP con el grado 80. Esto sirve para indicar la importancia de la operación de un motor de aviación, con el grado especificado del combustible. Cuando el combustible incluye un número 100 o menor, éste indica el número de octano, si es 100 o mayor, indica la fuerza relativa que el motor puede desarrollar con igual tendencia detonante y se conoce como número de performance. Cuando el combustible incluye dos números en su grado tales como 100/130 o 115/145, el primer número indica la relación a condiciones de mezcla pobre y el segunda la relación a condiciones de mezcla rica.

d) Tolerancia al agua: Los aromáticos aumentan la solubilidad del agua en el combustible. En 100000 galones de combustibles de aviación se pueden disolver entre 3 a 6 galones de agua a 24ºC y más a mayores temperaturas. Tres galones de agua por 100000 galones de combustible corresponden a 12 ml de agua por 100 galones de combustible, pero son suficientes para formar finos cristales de hielo que

40


pueden tapar filtros o mallas. Para evitar esto y aumentar la tolerancia al agua se utilizan los alcoholes.

e) Punto de congelación: Todas las especificaciones para gasolinas de aviación militar dan requerimientos de puntos de congelación no mayores de -60ºC.

f) Colorantes: Los colorantes se utilizan para indicar el grado correspondiente, para facilitar el uso adecuado:    

Rojo: Grado 80/87, o grado para automóviles. Azul: Grado 91/96. Verde: Grado 100/130 Púrpura: Grado 115/145

g) Número de octano: Se exigen números de octano superiores a 100. h) Contenido de calor: El contenido de energía o calor de calentamiento de un combustible se expresa en BTU. Los hidrocarburos de los combustibles, se queman en dióxido de carbono y en vapor. Hay dos valores de calor, uno bajo determinado por especificación térmica y uno alto correspondiente a la energía derivada de la condensación de vapor. El mínimo valor de calentamiento permitido por especificación técnica para la gasolina de aviación es de 18700 BTU.

i) Estabilidad: Se debe evitar la presencia de colorantes e inhibidores que dan como resultado la pérdida del octanaje y taponamiento de los si stemas de admisión.

j) Riesgo en el manejo y almacenaje de combustibles de aviación: A temperaturas entre -4ºC y -40ºC se generan mezclas de aire – vapor inflamable. Sobre y bajo estas temperaturas las mezclas son más ricas o más pobres, pero fácilmente inflamables.

4.5.1.1.2. Composición química Los combustibles de aviones, comúnmente consisten casi enteramente de hidrocarburos. En 1000 lbs de combustible hay aproximadamente 847 lbs de carbono, 150 lbs de hidrógeno y el resto 3 lbs de azufre y agua disuelta . Los hidrocarburos componentes de las gasolinas son de cuatro clases de compuestos químicos, que varían considerablemente en sus propiedades: a) Alcanos: Son los que están en mayor número en el combustible de aviación, por lo menos en un 60% por volumen. Los alcanos son los más inertes de los constituyentes de los combustibles de aviación y tienen más baja tendencia a unirse con otros compuestos, o atacar o disolver metales, gomas y otras partes del sistema de combustible. Tienen la mayor energía calórica por libra de todos los compuestos 41


hidrocarburos. Todos los alcanos usados en combustibles de aviación tienen puntos de congelación extremadamente bajos. Alcanos cíclicos o naftenos: Pueden estar presentes hasta un 30% en volumen, son tan inertes como las cadenas de alcanos, pero de mayor poder solvente. Debido a su bajo contenido de hidrógeno tienen menos energía por unidad de peso que las cadenas de alcanos.

b)

c) Aromáticos: Son el segundo grupo más importante componente de la gasolina de aviación. Tienen menos energía por unidad de peso que los alcanos cíclicos, por esta razón, su cantidad está limitada a no más de un 20% en volumen.

d) Alquenos: Son los menos inertes de los compuestos de las gasolinas de aviación y combinados con el aire forman barnices o materiales gomosos. Los alquenos se tratan de excluir de las gasolinas de aviación por su tendencia a combinarse.

4.5.1.1.2.1.Tipos de gasolinas de aviación Las gasolinas de aviación se clasifican en grados, de acuerdo con su nivel mínimo antidetonante. Cuando la indicación viene en dos números (ej.: 100/130), el primero de ellos indica el poder antidetonante con mezcla pobre y el segundo al poder antidetonante con mezcla rica. Si el primer número indica por debajo de 100, entonces se refiere a Octanos y no a potencia mecánica. La norma ASTM D910 establece tres tipos de gasolina de aviación: 

80 Civil: Gradación 80/87 Octanos, con un contenido de plomo tetraetilo (TEL) de 1,14 gr/l. Color Rojo.



100 LL Civil: Gradación 100/ 130. con un contenido de plomo tetraetilo de 0.56 gr/l. Color Azul. LL = Low Lead. Bajo contenido en TEL. Es el más utilizado en el mundo actualmente.



100 Militar: Gradación 100/ 130, con un contenido de plomo tetraetilo de 0.85 gr/l. Color Verde.

4.5.1.2.Keroseno o Jet Fuel: Combustibles para turbinas Las turbinas de aviación no requieren de un combustible con calidad anti-detonante controlada, pero si que los sistemas de combustibles funcionen satisfactoriamente en un amplio rango de temperatura y presión.

4.5.1.2.1. Características

42


Las propiedades más relevantes de un combustible de turbina son:

a) Corrosión: Debe producir el mínimo ataque químico a los componentes del sistema de combustible de avión.

b) Volatilidad: Debe tener facilidad para evaporarse con el quemado, pero suficiente baja presión para prevenir pérdidas excesivas en estanques.

c) Bombeabilidad: Debe tener facilidad para ser transferido bajo toda conducción. d) Estabilidad térmica: El combustible de turbinas al soportar temperaturas sobre los 250ºC,= evita la formación de lacas y depósitos, que afectarían adversamente sus componentes, aparatos de medidas, filtros y boquillas.

e) Estabilidad física: El comportamiento de un keroseno y el tiempo que puede estar almacenado sin deteriorarse, dependen de la naturaleza y cantidad de hidrocarburos presentes en él.

f) Punto de congelación: Puede alcanzar hasta los -50ºC. g) Contenido de calor: El mínimo valor de calentamiento permitido por especificación técnica es de 18600 BTU.

h) Riesgo en el manejo y almacenaje de combustibles de aviación: No tienen peligros potenciales de fuego y explosión como las gasolinas, pero se deben tomar precauciones, ya que una fuente de ignición adecuada puede hacer prender o explotar sus vapores.

4.5.1.2.2. Tipos de combustibles de turbinas Existen corrientemente tres tipos de combustibles de jet comerciales que son compatibles con los jets militares, designados como Jet A, Jet A-1 y Jet B.

a) Jet A: Es esencialmente una mezcla de fracciones de keroseno producto de la destilación del petróleo. Tiene un punto de inflamación de 43 a 66ºC y un punto de congelación de -40ºC. La evaporación y ebullición de altas temperaturas es leve, debido a la baja presión de vapor. El calor de combustión es también más alto que el tipo B. La equivalencia militar del Jet A es el JP-5 y se usa como combustible de alternativa en lugar del jet B.

b) Jet A-1: Es también una mezcla de fracciones de keroseno y tiene muy pequeñas diferencias físicas con el tipo Jet A. Tiene un punto de congelación de -50ºC y un

43


punto de inflamación de 43ºC, gravedad específica de aproximadamente 0.806 a 60ºF.

c) Jet B: Es una mezcla de fracciones de gasolina de aviación y keroseno. Los límites de inflamación son aproximadamente los mismos que en la gasolina de aviación. Tiene un mínimo calor neto de combustión de 18400 BTU/lb, punto de congelación de -51ºC. La equivalencia militar del Jet B es el JP-4 y como alternativa se usa el Jet A-1.

4.5.1.2.3. Requerimientos químicos Los combustibles de turbinas están formados casi en su totalidad de hidrocarburos, con menos carbono, además menos hidrógeno y pueden contener hasta 4 lbs de azufre por 1000 lbs de combustible. Los compuestos que contienen solamente carbono e hidrógeno, cuando se queman, dejan mayor cantidad de energía por peso de combustible.

4.5.1.3.Combustibles Militares de aviación Existen varios grados de combustible de aviación apropiados para usos militares. A continuación, en la tabla _ se indica los grados de algunos combustibles y su aplicabilidad.



JP – 1: Compuesto de queroseno puro, con un alto punto de inflamabilidad respecto al combustible de aviación habitual, y un punto de congelación de -60º.



JP – 4: Combustible hecho de más de 35% de petróleo liviano y 65% de gasolina.



JP – 5: Combustible derivado del queroseno, con un punto de inflamabilidad de al menos 60º, un punto de congelación de -46º y de color amarillo.



JP – 6: Combustible de aviación desarrollado para los motores General Electric YJ93, equipados en el bombardero experimental trisónico XB-70 Valkyrie y el interceptor XF-108 Rapier. El JP-6 es similar al JP-5, pero con un menor punto de

44

Todo Sobre Combustibles

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