UNIVERSIDAD INTERNACIONAL DEL ECUADOR INGENIERIA MECNICA AUTOMOTRIZ BOMBAS DE INYECCIN COMBUSTIBLES PROF. FRANCISCO JARA DANNY GALLARDO RONNY GALLARDO 2011-06-23

LA GASOLINALa gasolina es un hidrocarburo con 5 a 12 tomos de carbono por molcula, su rango de destilacin vara entre 40 y 200 C, y se utiliza como combustible en motores de combustin interna de dos o cuatro tiempos, principalmente automviles, motocicletas y vehculos livianos en general. Es una sustancia lquida voltil, inflamable e incolora; el aspecto verde, rojo o amarillento se logra mediante la incorporacin de un colorante artificial, que adems de facilitar su diferenciacin, permite controlar su eventual adulteracin. Su comportamiento en un motor depende del ndice de octano, que mide la resistencia a la detonacin y al autoencendido. La gasolina de 87 octano corresponde a una gasolina con golpeteo caracterstico de una mezcla de 87% de isooctano (ndice de octano 100) y 13% de heptano (ndice de octano 0). El mismo ejemplo puede ocuparse para gasolinas de mayor grado, disponibles en Chile, como las 93, 95 y 97 octano, las que contienen un mayor porcentaje con compuestos de ndice de octano ms alto (isooctano).

Caractersticas de la gasolinaPeso especfico - Es la relacin entre el peso y el volumen de una substancia determinada. El de la gasolina se expresa generalmente en gramos por litro. Muchas veces se emplea el peso especfico relativo, es decir la relacin entre el peso especfico de la gasolina y el del agua a determinada temperatura. El conocimiento del peso especfico de la gasolina es muy importante para el proyectista del motor, dado que las bombas de inyeccin y en parte tambin los carburadores (aunque estos ltimos estn bastante compensados) dosifican substancialmente el volumen de la gasolina, mientras que la combustin tiene lugar de forma ms o menos correcta con relacin a los pesos y no a los volmenes de aire y gasolina introducida. Es evidente que una gasolina excesivamente pesada da lugar a una mezcla demasiado rica o grasa, en tanto que una gasolina excesivamente ligera provoca una mezcla muy pobre o magra. El peso especfico relativo de las gasolinas comerciales es de 0,730-0,760 para la calidad super y de 0,710-0,740 para la normal.

Potencia calorfico - Denominada tambin poder calorfico, es la cantidad de calor que se desprende de la combustin completa de 1 kg de gasolina, y es tanto menor cuanto ms aumenta su peso especfico. De esto se desprende que puede parecer ventajoso comprar gasolina de bajo peso especfico porque tiene ms caloras, pero consiste precisamente en todo lo contrario, ya que la gasolina se compra por volumen, no a peso, y, por consiguiente, debera considerarse la potencia calorfica referida al litro y no al kilogramo; teniendo en cuenta lasiguiente tabla referida a la gasolina super.

peso especfico relativo 0,730-0,760 potencia calorfico, kcal/kg 10.512-10.450 potencia calorfico, kcal/l 7.674-7.962

Volatilidad - Est representada por la curva de destilacin (algunos de cuyos puntos requieren especial consideracin) y por la tensin de vapor. La curva de destilacin indica a qu temperatura una gasolina comienza a evaporarse, es decir a hervir (punto inicial), a qu temperatura se evapora completamente (punto final) y el porcentaje que se evapora a temperaturas intermedias. Debe ser mayor en las estaciones fras para permitir una mezcla fcil en el arranque; no obstante, si es demasiado voltil, la mezcla en contacto con una superficie fra da lugar a cristales de hielo que pueden bloquear el carburador. Las fotografas inferiores ofrecen la comparacin de las vlvulas de admisin correspondientes a 2 motores despus de 30.000 km; es evidente la limpieza que se obtiene usando una gasolina con aditivos (parte superior) respecto a una carente de aditivos antioxidantes y detergentes.(Parte inferior).

Corrosividad - A veces la gasolina puede contener azufre libre o en forma de mercaptanos. En el primer caso, la gasolina tiende a atacar las superficies metlicas con que llega a ponerse en contacto, sobre todo si se trata de cobre y sus aleaciones; en el segundo caso, la gasolina, adems de ser corrosiva, tiene mal olor, a causa de los mercaptanos. Estos inconvenientes se eliminan mediante procesos de purificacin y suavizacin. El nmero de octano - Es el mtodo para evaluar la resistencia a la detonacin, a la que est ligada la caracterstica ms importante de la gasolina y la que, en definitiva, ha determinado la evolucin tcnica y ha sido la base de la eleccin de los procesos de produccin. Se puede afirmar que el aumento de las potencias especficas del motor del automvil se ha logrado gracias al poder antidetonante de la gasolina.

La caracterstica distintiva de cada gasolina la constituye la resistencia a la detonacin, que viene determinada por el octanaje. Por lo tanto, el octanaje sirve para determinar el grado de resistencia a la detonacin, es decir, si la gasolina tiene poco octanaje, en la cmara de combustin de un motor se producen inflamaciones espontneas, dicho de otro modo, detonaciones a destiempo en la cmara de combustin que pueden repercutir al motor para mal. El ndice de octanaje de una gasolina es una medida de su capacidad antidetonante, as pues, va en funcin del nmero de octanos de cada una de ellas, cuanto mayor es el nmero de octanos de la gasolina, mayor es el octanaje de sta y por tanto, como hemos dicho al principio, la resistencia a la detonacin o el poder antidetonante de la gasolina es mayor.

COMPONENTES DE LA GASOLINALos hidrocarburos que componen la gasolina estn comprendidos entre los que poseen 4 tomos de carbono ylosquetienenl0-11 tomos de carbono (C10C11). De las 4 clases en que se subdividen los hidrocarburos (parafnicos, naftnicos, aromticos y olefnicos), la que predomina en el petrleo bruto es la clase de los hidrocarburos parafnicos (parafinas), que pueden ser de cadena lineal (n-parafinas) o ramificada (isoparafinas).

Las n-parafinas poseen una resistencia a la detonacin inferior a la correspondiente a las isoparafinas. La propiedad de evitar que piquen las bielas de estas ltimas aumenta en general con el grado de ramificacin. De cualquier forma, las mezclas de n-parafinas e isoparafinas, presentes en el petrleo bruto en estado de equilibrio, tienen una resistencia a la detonacin inferior a la necesaria para un correcto funcionamiento de los motores.

Los hidrocarburos naftnicos (naftenos) o cieloparafnicos tienen un poder antidetonante ms elevado que las n-parafinas con el mismo nmero de tomos de carbono. Su concentracin vara mucho de un petrleo bruto a otro, y su importancia est ligada a la relativa facilidad con que es posible transformarlos -por deshidrogenacin- en hidrocarburos aromticos.

Los hidrocarburos aromticos se caracterizan por su elevado peso especfico y por un poder antidetonante bastante elevado. Se encuentran en el petrleo bruto en cantidades limitadas, salvo algn tipo que los contiene en mayor proporcin.

Los hidrocarburos olefnicos, caracterizados por poseer dobles enlaces carbonocarbono (ole-finas), no se encuentran normalmente en el petrleo bruto; su presencia se debe a especiales procesos de tratamiento.

Antidetonantes y AditivosPodemos decir, que los antidetonantes son sustancias que se aaden a las gasolinas para aumentar su resistencia a la detonacin. Son compuestos orgnicos y organometlicos. Como importantes son: el benzol, octano, alcohol y tetraetilo de plomo. Relacionando este apartado con el anterior, si un antidetonante aumenta la resistencia a la detonacin, quiere decir que tambin va a influir en el ndice de octanaje de una gasolina.

Los aditivos son sustancias que se aaden a la gasolina para modificarla despus del proceso de la destilacin, por lo tanto un antidetonante tambin es un aditivo, pero es un aditivo que ya tienen las gasolinas que nos venden en las gasolineras.

Tratamiento de los ContaminantesLa gasolina se compone esencialmente de carbono e hidrgeno. Cuando la gasolina se quema, el carbono se une al oxgeno del aire para formar dixido de carbono (CO2) y el hidrgeno se une con el oxigeno formando agua (H2O). Estos productos por la combustin de las gasolinas se generan siempre y cuando se cumpla la proporcin ptima, 14,7 de aire por 1 de combustible (14,7:1). Como casi nunca se produce esta proporcin surgen otras sustancias contaminantes. Estos son los productos contaminantes que expulsa el motor: Monxido de carbono (CO), un compuesto conocido y txico que en contacto con el aire libre se une rpidamente con el oxgeno para formar dixido de carbono (CO2). Hidrocarburos no quemados. xidos ntricos, se forman a partir del nitrgeno contenido en el aire procedente de la combustin.

Para que estos contaminantes no lleguen al exterior, por ejemplo, en los coches se colocan unos catalizadores en la salida de gases, en el tubo de escape. En qumica, un catalizador es una sustancia que provoca o acelera una reaccin qumica. Estos gases contaminantes procedentes del motor atraviesan el catalizador antes de salir a la atmsfera. En su interior hay una sustancia, lo que denominamos catalizador (suele ser platino, rodio u xidos de metales de transicin), que facilita la transformacin de los productos contaminantes procedentes de la combustin en otros que no son tan peligrosos para la atmsfera. Hay que tener mucho cuidado de no utilizar gasolina Super en los vehculos que tengan catalizador, los estropea. El monxido de carbono y los hidrocarburos se transforman en agua y dixido de carbono por oxidacin. Los xidos ntricos se transforman, al pasar por el catalizador, en nitrgeno.

EL DIESELEl diesel tambien denominado gasoleo o gasoil es un liquido de color blancuzco y de densidad sobre 850 kg/m3 (0.850 g/cm3), compuesto fundamentalmente por parafinas y utilizado principalmente como combustible en motores diesel y en calefaccin . Su poder calorfico es de 8.800 kcal/kg. El combustible diesel, tambin se manufactura, en muchos casos a partir de mezclas de gasleos con querosinas, y aceite cclico ligero, el cual es producto del proceso de desintegracin cataltica fluida. En un tiempo, la manufactura de diesel involucr utilizar lo que quedaba despus de remover productos valiosos del petrleo. Hoy en da el proceso de fabricacin del diesel es muy complejo ya que comprende escoger y mezclar diferentes fracciones de petrleo para cumplir con especificaciones precisas. La produccin de diesel estable y homogneo requiere de experiencia, respaldada por un estricto control de laboratorio.

PROPIEDADES DEL DIESEL Indice de cetano As como el octano mide la calidad de ignicin de la gasolina, el ndice de cetano mide la calidad de ignicin de un diesel. Es una medida de la tendencia del diesel a cascabelear en el motor. La escala se basa en las caractersticas de ignicin de dos hidrocarburos, CH3 . (CH2)14 . CH3 Cetano (n-hexadecano) y CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 | | | | | | | CH3.CH. CH . CH . CH . CH . CH . CH . CH3 Heptametilnonano

El n-hexadecano tiene un periodo corto de retardo durante la ignicin y se le asigna un cetano de 100; el heptametilnonano tiene un periodo largo de retardo y se le ha asignado un cetano de 15. El ndice de cetano es un medio para determinar la calidad de la ignicin del diesel y es equivalente al porcentaje por volumen del cetano en la mezcla con heptametilnonano, la cual se compara con la calidad de ignicin del combustible prueba (ASTM D-613). La propiedad deseable de la gasolina para prevenir el cascabeleo es la habilidad para resistir la autoignicin, pero para el diesel la propiedad deseable es la autoignicin.

Tpicamente los motores se disean para utilizar ndices de cetano de entre 40 y 55, debajo de 38 se incrementa rpidamente el retardo de la ignicin. En las gasolinas, el nmero de octano de las parafinas disminuye a medida que se incrementa la longitud de la cadena, mientras que en el diesel, el ndice de cetano se incrementa a medida que aumenta la longitud de la cadena. En general, los aromticos y los alcoholes tiene un ndice de cetano bajo. Por ello el porcentaje de gasleos desintegrados, en el diesel, se ve limitado por su contenido de aromticos. Muchos otros factores tambin afectan el ndice de cetano, as por ejemplo la adicin de alrededor de un 0.5 por ciento de aditivos mejoradores de cetano incrementan el cetano en 10 unidades. Estos aditivos pueden estar formulados con base a alquilnitratos, amil nitratos primarios, nitritos o perxidos. La mayora de ellos contienen nitrgeno y tienden, por lo tanto, a aumentar las emisiones de NOx.

AzufreEl azufre ocurre naturalmente en el petrleo. Si ste no es eliminado durante los procesos de refinacin, contaminar al combustible. El azufre del diesel contribuye significativamente a las emisiones de partculas (PMs). La reduccin del lmite de azufre en el diesel a 0.05 por ciento es una tendencia mundial. La correlacin del contenido de azufre en el diesel con las emisiones de partculas y el S02 est claramente establecida. Para poder cumplir con los requerimientos de niveles bajos de azufre, es necesario construir capacidades adicionales de desulfuracin. As como las unidades de desintegracin cataltica (FCC), son primordiales para la produccin de gasolina, la hidrodesintegracin es fundamental para la produccin de diesel.

Densidad y ViscosidadLa inyeccin de diesel en el motor, est controlada por volumen o por tiempo de la vlvula de solenoide. Las variaciones en la densidad y viscosidad del combustible resultan en variaciones en la potencia del motor y, consecuentemente, en las emisiones y el consumo. Se ha encontrado, adems, que la densidad influye en el tiempo de inyeccin de los equipos de inyeccin controlados mecnicamente.

AromticosLos aromticos son molculas del combustible que contienen al menos un anillo de benceno. El contenido de aromticos afecta la combustin y la formacin de PMs y de las emisiones de hidrocarburos poliaromticos. El contenido de aromticos influye en la temperatura de la flama y, por lo tanto, en las emisiones de NOx durante la combustin. La influencia del contenido de poliaromticos en el combustible afecta la formacin de PMs y las emisiones de este tipo de hidrocarburos en el tubo de escape.

LubricidadLas bombas de diesel, a falta de un sistema de lubricacin externa, dependen de las propiedades lubricantes del diesel para asegurar una operacin apropiada. Se piensa que los componentes lubricantes del diesel son los hidrocarburos ms pesados y las substancias polares. Los procesos de refinacin para remover el azufre del diesel tienden a reducir los componentes del combustible que proveen de lubricidad natural. A medida que se reducen los niveles de azufre, el riesgo de una lubricidad inadecuada aumenta.