COMBUSTIÓN COMBUSTIÓN Y Y

COMBUSTIBLESCOMBUSTIBLES

COMBUSTIÓN Y COMBUSTIBLESCOMBUSTIÓN Y COMBUSTIBLES

COMBUSTIÓN¿Qué es la combustión?Proceso QuímicoQuema de la Mezcla

Fases de la CombustiónMotor Otto

Combustión y Frente de LlamaCámaras de CombustiónRendimiento

Motor DieselCombustión y Frente de LlamaCámaras de Combustión

COMBUSTIBLESCOMBUSTIBLES PetróleoPetróleo ObtenciónObtención Destilación o RefinoDestilación o Refino GasolinasGasolinas

Índice de OctanoÍndice de Octano 9595 9898 Super 97Super 97

GasoilGasoil Indice de CetanoIndice de Cetano Diesel eDiesel e++

Diesel eDiesel e++ 10 10 LegislaciónLegislación

COMBUSTIÓNCOMBUSTIÓN Reacción química exotérmica, de oxidación – reducción entre dos Reacción química exotérmica, de oxidación – reducción entre dos

o más sustancias, combustible y comburente, que se realiza a o más sustancias, combustible y comburente, que se realiza a gran velocidad.gran velocidad.

Comburente:Comburente: es la sustancia oxidante de la combustión. En el es la sustancia oxidante de la combustión. En el motor de combustión interna es el motor de combustión interna es el oxígenooxígeno del aire que se del aire que se encuentra en una proporción del 21% frente al 79% de nitrógeno.encuentra en una proporción del 21% frente al 79% de nitrógeno.

Combustible:Combustible: es la sustancia reductora de la combustión. Los es la sustancia reductora de la combustión. Los empleados en los motores de combustión interna son empleados en los motores de combustión interna son hidrocarburos derivados del petróleo hidrocarburos derivados del petróleo

Los hidrocarburos están formados por carbono, hidrógeno, Los hidrocarburos están formados por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre. oxígeno, nitrógeno y azufre.

COMBUSTIÓNCOMBUSTIÓN La reacción de combustión de una molécula de combustible La reacción de combustión de una molécula de combustible

requiere de varias moléculas de oxígeno, en función del número requiere de varias moléculas de oxígeno, en función del número de carbonos e hidrógenos de que esté compuesta. Tomemos de carbonos e hidrógenos de que esté compuesta. Tomemos como ejemplo la molécula de octeno:como ejemplo la molécula de octeno:

CC88HH1616 + 12O + 12O2 2 → 8CO→ 8CO2 2 + 8H+ 8H22OO

Cada dos hidrógenos que haya en el combustible, requieren un Cada dos hidrógenos que haya en el combustible, requieren un átomo de oxígeno, para formar una molécula de agua; y cada átomo de oxígeno, para formar una molécula de agua; y cada carbono requiere dos átomos de oxígeno, para formar una carbono requiere dos átomos de oxígeno, para formar una molécula de dióxido de carbono. molécula de dióxido de carbono.

Esta es la configuración de una combustión completa o Esta es la configuración de una combustión completa o estequiométrica, en la que todo el estequiométrica, en la que todo el OO22 se utiliza para oxidar todo se utiliza para oxidar todo el combustible. el combustible.

Para que un material entre en Para que un material entre en combustión se necesitan ciertas combustión se necesitan ciertas condiciones. Una de ellas es contar con condiciones. Una de ellas es contar con suficiente oxígeno; normalmente esto no suficiente oxígeno; normalmente esto no es problema, porque el aire que nos es problema, porque el aire que nos rodea lo contiene. Una segunda rodea lo contiene. Una segunda condición es que exista material condición es que exista material combustible. La tercera condición es que combustible. La tercera condición es que tengamos suficiente calor para que la tengamos suficiente calor para que la combustión se inicie.combustión se inicie.

Para que un material entre en combustión se necesitan Para que un material entre en combustión se necesitan ciertas condiciones. Una de ellas es contar con suficiente ciertas condiciones. Una de ellas es contar con suficiente oxígeno; normalmente esto no es problema, porque el aire oxígeno; normalmente esto no es problema, porque el aire que nos rodea lo contiene. Una segunda condición es que que nos rodea lo contiene. Una segunda condición es que exista material combustible. La tercera condición es que exista material combustible. La tercera condición es que tengamos suficiente calor para que la combustión se inicie. tengamos suficiente calor para que la combustión se inicie. Estas tres condiciones, en conjunto, forman lo que se conoce Estas tres condiciones, en conjunto, forman lo que se conoce como el Triángulo del fuego: oxígeno, combustible y calor, como el Triángulo del fuego: oxígeno, combustible y calor, en proporciones adecuadas. Si falta uno de estos elementos en proporciones adecuadas. Si falta uno de estos elementos o no está en la proporción conveniente, no tendremos fuego.o no está en la proporción conveniente, no tendremos fuego.

Por otra parte, para que se inicie la combustión, Por otra parte, para que se inicie la combustión, es necesario que los materiales se encuentren es necesario que los materiales se encuentren en forma de gases o vapores. La gasolina, que en forma de gases o vapores. La gasolina, que desprende vapores a temperatura ambiente, se desprende vapores a temperatura ambiente, se inflama con mucha facilidad, pero los materiales inflama con mucha facilidad, pero los materiales sólidos deben primero calentarse para que sólidos deben primero calentarse para que desprendan vapores que puedan inflamarse. Sin desprendan vapores que puedan inflamarse. Sin embargo, esto no quiere decir que se vayan a embargo, esto no quiere decir que se vayan a inflamar por sí solos, sino requieren una mayor inflamar por sí solos, sino requieren una mayor temperatura para que se inflamen.temperatura para que se inflamen.

En consecuencia, podemos En consecuencia, podemos diferenciar, para cada material: diferenciar, para cada material: Una temperatura a la cual el Una temperatura a la cual el material se gasifica (temperatura de material se gasifica (temperatura de gasificación). Una temperatura a la gasificación). Una temperatura a la cual el material ya gasificado se cual el material ya gasificado se enciende (temperatura de igniciónenciende (temperatura de ignición

COMBUSTIÓNCOMBUSTIÓN λλ define la relación entre la masa de aire y la masa de define la relación entre la masa de aire y la masa de

combustible de una mezclacombustible de una mezcla λλR R representa la relación entre la representa la relación entre la λλ de la mezcla y la de la mezcla y la λλ

estequiométrica.estequiométrica. λλRR >> 1 indica que la mezcla es pobre, con exceso de aire 1 indica que la mezcla es pobre, con exceso de aire λλRR < 1 < 1 indica que la mezcla es ricaindica que la mezcla es rica

FASES DE LA COMBUSTIÓNFASES DE LA COMBUSTIÓN

La reacción no siempre se cumple en su totalidad, y La reacción no siempre se cumple en su totalidad, y tampoco es instantánea, sino que consta de varias tampoco es instantánea, sino que consta de varias reacciones intermedias que ayudan a completar el proceso. reacciones intermedias que ayudan a completar el proceso.

FASES DE LA FASES DE LA COMBUSTIÓNCOMBUSTIÓN

C8H16 + 4O2 → 8CO + 8H2

8H2 + 4O2 → 8H2O 8CO + 4O2 → 8CO2

FASES DE LA FASES DE LA COMBUSTIÓNCOMBUSTIÓN

Aunque las dos últimas reacciones se produzcan en paralelo, la Aunque las dos últimas reacciones se produzcan en paralelo, la de oxidación del de oxidación del HH2 2 es más rápida que la del es más rápida que la del CO CO por lo que con por lo que con mezclas ricas aumenta la emisión de mezclas ricas aumenta la emisión de CO CO ya que no queda ya que no queda oxígeno con el que reaccionar.oxígeno con el que reaccionar.

INICIO DE LA COMBUSTIÓNINICIO DE LA COMBUSTIÓN Las reacciones normalmente se van a provocar por el choque Las reacciones normalmente se van a provocar por el choque

de dos moléculas.de dos moléculas.

La descomposición de la molécula de hidrocarburo es algo La descomposición de la molécula de hidrocarburo es algo gradual, y el proceso está controlado por la presencia de unas gradual, y el proceso está controlado por la presencia de unas moléculas y átomos que tienen una actividad mucho más alta moléculas y átomos que tienen una actividad mucho más alta que las moléculas de oxígeno, y que a la postre van a ser los que las moléculas de oxígeno, y que a la postre van a ser los que realmente ataquen al hidrocarburo. Éstos son los radicales que realmente ataquen al hidrocarburo. Éstos son los radicales libres, que son iones de oxígeno (O), iones de hidrógeno (H) y libres, que son iones de oxígeno (O), iones de hidrógeno (H) y radicales hidroxilo (OH).radicales hidroxilo (OH).

INICIO DE LA COMBUSTIÓNINICIO DE LA COMBUSTIÓN La reacción de combustión está controlada principalmente La reacción de combustión está controlada principalmente

por la cantidad de radicales que haya en la mezcla. Éstos por la cantidad de radicales que haya en la mezcla. Éstos radiacles se empiezan a formar por choques de combustible radiacles se empiezan a formar por choques de combustible y oxígeno. Al principio, se generan pocos radicales, pero al y oxígeno. Al principio, se generan pocos radicales, pero al aumentar mucho su concentración (por alta presión y/o aumentar mucho su concentración (por alta presión y/o temperatura) comienzan las reacciones de ramificación, y temperatura) comienzan las reacciones de ramificación, y con ello una reacción en cadena que acaba con ello una reacción en cadena que acaba descomponiendo todo el combustible, y liberando la energíadescomponiendo todo el combustible, y liberando la energía

Realmente, las reacciones en las que intervienen los Realmente, las reacciones en las que intervienen los radicales, bien como productos o como reactantes, y que al radicales, bien como productos o como reactantes, y que al final son las que provocan la ignición de la mezcla final son las que provocan la ignición de la mezcla

MOTOR OTTOMOTOR OTTO Cuando termina la Cuando termina la

compresión, en el motor compresión, en el motor Otto se dispone de una Otto se dispone de una mezcla de aire y mezcla de aire y combustible comprimida combustible comprimida a una presión de, más o a una presión de, más o menos, 15 veces la de menos, 15 veces la de admisión (a plena carga, admisión (a plena carga, eso son unos 15 bares), y eso son unos 15 bares), y una temperatura, una temperatura, suponiendo un ambiente suponiendo un ambiente de 25ºC, de unos 375ºC de 25ºC, de unos 375ºC

MOTOR OTTOMOTOR OTTO Combustión en los motores de encendido por chispa.

La mezcla se enciende por la chispa eléctrica y se quema en el proceso de propagación de la llama turbulenta.

Fase Inicial:Desde que salta la chispa en la bujía hasta el punto donde empieza el incremento brusco de la presión. En las zonas de altas temperaturas entre los electrodos de la bujía surge unpequeño foco de combustión que se convierte en un frente de llama turbulenta,siendo el porcentaje de la mezcla que se quema muy bajo. La velocidad de llama es relativamente baja y solo depende de las propiedadesfísico – químicas de la mezcla.

MOTOR OTTOMOTOR OTTO Fase Principal:

La llama turbulenta se propaga por toda lacámara de combustión, cuyo volumen casi es

constante y el pistón se encuentra cerca del PMS.La velocidad de propagación depende de

la intensidad de la turbulencia lo que es a su vez directamente proporcional a la frecuencia de rotación del cigüeñal.

Cuando el frente de la llama llega a las paredes, como hay menos turbulencia, la velocidad disminuye.

MOTOR OTTOMOTOR OTTO Fase de combustión residual:

Se quema la mezcla detrás del frente de llama. Lapresión ya no crece por que ya se produce la carrera de expansión y hay transmisión de calor a las paredes.

La velocidad de la combustión en las paredes y detrás del frente de la llama es lenta y depende de las propiedades físico–quimicas de la mezcla. Paraaumentar esta velocidad hay que crear turbulencia en las zonas de combustión residual.

MOTOR OTTOMOTOR OTTO Para que comience la reaccción será necesaría energía que Para que comience la reaccción será necesaría energía que

eleve la temperatura. Esta se produce por medio del salto de eleve la temperatura. Esta se produce por medio del salto de una chispa eléctrica en un lugar de la cámara de combustión.una chispa eléctrica en un lugar de la cámara de combustión.

La chispa se produce antes que el pistón alcance el punto La chispa se produce antes que el pistón alcance el punto muerto superior de la carrera de compresión.muerto superior de la carrera de compresión.

MOTOR OTTOMOTOR OTTO La nube de gases, en rojo, compuesta por los productos de la combustión La nube de gases, en rojo, compuesta por los productos de la combustión

del hidrocarburo y aire (dióxido de carbono, agua, nitrógeno, oxígeno, del hidrocarburo y aire (dióxido de carbono, agua, nitrógeno, oxígeno, monóxido de carbono, etc.) a una temperatura muy alta (será del orden de monóxido de carbono, etc.) a una temperatura muy alta (será del orden de 2700 K). Esa nube está rodeada de gases más fríos, gases iguales a los 2700 K). Esa nube está rodeada de gases más fríos, gases iguales a los originales.originales.

Se transfiere de calor desde los gases calientes a los fríos, esta Se transfiere de calor desde los gases calientes a los fríos, esta transferencia se puede producir por una cierta convección dada la transferencia se puede producir por una cierta convección dada la turbulencia de la combustiónturbulencia de la combustión

MOTOR OTTOMOTOR OTTO La velocidad del frente de llama dependerá:La velocidad del frente de llama dependerá:

Cómo se transfiere el calor desde los gases calientes a los Cómo se transfiere el calor desde los gases calientes a los fríos debido en mayor medida por la turbulencia de los gases.fríos debido en mayor medida por la turbulencia de los gases.

La riqueza de la mezcla a través de la tasa de producción de La riqueza de la mezcla a través de la tasa de producción de radicales libres, de manera que con mezclas ligeramente ricas, radicales libres, de manera que con mezclas ligeramente ricas, factores lambda de 0.85 aproximadamente, que es donde la factores lambda de 0.85 aproximadamente, que es donde la producción es mayor, la velocidad del frente es máxima. producción es mayor, la velocidad del frente es máxima.

Finalmente, la llama se termina apagando cuando llega a las Finalmente, la llama se termina apagando cuando llega a las proximidades de las paredes. Los gases que están allí reciben el proximidades de las paredes. Los gases que están allí reciben el calor proveniente de los gases calientes, pero en vez de aumentar su calor proveniente de los gases calientes, pero en vez de aumentar su temperatura, al estar pegados a la pared lo conducen hacia ella, así temperatura, al estar pegados a la pared lo conducen hacia ella, así que no se calientan y por tanto no se queman.que no se calientan y por tanto no se queman.

MOTOR OTTOMOTOR OTTO

MOTOR OTTOMOTOR OTTO Observando el fenómeno desde fuera, Observando el fenómeno desde fuera,

lo que se ve es un frente de llama que lo que se ve es un frente de llama que va avanzando por la cámara, va avanzando por la cámara, haciendo que reaccione la mezcla.haciendo que reaccione la mezcla.

Si la temperatura de los gases aún sin Si la temperatura de los gases aún sin reaccionar llega a ser muy alta, es reaccionar llega a ser muy alta, es posible que ellos solos entren en posible que ellos solos entren en ignición, sin necesidad de que llegue ignición, sin necesidad de que llegue el frente de llama. En ese caso se el frente de llama. En ese caso se produce lo que llamamos detonación produce lo que llamamos detonación o que también se conoce como picado o que también se conoce como picado de biela. de biela.

MOTOR OTTOMOTOR OTTO la la combustióncombustión viene viene

a durar un ángulo a durar un ángulo variable para cada variable para cada tipo de motor tipo de motor

MOTOR OTTOMOTOR OTTO TABLA DE SECUENCIA DE EXPLOSIÓN TABLA DE SECUENCIA DE EXPLOSIÓN

PARA UN MOTOR DE 4 CILINDROSPARA UN MOTOR DE 4 CILINDROS

CILINDRO 1CILINDRO 1 CILINDRO 2CILINDRO 2 CILINDRO 3CILINDRO 3 CILINDRO 4CILINDRO 4

Orden de Orden de explosiónexplosión1 – 3 – 4 – 1 – 3 – 4 –

2 2

1 1 ½½ EXPLOSIÓNEXPLOSIÓN ESCAPEESCAPE COMPRESIÓNCOMPRESIÓN ADMISIÓNADMISIÓN

2 2 ½½ ESCAPEESCAPE ADMISIÓNADMISIÓN EXPLOSIÓNEXPLOSIÓN COMPRESIÓCOMPRESIÓNN

3 3 ½½ ADMISIÓNADMISIÓN COMPRESIÓNCOMPRESIÓN ESCAPEESCAPE EXPLOSIÓNEXPLOSIÓN

4 4 ½½ COMPRESIÓCOMPRESIÓNN EXPLOSIÓNEXPLOSIÓN ADMISIÓNADMISIÓN ESCAPEESCAPE

CÁMARAS DE COMBUSTIÓNCÁMARAS DE COMBUSTIÓN La combustión se produce dentro del cilindro en la cámara de La combustión se produce dentro del cilindro en la cámara de

combustión que es el espacio donde quedan reducidos los gases combustión que es el espacio donde quedan reducidos los gases después de la compresión.después de la compresión.

La cámara de combustión esta diseñada para concentrar completamente la fuerza explosiva del combustible que se quema en la cabeza del pistón.

Aumentar la intensidad de la chispa que salte de la bujía. Crear turbulencia de la mezcla o carga en la admisión, que

reduce la duración de la combustión y la uniformidad de los ciclos consecutivos.

Estratificar la mezcla, lo que consiste en que la mezcla cerca de la bujía sea la mas rica y se empobrezca a medida que se aleja de la bujía.

CÁMARAS DE COMBUSTIÓNCÁMARAS DE COMBUSTIÓN

RENDIMIENTORENDIMIENTO

0 10 20 30 40

Potencia Útil

ResistenciaMecánica

Energía en formade calor en losgases de escapeAgua deRefrigeración

MOTOR DIESELMOTOR DIESEL Su combustión se basa en la inflamación espontánea del combustible.Su combustión se basa en la inflamación espontánea del combustible.

El combustible que utilizan es el gasoil.El combustible que utilizan es el gasoil.

Al final de la compresión (recuérdese que en un motor Diesel sólo se Al final de la compresión (recuérdese que en un motor Diesel sólo se comprime aire), estando el aire a una presión, que en motores comprime aire), estando el aire a una presión, que en motores fuertemente sobrealimentados puede ser de unos 80 bares, y fuertemente sobrealimentados puede ser de unos 80 bares, y temperaturas de 1000 K, se empieza a inyectar el combustible temperaturas de 1000 K, se empieza a inyectar el combustible

El combustible, una vez en el interior de la cámara de combustión, El combustible, una vez en el interior de la cámara de combustión, comienza a vaporizarse y se empieza a formar una nube de aire y comienza a vaporizarse y se empieza a formar una nube de aire y combustible vaporizado. combustible vaporizado.

MOTOR DIESELMOTOR DIESEL Empiezan a producirse choques entre moléculas, y a generarse Empiezan a producirse choques entre moléculas, y a generarse

radicales. Pasado un cierto tiempo, esa nube entra en ignición, e radicales. Pasado un cierto tiempo, esa nube entra en ignición, e instantáneamente se quema una cierta cantidad de combustibleinstantáneamente se quema una cierta cantidad de combustible

Una combustión que se llama de premezcla, en la que se libera Una combustión que se llama de premezcla, en la que se libera bastante energía en poco tiempo. La temperatura de esa zona sube bastante energía en poco tiempo. La temperatura de esa zona sube mucho, y hay una subida de presión bastante brusca, que es la mucho, y hay una subida de presión bastante brusca, que es la responsable del ruido del motor Diesel.responsable del ruido del motor Diesel.

Tras la combustión de Premezcla hay ahora en la cámara gotas líquidas Tras la combustión de Premezcla hay ahora en la cámara gotas líquidas de combustible, y otras que aún se pueden seguir inyectando, rodeadas de combustible, y otras que aún se pueden seguir inyectando, rodeadas de aire y gas residual de la combustión de premezcla a alta de aire y gas residual de la combustión de premezcla a alta temperatura. temperatura.

MOTOR DIESELMOTOR DIESEL De modo que aumenta la tasa de De modo que aumenta la tasa de

vaporización de las gotas vaporización de las gotas combustible, y el vapor que sale de la combustible, y el vapor que sale de la gota se difunde por la cámara. En gota se difunde por la cámara. En cuanto encuentra oxígeno, reacciona cuanto encuentra oxígeno, reacciona y se quema, se denomina combustión y se quema, se denomina combustión por difusión.por difusión.

Es la segunda fase de la combustión Es la segunda fase de la combustión e el motor Diesel. Es una combustión e el motor Diesel. Es una combustión mucho más lenta, y está gobernada mucho más lenta, y está gobernada por la tasa de inyección que se tiene, por la tasa de inyección que se tiene, la tasa de vaporización de las gotas y la tasa de vaporización de las gotas y la facilidad con que el vapor la facilidad con que el vapor encuentre oxígeno encuentre oxígeno

MOTOR DIESELMOTOR DIESEL La combustión por premezcla y después por difusión, marcan un La combustión por premezcla y después por difusión, marcan un

límite al régimen de giro del motor Diesel. Ésto es debido a que hay límite al régimen de giro del motor Diesel. Ésto es debido a que hay procesos cuya duración no depende del régimen de giro, y a procesos cuya duración no depende del régimen de giro, y a medida que éste aumenta, la combustión va ocupando un ángulo medida que éste aumenta, la combustión va ocupando un ángulo cada vez mayor .cada vez mayor .

Para un alto régimen de giro del motor la combustión ocupa mucho Para un alto régimen de giro del motor la combustión ocupa mucho ángulo de giro del cigüeángulo de giro del cigüeñalñal, disminuyendo el rendimiento del motor. , disminuyendo el rendimiento del motor.

En el Diesel, debido a que al final de la combustión al combustible En el Diesel, debido a que al final de la combustión al combustible le cuesta encontrar oxígeno, no se pueden quemar mezclas con le cuesta encontrar oxígeno, no se pueden quemar mezclas con tanto combustible. tanto combustible.

MOTOR DIESELMOTOR DIESEL La lambda mínima para un Diesel ronda el valor 1.2, lo La lambda mínima para un Diesel ronda el valor 1.2, lo

que equivale a que hay que tener sobre un 20% de que equivale a que hay que tener sobre un 20% de exceso de aire para que todo el combustible encuentre exceso de aire para que todo el combustible encuentre oxígeno. Por debajo de eso, aumenta mucho la emisión oxígeno. Por debajo de eso, aumenta mucho la emisión de partículas de hollín.de partículas de hollín.

Las dos razones principales por las cuales el motor Las dos razones principales por las cuales el motor Diesel consume menos que el Otto son la mayor Diesel consume menos que el Otto son la mayor relación de compresión del Diesel y la capacidad para relación de compresión del Diesel y la capacidad para quemar mezclas pobresquemar mezclas pobres

CÁMARAS DE CÁMARAS DE COMBUSTIÓNCOMBUSTIÓN

El inyector introduce en ella el combustible pulverizado, el cual se mezcla con el aire; de ahí que la forma de la cámara de combustión deba facilitar esta mezcla del combustible con el aire.

Tanto la mezcla como la combustión deben realizarse en un tiempo mínimo lo más cercano posible al punto muerto superior.

Las cámaras de combustión pueden clasificarse en: Inyección Directa Inyección Indirecta

Precombustión Con Cámara de Turbulencia

CÁMARAS DE CÁMARAS DE COMBUSTIÓNCOMBUSTIÓN INYECCIÓN DIRECTA:INYECCIÓN DIRECTA:

El combustible se inyecta El combustible se inyecta directamente en la cámara de directamente en la cámara de combustión a una presión entre 130 y combustión a una presión entre 130 y 300 bares, generalmente 300 bares, generalmente sobre la sobre la cabeza del pistón que cabeza del pistón que está está mecanizada para producir la mecanizada para producir la turbulencia necesaria.turbulencia necesaria.

Tiene menor consumo de Tiene menor consumo de gasoil gasoil y mejor arranque en frío para y mejor arranque en frío para relaciones de compresión relaciones de compresión superiores superiores a 15 sin necesidad de a 15 sin necesidad de precalentadorprecalentador

CÁMARAS DE CÁMARAS DE COMBUSTIÓNCOMBUSTIÓN

INYECCIÓN INDIRECTA:INYECCIÓN INDIRECTA: PRECOMBUSTIÓNPRECOMBUSTIÓN

El pistón encierra en la carrera El pistón encierra en la carrera de compresión el aire en la de compresión el aire en la antecámara, donde se inyeccta antecámara, donde se inyeccta el gasoil que se quema el gasoil que se quema parcialmente, para durante la parcialmente, para durante la expansión producida se expulsa expansión producida se expulsa el resto del combustible sin el resto del combustible sin inflamar por el atomizador para inflamar por el atomizador para finalizar su combustión en el finalizar su combustión en el interior del cilindro.interior del cilindro.

CÁMARAS DE CÁMARAS DE COMBUSTIÓNCOMBUSTIÓN

CÁMARA DE CÁMARA DE TURBULENCIATURBULENCIAEs una evolución de la Es una evolución de la anterior en la que casí anterior en la que casí todo el aire pasa a una todo el aire pasa a una antecámara para antecámara para generar la turbulencia. generar la turbulencia.

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 y algún otro compuesto químico.

Clasificación de combustiblesLos combustibles se clasifican teniendo en cuenta su estado de agregación en sólidos, líquidos y gaseosos. Un ejemplo de combustible sólido es el carbón o la madera. Un ejemplo de combustible líquido es el gasóleo, y de combustibles gaseosos, el propano y el gas natural. Los combustibles fósiles son aquellos que provienen de restos orgánicos vegetales y animales y se extraen de la naturaleza

COMBUSTIBLESCOMBUSTIBLES PETRÓLEOPETRÓLEO

El petróleo es un líquido aceitoso, viscoso e El petróleo es un líquido aceitoso, viscoso e inflamable, constituido por una mezcla de inflamable, constituido por una mezcla de hidrocarburos, que, de forma natural, se hidrocarburos, que, de forma natural, se encuentra en determinadas formaciones encuentra en determinadas formaciones geológicas.geológicas.

La teoría más aceptada sobre su formación La teoría más aceptada sobre su formación afirma que es el producto de la degradación, afirma que es el producto de la degradación, a través de grandes presiones y a través de grandes presiones y temperaturas, de materia orgánica temperaturas, de materia orgánica procedente de restos de animales y plantas. procedente de restos de animales y plantas.

COMBUSTIBLESCOMBUSTIBLES El petróleo es una mezcla de hidrocarburos líquido en los que están El petróleo es una mezcla de hidrocarburos líquido en los que están

disueltos otros hidrocarburos se encuentran alcanos, lineales y disueltos otros hidrocarburos se encuentran alcanos, lineales y ramificados, de hasta ramificados, de hasta CC4040, acompañados de cierta cantidad de , acompañados de cierta cantidad de cicloalcanos e hidrocarburos aromáticos. cicloalcanos e hidrocarburos aromáticos.

Los hidrocarburos están formados por carbono, hidrógeno, oxígeno, Los hidrocarburos están formados por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre. La composición media del petróleo sería  85%C, nitrógeno y azufre. La composición media del petróleo sería  85%C, 12%H y 3% S+O+N, además de varios elementos metálicos. La 12%H y 3% S+O+N, además de varios elementos metálicos. La composición de los crudos varía dependiendo del lugar donde se han composición de los crudos varía dependiendo del lugar donde se han formado. Las diferencias entre unos y otros se deben, a las distintas formado. Las diferencias entre unos y otros se deben, a las distintas proporciones de las diferentes fracciones de hidrocarburos, y a la proporciones de las diferentes fracciones de hidrocarburos, y a la variación en la concentración de azufre, nitrógeno y metales.  variación en la concentración de azufre, nitrógeno y metales. 

COMBUSTIBLESCOMBUSTIBLES OBTENCIÓNOBTENCIÓN

Las reservas petrolíferas se Las reservas petrolíferas se encuentran bajo la superficie encuentran bajo la superficie terrestre a cientos o miles de terrestre a cientos o miles de metros de profundidad.metros de profundidad.

Los mayores depósitos de Los mayores depósitos de petróleo y los principales petróleo y los principales productores se encuentran productores se encuentran en el Medio Oriente, América en el Medio Oriente, América Latina (México y Venezuela), Latina (México y Venezuela), Africa, Europa Oriental, Africa, Europa Oriental, Rusia, Norteamérica y el Rusia, Norteamérica y el Lejano Oriente Lejano Oriente

COMBUSTIBLESCOMBUSTIBLES

COMBUSTIBLESCOMBUSTIBLES REFINERÍAREFINERÍA

Una refinería es un Una refinería es un enorme complejo donde enorme complejo donde ese petróleo crudo se ese petróleo crudo se somete en primer lugar a somete en primer lugar a un proceso de destilación un proceso de destilación o separación física y luego o separación física y luego a procesos químicos que a procesos químicos que permiten extraerle buena permiten extraerle buena parte de la gran variedad parte de la gran variedad de componentes que de componentes que contiene, una gran contiene, una gran variedad de compuestos variedad de compuestos que llegan fácilmente a los que llegan fácilmente a los 2.000 subproductos 2.000 subproductos

DESTILACIÓNDESTILACIÓN Los productos que se sacan del proceso de refinación se Los productos que se sacan del proceso de refinación se

llaman derivados y los hay de dos tipos: los combustibles, llaman derivados y los hay de dos tipos: los combustibles, como la gasolina, diesel, etc. ; y los petroquímicos, tales como como la gasolina, diesel, etc. ; y los petroquímicos, tales como el etileno, propilenoel etileno, propileno

El primer paso de la refinación del petróleo crudo se cumple El primer paso de la refinación del petróleo crudo se cumple en las torres de "en las torres de "destilación primariadestilación primaria" o "destilación " o "destilación atmosférica". En su interior, estas torres operan a una atmosférica". En su interior, estas torres operan a una presión cercana a la atmosférica y están divididas en presión cercana a la atmosférica y están divididas en numerosos compartimentos a los que se denomina "bandejas" numerosos compartimentos a los que se denomina "bandejas" o "platos". Cada bandeja tiene una temperatura diferente y o "platos". Cada bandeja tiene una temperatura diferente y cumple la función de fraccionar los componentes del petróleo. cumple la función de fraccionar los componentes del petróleo.

El crudo llega a estas torres después de pasar por un horno, El crudo llega a estas torres después de pasar por un horno, donde "se calienta" a temperaturas de hasta 400º centígrados donde "se calienta" a temperaturas de hasta 400º centígrados que lo convierten en vapor. Esos vapores entran por la parte que lo convierten en vapor. Esos vapores entran por la parte inferior de la torre de destilación y ascienden por entre las inferior de la torre de destilación y ascienden por entre las bandejas. A medida que suben pierden calor y se enfrían. bandejas. A medida que suben pierden calor y se enfrían.

DESTILACIÓNDESTILACIÓN Cuando cada componente vaporizado encuentra su propia Cuando cada componente vaporizado encuentra su propia

temperatura, se condensa y se deposita en su respectiva temperatura, se condensa y se deposita en su respectiva bandeja, a la cual están conectados ductos por los que se bandeja, a la cual están conectados ductos por los que se recogen las distintas corrientes que se separaron en esta recogen las distintas corrientes que se separaron en esta etapa.etapa.

GASOLINASGASOLINAS La gasolina es un hidrocarburo con 5 a 12 átomos de La gasolina es un hidrocarburo con 5 a 12 átomos de

carbono por molécula, su rango de destilación varía entre carbono por molécula, su rango de destilación varía entre 40º y 200º C, y se utiliza como combustible en motores de 40º y 200º C, y se utiliza como combustible en motores de combustión interna de dos o cuatro tiempos, combustión interna de dos o cuatro tiempos, principalmente automóviles, motocicletas y vehículos principalmente automóviles, motocicletas y vehículos livianos en general. livianos en general.

Es una sustancia líquida volátil, inflamable e incolora; el Es una sustancia líquida volátil, inflamable e incolora; el aspecto verde, rojo o amarillento se logra mediante la aspecto verde, rojo o amarillento se logra mediante la incorporación de un colorante artificial, que además de incorporación de un colorante artificial, que además de facilitar su diferenciación, permite controlar su eventual facilitar su diferenciación, permite controlar su eventual adulteración.adulteración.

GASOLINASGASOLINAS ÍNDICE DE OCTANOÍNDICE DE OCTANO

El índice de octano de una gasolina es una medidad de su El índice de octano de una gasolina es una medidad de su capacidad antidetonante. Las gasolinas que tienen un alto índice capacidad antidetonante. Las gasolinas que tienen un alto índice de octano producen una combustión más suave y efectiva. de octano producen una combustión más suave y efectiva.

El índice de octano de una gasolina se obtiene por comparación El índice de octano de una gasolina se obtiene por comparación del poder detonante de la misma con el de una mezcla de del poder detonante de la misma con el de una mezcla de isooctano y heptano. Al isooctano se le asigna un poder isooctano y heptano. Al isooctano se le asigna un poder antidetonante de 100 y al heptano de 0. antidetonante de 100 y al heptano de 0.

GASOLINASGASOLINAS Una gasolina de 97 octanos se comporta, en cuanto a su capacidad Una gasolina de 97 octanos se comporta, en cuanto a su capacidad

antidetonante, como una mezcla que contiene el 97% de isooctano antidetonante, como una mezcla que contiene el 97% de isooctano y el 3% de heptano.y el 3% de heptano.

Las gasolinas además incorporan unos aditivos específicos (metil t-Las gasolinas además incorporan unos aditivos específicos (metil t-butil eter MTBE) para potenciar sus propiedades antidetonantes y butil eter MTBE) para potenciar sus propiedades antidetonantes y otras características.otras características.

Hoy en día debido a la necesidad de controlar las emisiones, se Hoy en día debido a la necesidad de controlar las emisiones, se instalan conversores catalíticos en los automoviles. En ellos nace la instalan conversores catalíticos en los automoviles. En ellos nace la necesidad de la utilización de las gasolinas sin plomo.necesidad de la utilización de las gasolinas sin plomo.

GASOLINASGASOLINAS La gasolina con plomo contiene como aditivo el Tetraetilato de La gasolina con plomo contiene como aditivo el Tetraetilato de

plomo para mejorar el octanaje , al arder , los residuos de plomo plomo para mejorar el octanaje , al arder , los residuos de plomo poco volátiles se van depositando sobre los asientos de las válvulas poco volátiles se van depositando sobre los asientos de las válvulas de escape.de escape.

El plomo es un metal blando, Las zonas rojas sufren el desgaste El plomo es un metal blando, Las zonas rojas sufren el desgaste lor residuos metálicos poco volátiles que se van depositando , lor residuos metálicos poco volátiles que se van depositando , tienen un efecto beneficioso sobre los asientos y guías, actuan tienen un efecto beneficioso sobre los asientos y guías, actuan como una "almohada" que se interpone entre la válvula de escape y como una "almohada" que se interpone entre la válvula de escape y su asiento , con la ventaja de que se renuevan continuamente .su asiento , con la ventaja de que se renuevan continuamente .

GASOLINASGASOLINAS SIN PLOMO 95 OCTANOSSIN PLOMO 95 OCTANOS

Libre de azufreLibre de azufre: menos de 50 ppm : menos de 50 ppm SIN PLOMO 98 OCTANOSSIN PLOMO 98 OCTANOS

Libre de azufreLibre de azufre: menos de 10 ppm : menos de 10 ppm SUPER 97SUPER 97

GASOILGASOIL Es el combustible empleado en los motores diesel, se trata de un Es el combustible empleado en los motores diesel, se trata de un

producto más denso que la gasolina y tiene algo más de poder producto más denso que la gasolina y tiene algo más de poder calorífico.calorífico.

El grado de autoinflamación del gasoil se mide por el El grado de autoinflamación del gasoil se mide por el Número de Número de de cetano de cetano que conviene que se encuentre entre 40 y 70que conviene que se encuentre entre 40 y 70

Su curva de destilación se encuentra entre los 260 y 370°CSu curva de destilación se encuentra entre los 260 y 370°C

Bajo contenido en azufreBajo contenido en azufre

Debe permitir una correcta combustión, protegiendo el sistema de Debe permitir una correcta combustión, protegiendo el sistema de inyección y de alimentación, además de evitar la corrosión de las inyección y de alimentación, además de evitar la corrosión de las diferentes partes del motordiferentes partes del motor

GASOILGASOIL Número de cetanoNúmero de cetano: :

Representa un índice de la capacidad de inflamación del Representa un índice de la capacidad de inflamación del combustible. Se define como el porcentaje en volumen de combustible. Se define como el porcentaje en volumen de cetano (una parafina a la que se asigna grado 100) en una cetano (una parafina a la que se asigna grado 100) en una mezcla con alfa-metilnaftalina que ofrece el mismo retraso de mezcla con alfa-metilnaftalina que ofrece el mismo retraso de encendido que el combustible en cuestión. Cuanto más alto sea encendido que el combustible en cuestión. Cuanto más alto sea el número de cetano, más bajo es el retraso de encendido, lo el número de cetano, más bajo es el retraso de encendido, lo que beneficia el rendimiento del motor.que beneficia el rendimiento del motor.

GASOILGASOIL Diesel eDiesel e++

Diesel eDiesel e+ + 1010 Desactivador de metales para evitar la formación de Desactivador de metales para evitar la formación de

insolubles metálicos insolubles metálicos

TIPOS DE COMBUSTION

COMBUSTIÓN COMPLETA.

Las sustancias combustibles del combustible se queman hasta el máximo grado posible de oxidación. En consecuencia, no habrá sustancias combustibles en los humos.

En los productos de la combustión se puede encontrar N2, CO2, H2O y SO2.

Cuando todo el carbón o en el combustible se transforma enCO2, todo el Cuando todo el carbón o en el combustible se transforma enCO2, todo el hidrogeno se transforma en H2O y todo el azufre(si lo hay) se transforma en hidrogeno se transforma en H2O y todo el azufre(si lo hay) se transforma en SO2. Todos los componentes combustibles se queman por completo.SO2. Todos los componentes combustibles se queman por completo.

Si los productos de la combustión contienen algo de combustible o componentes no quemados, como C, H2 ,CO u OH.

Razones para una combustión incompleta: 1) Oxigeno insuficiente2) Mezcla insuficiente en la cámara de combustión durante el tiempo imitado que el oxigeno y el combustible entran en contacto3) Disociación (a altas temperaturas)

Combustión teórica o estequiométrica.

Es la combustión que se realiza con la cantidad teórica de oxígeno estrictamente necesaria para producir la oxidación total del combustible sin que se produzcan inquemados. En consecuencia, no se encuentra O2 en los humos, ya que dicho O2 se consumió totalmente durante la combustión.Esta combustión se denomina teórica porque en la práctica siempre se producen inquemados, aunque sea en muy pequeña proporción.

Aire teórico:Es la cantidad mínima de aire necesaria para la combustión completa de un combustible, no existe la presencia de oxigeno sin combinar en los productos

Exceso de aireEs la cantidad de aire en exceso con respecto a la cantidad de aire estequiométrico o teórico. En los procesos reales es común utilizar más cantidad de aire, con el fin de aumentar las oportunidades de combustión completa.

Combustión con exceso de aire

Es la combustión que se lleva a cabo con una cantidad de aire superior a la estequiométrica. Esta combustión tiende a no producir inquemados. Es típica la presencia de O2 en los humos.Si bien la incorporación de aire permite evitar la combustión incompleta y la formación de inquemados, trae aparejada la pérdida de calor en los productos de combustión, reduciendo la temperatura de combustión, la eficiencia y la longitud de llama

COMBUSTIÓN CON DEFECTO DE AIRE.En esta combustión, el aire disponible es menor que el necesario para que se produzca la oxidación total del combustible. Por lo tanto, se producen inquemados.

Déficit de aireEs la cantidad de aire por debajo de la cantidad de aire estequiométrico o teórico. En los procesos reales es probable encontrar sistemas que funcionan así, aumentando las posibilidad de combustión incompleta.

RELACIÓN AIRE-COMBUSTIBLE