COMBUSTIÓN COMBUSTIÓN Y Y

COMBUSTIBLESCOMBUSTIBLES

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

dos o más sustancias, combustible y comburente, que se realiza dos o más sustancias, combustible y comburente, que se realiza a gran velocidad.a 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 encuentra en una proporción del 21% frente al 79% de nitrógeno.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 requiere de varias moléculas de oxígeno, en función del número de carbonos e hidrógenos de que esté compuesta. número de carbonos e hidrógenos de que esté compuesta. Tomemos como ejemplo la molécula de octeno:Tomemos como ejemplo la molécula de octeno:

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

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

COMBUSTIÓNCOMBUSTIÓN

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

INICIO DE LA COMBUSTIÓNINICIO DE LA COMBUSTIÓN

Las reacciones normalmente se van a provocar por el Las reacciones normalmente se van a provocar por el choque de dos moléculas.choque 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 gradual, y el proceso está controlado por la presencia de unas moléculas y átomos que tienen una actividad mucho unas moléculas y átomos que tienen una actividad mucho más alta que las moléculas de oxígeno, y que a la postre van más alta que las moléculas de oxígeno, y que a la postre van a ser los que realmente ataquen al hidrocarburo. Éstos son a ser los que realmente ataquen al hidrocarburo. Éstos son los radicales libres, que son iones de oxígeno (O), iones de los radicales libres, que son iones de oxígeno (O), iones de hidrógeno (H) y radicales hidroxilo (OH).hidrógeno (H) y 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 radiacles se empiezan a formar por choques de combustible y oxígeno. Al principio, se generan pocos combustible y oxígeno. Al principio, se generan pocos radicales, pero al aumentar mucho su concentración (por radicales, pero al aumentar mucho su concentración (por alta presión y/o temperatura) comienzan las reacciones de alta presión y/o temperatura) comienzan las reacciones de ramificación, y con ello una reacción en cadena que ramificación, y con ello una reacción en cadena que acabqa descomponiendo todo el combustible, y liberando acabqa descomponiendo todo el combustible, y liberando la energíala 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

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 afirma que es el producto de la degradación, a través de grandes presiones degradación, a través de grandes presiones y temperaturas, de materia orgánica y temperaturas, de materia orgánica procedente de restos de animales y plantas. procedente de restos de animales y plantas.

COMBUSTIBLESCOMBUSTIBLES OBTENCIÓNOBTENCIÓN

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

Los mayores depósitos de Los mayores depósitos de petróleo y los principales petróleo y los principales productores se productores se encuentran en el Medio encuentran en el Medio Oriente, América Latina Oriente, América Latina (México y Venezuela), (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 somete en primer lugar a un proceso de a un proceso de destilación o separación destilación o separación física y luego a procesos física y luego a procesos químicos que permiten químicos que permiten extraerle buena parte extraerle buena parte de la gran variedad de de la gran variedad de componentes que componentes que contiene, una gran contiene, una gran variedad de compuestos variedad de compuestos que llegan fácilmente a que llegan fácilmente a los 2.000 subproductos los 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 La gasolina es un hidrocarburo con 5 a 12 átomos

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

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

GASOLINASGASOLINAS ÍNDICE DE OCTANOÍNDICE DE OCTANO

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

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

isooctano(2,2,4-trimetilpentano) heptano

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

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

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

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

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

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

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

GASOLINAGASOLINA

Gasolina de 84 octanos color amarillo

Gasolina de 90 octanos color violeta

Gasolina de 95 octanos color azul

Gasolina de 97 octanos color ligeramente amarillo