Combustión y clasificación de combustibles

Combustión

es un conjunto de reacciones de oxidación con desprendimiento de calor, que se producen entre dos elementos: COMBUSTIBLE (Gas, Líquido o Sólido) y COMBURENTE.

(Comburente universal es el oxígeno, por lo tanto se utiliza en la práctica el aire).

Característica

La combustión se distingue de otros procesos de oxidación lenta, por ser un proceso de oxidación rápida y con presencia de llama; a su vez también se diferencia de otros procesos de oxidación muy rápida (detonaciones, deflagraciones y explosiones) por obtenerse el mantenimiento de una llama estable. Los combustibles son obtenidos en su mayoría del petróleo tratando al crudo por refinerías que lo calientan a unos 400ºC. Así, a medida que sube la temperatura, los compuestos con menos átomos de carbono en sus moléculas (y que son gaseosos) se desprenden fácilmente; después los compuestos líquidos se vaporizan y también se separan, y así, sucesivamente, se obtienen las diferentes fracciones.

Clasificación

Combustibles Gaseosos: pueden ser naturales, o bien obtenidos de la gasificación de combustibles sólidos. Todos ellos tienen bajo poder calorífico. Requieren de contenedores fuertes, así como de gasógenos para producirlos. Los combustibles Gaseosos pueden ser Gases líquidos y gases permanentes.

Combustibles Líquidos: también llamados Hidrocarburos son la fuente principal de energía para los motores endotérmicos. Entre los más empleados son los derivados del petróleo, también están los obtenidos por carbón. Se clasifican en dos grandes categorías:

• Carburantes son aquellos usados sobretodo por motores por encendido de chispa, entre los más destacados está la gasolina, también pueden ser incluidos el Benzol y los alcoholes.
• Los petróleos son aquellos usados en los motores de encendido por compresión. Destacan los aceites medios y pesados, que proceden de la destilación del petróleo mineral crudo o del alquitrán.

Propiedades de los combustibles

Los procesos de combustión ocurridos en los motores alternativos son muy importantes. Por esta razón, su adecuado desarrollo asegura la máxima producción de potencia en el cilindro.

MECH (motor encendido por chispa), el proceso de formación de mezcla requiere combustibles con facilidad de evaporación con la finalidad de formar mezclas homogéneas.

MEC (Motor de encendido por compresión) La exigencia de combustible es que asegure un atomizado muy fino pero que al mismo tiempo prolongue la vida útil de los componentes del sistema de inyección.

MCIA (Motor de combustión interna alternativo) en este motor el proceso de liberación de energía y la producción de potencia ocurren en la cámara de combustión del motor.

Volatilidad. Es la capacidad que tiene el combustible para vaporizarse. Mientras mayor es la temperatura ambiente mayor será la capacidad de evaporación del combustible.

Resistencia a la detonación: Para el caso de MECH mide la capacidad que tiene una gasolina para evitar condiciones de autoinflamación que ocasionan problemas de golpeteo en el motor.

Número de Octano (N.O) es la medida del poder antidetonante el cual determina la calidad de un carburante. El valor de N.O. se obtiene comparándolo con combustibles de referencia. Mientras más elevado sea el N.O. de un combustible mayor será su capacidad de resistir a la detonación.

Aditivos para gasolina: Los antidetonantes son sustancias que se añaden a las gasolinas para aumentar su resistencia a la detonación.

Retraso al encendido. Es el tiempo que transcurre desde el momento que se inyecta el combustible en la cámara de combustión hasta aquel en que se verifica el encendido.

Facilidad de ignición es cuando el retraso de encendido es un pequeño. Donde el Número de centeno (N.C.) Es la medida de la facilidad de ignición, este se consigue con la comparación directa con un combustible de referencia, sobre un motor tipo de prueba.

Temperatura de Gasificación es la temperatura mínima a la cual un combustible sólido o líquido desprende vapores en cantidad suficiente para formar una mezcla inflamable con el aire ambiente y permitir la combustión.

Temperatura de ignición es la temperatura mínima, a la cual los vapores del combustible comienzan a arder.

Retardo a la inflamación. Para el caso de MEC lo más importante es asegurar que una vez que el combustible es atomizado en el interior de la cámara de combustión, ocurre su autoencendido con gran facilidad. Esta capacidad del combustible se mide como el intervalo de tiempo mínimo comprendido entre el instante de comienzo de la inyección del combustible y el instante en que se produce la inflamación.

Poder Calorífico de un combustible es la cantidad de energía desprendida en la reacción de combustión, referida a la unidad empleada de combustible.

Velocidad crucero era una expresión del lenguaje marítimo, creada para describir la velocidad media que llevaban los buques en mar abierto, disminuyendo el roce continuo de la marejada sobre la estructura del barco, que llegaban a alcanzar una velocidad crucero de los 80 km/hora, sufriendo los esfuerzos mínimos en el viaje, que es la velocidad que “cruza” su ruta, así es el nombre de velocidad crucero.

Sistema de alimentación del combustible

Sistema de alimentación comprende los órganos del motor destinados a preparar la mezcla aire-combustible en la justa proporción y llevarla a cada uno de los cilindros.

Partes

Tanque de Gasolina: Fabricado en lámina, es el depósito de la gasolina. En su interior hay un filtro para la limpieza de la gasolina y un flotador que envía señales al tablero de instrumentos con el fin de controlar el nivel del combustible.

Conductos: Fabricados en caucho o metálicos, sirven como transporte del combustible.

Bomba de Gasolina: Las hay eléctricas o mecánicas y se encargan de llevar la gasolina hasta el carburador o en su defecto al grupo de inyectores.

Carburador: Pulveriza la gasolina al mezclarla con el aire para su aprovechamiento por parte del motor.
Inyección: Sistema conformado esencialmente por los inyectores, los sensores, actuadores y el microcomputador.
Filtro de Aire: Elemento de un material poroso, ubicado a la entrada del aire para retirar las impurezas que puedan rayar las paredes de los cilindros.

¿Por qué elegir inyección?

Hasta hace pocos años el carburador fue el medio más usual de preparación de mezcla (medio mecánico). Desde hace algunos años, sin embargo, aumentó la tendencia a preparar la mezcla por medio de la inyección de combustible en el colector de admisión. Esta tendencia se explica por las ventajas que supone la inyección de combustible en relación con las exigencias de potencia, consumo, comportamiento de marcha, así como de limitación de elementos contaminantes en los gases de escape.

Ventajas de la inyección frente a la carburación

Consumo mucho más reducido: Utilizando carburadores en los colectores de admisión se producen mezclas desiguales de aire/gasolina para cada cilindro. La consecuencia de esto es un excesivo consumo de combustible y una carga desigual de los cilindros. Al asignar un inyector a cada cilindro, en el momento oportuno y en cualquier estado de carga se asegura la cantidad de combustible, exactamente dosificada.

Se consigue un mayor rendimiento: Al tener la mezcla mucho más dosificada conseguimos que la combustión se produzca de forma más óptima por tanto, aumentamos el rendimiento de la máquina.

Gases de escape menos contaminantes: Al ir más dosificado consume mucho menos combustible, por tanto la emisión de gases contaminantes ya se ve reducida.

Arranque en frío mucho más fiable: al inyectar directamente el carburante en la cámara de combustión, evitamos pérdidas y favorecemos una mezcla rica para un arranque fiable y posterior calentamiento del motor.

Clasificación de los sistemas de inyección de gasolina:

1.Según el lugar en el cual se realiza la inyección

1.1.Inyección directa: El combustible se inyecta directamente en la cámara de combustión. Es lo que más se monta en estos últimos tiempos ya que es mucho más eficiente y las prestaciones del motor aumentan considerablemente.

1.2.Inyección indirecta: El combustible se inyecta antes de la válvula de admisión, es decir, en el colector de admisión. Es el sistema que más se ha venido utilizando y que está comenzando a ser sustituido por el de la inyección directa, que quedaba reservado generalmente para motores de altas prestaciones.

2.Según el número de inyectores

2.1. Inyección monopunto: Utiliza un solo inyector. Como es evidente este tipo de inyección solo es posible en inyección indirecta en el colector de admisión. Los primeros sistemas de inyección fueron monopunto.

2.2. Inyección multipunto: Utiliza un inyector por cilindro. Este sistema de inyección puede ser directa o indirecta.

3.Según el número de inyecciones

3.1.Inyección continua: Todos los inyectores funcionan de forma constante, inyectando combustible de forma seguida sin interrupciones. Posible solo en inyección indirecta, ya sea monopunto o multipunto.

3.2.Inyección intermitente: Los inyectores abren y cortan el paso de carburante mediante las órdenes recibidas de una unidad de control.

4.Según las características de funcionamiento

4.1.Inyección mecánica: Este sistema puede ser monopunto o multipunto, siempre de inyección indirecta ya que su inyección se produce de forma continuada sin interrupciones.

4.2.Inyección electromecánica: El sistema es similar al de inyección mecánica, pero éste incluye una unidad de control y varios sensores conectados a ella, como el acelerador y la válvula de mariposa.

4.3.Inyección electrónica: El sistema utiliza inyectores de tipo electroválvula. Todo el sistema va comandado por una unidad de control y dosifica el combustible teniendo en cuenta la carga y todas las condiciones.