Combustibles en motores de combustión interna 2 tiempos o 4 tiempos, Apuntes de Mecánica Aplicada

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Combustibles

Respuestas técnicas nº 29

CAS29RT

Estado técnico:

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Combustibles

AUTOR:

instituto de Servicio

SEAT, S.A. Sdad. Unipersonal. Zona Franca, Calle 2.Reg. Mer. Barcelona. Tomo 23662, Folio 1 Hoja 568551ª ediciónFECHA DE PUBLICACIÓN: Enero 07DEPOSITO LEGAL: B. 4657-2007Preimpresión e impresión: TECFA-GroupCiutat de Granada, 55 - Barcelona

El cliente pregunta y Ud. responde

• ¿Qué es la relación estequiométrica de la mezcla?
• ¿Qué diferencia la combustión de la gasolina de la del gasoil?
• ¿Qué es el índice de octano?
• ¿Se pueden usar gasolinas con diferente índice de octano?.
• ¿Qué es el “picado de bielas”?
• ¿Qué diferencias hay entre gasolina con plomo y sin plomo?.
• ¿Un vehículo con catalizador y sonda lambda puede usar cualquier gasolina?
• ¿Qué es el índice de cetano?
• ¿Qué ocurre si uso gasoil con diferente índice de cetano?
• ¿Qué hacer si se reposta con un combustible equivocado?
• ¿Cómo afecta la calidad del combustible al funcionamiento del motor?
• ¿Qué importancia tiene el filtro de combustible?
• ¿Qué emisiones producen los combustibles?.
• ¿Qué aditivos se añaden a la gasolina?
• ¿Qué aditivos se añaden al gasoil?
• ¿Qué es el Biodiesel?
• ¿Qué ventajas e inconvenientes tiene usar Biodiesel?
• ¿Se puede alternar el repostado de gasoil y Biodiesel?.
• ¿Todos los vehículos diesel pueden usar Biodiesel?
• ¿Un vehículo diesel con filtro de partículas puede usar Biodiesel?
• ¿Qué son los Bioalcoholes?
• ¿Qué es el Gas Natural?
• ¿Qué es el Gas Licuado del Petróleo (GLP)?
• ¿Qué es el Biogás?
• ¿En qué consiste un vehículo híbrido?

¿Qué diferencia la combustión

de la gasolina de la del gasoil?

Básicamente se diferencian en la forma de realizar la combustión , aunque también se diferencia en la relación de compresión (proporción en la que se comprime la mezcla aire - combustible) y en la relación estequiométrica (relación entre el peso de aire necesario para combustionar una unidad de peso de combustible).

En el motor de gasolina la mezcla entra en el cilindro en la fase de admisión y es comprimida. Cuando salta la chispa en la bujía, la mezcla se inflama y empuja el pistón. Como cada motor posee una determinada relación de compresión fija (entre 9:1 y 12:1), las características químicas de la gasolina deben

permanecer estables hasta la ignición y, posteriormente, combustionar suave y progresivamente en toda la cámara de combustión. En el motor diesel la combustión es diferente. Durante la admisión sólo se aspira aire, que es comprimido hasta elevar su presión. Cuando el gasoil es pulverizado en la cámara de combustión, se inflama al entrar en contacto con el aire empujando el pistón. Para ello, las características químicas del gasoil deben asegurar una inflamabilidad homogénea y progresiva de todo el combustible, incluso cuando el volumen de la cámara de combustión haya aumentado por el desplazamiento del pistón.

¿Qué es el índice de octano?

El índice de octano (IO) es la capacidad antidetonante de una gasolina ; es decir, asegura que la gasolina no se autoinflama antes de que salte la chispa en la bujía.

El índice de octano está relacionado con la relación de compresión. Esta refleja el número de veces que se comprime el volumen del cilindro en relación con el volumen de la cámara de combustión. Por ejemplo, para una relación de compresión de 12:1, el volumen del cilindro se comprime 12 veces el volumen de la cámara de combustión. Luego, a mayor relación de compresión se necesitará un mayor índice de octano.

Una gasolina con un índice de octano inferior al requerido, no soportaría la compresión de la cámara, autoinflamándose antes de la chispa de

la bujía. Cuando esta autoinflamación es muy pronunciada origina el fenómeno de “picado de bielas”. El índice de octano se obtiene introduciendo la gasolina en un motor de referencia y aumentando su relación de compresión hasta que detona. Con la misma relación de compresión, se prueban mezclas de “isooctano” (0% detonante) y de “n-heptano” (100% detonante) hasta que vuelve a detonar. Es decir, el índice de octano de la gasolina de referencia es el porcentaje de isooctano de esta mezcla.

¿Qué es el “picado de bielas”?

El “picado de bielas” generalmente se produce por una inadecuada combustión en el motor, consecuencia de una autoignición.

Un motor de combustión interna funciona adecuadamente cuando la onda de expansión iniciada por la chispa de la bujía, se expande rápida y suavemente por la cámara de combustión.

Si la mezcla de aire y gasolina se autoinflama antes del salto de la chispa, consecuencia de la elevada presión y temperatura, se produce una onda de combustión por la autoignición.

Cuando interactuan las ondas de combustión de autoignición y la iniciada por el salto de la chispa de la bujía se producen vibraciones en el motor y se escucha un golpeteo. Este es el fenómeno conocido como picado de bielas.

La detonación suele ser puntual, un ruido metálico del motor como resultado de una combustión descontrolada, pero una severa detonación a lo largo del tiempo, puede dañar los pistones y otras partes del motor. El empleo de gasolinas con un índice de octano inferior al requerido por el motor facilita la aparición del “picado de bielas”. Si se utiliza una gasolina con un adecuado índice de octano, se asegura una combustión totalmente libre de detonación.

¿Qué diferencias hay entre gasolina

con plomo y sin plomo?

La diferencia es el tipo de aditivo empleado para controlar el poder de detonación de la gasolina.

En el pasado, para aumentar el índice de octano y controlar la autoinflamación, se le añadía a la gasolina un aditivo con una sustancia química que contenía plomo (Tetraetilo de Plomo), obteniendo así una combustión más controlada y suave para aumentar el rendimiento del motor.

Actualmente, para controlar el índice de octano, se ha sustituido el aditivo que contenía plomo por otros compuestos antidetonantes como el “Etil Terbutil Eter” de origen vegetal.

Este cambio se debe a razones medioambientales, ya que las gasolinas con metales pesados como el plomo provocan emisiones altamente contaminantes. Además, para reducir otro tipo de emisiones como los hidrocarburos sin quemar o los óxidos de nitrógeno, se hizo necesario el empleo de conversores catalíticos o catalizadores, los cuales quedan completamente inutilizados si reaccionan con el plomo del aditivo añadido a la gasolina.

El índice de cetano (CZ) indica la compresión que puede soportar el gasoil antes de autoinflamarse de forma incontrolada, facilitando el máximo aprovechamiento energético del combustible.

Para obtener un funcionamiento suave del motor Diesel, se necesita una inflamación rápida y completa del combustible inyectado a medida que va entrando en contacto con el aire comprimido en la cámara de combustión. Para cuantificar esta facilidad de ignición se utiliza el “Índice de Cetano”.

El índice de cetano de un combustible se obtiene comparando su grado de autoignición, con una mezcla de “cetano” (100% inflamable) y de “alfa- metil-naftaleno” (0% inflamable). La mezcla de estos dos componentes que presente un grado de inflamabilidad idéntico al del gasoil de referencia, determina su índice de cetano. El índice de cetano del gasoil actual oscila entre 40 y 60 CZ, aunque el índice de cetano del gasoil recomendado por SEAT debe estar por encima de 51 CZ.

¿Qué es el índice de cetano?

¿Qué ocurre si uso gasoil con diferente

índice de cetano?

El índice de cetano permite un control de la combustión y un aumento de la eficiencia del motor.

Si el valor del índice de cetano es bajo, el gasoil necesitará una mayor presión y temperatura para realizar la ignición, con lo que se retrasará la combustión y se creará un aumento no deseado de la presión en el cilindro. Esto provocará un funcionamiento del motor áspero, así como una elevada dificultad en el arranque en frío.

Por otro lado, si el valor de el índice de cetano es óptimo , es menor el retraso de la ignición y es más eficaz la combustión , disminuyendo la rumorosidad del motor y la cantidad de combustible sin quemar. Otro efecto positivo es un mejor arranque en frío y un calentamiento del motor más rápido y homogéneo. En el mercado existe la posibilidad de escoger entre gasoil de diferentes índices de cetano, además, en los actuales motores diesel de SEAT se emplean gestiones electrónicas que permiten corregir la combustión en caso de pequeñas variaciones en el índice de cetano sin perjudicar el funcionamiento del motor.

¿Cómo afecta la calidad del combustible

al funcionamiento del motor?

Puede afectar de diferentes formas según sus cualidades químicas y sus componentes. Se puede decir que un combustible de calidad es aquel que con un alto poder energético, se mezcla fácilmente con el oxígeno del aire para combustionar adecuadamente sin dejar cenizas ni residuos perjudiciales.

Las cualidades químicas de un combustible influyen principalmente en la calidad de la combustión. Entre ellas, el poder calorífico , determina la cantidad de energía entregada. La volatilidad , favorece la mezcla del combustible con el aire. Y la densidad o el punto de inflamación que afecta a la forma de realizar la combustión.

Además, la estabilidad de estas características durante el

almacenamiento puede afectar negativamente a la calidad del combustible. Un combustible de calidad debe tener en sus componentes un bajo contenido en azufre y metales pesados. Estos elementos pueden provocar corrosión y depósitos en diferentes elementos del motor, daños en catalizadores y filtros de partículas o incluso la prematura degradación del aceite lubricante. SEAT recomienda que el aceite lubricante se cambie cada 7.500 km. en motores diesel que circulan en países con alto contenido en azufre en el gasoil.

¿Para qué sirve el filtro de combustible?

El filtro de combustible evita que determinados elementos , como partículas de oxido, penetren en el sistema de alimentación de combustible para evitar que se obstruya, a la vez que separa el agua condensada en el combustible para prevenir la corrosión.

Para poder mantener las altas prestaciones, tanto de los inyectores bomba en motores diesel como de los inyectores en los motores de gasolina actuales, el combustible debe mantener una cierta pureza y estar desprovisto de partículas de suciedad y de óxido.

En motores diesel , pueden existir problemas de filtrado cuando la temperatura ambiental es baja. Esto es

debido al aumento de densidad del combustible y a la aparición de cristales de parafina típicos del gasoil. Para evitar este efecto, SEAT equipa el filtro con un sistema de precalentamiento que mejora la conducción en invierno. En SEAT los filtros requieren de un mantenimiento continuado, que implica su sustitución entre 30.000 y 90.000 Km, dependiendo del tipo de motor y de la calidad del combustible empleado.

Las gasolinas empleadas por los vehículos SEAT deben cumplir exigencias muy elevadas , para lo que se hacen indispensables ciertos aditivos añadidos que mejoren sus características.

Los aditivos empleados por las compañías petroleras, actúan de diferente manera: Algunos de ellos evitan la reacción oxidante del azufre con los metales contenidos en la gasolina, otros aditivos detergentes evitan la aparición de aire (burbujas) y limpian el sistema de combustible así como zonas del motor de elevadas temperaturas. Con ellos se evita la aparición de depósitos que afectan a la pulverización del combustible y disminuyen el rendimiento, aumentando

el consumo y las emisiones contaminantes del motor. También se añaden aditivos que mantienen estables las propiedades de los componentes de la gasolina durante el almacenamiento o que aumentan el índice de octano favoreciendo la combustión en motores de elevada relación de compresión. SEAT recomienda que sólo se usen aditivos si el combustible repostado no es de calidad. En todo caso no deben usarse cualquier tipo de aditivos , sólo los recomendados por SEAT para motores de gasolina, que pueden adquirirse en cualquier servicio oficial.

¿Qué aditivos se añaden a la gasolina?

¿Qué aditivos se añaden al gasoil?

Las compañías petrolíferas añaden diferentes aditivos que mejoran las cualidades del gasoil.

Para que el gasoil cumpla con la función de lubricante en todos los rangos de temperatura del motor, se añaden aditivos que fluidifican y estabilizan sus características en cualquier condición de uso y temperatura.

Uno de los inconvenientes del gasoil es su poder “higrostático”, es decir su capacidad para condensar el agua ambiental, la cual se inhibe añadiendo aditivos que evitan la condensación.

En los actuales motores diesel de SEAT, se hace indispensable la reducción de partículas sólidas en la combustión que pudieran afectar a la inyección de combustible y mermar la vida del filtro de partículas. Para evitarlo, se añaden aditivos que aumentan el índice de cetano y evitan la concentración de carbonilla en las toberas de inyección. No obstante, el porcentaje máximo de aditivos en el gasoil comercial no excede del 0,1%, por lo cual desde SEAT se recomienda evitar el uso de aditivos en el depósito por parte del usuario.