Capítulo 4: Motores y Combustibles

Capítulo 4
Manual de combustibles
Motores y combustibles
Los combustibles derivados del petróleo movilizan al mundo, en tierra, mar y aire.
Introducción
Los motores son máquinas termodinámicas, que utilizan la energía de la combusti ón
transform ándola en movimiento. A lo largo del desarrollo tecnológico, el hombre ha producido
diferentes tipos de motores, cada uno adecuado a diferentes necesidades y condiciones de
utilización. Los distintos tipos de motor tienen requerimientos específicos para su alimentación
energética. La industria petrolera ha sabido dar respuesta a esta necesidad, desarrollando
combustibles adecuados a cada tipo de motor. Existen motores de combusti ón externa, como
la máquina de vapor, donde la fuente de calor (caldera) es exterior al mecanismo. En los de
combusti ón interna, por el contrario, la fuente térmica está dentro de la m áquina. Los
principales tipos de motores de la actualidad son: motores de Ciclo Otto, motores de Ciclo
Diesel y Turbinas.
Motores de ciclo Otto
La idea básica de los motores de explosión es: aprovechar la
energía generada por el combustible, al quemarse dentro de un
cilindro. La energía que se libera de esta forma se transmite a un
pistón móvil: así se produce trabajo mecánico que, por ejemplo,
puede usarse para mover un vehículo. En los motores de ciclo Otto,
la combustión se inicia mediante el salto de una chispa eléctrica
proveniente de una bujía. Los combustibles de estos motores deben
tener capacidad antidetonante, o sea, que no se enciendan antes de
recibir la chispa -fenómeno conocido como autoencendido-. Los
combustibles más usados son las naftas y gases (GNC).
El ciclo completo del motor consta de cuatro tiempos. El primer
recorrido del pistón, desde la cámara de combustión hasta el final
de la carrera, es la admisión, cuando entra al cilindro la mezcla
integrada por combustible y aire. El segundo tiempo es la
compresión: el pistón se mueve ahora en sentido contrario,
comprimiendo la mezcla. El tercer tiempo es la expansión. Se trata
de la única carrera útil dentro del ciclo: al recibir la chispa, los
gases se inflaman y ejercen una fuerte presión sobre
el pistón, empujándolo hasta el extremo de carrera. El cuarto tiempo, por fin, es el del
escape. Tiene un recorrido igual a la compresión pero, al estar la v álvula de escape abierta,
se produce la expulsión de los gases ya quemados.
Existe una versión simplificada de este ciclo, que se utiliza en los
motores de dos tiempos. En ella se combinan dos carreras del
pistón en una sola. Uno de los tiempos corresponde a la admisión y
compresión, y el otro a la expansión y escape. Debido a las
características de este motor, la entrada de la mezcla combustible
no se realiza por succión sino que se lo precomprime mediante un
soplador. La presión de la mezcla fresca que ingresa, se aprovecha
para producir un barrido de los gases de escape. Los motores de
dos tiempos se utilizan habitualmente en vehículos y maquinarias
livianas: motocicletas, embarcaciones deportivas, motosierras y
similares.
Ciclo Diesel
En 1893, el alemán Rudolf Diesel desarrolló un concepto audaz
para los motores de explosión. Al reflexionar sobre el problema del
autoencendido, se le ocurrió no tratar de evitarlo sino, por el
contrario, provocarlo ex profeso. Los motores Diesel actuales han
evolucionado de una combinación de las ideas de Diesel y de su
contemporáneo Herbert Stuart. A diferencia de los motores de
ciclo Otto, en los motores Diesel el cilindro no aspira una mezcla
de aire y combustible, sino sólo aire. El pist ón comprime este aire
a una presión alta, elevando mucho su temperatura. En ese
instante se inyecta el combustible, que, al encontrarse con el aire
caliente, se enciende y va quemándose a medida que entra en el
cilindro. Los combustibles que se utilizan deben tener una
velocidad de autoignición adecuada al régimen de operaci ón de
cada motor. De acuerdo a su tipo, se los clasifica en veloces,
medios y lentos, que corresponden al gas oil, Diesel oil, bunker y
fuel oil, en ese orden. Las primeras aplicaciones de los motores
Diesel fueron en motores marinos y ferroviarios. Estos motores
son de bajas revoluciones, e inicialmente no requirieron gran desarrollo cualitativo de
combustibles, ya que usaban subproductos de la destilación directa del petr óleo crudo. Pero al
avanzar el dise ño de los motores Diesel, con mayor compresión y revoluciones elevadas, y al
extenderse su utilización en el agro, en el transporte (camiones y ómnibus) y en el parque
automotor liviano (automóviles), se originó la necesidad de contar con nuevos combustibles
más refinados.
Turbinas
Las aeronaves modernas y de mayor
tama ño, utilizan turbinas (con o sin
hélices) diseñadas para consumir Jet A-1,
un aerocombustible.
Otro tipo de motor ampliamente utilizado, sobre todo en
aeronaves, es la turbina. En ella, a diferencia de los casos
anteriores, no hay pistones ni bielas que conviertan el
movimiento longitudinal en circular. Por el contrario,
constan de un rotor, provisto de pequeñas paletas (álabes),
que es movido por los gases de combustión. El combustible
líquido se inyecta continuamente a una c ámara de
combusti ón, donde se produce una corriente constante de
gases a elevada presión y temperatura. Este chorro es el
que genera la potencia que, por reacción, impulsa los
aviones. Otro tipo de motor ampliamente utilizado, sobre
todo en aeronaves, es la turbina. En ella, a diferencia de los
casos anteriores, no
hay pistones ni bielas que conviertan el movimiento longitudinal en circular. Por el contrario,
constan de un rotor, provisto de pequeñas paletas (álabes), que es movido por los gases de
combusti ón.
El combustible líquido se inyecta continuamente a una c ámara de combustión, donde se
produce una corriente constante de gases a elevada presión y temperatura. Este chorro es el
que genera la potencia que, por reacción, impulsa los aviones. El combustible que se utiliza
en aeronavegación es el Jet A -1, un querosene refinado especialmente para su uso en
turbinas a reacción. El combustible que se utiliza en aeronavegación es el Jet A -1, un
querosene refinado especialmente para su uso en turbinas a reacción.
Los laboratorios de combustibles de
Repsol YPF
Hoy los combustibles son productos de
alta tecnología resultado del
conocimiento acumulado durante
décadas, de los nuevos diseños de
motores y de las crecientes exigencias
ambientales de la sociedad. El Servicio
Técnico de Repsol YPF cuenta con
laboratorios fijos, m óviles y un equipo de
asesores, donde el cliente los necesite.
Todos ellos poseen los más recientes
adelantos para evaluar combustibles, y
cumplen con estrictas normas
internacionales de calidad, seguridad y
ambientales. Verifican continuamente la
calidad de los combustibles, asegurando
los niveles que necesitan sus clientes, quienes también disponen de los servicios de
los laboratorios, para brindar todo el asesoramiento que necesiten acerca de la mejor
utilización de los mismos.