COMBUSTIBLES Y LUBRICANTES

INDICE INDICE

E.E. ANTONIO DE ESCAÑOE.E. ANTONIO DE ESCAÑO

1. COMBUSTIBLES. PROPIEDADES

2. PETRÓLEO. ORIGEN.COMPOSICIÓN.

3. EXTRACCIÓN, TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO

4. REFINO DE PETRÓLEO

5. COMBUSTIBLES PROCEDENTES DEL PETRÓLEO.

6. COMBUSTIBLES MARINOS

7. COMBUSTIBLES EN LA ARMADA. GUÍA TÉCNICA.

8. COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS.


COMBUSTIBLES

consumo energía per capita

TABLA CONVERSIONES ENERGÉTICAS


FUENTE DENSIDAD P C I PC S Factor de conversión a kep (sobrePCI) Kg/lt kcal/lt kcal/kg kcal/lt kcal/kg lt a kep kg a kep Carbón Mineral (nacional) (*) 5.900 6.200 0,590 Carbón Mineral (importado) 7.200 7.500 0,720 Coque- 6.800 7.500 0,680 Petróleo Crudo 0,885 8.850 10.000 9.293 10.500 1,000 Aeronaftas 0,709 7.374 10.400 8.012 11.300 0,7374 1,040 Naftas 0,735 7.607 10.350 8.232 11.200 0,7607 1,035 Kerosene y Comb. Jets 0,808 8.322 10.300 8.945 11.070 0,8322 1,030 Gas Oil 0,845 8.619 10.200 9.416 10.700 0,8800 1,000 Fuel Oil 0,945 9.261 9.800 9.923 10.500 0,9261 0,980 Coque de Carbón Residual 7.200 7.800 0,720 Gas Residual de Petróleo- 8.500/m3 9.000/m3 0,8500 de m3 Gas Natural- 8.300/m3 9.300/m3 0,8300 de m3 Propano 0,508 5.588 11.000 6.102 12.013 1,100 Butano 0,567 6.180 10.900 6.735 11.878 1,090 Gas Licuado 0,537 10.950 6.418 11.951 1,095 Metanol 0,800 3.818 4.773 4.345 5.431 0,3818 0,477 Etanol 0,794 5.082 6.400 5.633 7.092 0,5082 0,640 Hidrógeno 29.000 34.000Azufre 2.200(*) Sobre base húmeda 1 kep ( kilo equivalente de petróleo) = 10.000 kcal

Distribucion de reservas comprobadas de petroleo (2004)

CIFRAS CLAVE ENERGIA EN LA UNION EUROPEA 2004

•70%: TASA DE DEPENDENCIA ENERGÉTICA DE LA UE PARA 2030, DE SEGUIR ASÍ.

•45% DE PETRÓLEO IMPORTADO DE ORIENTE MEDIO.

•40% GAS NATURAL IMPORTADO DE RUSIA.

•5,6% ENERGIA RENOVABLE ACTUALMENTE. OBJETIVO PARA 2010 12%.

•35% ELECTRICIDAD DE ORIGEN NUCLEAR


Mapa de la energía en España

COMBUSTIBLES DISPONIBLESCOMBUSTIBLES DISPONIBLES


•Derivados del petróleo

•Biocombustibles: bioetanol, biodiesel,…

•Hidrógeno

•Gas natural

•“Electricidad”

COMBUSTIBLES COMBUSTIBLES


COMBUSTIBLECOMBUSTIBLE: Sustancia capaz de arder;de combinarse rápidamente con el oxígeno liberando una gran cantidad de energía térmica o calor.

Forma económica COMBUSTIBLE INDUSTRIAL

¿QUÉ DETERMINA EL USO DE UN COMBUSTIBLE?

- El poder calorífico.

- Pto de inflamación.

- Los productos generados en la combustión...

COMBUSTIBLES: Propiedades COMBUSTIBLES: Propiedades


Poder calorífico: “potencia disponible”Densidad: “autonomía”Viscosidad: “trasiegos, inyección”PV, Curva de destilación: “comportamiento en caliente”Cloud, Poff, Pour: “comportamiento en frío”Punto de inflamación: “seguridad”Poder antidetonante : “específica de gasolinas”Autoignición: “específica de Diesel”

COMBUSTIBLES: Propiedades COMBUSTIBLES: Propiedades


PRESTACIONES DISPONIBILIDAD

Poder calorífico fósil, biocombustible,….

Densidad COMBUSTIBLE

EMISIONES

Tóxicas, nocivas, inofensivas BUEN FUNCIONAMIENTO SEGURIDAD

P. Inflamación Viscosidad

Volatilidad Lubricidad Propiedades en frío y caliente


TIPOS DE COMBUSTIBLESTIPOS DE COMBUSTIBLES: Clasificación.

Por su origen

* Fósiles: proceden de restos de seres vivos. Ej.: petróleo, carbón.

* No fósiles. Ej.: Bioetanol, biodiesel

Por su grado de preparación

* Naturales, se usan tal y como aparecen en origen.

* Elaborados, sometidos a procesos de transformación.

Por su estado de agregación:

* Sólidos * Líquidos * Gaseosos


TIPOS DE COMBUSTIBLESTIPOS DE COMBUSTIBLES: Clasificación.Por su estado de agregación:

-Sólidos

Naturales: Madera y residuos vegetales

Carbones

Artificiales: Coques (procedentes de carbón y petróleo).

Aglomerados y briquetas

Carbón vegetal



-Líquidos

Alcoholes: Naturales (fermentación)

Artificiales

Residuales: Ej. Lejías negras

Derivados del petróleo: Gasolinas Gasóleos

Fuelóleos…

Biocombustibles: Bioetanol

Biodiesel

BARRIL DE PETROLEO



-Gaseosos

Residuales: Fuel-gas (Refinería)

GN (gas natural) Diferentes familias

GLP (gases licuados Propano y Butano de petróleo)

Artificiales Gas pobre

Gas ciudad

Gasógeno

Gas de alto horno…

Biogas


COMBUSTIÓNCOMBUSTIÓN: La combustión de un combustible líquido puede considerarse como el conjunto de los siguientes procesos:

C + O2 -------- CO2 + calor

H2 + ½ O2 -------- H2O + calor

S + O2 -------- SO2 + calor

-COMBUSTIÓN PERFECTA. (Consumo total del combustible).

-COMBUSTIÓN ESTEQUIOMÉTRICA. (Consumo de combustible y comburente).

-COMBUSTIÓN INCOMPLETA. (Parte de combustible sin quemar).


COMBUSTIÓNCOMBUSTIÓN: Parámetros

-Llama: Medio gaseoso en el que se desarrolla la combustión.

-Frente de Llama: Separación entre el combustible quemado y sin quemar. Zona donde tienen lugar las reacciones principales.

-Propagación de la llama: Desplazamiento del frente de llama a través de la masa gaseosa. (Transmisión de calor gases-mezcla).

-Composiciones límite: Si diluimos la mezcla por adición de un componente inerte, de aire o de combustible, la temperatura de llama desciende y llega un momento en que ya no hay propagación. Existen dos composiciones límite de la mezcla. Dependen de componentes externos Presión, Geometría de la Cámara de combustión, etc.


PRODUCTOS DE LA COMBUSTIÓNPRODUCTOS DE LA COMBUSTIÓN: EmisionesCombustión ideal con mezcla estequiométrica:

Gasolina (1 Kg) + Aire (14,7 Kg)

Compresión / Encendido / Quemado

Nitrógeno Dióxido de carbono Agua


PRODUCTOS DE LA COMBUSTIÓNPRODUCTOS DE LA COMBUSTIÓN: Combustión REAL

Gasolina (1 Kg)

+

Aire (14,7 Kg)

Com

pres

ión

/ Enc

endi

do /

Que

mad

o

Monóxido de Carbono (CO)

Hidrocarburos inquemados (HC) Catalizador**

Óxidos de Nitrógeno (NOx)

Carbonilla

Dióxido de Azufre

Sales de Plomo

Fuera de la composición de la gasolina

Nitrógeno

Dióxido de carbono

Agua


PRODUCTOS DE LA COMBUSTIÓNPRODUCTOS DE LA COMBUSTIÓN:

Los gases producidos en la combustión los podemos clasificar en tres grupos:

- Inofensivos- Inofensivos:: Nitrógeno, Oxígeno, Vapor de agua.

- Tóxicos- Tóxicos: Monóxido de Carbono, HC, NOx, SOx, Plomo.

- Contaminantes- Contaminantes: CO2 (efecto invernadero).

Las cantidades de CO, HC y NOx, se reducen considerablemente con el empleo de catalizadores


COMBUSTIBLESCOMBUSTIBLES

Emisiones



CatalizadoresCatalizador 3 vías: dispositivo instalado en la salida de gases, cerca del motor (ya que ahí los gases tienen una Tª elevada) con la misión de transformar sustancias exhaustadas en otras más inocuas.

El Platino (Pt) y Paladio (Pd) que permiten la oxidación, y Rodio (Rh) la reducción

Catalizadores 2 vías : sólo realizan la oxidación. Habitual en diesel, reduce inquemados en un 60%, y CO en 50%.

Filtro de partículas: trampa que retiene aprox. 80% partículas emitidas por un diesel.



REACCIONES EN EL CATALIZADOR 3 VÍASREACCIONES EN EL CATALIZADOR 3 VÍAS

2 CO + O2 ---------- 2 CO2 Oxidación

C9H20 + 14 O2 ---------- 9CO2 + 10H2O Oxidación

2NOx + 2XCO -------- N2 + 2XCO2 Reducción ***


COMBUSTIBLESCatalizador de tres vías


COMBUSTIBLES

• Reacciones químicas catalizador de tres vías


COMBUSTIBLES: propiedades

• Poder calorífico.Poder calorífico.Cantidad de calor liberado al quemarse una unidad de masa de un combustible

• Importancia: Importancia: Evaluar rendimiento y/o aprovechamiento de la explotación del combustible.

Refleja cantidad energía térmica potencialmente disponible en el Cb.

Función deFunción de: : Densidad, relación C/H.C/H.


COMBUSTIBLES :propiedades

• DENSIDAD () : relaciona masa de un líquido por unidad de volumen. Unidades: kg/ L; g/ cm3; kg/ m3. Es función de la Tª. (Coeficiente de expansión).

• DENSIDAD RELATIVA O ESPECÍFICA (r )(S.g.): RELACIÓN ENTRE LA MASA DE UN VOLUMEN DE LÍQUIDO A Tª ºC Y UN VOLUMEN IGUAL DE AGUA PURA A LA MISMA Tª.SIN UNIDADES.

(Tª de referencia productos petrolíferos 15ºC).



• VISCOSIDADVISCOSIDAD:: coeficiente de proporcionalidad, específico del fluido, entre la velocidad relativa y la fuerza de rozamiento paralela al desplazamiento. Mide la resistencia interna al flujo de un fluido (Debida al rozamiento de las moléculas del fluido que se deslizan unas contra otras).

• IMPORTANCIA DE LA VISCOSIDADIMPORTANCIA DE LA VISCOSIDAD

Posibilidades de bombeo..

Definir tipo de régimen en los conductos.

Clasificación de los fuelóleos

d ζ

dv dF = - • dA • ─── dyd A

d Ad y v

v + d v

y



• Unidades de viscosidad dinámica (Unidades de viscosidad dinámica () : : Poiseuille, Poise, Po.Poiseuille, Poise, Po.

Sistema c.g.s.: Poise = g • cm-1 • s-1; centiPoise= cP= 10-2 P. Sistema c.g.s.: Poise = g • cm-1 • s-1; centiPoise= cP= 10-2 P. Sistema SI : kg • m-1 •s-1Sistema SI : kg • m-1 •s-1

• Viscosidad Cinemática (Viscosidad Cinemática (): ): relación entre el coeficiente de viscosidad dinámica y la densidad específica del mismo, todo ello medido a la misma temperatura. .

• Unidades: Stoke, St (m2/s); centiStoke= cSt = 10-2 St= mm2/ s.Unidades: Stoke, St (m2/s); centiStoke= cSt = 10-2 St= mm2/ s.


COMBUSTIBLES :propiedadesVolatilidadVolatilidad: curva de destilación ASTM.: curva de destilación ASTM.• Características de destilación (volatilidad) que tienen gran influencia sobre la

seguridad y las prestaciones de los combustibles durante el almacenamiento y la utilización.

• Rango de destilaciónRango de destilación facilita una importante información sobre la composición y el posterior comportamiento del combustible (Punto inicial de ebullición, Punto final de ebullición, Porcentaje de residuos…)


COMBUSTIBLES :propiedades• Curva de destilación: Curva de destilación: se asocia con el funcionamiento global del se asocia con el funcionamiento global del

motor: arranque, ralentí, aceleración, consumo, emisiones…motor: arranque, ralentí, aceleración, consumo, emisiones…

gasoil

gasolina

keroseno

% destilado

Tª(ºC)

50

170

250

Tª(ºC)

% destilado

50-

100-

200-

20 40 60 10080

cabeza cola rampa

Consumo trayectos cortos

Manejabilidad

Pérdidas evaporación

Arranque en caliente y frío

Vapor lock

Depósitos

Consumo trayectos largos


COMBUSTIBLES :propiedades• Punto de inflamaciónPunto de inflamación. Tª min. a la que los vapores de muestra,

producidos en un calentamiento producido bajo condiciones controladas, mezclados con aire se inflaman en contacto con una llama piloto normalizada. ASTM D 93 Vaso cerrado Pensky-Martens ASTM D 56 Vaso cerrado TagASTM D 92 Vaso abierto Cleveland

V/C TAGV/C TAG

V/C PENSKY-MARTENS V/C PENSKY-MARTENS V/A CLEVELANDV/A CLEVELAND



Punto de enturbiamientoPunto de enturbiamiento:: Tª máx a la que empiezan a separarse o cristalizarse las parafinas u otras sustancias sólidas, cuando se enfrían los combustibles bajo condiciones especificadas

P. ent. ASTM D 2500P. ent. ASTM D 2500P. ent. ASTM D 2500P. ent. ASTM D 2500



Punto de obstrucción de filtro en fríoPunto de obstrucción de filtro en frío:: Tª máx a la que el flujo de combustible a través de un filtro normalizado deja de ser normal, cuando se enfrían los combustibles bajo condiciones especificadas.ASTM

Punto de vertido: Tª máx a la que el combustible deja de fluir.

ASTM



• Azufre.Azufre. Todos los Cb’s líq. Derivados del petróleo lo contienen en % menor o Todos los Cb’s líq. Derivados del petróleo lo contienen en % menor o mayor.mayor.

Problemas que puede provocar.Problemas que puede provocar.

Corrosiones en equipos Corrosiones en equipos Contaminación ambiental. Contaminación ambiental.

PC del Combustible. (disminuyePC del Combustible. (disminuye))

COMBUSTIBLES Y LUBRICANTES

Documents

Transcript of COMBUSTIBLES Y LUBRICANTES