4.7 Reacciones de combustión
Es el número que expresa la cantidad, en masa o en volumen, de aire aspirado por un motor de combustión para una cantidad unitaria de combustible.
Dicha relación es una función del combustible, del tipo de motor, de su regulación y de la carburación.
El valor ideal o teórico de tal relación es el correspondiente a la relación estequiométrica. Cuando se trata de gasolina comercial, dicha relación está comprendida entre 14.7 y 15.1 ( es decir unos 15 kg de aire por cada kilogramo de gasolina). Pero esto ocurre en condiciones teóricas o ideales, sin considerar la mayor o menor rapidez con que se desarrolla efectivamente la combustión.
Con una relación aire/combustible más baja que la estequiométrica (inferior a 14.7 para la gasolina) no todo el combustible podrá quemarse y una parte quedara sin quemar o parcialmente quemado, con formación de CO y HC.
Con frecuencia, la relación aire/combustible se expresa en kilogramos.
Asimismo la relación ideal aire/combustible determina la cantidad ideal de aire que se requiere para la combustión completa de una cantidad determinada de combustible, aunque generalmente se toma como base 1 kg de combustible.
Entonces tenemos:
Aire/combustible = kg de aire
Kg de combustible
Kg de aire= kg de oxígeno + kg de nitrógeno
Hay que recordar que la combustión nunca es completa, independientemente de la relación aire/combustible, puesto que la relación nunca se desarrolla en condiciones ideales.
Las causas más comunes por las cuales podemos tener combustiones incompletas son;
· Mezcla imperfecta entre el oxígeno y el combustible
· Cantidad insuficiente de oxígeno
· Temperatura demasiado baja
Para aprovechar de forma eficiente toda la energía liberada por la combustión de la mezcla de aire y combustible en los cilindros, esta combustión debe producirse de una manera progresiva y no muy rápida. Pues bien, la denotación es la combustión espontanea, violenta y excesivamente rápida de esta mezcla.
Este fenómeno se produce a causa de las altas reacciones de comprensión que alcanza la mezcla dentro de los cilindros, lo cual puede provocar la detonación de dicha mezcla.
El octanaje del combustible mide la capacidad antidetonante de éste, de manera que a mayor es la capacidad anti detonación del combustible, o lo que es lo mismo, soporta una mayor relación de compresión.
La detonación es un fenómeno no deseado, debido a que no aprovecha de forma eficiente la energía de la combustión, porque somete a los componentes del motor a esfuerzos estructurales que pueden dañarlo. La posibilidad de detonación aumenta con la potencia y depende de:
· Octanaje: a menor octanaje, mayor riesgo de detonación.
· Riqueza de la mezcla: las mezclas pobres aumentan la posibilidad de detonación.
· Temperatura: cuanto mayor es la temperatura del aire de entrada, mayor es el riesgo de detonación.
· Presión de admisión: a mayor presión de admisión mayor posibilidad de detonación.
La detonación se reconoce por un golpeteo intermitente con sonido metálico en el motor, pérdida de potencia y elevación anormal de la temperatura del motor.
Como en la realidad no es posible lograr una combustión ideal, debemos indicar que lo que normalmente tenemos es una combustión incompleta con sus respectivos subproductos o emisiones, estas emisiones se incrementan debido a una falta de inspección y un mantenimiento adecuado. Los principales subproductos o emisiones de la combustión son:
Monóxido de carbono (CO). Este gas es producido por una combustión incompleta debido a un insuficiente suministro de oxígeno en la cámara de combustión.
Hidrocarburo (HC). Éste se da por una mezcla deficiente entre el combustible y oxígeno. La deficiencia puede ser producida por una mezcla muy rica o muy pobre entre estos dos elementos. Hay otros factores que contribuyen a esta emisión, como son: aceite en la cámara de combustión, falla en el encendido, traslape valvular, sobrecarga del vehiculo, temperatura del motor y altura del sitio en donde se da la combustión. En términos populares esto es lo que se conoce como “no está quemando bien la gasolina”.
Óxido de nitrógeno (NOx). El nitrógeno, que es gas que sustituye 79% de la atmósfera es estable en condiciones normales. Sometido a las altas temperaturas, por arriba de 1500 grados centígrados y alta concentración de oxígeno, reacciona con el oxígeno para formar óxidi de nitrógeno (NOx). Esta reacción ocurre cuando se realizan aceleraciones extremas que ocasionan una alta temperatura en la cámara de combustión. Los sistemas de control del motor reaccionan pasando oxígeno para bajar la temperatura, pero en el proceso se produce óxido de nitrógeno.
Dicha relación es una función del combustible, del tipo de motor, de su regulación y de la carburación.
El valor ideal o teórico de tal relación es el correspondiente a la relación estequiométrica. Cuando se trata de gasolina comercial, dicha relación está comprendida entre 14.7 y 15.1 ( es decir unos 15 kg de aire por cada kilogramo de gasolina). Pero esto ocurre en condiciones teóricas o ideales, sin considerar la mayor o menor rapidez con que se desarrolla efectivamente la combustión.
Con una relación aire/combustible más baja que la estequiométrica (inferior a 14.7 para la gasolina) no todo el combustible podrá quemarse y una parte quedara sin quemar o parcialmente quemado, con formación de CO y HC.
Con frecuencia, la relación aire/combustible se expresa en kilogramos.
Asimismo la relación ideal aire/combustible determina la cantidad ideal de aire que se requiere para la combustión completa de una cantidad determinada de combustible, aunque generalmente se toma como base 1 kg de combustible.
Entonces tenemos:
Aire/combustible = kg de aire
Kg de combustible
Kg de aire= kg de oxígeno + kg de nitrógeno
Hay que recordar que la combustión nunca es completa, independientemente de la relación aire/combustible, puesto que la relación nunca se desarrolla en condiciones ideales.
Las causas más comunes por las cuales podemos tener combustiones incompletas son;
· Mezcla imperfecta entre el oxígeno y el combustible
· Cantidad insuficiente de oxígeno
· Temperatura demasiado baja
Para aprovechar de forma eficiente toda la energía liberada por la combustión de la mezcla de aire y combustible en los cilindros, esta combustión debe producirse de una manera progresiva y no muy rápida. Pues bien, la denotación es la combustión espontanea, violenta y excesivamente rápida de esta mezcla.
Este fenómeno se produce a causa de las altas reacciones de comprensión que alcanza la mezcla dentro de los cilindros, lo cual puede provocar la detonación de dicha mezcla.
El octanaje del combustible mide la capacidad antidetonante de éste, de manera que a mayor es la capacidad anti detonación del combustible, o lo que es lo mismo, soporta una mayor relación de compresión.
La detonación es un fenómeno no deseado, debido a que no aprovecha de forma eficiente la energía de la combustión, porque somete a los componentes del motor a esfuerzos estructurales que pueden dañarlo. La posibilidad de detonación aumenta con la potencia y depende de:
· Octanaje: a menor octanaje, mayor riesgo de detonación.
· Riqueza de la mezcla: las mezclas pobres aumentan la posibilidad de detonación.
· Temperatura: cuanto mayor es la temperatura del aire de entrada, mayor es el riesgo de detonación.
· Presión de admisión: a mayor presión de admisión mayor posibilidad de detonación.
La detonación se reconoce por un golpeteo intermitente con sonido metálico en el motor, pérdida de potencia y elevación anormal de la temperatura del motor.
Como en la realidad no es posible lograr una combustión ideal, debemos indicar que lo que normalmente tenemos es una combustión incompleta con sus respectivos subproductos o emisiones, estas emisiones se incrementan debido a una falta de inspección y un mantenimiento adecuado. Los principales subproductos o emisiones de la combustión son:
Monóxido de carbono (CO). Este gas es producido por una combustión incompleta debido a un insuficiente suministro de oxígeno en la cámara de combustión.
Hidrocarburo (HC). Éste se da por una mezcla deficiente entre el combustible y oxígeno. La deficiencia puede ser producida por una mezcla muy rica o muy pobre entre estos dos elementos. Hay otros factores que contribuyen a esta emisión, como son: aceite en la cámara de combustión, falla en el encendido, traslape valvular, sobrecarga del vehiculo, temperatura del motor y altura del sitio en donde se da la combustión. En términos populares esto es lo que se conoce como “no está quemando bien la gasolina”.
Óxido de nitrógeno (NOx). El nitrógeno, que es gas que sustituye 79% de la atmósfera es estable en condiciones normales. Sometido a las altas temperaturas, por arriba de 1500 grados centígrados y alta concentración de oxígeno, reacciona con el oxígeno para formar óxidi de nitrógeno (NOx). Esta reacción ocurre cuando se realizan aceleraciones extremas que ocasionan una alta temperatura en la cámara de combustión. Los sistemas de control del motor reaccionan pasando oxígeno para bajar la temperatura, pero en el proceso se produce óxido de nitrógeno.