Caracteristicas del combustible



La gasolina empleada en los motores de 2 y 4 tiempos se mezcla con el aire mediante diferentes sistemas, generalmente carburadores o sistemas de inyeccion de combustible que se veran mas adelante. Aunque, estos sistemas no intervienen sobre las caracteristicas de la gasolina, solamente pueden variar su proporcion con el aire, por lo que el combustible debe poseer unas ciertas propiedades previas.

Una vez conocida la composicion de la gasolina —formada basicamente por hidrocarburos provenientes de la destilacion del petroleo— hay que decir que, dependiendo de la composicion concreta de los hidrocarburos que la componen, algunas de (as propiedades del combustible pueden sufrir variaciones. Dentro de estas substancias hay varios tipos, y cada una acusa unas ciertas cualidades.

Las atributos principales de los combustibles son las que siguen: el poder calorifico que como se menciono anteriormente, es de 10.5 millones de calorias por kilogramo aproximadamente, y la volatilidad, que es la capacidad para vaporizarse y mezclarse con el aire en forma de vapor. Esta propiedad debe calibrarse convenientemente, de forma que ni sea muy baja (lleva a la formacion de gotas de combustible y a una dificil mezcla de ambos componentes), ni muy alta.

Hay otras particularidades que influyen en la combustion como la inflamabilidad, dentro de la que esta el numero de octano, una cualidad bastante importante en los combustibles. Debemos tener en cuenta, que los motores comprimen la mezcla de aire y combustible, como paso previo a su inflamacion. Esto hace necesario contar con una mezcla que soporte la presion sin comenzar a reaccionar, lo que generalmente se denomina detonacion.

La detonacion es un problema grave en un motor puesto que si la mezcla explota antes de tiempo, el piston recibe la onda expansiva antes de haber llegado al P.M.S., recibiendo una enorme presion, tanto el como la biela y el cigüeñal, ya que la reaccion tiende a invertir el movimiento.

Normalmente, el proceso de la detonacion posee dos formas diferentes, dependiendo de que la chispa haya saltado ya o no en la camara de combustion.

La primera manera, que es habitual con el uso de combustibles de mala calidad que no soportan adecuadamente las presiones, suele tener lugar antes de que la chispa haya saltado en la bujia. En tal caso la mezcla se autoenciende sencillamente por la presion, teniendo lugar el proceso en un lugar variable de la camara, con bastante antelacion. No es una situacion habitual hoy en dia, ya que los combustibles tienen particularidades que lo evitan, pero en casos concretos en los que haya puntos calientes, o en los que la mezcla no sea la adecuada, puede llegar a producirse. Este tipo de detonacion se muestra en la figura derecha, y es conocida como autoencendido.

La segunda forma, que es la mas normal y que es mostrada en la figura izquierda posee lugar por la compresion de la mezcla debida a la propia onda expansiva. Cuando la chispa C salta, la compresion sobre la mezcla que aun no se ha quemado A aumenta de forma notable, ya que la presion de la combustion reduce aun mas el espacio en el que queda reducida la ultima fraccion.

Si la gasolina no soporta esta situacion, es producido un nuevo foco de combustion B, que provoca los problemas anteriormente comentados. La velocidad de la reaccion detonante es mucho mayor que la de la combustion causada por las bujias y, tambien no posee frente de llama, lo que provoca vibraciones que se aprecian claramente.

Esta situacion se suele denominar picado y es muy puco recomendable por las solicitaciones que somete a piston, biela y organos de la culata.

Para impedir este problema, la gasolina debe ser capaz de soportar altas presiones. Esto se mide mediante el numero de octano. El numero de octano es una caracteristica propia del combustible, que mide la capacidad para soportar presion sin autoinflamarse. Hay 2 metodos para medirla, denominados RON y MON, siendo el primero mas exigente que el segundo. Los valores dependen enormemente de la ramificacion de los componentes de la gasolina. Los mas ramificados soportan mucho mejor la compresion.

Para analizar el numero de octano de una gasolina, lo que se hace es comparar su punto de comienzo de detonacion con los de una mezcla de 2 componentes, el n-heptano, que es muy detonante y posee un NO de O, y el iso-octano, con un NO de 100.

Si es igual al de una mezcla del 85% de iso-octano y el 15 % de n-heptano, su NO sera 85.

Normalmente, para aumentar el numero de octano a la gasolina, se le añaden algunos aditivos. Antiguamente era el plomo tetraetilo o tetra-metilo el mas comun, pero los problemas de contaminacion estan llevando a su cambio por otros que no contienen plomo, mas caros pero mas ecologicos. La legislacion europea actual prohibe el empleo del plomo en las gasolinas, no solo por el impacto de este metal en el mbiente, sino tambien por el empleo de catalizadores, incompatibles con el plomo.

Las gasolinas comerciales cuentan con un NO que varia entre los 95 de la Eurosuper hasta los 98 de la Superplus, ambas sin plomo. Ademas se comercializa una gasolina denominada Super, para asimilarla a la antigua Super con plomo, la cual contiene un aditivo especifico que mejora la refrigeracion y lubricacion de los asientos de valvula, para asi evitar problemas en los mismos, en aquellos motores veteranos no preparados para el empleo de gasolina sin plomo. Para que un motor admita dicho combustible, sus asientos de valvula han de poseer unas cualidades mecanicas excelentes, conseguidas con el empleo de aceros especiales, asi como con diferentes procesos de endurecimiento. Hay otras gasolinas provenientes de refinerias de otros paises con un NO algo mas alto en alguna de las modalidades.

Hay tambien gasolinas especiales con alto numero de octano, que generalmente son empleadas por la aviacion, y cuyos NO superan los 100, llegando a mas de 120, pero que no se suelen emplear en motocicletas, salvo en competiciones muy especificas y de alto nivel.

La detonacion en las motocicletas no suele tener lugar, salvo que se usen gasolinas de mala calidad, que en este momento no existen. En otros tiempos, el octanaje podia suponer un problema y los surtidores disponian de gasolinas con NO bajos, por debajo Incluso de los 60, algo Imposible hoy en dia.

Los modelos actuales suelen Indicar ademas el octanaje necesario como minimo en el motor, que siempre es inferior al de los valores de las gasolinas Sin plomo y Super.

En cualquier caso, no solo influye en la detonacion el NO del combustible. Este fenomeno depende en gran parte de la compresion a la que se llega y esta es funcion no solamente de la relacion de compresion, sino tambien de la cantidad de mezcla de aire y combustible que entra en la camara de combustion, por lo que influyen una gran volumen de factores constructivos de el motor, asi como de su rendimiento. Una caracteristica bastante importante es la forma de la camara de combustion, en la que en los motores actuales se intenta disminuir al maximo el volumen de las zonas laterales, de forma que la refrigeracion aumente y haya menor cantidad de mezcla, y la detonacion sea mas improbable, incluso con altas relaciones de compresion. Estas zonas se denominan generalmente areas de Squish.
En la ilustracion inferior se muestran estas zonas en su forma mas habitual en los motores de 4 tiempos y 2 tiempos.


Tambien influyen factores tales como el grado termico de la bujia (capacidad de la misma para evacuar el calor), la temperatura ambiente y, sobre todo, la del propio motor. Para evitar las limitaciones referentes a la disposicion del valor del angulo de avance al encendido, los motores cuya alimentacion y encendido estan gestionados electronicamente, disponen en muchos ocasiones de sensores de detonacion, conocidos tambien como detectores de picado, los cuales informan a la centralita de gestion de el motor cuando se produce detonacion. Estan formados por un material piezoelectrico, generalmente cuarzo, que cuando es sometido a presion, genera una diferencia de potencial, que es interpretada adecuadamente por la centralita.

Por lo tanto se ajusta el avance al encendido hasta el limite de detonacion, consiguiendose un mayor rendimiento, al adaptarse el mismo a las condiciones de presion soportable de la camara de combustion, y por tanto al octanaje del combustible. Con este dispositivo, el rendimiento de el motor aumenta al ser alimentado con gasolina de superior octanaje, ya que hace posible avanzar mas el encendido.


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