COMBUSTIBLES Y LUBRICANTES

1. COMBUSTIBLES Y LUBRICANTES

2. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO INDICE • 1. COMBUSTIBLES. PROPIEDADES • 2. PETRÓLEO. ORIGEN.COMPOSICIÓN. • EXTRACCIÓN, TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO • REFINO DE PETRÓLEO • COMBUSTIBLES PROCEDENTES DEL PETRÓLEO. • COMBUSTIBLES MARINOS • COMBUSTIBLES EN LA ARMADA. GUÍA TÉCNICA. • COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS.

3. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO COMBUSTIBLES

4. consumo energía per capita

5. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO TABLA CONVERSIONES ENERGÉTICAS FUENTE DENSIDADP C IPC SFactor de conversión a kep (sobrePCI) Kg/lt kcal/lt kcal/kgkcal/lt kcal/kglt 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 34.000 Azufre 2.200 (*) Sobre base húmeda 1 kep ( kilo equivalente de petróleo) = 10.000 kcal

6. Distribucion de reservas comprobadas de petroleo (2004)

7. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO 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

8. Mapa de la energía en España

9. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO COMBUSTIBLES DISPONIBLES • Derivados del petróleo • Biocombustibles: bioetanol, biodiesel,… • Hidrógeno • Gas natural • “Electricidad”

10. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO COMBUSTIBLES COMBUSTIBLE: 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...

11. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO 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”

12. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO COMBUSTIBLES: Propiedades PRESTACIONES DISPONIBILIDAD Poder caloríficofósil, biocombustible,…. Densidad COMBUSTIBLE EMISIONES Tóxicas, nocivas, inofensivas BUEN FUNCIONAMIENTOSEGURIDAD P. Inflamación Viscosidad VolatilidadLubricidad Propiedades en fríoy caliente

13. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO TIPOS 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

14. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO TIPOS 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

15. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO TIPOS DE COMBUSTIBLES: Clasificación. -Líquidos Alcoholes: Naturales (fermentación) Artificiales  Residuales: Ej. Lejías negras Derivados del petróleo: Gasolinas Gasóleos Fuelóleos… Biocombustibles: Bioetanol Biodiesel BARRIL DE PETROLEO

16. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO TIPOS DE COMBUSTIBLES: Clasificación. -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

17. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO • COMBUSTIÓN: • 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).

18. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO • COMBUSTIÓN: 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.

19. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO • PRODUCTOS DE LA COMBUSTIÓN: Emisiones • Combustión ideal con mezcla estequiométrica: • Gasolina (1 Kg) + Aire (14,7 Kg) • Compresión / Encendido / Quemado • Nitrógeno Dióxido de carbono Agua

20. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO PRODUCTOS DE LA COMBUSTIÓN: Combustión REAL Compresión / Encendido / Quemado Nitrógeno Dióxido de carbono Agua • Gasolina (1 Kg) • + • Aire (14,7 Kg) 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

21. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO PRODUCTOS DE LA COMBUSTIÓN: Los gases producidos en la combustión los podemos clasificar en tres grupos: - Inofensivos: Nitrógeno, Oxígeno, Vapor de agua. - Tóxicos: Monóxido de Carbono, HC, NOx, SOx, Plomo. - Contaminantes: CO2 (efecto invernadero). Las cantidades de CO, HC y NOx, se reducen considerablemente con el empleo de catalizadores

22. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO COMBUSTIBLES Emisiones

23. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO COMBUSTIBLES Catalizadores Catalizador 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.

24. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO COMBUSTIBLES REACCIONES EN EL CATALIZADOR 3 VÍAS 2 CO + O2 ---------- 2 CO2 Oxidación C9H20 + 14 O2 ---------- 9CO2 + 10H2O Oxidación 2NOx + 2XCO -------- N2 + 2XCO2 Reducción ***

25. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO COMBUSTIBLESCatalizador de tres vías

26. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO COMBUSTIBLES • Reacciones químicas catalizador de tres vías

27. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO COMBUSTIBLES: propiedades • Poder calorífico. Cantidad de calor liberadoal quemarse una unidad de masa de un combustible • Importancia:  Evaluar rendimiento y/o aprovechamiento de la explotación del combustible.  Refleja cantidad energía térmica potencialmente disponible en el Cb. Función de: Densidad, relación C/H.

28. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO 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).

29. d ζ v + d v dv dF = - • dA • ─── dy d A y d y v d A E.E. ANTONIO DE ESCAÑO COMBUSTIBLES :propiedades • VISCOSIDAD: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 VISCOSIDAD  Posibilidadesde bombeo. Definir tipo de régimen en los conductos.  Clasificación de los fuelóleos

30. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO COMBUSTIBLES :propiedades • Unidades de viscosidad dinámica (): Poiseuille, Poise, Po. Sistema c.g.s.: Poise = g • cm-1 • s-1; centiPoise= cP= 10-2 P. Sistema SI : kg • m-1 •s-1 • 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.

31. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO COMBUSTIBLES :propiedades Volatilidad: 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 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…)

32. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO COMBUSTIBLES :propiedades • Curva de destilación: se asocia con el funcionamiento global del motor: arranque, ralentí, aceleración, consumo, emisiones… Tª(ºC) Tª(ºC) 200- cabeza rampa cola gasoil 250 keroseno 100- gasolina 170 50- 50 % destilado 20 40 60 80 100 % destilado Pérdidas evaporación Arranque en caliente y frío Vapor lock Consumo trayectos cortos Manejabilidad Depósitos Consumo trayectos largos

33. V/C PENSKY-MARTENS V/A CLEVELAND V/C TAG E.E. ANTONIO DE ESCAÑO COMBUSTIBLES :propiedades • Punto 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 Tag ASTM D 92 Vaso abierto Cleveland

34. P. ent. ASTM D 2500 P. ent. ASTM D 2500 E.E. ANTONIO DE ESCAÑO COMBUSTIBLES :propiedades Punto 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

35. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO COMBUSTIBLES :propiedades Punto 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

36. E.E. ANTONIO DE ESCAÑO COMBUSTIBLES :propiedades • Azufre. Todos los Cb’s líq. Derivados del petróleo lo contienen en % menor o mayor. Problemas que puede provocar.  Corrosiones en equipos  Contaminación ambiental.  PC del Combustible. (disminuye)