EL PETRÓLEO
Es un material que consiste primordialmente de hidrocarburos y se encuentra en la tierra en estado líquido de donde se extrae.
Es una mezcla de gran número de compuestos. Los elementos químicos principales que forman estos compuestos son carbono (C),hidrógeno (H2), razón por la cual estos compuestos del petróleo se llaman hidrocarburos.
Ademas contienen azufre (S), nitrógeno (N2), oxígeno (O2), humedad y cenizas.
Los distintos combustibles tienen estos elementos pero en diferentes proporciones, siendo el carbono el elemento fundamental, ya que mientras mayor sea la proporción de carbono, el combustible al quemarse genera mayor calor.
El proceso a través del cual se obtienen los distintos derivados del petóleo se llama refinación o destilación.
Refinación típica del petróleo.
La cantidad de hidrógeno en estos compuestos varía alrededor del 15 % en peso y el resto es carbono.
Algunos de estos hidrocarburos, cuando se separan del petróleo crudo, son gases a la temperatura ambiente y se almacenan bajo presión en cilindros, que luego se usan para fines domésticos.
El petróleo crudo contiene cantidades variables de impurezas tales como azufre, oxígeno, nitrógeno, agua, sal, arena y arcilla.
El petróleo crudo se extrae en muchas partes del mundo; variando sus compuestos de una región a otra, que lo caracterizan sus contenidos; por lo que los petróleos pueden ser de base :a) Parafínica.
b) Asfáltica.
c) Mixta.
DESTILACION
Destilación conservativa.(Topping)
Destilación al vacío.
Destilación destructiva. (Cracking)
DESTILACION CONSERVATIVA.
También llamada "Topping" o Destilación Atmosférica es un proceso que consiste en separar componentes de diferentes puntos de ebullición por evaporación y condensación de las fracciones de más bajo punto de ebullición, obteniendo la separación de la nafta, kerosene, gas-oil y petróleo residual combustible (fuel-oil),
DESTILACION AL VACIO.
Se emplea para la obtención de aceites lubricantes y de productos de alto punto de ebullición.
Ejemplo de unidad de vacío para combustibles de alto punto de ebullición.
DESTILACION DESTRUCTIVA.
También llamado "Cracking" o "Craqueo" es el tratamiento a elevadas temperaturas del petróleo con la destrucción de sus moléculas, obteniendo del mismo hidrocarburos livianos, nafta, gas-oil y sustancias residuales y coque.
Existen distintos tipos de "Cracking", entre ellos el "Cracking"Térmico y el "Cracking" Catalítico.
Craqueo térmico
La eficiencia del proceso es limitada porque, debido a las elevadas temperaturas y presiones, se deposita una gran cantidad de combustible sólido y poroso en los reactores. Esto, a su vez, exige emplear temperaturas y presiones aún más altas para craquear el crudo. Más tarde se inventó un proceso en el que se recirculaban los fluidos; el proceso funcionaba durante un tiempo mucho mayor con una acumulación de combustibles sólidos bastante menor.
Craqueo catalítico
El craqueo catalítico descompone los hidrocarburos complejos en moléculas más simples para aumentar la calidad y cantidad de otros productos más ligeros y valiosos para este fin y reducir la cantidad de residuos. Los hidrocarburos pesados se exponen, a alta temperatura y baja presión, a catalizadores que favorecen las reacciones químicas.
Diagrama flujo de los procesos típicos que derivan en un craqueo catalítico.
Este proceso reorganiza la estructura molecular, convirtiendo las cargas de hidrocarburos pesados en fracciones más ligeras, como queroseno, gasolina, GLP, gasóleo para calefacción y cargas petroquímicas. La selección de un catalizador depende de una combinación de la mayor reactividad posible con la máxima resistencia al desgaste.
El craqueo catalítico es importante debido a que modifica los procesos usados en la refinería para convertir crudos pesados en la valiosa gasolina y productos muchos más ligeros. Los gases ligeros producidos por craqueo catalítico contienen más olefinas que las producidas por el craqueo térmico.
Existen distintos tipos de Craqueo Catalíticos, todos con un objetivo específico. Se puede encontrar mas detalles en : https://informationandtruth.wordpress.com/2016/12/01/craqueo-catalitico/
El Gasoil
Es el combustible apropiado para los motores diésel modernos de alta velocidad.
Las propiedades del combustible tienen considerable influencia en el trabajo y adaptabilidad del motor diésel bajo distintas condiciones de funcionamiento, ya sea en su eficiencia, como en el mantenimiento, reparaciones y vida útil de los componentes vinculados.
Las principales cualidades que afectan al motor diésel son:
1. Numero cetano
2. Volatilidad
3. Residuo carbonoso
4. Viscosidad
5. Contenido de azufre
6. Cenizas
7. Agua y sedimentos
8. Punto de inflamación
9. Punto de derrame
10. Acidez
11. Poder calórico o calorífico
Número cetano:
El número cetano sirve para medir la cualidad de ignición de un combustible dado. El número cetano de un combustible es el porcentaje de cetano en una mezcla de cetano y alfametil naftaleno que tiene la misma cualidad de ignición que el combustible que se está comparando.
El cetano tiene una excelente cualidad de ignición y el alfametil naftaleno una cualidad de ignición muy pobre. La escala que se emplea es de cero a 100, siendo 0 el alfametil naftaleno puro, y 100 el cetano puro.
La obtención del número cetano, se realiza por comparación de muestras en un motor de pruebas de compresión variable en laboratorio.
Volatilidad:
Es la facilidad de un líquido de transformarse rápidamente en vapor. Generalmente, los combustibles para diésel , cuanto menos densos , son mas volátiles.
Viscosidad:
Como hemos estudiado anteriormente, la viscosidad es la resistencia interna de un fluído a desplazarse.
En la práctica, la viscosidad se expresa por la cantidad de tiempo en segundos que un determinado volumen de fluído , a una cierta temperatura, tarda en pasar por un orificio calibrado de un diámetro determinado.
La viscosidad es la responsable de la lubricación y fricción entre partes mecánicas en movimiento.
En el sistema de inyección de un motor diésel, la lubricación y la refrigeración de los elementos bombantes de las bombas inyectoras y las partes móviles de los inyectores, dependen exclusivamente del combustible empleado, por lo que esta viscosidad no será menor a 35 SSU a 100°F ó 37,8 °C. (SSU=Segundos Saybolt Universal)
Azufre:
El azufre en un combustible diésel provoca gases de combustión altamente corrosivos y contaminantes que se condesan en las paredes del cilindro, especialmente cuando el motor funciona con poca carga.
También el sistema de escape del motor sufre corrosión por este mismo motivo, por los que el contenido de azufre deseable no será mayor del 1%.
Sedimentos y ceniza:
Son una fuente de material abrasivo que causará desgastes, obstrucción e inconvenientes, ya sea en el motor como en el sistema de inyección.
El agua (agregada a los sedimentos) aumenta notablemente el desgaste, especialmente si es salada, y puede provocar fallas en el funcionamiento del motor, por lo que el contenido de sedimentos no será mayor a 0,05%, y el contenido de cenizas no será mayor a 0,01%.
Punto de inflamación:
Es la temperatura mínima en la que un conbustilble debe calentarse para que sus vapores o gases se inflamen momentáneamente en contacto con una llama. Un combustible con un bajo punto de inflamación es peligroso para almacenarlo y manipularlo, por lo que en la Armada se utilizará combustible diésel con un punto de inflamación no menor a 65°C.
Punto de derrame:
Es la temperatura en la cual un combustible se solidifica o congela. Este valor es importante para el arranque de un motor frío y para la manipulación del sistema de combustible en zonas muy frías. El punto máximo de derrame para un combustible diésel norma será de -17°C aproximadamente.
Acidez:
Un combustible no debe ser corrosivo, por esa razón no debe contener ácidos libres, para no dañar las superficies metálicas con las cuales entra en contacto en el tanque y en el motor.
Poder calorífico o calórico:
Es la cantidad de calor producida por la combustión completa de la unidad de peso del combustible. Se expresa en kilocalorías* o BTU**.
*Caloría=Unidad de energía térmica, de símbolo cal, que equivale a la cantidad de calor necesaria para elevar 1 grado centígrado la temperatura de 1 gramo de agua en condiciones atmosféricas normales.
**BTU (british thermal unit)=Unidad térmica, de símbolo BTU o BTu, que representa la cantidad de calor que se requiere para elevar en un grado Fahrenheit la temperatura de una libra de agua en condiciones atmosféricas normales.
DEMORA DE LA IGNICIÓN O INTERTIEMPO DE COMBUSTIÓN
Se llama demora de la ignición al tiempo que transcurre para calentar las partículas de combustible, convertirlas en gas y llevarlas al estado de combustión.
Esto depende de:
1. El número de cetano
2. Presión inyección
3. Velocidad del motor
4. Relación de compresión del motor
Este intertiempo se encuentra entre 0,0012 y 0,0018 segundos. Se puede bajar mejorando la turbulencia del aire y/o aumentando la presión de compresión.
NORMAS PARA EL USO Y CONSERVACIÓN DEL MATERIAL DE CASCO, ELECTRICIDAD Y MAQUINAS NAVALES (NOCEM) CAPITULO 32 COMBUSTIBLES Y SISTEMAS RELACIONADOS 2daEdición 2001
Gasoil.
Es el corte más importante en uso en el país, y en aumento en los últimos años, por la masiva incorporación de vehículos de poco porte que utilizan este tipo de combustible. Normalmente se lo utiliza sin aditivos, es decir, tal como se produce en la refinería.
Su principal uso naval es en la combustión en motores diesel, generalmente del tipo rápido (en general de 1000 a 1500 RPM) ya que los motores diesel de menor número de vueltas, puede funcionar satisfactoriamente mediante diesel-oil o IFO.
Según normas europeas, el punto de inflamación debe estar por encima de los 55ºC. En nuestro país ante la necesidad de elaborar mayor cantidad de gasoil, por el incremento de consumo de este tipo de combustible en el parque automotor, en detrimento de la nafta, el valor ha sido reducido a 45ºC, es decir, que ha sido llevada la parte más pesada de la nafta al gasoil para producir mayor cantidad. El gasoil para buques, vehículos anfibios y vehículos de combate embarcados, deberá tener más de 60ºC por razones de seguridad, mientras que para el uso automotor se utiliza el gasoil que se encuentra en el mercado.
El valor del punto de inflamación no produce alteraciones de la combustión en el motor diesel, sino que deben considerarse otras condiciones de seguridad en su manipulación.
6. Gasoil antártico (GOA).
El gasoil antártico es recomendado para ser usado a temperaturas menores de -5ºC ya que este combustible tiene un punto de escurrimiento de -40ºC.
No debe ser utilizado en zonas cálidas por los peligros derivados de la formación de gases, dado que su punto de inflamación de 44°C mínimo, es sensiblemente inferior al del gasoil en uso en la Armada.
Se deberá utilizar el gasoil para zonas muy frías o gasoil antártico, exclusivamente en el Área Naval Austral. Dicho combustible deberá ser utilizado en esa zona tanto en invierno como en verano, para evitar que restos del combustible usado durante el verano sean consumidos en invierno, con resultados no satisfactorios.
7. Diesel-oil.
El diesel-oil es un combustible con características en la curva de destilación similar a la del gasoil, pero de menor calidad en lo que respecta a otros parámetros tales como: sedimento, color, contenido de azufre, menor estabilidad al almacenamiento, mayor contenido de aromáticos y en general menor índice de cetano.
Este producto ha tenido participación en el mercado petrolero cuando el fuel-oil pesado era utilizado en grandes cantidades directamente en las calderas.
El uso del IFO en los motores diesel requirió una demanda mayor de hidrocarburos diluyentes (normalmente del corte del gasoil o diesel-oil) para alcanzar viscosidades menores a la del fuel-oil pesado, motivo por el cual en la actualidad no es común su uso; sumado a ello, las destilerías disponen de mayores cantidades de hidrógeno, obtenido por el mejoramiento octánico de las naftas, con el cual pueden realizar el tratamiento de hidrogenado al diesel-oil, llegando de esta manera a un combustible de calidad superior, que es comercializado como gasoil (limpio y con buena estabilidad al almacenamiento).
Por no ser utilizado en el ámbito de la Armada, no se incluyen especificaciones en estas Normas.
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Generalidades:
En los distintos órganos en movimiento de las maquinas, existen rozamientos en las superficies de contacto que disminuyen su rendimiento. Este fenómeno se debe a diversos factores, el mas característico de los cuales es el coeficiente de rozamiento, causado principalmente en las irregularidades de las superficies de las piezas en contacto.
Se llama lubricante a la sustancia capaz de disminuir el rozamiento entre dos superficies en movimiento. Sus fines son, principalmente, dos
1) Disminuir el coeficiente de rozamiento.
2) Actuar como medio dispersor del calor producido.
Además, con él se consiguen los siguientes objetivos secundarios:
a) Reducir desgastes por rozamiento.
b) Disminuir o evitar la corrosión.
c) Aumentar la estanqueidad en ciertos órganos (cilindros, aros de pistón, juntas, etc.).
d) Eliminar y/o trasladar sedimentos y partículas perjudiciales.
Características:
Para cada lubricante, dentro de su gran variedad de aplicaciones, hay unas características en común que, en mayor o menor grado, deben cumplir.
Las principales son: viscosidad,punto de combustión, punto de inflamación, punto de congelación y punto de descongelación.
Las secundarias son: poder anticorrosivo, poder antioxidante, poder antiespumante, poder detergente y resistencia a elevadas presiones.
Viscosidad:
Es la característica mas importante para la elección de los aceites y se define como la resistencia de un liquido a fluir. Es la inversa de la fluidez y se debe a la fricción de las partículas del liquido. La viscosidad se valora según los métodos usados para su determinación, y las unidades, en orden decreciente a su exactitud, son:
Viscosidad dinámica o absoluta.
La unidad de viscosidad absoluta es el poise, que se define como la viscosidad de un fluido que opone determinada fuerza al deslizamiento de una superficie sobre otra a velocidad y distancia determinadas.
Números SAE.
Establecidos por la Society of Automotive Engineers para especificar gamas de viscosidades de aceites para automóviles. Los números de invierno (SAE 0 W, 5W, 10W, 15 W, 20W, 25 W ) se determinan a temperaturas bajo cero, y los de verano (SAE-20, 30, 40, 50, 60) a 100 °C.
Índice de viscosidad.
La viscosidad de los lubricantes disminuye al elevarse la temperatura. Y es necesario conocer los grados de variación, principalmente cuando los lubricantes se van a emplear en maquinas o motores que trabajan a altas temperaturas.
La escala de los índices de viscosidad fue establecida tomando aceites de diferentes procedencias y clasificándolos desde 0 (mucha variación) hasta 100 (muy poca variación). En la practica, se consideran:
- Bajo: menos de 40
- Medio: de 40 a 80
- Alto: mas de 80
Untuosidad
Es la capacidad que tienen los aceites de adherirse a la superficie de los órganos lubricados. No se valora porque no existe una unidad de medida ni aparatos normalizados que permitan su medición.
Punto de inflamación
Es la temperatura a la cual, bajo ciertas condiciones, hay que calentar un lubricante para que los vapores emitidos se inflamen al aproximar una llama.
Punto de combustión
Es la temperatura que debe alcanzar un lubricante para que empiece a arder ininterrumpidamente. Se considerara llegado al punto de combustión cuando el lubricante arda durante cinco segundos por lo menos.
Porcentaje de coquización
Los aceites que son sometidos a temperaturas demasiado elevadas y que no disponen del aire suficiente para arder debidamente se carbonizan, produciendo una especie de coque que perjudica la superficie lubricada. Para determinar la tendencia a la coquizacion, se calcula el porcentaje de coque producido en una atmósfera limitada.
Punto de congelación
Es la temperatura a la cual los aceites dejan de fluir, solidificándose. Se determina enfriando progresivamente el lubricante en un tubo de ensayo hasta que este se pueda poner horizontal sin que el aceite se derrame.
Punto de descongelación
Es la temperatura a la cual, en el calentamiento, deja de estar bloqueada una pieza que había quedado sujeta por el lubricante al congelarse este.
Poder anticorrosivo
Es la propiedad de un lubricante de proteger a los órganos mecánicos contra la corrosión. Puede mejorarse añadiendo agentes anticorrosivos
Poder antioxidante
Es la propiedad de mantenerse estable a altas temperaturas, con la cual, al no oxidarse el lubricante, tampoco aumenta su acidez, y no se forman en su seno partes insolubles que con el tiempo originarían lodos.
Es la propiedad de impedir la retención de burbujas de aire en el aceite. Se mejora añadiendo agentes que reducen la tendencia a formar espuma
Poder detergente
En los motores de explosión se producen residuos en el proceso de la combustión y de la descomposición del lubricante que contribuyen al rápido desgaste de sus distintos órganos. Por esta razón se añaden al lubricante productos detergentes que arrastran los posibles sedimentos y los mantienen en suspensión en el aceite.
Poder lubricante a elevadas presiones
Es la capacidad de mantener la película lubricante entre las superficies de las piezas aun en el caso de someterlas a elevadas cargas.
Clasificación
Según su consistencia, los lubricantes se pueden clasificar en:
- Sólidos.
- Pastosos.
- Líquidos.
Dentro de cada clase, pueden ser de origen mineral, vegetal y animal, o sintéticos.
Aceites minerales. Obtenidos de la destilación fraccionada del petróleo, y también de ciertos carbones. Una vez destilados, son convenientemente tratados para purificarlos y mejorar sus propiedades básicas con aditivos.
Aceites de origen vegetal y animal. Son denominados también aceites grasos y entre ellos se encuentran: aceite de lino, de algodón, de oliva, de tocino, glicerina, etc.
Aceites compuestos. Formados por mezclas de los dos primeros, con la adición de ciertas sustancias para mejorar sus propiedades.
Aceites sintéticos. Constituidos por sustancias liquidas lubricantes obtenidas por procedimientos químicos. Tienen la ventaja sobre los demás de que su formación de carbonillas es prácticamente nula; su inconveniente consiste en ser mas caros.
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NORMAS PARA EL USO Y CONSERVACIÓN DEL MATERIAL DE CASCO, ELECTRICIDAD Y MAQUINAS NAVALES (NOCEM) CAPITULO 23 LUBRICANTES Y SISTEMAS RELACIONADOS 3ª Edición 1999
Guía de Lubricación (Carta de lubricantes a bordo)
Todos los Comandos, Organismos y Dependencias deberán tener una "Guía de Lubricación" la cual deberá estar aprobada por la DICE.
En el caso de Unidades de reciente incorporación o mecanismos que utilicen lubricantes de diversa procedencia, los respectivos destinos lo informarán a la DICE solicitando la designación del reemplazo correspondiente de los mismos, por aquellos de uso en la Unidad o en la Armada. En ambos casos se consignarán los datos según modelo del anexo 23-06. Posteriormente a su aprobación, se archivará en el Libro o Carpeta de Lubricación de la Unidad. En el caso que se desconozcan los datos consignados de los equipos y/o sistemas, se indicará: - Velocidad de rotación del mecanismo.
- Temperatura de trabajo y cargas a que está sometido.
- Tipo de circuito de lubricación.
- Si existe posibilidad de contaminación con combustible, agua o cualquier otra sustancia.
- Cualquier otro dato ampliatorio que permita una correcta selección del lubricante (ambiente de trabajo húmedo, temperatura ambiental, etc.).
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Tipos de aceites lubricantes empleados en motores Diesel de la Armada.
Ejemplos:
ACEITE DISOLA 30
ACEITE DISOLA 40
ACEITE GADINIA 30
ACEITE FERRODIESEL 397
ACEITE HIDROMOVIL 15
ACEITE YPF TURBINA R 32 TB
ACEITE DROMUS B
PARA MAS DETALLES SOBRE LUBRICANTES
ADITIVOS en LUBRICANTES Y COMBUSTIBLES
Los aditivos son sustancias químicas que se añaden en pequeñas cantidades a los aceites lubricantes para proporcionarles o incrementarles propiedades, o para suprimir o reducir otras que son perjudiciales.
Aditivos para Lubricantes
Los aditivos pueden dividirse en dos grandes grupos, según los efectos que producen:
-Inhibidores destinados a retardar la degradación del aceite actuando como detergente-dispersantes, antioxidantes, anticorrosivos, agentes antidesgaste, agentes alcalinos y agentes antiemulsificadores.
-Aditivos que mejoran las cualidades físicas básicas con acción sobre el índice de viscosidad, el poder antiespumante, el sellado, la oleosidad, la extrema presión y la rigidez dieléctrica.
La clasificación anterior no quiere decir que para conseguir cada cualidad sea preciso la mezcla de un aditivo diferente, ya que en el mercado existen productos que proporcionan varias ventajas simultáneamente.
ENTRADAS RELACIONADAS
- MTD UNIDAD 2: LUBRICANTES Y COMBUSTIBLES
- MTD UNIDAD 9: Cojinetes y lubricación hidrodinámica
- MTD UNIDAD 10: SISTEMAS DEL MOTOR. Parte 1
- MTD UNIDAD 18: CONDUCCIÓN DEL MOTOR MARINO
- MTD UNIDAD 20: MANTENIMIENTO DEL MOTOR.
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- Chequeos y trabajos a efectuar en elementos del sistema de inyección a bordo (detección de fallas)
- Sellado de Equipos Rotativos
- Principios de sellos mecánicos
- Juntas dinámicas y anillos retén
- GRASAS LUBRICANTES
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- MEDICIÓN DE LA VISCOSIDAD EN ACEITES
- TIPOS DE LUBRICANTES
- TRIBOLOGIA
- Propiedadesde los Aceites Lubricantes (compresores frigoríficos)
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- Combustible para Motores Diesel Marinos
FUENTES:
M.J.D.
http://elmaquinante.blogspot.com.ar/2016_02_01_archive.html
NORMAS PARA EL USO Y CONSERVACIÓN DEL MATERIAL DE CASCO, ELECTRICIDAD Y MAQUINAS NAVALES (NOCEM) CAPITULO 32 COMBUSTIBLES Y SISTEMAS RELACIONADOS 2daEdición 2001
NORMAS PARA EL USO Y CONSERVACIÓN DEL MATERIAL DE CASCO, ELECTRICIDAD Y MAQUINAS NAVALES (NOCEM) CAPITULO 23 LUBRICANTES Y SISTEMAS RELACIONADOS 3ª Edición 1999
MAQ 305 MOTORES DIESEL CAPITULO 4 Combustible.
https://informationandtruth.wordpress.com/2016/12/01/craqueo-catalitico/
