Lubricantes

1. INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA CUANTITATIVA

Átomo – gramo:

Es de igual valor que el peso atómico, pero expresado en gramos (no en umas). Permite manejar

masas más semejantes a las manipuladas en el laboratorio.

Mol:

El mol (símbolo: mol) es la unidad con que se mide la cantidad de sustancia, una de las siete

magnitudes físicas fundamentales del Sistema Internacional de Unidades.

2. HIDROCARBUROS

Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados únicamente por átomos de carbono e hidrógeno.

La estructura molecular consiste en un armazón de átomos de carbono a los que se unen los átomos de

hidrógeno. Los hidrocarburos son los compuestos básicos de la Química Orgánica. Las cadenas de

átomos de carbono pueden ser lineales o ramificadas y abiertas o cerradas.

Los hidrocarburos se pueden diferenciar en dos tipos que son alifáticos y aromáticos. Los alifáticos, a su

vez se pueden clasificar en alcanos, alquenos y alquinos según los tipos de enlace que unen entre sí los

átomos de carbono. Las fórmulas generales de los alcanos, alquenos y alquinos son CnH2n+2, CnH2n y

CnH2n-2, respectivamente.

Según la estructura de los enlaces entre los átomos de carbono, se clasifican en:

• Hidrocarburos acíclicos, alifáticos, unalifáticos, o de cadena abierta: estos a su vez se dividen

en:

o Hidrocarburos saturados (alcanos o parafinas), que no tienen enlaces dobles, triples, ni

aromáticos, sólo múltiples enlaces individuales, y de cadena.

o Los alcanos se obtienen mayoritariamente del petróleo, ya sea directamente o mediante

cracking o pirólisis, esto es, rotura térmica de moléculas mayores. Son los productos base

para la obtención de otros compuestos orgánicos. Estos son algunos ejemplos de alcanos:

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Docente: Ing Pedro Montoya

o Hidrocarburos no saturados o insaturados, que tienen uno o más enlaces dobles (alquenos

u olefinas) o triples (alquinos o acetilénicos) entre sus átomos de carbono.

• Hidrocarburos cíclicos, hidrocarburos de cadena cerrada que a su vez se subdividen en:

o Cicloalcanos, que tienen cadenas cerradas de 3, 4, 5, 6, 7 y 8 moléculas de carbono

saturados o no saturados.

o Hidrocarburos aromáticos, no saturados, que poseen al menos un anillo aromático

además de otros tipos de enlaces.

3. CLASIFICACIÓN DE LOS COMBUSTIBLES

Los combustibles se pueden clasificar según su origen, grado de preparación, estado

de agregación.

• Origen: Pueden ser

• Fósiles: Proceden de la fermentación de los seres vivos

• No fósiles: El resto

• Grado de Preparación:

• Naturales: Se utilizan tal y como aparecen en su origen

• Elaborados: Antes de ser consumidos se someten a determinados

procesos de transformación

• Estado de Agregación:

• Sólidos: Se encuentran en tal estado en la naturaleza o una vez

transformados. Por ejemplo, la madera, el carbón.

• Líquidos: Cualquier líquido que pueda ser usado como combustible y

que pueda ser vertido y bombeado

• Gaseosos: Se encuentran en estado gaseoso. Se incluye el gas natural

y todas sus variedades. También el gas de carbón, de petróleo, de

altos hornos, gas ciudad y diversas mezclas.

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4. COMBUSTIBLES AUTOMOTRICES

El combustible es toda aquella sustancia que sea capaz de arder. Por lo tanto se debe de poder combinar

con el oxígeno de manera rápida. Además, en el transcurso de la reacción, se va a desprender una gran

cantidad de calor.

Por otra parte, el combustible es toda aquella sustancia capaz de arder, siempre que en esa reacción no

sea necesario realizar un proceso complicado y caro, y que además el combustible no sirva para algo

más rentable o noble.

Estos combustibles se caracterizan por ser mezclas o combinaciones de pocos elementos, en general. La

mayor parte de un combustible industrial lo constituyen los elementos combustibles, es decir, carbono,

hidrógeno y azufre. El resto son considerados impurezas. Las impurezas siempre originan problemas

tecnológicos, y por lo tanto económicos.

5. CARACTERÍSTICAS MAS IMPORTANTES

Las características de un combustible, y en particular las de un industrial, son las que nos van a

determinar la posibilidad de utilizar esa sustancia en un momento determinado. Como se puede uno

imaginar, una de las propiedades que más interesa de un combustible es su poder calorífico.

Poder Calorífico: Cantidad de calor generado al quemar una unidad de masa del material

considerado como combustible. El poder calorífico está relacionado con la

naturaleza del producto. Existen varias unidades para esta propiedad:

Kcal/Kg Kcal/m3 Kcal/mol Kcal/l

En los combustibles sólido se emplea el Kcal/Kg ó Kcal/mol

En los combustibles líquidos se emplea el Kcal/mol ó Kcal/l

En los combustibles gaseosos se emplea el Kcal/m3 ó Kcal/mol

Existen dos clases de poder calorífico: el Poder Calorífico Inferior (PCI) y el Poder

Calorífico Superior (PCS)

PCS: Es el poder calorífico total. Es la cantidad de calor desprendida en la combustión de un

Kg de combustible cuando se incluye el calor de condensación del agua que se

desprende en la combustión

PCI: Es el poder calorífico neto. Es el calor desprendido en la combustión de 1 Kg de

combustible cuando el vapor de agua originado en la combustión no condensa.

Cuando el combustible no tiene H, entonces no es posible la formación de agua y esto

implicará que PCS=PCI

Es posible determinar el poder calorífico a partir de la composición de la sustancia, en

concreto, a partir del porcentaje en agua e hidrógeno, mediante la siguiente fórmula:

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PCI=PCS-(6a+54H)

siendo

a: % H2O en el combustible

H: % H2 en el combustible

Ambos tantos por ciento expresados en peso

Para determinar el poder calorífico de una sustancia se puede hacer directamente o

teóricamente:

a) DIRECTAMENTE: Por medio del calorímetro y ayudados de una comba calorimétrica,

teniendo en cuanta además que el calor cedido va a ser igual al calor absorbido.

b) TEÓRICAMENTE: Aplicando la ley HESS (calores de reacción en una reacción química).

Un proceso de combustión no es más que una reacción química:

Qreac = ΔHreac − ΔHproductos

La ley de Hess dice que se pueden usar ecuaciones más sencillas que se puedan

combinar posteriormente linealmente para dar la ecuación final con el fin de calcular de una

manera más fácil los calores de reacción. Este procedimiento sirve para combustibles

sencillos para los que se conoce la composición

Densidad específica o relativa: Fue la primera que se utilizó para catalogar los combustibles

líquidos. Los combustibles se comercializan en volumen, por ello es importante saber la

densidad que tienen a temperatura ambiente.

Se define la densidad específica como:

Densidad específica o relativa =

Densidad absoluta de un producto (a una temperatura)

Densidad del agua liquida (a 4º C)

La escala más comúnmente utiliza es la escala en grados API (a 15ºC). API definió sus

densímetros perfectamente, estableciendo sus características y dimensiones en las

especificaciones.

Las densidad específicas o relativas de los combustibles líquidos varían, pero los más

ligeros serán los que tengan menor contenido en átomos de carbono. De este modo, las

gasolinas serán las que tengan menor densidad específica, mientras que los fuel-óleos

serán los que mayor densidad específica tengan. Esto se comprueba con los siguientes

datos:

Gasolinas: 0,60/0,70

Gasóleos: 0,825/ 0,860

Fuelóleos: 0,92/1

Es importante conocer la densidad específica y la temperatura a la que se midió,

porque los combustibles líquidos, como ya dijimos, se comercializan midiendo su volumen,

el cual va a variar con la temperatura.

Hay ecuaciones que correlacionan la variación de densidad con la variación de la

temperatura (tablas ASTM)

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Viscosidad: Mide la resistencia interna que presenta un fluido al desplazamiento de sus

moléculas. Esta resistencia viene del rozamiento de unas moléculas con otras. Puede ser

absoluta o dinámica, o bien relativa o cinemática.

La fluidez es la inversa de la viscosidad. Por ello la medida de la viscosidad es importante

porque nos va a dar una idea de la fluidez del combustible; permite apreciar la posibilidad del

bombeo de un producto en una canalización y de este modo nos permite saber si podemos

tener un suministro regular. La viscosidad es muy importante en el caso de los fuel-oils, ya

que éstos se clasifican siguiendo criterios de viscosidad a una determinada temperaturas

La unidad de la viscosidad es el Poise: g.cm-1.s-1

La viscosidad cinemática se define como:

Viscosidad cinemática=

...