Combustibili de origine petroliera

In epoca actuala combustibilii de origine petroliera sunt cei mai raspanditi pentru utilizarea la motoarele cu ardere interna. Ei provin din distilarea petrolului hidrocarburile mai usoare formand combustibilii pentru motoarele cu aprindere prin scanteie, cunoscute sub numele de benzine, iar compusii mai grei formeaza combustibilii utilizati la motoarele cu aprindere prin comprimare, cunoscuti sub numele de motorine. Acesti combustibili nu sunt identici, fiind dependenti de zacamantul de origine. Ei vor indeplini permanent anumite propietati pentru a nu compromite functionarea motoarelor pe care le alimenteaza. La combustibilii de natura petroliera exista cateva propietati fizico-chimice care sunt analizate in buletinele de proba:

Volatilitatea - prin vaporizare un combustibil trece din starea lichida in starea gazoasa sub influenta caldurii pentru a se putea si arde in motor. Volatilitatea este dependenta de masa moleculara si de natura componentelor si ea influenteaza pornirea rapida a motorului, economicitatea sa, uzura principalelor piese, functionarea violenta sau linistita pe de alta parte un combustibil cu o volatilitate ridicata va avea pierderi mari in procesul de transport si distribuire si in perioada in care este depozitat in rezervor.

Tensiunea superficiala - tendinta oricarui lichid de a-si micsora suprafata libera (de contact cu aerul) pana la anumite limite reprezinta fenomenul de tensiune superficiala. La incercarea de a mari suprafata de contact cu aerul lichidul opune rezistenta, fiind necesar un lucru mecanic pentru a sparge lichidul in picaturi. Tensiunea superficiala influenteaza combustibilii in procesul de pulverizare din injectie.

Temperatura de autoaprindere - caracteristica deosebit de importanta, atat pentru motoarele cu aprindere prin scanteie, dar mai ales la cele cu aprindere prin comprimare. O temperatura ridicata genereaza dificultati in aprindere, iar una prea scazuta poate genera neplaceri prin aprinderi necontrolate. Aceasta caracteristica este puternic dependenta de tipul hidrocarburilor din combustibil.

Densitatea - marime fizica care variaza in limite relativ inguste pentru combustibilii de origine petroliera. O densitate mai crescuta va favoriza un combustibil cu un potential energetic ridicat raportat la volum, ceea ce va conduce la un consum volumic redus. Pentru benzine si motorine densitatea variaza in jurul valorii de 850 kg/m3.

Vascozitatea - la deplasarea unor straturi fata de altele intr-un fluid apar forte de frecare interioare care se opun acestei deplasari. Cu cat aceste forte sunt mai mari, cu atat lichidul curge mai greu (fluiditate scazuta). De vascozitatea combustibilului depinde alimentarea motorului si formarea amestecului in acesta. Vascozitatea este puternic dependenta de temperatura, la temperaturi foarte scazute existand posibilitatea ca fortele de rezistenta sa fie foarte mari si sa impiedice curgerea. De aceea pentru zonele cu climate reci se iau masuri speciale la combustibili, in special la motorine.

Cifra de cocs - prin ardere combustibilii de natura petroliera au tendinta de a forma depuneri sub forma de cocs sau de calamina pe supape, pe peretii camerei de ardere, pe duza injectoarelor sau pe colectorul de evacuare. Aceste depuneri inrautatesc functionarea motorului si amplifica uzurile. Prin incalzirea combistibilului acesta se dehidrogeneaza si atomii de carbon se coaguleaza sub forma unor particule solide cunoscute sub numele de cocs. Procentul de cocs format se numeste cifra de cocs.

Continutul de apa - apa este prezenta in combustibil sub forma libera sau sub forma de emulsie. Aceasta patrunde in combustibil in timpul operatiilor de transport si manipulare. Principala problema a existentei apei in combustibil este legata de aparitia coroziunii prin contactul dintre apa si sprafetele metalice care pot coroda. Continutul de apa in combustibili se limiteaza la valori reduse, sub 1%.

Continutul de cenusa - cenusa este rezidul rezultat in urma arderii combustibilului si este formata din compusi organici nevolatili, antrenati din zacamant odata cu extractia titeiului. Prezenta in combustibil, ea provoaca uzura instalatiei de alimentare, iar prin ardere cilindrii si pistoanele pot fi afectate. Cenusa se limiteaza la valori sub 0,01%.

Puterea calorica - puterea calorica reprezinta cantitatea de caldura degajata prin arderea completa la presiune si temperatura constanta a unitatii de cantitate de combustibil, produsele obtinute fiind mentinute la conditii standard de presiune si temperatura. Puterea calorica depinde de compozitia specifica a benzinei sau motorinei. Pentru benzine si motorine puterea calorica se situeaza in jurul valorii de 42000 Kj/Kg.

Aciditatea minerala si organica, alcalinitatea - suprafetele metalice aflate in contact cu un lichid sufera un proces de deteriorare ca urmare a proceselor chimice si electrochimice dintre cele doua medii, proces cunoscut sub numele de coroziune. In combustibil se gasesc urme de acizi minerali si hidroxizi ai metalelor alcaline care au o actiune coroziva asupra pieselor motorului. Aciditatea se defineste prin cifra de aciditate, care este cantitatea de hidroxid de potasiu, KOH necesara neutralizarilor acizilor liberi din 100 ml de combustibil. Ca limita se accepta o aciditate mai mica de 8mg KOH/100 ml.

Cifra de iod - cifra de iod este utila pentru a caracteriza combustibilul din punct de vedere al stabilitatii la depozitare si se bazeaza pe capacitatea hidrocarburilor nesaturate de a se combina cu iodul. Ea reprezinta cantitatea de iod, in grame, absorbita de 100 g de motorina. Cifra de iod se limiteaza la valori mai mici de 4.

Punctul de congelare si punctul de tulburare - odata cu scaderea temperaturii scade si vascozitatea acestora si capacitatea de curgere a acestora. Datorita faptului ca acesti combustibili sunt amestecuri de hidrocarburi, acestea au diverse comportari odata cu scaderea temperaturii, fiecare din ele incepand sa se cristalizeze la diverse temperaturi, ingreunand curgerea. Punctul de tulburare este temperatura la care apar primele cristale solide in filtrul de combustibil, ingreunand curgerea. Punctul de congelare este temperatura la care combustibilul nu mai curge.

Punctul de inflamabilitate - vaporii de la suprafata combustibilului, rezultati in urma evaporarii formeaza, impreuna cu aerul, un amestec inflamabil. Temperatura minima la care acesti vapori, aflati la presiune atmosferica, se aprind, reprezinta punctul de inflamabilitate. Aceasta este o constanta a combustibilului si caracterizeaza siguranta in depozitare si transport al combustibilului.

Sedimente - in timpul depozitarii la temperaturi moderate in combustibilii grei se pot produce depuneri ca urmare a unor reactii de oxidare intre componentele sale. Procesele de oxidare precipita impreuna cu alte impuritati si se depun imbatranind combustibilul.

In afara de motorine si benzine exista si combustibili mai grei, obtinuti din rafinarea petrolului si pastrarea hidrocarburilor grele care se folosesc mai ales pentru motoarele foarte mari destinate propulsiei navale.