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• Jaqueline Cruz

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El octanaje o número de octano es una medida de la calidad y capacidad antidetonante de las gasolinas para evitar las detonaciones y explosiones en las máquinas de combustión interna, de tal manera que se libere o se produzca la máxima cantidad de energía útil. Para determinar la calidad antidetonante de una gasolina, se efectúan corridas de prueba en un motor, de donde se obtienen dos parámetros diferentes: El Research Octane Number (Número de Octano de Investigación) que se representa como RON o simplemente R y que se determina efectuando una velocidad de 600 revoluciones por minuto (rpm) y a una temperatura deentrada de aire de 125°F (51.7°C) describe el comportamiento del combustible a bajas velocidades y temperaturas, menos riguroso que el indice de octanaje MON. Usualmente el indice de octanaje RON es más alto que el indice minimo requerido por el motor y aproximadamente 10 puntos por encima del octanaje MON en el mismo combustible. El Motor Octane Number (Número de Octano del Motor) que se representa como MON o simplemente M y se obtiene mediante una corrida de prueba en una máquina operada a una velocidad de 900 revoluciones por minuto y con una temperatura de entrada de aire de 300°F (149°C). Para propósitos de comercialización y distribución de las gasolinas, los productores determinan el octanaje comercial, como el promedio de los números de octano de investigación (RON) y el octano del motor (MON), de la siguiente forma: Número de octano comercial = RON + MON /2 ESCALA PARA MEDIR EL OCTANAJE La calidad antidetonante de una gasolina se mide usando una escala arbitraria de número de octano. En esta escala, se dio a los hidrocarburos iso-octano (que es poco detonante) un índice de octano de 100; y al n-heptano (que es muy detonante), un índice de octano de cero. La prueba de determinación del octanaje de una gasolina se efectúa en un motor especial de un sólo cilindro, aumentando progresivamente la comprensión hasta que se manifiesten las detonaciones. Posteriormente, se hace funcionar el motor sin variar la comprensión anterior, con una mezcla de iso-octano y una cantidad variable de n-heptano, que representará el octanaje o índice de octano de la gasolina para la cual se procedió a la prueba y que tiene, por lo tanto, el mismo funcionamiento antidetonante de la mezcla de hidrocarburos. Así, por ejemplo, si una gasolina presenta propiedades antidetonantes similares a una mezcla de 95% de iso-octano y 5% de n-heptano, se dice que tiene un número de octano de 95. BUNker en Calderas El bunker es un combustible residual de la destilación y partición térmica del petróleo, es viscoso y posee cierto grado de impurezas. Por ser un producto derivado del petróleo pueden constituirse por mezclas de hidrocarburos alifáticos (cadena abierta) y aromáticos (benceno, xileno y tolueno). Pueden contener además nitrógeno, azufre y otros como vanadio, cenizas, agua, etc. los hay de muchos tipos, pero en este estudio se analizará el búnker C. El búnker C se utiliza mucho en las industrias por su costo, relativamente bajo comparado con otros combustibles, como diesel o gasolina. Por su viscosidad alta requier precalentamiento en el tanque de almacenamiento para ser bombeado y otro calentamiento adicional en el quemador si se desea atomizar. Los combustibles líquidos que se emplean en las calderas son Búnker C y Diesel. De ellos, el primero es el que genera mayor cantidad de emisiones. La emisión de partículas en general, corresponde a partículas sólidas y gotas líquidas presentes en el flujo de gas. Se conforman de cenizas, carbón no quemado y de aquellas partículas no combustibles contenidas en el búnker. Los problemas asociados a la combustión de búnker C en las calderas industriales, en términos operativos, se refieren a factores como corrosión y depósitos que pueden generarse en el tanque de almacenamiento, tuberías, quemador, boquillas, filtros, etc.

La corrosión puede desarrollarse a partir de diversos mecanismos. El más común es la corrosión a partir de ácido sulfúrico. Cuando la temperatura del metal cae por debajo del punto de rocío ácido del ácido sulfúrico (ronda los 150º C) ocurre corrosión. Los depósitos surgen debido al consumo ineficiente de búnker, a la poca manejabilidad y fluidez del combustible, a la disminución de la eficiencia, y otros factores que afectan, principalmente, las operaciones de distribución, manejo y arranque. La viscosidad alta del búnker dificulta el proceso retrasando las operaciones de transporte hasta el quemador, obstruyendo filtros y tuberías e incluso, por su poca movilidad entorpece la mezcla con el oxígeno, dificultando la combustión. La combustión de desarrolla inadecuadamente por la presencia de grandes moléculas de hidrocarburos, como asfaltenos y parafinas, porque sólo una parte de la molécula tiene contacto con el oxígeno, haciendo lenta la reacción y en algunos casos puede no quemarse, desaprovechándose parte del combustible y éste se deposita en el quemador. Debido a los problemas que se generan al utilizar aceites residuales, se han desarrollado una serie de productos, denominados aditivos. Cada aditivo actúa de manera distinta con el fin de modificar alguna característica del combustible.. Según la acción que se requiere, los aditivos pueden ser: [Davies, 1981]

a) De acción modificante: haciendo variar la tensión superficial del búnker, favoreciendo la emulsión de agua o eliminándola, variando el punto de fusión del vanadato vanadil de sodio, dispersando asfaltenos.

b) De acción catalizadora: aceleran la combustión y reducen el exceso de aire limitando la formación de trióxido de azufre (SO3) y pentóxido de vanadio (V2O5).

c) De acción inhibidora: reduciendo la catálisis sobre la reacción que produce SO2 limitando la aparición del SO3. d) De acción neutralizante: actúan sobre el SO3 formado, evitando que condense en forma de ácido sulfúrico. Reduccion del hollin: El hollín corresponde a carbón sin quemar durante la combustion. Suele aplicarse calor, con el fin de aumentar la fluidez del combustible y permitir mayor contacto con el oxígeno, o se utiliza algún catalizador que favorezca la combustión de una mayor cantidad de búnker. Se han estudiado algunos metales como: cobre, bario, hierro, zinc y cobalto, los cuales tienen efectos catalizadores sobre la reacción de combustión, ya que estos reducen el punto de ignición del carbono de 353º C a 315º C, favoreciendo al consumo de mayores cantidades de búnker. [Brenes, 2006] El tamaño de las partículas metálicas que conforman el aditivo, tiene influencia sobre la combustión. Si son pequeñas, proporcionan gran área superficial y actúan como zonas de incandescencia, favoreciendo la combustión del búnker próximo a ellas.

Algunos aditivos utilizan como ingrediente activo el óxido de magnesio (MgO), el cual ataca la formación de SO 3 de dos maneras: [Meléndez, 1987] La acción catalizadora del pentóxido de vanadio (V2O5) se reduce por la formación de vanadatos no catalizadores, de punto alto de fusión, en la zona de temperatura alta y sobre la superficie “pasiva” del magnesio, esto inhibe la conversión del SO2 a SO3. Así, la cantidad de SO3 que podría formarse se reduce y se diminuye la acidez proveniente por ese compuesto. El MgO neutraliza el ácido sulfúrico a temperaturas bajas, con lo que se reduce la corrosión en esas zonas.