Combustibles: clasificación, refinación y el índice de octano

Resumen

El documento explica qué es la combustión y sus componentes, comburente y combustible, y clasifica los combustibles por procedencia, preparación y estado material. Describe la refinación del petróleo, cómo se determina el índice de octano de la gasolina y cómo mejorarlo. Termina con las emisiones contaminantes de los gases de escape y los catalizadores usados para reducirlas.

Puntos clave

La combustión es una reacción química exotérmica rápida entre un comburente (oxígeno) y un combustible (material oxidable), que desprende energía.
Los combustibles se clasifican por procedencia (fósiles y no fósiles), por preparación (naturales y elaborados) y por estado material (sólidos, líquidos o gaseosos).
En la refinería, el petróleo crudo se somete primero a destilación y luego a procesos químicos para obtener sus distintos compuestos.
El índice de octano mide la capacidad antidetonante de una gasolina; el isooctano tiene valor 100 y el heptano valor 0.
Para mejorar el índice de octano se usan la isomerización y aditivos; el tetraetilplomo, tóxico, fue sustituido por ésteres con radicales ramificados.
El craqueo rompe moléculas grandes en pequeñas y la alquilación combina moléculas pequeñas, ambos para aumentar la fracción de gasolina.
Para CO, HC y NOx se emplean catalizadores de Pt y Pd (CO y HC a CO2 y H2O) y de Pt y Rh (NOx a N2); para el SO2 no hay catalizadores, por lo que debe eliminarse antes de usar el combustible.

Ponte a prueba

Combustión y Combustibles

Combustión: Reacción química exotérmica que se realiza a gran velocidad entre el oxígeno (comburente) y un material oxidable (combustible), acompañada de desprendimiento de energía y que habitualmente se manifiesta por incandescencia o llama.

Comburente: Es la sustancia oxidante de la combustión.
Combustible: Es la sustancia oxidable de la combustión. Generalmente son hidrocarburos.

Clasificación de los Combustibles

Los combustibles se pueden clasificar según varios criterios:

Por su procedencia: Fósiles y No fósiles.
Por su preparación: Naturales y Elaborados.
Por su estado material: Sólidos, Líquidos o Gaseosos.

Refinación del Petróleo

Refinería: Una refinería es un enorme complejo donde el petróleo crudo se somete, en primer lugar, a un proceso de destilación o separación física y, luego, a procesos químicos que permiten extraerle buena parte de la gran variedad de compuestos.

Determinación del Índice de Octano de la Gasolina

El índice de octano de una gasolina es una medida de su capacidad antidetonante. Las gasolinas que tienen un alto índice de octano producen una combustión más suave y efectiva.

El índice de octano de una gasolina se obtiene por comparación del poder detonante de la misma con el de una mezcla de isooctano (2,2,4-trimetilpentano) y heptano. Al isooctano se le asigna un poder antidetonante de 100 y al heptano de 0. Cuanto mayor sea el índice de octano, mejor será su poder antidetonante. Los hidrocarburos ramificados tienen un buen índice de octano.

Mejora del Índice de Octano

Isomerización: Para obtener compuestos ramificados con mayor índice de octano.
Uso de aditivos: Que impidan su autoignición en el ciclo de explosión de un motor. Antes se utilizaba el tetraetilplomo, que es tóxico y envenena los catalizadores. Ahora se utilizan ésteres con radicales ramificados.

Aumento de la Fracción de Gasolina

Reformado catalítico, que puede realizarse de dos formas:

Craqueo: Rotura de moléculas más grandes en otras más pequeñas.
Alquilación: Combinación de moléculas pequeñas.

Emisiones No Deseables de los Gases de Escape

CO (monóxido de carbono)
SO2 (dióxido de azufre)
NO (monóxido de nitrógeno)
NO2 (dióxido de nitrógeno)
HC (Hidrocarburos)

Para CO, HC y NOx se usan catalizadores de Pt y Pd para transformar el CO y HC a CO2 y H2O, y catalizadores de Pt y Rh para transformar el NOx a N2. Para el SO2 no hay catalizadores, por tanto, hay que eliminarlo antes de utilizar el combustible.

Preguntas frecuentes

¿Qué es el índice de octano de una gasolina?

Es una medida de la capacidad antidetonante de una gasolina, obtenida por comparación con una mezcla de isooctano y heptano. Cuanto mayor es el índice, mejor es su poder antidetonante y más suave y efectiva es la combustión.

¿Cuál es la diferencia entre craqueo y alquilación?

El craqueo rompe moléculas grandes en otras más pequeñas, mientras que la alquilación combina moléculas pequeñas. Ambos procesos se usan para aumentar la fracción de gasolina obtenida del petróleo.

¿Qué catalizadores se usan para reducir las emisiones de los gases de escape?

Se emplean catalizadores de Pt y Pd para transformar CO y HC en CO2 y H2O, y de Pt y Rh para convertir NOx en N2. El SO2 no tiene catalizador, por lo que debe eliminarse antes de utilizar el combustible.