Combustibles Gaseosos

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    18-Jul-2015

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GUA DE APLICACIN E INSTALACIN

COMBUSTIBLES GASEOSOS

G3600 G3500 G3400 G3300

ContenidoCombustibles Gaseosos ................................................................ 1 Propiedades del combustible......................................................... 3 Hidrocarburos............................................................................ 3 Condicin estndar de un gas................................................... 4 Gravedad especfica y densidad ............................................... 5 Gravedad especfica (relativa al aire) ................................... 5 Densidad .............................................................................. 5 Propiedades de las mezclas de gas.......................................... 6 Moles y peso molecular ............................................................ 6 Valor trmico ............................................................................. 7 Caractersticas del combustible ..................................................... 9 Estequiometra .......................................................................... 9 Nmero de metano ................................................................. 10 Impacto de la calidad del combustible en el rendimiento del motor ..................................................................................................... 12 LHV, aire requerido para la combustin y potencia del motor 12 Capacidad de potencia relativa e ndice de Wobbe ................ 13 Capacidad de potencia relativa .......................................... 13 ndice de Wobbe................................................................. 15 Dimensionamiento del sistema de combustible y dosificacin de combustible ........................................................................ 15 Nmero de metano, detonacin y potencia del motor............. 16 Detonacin y pre-encendido............................................... 16 Guas de uso del combustible ............................................ 19 Contaminantes............................................................................. 21

Compuestos de azufre ............................................................ 21 Compuestos de haluros .......................................................... 23 Compuestos de amoniaco ...................................................... 26 Agua........................................................................................ 27 Silicio....................................................................................... 27 Cristales de silicio............................................................... 28 Gases que contienen silicio ................................................ 28 Pautas para gases corrosivos ................................................. 31 Contaminantes y condiciones mximos ............................. 33 Conversiones tiles ................................................................. 34 Combustibles comunes................................................................ 35 Gas natural (gasoducto).......................................................... 35 Gas de campo......................................................................... 35 Tratamiento del combustible .............................................. 36 Material de referencia .................................................................. 37 Nmeros de publicacin.......................................................... 37 Definiciones............................................................................. 38 Tabla A: Propiedad fsicas de los gases (unidades inglesas) . 39 Tabla B: Propiedad fsicas de los gases (unidades mtricas). 40 Tabla C: Componentes del gas por volumen .......................... 41

PrlogoEsta seccin de la Gua de Aplicacin e Instalacin describe en trminos generales los combustibles gaseosos para los motores Caterpillar indicados en la cubierta de esta seccin. Otros sistemas de motores, componentes y principios se tratan en otras secciones de esta Gua de Aplicacin e Instalacin. La informacin y los datos especficos de cada motor se pueden obtener de diferentes fuentes. Consulte la seccin Introduccin de esta gua para obtener referencias adicionales. Los sistemas y los componentes descritos en esta gua pueden no estar disponibles o no aplicar a todos los motores.

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Combustibles Gaseosos

Combustibles GaseososActualmente, la mayora de los motores de combustin interna usan combustibles derivados del petrleo que contienen fundamentalmente compuestos de hidrocarburos. Los combustibles de hidrocarburos ms comunes son los usados en aplicaciones automotrices y aeroespaciales y, generalmente, se encuentran en estado lquido antes del proceso de combustin (por ejemplo, gasolina, combustible diesel y queroseno). Otra clase de combustibles de hidrocarburos se encuentra en estado gaseoso bajo condiciones normales. Los ejemplos ms comunes de estos combustibles gaseosos son el gas natural, el propano y el butano. Aunque la mayora de los ejemplos ms comunes de combustibles de hidrocarburos gaseosos se derivan del petrleo, dichos gases pueden obtenerse de otras fuentes menos comunes. Los gases de hidrocarburos son un derivado natural de los procesos de rellenos sanitarios y digestores orgnicos. Tambin, pueden fabricarse mediante la conversin de materiales constituidos por carbono, como carbn o madera. Cada uno de estos combustibles de hidrocarburos gaseosos tiene caractersticas nicas que afectan su rendimiento cuando se usan como combustible de motores de combustin interna. Esta gua presenta el concepto de los combustibles gaseosos y su comportamiento cuando se usan como combustibles del motor.

CONTENIDO DE LA SECCINPropiedades de los combustibles .......................... 2 Hidrocarburos Condicin estndar de un gas Gravedad especfica y densidad Propiedades de las mezclas de gas Moles y peso molecular Valor trmico Caractersticas del combustible ............................ 8 Estequiometra Nmero de metano Impacto de la calidad del combustible en el rendimiento del motor ............................... 11 LHV, aire requerido para la combustin y potencia del motor2006 Caterpillar Todos los derechos reservados.

Capacidad de potencia relativa e ndice de Wobbe Dimensionamiento del sistema de combustible y dosificacin de combustible Nmero de metano, detonacin y potencia del motor

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Contaminantes...................... 19 Compuestos de azufre Compuestos de haluros Compuestos de amonaco Agua Silicio Pautas para los gases corrosivos Conversiones tiles Combustibles comunes ....... 33 Gas natural (gasoducto)

Gas de campo Material de referencia ...........35 Nmeros de publicacin Definiciones Tabla A - Propiedades fsicas del gas (sistema ingls) Tabla B - Propiedades fsicas del gas (sistema mtrico) Tabla C Componentes del gas por volumen

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Propiedades del combustibleHidrocarburosLos hidrocarburos se clasifican en tres grupos de acuerdo con su estructura molecular: Parafinas - CnH2n+2 Naftenos - CnH2n ms cortas parecen ser parte de las cadenas ms largas, los diferentes compuestos de hidrocarburos de la serie algunas veces son llamados "fracciones de hidrocarburos". Cuando las cadenas son lo suficientemente largas pueden adquirir diferentes formas. Algunas mantienen la forma de "cadena recta" mostrada arriba y otras forman ramificaciones. Estas versiones diferentes de la misma molcula se conocen como ismeros, el nombre de los compuestos qumicos que tienen la misma frmula pero diferente estructura molecular. La versin de cadena recta de estos compuestos es llamada "normal" y con frecuencia se muestra con el prefijo "n-" o "nor-". Las versiones con ramificaciones pueden indicarse con los prefjos "iso-" o "neo", diferenciadas por el lugar en que se encuentra la molcula en la ramificacin. A medida que aumenta el nmero de tomos en la molcula, aumenta su masa. Las fracciones ms grandes de hidrocarburos son "ms pesadas". El mayor tamao de cada molcula sucesiva modifica las propiedades caractersticas que definen su compartimiento. La forma de la molcula tambin altera estas propiedades, de modo que varios ismeros de una fraccin dada tendrn tambin propiedades diferentes. Las Tablas A y B de las Pginas 39 y 40 comparan las propiedades fsicas de las fracciones de hidrocarburos parafnicos encontrados comnmente en los combustibles gaseosos, junto con algunos otros compuestos no

Aromticos - CnH2n-6 Los gases de hidrocarburos usados como combustibles del motor son casi exclusivamente parafinas (tambin conocidas como alcanos). Esta familia de compuestos tiene molculas formadas como una cadena de tomos de carbono, con tomos de hidrgeno en los enlaces restantes. La serie comienza con el metano (CH4), y cada miembro siguiente aade otro tomo de carbono (C) y el correspondiente nmero de tomos de hidrgeno (H). Grficamente, abajo se muestran los primeros cuatro miembros de la serie de parafina.

Metano (CH4)

Etano (C2H6)

Propano (C3H8)

Butano (C4H10)

Observe la similitud en la forma en que cada grupo adicional de tomos de carbono e hidrgeno se aade a la cadena. Debido a que las cadenas2006 Caterpillar Todos los derechos reservados.

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hidrocarburos que tambin son comunes en estos gases.

Condicin estndar de un gasCuando se trabaja con combustibles gaseosos es importante poder medir la cantidad de gas presente en una muestra dada. El nmero de tomos en cada molcula y el nmero de molculas presentes determina la masa de la muestra, pero puede ser difcil