UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
ESTUDIO Y ANÁLISIS DE LA INFLUENCIA DE ADITIVOS
ELEVADORES DE OCTANAJE EN EL FUNCIONAMIENTO DE
UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA EN LA CIUDAD DE
QUITO
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO AUTOMOTRIZ
MARCOS SANTIAGO BECERRA RIOFRÍO
DIRECTOR: ING. ALEX GUZMÁN
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2016
DECLARACIÓN
Yo MARCOS SANTIAGO BECERRA RIOFRÍO, declaro que el trabajo
aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado
para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las
referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos
correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de
Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional
vigente.
Marcos Santiago Becerra Riofrío
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Estudio y análisis
de la influencia de aditivos elevadores de octanaje en el funcionamiento de un motor de combustión interna en la ciudad de Quito”, que, para aspirar al título de Ingeniero/a Automotriz fue desarrollado por Marcos Becerra, bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las condiciones
requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos 18 y 25.
Ing. Alex Guzmán
DIRECTOR DEL TRABAJO
DEDICATORIA
Este trabajo de investigación con el cual finalizó mis estudios superiores
quiero dedicarlo a Dios, porque él me ha brindado la fuerza y la energía
necesaria, al igual lo dedico a mis padres MARCO y MARIANA por el
apoyo incondicional brindado quienes me han sabido aconsejar, guiar y
apoyarme durante esta etapa de mi vida.
A mi tío BOLÍVAR y ELENA en especial por darme una mano y creer en
mí para poder lograr el objetivo propuesto inicialmente, a mis amigos y
demás familiares quienes siempre me brindaron su apoyo y su
motivación, y jamás dejaron de incentivarme a seguir adelante logrando
terminar mi formación profesional.
A mis docentes por el conocimiento que compartieron durante mi proceso
de enseñanza, donde siempre fortalecieron el mismo y lograron en mí que
cada día aprenda más para llegar a ser un buen profesional.
AGRADECIMIENTO
Agradezco de una manera especial a Dios por darme salud y sabiduría
para alcanzar este sueño tan anhelado superando todas las adversidades
que la vida nos presenta.
A mis padres MARCO y MARIANA por darme una buena educación y
enseñarme que con esfuerzo, trabajo y constancia todo se consigue.
A mi director de tesis, Ing. Alex Guzmán por la dedicación y esfuerzo,
quién con su experiencia, conocimiento y motivación logró que culminará
mis estudios con éxito.
A todos aquellos que siguen cerca de mí y que me regalan a mi vida algo
de ellos.
FORMULARIO DE REGISTRO BIBLIOGRÁFICO PROYECTO DE TITULACIÓN
DATOS DE CONTACTO CÉDULA DE IDENTIDAD: 172318200-0
APELLIDO Y NOMBRES: Becerra Riofrío Marcos Santiago
DIRECCIÓN: Orozco S12-243 y Treviño
EMAIL: [email protected]
TELÉFONO FIJO: 022 660 345
TELÉFONO MOVIL: 0984 643 900
DATOS DE LA OBRA
TITULO: Estudio y análisis de la influencia de aditivos elevadores de octanaje en el funcionamiento de un motor de combustión interna en la ciudad de Quito.
AUTOR O AUTORES: Becerra Riofrío Marcos Santiago
FECHA DE ENTREGA DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:
05 de Mayo de 2016
DIRECTOR DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:
Ing. Alex Guzmán
PROGRAMA PREGRADO POSGRADO
TITULO POR EL QUE OPTA: Ingeniero Automotriz
RESUMEN: El estudio consiste en conocer el comportamiento y la influencia de los aditivos elevadores de octanaje en el funcionamiento de un motor de combustión interna clasificando a los aditivos más comercializados en la ciudad de Quito, comparando e identificando los parámetros de potencia y torque del motor, emisiones de gases contaminantes y poder determinar el rendimiento del motor con respecto al uso de aditivos del combustible.
Para la investigación se basó en función de la existencia de equipos,
credibilidad y accesibilidad a la elaboración de cada una de las pruebas, entre las cuales están las mediciones de número de octano en el combustible con aditivo, potencia y torque del motor, y las emisiones de gases provocadas por el motor de combustión interna.
PALABRAS CLAVES: Aditivo elevador de octanaje Motor de combustión interna
Número de octano
Potencia máxima del motor
Torque máximo del motor
ABSTRACT: The study is to understand the behavior and influence of elevators additives octane in the operation of an
internal combustion engine
categorizing additives most
commercialized in the city of Quito, comparing and identifying the parameters of power and torque, emissions of polluting gases and to determine engine performance with respect to the use of fuel additives. For research was based on the basis of the existence of teams, credibility and accessibility to the development of each of the tests, among which are the measurements of octane number in the fuel additive, power and torque, and gas emissions caused by the internal combustion engine.
KEYWORDS Octane booster additive
Internal combustion engine Octane
Maximum engine power maximum engine torque
Se autoriza la publicación de este Proyecto de Titulación en el Repositorio
Digital de la Institución. f:
BECERRA RIOFRÍO MARCOS SANTIAGO
DECLARACIÓN Y AUTORIZACIÓN
Yo, BECERRA RIOFRÌO MARCOS SANTIAGO, CI172318200-0 autor/a del proyecto titulado: Estudio y análisis de la influencia de aditivos elevadores de octanaje en el funcionamiento de un motor de combustión interna en la ciudad de Quito, previo a la obtención del título de INGENIERO AUTOMOTRIZ en la Universidad Tecnológica Equinoccial.
1. Declaro tener pleno conocimiento de la obligación que tienen las
Instituciones de Educación Superior, de conformidad con el Artículo
144 de la Ley Orgánica de Educación Superior, de entregar a la
SENESCYT en formato digital una copia del referido trabajo de
graduación para que sea integrado al Sistema Nacional de
información de la Educación Superior del Ecuador para su difusión
pública respetando los derechos de autor.
2. Autorizo a la BIBLIOTECA de la Universidad Tecnológica Equinoccial
a tener una copia del referido trabajo de graduación con el propósito
de generar un Repositorio que democratice la información,
respetando las políticas de propiedad intelectual vigentes.
Quito,09 de mayo de 2016
f:
BECERRA RIOFRÍO MARCOS SANTIAGO
i
ÍNDICE DE CONTENIDO
PÁGINA
1. INTRODUCCIÓN ...1
1.1. PROBLEMA ... 2
1.2. JUSTIFICACIÓN ... 2
1.3. OBJETIVOS DEL PROYECTO ... 3
1.3.1. OBJETIVO GENERAL ... 3
1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 4
1.4. ALCANCE ... 4
2. MARCO TEÓRICO ...5
2.1. DEFINICIÓN DE ADITIVOS ... 5
2.2. ADITIVOS EN COMBUSTIBLES ... 5
2.3. TIPOS DE ADITIVOS ... 6
2.3.1. ELEVADORES DE OCTANAJE ... 6
2.3.2. OXIGENADORES ... 9
2.3.3. DETERGENTES ...11
2.3.4. COLORANTES...13
2.4. PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DEL ADITIVO ELEVADOR DE OCTANAJE EN EL COMBUSTIBLE GASOLINA ...13
2.4.1. QUE ES EL OCTANAJE ...13
2.4.2. PARA QUE SIRVE EL OCTANAJE ...13
2.4.2.1. RON (Research Octane Number) ...13
2.4.2.2. MON (Motor Octane Number) ...14
2.4.3. ELEVADOR DE OCTANAJE ...14
2.5. LA GASOLINA ...15
2.5.1. ESPECIFICACIONES SEGÚN LA NORMA INEN 935 PARA LA GASOLINA EN EL ECUADOR ...15
ii
2.5.1.2. Calidad anti-golpeteo ...15
2.5.1.3. Estabilidad de almacenamiento ...16
2.5.1.4. Componentes de compatibilidad ...17
2.5.2. TIPOS DE GASOLINA EN EL ECUADOR ...17
2.5.2.1. Gasolina Extra ...18
2.5.2.2. Gasolina Súper ...19
2.5.3. CALIDAD DE LA GASOLINA EN EL ECUADOR CON RESPECTO A OTROS PAÍSES ...20
2.6. LÍMITES PERMISIBLES DE CONTAMINACIÓN AMBIENTAL SEGÚN LA NORMA INEN 2204 ...22
2.6.1. VALORES DE LOS LÍMITES MÁXIMOS DE EMISIONES DE GASES CONTAMINANTES ...22
2.7. LAS BUJÍAS ...24
2.7.1. TIPOS DE BUJÍAS ...25
2.7.2. ASPECTO NORMAL DE UNA BUJÍA ...25
2.8. ESTUDIO DE MERCADO EN LA CIUDAD DE QUITO PARA LA SELECCIÓN DE LOS ADITIVOS ELEVADORES DE OCTANAJE MÁS VENDIDOS ...26
2.8.1. ENCUESTAS ...27
2.8.2. MUESTREO PROBABILÍSTICO ...27
2.8.2.1. Muestreo aleatorio simple ...27
2.8.2.2. Ecuación para el muestreo simple ...28
3. METODOLOGÍA ... 29
3.1. ALCANCE ...29
3.2. MATERIALES ...29
3.3. HERRAMIENTAS Y EQUIPOS ...30
3.4. MÉTODOS ...30
3.4.1. MUESTREO DE COMBUSTIBLE EN LAS ESTACIONES DE SERVICIOS QUE OPERAN EN LA CIUDAD QUITO ...31
iii
3.4.3. DATOS TÉCNICOS DEL EQUIPO MEDIDOR DE OCTANAJE
(OCTANÓMETRO) ...33
3.4.4. DATOS TÉCNICOS DEL EQUIPO DE POTENCIA Y TORQUE (DINAMÓMETRO) ...35
3.4.5. DATOS TÉCNICOS DEL EQUIPO MEDIDOR DE EMISIONES DE GASES ESTÁTICA Y DINÁMICA EN EQUIPO ASM ...37
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS ... 39
4.1. CÁLCULOS PARA CONOCER EL NÚMERO DE ENCUESTAS ....39
4.2. TABULACIÓN DE ENCUESTAS ...40
4.3. RECOLECCIÓN DE MUESTRAS DE LA GASOLINA CON Y SIN ADITIVO, Y ANÁLISIS EN EL LABORATORIO ...48
4.4. PROTOCOLO DE CONTROL DE RECORRIDO DEL VEHÍCULO CON EL COMBUSTIBLE ADITIVADO ...51
4.5. RESULTADOS DEL NÚMERO DE RON ...52
4.6. RESULTADOS DE POTENCIA MÁXIMA DEL MOTOR ...54
4.7. RESULTADOS DE TORQUE DEL MOTOR ...58
4.8. RESULTADO DE ANÁLISIS DE EMISIÓN DE GASES DINÁMICA Y ESTÁTICA ...63
4.9. COMPARACIÓN DE RESULTADOS DE LA EMISIÓN DE GASES EN PRUEBA ESTÁTICA ...64
4.9.1.1. Promedio CO % vol ...64
4.9.1.2. Promedio CO2 % vol ...66
4.9.1.3. Promedio de HC (ppm) ...67
4.9.1.4. Promedio de O2 % vol ...69
4.9.1.5. Promedio de lambda (λ) ...71
4.9.2. COMPARACIÓN DE RESULTADOS DE LA EMISIÓN DE GASES EN PRUEBA DINÁMICA ...72
4.9.2.1. Promedio de CO %vol ...73
4.9.2.2. Promedio de CO2 % vol ...74
iv
4.9.2.4. Promedio de O2 % Vol. ...78
4.9.2.5. Promedio de NOX (ppm) ...80
4.9.2.6. Promedio de Lambda (λ) ...82
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 86
5.1. CONCLUSIONES ...86
5.2. RECOMENDACIONES ...88
BIBLIOGRAFÍA ... 89
v
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1. Datos técnicos del aditivo ABRO - Octane Booster ... 7
Tabla 2. Datos técnicos de aditivo LIQUI MOLY - Octane Plus ... 8
Tabla 3. Datos Técnicos del Aditivo LIQUI MOLY - Speed Tec ... 10
Tabla 4. Datos Técnicos del Aditivo ABRO - Tratamiento de Gasolina ... 11
Tabla 5. Requisitos de la Gasolina Extra (87 Octanos - RON) ... 18
Tabla 6. Requisitos de la Gasolina Súper (92 Octanos - RON) ... 20
Tabla 7. Comparación de tipos de gasolina en Sudamérica ... 21
Tabla 8. Límites máximos de emisiones permitidos para fuentes móviles con motor de gasolina. Marcha mínima o ralentí en prueba estática ... 23
Tabla 9. Límites máximos de emisiones para fuentes móviles con motor de gasolina en prueba dinámica a partir del año 2 000 (ciclos Americanos) ... 23
Tabla 10. Límites máximos de emisiones para fuentes móviles con motor de gasolina en prueba dinámica a partir del años 2 000 (ciclos Europeos) ... 24
Tabla 11. Datos técnicos del automóvil para las pruebas ... 32
Tabla 12. Datos técnicos de un Octanómetro ... 34
Tabla 13. Datos técnicos del dinamómetro de chasis LPS 3000 ... 36
Tabla 14. Datos técnicos del analizador de gases para motores a gasolina de rodillos ... 38
Tabla 15. Tabla de resultados del número de octanaje (RON) obtenido del laboratorio ... 52
Tabla 16. Valores de potencia máxima con respecto a las RPM del motor con el aditivo elevador de octanaje 1 ... 56
Tabla 17. Valores de potencia máxima con respecto a las RPM del motor con el aditivo elevador de octanaje 2 ... 57
vi Tabla 19.Valores de potencia máxima con respecto a las RPM del
motor sin aditivo elevador de octanaje ... 58
Tabla 20.Valores de torque máximo obtenidos con respecto a las RPM del motor con el aditivo elevador de octanaje 1 ... 60
Tabla 21. Valores de torque máximo obtenidos con respecto a las RPM del motor con el aditivo elevador de octanaje 2 ... 61
Tabla 22. Valores de torque máximo obtenidos con respecto a las RPM del motor con el aditivo elevador de octanaje 3 ... 61
Tabla 23.Valores de torque máximo obtenidos con respecto a las RPM del motor sin aditivo elevador de octanaje ... 62
Tabla 24. Datos de los promedios de CO %Vol. para cada aditivo elevador de octanaje ... 65
Tabla 25. Datos de promedio de CO2 %Vol. para cada aditivo elevador de octanaje ... 67
Tabla 26. Datos de promedio de HC (ppm) para cada aditivo elevador de octanaje ... 69
Tabla 27. Datos de promedio de O2 %Vol. para cada aditivo elevador de octanaje ... 70
Tabla 28. Datos de promedio de lambda para cada aditivo elevador de octanaje ... 72
Tabla 29. Datos del promedio de CO %Vol. para cada aditivo elevador de octanaje ... 74
Tabla 30. Datos del promedio de CO2 %Vol. para cada aditivo elevador de octanaje ... 76
Tabla 31. Datos del promedio de HC (ppm) para cada aditivo elevador de octanaje ... 78
Tabla 32. Datos del promedio de O2 %Vol. para cada aditivo elevador de octanaje ... 80
Tabla 33. Datos del promedio de NOX (ppm) para cada aditivo elevador de octanaje ... 82
vii
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. STP - Aditivo para Gasolinas ... 6
Figura 2. ABRO - Octane Booster ... 7
Figura 3. LIQUI MOLY - Octane Plus ... 8
Figura 4. SIMONIZ - Bio-Aditivo con E.T.B.E. ... 9
Figura 5. LIQUI MOLY – Speed Tec ... 9
Figura 6. ABRO - Tratamiento de Gasolina ... 10
Figura 7. STP - Limpiador del Sistema de Combustible ... 11
Figura 8. Limpiador del Sistema de Combustible ... 12
Figura 9. Limpiador del Sistema de Combustible ... 12
Figura 10. Estado normal de una bujía de encendido ... 26
Figura 11. Automóvil ... 33
Figura 12. Equipo de medición de octanaje (Octanómetro) ... 35
Figura 13. Dinamómetro de chasis LPS 3000 de rodillos ... 36
Figura 14. Analizador de gases dinámica y estática de motor a gasolina MAHA MGT-5 de rodillos ... 37
Figura 15. Estaciones de servicio visitadas en la ciudad de Quito ... 41
Figura 16. Tipo del sistema de alimentación de los vehículos ... 42
Figura 17. Conformidad con el tipo de combustible comercializado en Quito ... 42
Figura 18. Que piensan los usuarios sobre los beneficios de los aditivos ... 43
Figura 19. Opinión sobre si disminuye o no la contaminación ambiental al usar aditivos elevadores de octanaje ... 44
Figura 20. Conocer el uso de aditivos elevadores de octanaje en el combustible ... 44
Figura 21. Marca de aditivos elevadores de octanaje más vendidos en la ciudad de Quito ... 45
Figura 22. Lugares de venta de aditivos elevadores de octanaje ... 46
viii Figura 24. Expectativa del aditivo elevador de octanaje hacia los
usuarios ... 47
Figura 25. Opinión de usuarios con respecto a un producto garantizado ... 48
Figura 26. Recipientes de vidrio color ámbar para la recolección de combustible con y sin aditivo con membrete. ... 49
Figura 27. Jeringuillas de 10 ml utilizadas para la dosificación correcta del combustible ... 50
Figura 28. Dosificación de combustible correcta de acuerdo a las especificaciones del fabricante del Aditivo 2 (ABRO) ... 50
Figura 29. Cooler con las muestras dosificadas del combustible aditivado. ... 51
Figura 30. Cuadro comparativo del número de octanaje (RON) obtenido del laboratorio ... 53
Figura 31. Comparación de la potencia máxima del motor con y sin aditivo en la gasolina Extra... 54
Figura 32. Cuadro comparativo de la potencia máxima del motor con y sin aditivo en la gasolina Extra (5300 RPM a 6100 RPM) ... 55
Figura 33. Cuadro comparativo del torque máximo del motor con y sin aditivo en la gasolina Extra... 59
Figura 34. Cuadro comparativo del torque máximo del motor con y sin aditivo en la gasolina Extra (3 150 RPM a 4 200 RPM) ... 59
Figura 35. Porcentaje de incremento de potencia, torque y octanaje en la gasolina Extra usando aditivos elevadores de octanaje ... 62
Figura 36. Promedio de CO %Vol. en ralentí 800 RPM y altas 2 500 RPM ... 64
Figura 37. Cuadro comparativo de CO2 %Vol. en ralentí 800 RPM y altas 2 500RPM ... 66
Figura 38. Cuadro comparativo de HC (ppm) en ralentí 800 RPM y altas 2 500 RPM ... 68
ix Figura 40. Cuadro comparativo de promedio de Lambda en ralentí 800
RPM y altas 2 500 RPM ... 71
Figura 41. Cuadro comparativo del promedio de CO %Vol. en ASM 2525 y ASM 5015 ... 73
Figura 42. Cuadro comparativo de CO2 %Vol. en ASM 2525 y ASM 5015 ... 75
Figura 43. Cuadro comparativo del promedio de HC (ppm) en ASM 2525 y ASM 5015 ... 77
Figura 44. Cuadro comparativo del promedio de O2 %Vol. en ASM 2525 y ASM 5015 ... 79
Figura 45. Cuadro comparativo del promedio de NOX (ppm) en ASM 2525 y ASM 5015 ... 80
Figura 46. Cuadro comparativo del promedio de lambda en ASM 2525 y ASM 5015 ... 82
Figura 47. Porcentaje de incremento en volumen de los gases en prueba estática en ralentí (800RPM) y altas (2500RPM) para la
gasolina con y sin aditivo ... 84
Figura 48. Porcentaje de incremento en volumen de los gases en prueba dinámica en ASM 25/25 y ASM50/15 para la gasolina con y
x
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA ANEXO 1.
Requisitos de la gasolina Extra según la norma INEN 935 ... 93
ANEXO 2.
Requisitos de la gasolina Extra según la norma INEN 935 ... 95
ANEXO 3.
Modelo de encuesta. ... 97
ANEXO 4.
Tabla de niveles de confianza estadística ... 98
ANEXO 5.
Prueba del número de octanaje del combustible con y sin aditivo ... 99
ANEXO 6.
Curvas de potencia y torque del motor con el aditivo 1 ... 100
ANEXO 7.
Curvas de potencia y torque del motor con el aditivo 2 ... 106
ANEXO 8.
Curvas de potencia y torque del motor con el aditivo 3 ... 112
ANEXO 9.
Curvas de potencia y torque del motor sin aditivo ... 118
ANEXO 10.
Prueba de gases estática y dinámica con el aditivo 1 ... 124
ANEXO 11.
Prueba de gases estática y dinámica con el aditivo 2 ... 125
ANEXO 12.
Prueba de gases estática y dinámica con el aditivo 3 ... 126
ANEXO 13.
xi
RESUMEN
En el presente proyecto se investigó sobre la influencia de los aditivos
elevadores de octanaje en el funcionamiento de un motor de combustión
interna clasificando a los aditivos más comercializados en la ciudad de Quito
comparando e identificando los parámetros de potencia y torque del motor,
emisiones de gases contaminantes para poder determinar el rendimiento del
motor con respecto al uso de aditivos elevadores de octanaje en el
combustible. El proyecto implicó la recolección de información imprescindible
para conocer la composición de los aditivos elevadores de octanaje y su
influencia en el motor de combustión interna. Se seleccionó información para
el estudio de mercado en las estaciones de servicios que operan en la
ciudad de Quito, además se recopilo información de las pruebas y equipos
que se usaron para la evaluación de la potencia y torque del motor, y las
emisiones de gases contaminantes provocadas por los motores de
combustión interna. La mejor metodología adecuada para la investigación se
basó en función de la existencia de equipos, credibilidad y accesibilidad a la
elaboración de cada una de las pruebas, entre las cuales están las
mediciones de: número de octano en el combustible con aditivo, potencia y
torque máxima del motor, emisión de gases contaminantes dinámicas y
estáticas. Se creó el ciclo de pruebas involucrando a las horas de trabajo del
aditivo elevador de octanaje en el motor, patrones de manejo y condiciones
generales del estado del vehículo que se sometió a prueba; posterior a la
elaboración de las pruebas, se comparó los resultados de las emisiones de gases de CO, CO2, HC, O2, NOX, lambda (λ), potencia y torque. Se
comprobó la reiteración y duplicación de la metodología seleccionada a las
mediciones, aplicando gráficos estadísticos de control, además de una
xii
ABSTRACT
In the present project investigated on the influence of octane booster
additives in the operation of an internal combustion engine classifying the
most commercialized additives in the city of Quito comparing and
identifying the parameters of power and torque, pollutans gas emissions
and to determine engine performance with regard to use of fuel additives.
The project involved the essential information gathering to know the
composition of the octane booster additives and their influence on the
internal combustion engine. Was selected the information for market
research in the service stations operating in the city of Quito, also was
gathered information of tests and equipment used to evaluate the power
and torque of the engine and pollutans gases emissions caused by
internal combustion engines. The best suitable research methodology was
based in fuction of the existence of apparatus, credibility and accessibility
to the development of each of the tests, among which are the
measurements: octane number in the additive fuel, power and torque
maximum engine, dynamic and static pollutants gases emission. Was
created the test cycle involving operating hours of octane booster additive
in the engine, handling patterns and conditions of the state of the vehicle
that was tested; after the development of the tests, was compared the results of the emission of gases CO, CO2, HC, O2, NOX, lambda (λ), power
and torque. Was checked the repetition and duplication of the selected
measurements, using statistical control charts, also a visual inspection of
1
1. INTRODUCCIÓN
Como es de conocimiento cuando la mezcla aire-combustible de un motor se
quema en la cámara de combustión no se combustiona en una manera
completa y una parte de esta sale por el escape dando origen a las
emisiones tóxicas que contribuyen a la contaminación ambiental, así como
otras afecciones para la salud de la población y otros inconvenientes como
es la pérdida de potencia y torque en el motor.
Se consideran factores que influyen tanto en el aumento y reducción de la
contaminación ambiental, como son: el tipo de vehículo utilizado, año de
fabricación, tipo de combustible (gasolinas: Súper y Extra), y elementos que
a nivel comercial garantizan una reducción de la misma, como son, aditivos,
y equipos optimizadores de consumo de combustible, entre otros.
Por tal motivo para la contaminación existe una influencia directa entre el
tipo de combustibles que se usa y la calidad del aire, además de que los
parámetros de calidad del combustible no es la indicada y se provocan
mayores niveles de contaminación.
Adicional a la contaminación del ambiente por la calidad de combustible,
también se puede tener una variación en el rendimiento del vehículo con
respecto a la potencia y torque del motor, además de considerar ciertos
parámetros como la altura sobre el nivel del mar de la ciudad, la topografía
de la ciudad y la influencia directa de los aditivos para contribuir a todos
estos aspectos.
En este estudio se presentará un análisis de resultados obtenidos en cada
una de las pruebas con una interpretación y una conclusión de cada aditivo
2
1.1 PROBLEMA
Con el estudio del presente tema se pretende demostrar, verificar y aportar
información a la sociedad con respecto al uso de los aditivos elevadores de
octanaje automotrices tomando en cuenta el tipo de aditivo y clasificándolo
de acuerdo a su rendimiento en el motor de combustión interna.
En los últimos años en el campo automotriz han aparecido una gran
variedad de aditivos para el combustible y todos buscan aumentar el
octanaje en el mismo, brindar un mejor rendimiento al automóvil aumentando
la potencia y el torque, pero ninguno de estos se ha llegado a comprobar de
manera si los resultados son reales o no.
También se busca verificar cual aditivo es el que genera menor
contaminación ambiental, cuál es el mejor aditivo que ayuda a que el
automóvil eleve su potencia y cuál aditivo asegura obtener una gasolina más
limpia para la combustión, es decir, con mayor octanaje. En el mercado se
encuentra una gran variedad de aditivos pero al momento de adquirir uno de
estos, los consumidores no tienen un buen criterio para elegir el aditivo
adecuado en función de los parámetros que ayudaran a mejorar el
desempeño del motor de su vehículo.
1.2 JUSTIFICACIÓN
El estudio tiene como finalidad realizar una evaluación verdadera sobre el
desempeño de cada aditivo elevador de octanaje de acuerdo a las
características con las que se hayan fabricado y los cambios que se den en
el motor, para informar a los consumidores si cumplen o no el propósito el
3
Conocer de manera real en qué porcentaje se incrementa el octanaje en la
gasolina y por medio de las pruebas adecuadas determinar si se minimiza la
contaminación ambiental, y si existe incremento en los valores de potencia y
torque del motor.
Analizar y determinar qué resultados se pueden encontrar al aplicar cada
uno de los aditivos elevadores de octanaje en la gasolina y exclusivamente
en el motor con el objetivo de conocer las ventajas y desventajas que brinda
cada uno de ellos.
Informar a los consumidores que tipo de aditivo elevador de octanaje es el
que brinda más beneficios e incentivar al consumo del mismo demostrando
resultados con la medición de gases contaminantes, el estado del filtro de
aire, el estado de las bujías, el estado del filtro de combustible y rendimiento
del automóvil.
Para las respectivas pruebas se usarán distintos juegos de bujías, filtros de
aire, mediciones de gases en forma dinámica y estática, pruebas en
dinamómetro para conocer la potencia y torque máximo del motor, lo que
ayudarán a comprobar el estudio de los aditivos elevadores de octanaje y la
efectividad que se logrará dar al combustible en un período de trabajo
determinado de 200 horas.
1.3 OBJETIVOS DEL PROYECTO
1.3.1 OBJETIVO GENERAL
Estudiar y analizar la influencia de los aditivos elevadores de octanaje en el
4 1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Realizar un análisis y una clasificación de cada tipo de aditivo que
existe en el mercado de acuerdo a los beneficios que brinda, y
determinar los 3 aditivos más comercializados.
Realizar pruebas con los aditivos elevadores de octanaje en el
combustible y pruebas de potencia y torque del motor.
Analizar cada uno de los resultados obtenidos de acuerdo a los
parámetros de evaluación establecidos en un período de 200 horas
por cada uno.
Determinar que aditivos elevadores de octanaje son los más
adecuados para un mejor rendimiento del motor en función de los
resultados obtenidos en las pruebas de emisiones de gases
contaminantes, potencia y torque.
1.4 ALCANCE
El proyecto se realizará en la ciudad de Quito, en donde el automóvil
recorrerá dentro de esta ciudad 200 horas de trabajo con cada aditivo
elevador de octanaje, con esto se podrá evaluar la potencia, el torque y la
emisión de gases emitidas por cada aditivo en condiciones reales y críticas
ya que esta ciudad tiene una topografía muy variada, además de adecuarse
en el sistema de alimentación sin ninguna anomalía alguna.
En los resultados se lograrán demostrar que aditivo elevador de octanaje es
el que brinda mayores beneficios al motor de combustión interna y al medio
ambiente, además de usar equipos con una buena confiabilidad y calibrados
5
2. MARCO TEÓRICO
2.1 DEFINICIÓN DE ADITIVOS
Un aditivo para combustible es un componente químico incorporado a un
producto para aumentar y renovar sus propiedades, en el caso de los
combustibles dicho componente es utilizado en reducidas cantidades
agregadas durante su preparación por el fabricante, para innovar las
características del mismo y para mejorar sus propiedades.(Cóndor &
Narváez, 2011)
2.2 ADITIVOS EN COMBUSTIBLES
Los aditivos son componentes químicos que se adicionan en pequeñas
medidas a los combustibles para suministrar y multiplicarles propiedades, o
para omitir y contrarrestar otras que le son perniciosos.
Se pueden mencionar que la tarea de un aditivo no es necesario ni idóneo
que al ser combinado con las masas o volúmenes totales del aceite continúe
asegurando sus favorables cualidades, por el contrario la debe trasladar a
toda ella ennobleciéndola. (Cóndor & Narváez, 2011)
Se definirán impedimentos que se desean eludir y especificaciones de los
combustibles las cuales se deben acatar, para obtener los valores que se
necesitan para el funcionamiento normal de los motores de encendido por
6 Figura 1. STP - Aditivo para Gasolinas
2.3 TIPOS DE ADITIVOS
Dentro de los primordiales tipos de aditivos se puede citar los siguientes:
2.3.1 ELEVADORES DE OCTANAJE
Sirven para incrementar el octanaje de la gasolina. En un comienzo se
empleaba el plomo, pero obligado a que es muy contaminante se ha
restringido su utilización.
Pero sin embargo se han buscado otras alternativas y se han optado por los
aromáticos que no son más que moléculas de combustible que contienen
benceno.
Estos compuestos ayudan a mejorar el octanaje del combustible y la alta
densidad de energía de las moléculas de combustible.
Por ejemplo un aditivo que se comercializa en nuestro país es en la marca STP – Aditivo para Gasolina como se observa en la figura 1.
7
Otra marca de la misma clase de aditivo que se comercializa en nuestro país es ABRO – Octane Booster como se indica en la figura 2.
(Abro, 2010)
En la tabla 1 se puede observar los datos técnicos que contiene el aditivo elevador de octanaje de la marca Abro – Octane Booster.
Tabla 1. Datos técnicos del aditivo ABRO - Octane Booster DATOS TÉCNICOS
Apariencia Ámbar claro
Olor Aromático
Densidad 0,86 gr/cm3
Solubilidad en el Agua Insignificante
Punto de Ebullición 160°F – 300°F
Presión de Vapor < 2mmHg
% Volátil por Volumen 99+%
Punto de Escurrimiento -30°F / -34,4°C
Punto de Inflamabilidad 100°F / 37,8°C
Límites de Inflamabilidad Inferior 0,6 - Superior 0,7
Temperatura Ignición Espontánea 401°F
(Abro, 2010)
8 Figura 3. LIQUI MOLY - Octane Plus
Otra marca que de aditivo elevador de octanaje que se comercializa en nuestro país es Liqui Moly – Octane Plus como se indica en la siguiente
figura 3.
(LiquiMoly, 2012)
En la tabla 2 se puede observar los datos técnicos que contiene el aditivo elevador de octanaje de la marca Liqui Moly – Octane Plus.
Tabla 2. Datos técnicos de aditivo LIQUI MOLY - Octane Plus DATOS TÉCNICOS
Base Naphta y Aditivos
Color Marrón
Densidad a 15°C 0,81 g/ml
Punto de Inflamación 60°C
Punto de Escurrimiento -45°C
Viscosidad a 40°C < 7,0 mm2/s
9 2.3.2 OXIGENADORES
Se encargan de modernizar el consumo de combustible y amplificar la
potencia, rebajando los humos de los hidrocarburos no combustionados y los residuos de carbonilla. Por ejemplo el aditivo SIMONIZ – Bio-Aditivo como se
observa en la figura 4 con E.T.B.E.es un aditivo de este tipo.
(SIMONIZ, 2015)
Otro tipo de aditivo de este grupo es el LIQUI MOLY – SPEED TEC
(Aditivo Mejorador de la Aceleración), como se observa en la figura 5.
(LiquiMoly, 2012)
Figura 4. SIMONIZ - Bio-Aditivo con E.T.B.E.
10
En la tabla 3 se indican los datos técnicos del aditivo LIQUI MOLY – Speed
Tec que contiene en su elaboración.
Tabla 3. Datos Técnicos del Aditivo LIQUI MOLY - Speed Tec DATOS TÉCNICOS
Base Combinación de aditivos en líquido portador
Color Amarillo Claro
Densidad a 20°C 0,78 g/ml Punto de Ebullición 58°C Punto de Escurrimiento -50°C
(LiquiMoly, 2012)
Otro aditivo que se comercializa en nuestro país y pertenece a este grupo
es el que se señala en la figura 6 Abro – Gasoline Treatment
(Tratamiento de Gasolina).
(Abro, 2010)
En la tabla 4 se puede observar los datos técnicos que contiene el aditivo elevador de octanaje de la marca Abro – Gasoline Treatment.
11 Tabla 4. Datos Técnicos del Aditivo ABRO - Tratamiento de Gasolina
DATOS TÉCNICOS
Apariencia Incoloro
Olor Aromático
Densidad 0,81 gr/cm3
Solubilidad en el Agua <0,5% Insignificante
Punto de Ebullición 150°F – 300°F
% Volátil por Volumen 99+%
Punto de Inflamabilidad 100°F / 37,7°C
Límites de Inflamabilidad Inferior 0,7 - Superior 0,5
(Abro, 2010)
2.3.3 DETERGENTES
Sirven para enriquecer la pulverización del combustible, la mixtura y la
familiaridad con el oxígeno del aire. Por ejemplo el aditivo que pertenece a
este grupo es el STP - Limpieza del Sistema de Combustible como se
observa en la figura 7.
(STP, 2015)
12 Figura 9. Limpiador del Sistema de Combustible
En la figura 8 se indica otro tipo de aditivo que se comercializa en nuestro
país de esta clase que es el SIMONIZ – Limpiador del Sistema de
Combustible.
(SIMONIZ, 2015)
En la figura 9 se indica un tercer ejemplo de aditivo de este grupo que es el ABRO – Limpiador del Sistema de Combustible.
(Abro, 2010)
13 2.3.4 COLORANTES
Son adecuados para pigmentar el combustible de una tonalidad precisa,
previniendo de esta forma que los hagan filtrar por otros tipos de
combustibles de menor valor. (Cóndor & Narváez, 2011)
2.4 PROPIEDADES
FÍSICO-QUÍMICAS
DEL
ADITIVO
ELEVADOR DE OCTANAJE EN EL COMBUSTIBLE
GASOLINA
2.4.1 QUE ES EL OCTANAJE
El octanaje o número de octano es una escala de la clase y del potencial
antidetonante de las gasolinas para prevenir las detonaciones y estallidos en
las máquinas de combustión interna, de tal método que se descargue o se
ocasione la máxima cantidad de energía útil. (Barroso Castillo, 2013)
Cabe aclarar que el octanaje no es una magnitud de potencia, al contrario es
la ponderación de la gasolina para no detonarse tempranamente.
2.4.2 PARA QUE SIRVE EL OCTANAJE
El octanaje se encarga de describir la calidad antidetonante de una gasolina
por medio de ensayos donde se obtienen dos parámetros diferentes: RON (Número de Octano Investigado)
MON (Número de Octano del Motor)
2.4.2.1 RON (Research Octane Number)
Sirve para reconocer el método para cuantificar el número de octano de una gasolina, mediante el método normalizado, conocido como “Research”.
14
Se puede considerar como determinante para el golpeteo en aceleración.
(Bosch, Manual de la Técnica del Automóvil, 2005)
2.4.2.2 MON (Motor Octane Number)
Sirve para identificar el procedimiento para cuantificar el número de octano
de una gasolina, mediante el método normalizado conocido como “Motor”.
(INEN 935, 2012)
Describe predominantemente las propiedades concernientes al golpeteo a
gran velocidad. (Bosch, Manual de la Técnica del Automóvil, 2005)
2.4.3 ELEVADOR DE OCTANAJE
El elevador de presión del octano de la gasolina se esquematizó para
incrementar económicamente el número de octano de la gasolina corriente
en dos números de octano. El metil-ter-butil-éter (MTBE) es un oxigenante
que se asocia a las gasolinas para favorecer su combustión y alzar el
octanaje.
Las características que debe tener el MTBE son la solubilidad para propinar
el proceso de mezclado, el mismo que no debe requerir la utilización de
medios mecánicos complejos para su elaboración, otra de las propiedades
es la volatilidad la cual debe ser condicionalmente alta para conceder la
distribución en los cilindros, y por último la toxicidad que es la propiedad que
se muestra en el grado tóxico que tiene el aditivo el cual debería ser mínimo
para que no sea perjudicial para la salud y el medio ambiente. (Cóndor &
15
2.5 LA GASOLINA
La gasolina como todo producto derivado del petróleo es una mixtura de
hidrocarburos cuyas propiedades de octanaje y volatilidad aportan al motor
del vehículo un arranque fácil en frío, una potencia máxima durante la
aceleración, la no disolución del aceite, un funcionamiento normal y
silencioso bajo las condiciones de operación del motor. Su principal empleo
es en motores de vehículos, motores marinos y de herramientas de trabajo
como podadoras, cortadoras o sierras. (Bosch, 2005)
2.5.1 ESPECIFICACIONES SEGÚN LA NORMA INEN 935 PARA LA GASOLINA EN EL ECUADOR
Las circunstancias determinantes en un motor de encendido por chispa son:
volatilidad, calidad de anti-golpeteo, estabilidad de almacenamiento,
componentes de compatibilidad, un procedimiento de control de depósitos
para el sistema de entrada. (INEN 935, 2012)
2.5.1.1 Volatilidad
Los motores de encendido por chispa requieren un combustible volátil para
el arranque sencillo, calentamiento ligero, y buen flujo. En términos
prácticos, esto implica que las temperaturas de ebullición deben estar en la
condición de 30 a 215°C. (Wauquier, 2007)
2.5.1.2 Calidad anti-golpeteo
Bajo severas condiciones, los motores de encendido por chispa son
restringidos por el golpeteo. Elevadas temperaturas, relaciones de
compresiones, incorrecta mezcla y avanzadas disposiciones de las chispas
16
partes de la combinación aire combustible dispuesto en el cilindro.
(Wauquier, 2007)
Para mejorar la habilidad de resistencia al golpeteo se emplean aditivos,
primitivamente se usó como el principal mejorador del número de octanaje el
tetraetilo de plomo y el tetrametilo de plomo, pero otorgaba limitación de
cuidado al medio ambiente, en la actualidad se utilizan mezclas oxigenados,
entre los cuales se puede indicar: el Metil Ter Butil Éter (MTBE), el metanol
(MeOH), el éter metilteramilico. Las mezclas oxigenantes son hidrocarbonos
pre-usados. (Wauquier, 2007)
Llevan oxígeno, el cual no suministra energía, pero su configuración
proporciona un prudente valor anti-golpeteo. (Wauquier, 2007)
La mayoría de los oxigenantes empleados en la gasolina son alcoholes o
éteres, que abarcan entre uno a seis carbonos. Los alcoholes han sido
empleados desde 1930 pero no fue hasta 1973 cuando se mercantilizó el
MTBE en Italia.
La concerniente cualidad de los oxigenantes ante los aromáticos es el
superior trato al medio ambiente y su disminución de toxicidad, siendo más
eficientes al mejorar del número de octanos. (Mora, 2007)
2.5.1.3 Estabilidad de almacenamiento
El desgaste de la gasolina en almacenamiento es concedido normalmente
por los procedimientos de oxidación.
La oxidación con lleva a la creación de goma, un material vidriado que se
puede preparar en las cámaras de combustión y en el sistema de entrada de
combustible, interceptando con la operación normal del motor. (Wauquier,
17
En casos extremos, pueden causar adhesión de los anillos del émbolo y
aguanta el motor. Para este inconveniente las refinerías introducen
antioxidantes y desactivadores de metales, los cuales minimizan el efecto
catalítico de algunos metales al promover la oxidación. (Wauquier, 2007)
La rata de oxidación incrementa el doble por cada 10ºC que eleva la
temperatura en la condición de almacenamiento. (Wauquier, 2007)
2.5.1.4 Componentes de compatibilidad
Mínimas dosis de materiales no hidrocarburos hallados o agregados a las
gasolinas pueden tener un resultado desfavorable en la vida útil del motor.
El sulfuro, por ejemplo, provoca la corrosión de los metales; el fósforo y el
plomo reactivan la catálisis de oxidación; los materiales con oxígeno como el
alcohol y éteres pueden provocar sellamiento e incrustaciones como también
favorece la oxidación del motor. (Wauquier, 2007)
2.5.2 TIPOS DE GASOLINA EN EL ECUADOR
En el Ecuador se mercantilizan dos tipos de gasolinas con la única diferencia
entre estas que es el número de octano que contiene cada una de ellas
debido a su composición química.
En la Actualidad en nuestro país se distribuyen dos tipos de gasolinas que
son las siguientes:
18 2.5.2.1 Gasolina Extra
La gasolina Extra se emplean en vehículos cuyos motores tienen una
relación de compresión mesurada, puesto que a más compresión en el
pistón se incrementa la temperatura de la mixtura carburante y se provoca la
fractura de las partículas de los hidrocarburos parafínicos lineales, dando
comienzo a la presencia de radicales libres que queman con agresividad, y
se ocasiona el fenómeno de la detonancia que convertido al motor se lo
conoce como cascabeleo. (Encalada, 2010, pág. 28)
A continuación se observa la tabla 5 donde se señalan los requisitos
principales que debe cumplir el combustible Extra de acuerdo a la norma
establecida por la INEN 0935:2012.
Para observar todos los requisitos de la gasolina Extra ir al Anexo 1.
Tabla 5. Requisitos de la Gasolina Extra (87 Octanos - RON)
REQUISITOS UNIDAD MÍNIMO MÁXIMO MÉTODO DE
ENSAYO
Número de Octano
Research RON
J 87,0 --- NTE INEN 2102
Contenido de azufre ppm --- 650 NTE INEN 929 ASTM D4 294D
Contenido de Plomo mg/l ---
No detectado
F, G
ASTM D 3237 ASTM D 5185
D = Este método es considerado el método dirimente para los casos de arbitraje o
peritación
F = Sin adición intencional
G = No detectable de acuerdo al método de ensayo ASTM D 3237
J = No existe unidad de Sistema Internacional
19 2.5.2.2 Gasolina Súper
Tiene un octanaje superior de 92 octanos, que corresponde a la reciente
generación de combustibles innovados, ya que añaden una sustancia de
mixtura oxigenada, el Metil Ter Butil Eter (MTBE), como aportación para
mejorar la combustión y con ello la conservación al medio ambiente.
Por su alto octanaje se aconseja para aquellos vehículos con elevada
relación de compresión. (Mora, 2007)
Las petroleras se han inclinado por reemplazar el plomo por cantidades
considerables de ciertos hidrocarburos como son aromáticos, isoparafinas y
compuestos oxigenados, cuya demasía debe ser recirculado al motor o
cambiado en el catalizador.
De esta manera, empleando el combustible sin plomo en un vehículo que no
contenga dispositivos indispensables para ello, será expulsado directamente
a la atmosfera en modo de hidrocarburos sin combustionar. (Encalada, 2010,
pág. 29)
A continuación se observa en la tabla 6 los requisitos principales que debe
cumplir el combustible Súper de acuerdo a la norma establecida por la INEN
0935:2012.
Entre los requisitos principales que se deben tomar en cuenta en un
combustible se encuentra los siguientes: el número de octano, contenido de
azufre y el contenido de plomo.
Para tener mayor información sobre los requisitos de la gasolina Súper ir al
20 Tabla 6. Requisitos de la Gasolina Súper (92 Octanos - RON)
REQUISITOS UNIDAD MÍNIMO MÁXIMO MÉTODO DE
ENSAYO
Número de Octano
Research RON
J 92,0 --- NTE INEN 2102
Contenido de azufre ppm --- 650 NTE INEN 929 ASTM D 4294D
Contenido de Plomo mg/l ---
No detectado
F, G
ASTM D 3237 ASTM D 5185
D = Este método es considerado el método dirimente para los casos de arbitraje o
peritación
F = Sin adición intencional
G = No detectable de acuerdo al método de ensayo ASTM D 3237
J = No existe unidad de Sistema Internacional
(INEN 935, 2012)
2.5.3 CALIDAD DE LA GASOLINA EN EL ECUADOR CON RESPECTO A OTROS PAÍSES
La calidad de las gasolinas Extra y Súper así como del Diésel Premium que
se expende en todo el país es indiscutible, según los resultados del
seguimiento de los combustibles y de las emisiones atmosféricas que
efectúa el Municipio de Quito a través del Laboratorio de Hidrocarburos de
la Facultad de Química de la Escuela Politécnica Nacional.
Según la documentación de los resultados emitidos por ese centro de
estudios superiores, de la comparación de 100 muestras tomadas en 37
estaciones de servicio, se desprende que las características de octanaje de
las gasolinas Extra y Súper, se conservan sobre los 87 y 92 octanos
respectivamente, así como el contenido de azufre se encuentra en un
promedio de 462 partes por millón (ppm) cuando la norma INEN establece
21
De la investigación realizada en el segundo trimestre del 2012, se supone
también, que la proporción de azufre en la gasolina Extra disminuyó en 28% (≈ 94 ppm) en relación a los resultados del análisis de la campaña Enero
-Marzo 2012. Igualmente, la gasolina Súper minimizó en 48% (220 ppm) y el
diésel Premium el 14% (27ppm), en el mismo período.
Mientras que, el número de Octano en la gasolina Extra amplió en 1.2% (≈ 1.0 RON), y en la gasolina Súper en 0.9% (≈ 0.8 RON), en comparación a
los resultados del análisis conseguidos en periodo Enero - Marzo de 2012.
(EP PETROECUADOR, 2012)
A continuación se presenta la tabla 7, donde se puede sacar un análisis de
la comparación del combustible en números de octano RON de los países
sudamericanos, en donde se determina que el Ecuador tiene un combustible
aceptable pero no como el combustible de Chile que es un combustible de
alta calidad como las que se necesitan para tener una menor contaminación
ambiental y lograr obtener un mejor rendimiento del motor tanto en potencia
como en torque.
Tabla 7. Comparación de tipos de gasolina en Sudamérica
País Tipo de Gasolina Número de Octanos (RON)
ECUADOR Extra 87
Súper 92
COLOMBIA Regular 81
Extra 88
VENEZUELA Sin Plomo de Alta 91
Sin Plomo de Media 87
CHILE
De baja 93
De media 95
Tradicional 97
22
2.6 LÍMITES PERMISIBLES DE CONTAMINACIÓN
AMBIENTAL SEGÚN LA NORMA INEN 2204
Esta norma establece los límites permitidos de emisiones de contaminantes
producidas por fuentes móviles terrestres más conocidos como vehículos
automotores de gasolina.
Para determinar estos niveles permisibles se realizan dos tipos de pruebas
que son la estática y dinámica.
Prueba estática: Es la medición de emisiones que se realiza con el vehículo a temperatura normal de operación de aproximadamente
75°C o más, en marcha mínima o ralentí, sin carga, en neutro para
cajas manuales y en parqueo para cajas automáticas.
Prueba dinámica: Es la medición de emisiones que se realiza con el vehículo o motor sobre un dinamómetro, aplicando los ciclos de
prueba descritos en la presente norma.
2.6.1 VALORES DE LOS LÍMITES MÁXIMOS DE EMISIONES DE GASES CONTAMINANTES
Los límites máximos de emisiones autorizados para fuentes móviles con
motor de gasolina. Marcha mínima o ralentí para prueba estática.
Toda fuente móvil con motor de gasolina, durante su desarrollo en
circunstancia de marcha mínima o ralentí y a temperatura habitual de
operación, no debe expulsar al aire monóxido de carbono (CO) e
23 Tabla 8. Límites máximos de emisiones permitidos para fuentesmóviles con
motor de gasolina. Marcha mínima o ralentí en prueba estática
Año Modelo % CO* ppm HC*
0 – 1500 ** 1500 – 3000 ** 0 – 1500 ** 1500 – 3000 **
2000 y posteriores 1,0 1,0 200 200
1990 a 1999 3,5 4,5 650 750
1989 y anteriores 5,5 6,5 1000 1200
* Volumen
** Altitud= metros sobre el nivel del mar
(INEN 2204, 2002)
Los límites máximos de emisiones para fuentes móviles de gasolina. Ciclos
FTP-75 y ciclo transiente pesado en prueba dinámica.
Toda fuente móvil de gasolina que sea de importación o sea ensamblado en
el país no deberá expulsar al aire monóxido de carbono (CO), hidrocarburos
(HC), óxidos de nitrógeno (NOX) y emisiones evaporativas, en cantidades
mayores a las indicadas en la tabla 9.
Tabla 9. Límites máximos de emisiones para fuentes móviles con motor de gasolina en prueba dinámica a partir del año 2 000 (ciclos Americanos)
Categoría Peso bruto del vehículo kg. Peso del vehículo cargado kg. CO g/km HC g/km NOx g/km Ciclos de Prueba Evaporativas g/ensayo SHED Vehículos
livianos 2,10 0,25 0,62
FTP-75
2
Vehículos
medianos =< 3 860
=< 1 700
0,62 0,5 0,75 2
1700-3860 2
Vehículos pesados **
>3 860 =6
350 14,4 1,1 5,0 Trasciente pesado
3
>6 350 37,1 1,9 5,0 4
*Prueba realizada a nivel del mar
** en g/bHP-h (gramos/brake Horse Power-hora)
24
Límites máximos de emisiones para fuentes móviles de gasolina. Ciclo
ECE-15+ EUDC en prueba dinámica.
Toda fuente móvil con motor de gasolina no deberá expulsar al aire
monóxido de carbono (CO), hidrocarburos (HC), óxidos de nitrógeno (NOx) y
emisiones evaporativas, en proporciones mayores a las indicadas en la tabla
10.
Tabla 10. Límites máximos de emisiones para fuentes móviles con motor de gasolina en prueba dinámica a partir del años 2 000 (ciclos Europeos)
Categoría Peso bruto del vehículo kg. Peso de referencia (kg) CO g/km
HC + NOx
g/km Ciclos de Prueba Evaporativas g/ensayo SHED M1(1)
=< 3 500
2,72 0,97
ECE15 + EUDC
2
M1(2), N1
< 1 250 2,72 0,97 2
>1 250 <1 700 5,17 1,4 2
>1 700 6,9 1,7 2
*Prueba realizada a nivel del mar
(1) Vehículos que transportan hasta 5 pasajeros más el conductor y con un peso bruto del
vehículo menor o igual a 2,5 toneladas.
(2) Vehículos que transportan hasta 5 pasajeros más el conductor o cuyo peso bruto del
vehículo exceda a 2,5 toneladas.
(INEN 2204, 2002)
2.7 LAS BUJÍAS
En el proyecto se va a realizar una inspección visual del estado de las bujías
después de cada prueba con cada aditivo elevador de octanaje para
determinar de qué forma tiene influencia el aditivo elevador de octanaje en la
quema de la chispa dentro del motor de combustión interna.
En los motores de combustión interna las bujías son el elemento delegado
de ocasionar la combustión de la mezcla, y lo hacen mediante el salto de un
25
Existen diferentes tipos y marca de bujías, pero se deben emplear las
recomendadas por el fabricante para un buen encendido del motor de
combustión interna, pero sin embargo es importante conocer el tipo de
vehículo y sus especificaciones para garantizar su correcto funcionamiento.
(Bernales, 2012)
2.7.1 TIPOS DE BUJÍAS
Existen dos tipos de bujías según su grado térmico:
o Bujías Calientes: se conocen como bujías calientes aquellas que tienen la punta del aislador muy larga y la trayectoria del calor es indirecto; por
lo que retira poco calor de la cámara de combustión hacia la culata.
(Bernales, 2012)
o Bujías Frías: se conocen porque tienen la punta del aislador corta y la trayectoria del calor es muy directo; por lo que retira mucho calor de la
cámara de combustión hacia la culata. (Bernales, 2012)
La bujía no es fría o caliente por la temperatura que alcanza, sino por el
calor que trasmite; para lograr una mejor comprensión los factores que
determinan el grado térmico son la relación de compresión, el tipo de
admisión (atmosférica o sobrealimentada) y/o las condiciones de
funcionamiento. (NGK, 2014)
2.7.2 ASPECTO NORMAL DE UNA BUJÍA
La coloración blanca - gris significa que ninguna anomalía está sucediendo
en el interior del motor del vehículo, esto se debe a los aditivos del
combustible que no se han quemado correctamente y es la consecuencia de
26
En seguida se muestra la figura 10, donde se observa el aspecto de una
bujía intacta.
(NGK, 2014)
2.8 ESTUDIO DE MERCADO EN LA CIUDAD DE QUITO PARA
LA SELECCIÓN DE LOS ADITIVOS ELEVADORES DE
OCTANAJE MÁS VENDIDOS
Para la elección de los tres aditivos elevadores de octanaje más
comercializados en la ciudad de Quito y posteriormente hacer uso de estos
en el estudio se realizaron encuestas a los usuarios de los automóviles a
gasolina en las diferentes estaciones de servicio de venta de combustibles
que se encuentran dentro de la ciudad de Quito.
Las estaciones de servicios que se dedican a la venta de combustibles y que
fueron visitadas son: Petrocomercial, Petróleos y Servicios, Mobil, Puma y
Terpel; comprendiéndose dentro de la ciudad de Quito, es decir, abarcando
lo que es el sur, norte y valle de dicha ciudad.
27 2.8.1 ENCUESTAS
Es el término que se suele reservar las investigaciones estadísticas de tipo
ocasional o esporádico, aunque también se reserva el término a las
investigaciones hechas por el muestreo. (Caicedo Muñoz, 1995, pág. 15)
La encuesta que se realizó para este estudio se encuentra en el Anexo 3
como modelo de encuesta.
2.8.2 MUESTREO PROBABILÍSTICO
Este método está basado en un proceso de azar y las unidades que
componen la muestra se seleccionan aleatoriamente. Este procedimiento es
el único que es científico y permite medir el error de muestreo.
Existen diversos procedimientos de muestreo probabilístico. Cada uno
método dispone de una forma de seleccionar los componentes de la
muestra, siempre aleatoria y de fórmulas matemáticas que permiten estimar
los parámetros de la población y por otra el margen de error de muestreo.
(Grande & Abascal, 2005, pág. 70)
2.8.2.1 Muestreo aleatorio simple
El muestreo aleatorio simple es un procedimiento de selección basado en la
libre actuación del azar. Es el procedimiento de muestreo más elemental y
es referencia de los demás tipos de diseño. (Vivanco, 2010)
Consiste en extraer una muestra de tamaño n, de una población de tamaño
N, de manera totalmente aleatoria. Para elegir la muestra es necesario
disponer de un marco, es decir, de un listado de componentes de esa
población o información equivalente de manera que se pueda elegir
28 2.8.2.2 Ecuación para el muestreo simple
Ecuación del tamaño de muestra
𝒏
𝟎=
𝒛𝟐∗𝒑∗𝒒
𝒆𝟐 [1]
Donde:
z= Es un factor probabilístico dado por un nivel de confianza que se decida trabajar.
p, q= La varianza de la población
e= Error máximo permitido
n0= Tamaño de Muestra
Ecuación conociendo el tamaño de la muestra
𝒏
′=
𝒏𝟎𝟏+ (𝒏𝟎−𝟏)𝑵
[2]
Donde:
N= Tamaño de la muestra
29
3. METODOLOGÍA
3.1 ALCANCE
El proyecto se realizó en la ciudad de Quito, en donde el automóvil cumplió
un recorrido dentro de esta ciudad en un tiempo determinado con cada
aditivo elevador de octanaje, siendo esto factible ya que el aditivo elevador
de octanaje tendrá el tiempo necesario para que se mezcle con el
combustible y de esta forma se podrá evaluar en condiciones reales y
críticas cada uno de los aditivos elevadores de octanaje.
Al momento que se ejecutó la conducción por la ciudad de Quito se circuló
por varias vías críticas para la evaluación, además de ser corroboradas
dichas pruebas que se efectuaron en el dinamómetro y en un analizador de
gases, con un equipo adecuado y calibrado para la ciudad de Quito.
También se realizó otras pruebas en laboratorio para determinar el número
de octanaje RON, además de esto se elaboraron inspecciones visuales de
ciertos elementos del vehículo para cada aditivo elevador de octanaje que
fue evaluado.
3.2 MATERIALES
A continuación se mencionan los materiales que se necesitan para el
desarrollo de la investigación entre los que constan:
1 Automóvil con motor de combustión interna a gasolina
3 Aditivos elevadores de octanaje de tres distintas marcas
3 Juegos de bujías
4 Envases de vidrio color ámbar con tapa
4 Litros de gasolina Extra
30
4 Vasos
1 Cooler
3.3 HERRAMIENTAS Y EQUIPOS
Los equipos y herramientas que se utilizan para la realización de la
investigación se indican a continuación:
1 Octanómetro.
1 Equipo de medición de gases contaminantes estática y dinámica ASM
1 Dinamómetro para calcular potencia y torque del motor
1 Ventilador del dinamómetro para enfriar el motor del vehículo
1 Media vuelta de mando de 1⁄ "2
1 Racha de bujía 5⁄ "8
1 Aumento mediano de mando de 1⁄ "2
3.4 MÉTODOS
Se empezó realizando un estudio de mercado para conocer qué tipos de
aditivos elevadores de octanaje para el combustible se comercializan
actualmente en el mercado por medio de la elaboración de encuestas a
diferentes estaciones de servicio de gasolina dentro de la ciudad de Quito.
Se analizaron y se compararon los resultados obtenidos de la realización de
pruebas en laboratorio para medir el número de octanaje RON y también se
realizaron pruebas en un dinamómetro para determinar la potencia y el
torque máximo del motor de combustión interna, estas pruebas se
ejecutaron con cada aditivo elevador de octanaje, tomando en cuenta un
parámetro como es el de haber cumplido el recorrido en un tiempo ya
determinado.
31
De la misma manera se analizaron y se compararon los resultados que
emita el equipo de medición de emisión de gases contaminantes, tanto en la
prueba dinámica como en la prueba estática considerando la influencia de
los aditivos elevadores de octanaje en la gasolina Extra.
Cabe recalcar que se realizaron inspecciones visuales del estado de la bujía
al final de cada proceso de cada uno de los aditivos elevadores de octanaje
con el objetivo de poder comparar y que ayude a determinar de mejor forma
los resultados que se obtendrán después de dichas mediciones.
3.4.1 MUESTREO DE COMBUSTIBLE EN LAS ESTACIONES DE SERVICIOS QUE OPERAN EN LA CIUDAD QUITO
Se seleccionó las estaciones de servicio que operan en la ciudad de Quito
por medio de un estudio antes ya realizado en la misma ciudad la cual será
la base para nuestro muestreo.
Se investigó que estaciones de servicio comercializan aditivos elevadores de
octanaje y de esta forma se realizaron visitas para conocer las marcas que
estos distribuyen y la frecuencia con las que usan los clientes de las
estaciones de servicio.
Todo este proceso se realizó por medio de encuestas, las mismas que se
tabularon y sirvieron de ayuda para conocer cuáles son las tres marcas de
aditivos elevadores de octanaje más vendidos en la ciudad de Quito de
acuerdo a la opinión de los usuarios.
3.4.2 DATOS TÉCNICOS DEL AUTOMÓVIL
A continuación se indican en la tabla 11 los datos técnicos del vehículo que
fue utilizado para realizar las diferentes pruebas que se mencionan
32 Tabla 11. Datos técnicos del automóvil para las pruebas
Marca Chevrolet
Año de fabricación 2011
Modelo 2012 / Aveo Activo 1.6L 4p AC
Tipo Sedan
Clase Automóvil
Cilindrada (cm3) 1600
Número de cilindros 4 en línea
Combustible Gasolina
Alimentación Inyección electrónica
Número de válvulas 16 válvulas
Distribución Doble árbol de levas
Posición del motor Transversal
Relación de compresión 9,5 : 1
Potencia (Hp @ RPM) 103 @ 6 000
Torque kg-m (Nm) @ RPM 14,7 (144,1) @ 3 600
(OBB, 2012)
Se aclara que los datos que se mencionan en la tabla anterior son
determinados por el fabricante del vehículo tomando de referencia
parámetros que se establecen en el país donde se ensambla el automóvil,
por lo que se procederá a realizar también pruebas con el combustible sin
aditivo para tener datos bases de comparación en relación al país donde se
está haciendo la presente investigación y con respecto al combustible con
los diferentes aditivos.
A continuación se muestra en la figura 12 el vehículo marca Chevrolet,
modelo Aveo Activo con cilindrada 1 600 cm3 que fue utilizado en el presente estudio y se sometió a las distintas pruebas que ya fueron mencionadas
