1. ¿cuál es la composición química de la gasolina? ¿diferencia entre gasolina corriente, extra y jet-A?

Tiene componentes hidrocarbonados de C4 a C10; Los principales componentes que presenta son un amplio grupo de compuestos hidrocarbonados, cuyas cadenas contienen hasta 10 átomos de carbono. Podemos tener en ella casi todos los compuestos hidrocarbonados que sean teóricamente posibles, como parafinas, ciclo parafinas, ciclohexánica, ciclo bencénicos entre otros al menos en pequeños porcentajes. La fracción principal, sin embargo, va a estar formada por pocos componentes y con muchas ramificaciones, que son los que van a aumentar el octanaje. De C5 a C9 predominan las 2 metilisómero (CH3) como sustituyente. Como ciclo parafina y en cuanto a los compuestos ciclo bencénicos, están el tolueno, dimetil benceno, xilenos. Lo que ocurre es que según la procedencia del crudo de petróleo, las fracciones gasolina pueden variar la composición. Existen, sin embargo, una serie de reglas generales: Dentro de una fracción gasolina, los 5 tipos de componentes que pueden estar presentes son: Parafinas normales o ramificadas Ciclo pentano Ciclo hexano Benceno y sus derivados. Dentro de una clase de gasolinas, la cantidad relativa de los compuestos individuales son de la misma magnitud.

Básicamente la diferencia que existe entre este tipo de gasolinas es que el octanaje varía entre las gasolinas, entre la gasolina corriente y extra pero se han hecho homologaciones para que los combustibles sean mundialmente compatibles. Ya el combustible JET-A es muy diferente porque es el que se usa para suministrar potencia a aviones por tanto tiene gran potencia calorífica, muy poca volatilidad, temperatura baja del punto de cristalización, esas son las diferencia con otros combustibles.

2. ¿En qué consiste la destilación fraccionada y destilación a vacío?

Es una variante de destilación simple que se emplea cuando se necesita separar líquidos con punto de ebullición cercanos. Posee una columna de fraccionamiento que permite más contacto entre los vapores que suben con el líquido condensado con desciende por la utilización de varios platos. Este intercambio produce intercambio de masas, donde los líquidos con menor punto de ebullición se convierten e vapor y los de mayor punto de ebullición pasan a estado líquido. La temperatura se aumente hasta mantener el mismo grado por un tiempo, luego se sigue aumentando hasta un grado diferente, que se mantiene por un tiempo. Entonces primero se evapora toda una sustancia en la mezcla. Luego al aumentar

la temperatura sigue otra evaporándose

La destilación al vacío consiste en generar un vacío parcial por dentro del sistema de destilación para destilar sustancias por debajo de su punto de ebullición normal. Este tipo de destilación se utiliza para purificar sustancias inestables por ejemplo las vitaminas.Lo importante en esta destilación es que al crear un vacío en el sistema se puede reducir el punto de ebullición de la sustancia casi a la mitad.

En el caso de la industria del petróleo es la operación complementaria de destilación del crudo procesado en la unidad de destilación atmosférica, que no se vaporiza y sale por la parte inferior de la columna de destilación atmosférica. El vaporizado de todo el crudo a la presión atmosférica necesitaría elevar la temperatura por encima del umbral de descomposición química y eso, en esta fase del refino de petróleo, es indeseable.

El residuo atmosférico o crudo reducido procedente del fondo de la columna de destilación atmosférica, se bombea a la unidad de destilación a vacío, se calienta generalmente en un horno a una temperatura inferior a los 400 °C, similar a la temperatura que se alcanza en la fase de destilación atmosférica, y se introduce en la columna de destilación. Esta columna trabaja a vacío, con una presión absoluta de unos 20 mm de Hg, por lo que se vuelve a producir una vaporización de productos por efecto de la disminución de la presión, pudiendo extraerle más productos ligeros sin descomponer su estructura molecular.

3. ¿Qué es el índice de octano? ¿Cómo se puede incrementar este índice en una nafta?

Es un número que indica las cualidades antidetonantes de la gasolina, utilizadas en los motores de combustión. En el interior de los cilindros del motor, la mezcla gasolina-aire comprimida se imana con la chispa generada por la bujía, produciendo la expansión del gas y desplazando el pistón hasta el extremo opuesto del cilindro. La sincronización del desplazamiento de los pistones produce el giro del cigüeñal, lo que se traduce en el movimiento del vehículo. Es muy importante que la imanación del combustible se logre a una velocidad adecuada, para que impulse el pistón en forma gradual, y no se produzca una explosión, ya que esto último dañaría en corto tiempo el motor. La gasolina comercial es una mezcla de hidrocarburos y cuando se combina con el aire y se comprime fuertemente tiene la tendencia aimanarse en forma más o menos explosiva. El agregado de pequeñas cantidades de algunos compuestos a la gasolina permite reducir notablemente las propiedades detonantes del combustible y por lo tanto la utilización de mayor compresión, más potencia, en los cilindros. Algunos de estos productos antidetonantes son el tolueno y otros compuestos aromáticos. El tetraetilplomo se utilizó por su alto poder antidetonante pero ha sido desplazado por ser altamente contaminante y porque daña los catalizadores de los automóviles.

El índice de octano se puede aumentar con una mayor proporción de hidrocarburos de mayor octanaje o de moléculas de cadena ramificada, y también agregando mejoradores del índice de octano. El etanol, con un octanaje de 108 y el éter metil ter-butílico, con un octanaje de 116, son dos mejoradores del índice de octano y agentes antidetonantes comunes.

4. Escribe la ecuación de la reacción de transesterificacion de triglicéridos con metanol. Explique el proceso de obtención del biodiesel.

La reacción de transesterificación, que se presenta, se desarrolla en una proporción molar de alcohol a triglicérido de 3 a 1, reaccionando en la metanólisis 1 mol de triglicérido con 3 moles de alcohol. El triglicérido es el principal componente del aceite vegetal o la grasa animal. Además, la formación de la base de la glicerina, inmiscible con los ésteres metílicos, juega un papel importante en el desplazamiento de la reacción hacia la derecha, alcanzándose conversiones cercanas al 100%.

De manera muy general el proceso consiste en primero hacer un pretratamiento del aceite que se va a trabajar que consiste en una decantación, centrifugación, secado de aceite y esterificación, luego el aceite pasa al proceso e transesterificacion donde además del aceite se adiciona un catalizador metanol como se observó anteriormente de donde ya se obtiene el biodiesel se le realiza un lavado y secado para ya obtener el biodiesel para uso comercial.

5. ¿Qué diferencias hay entre los tipos de petróleos ligero, pesado y de referencia?

La diferencia entre estos tipos de petróleo es su densidad mientras el petróleo ligero es menos denso el pesado lo es mucho más, esto se ve reflejado en una

medida que se tiene en la industria petrolera que es la gravedad API, que cuando el crudo es más denso la gravedad API es menor a cuando es menos denso: entonces se tiene que un petróleo es liviano su API es mínimo 22° o más y cuando es pesado la gravedad API es menor de 22. El ser un crudo más pesado va conlleva a que se tengan muchos más costos por que el extraerlo va a ser más complicado que cuando el crudo es liviano, el trasporte más difícil por su viscosidad, la refinación es mucho más costosa-, es por eso que aparece los crudos de referencia con los cuales evaluó que calidad es el crudo y así mismo será el precio por barril en américa se maneja el WTI el cual tiene una gravedad API de 39,6° entonces todos los petróleos se comparan con este de referencia y así va a ser el precio del crudo que se produce en determinada región.

6. ¿Qué es el diésel ACPM? ¿Cómo funciona un motor diésel?

El petrodiésel es el gasóleo extraído del petróleo. Se diferencia del biodiésel, que es el gasóleo extraído del aceite vegetal. Se le denomina también gasóleo al combustible y diésel al motor diésel, aunque en América Latina es más común usar diésel para ambos, en Colombia se lo denomina ACPM, que son las siglas de aceite combustible para motores. Es una mezcla de hidrocarburos que se obtiene por destilación fraccionada del petróleo entre 250 °C y 350 °C a presión atmosférica. El gasóleo es más sencillo de refinar que la gasolina y suele costar menos. Por el contrario, tiene mayores cantidades de compuestos minerales y de azufre.El gasóleo tiene aproximadamente un 18 por ciento más energía por unidad de volumen que la gasolina, lo que, sumado a la mayor eficiencia de los motores diésel, contribuye a que su rendimiento sea mayor. En el uso marítimo se utilizan varios grados de petrodiésel, que van desde el gasóleo corriente hasta el fuelóleo pesado:gasóleo - un poco menos refinado que el que se usa en automoción.

El motor diésel es un motor térmico de combustión interna en el cual el encendido se logra por la temperatura elevada producto de la compresión del aire en el interior del cilindro. Fue inventado y patentado por Rudolf Diésel en 1892, por lo que a veces se denomina también motor Diésel, utilizando su motor originalmente un biocombustible aceite de Palma, coco. Un motor diésel funciona mediante la ignición de la mezcla aire-gas sin chispa. La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la presión que se produce en el segundo tiempo motor, compresión. El combustible diésel se inyecta en la parte superior de la cámara de compresión a gran presión, de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presión. Como resultado, la mezcla se quema muy rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda,

impulsando el pistón hacia abajo. La biela transmite este movimiento al cigüeñal, al que hace girar, transformando el movimiento lineal del pistón en un movimiento de rotación. Para que se produzca la auto inflamación es necesario emplear combustibles más pesados que los empleados en el motor de gasolina, empleándose la fracción de destilación del petróleo comprendida entre los 220 y 350°C, que recibe la denominación de gasóleo. La principal ventaja de los motores diésel comparados con los motores a gasolina estriba en su menor consumo de combustible, el cual es, además, más barato. Debido a la constante ganancia de mercado de los motores diésel en turismos desde los años noventa.

7. Elabore una tabla de seis fracciones obtenidas del petróleo

FRACCIONES

SUBFRACCIONES

No ATOMOS DE CARBONO

PTO. DE Ebullición °C

USOS

gas ligero metano etano C2-C2 <20 combustibleolefinas C2-C4 <20 alcohol, hule

propano y butano

C3-C4 <20 platicos, combustible

Gasolina eter de petróleo C5-C6 30-60 combustibleligroina C6-C8 60-100 solventenaftas C8-C11 100-200 solvente

Queroseno queroseno C12-C16 200-300 solvente, combustible

Aceite combustibles C15-C18 280-380 diésel, combustible

lubricantes C16-C20 >300 lubricanteparafina parafina C20-C3 velas, plásticoasfalto asfalto mayor de C30 pinturas,

pavimento

8. Síntesis de la gasolina del aire

Aunque este proceso parece en un principio ser muy sencillo, pero no lo es, se requiere de mayor investigación al respecto; donde la reducción estable del dióxido de carbono se haga de una manera tal donde no se requiera del consumo de tanta energía para que se produzca. Algo se debe hacer es mejorar la tecnología en lo que a la pureza de reactivos se requiere sobre todo del CO2 la, hace que éste sea un punto crítico, de mezclarse otros productos químicos sería poco viable dicha producción. Además, la cantidad de electricidad necesaria para conseguir este proceso es tan alta que saldría la gasolina a precio de oro simplemente en coste energético.

Como no todo es coste energético, las cubas electrolíticas donde se produce la mezcla estarían sometidas a un efecto de corrosión muy grande, con el consiguiente coste de mantenimiento de las cubas. Además, dicho sistema de producción imposibilitaría la producción a gran escala por la necesidad de agua de gran pureza y la producción por lotes debido a los baños electrolíticos.

Técnicamente se puede hacer, pero económicamente y energéticamente no va a ninguna parte, esta gasolina quedaría como una simple declaración de intenciones para aquellos dispuestos a pagar mucho más que por la fósil para decir que son ecológicos; para todos los demás lo mejor que podemos hacer es administrar la energía lo mejor que podamos. Pero si se quiere se debe hacer procesos mucho más eficientes, para que pueda ser competitivo.

9. ¿Cómo se efectúa el craqueo catalítico?

El término craqueo catalítico  es un proceso de la refinación del petróleo que consiste en la descomposición termal de los componentes del petróleo en presencia de un catalizador, con el propósito de craquear hidrocarburos pesados cuyo punto de ebullición es igual o superior a los 315 °C, y convertirlos en hidrocarburos livianos de cadena corta cuyo punto de ebullición se encuentra por debajo de los 221 °C. Dichos catalizadores se presentan en forma granular o micro esférica. Los catalizadores usualmente se componen por óxido de silicio (SiO2) y alúmina (Al2O3). El mineral más comúnmente usado para este fin es lafaujasita.

Su finalidad no es otra que la de obtener la mayor cantidad de hidrocarburos livianos de gran aprecio para la industria; la mayoría de las cargas a las unidades de ruptura catalítica la constituyen gasóleos, aceites pesados como el DMOH y el DMO). El craqueo catalítico produce nafta hidrocarburos aromáticos de alto octanaje, como el benceno por medio de la conversión de ciclo alcanos y parafinas.

El craqueo y el reformado catalítico hacen que la refinería pueda responder a los cambios que se producen en la demanda. Las personas a cargo de la programación de la producción se encargan de definir el ruteo de las distintas corrientes obtenidas en la destilación a través de los diversos procesos de conversión, para adecuar la cantidad y calidad de los productos finales, según la demanda.

El primer uso comercial del craqueo catalítico se produjo en 1915, cuando Almer M. McAfee de Gulf Refinin Company desarrolló un proceso por lotes utilizando cloruro de aluminio para romper catalíticamente aceites de petróleo pesado. Sin embargo, el costo prohibitivo del catalizador impidió que el uso generalizado de los procesos de McAfee en esa época.

10.¿Qué procesos químicos industriales se han implementado para disminuir la contaminación de la gasolina en los automotores?

Se han implementado diferentes procesos que disminuyen este gran problema ambiental los cuales son.

Inyección de aire

Un sistema temprano en el control de emisiones, el reactor de inyección de aire, reduce los productos incompletos de la combustión (hidrocarburos y monóxido de carbono) por medio de la inyección de aire fresco dentro del múltiple de escape del motor. Con esto se pretende que la combustión ocurra también en la tubería de escape, para lo cual el aire es llevado a través de un "smog pump" manejado por el motor y dirigido hacia los colectores. Esta tecnología fue introducida en 1966 en el Estado de California y se practicó por varias décadas. No obstante, su uso ha ido siendo reemplazado por motores de combustión más limpia y mejores convertidores catalíticos.

Reciclaje y recirculación de los gases de escape

Muchos motores producidos después de 1973 tienen una válvula de recirculación de los gases entre el escape y el múltiple de admisión; su propósito es la reducción de las emisiones del Óxido de Nitrógeno introduciendo los gases del escape dentro de la mezcla de gasolina y gas, disminuyendo los picos de temperatura de combustión. Algunos otros motores también han abandonado el uso de sistemas de recirculación de gases de escape, como por ejemplo el motor Ecotec desarrollado por General Motors, el cual alcanza los estándares de emisión de gases sin la necesidad del uso de EGR. En algunos casos, los tiempos de la válvula han sido configurados para retener gases de escape en la cámara de

combustión, luego de descubrirse que el exosto puede hacer una función similar que el EGR.

Convertidores Catalíticos

Los convertidores catalíticos son dispositivos que se colocan en la tubería de escape con lo que se pretende convertir varias emisiones tóxicas en menos perjudiciales. Entre los elementos usados como catalizadores se incluyen platino, paladio y rodio. Los convertidores catalíticos han sido mejorados constantemente con los años y aportan una mejora significativa, además de práctica, en la reducción de emisiones de gases de escape.

Su otro efecto significativo en la polución es que son incompatibles con el uso de tetra-etil de plomo te como un octano que le da más energía a la combustión de la gasolina, haciendo así que estos sean más comunes en los automóviles. Las emisiones de plomo son altamente dañinas para la salud y su eliminación virtual ha sido uno de los éxitos más grandes en la reducción de emisiones contaminantes.

11.Precios de venta de gasolina en diferentes países

A continuación se anexa los precios de la gasolina para los diferentes países; estos precios están dados en dólar estadounidense por litro a 2014

PAIS PRECIO (dólar)

Estados Unidos

0,76

Alemania 1,80Rusia 0,90Ecuador 0,6Venezuela 0,02Colombia 1,08

Se observa que Colombia es uno de los países es donde los precios de este combustible es más caro comparado con otros países como Venezuela, Ecuador, esto se debe a los muchos impuestos que se cobre en este derivado del petróleo, hay mucha ineficiencia en la producción de esta, lo que más asombra es que Colombia siendo un país productor de crudo aunque no de los más grandes el precio de este derivado sea tan costoso. Se deberían implementar políticas donde se disminuya el precio de este combustible si se quiere ser más competitivo con

países como Estados Unidos con el cual se tienen tratados de libre comercio, esto provocara que quedemos en desventaja frente a ellos.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE COMBUSTIBLES

Gasolina del aire: la ventaja de este tipo de combustible es que ayuda en la reducción de la contaminación del medio ambiente, mejorando la calidad de vida de las personas, puede permitir que este tipo de energía sea mucho más accesible a las personas; pero la gran desventaja de este tipo de combustible no tiene la calidad de octanaje de combustible como la gasolina, por tanto los motores sufrirán mayor desgaste, además no se han optimizado los procesos que se realizan para su obtención por tanto estos van a ser económicamente inviable, son muy costosos.

Biodiesel: las ventajas del biodiesel es que tiene mayor lubricidad que el diésel de origen fósil, por lo que extiende la vida útil de los motores. Es más seguro de transportar y almacenar, ya que tiene un punto de inflamación 100°C mayor que el diésel fósil. El biodiesel podría explotar a una temperatura de 150°C. Este se degrada de 4 a 5 veces más rápido que el diésel fósil y puede ser usado como solvente para limpiar derrames de diésel fósil. El biodiesel permite al productor agrícola autoabastecerse de combustible; además, su producción promueve la inclusión social de los habitantes menos favorecidos del sector rural,  debido a que no requiere altos niveles de inversión. Prácticamente no contiene azufre, por lo que no genera dióxido de azufre, un gas que contribuye en forma significativa a la contaminación ambiental; no contamina fuentes de agua superficial ni acuíferos subterráneos.

Entre las ventajas encontramos problemas de fluidez y congelamiento a bajas temperatura, especialmente el que se produce de palma africana, los costos de la materia prima son elevados y guardan relación con el precio internacional del petróleo,  dichos costos representan el 70% de los costos totales del biodiesel, por lo que este actualmente es un producto relativamente costoso, por su alto poder solvente se recomienda almacenar el biodiesel en tanques limpios; si esto no se hace, los motores podrían ser contaminados con impurezas provenientes de los tanques el contenido energético del biodiesel es algo menor que el del diésel (12% menor en peso u 8% en volumen), por lo que su consumo es ligeramente mayor, el biodiesel de baja calidad puede incrementar las emisiones de óxidos de nitrógeno.

Diésel: las ventajas del combustible diesel es que se evapora más lento porque es más denso o pesado y contiene más átomos de carbón en cadenas químicas

más largas, como ejemplo la gasolina tiene C9H20 y el diésel; el combustible diesel lleva un proceso menor de refinación, por lo que solía ser más económico que la gasolina normal.

También contiene una densidad energética mayor que la de la gasolina, por ejemplo un litro de diésel tiene 38 mil KJ mientras que un litro de gasolina tiene 33 mil KJ; es por esto y porque el motor de los diésel es más eficiente, lo que hace que los sean más rendidores en kilometraje por litro que los motores a gasolina.

El diésel no solo es usado en los camiones y autobuses, se usa también en lanchas, trenes, grúas y muchos más equipos de tipo masivo o industrial; en cuanto a contaminación, el diésel tiene algunas ventajas y desventajas. El diésel genera muy poco monóxido de carbono y bióxido de carbono, que es lo que genera el calentamiento global, por lo que es una ventaja. Como desventaja, el diésel genera óxidos de nitrógeno, partículas sólidas y componentes propios del petróleo y refinación, generando la lluvia ácida, smog y problemas respiratorios.

Las nuevas ventajas, no sobre el combustible, sino en los motores a diésel, es la aparición de la inyección directa controlada por sistemas mecatrónicas, actualmente los catalizadores pueden reducir hasta el 80 por ciento de monóxido y bióxido del poco que genera y la disminución en el ruido de estos motores ha generado un mayor interés en el mercado.

Bioetanol: Al ser renovable y producido localmente, el etanol permite disminuir la dependencia del petróleo, lo que mejora la seguridad energética de los países. Esto es aún más importante para los países no productores de petróleo, dado que la mayoría de este se encuentra en zonas de alta inestabilidad política, como el Medio Oriente, y que la tendencia de los precios es continuar aumentando o manteniéndose elevados. El etanol, al ser un oxigenante de las gasolinas, mejora su octanaje de manera considerable, lo que ayuda a descontaminar nuestras ciudades y a reducir los gases causantes del efecto invernadero; al ser un aditivo oxigenante, el etanol también reemplaza a aditivos nocivos para la salud humana, el octanaje del etanol puro es de 113 y se quema mejor a altas compresiones que la gasolina, por lo que da más poder a los motores; el etanol actúa como un anticongelante en los motores, mejorando el arranque del motor en frío y previniendo el congelamiento.

Entre las desventajas se encuentran que el etanol se consume de un 25% a un 30% más rápidamente que la gasolina; para ser competitivo, por tanto, debe tener un menor precio por galón; cuando es producido a partir de caña de azúcar, en

muchos lugares se continúa con la práctica de quemar la caña antes de la cosecha, lo que libera grandes cantidades de metano y óxido nitroso, dos gases que agravan el calentamiento global. Esto se solucionaría mecanizando el proceso de cosecha, pero disminuiría el empleo rural, a pesar de las críticas que se han hecho a las condiciones de este; cuando el etanol es producido a partir de maíz, en su proceso de elaboración se está utilizando gas natural o carbón para producir vapor y en el proceso de cultivo se usan fertilizantes nitrogenados, herbicidas de origen fósil y maquinaria agrícola pesada; esto podría solucionarse mediante el uso de sistemas de producción agrícola orgánicos o por lo menos ecológicos. También se puede utilizar el CO2 proveniente de las destilerías para la producción de algas; además, en caso de que haya ganaderías cercanas, se puede usar el metano del estiércol para producir vapor.

GLP: Entre las ventajas se encuentran es que el GLP se ha convertido en el carburante más económico del mercado gracias a sus ventajas fiscales; el Autogas (GLP de automoción) es aproximadamente un 50%  más barato que la gasolina; el mantenimiento de estos vehículos es más económico debido a las menores averías y mayor duración del motor ya que el desgaste del mismo con este combustible es menor; los tiempos de repostaje son similares al de los combustibles convencionales; el actual impuesto de matriculación favorece a los vehículos más ecológicos (con emisiones de CO2 más bajas; los vehículos propulsados por GLP contribuyen a reducir la contaminación en nuestras ciudades, ya que las emisiones de CO2 son comparables a las de los vehículos diésel, y hasta un 15% menores que los de gasolina, las emisiones son hasta un 80% inferiores respecto al diésel y prácticamente no emite partículas; el GLP reduce los niveles de ruido en un 50% respecto al diésel y además hace que el motor responda de una forma más suave; Las emisiones totales de gases de efecto invernadero son menores que los del gas natural comprimido a lo largo del ciclo de vida del y ningún componente del autogas está clasificado como gas de efecto invernadero; el sistema de GLP está perfectamente integrado en el vehículo; la combustión del GLP no deja residuos, confiriendo al lubricante y al motor una gran longevidad. Además, la durabilidad del motor también se incrementa gracias a las válvulas especialmente reforzadas y endurecidas.

Entre las desventajas se encuentra que tienen distribución limitada (algunos camiones y vagonetas pueden obtenerse mediante pedidos especiales a los fabricantes; otros vehículos pueden ser convertidos por instaladores certificados; menos disponibilidad que la gasolina o diésel Menos millas por galón por tanque.

Queroseno: la ventaja del queroseno es que tiene una lubricación eficaz, reduciendo el desgaste de partes criticas como la bomba de inyección; entre las

desventajas de este combustible es que requiere bombeo y precalentamiento, no es tan limpio como el GLP y la gasolina, produce bastante contaminación.