Pregunta 1. Un motor a gas trabajando con metano (CH4) a 1500 rpm, con la válvula de mariposa completamente abierta, emite los siguientes gases de escape (composición en volumen en base seca, es decir, sin considerar el agua producida durante la combustión):

CO2 10,4% CO 1,1% H2 0,6% O2 0,9% NO 600 ppm (ppm: partes por millón) CH4 1100 ppm

10000 ppm=1%

Si el consumo específico de combustible es 250 g/kW.h, calcular:a) Las emisiones específicas de monóxido de carbono y óxido de

nitrógeno (en g/kW.h).b) El porcentaje del poder calórico que se pierde en combustión

incompleta si se sabe que los poderes caloríficos del CH4, H2 y CO son 50, 120 y 10,1 MJ/kg, respectivamente.

Pregunta 2. En la figura se muestran las curvas de destilación fraccionada ASTM de diferentes mezclas de gasolina “regular” con diferentes porcentajes de etanol. Se sabe, además, que el poder calorífico del etanol es 26,9 MJ/kg. Explicar brevemente cómo (mejora o empeora, aumenta o disminuye, etc.) y por qué influye la adición del etanol en la gasolina en:

a) El arranque en frío.b) La dilución del aceite

lubricante.c) El poder calorífico por

unidad de masa.

Pregunta 3. Un motor ECH de un automóvil trabaja en ralentí y consume gasolina a razón de 1,4 kg/h y expulsa los gases de escape dentro de una cochera cerrada de dimensiones 5x4x3,5 m, en la cual la temperatura es de 21 ºC y la presión atmosférica 1,01 bar. Aproximadamente ¿Cuántos minutos debe trabajar el motor para producir suficiente CO para que sea peligrosamente mortal? Suponga que es mortal una concentración de 0,3% en volumen. Considere que la relación estequiométrica del combustible es 14,7 kg/kg y que el coeficiente de exceso de aire es 0,9. Desprecie el volumen ocupado por el automóvil.

Pregunta 4. Mencione las ventajas y desventajas cuando se utiliza una gasolina cuya curva de destilación fraccionada tiene bajas temperaturas de ebullición de las fracciones ligeras o de cabeza (TID y T10%).

Pregunta 5. En relación a las propiedades de los combustibles, llenar los espacios en blanco de la tabla que se muestra, con las palabras: Aumenta, disminuye o no varía.

N° Propiedad ¿Tendencia?1 Si aumenta la proporción de hidrocarburos

aromáticos en una gasolina, el número de octano:

2 Al disminuir la densidad de un gasóleo, el poder calorífico (en kJ/L):

3 Los hidrocarburos que se usan convencionalmente como referencia para la determinación del número de cetano, son:

4 Al aumentar el porcentaje de etanol en el gasohol, el número de octano y el poder calorífico (en kJ/L), cambian de la siguiente manera:

N° de octano:

Poder calorífico:

5 El GLP en relación a las gasolinas tiene una temperatura de autoencendido y la relación estequiométrica, en kg/kg (indicar si es mayor, menor o igual)

Temperatura de autoencendido:

Relación estequiométrica:

Pregunta 6. En la tabla siguiente se muestran algunas propiedades del metano y del propano.

Propiedad Metano PropanoPoder calorífico inferior (MJ/kg) 50,0 46,4Número de Octano (RON) 120 112Coeficiente de exceso de aire 1 1Densidad (kg/m3, a 20ºC y 1,01 bar) bar1,013bar)

0,67 1,86

Tomando en cuenta esta información:a) ¿Cuáles son los poderes caloríficos por m3 de mezcla aspirada por el

motor (en MJ/m3) cuando se utilizan cada uno de estos combustibles?b) Si estos combustibles se utilizaran en el mismo motor, ¿Con cuál de

ellos la potencia del motor será mayor? ¿Por qué?

Pregunta 7. Metano combustiona con aire, siendo el coeficiente de exceso de aire α=0,95. En los productos de la combustión hay CO2, CO, H2, H2O(v) y N2. Suponer que K=MH2/MCO=0,6.

a) ¿Cuánto es la relación estequiométrica?b) ¿Cuál es la reacción química balanceada de la combustión incompleta?

Pregunta 8. Un motor E.CH. a gas trabaja con metano, si con la válvula de mariposa completamente abierta emite los siguientes gases de escape (% en volumen, en análisis de gases en base seca):

CO2=11,65%CO=0,15%H2 y N2, lo restante (entre los dos gases)Si el consumo de combustible es de 5 kg/h, calcule:

a) La relación aire combustible, en kg/kg.b) El poder calorífico por m3 de mezcla aire combustible a p0=1.013bar y

T0=20ºC, en MJ/m3 (poder calorífico inferior del metano Hu=50 MJ/kg) c) La emisión de monóxido de carbono, en kg/h.

Problema 9. C4H8 se quema en un motor con una mezcla rica. El análisis de gases en base seca tiene la siguiente composición volumétrica: CO2=14,95%, C4H8=0,75%, CO=0%, H2=0%, O2=0%, el resto es N2. El poder calorífico superior del combustible es 46,9 MJ/kg. Determinar

a) Escribir la ecuación balanceada para una mol de este combustible.b) El coeficiente de exceso de aire.c) El poder calorífico inferior del combustible (calor latente de vaporización

del agua 2512 kJ/kg)