Analizador CFR F5: ¿cómo asegurar un índice de cetano preciso?

El índice de cetano o número de cetano se obtiene al medir el retraso de encendido: la relación del tiempo que tarda la inyección de combustible en la cámara de un motor entre el inicio de la combustión. La capacidad de evaluar la calidad de ignición de los combustibles para motores de encendido por compresión es importante para la formulación de tales combustibles. Si su calidad no es adecuada, es decir, si no tienen un número de cetano suficientemente alto, durante el encendido el motor arrancará con dificultad y funcionará mal.

En general, los combustibles para motores de encendido por compresión deben ser capaces de llevar a cabo la autoignición fácilmente. Si la ignición no ocurre rápidamente cuando se inyecta el combustible en el cilindro, el combustible premezclado y el aire se acumulan de tal manera que, cuando ocurre la ignición, la velocidad de combustión es demasiado rápida. La combustión rápida produce altas tasas de aumento de presión que pueden resultar en golpes del motor que disminuyen la eficiencia y, a su vez, dañarlo.

Método de prueba estándar para medir el índice de cetano

El método establecido en la norma ASTM D613, publicado por primera vez en 1941, es el que se usa principalmente para medir el número de cetano. Los datos recopilados utilizando la norma ASTM D613 se consideran los más confiables. Implica el análisis de combustible en un motor diésel de cuatro tiempos, monocilíndrico y de inyección indirecta con relación de compresión variable, siendo el más común para la medición el motor de investigación cooperativa de combustible (CFR, por sus siglas en inglés) de Waukesha.

En la prueba ASTM D613 el parámetro de interés se determina comparando el retraso de encendido en el motor de prueba estándar CFR con el de mezclas de combustibles de referencia cuyo número de cetano es conocido: baja reactividad (15) y alta reactividad (100). La relación de compresión se varía para obtener el mismo retraso de encendido para la muestra y para cada uno de los combustibles de referencia, lo que permite la interpolación del índice de cetano, también conocido como número de cetano, en términos de las lecturas obtenidas durante el ajuste.

Equipo de análisis de alta precisión

Para determinar la calidad de encendido de los combustibles diésel se ha utilizado ampliamente a nivel mundial el sistema de pruebas de cetano CFR® F5 debido a su gran estabilidad y precisión. Está constituido por tres elementos principales: la unidad de motor F5, la tecnología XCP™ con instrumentación digital para el registro y procesamiento de los datos de prueba y un tanque de compensación de escape CFR®.

Mediante el sistema CFR® F5 se realizan mediciones más precisas, pues se reducen al mínimo las interpretaciones del operador. Asimismo, se pueden realizar pruebas más rápidas con una capacitación mínima debido a que la máquina guía mediante indicaciones a lo largo de la prueba. Así, la perfecta integración de estos permite controlar cada parámetro crítico de las pruebas de índice de cetano.

Fuentes: 

Prak, D. L., Cooke, J., Dickerson, T., McDaniel, A., & Cowart, J. (2021). Cetane number, derived cetane number, and cetane index: When correlations fail to predict combustibility. Fuel, 289, 119963.

Abel, R. C., Luecke, J., Ratcliff, M. A., & Zigler, B. T. (2020). Comparing Cetane Number Measurement Methods. In Internal Combustion Engine Division Fall Technical Conference (Vol. 84034, p. V001T02A009). American Society of Mechanical Engineers.

Yanowitz, J., Ratcliff, M. A., McCormick, R. L., Taylor, J. D., & Murphy, M. J. (2017). Compendium of experimental cetane numbers (No. NREL/TP-5400-67585). National Renewable Energy Lab.(NREL), Golden, CO (United States).