Mezcla estequiométrica

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Rubén Fidalgo 29 de noviembre, 2021

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La mezcla estequiométrica es una proporción entre los componentes que se van a mezclar que garantiza que todos se mezclan por completo. Es un concepto químico que es necesario para los motores de gasolina, como veremos a continuación.

En una reacción química se conoce como mezcla estequiométrica aquella en la cual hay las proporciones necesarias de los elementos o moléculas que van a mezclarse para que en la reacción participen todas y una vez finalizada no queden moléculas de uno u otro compuesto reactivo que no e haya mezclado y dado como resultado otro compuesto. Cuando se habla de mezcla estequiométrica en referencia a un motor de combustión interna, lo que se busca es que en la reacción química que tiene lugar en el proceso de combustión, las proporciones entre el aire y el combustible sean las precisas para que todas las moléculas de combustible ardan y se transformen en nuevas moléculas tras la combustión.

Esta proporción es especialmente importante en el caso de los motores de gasolina, puesto que la combustión de la mezcla no es completa si no se realiza en una proporción precisa, exactamente de 14,7 partes de aire por cada parte de gasolina, debido al peso molecular del aire y la gasolina.

Mientras que los motores diésel trabajan con mezclas pobres porque se puede producir la inflamación del combustible aunque en la cámara haya un exceso de aire en proporción, los motores de gasolina necesitan que, al menos en la zona cercana al punto de ignición (alrededor de la bujía), la proporción entre aire y combustible sea exactamente estequiométrica.

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Este es el principal motivo por el cual los motores de inyección directa de gasolina pueden optimizar el consumo de combustible, al inyectar la gasolina dentro de la propia cámara de combustión y dirigida a un punto concreto de la misma, mientras que los motores de inyección indirecta ya introducen el combustible y el aire mezclados en la cámara de combustión y es más difícil concentrar en un punto concreto la cantidad necesaria de gasolina para que en él sea estequiométrica y en el resto de la cámara pueda haber una menor proporción de combustible que terminará ardiendo tras iniciarse la reacción de combustión en el punto concreto de encendido.

Los motores de inyección directa de gasolina pueden funcionar gracias a esta ventaja con mezcla pobre (es decir, con una proporción de más aire que gasolina respecto a la proporción estequiométrica) en las condiciones de baja carga y ahorrar así combustible cuando se conduce con pocas solicitaciones y sólo trabajar con mezcla estequiométrica total en las fases de mayor demanda de potencia.

Para garantizar que las proporciones son las correctas, los motores de gasolina empleaban al principio procesos físicos para mezclar el aire y el combustible. Esto se hacía con los carburadores, que básicamente disponían de orificios calibrados con un tamaño muy preciso por los que circulaba la gasolina y era aspirada por una cantidad de aire determinada también por el tamaño de la boca de admisión del carburador. La proporción entre el tamaño de la boca de admisión y el orificio del surtidor de combustible establecía la mezcla de forma bastante precisa.

Con los años se empezaron a utilizar sistemas de inyección de combustible que podían medir las proporciones de aire y combustible de forma más precisa, lo cual redujo los consumos y las emisiones de gases contaminantes e hidrocarburos sin quemar.