Pues esto es algo para que aprendamos más de la gasolina (nafta) y sus derivados, espero les sirva... Saludos..!
¿Qué son las gasolinas?
Las gasolinas son derivados del petróleo y son conocidas como hidrocarbonos alifáticos. En otras palabras, las gasolinas están compuestas por moléculas que agrupan átomos de carbono e hidrógeno ordenados en forma de cadenas. Las cadenas de la gasolina tienen de siete a once átomos de carbono en cada cadena. Las mas conocidas configuraciones son Heptano (siete átomos de carbono y 16 de hidrógeno), Octano (8 y 18), Nonano (9 y 20) y Decano (10 y 22).
Cuando Ud. quema gasolina en condiciones normales, con suficiente cantidad de oxigeno, Ud. obtiene -como subproducto de la combustión- dióxido de carbono (combinación de dos átomos de oxigeno y uno de carbono), agua (hidrógeno y oxigeno) y cantidades enormes de energía en forma de calor.
Un galón de gasolina contiene alrededor de 132 por 10 elevado a la sexta potencia de Joules de energía, lo cual equivale a 125.000 BTU o 36.659 vatios / hora.
Si UD toma un calentador eléctrico con una potencia de 1.500 vatios y lo deja encendido por 24 horas, disipa la misma energía equivalente a un galón de gasolina.
Si fuese posible que los seres humanos pudiesen digerir gasolina, un galón de ella contendría la energía equivalente a 110 hamburguesas McDonalds, es decir, aproximadamente 31.000 calorías alimenticias.
¿ De dónde vienen las gasolinas ?
Las gasolinas son destilados del petróleo. Este liquido esta compuesto por cadenas hidrocarbonadas y los átomos de carbono se agrupan en cadenas de diferentes longitudes. Sucede que las diferentes cadenas de carbono de diferentes longitudes se comportan de diferentes formas y exhiben diferentes comportamientos y características. Por Ej.: la cadena formada por un átomo de carbono y cuatro átomos de hidróógeno (CH4) es conocida con el nombre de Metano, este gas es tan liviano como el Helio. A medida que las cadenas se alargan se vuelven mas pesadas.
La primeras cuatro cadenas: Metano (CH4), Etano (C2H6), Propano (C3H8) y Butano (C4H10) son gases y hierven a -107, -67, -43, y -18 grados centígrados respectivamente. Las cadenas hasta C18H32 son líquidos a temperatura ambiente y las cadenas por encima de C19 son sólidos también a temperatura ambiente.
Las diferentes cadenas tienen progresivamente mayores puntos de ebullición, de manera que pueden ser fácilmente separadas por destilación. Esto es lo que hace una refinería, calientan el petróleo a diferentes temperaturas y las cadenas son extraídas de acuerdo a su temperatura de vaporización en una torre de destilación. Otro procedimiento mas complejo es el denominado "cracking catalítico" en el cual, y utilizando catalizadores, se transforman las moléculas en otras menos complejas que resultan en nuevos productos.
Las cadenas de cinco átomos de carbono (C5), las C6 y C7 son muy ligeras y fácilmente vaporizables, son líquidos claros llamados Naftas, son utilizados como solventes para lavado al seco, para pinturas y como vehículos para productos de secado rápido.
Las cadenas desde C7H16 hasta C11H24 son mezcladas y utilizadas para las gasolinas. Todas ellas tienen temperaturas de vaporización inferiores al las del agua. Por eso es que al verter gasolina se evapora tan rápidamente.
La siguiente cadena es el Kerosén (de ahí se deriva el Jet Fuel) en el rango de C12 a C15, seguido por el diesel y los aceites mas pesados como el utilizado para las estufas de calentamiento de hogares.
Luego siguen los aceites lubricantes. Estos aceites no se vaporizan a temperatura ambiente. Por ejemplo, el aceite lubricante de un motor puede trabajar todo el día a temperaturas de 121 grados centígrados sin presentar ningún tipo de vaporización. Los aceites van de rangos muy livianos (como el aceite 3 en 1 o SAE 10) pasando por diferentes viscosidades de aceite de motor hasta los aceites pesados hipoidales para lubricación de cajas de engranajes y diferenciales y grasas semi-sólidas.
Las cadenas por encima de C20 toman características de sólidos, como ejemplos podemos citar las ceras parafinadas y los bitumenes asfálticos utilizados en las carreteras.
Todo esto proviene del petróleo y por eso son llamados combustibles fósiles y aceites minerales. La diferencia radica en las longitudes de las cadenas hidrocarbonadas.
¿Verdad que es sencillo?.
¿Qué significa el Octanaje en la gasolina?
Cuando se analiza el ciclo de funcionamiento de un motor de explosión interna o motor recíproco (ciclo Otto), uno de los tiempos del ciclo es denominado ciclo de explosión, en este ciclo el pistón comprime la mezcla de aire y combustible a un volumen muchísimo menor hasta que la mezcla es encendida por la bujía. La cantidad de compresión se llama régimen de compresión del motor y típicamente es de 8 a 1.
El octanaje de la gasolina le dice a Ud. cuanto la mezcla puede ser comprimida antes de que explote o se encienda espontáneamente por efecto de la misma compresión, (recuerde la leyes de Boyle-Mariotte y como los gases se calientan al ser comprimidos, recuerde también que los motores diesel no utilizan bujías pues la mezcla se enciende espontáneamente por el incremento de temperatura resultante de la compresión).
Cuando la mezcla se enciende por el efecto de la compresión en un motor de gasolina antes de que la bujía suministre la chispa, ocurre la detonación o pistoneo, que no es mas que una explosión a destiempo mientras el pistón aun no completa su ciclo y es uno de los efectos mas destructivos para un motor. El ruido que se escucha no es mas que el resultado de las violentas sacudidas del pistón dentro del cilindro. La gasolina de 87 octanos soporta un menor grado de compresión antes de la auto ignición si la comparamos con una gasolina de 95 octanos.
El régimen de compresión de su motor determina el grado de octanaje requerido de la gasolina requerida por el motor de su avión o vehículo. Una de las formas de incrementar la potencia de un motor de combustión interna es incrementar el régimen de compresión. De manera que los motores de alta cilindrada requieren gasolinas de alto octanaje.
Octano
El nombre Octano proviene del siguiente hecho: Cuando UD toma petróleo y lo destila termina obteniendo cadenas hidorcarbonadas de diferentes longitudes. Estas cadenas pueden ser separadas unas de otras y mezcladas para formar diferentes combustibles. Por ejemplo, el Metano, Propano y Butano son diferentes hidrocarbonos y toman forma de gases. El Metano tiene un solo átomo de carbono. El Propano tiene tres átomos de carbono y así sucesivamente hasta llegar al Heptano con siete átomos y al Octano con ocho átomos que ya toman formas líquidas y son denominados gasolinas.
Heptano
El Heptano maneja la compresión de una manera muy pobre. Solamente un poco de compresión y se enciende o explota espontáneamente. El Octano se comporta muy bien ante la compresión pues no se enciende fácilmente, aun ante grandes regímenes de compresión.
La gasolina de 87 Octanos contiene 87 % de Octano y 13 % de Heptano (o algunas otras combinaciones de combustibles que tienen las mismas características). Esta mezcla sólo se enciende espontáneamente a un régimen de compresión establecido y puede ser usado solo en motores que no excedan ese régimen de compresión. (Observen que en estas gasolinas no se utilizan derivados del plomo como antidetonante y son mas costosas de procesar). Las gasolinas para motores de aviación general típicamente están formuladas para octanajes de 100 hasta 130 octanos.
Aditivos de las Gasolinas
Durante la segunda guerra mundial se descubrió que al agregar un químico denominado tetraetilo de plomo mejoraba sustancialmente el octanaje o poder antidetonante de la gasolina. De esta forma se podían utilizar gasolinas mas baratas al agregarlo. Esto llevó a la utilización del termino de gasolinas con plomo. Se siguió utilizando el termino octanaje como medida del poder antidetonante, aun y cuando ahora tenia mas relación con el contenido de tetraetilo de plomo que con la adición de gasolinas tipo octano.
Sin embargo, estas gasolinas con aditivos de plomo tienen sus desventajas: 1. dañan los convertidores catalíticos que eliminan los contaminantes de los gases de escape y 2. Los derivados del plomo son altamente tóxicos. De hecho, los derivados de plomo de las gasolinas son absorbidos a través de la piel y son acumulativos, es decir, el cuerpo humano no los elimina, de manera que nunca se lave las manos con gasolina.
Cuando las leyes de protección del ambiente, en los países mas desarrollados, comenzaron a prohibir el uso de derivados de plomo en las gasolinas, el precio de estas se incrementó porque las refinerías ahora no podían utilizar gasolinas baratas.
Otro aditivo común ahora en las gasolinas es MTBE, es la abreviación de metyl tertiario butyl éter, es, sin muchas explicaciones una molécula creada a partir de una variedad de alcohol llamado metanol. Este compuesto se agrega a la gasolina por dos razones: 1. Mejora el octanaje y 2. actúa como un oxigenante, al agregar oxigeno a la reacción química cuando se quema la gasolina reduce la cantidad de gases y mezclas de hidrocarbonos no quemados. También al agregar un átomo de oxigeno al tóxico monóxido de carbono lo convierte en bióxido de carbono que no daña la salud, aunque ahora se ha descubierto que contribuye al efecto invernadero.
El MTBE se comenzó a utilizar mas extensivamente en Estados Unidos cuando entró en efecto el acta de aire limpio en 1990 como una forma de limitar la contaminación atmosférica. Este tipo de gasolinas, especialmente formuladas, contiene entre 10 y 15 % de MTBE.
El mayor problema con este compuesto es que se sospecha que es altamente carcinógeno y se mezcla fácilmente con el agua. Si un tanque de gasolina subterráneo comienza a fugar puede contaminar ríos y arroyos.
El compuesto mas probable para reemplazar al MTBE es el etanol, es una variedad de alcohol mas costosa de producir que el MTBE pero no representa un peligro cancerigeno.
Problemas de la Gasolina
La gasolina presenta dos problemas cuando se quema en un motor de combustión interna. El primero tiene que ver con el humo y el ozono que se produce en las grandes ciudades, el otro tiene que ver con el carbono y la formación de gases que causan efecto invernadero, o sea, un progresivo calentamiento de la atmósfera con las consecuentes variaciones anormales y destructivas del clima mundial.
Cuando el motor quema gasolina, idealmente debería producir -como subproducto de la combustión - dióxido de carbono y agua. Desafortunadamente el proceso no es perfecto y se producen además monóxido de carbono (gas tóxico), óxidos de nitrógeno u óxidos nitrosos e hidrocarbonos no quemados, componentes también altamente tóxicos.
Los convertidores catalíticos en el sistema de escape ayudan a eliminar la contaminación. Básicamente existen dos tipos: Reductores y oxidantes o una combinación de ambos. Los reductores reducen las combinaciones químicas de óxidos nitrosos eliminando el oxigeno y produciendo gases inofensivos inertes de nitrógeno. Los del tipo oxidante utilizan la ayuda de una bomba de aire impulsada por el motor para agregar oxigeno al monóxido de carbono (CO) para convertirlo en dióxido de carbono (CO2) y agregar también oxigeno a mezclas de hidrocarbonos (HC) para convertirlos en agua (H2O).
Los convertidores catalíticos utilizan varillas recubiertas de metales preciosos para ayudar en la reacción química tales como platino y rodio. Un catalizador es un elemento que interviene en una reacción química modificando su velocidad, acelerándola o retardándola, pero no se desgasta pues no interviene directamente en la reacción química. El plomo se deposita en los elementos del catalizador y lo deja inoperativo, la consecuencia es que la próxima revisión anual estatal su vehículo no pasaría la prueba del control de emisiones, en los países que así lo estipulan en sus leyes, y Ud. tendría que reemplazar este costoso componente.
