Octanaje
El Número de octano, a veces denominado octanaje, es una escala que mide la capacidad antidetonante del combustible (como la gasolina) cuando se comprime dentro del cilindro de un motor.
Es una propiedad esencial en los carburantes utilizados en los motores de encendido por desarrollo de arco voltaico entre los electrodos de las bujías y que siguen un ciclo termodinámico en el que su comportamiento se asemeja al descrito por el Ciclo Otto.
En efecto, la eficacia del motor aumenta con altos índices de compresión, pero solamente mientras el combustible utilizado soporte ese nivel de compresión sin sufrir combustión prematura o detonación.
Un carburante tiene un número de octano igual a X si, en el motor C.F.R. provoca un martilleo equivalente al observado para una mezcla de X partes, en volumen de isooctano y partes de n-heptano
El N.O. fue definido alrededor de 1930. En aquella época, se eligieron dos hidrocarburos puros, conocidos por su comportamiento extremo desde el punto de vista de la detonación:
Este comportamiento de los hidrocarburos es genérico: Las n-parafinas detonan con facilidad, mientras que i-parafinas (y aromáticos) son refractarias.
Algunos combustibles (como el GLP, GNL, etanol y metanol, entre otros) poseen un índice de octano mayor de 100. Utilizar un combustible con un octanaje superior al que necesita un motor no lo perjudica ni lo beneficia. Si se tiene previsto que un motor vaya a usar combustible de octanaje alto, puede diseñarse con una relación de compresión más alta y mejorar su rendimiento.
Si un combustible no posee el índice de octano suficiente en motores con elevada relación de compresión (están comprendidas entre 8,5 y 10,5), se producirá el "autoencendido" de la mezcla, es decir, la combustión es demasiado rápida y dará lugar a una detonación prematura en la fase de compresión, que hará que el pistón sufra un golpe brusco y reducirá drásticamente el rendimiento del motor, llegando incluso a provocar graves averías. A este fenómeno también se le conoce entre los mecánicos como picado de bielas, pistoneo o cascabeleo.
Aunque comercialmente suele hablarse de un solo Número de Octano, las especificaciones técnicas de los distintos países incluyen dos valores, que miden el comportamiento de la gasolina para dos situaciones diferentes:
Así, por ejemplo, a la denominada "Gasolina Eurosuper 95" se le exige:
Ambos se miden en el mismo motor de prueba, pero a diferentes variables de ensayo, para simular los dos supuestos.
(Research Octane Number) Índice de octanaje que describe el comportamiento del combustible a bajas velocidades y temperaturas, menos riguroso que el índice de octanaje MON. Usualmente el índice de octanaje RON es más alto que el índice mínimo requerido por el motor y aproximadamente 10 puntos por encima del octanaje MON en el mismo combustible.
La diferencia con el RON es que se sobrecarga más el motor en el ensayo: se utiliza una mezcla precalentada, el motor más revolucionado y tiempos de ignición variables.
Típicamente, y dependiendo de la composición del combustible, el MON de una gasolina moderna puede estar unos 10 puntos por debajo del RON.
En la mayoría de países de Europa se utiliza el RON (incluyendo Australia y Nueva Zelanda), pero en Canadá, EE. UU., Brasil, México y otros países se utiliza una media simple entre el RON y el MON llamada Índice antidetonante (AKI) también llamado (R+M)/2.
Se denomina así a la diferencia entre los valores de R.O.N. y M.O.N. Es distinta para cada componente de la gasolina comercial, resultando una variable determinante en la economía del combustible.
Las gasolinas no son un producto directo del refinado del petróleo, sino que se trata de una compleja mezcla, con punto de ebullición comprendido entre ambiente y 180 °C, cuyo componente principal son hidrocarburos, acompañado en diferentes proporciones por productos oxigenados, estos últimos, con preferencia, de origen biológico.
Los hidrocarburos presentes en el petróleo presentan número de octano muy inferiores a los requeridos por las especificaciones de las gasolinas comerciales. Por este motivo es necesario someterlos a reacciones químicas que incrementen esta propiedad. Las más tradicionales son:
A partir de estas corrientes (y otras de menor importancia) se realiza la mezcla de componentes (blending, en idioma inglés) de acuerdo con una fórmula precisa a fin de que el producto resultante cumpla con las especificaciones fijadas por la normativa aplicable en cada país: Número de octano, la estabilidad/seguridad del producto durante su transporte y/o almacenamiento, su comportamiento en las condiciones de funcionamiento del motor, etc. sin olvidar otros parámetros determinantes de las emisiones al medio ambiente,
Para mejor visualizar la complejidad de la formulación, hay que considerar que en una refinería moderna, ninguna de las corrientes individuales anteriormente señaladas presenta las especificaciones de las gasolinas comerciales.
Existe software específico para determinar la mejor composición de las formulaciones, gasolinas u otros productos. Es frecuente la inclusión de estos procesos dentro de los programas (Programación Lineal o No Lineal) que optimizan el funcionamiento completo de la refinería.
Pronto se descubrió que algunas sustancias, añadidas en pequeñas dosis (0,15 / 0,60 g/l) mejoraba notablemente el poder antidetonante. El más empleado ha sido el Tetraetilo de plomo (T.E.L. Tetra Ethyl Lead, en lengua inglesa) que incrementa el Número de Octano entre 2 y 4 unidades. Se han utilizado otros compuestos organometálicos (naftenatos de manganeso, en particular), pero sin alcanzar la extensión del anterior.
La creciente preocupación por la incidencia del uso de carburantes sobre la salud de los ciudadanos, condujo a la progresiva eliminación de aditivos que contuviesen metales; en la actualidad, están prohibidos en la mayor parte de los países.
Modernamente, sin que pueda hablarse en rigor de "aditivos" se incorporan compuestos oxigenados: Éteres como el Etil Terc Butil Éter (ETBE) y Alcoholes como etanol o butanol, que además de tener Números de Octano superiores a 110, si son de origen orgánico, contribuyen a la sostenibilidad de los recursos.
Las gasolinas en las diferentes zonas mundiales varían su número de octano, de esta manera: