Capítulo 5: Naftas

Capítulo 5
Manual de combustibles
Naftas
La historia y desarrollo de las naftas y de los motores están íntimamente ligados .
Introducción
Las primeras naftas se elaboraron a fines del siglo
XIX, como resultado de la destilación atmosférica del
petróleo crudo. Su rango de destilación
(temperaturas a las cuales se evapora), era de 50 200 oC, con una calidad octánica suficiente para
impulsar a los motores de la época, de un solo
cilindro y sistemas rudimentarios de encendido y
carburación. El incipiente desarrollo, tanto de los
motores como de las naftas, condicionaba el escaso
rendimiento energético. El resultado: alto consumo
de nafta para obtener sólo una baja potencia específica. En la segunda década del siglo XX, e
impulsados por las necesidades de movilización de tropas y pertrechos en la Primera Guerra
Mundial, se requirió un cambio cualitativo al ser muy apreciada la relación potencia/peso de
los motores de combusti ón interna. Sin embargo, las naftas sólo podían mejorar su calidad
octánica si se partía de petróleos crudos con mayor proporción de aromáticos. En Estados
Unidos, el General Motors Research Laboratory y en Gran Bretaña los laboratorios Ricardo,
comenzaron a investigar cómo quemar los combustibles sin que detonasen de manera
espontánea, fenómeno conocido tambi én como "autoignición" o "pistoneo". Casi al mismo
tiempo, en 1920, se defini ó la forma en que detonan los distintos tipos de combustibles
(hidrocarburos aromáticos, parafínicos, isoparafínicos, nafténicos y olefínicos). Se desarrolló
un método de trabajo que permitió estudiar varios aditivos antidetonantes, destacándose el
tetraetilo de plomo. Su inclusión en las naftas de aquella época permiti ó aumentar
considerablemente la calidad octánica, y con ello disminuir la tendencia al pistoneo, elevando
la relación de compresi ón y mejorando, como resultado final, el rendimiento térmico de los
motores.
Mayor potencia disponible
Las naftas con plomo
comenzaron a distribuirse
en EE.UU. y Gran Bretaña
entre 1925 y 1928. A
principios de 1930, la
incorporación de las
primeras plantas de
craqueo térmico impulsó la
calidad de las naftas,
aumentando la cantidad de
gasolina a disposición del parque automotor, que por entonces crec ía vertiginosamente, no
sólo en Estados Unidos y Europa, sino también en el resto del mundo. Por aquel año, las
naftas poseían un número octano de 70, siendo utilizadas en motores con relación de
compresión de hasta 5,5:1. La Segunda Guerra Mundial volvió a impulsar el avance
tecnológico de las naftas, ya que los motores de aviación requerían un número de octano no
inferior a 100. Esto provocó un mayor desarrollo de las t écnicas de refinación del petróleo,
que posibilitara obtener grandes volúmenes de naftas de alto octanaje. Así se crearon las
plantas de proceso de craqueo catalítico, reformado, alkilación y desulfuración, siempre con el
agregado de fluido etílico, permitiendo que hacia 1960, la relación de compresión habitual en
los vehículos de pasajeros oscilara entre 7 y 7,5:1, llegando una d écada después a valores
entre 8 y 8,5:1.
Uso racional de los recursos
En 1973, la guerra árabe-israelí y la nacionalización de las
reservas petroleras árabes, sumadas a la revolución iraní de
1979, evidenciaron la cantidad limitada de petr óleo crudo
disponible. Ello determin ó una tendencia, no sólo en el diseño
de motores y vehículos, sino también como un importante
cambio en la filosofía: "Los recursos naturales deben
utilizarse racionalmente y sin derroche".
Protección ambiental
Además de los factores técnicos, políticos y económicos, otro comenzó a influir en la
producción y consumo de naftas: la consideración hacia el medio ambiente. En 1960 se
detectó una baja en la calidad del aire en la ciudad de Los Angeles (California, EE.UU.),
ocasionada por las emisiones de los motores de automóviles y agravada por una combinación
de factores climáticos y geogr áficos locales. Por ese motivo, y en coincidencia con
circunstancias similares monitoreadas en otras grandes concentraciones urbanas, se inició el
desarrollo de legislación tendiente a preservar el medio ambiente. La necesidad de disminuir
las emisiones provocó: 1) modificaciones en los motores, disminuyendo su rendimiento, 2)
introducción de los convertidores catalíticos, para el tratamiento de los gases de escape, 3)
eliminación del plomo como aditivo antidetonante, 4) investigación de otros aditivos que
pudiesen mejorar la calidad octánica de las naftas.
Mejor refinación
Gracias a los naftas reformuladas y a los nuevos
diseños de motores, los automóviles modernos son
más eficientes en el uso de combustibles,
aminorando
su impacto en el medio ambiente.
Estas circunstancias provocaron cambios en el
diseño y elaboración de las naftas. Dado que
los compuestos de plomo son altamente
perjudiciales para los convertidores catalíticos
y además cuestionados por razones de
preservación ambiental, la industria refinadora
continuó mejorando sus procesos e
investigaciones para obtener nuevos
combustibles amigables con el medio ambiente
y al mismo tiempo, alcanzar la cantidad de
octanos que satisficieran a los nuevos
motores, de menor tamaño y mayor
rendimiento.
Desde 1995, ninguna nafta en EE.UU. posee plomo, mientras que en la Argentina, ello
sucede desde 1998.
l
l
l
l
l
l
l
Arranque rápido en fr ío y en caliente.
Calentamiento rápido del motor.
Desarrollar máxima potencia y pique del motor con la máxima economía a todos los
regímenes de marcha.
Ausencia de pistoneo o detonación.
Mantener limpios inyectores, carburador, c ámara de combustión, bujías y cabeza del
pistón.
Evitar corrosión de los metales.
Minimizar el nivel de toxicidad de las emisiones.
Las exigencias de los nuevos diseños de motores y las prestaciones exigidas a las naftas,
llevaron a la formulación de lo que se conoce como "naftas reformuladas". Su definición
general es:
l
l
l
l
l
l
l
l
Eliminación del agregado de plomo.
Limitación de hidrocarburos aromáticos.
Limitación de hidrocarburos olefínicos.
Limitación de azufre.
Disminución de tensión de vapor REID.
Aumento de la calidad octánica.
Agregado de derivados oxigenados.
Empleo de aditivos multifuncionales.
Las naftas más modernas, como las de la L ínea YPF, elaboradas de acuerdo a estos
principios, ofrecen como beneficios:
l
l
l
l
Permiten el uso de convertidores catalíticos.
Permiten la inyección de nafta. (uso de sonda Lambda).
Disminuyen costos de mantenimiento.
Disminuyen consumo de nafta.
Un sistema electrónico de inyección de nafta multipunto est á compuesto
por: una plaqueta, el cuerpo principal, la bomba, el filtro, y los inyectores.
Multipunto indica que cada cilindro recibe mezcla, según captan sus
propios sensores. Los sistemas monopunto env ían la misma cantidad de
mezcla
a todos los cilindros, dado que la inyecci ón se efectúa en el m últiple de
admisión.
Ensayos internacionales que respaldan el diseño de la Línea de
Naftas YPF
Los aditivos multipropósito utilizados en la formulación de estas
naftas son evaluados mediante una secuencia de ensayos
químicos, físico-químicos y en banco de pruebas de motores,
realizados en laboratorios independientes homologados
internacionalmente. La secuencia de ensayos incluye la
evaluación de los aditivos para actuar tanto en el carburador
como en inyectores y v álvulas de admisión.
Para limpieza del carburador:
l
Método CRC - Ford 300 CID: Representa las exigencias impuestas en el mercado
l
americano.
Método CEC - Renault R56TL: De amplia difusión en la Comunidad Europea.
Para limpieza del inyectores (PFI):
l
l
Método CRC - Chrysler 2,2 litros: Ensayo de referencia aceptado tanto en el
mercado europeo como en el americano.
Este ensayo evalúa la tendencia del combustible a formar depósitos, su
incidencia en la obstrucción de inyectores y la capacidad de los aditivos de
minimizar dicha formación y la remoción de los mismos.
Para limpieza de válvulas de admisión (ITV):
l
l
Se realiza en vehículos BMW 318i (americano) y Mercedes Benz, inyección
directa (europeo).
Consiste en la marcha de un vehículo o motor, en condiciones estandarizadas de
ensayo y la evaluación comparativa respecto del motor nuevo del estado de los
inyectores y válvulas de admisión una vez finalizada la prueba.