Captulo 5

Manual de combustibles

Naftas

La historia y desarrollo de las naftas y de los motores estn ntimamente ligados.

Introduccin

Las primeras naftas se elaboraron a fines del siglo XIX, como resultado de la destilacin atmosfrica del petrleo crudo. Su rango de destilacin (temperaturas a las cuales se evapora), era de 50 - 200 oC, con una calidad octnica suficiente para impulsar a los motores de la poca, de un solo cilindro y sistemas rudimentarios de encendido y carburacin. El incipiente desarrollo, tanto de los motores como de las naftas, condicionaba el escaso rendimiento energtico. El resultado: alto consumo

de nafta para obtener slo una baja potencia especfica. En la segunda dcada del siglo XX, e impulsados por las necesidades de movilizacin de tropas y pertrechos en la Primera Guerra Mundial, se requiri un cambio cualitativo al ser muy apreciada la relacin potencia/peso de los motores de combusti n interna. Sin embargo, las naftas slo podan mejorar su calidad octnica si se parta de petrleos crudos con mayor proporcin de aromticos. En Estados Unidos, el General Motors Research Laboratory y en Gran Bretaa los laboratorios Ricardo, comenzaron a investigar cmo quemar los combustibles sin que detonasen de manera espontnea, fenmeno conocido tambin como "autoignicin" o "pistoneo". Casi al mismo tiempo, en 1920, se defini la forma en que detonan los distintos tipos de combustibles (hidrocarburos aromticos, parafnicos, isoparafnicos, naftnicos y olefnicos). Se desarroll un mtodo de trabajo que permiti estudiar varios aditivos antidetonantes, destacndose el tetraetilo de plomo. Su inclusin en las naftas de aquella poca permiti aumentar considerablemente la calidad octnica, y con ello disminuir la tendencia al pistoneo, elevando la relacin de compresi n y mejorando, como resultado final, el rendimiento trmico de los motores.

Mayor potencia disponible

Las naftas con plomo comenzaron a distribuirse en EE.UU. y Gran Bretaa entre 1925 y 1928. A principios de 1930, la incorporacin de las primeras plantas de craqueo trmico impuls la calidad de las naftas, aumentando la cantidad de

gasolina a disposicin del parque automotor, que por entonces crec a vertiginosamente, no slo en Estados Unidos y Europa, sino tambin en el resto del mundo. Por aquel ao, las naftas posean un nmero octano de 70, siendo utilizadas en motores con relacin de compresin de hasta 5,5:1. La Segunda Guerra Mundial volvi a impulsar el avance tecnolgico de las naftas, ya que los motores de aviacin requeran un nmero de octano no

inferior a 100. Esto provoc un mayor desarrollo de las t cnicas de refinacin del petrleo, que posibilitara obtener grandes volmenes de naftas de alto octanaje. As se crearon las plantas de proceso de craqueo cataltico, reformado, alkilacin y desulfuracin, siempre con el agregado de fluido etlico, permitiendo que hacia 1960, la relacin de compresin habitual en los vehculos de pasajeros oscilara entre 7 y 7,5:1, llegando una dcada despus a valores entre 8 y 8,5:1.

Uso racional de los recursos

En 1973, la guerra rabe-israel y la nacionalizacin de las reservas petroleras rabes, sumadas a la revolucin iran de 1979, evidenciaron la cantidad limitada de petr leo crudo disponible. Ello determin una tendencia, no slo en el diseo de motores y vehculos, sino tambin como un importante cambio en la filosofa: "Los recursos naturales deben utilizarse racionalmente y sin derroche".

Proteccin ambiental

Adems de los factores tcnicos, polticos y econmicos, otro comenz a influir en la produccin y consumo de naftas: la consideracin hacia el medio ambiente. En 1960 se detect una baja en la calidad del aire en la ciudad de Los Angeles (California, EE.UU.), ocasionada por las emisiones de los motores de automviles y agravada por una combinacin de factores climticos y geogrficos locales. Por ese motivo, y en coincidencia con circunstancias similares monitoreadas en otras grandes concentraciones urbanas, se inici el desarrollo de legislacin tendiente a preservar el medio ambiente. La necesidad de disminuir las emisiones provoc: 1) modificaciones en los motores, disminuyendo su rendimiento, 2) introduccin de los convertidores catalticos, para el tratamiento de los gases de escape, 3) eliminacin del plomo como aditivo antidetonante, 4) investigacin de otros aditivos que pudiesen mejorar la calidad octnica de las naftas.

Mejor refinacin

l Arranque rpido en fr o y en caliente. l Calentamiento rpido del motor. l Desarrollar mxima potencia y pique del motor con la mxima economa a todos los

regmenes de marcha. l Ausencia de pistoneo o detonacin. l Mantener limpios inyectores, carburador, c mara de combustin, bujas y cabeza del

pistn. l Evitar corrosin de los metales. l Minimizar el nivel de toxicidad de las emisiones.

Gracias a los naftas reformuladas y a los nuevos diseos de motores, los automviles modernos son ms eficientes en el uso de combustibles, aminorando su impacto en el medio ambiente.

Estas circunstancias provocaron cambios en el diseo y elaboracin de las naftas. Dado que los compuestos de plomo son altamente perjudiciales para los convertidores catalticos y adems cuestionados por razones de preservacin ambiental, la industria refinadora continu 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 tamao y mayor rendimiento.

Desde 1995, ninguna nafta en EE.UU. posee plomo, mientras que en la Argentina, ello sucede desde 1998.

Las exigencias de los nuevos diseos de motores y las prestaciones exigidas a las naftas, llevaron a la formulacin de lo que se conoce como "naftas reformuladas". Su definicin general es:

l Eliminacin del agregado de plomo. l Limitacin de hidrocarburos aromticos. l Limitacin de hidrocarburos olefnicos. l Limitacin de azufre. l Disminucin de tensin de vapor REID. l Aumento de la calidad octnica. l Agregado de derivados oxigenados. l Empleo de aditivos multifuncionales.

Las naftas ms modernas, como las de la L nea YPF, elaboradas de acuerdo a estos principios, ofrecen como beneficios:

l Permiten el uso de convertidores catalticos. l Permiten la inyeccin de nafta. (uso de sonda Lambda). l Disminuyen costos de mantenimiento. l Disminuyen consumo de nafta.

Un sistema electrnico de inyeccin de nafta multipunto est compuesto por: una plaqueta, el cuerpo principal, la bomba, el filtro, y los inyectores. Multipunto indica que cada cilindro recibe mezcla, segn captan sus propios sensores. Los sistemas monopunto envan la misma cantidad de mezcla a todos los cilindros, dado que la inyeccin se efecta en el m ltiple de admisin.

Ensayos internacionales que respaldan el diseo de la Lnea de Naftas YPF

Los aditivos multipropsito utilizados en la formulacin de estas naftas son evaluados mediante una secuencia de ensayos qumicos, fsico-qumicos y en banco de pruebas de motores, realizados en laboratorios independientes homologados internacionalmente. La secuencia de ensayos incluye la evaluacin de los aditivos para actuar tanto en el carburador como en inyectores y v lvulas de admisin.

Para limpieza del carburador:

l Mtodo CRC - Ford 300 CID: Representa las exigencias impuestas en el mercado

americano. l Mtodo CEC - Renault R56TL: De amplia difusin en la Comunidad Europea.

Para limpieza del inyectores (PFI):

l Mtodo CRC - Chrysler 2,2 litros: Ensayo de referencia aceptado tanto en el mercado europeo como en el americano.

l Este ensayo evala la tendencia del combustible a formar depsitos, su incidencia en la obstruccin de inyectores y la capacidad de los aditivos de minimizar dicha formacin y la remocin de los mismos.

Para limpieza de vlvulas de admisin (ITV):

l Se realiza en vehculos BMW 318i (americano) y Mercedes Benz, inyeccin directa (europeo).

l Consiste en la marcha de un vehculo o motor, en condiciones estandarizadas de ensayo y la evaluacin comparativa respecto del motor nuevo del estado de los inyectores y vlvulas de admisin una vez finalizada la prueba.