Gasolina
Definición
La gasolina (inglés americano) o la gasolina (inglés británico) es un líquido transparente derivado del petróleo que se utiliza principalmente como combustible en los motores de combustión interna de encendido por chispa. Consiste principalmente en compuestos orgánicos obtenidos por destilación fraccionada de petróleo, mejorados con una variedad de aditivos. En promedio, un barril de 42 galones de petróleo crudo (159 litros) produce aproximadamente 19 galones (72 litros) de gasolina cuando se procesa en una refinería de petróleo, aunque esto varía según el análisis de crudo.
La característica de una mezcla de gasolina particular para resistir el encendido demasiado temprano (que causa golpes y reduce la eficiencia en los motores alternativos) se mide por su índice de octanaje. La gasolina se produce en varios grados de octanaje. El tetraetil-plomo y otros compuestos de plomo ya no se usan en la mayoría de las áreas para aumentar el índice de octano. Se agregan otros productos químicos a la gasolina para mejorar la estabilidad química y las características de rendimiento, controlar la corrosión y proporcionar la limpieza del sistema de combustible. La gasolina puede contener productos químicos que contienen oxígeno como etanol, MTBE o ETBE para mejorar la combustión.
La gasolina utilizada en los motores de combustión interna tiene un efecto significativo sobre el medio ambiente, tanto en los efectos locales (por ejemplo, smog) como en los efectos globales (por ejemplo, el efecto sobre el clima). La gasolina también puede entrar al ambiente sin quemar, como líquidos y vapores, por fugas y manejo durante la producción, transporte y entrega, desde tanques de almacenamiento, derrames, etc. Como ejemplo de esfuerzos para controlar tales fugas, muchos tanques de almacenamiento (subterráneos) se requieren medidas extensas para detectar y prevenir dichas fugas. La gasolina contiene benceno y otros carcinógenos conocidos.
Etimología
"Gasolina" es una palabra de América del Norte que se refiere al combustible para automóviles. El Oxford English Dictionary data su primer uso registrado hasta 1863 cuando se deletreaba "gasolene". El término "gasolina" se usó por primera vez en América del Norte en 1864. Las palabras son una derivación de la palabra "gas" y los sufijos químicos "-ol" y "-ine" o "-ene".
Sin embargo, el término también puede haber sido influenciado por la marca registrada "Cazeline" o "Gazeline". El 27 de noviembre de 1862, el editor británico, comerciante de café y activista social John Cassell colocó un anuncio en The Times of London:
Esta es la primera aparición de la palabra que se ha encontrado. Cassell descubrió que un tendero de Dublín llamado Samuel Boyd vendía líneas falsificadas y le escribió para pedirle que se detuviera. Boyd no respondió y cambió cada "C" en una "G", acuñando así la palabra "gazeline".
"Gasolina" se usa en la mayoría de los países de la Commonwealth. "Petrol" fue utilizado por primera vez como el nombre de un producto refinado de petróleo en 1870 por el mayorista británico Carless, Capel & Leonard, que lo comercializó como solvente. Cuando el producto encontró más tarde un nuevo uso como combustible para el motor, Frederick Simms, un asociado de Gottlieb Daimler, sugirió a Carless que registraran la marca "gasolina", pero en ese momento la palabra ya era de uso general, posiblemente inspirada en el pétrole francés , y el registro no fue permitido. Carless registró una serie de nombres alternativos para el producto, pero "gasolina" se convirtió en el término común para el combustible en la Commonwealth británica.
Los refinadores británicos originalmente usaron el "espíritu del motor" como nombre genérico para el combustible automotriz y el "espíritu de la aviación" para la gasolina de aviación. Cuando a Carless se le negó la marca de "gasolina" en la década de 1930, sus competidores cambiaron al nombre más popular "gasolina". Sin embargo, el "espíritu del motor" ya se había convertido en ley y normativa, por lo que el término sigue en uso como nombre formal de la gasolina. El término se usa más ampliamente en Nigeria, donde las compañías petroleras más grandes llaman a su producto "espíritu motor premium". Aunque la "gasolina" ha hecho incursiones en el inglés nigeriano, el "espíritu motor premium" sigue siendo el nombre formal que se utiliza en publicaciones científicas, informes gubernamentales y periódicos.
El uso de la palabra gasolina en lugar de gasolina fuera de Norteamérica a menudo puede ser confuso. Acortar la gasolina al gas , lo que sucede a menudo, causa confusión con varias formas de gas utilizadas como combustible para automóviles (gas natural comprimido (GNC), gas natural licuado (GNL) y gas licuado de petróleo (GLP). En muchos países, la gasolina tiene un nombre familiar derivada de la de la sustancia química benceno ( por ejemplo , alemán Benzin , Checa bencina , holandés bencina , italiano benzina , бензин rusa bencina , polaco benzyna , español chilena bencina , tailandés เบนซิน bensin , βενζίνη griega venzini , rumano benzina , hebreo בנזין bencina , sueco bensin , árabe بنزين binzīn , catalán benzina ). Argentina, Uruguay y Paraguay usan el nombre coloquial nafta derivado del de la nafta química.
Historia
Los primeros motores de combustión automotriz, los llamados motores Otto, se desarrollaron en el último cuarto del siglo XIX en Alemania. El combustible era un hidrocarburo relativamente volátil obtenido del gas de carbón. Con un punto de ebullición cercano a los 85 ° C (octanos ebullidos a unos 40 ° C más), era muy adecuado para los primeros carburadores (evaporadores). El desarrollo de un carburador de "boquilla de pulverización" permitió el uso de combustibles menos volátiles. Se intentaron mejoras adicionales en la eficiencia del motor a relaciones de compresión más altas, pero los primeros intentos se bloquearon por golpeteo (explosión prematura de combustible).
Estados Unidos, 1903 a 1917
Durante el período inicial del desarrollo del motor de gasolina, los aviones se vieron obligados a usar gasolina de vehículos de motor ya que la gasolina de aviación no existía. Estos primeros combustibles se denominaron gasolinas de destilación directa y fueron subproductos de la destilación de un solo petróleo crudo para producir queroseno, que era el principal producto buscado para la iluminación en lámparas de queroseno. La producción de gasolina no superaría la producción de queroseno hasta 1916. Las primeras gasolinas de primera destilación fueron el resultado de la destilación de los crudos del este y no hubo mezcla de destilados de diferentes crudos. La composición de estos primeros combustibles era desconocida y la calidad variaba mucho ya que los crudos de diferentes yacimientos de petróleo creaban diferentes mezclas de hidrocarburos en diferentes proporciones. Los efectos del motor producidos por una combustión anormal (detonación y preencendido del motor) debido a combustibles inferiores aún no se habían identificado y, como resultado, no había clasificación de la gasolina en términos de su resistencia a la combustión anormal. La especificación general de las gasolinas tempranas era la de la gravedad específica a través de la escala Baumé y más tarde la volatilidad (capacidad de vaporización) especificada en términos de puntos de ebullición, que sería el enfoque principal de los productores. Estas gasolinas de petróleo crudo del este temprano tenían resultados de prueba de Baumé relativamente altos (65 a 80 grados Baumé) y se llamaban gasolinas Pennsylvania de "alta prueba" o simplemente "alta prueba" y con frecuencia se usarían en motores de aviones. La especificación general de las gasolinas tempranas era la de la gravedad específica a través de la escala Baumé y más tarde la volatilidad (capacidad de vaporización) especificada en términos de puntos de ebullición, que sería el enfoque principal de los productores. Estas gasolinas de petróleo crudo del este temprano tenían resultados de prueba de Baumé relativamente altos (65 a 80 grados Baumé) y se llamaban gasolinas Pennsylvania de "alta prueba" o simplemente "alta prueba" y con frecuencia se usarían en motores de aviones. La especificación general de las gasolinas tempranas era la de la gravedad específica a través de la escala Baumé y más tarde la volatilidad (capacidad de vaporización) especificada en términos de puntos de ebullición, que sería el enfoque principal de los productores. Estas gasolinas de petróleo crudo del este temprano tenían resultados de prueba de Baumé relativamente altos (65 a 80 grados Baumé) y se llamaban gasolinas Pennsylvania de "alta prueba" o simplemente "alta prueba" y con frecuencia se usarían en motores de aviones.
En 1910, el aumento de la producción de automóviles y el consiguiente aumento en el consumo de gasolina combinado con la creciente electrificación de la iluminación que producía una disminución en la demanda de queroseno creó un problema de suministro. Parecía que la industria petrolera quedaría atrapada en la producción de kerosene y en la producción de gasolina, ya que la simple destilación no podía alterar la relación de los dos productos con un crudo determinado. La solución apareció en 1911 cuando el proceso de Burton creó grietas térmicas de los crudos que aumentaban el rendimiento porcentual de la gasolina de los hidrocarburos más pesados y esto se combinó con la expansión de mercados extranjeros para la exportación de queroseno excedente que el mercado nacional ya no necesitaba. Se creía que estas nuevas gasolinas térmicamente "craqueadas" no tenían efectos nocivos y se agregarían a las gasolinas de destilación directa. También existía la práctica de mezclar destilados pesados y ligeros para lograr una lectura de Baumé deseada, y colectivamente se los denominó gasolinas "mezcladas". Poco a poco, la volatilidad se ganó a favor de la prueba de Baumé, aunque ambas se usarían en combinación para especificar una gasolina. Todavía en junio de 1917, Standard Oil (el mayor refinador de petróleo crudo en los Estados Unidos en este momento) declararía que la propiedad más importante de una gasolina era su volatilidad. Se estima que la calificación equivalente de estas gasolinas de carrera directa varió de 40 a 60 octanos y que la "prueba alta" (a veces referida como "grado de lucha") probablemente promedió 50 a 65 octanos. Poco a poco, la volatilidad se ganó a favor de la prueba de Baumé, aunque ambas se usarían en combinación para especificar una gasolina. Todavía en junio de 1917, Standard Oil (el mayor refinador de petróleo crudo en los Estados Unidos en este momento) declararía que la propiedad más importante de una gasolina era su volatilidad. Se estima que la calificación equivalente de estas gasolinas de carrera directa varió de 40 a 60 octanos y que la "prueba alta" (a veces referida como "grado de lucha") probablemente promedió 50 a 65 octanos. Poco a poco, la volatilidad se ganó a favor de la prueba de Baumé, aunque ambas se usarían en combinación para especificar una gasolina. Todavía en junio de 1917, Standard Oil (el mayor refinador de petróleo crudo en los Estados Unidos en este momento) declararía que la propiedad más importante de una gasolina era su volatilidad. Se estima que la calificación equivalente de estas gasolinas de carrera directa varió de 40 a 60 octanos y que la "prueba alta" (a veces referida como "grado de lucha") probablemente promedió 50 a 65 octanos.
Primera Guerra Mundial
Antes de la entrada de los Estados Unidos en la Primera Guerra Mundial, los aliados europeos usaban combustibles derivados de petróleo crudo de Borneo, Java y Sumatra que daban un rendimiento satisfactorio en sus aviones militares. Con la entrada de los Estados Unidos en abril de 1917, los Estados Unidos se convirtieron en el principal proveedor de gasolina de aviación para los aliados y se observó una disminución en el rendimiento del motor. Pronto se descubrió que los combustibles de los vehículos de motor eran insatisfactorios para la aviación y después de la pérdida de una cantidad de aviones de combate la atención se centró en la calidad de las gasolinas que se usaban. Las pruebas de vuelo posteriores realizadas en 1937 mostraron que una reducción de octano de 13 puntos (de 100 a 87 octanos) disminuía el rendimiento del motor en un 20% y la distancia de despegue aumentaba en un 45 por ciento. Si se produjera una combustión anormal, el motor podría perder la potencia suficiente como para imposibilitar el transporte por el aire y una caída en el despegue sería una amenaza para el piloto y el avión. El 2 de agosto de 1917, la Oficina de Minas organizó el estudio de los combustibles para aeronaves en cooperación con la Sección de Aviación del Cuerpo de Señales y una encuesta general concluyó que no existían datos confiables sobre los combustibles adecuados para las aeronaves. Como resultado, comenzaron las pruebas de vuelo en los campos de Langley, McCook y Wright para determinar cómo funcionaban las diferentes gasolinas en diferentes condiciones. Estas pruebas mostraron que en ciertas aeronaves, las gasolinas de los vehículos automotores se desempeñaban tan bien como las "Pruebas altas", pero en otros tipos daban como resultado motores en funcionamiento. Además, las gasolinas de aceites crudos aromáticos y nafténicos de California, el sur de Texas y Venezuela dieron como resultado motores de funcionamiento suave.
Estados Unidos, 1918 a 1929
Los diseñadores de motores sabían que según el ciclo Otto la potencia y la eficiencia aumentaban con la relación de compresión, pero la experiencia con estas primeras gasolinas durante WW I mostró que una mayor relación de compresión aumentaba el riesgo de combustión anormal produciendo menor potencia, menor eficiencia, motores de funcionamiento en caliente y a daño severo del motor. Para compensar estos pobres combustibles, los primeros motores usaban bajas relaciones de compresión y esto requería motores relativamente grandes y pesados para producir potencia y eficiencia limitadas. El primer motor de Wright Brothers utilizó una relación de compresión tan baja como 4.7 a uno y desarrolló solo 12 caballos de fuerza de 201 pulgadas cúbicas y pesó 180 libras. . Esta fue una gran preocupación para los diseñadores de aviones y las necesidades de la industria de la aviación llevaron a la búsqueda de combustibles que pudieran usarse en motores de compresión superior.
Entre 1917 y 1919, la cantidad de gasolina craqueada térmicamente utilizada casi se duplicó. Además, el uso de gasolina natural aumentó enormemente. Durante este período, muchos estados establecieron especificaciones para la gasolina de motor, pero ninguno de ellos estuvo de acuerdo y fueron insatisfactorios desde un punto de vista u otro. Las refinerías de petróleo más grandes comenzaron a especificar el porcentaje de material insaturado (los productos agrietados térmicamente causaron engomado tanto en uso como en almacenamiento. Consulte los compuestos saturados e insaturados y los hidrocarburos insaturados son más reactivos y tienden a combinarse con impurezas que conducen al engomado). En 1922, el gobierno publicó las primeras especificaciones para gasolinas de aviación (dos grados fueron designados como "Fighting" y "Domestic" y se regían por puntos de ebullición, color, contenido de azufre y una prueba de formación de goma) junto con un "Motor" grado para automóviles. La prueba de goma esencialmente eliminó la gasolina craqueada térmicamente de la aviación y, por lo tanto, las gasolinas de la aviación volvieron a fraccionar las naftas de destilación directa o combinar las naftas craqueadas térmicamente y las altamente tratadas. Esta situación persistió hasta 1929.
La industria del automóvil reaccionó ante el aumento de la gasolina craqueada térmicamente con alarma. El craqueo térmico produjo grandes cantidades de mono y diolefinas (hidrocarburos insaturados) que aumentaron el riesgo de engomado. También la volatilidad estaba disminuyendo hasta el punto de que el combustible no se vaporizaba y se pegaba a las bujías y las ensuciaba, creando un arranque difícil y un funcionamiento irregular en invierno y pegándose a las paredes del cilindro, evitando los pistones y los anillos y yendo al aceite del cárter. Un diario decía, "... en un motor multicilíndrico en un automóvil caro, estamos diluyendo el aceite en el cárter hasta en un 40 por ciento en una carrera de 200 millas, como el análisis del petróleo en el petróleo. Pan muestra ". Al estar muy descontentos con la consiguiente reducción en la calidad general de la gasolina, los fabricantes de automóviles sugirieron imponer un estándar de calidad a los proveedores de aceite. La industria petrolera acusó a los fabricantes de automóviles de no hacer lo suficiente para mejorar la economía del vehículo y esto se hizo conocido dentro de las dos industrias como 'El problema del combustible'. La animosidad creció entre las industrias, cada una acusando a la otra de no hacer nada para resolver los asuntos y las relaciones se deterioraron. La situación se resolvió cuando el Instituto Americano del Petróleo (API) inició una conferencia para abordar 'El Problema del Combustible' y se estableció un Comité de Investigación de Combustible Combustible (CFR) en 1920 para supervisar programas y soluciones de investigación conjuntos. Además de representantes de las dos industrias, la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) también desempeñó un papel fundamental en la elección de la Oficina Estadounidense de Normas, como organización de investigación imparcial, para llevar a cabo muchos de los estudios. Inicialmente, todos los programas estaban relacionados con la volatilidad y el consumo de combustible, la facilidad de arranque, la dilución del aceite del cárter y la aceleración.
Ya en 1917-1918, investigadores como Gibson, Ricardo, Midgely y Boyd comenzaron a investigar la combustión anormal y esto condujo al descubrimiento en la década de 1920 de compuestos antidetonantes, los más importantes fueron los de Thomas Midgley Jr. y Boyd, específicamente el tetraetil-lead (TEL). Esta innovación inició un ciclo de mejoras en la eficiencia del combustible que coincidió con el desarrollo a gran escala de la refinación de petróleo para proporcionar más productos en el rango de ebullición de la gasolina.
La controversia de la gasolina con plomo, 1924-1925
Con el uso creciente de gasolinas craqueadas térmicamente surgió una mayor preocupación por sus efectos sobre la combustión anormal y esto llevó a la investigación de aditivos antidetonantes. Comenzando en 1916 Charles F. Kettering comenzó a investigar aditivos basados en dos caminos, la solución de "alto porcentaje" donde se añadieron grandes cantidades de etanol y la solución de "bajo porcentaje" que condujo al descubrimiento de tetraetil-lead (TEL) en diciembre de 1921 donde solo se necesitan 2-4 gramos por galón. No se podía patentar el etanol, pero TEL lo hizo para que Kettering obtuviera una patente para TEL y comenzó a promocionarla en lugar de otras opciones. Los peligros del plomo ya estaban bien establecidos y Kettering fue advertido directamente por Robert Wilson del MIT, Reid Hunt de Harvard, Yandell Henderson de Yale, y Charles Kraus de la Universidad de Pottsdam en Alemania sobre su uso. Kraus había trabajado en tetraethyl lead durante muchos años y lo llamó "un veneno rastrero y malicioso" que había matado a un miembro de su comité de disertación. El 27 de octubre de 1924, los artículos de periódicos en todo el país hablaban de los trabajadores de la refinería Standard Oil, cerca de Elizabeth, Nueva Jersey, que producían TEL y sufrían de envenenamiento por plomo. Para el 30 de octubre de 1924 el número de muertos había llegado a cinco. En noviembre, la Comisión Laboral de Nueva Jersey cerró la refinería Bayway y se inició una investigación del gran jurado que no dio lugar a cargos en febrero de 1925. Las ventas de gasolina con plomo fueron prohibidas en Nueva York, Filadelfia y Nueva Jersey. GM, DuPont y Standard Oil, que eran parteners en Ethyl, la compañía creada para producir TEL, comenzó a argumentar que no había alternativas a la gasolina con plomo. Después de que los estudios defectuosos determinaron que la gasolina tratada con TEL no era un problema de salud pública, la controversia disminuyó.
Estados Unidos, 1930-1941
En el período de 5 años antes de 1929, se estaba llevando a cabo una gran cantidad de experimentación en diferentes métodos de prueba para determinar la resistencia del combustible a una combustión anormal. El "golpeteo" del motor dependía de una amplia variedad de parámetros, incluidos la compresión, la temperatura del cilindro, los motores refrigerados por aire o refrigerados por agua, las formas de la cámara, las temperaturas de admisión, las mezclas magras o ricas y más. Esto condujo a una variedad confusa de motores de prueba que dieron resultados contradictorios y no existía una escala de calificación estándar. En 1929, la mayoría de los fabricantes y usuarios de gasolina de aviación reconocieron la necesidad de incluir algún tipo de calificación antidetonante en las especificaciones. En 1929 se adoptó la escala de calificación Octane y en 1930 se estableció la primera especificación de octano para los combustibles de aviación.
Durante este período, la investigación demostró que la estructura de hidrocarburos era extremadamente importante para las propiedades anti-bloqueo del combustible. Las parafinas de cadena recta en el rango de ebullición de la gasolina tenían bajas cualidades antidetonantes, mientras que las moléculas en forma de anillo, como los hidrocarburos aromáticos (un ejemplo es el benceno), tenían una mayor resistencia al golpeteo. Este desarrollo llevó a la búsqueda de procesos que producirían más de estos compuestos a partir de los crudos que los obtenidos en destilación directa o craqueo térmico. La investigación de los principales refinadores en los procesos de conversión produjo isomerización, deshidratación y alquilación que cambiarían el butano barato y abundante en isooctano, que se convirtió en un componente importante en la mezcla de combustible de aviación. Para complicar aún más la situación, a medida que el rendimiento del motor aumentaba, la altitud a la que podían llegar las aeronaves aumentó, lo que generó preocupaciones sobre la congelación del combustible. La disminución de la temperatura promedio es 3.6 grados Fahrenheit por 1,000 pies de aumento en la altitud y en 40,000 pies la temperatura puede acercarse a -70 grados. La presencia de aditivos como el benceno con un punto de congelación de 42 grados se congelaría en la gasolina y se taponarían las líneas de combustible. Los compuestos aromáticos sustitutos como tolueno, xileno o cumeno combinados con benceno limitado resolverían el problema.
Para 1935, había siete grados diferentes de aviación basados en el octanaje, dos grados del Ejército, cuatro grados de la Marina y tres grados comerciales. En 1937 y la introducción de gasolina de 100 octanos, la confusión aumentó a 14 grados diferentes, además de 11 en países extranjeros. Dado que algunas compañías debían almacenar 14 grados de combustible de aviación, ninguno de los cuales podía intercambiarse, el efecto en los refinadores fue negativo. La industria de la refinación no podía concentrarse en procesos de conversión de gran capacidad para tantos grados diferentes y había que encontrar una solución. En 1941, principalmente a través de los esfuerzos del Comité de Investigación Cooperativa de Combustible, el número de grados se redujo a tres; 73, 91 y 100 octanos.
En 1937 Eugene Houdry desarrolló el proceso Houdry de craqueo catalítico que producía un stock de gasolina de alto octanaje que era superior al producto craqueado térmicamente ya que no contenía la alta concentración de olefinas. En 1940, solo había 14 unidades Houdry en operación en los EE. UU. En 1943, esto había aumentado a 77, ya sea del proceso Houdry o del tipo de Catalytic Fluid Catalytic o Thermofor.
SEGUNDA GUERRA MUNDIAL
- Alemania
El petróleo y sus subproductos, especialmente la gasolina de aviación de alto octanaje, serían un motivo de preocupación por la forma en que Alemania condujo la guerra. Como resultado de las lecciones de la Primera Guerra Mundial, Alemania había almacenado petróleo y gasolina para su ofensiva Blitzkrieg y se había anexionado a Austria agregando 18,000 barriles por día de producción de petróleo, pero esto no fue suficiente para sostener la conquista planificada de Europa. Debido a que los suministros capturados y los yacimientos de petróleo serían necesarios para alimentar la campaña, el alto mando alemán había creado un escuadrón especial de expertos en yacimientos petrolíferos procedentes de las industrias petroleras nacionales. Serían enviados a extinguir los incendios de yacimientos petrolíferos para que la producción volviera a funcionar lo antes posible. Pero capturar campos petrolíferos sería un obstáculo durante toda la guerra. En la Invasión de Polonia, las estimaciones alemanas del consumo de gasolina resultaron muy subestimadas. Heinz Guderian y sus divisiones Panzer consumieron 1,000 galones de gasolina por milla en el camino a Viena. Pero cuando participaron en combates en todo el país, el consumo de gasolina casi se duplicó. En el segundo día de la batalla, una unidad del XIX Cuerpo se vio obligada a detenerse cuando se quedó sin gasolina. Uno de los principales objetivos de la invasión polaca fueron sus campos petroleros, pero los soviéticos invadieron y capturaron el 70% de la producción polaca antes de que los alemanes pudieran alcanzarla. A través del Acuerdo comercial germano-soviético (1940), Stalin acordó en términos vagos suministrar a Alemania petróleo adicional igual al producido por los yacimientos polacos ocupados por la Unión Soviética en Drohobych y Boryslav a cambio de carbón y tubos de acero. Pero cuando participaron en combates en todo el país, el consumo de gasolina casi se duplicó. En el segundo día de la batalla, una unidad del XIX Cuerpo se vio obligada a detenerse cuando se quedó sin gasolina. Uno de los principales objetivos de la invasión polaca fueron sus campos petroleros, pero los soviéticos invadieron y capturaron el 70% de la producción polaca antes de que los alemanes pudieran alcanzarla. A través del Acuerdo comercial germano-soviético (1940), Stalin acordó en términos vagos suministrar a Alemania petróleo adicional igual al producido por los yacimientos polacos ocupados por la Unión Soviética en Drohobych y Boryslav a cambio de carbón y tubos de acero. Pero cuando participaron en combates en todo el país, el consumo de gasolina casi se duplicó. En el segundo día de la batalla, una unidad del XIX Cuerpo se vio obligada a detenerse cuando se quedó sin gasolina. Uno de los principales objetivos de la invasión polaca fueron sus campos petroleros, pero los soviéticos invadieron y capturaron el 70% de la producción polaca antes de que los alemanes pudieran alcanzarla. A través del Acuerdo comercial germano-soviético (1940), Stalin acordó en términos vagos suministrar a Alemania petróleo adicional igual al producido por los yacimientos polacos ocupados por la Unión Soviética en Drohobych y Boryslav a cambio de carbón y tubos de acero. Uno de los principales objetivos de la invasión polaca fueron sus campos petroleros, pero los soviéticos invadieron y capturaron el 70% de la producción polaca antes de que los alemanes pudieran alcanzarla. A través del Acuerdo comercial germano-soviético (1940), Stalin acordó en términos vagos suministrar a Alemania petróleo adicional igual al producido por los yacimientos polacos ocupados por la Unión Soviética en Drohobych y Boryslav a cambio de carbón y tubos de acero. Uno de los principales objetivos de la invasión polaca fueron sus campos petroleros, pero los soviéticos invadieron y capturaron el 70% de la producción polaca antes de que los alemanes pudieran alcanzarla. A través del Acuerdo comercial germano-soviético (1940), Stalin acordó en términos vagos suministrar a Alemania petróleo adicional igual al producido por los yacimientos polacos ocupados por la Unión Soviética en Drohobych y Boryslav a cambio de carbón y tubos de acero.
Incluso después de que los nazis conquistaran los vastos territorios de Europa, esto no ayudó a la escasez de gasolina. Esta área nunca había sido autosuficiente en petróleo antes de la guerra. En 1938, el área que se convertiría en nazi ocupada produciría 575,000 barriles por día. En 1940, la producción total bajo control alemán ascendía a solo 234,550 barriles, un déficit del 59%. En la primavera de 1941 y el agotamiento de las reservas de gasolina alemanas, Hitler vio la invasión de Rusia para apoderarse de los campos petrolíferos polacos y el petróleo ruso en el Cáucaso como la solución a la escasez de gasolina alemana. Ya en julio, después del inicio de la Operación Barbarroja el 22 de junio de 1941, ciertos escuadrones de la Luftwaffe se vieron obligados a reducir las misiones de apoyo en tierra debido a la escasez de gasolina de la aviación. El 9 de octubre, el intendente general alemán estimó que los vehículos del ejército eran 24,
- Estados Unidos
Estados Unidos, desde 1946 hasta el presente
En la década de 1950, las refinerías de petróleo comenzaron a centrarse en los combustibles de alto octanaje, y luego se agregaron detergentes a la gasolina para limpiar los chorros en los carburadores. La década de 1970 fue testigo de una mayor atención a las consecuencias ambientales de la quema de gasolina. Estas consideraciones llevaron a la eliminación progresiva de TEL y su sustitución por otros compuestos antidetonantes. Posteriormente, se introdujo gasolina baja en azufre, en parte para preservar los catalizadores en los sistemas de escape modernos.
Calificación Octane
Los motores de encendido por chispa están diseñados para quemar gasolina en un proceso controlado llamado deflagración. Sin embargo, la mezcla no quemada puede autoignitarse al detonar solo la presión y el calor, en lugar de encenderse desde la bujía exactamente en el momento correcto. Esto provoca un aumento rápido de presión que puede dañar el motor. Esto a menudo se conoce como golpeteo del motor o golpe del gas final. El golpeteo puede reducirse aumentando la resistencia de la gasolina a la autoignición, que se expresa por su índice de octanaje.
El índice de octano se mide en relación con una mezcla de 2,2,4-trimetilpentano (un isómero de octano) y n-heptano. Existen diferentes convenciones para expresar clasificaciones de octanaje, por lo que el mismo combustible físico puede tener varias clasificaciones de octanaje diferentes en función de la medida utilizada. Uno de los más conocidos es el número de octano de investigación (RON).
El índice de octano de la gasolina comercial típica disponible varía según el país. En Finlandia, Suecia y Noruega, 95 RON es el estándar para gasolina regular sin plomo y 98 RON también está disponible como una opción más cara. En el Reino Unido, la gasolina regular sin plomo regular es de 95 RON (comúnmente disponible), la gasolina sin plomo premium siempre es 97 RON, y super sin plomo es generalmente 97-98 RON. Sin embargo, tanto Shell como BP producen combustible a 102 RON para automóviles con motores de alto rendimiento y en 2006, la cadena de supermercados Tesco comenzó a vender gasolina súper sin plomo con una clasificación de 99 RON. En los EE. UU., Las clasificaciones de octanaje en combustibles sin plomo pueden variar entre 85 y 87 AKI (91-92 RON) para regular, a través de 89-90 AKI (94-95 RON) para mediados de grado (equivalente a regular europeo), hasta 90 -94 AKI (95-99 RON) para premium (European premium).
Como la ciudad más grande de Sudáfrica, Johannesburgo, está ubicada en el Highveld a 1,753 metros (5,751 pies) sobre el nivel del mar, la AA sudafricana recomienda gasolina de 95 octanos (gasolina) a baja altura y 93 octanos para su uso en Johannesburgo porque "Cuanto mayor sea a mayor altitud, menor será la presión del aire, y menor será la necesidad de un combustible de alto octanaje, ya que no hay una ganancia de rendimiento real ".
El índice de octanaje se volvió importante a medida que los militares buscaban mayor producción para los motores de los aviones a fines de la década de 1930 y en la década de 1940. Un índice de octanaje más alto permite una mayor relación de compresión o impulso de sobrealimentación, y por lo tanto mayores temperaturas y presiones, lo que se traduce en una mayor potencia de salida. Algunos científicos incluso predijeron que una nación con un buen suministro de gasolina de alto octanaje tendría la ventaja de poder aéreo. En 1943, el motor aerodinámico Rolls-Royce Merlin produjo 1.320 caballos de fuerza (984 kW) utilizando 100 RON de combustible de un modesto desplazamiento de 27 litros. En el momento de la Operación Overlord durante la Segunda Guerra Mundial, tanto la RAF como la USAAF estaban llevando a cabo algunas operaciones en Europa utilizando 150 RON de combustible (100/150 avgas), obtenidos mediante la adición de 2,5% de anilina a 100 octanos avgas. En este momento, el Rolls-Royce Merlin 66 estaba desarrollando 2.000 caballos de fuerza con este combustible.
Estabilidad
La gasolina de calidad debe ser estable durante seis meses si se almacena adecuadamente, pero la gasolina se descompondrá lentamente con el tiempo debido a la separación de los componentes. Es probable que la gasolina almacenada durante un año pueda quemarse en un motor de combustión interna sin demasiados problemas, pero los efectos del almacenamiento a largo plazo se harán más evidentes con cada mes que pasa hasta que llegue el momento en que la gasolina se diluya con cantidades crecientes de combustible recién hecho para que la gasolina más vieja pueda agotarse. Si no se diluye, se producirá un funcionamiento incorrecto y esto puede incluir daños en el motor por fallas y / o falta de acción adecuada del combustible dentro de un sistema de inyección de combustible y desde una computadora de abordo que intenta compensar (si aplica al vehículo). El almacenamiento debe estar en un recipiente hermético (para evitar la oxidación o los vapores de agua que se mezclan con el gas) que pueda soportar la presión de vapor de la gasolina sin ventilación (para evitar la pérdida de las fracciones más volátiles) a una temperatura fría estable (para reducir el exceso de presión de la expansión del líquido, y para reducir la velocidad de cualquier reacción de descomposición). Cuando la gasolina no se almacena correctamente, se pueden crear gomas y sólidos, que pueden corroer los componentes del sistema y acumularse en las superficies mojadas, lo que da como resultado una condición llamada "combustible añejo". La gasolina que contiene etanol está especialmente sujeta a la absorción de la humedad atmosférica, luego a la formación de gomas, sólidos o dos fases (una fase de hidrocarburo que flota en la parte superior de una fase agua-alcohol).
La presencia de estos productos de degradación en el tanque de combustible, líneas de combustible más un carburador o componentes de inyección de combustible hace que sea más difícil arrancar el motor o causar un rendimiento reducido del motor. Al reanudarse el uso regular del motor, la acumulación puede o no ser eventualmente limpiada por el flujo de gasolina fresca. La adición de un estabilizador de combustible a la gasolina puede prolongar la vida útil del combustible que no se almacena correctamente, aunque la única solución real al problema del almacenamiento a largo plazo de un motor o una máquina es la extracción de todo el combustible de un sistema de combustible. vehículo. Algunos estabilizadores de combustible típicos son mezclas patentadas que contienen alcoholes minerales, alcohol isopropílico, 1,2,4-trimetilbenceno u otros aditivos. El estabilizador de combustible se usa comúnmente para motores pequeños, tales como cortacéspedes y motores de tractores, especialmente cuando su uso es estacional (bajo o nulo uso durante una o más temporadas del año). Se ha aconsejado a los usuarios que mantengan los recipientes de gasolina más de la mitad llenos y debidamente tapados para reducir la exposición al aire, evitar el almacenamiento a altas temperaturas, hacer funcionar un motor durante diez minutos para hacer circular el estabilizador a través de todos los componentes antes de almacenarlo y hacer funcionar el motor a intervalos para purgar el combustible rancio del carburador.
Los requisitos de estabilidad de la gasolina se establecen en la norma ASTM D4814. La norma describe las diversas características y requisitos de los combustibles para automóviles para su uso en una amplia gama de condiciones de operación en vehículos terrestres equipados con motores de encendido por chispa.
Contenido energético
Un motor de combustión interna impulsado por gasolina obtiene energía de la combustión de los diversos hidrocarburos de la gasolina con oxígeno del aire ambiente, produciendo dióxido de carbono y vapor de agua. La combustión del octano, una especie representativa, realiza la reacción química:
La gasolina contiene aproximadamente 46,7 MJ / kg (127 MJ / gal EE.UU., 35,3 kWh / gal, 13,0 kWh / kg, 120,405 BTU / gal), citando el valor de calentamiento inferior. Las mezclas de gasolina difieren y, por lo tanto, el contenido de energía real varía según la temporada y el productor hasta en un 1,75% más o menos que el promedio. En promedio, alrededor de 74 L de gasolina (19.5 US gal, 16.3 imp gal) están disponibles a partir de un barril de petróleo crudo (aproximadamente 46% por volumen), variando debido a la calidad del crudo y el grado de la gasolina. El resto son productos que van desde el alquitrán hasta la nafta.
Un combustible de alto octanaje, como el gas licuado de petróleo (GLP), tiene una potencia de salida global más baja en la proporción de compresión típica de 10: 1 de un diseño de motor optimizado para combustible de gasolina. Un motor sintonizado para combustible LPG a través de relaciones de compresión más altas (generalmente 12: 1) mejora la potencia de salida. Esto se debe a que los combustibles de alto octanaje permiten una mayor relación de compresión sin golpearse, lo que resulta en una temperatura más alta del cilindro, lo que mejora la eficiencia. Además, se crea una mayor eficiencia mecánica mediante una relación de compresión más alta a través de la relación de expansión más alta concomitante en la carrera de potencia, que es con mucho el mayor efecto. La relación de expansión más alta extrae más trabajo del gas a alta presión creado por el proceso de combustión. Un motor de ciclo Atkinson utiliza el tiempo de los eventos de la válvula para producir los beneficios de una alta relación de expansión sin las desventajas, principalmente la detonación, de una alta relación de compresión. Una alta relación de expansión es también una de las dos razones clave para la eficiencia de los motores diesel, junto con la eliminación de las pérdidas por bombeo debido a la regulación del flujo de aire de admisión.
El menor contenido de energía del GLP por volumen de líquido en comparación con la gasolina se debe principalmente a su menor densidad. Esta menor densidad es una propiedad del peso molecular más bajo del propano (componente principal del GLP) en comparación con la mezcla de gasolina de varios compuestos de hidrocarburo con pesos moleculares más pesados que el propano. Por el contrario, el contenido de energía de GLP en peso es mayor que la gasolina debido a una mayor relación de hidrógeno a carbono.
Los pesos moleculares de la combustión de octano representativa son C 8 H 18 114, O 2 32, CO 2 44, H 2 O 18; por lo tanto, 1 kg de combustible reacciona con 3,51 kg de oxígeno para producir 3,09 kg de dióxido de carbono y 1,42 kg de agua.
Densidad
La densidad de la gasolina varía entre 0.71-0.77 kg / L ( 719.7 kg / m , 0.026 lb / in, 6.073 lb / US gal, 7.29 lb / imp gal), densidades más altas que tienen un mayor volumen de aromáticos. Como la gasolina flota en el agua, generalmente no se puede usar para extinguir el fuego de la gasolina, a menos que se use en una niebla fina. La gasolina comercializable acabada se comercializa con una referencia estándar de 0.755 kg / L, y su precio se escala / reduce de acuerdo con su densidad real.
Análisis químico y producción
La gasolina se produce en las refinerías de petróleo. Aproximadamente 19 galones estadounidenses (72 L) de gasolina se obtienen de un barril de 42 galones (159 L) de petróleo crudo. El material separado del petróleo crudo por destilación, llamado gasolina virgen o de gasolina, no cumple con las especificaciones para motores modernos ( particularmente el índice de octanaje, ver más abajo), pero puede combinarse con la mezcla de gasolina.
El grueso de una gasolina típica consiste en hidrocarburos con entre 4 y 12 átomos de carbono por molécula (comúnmente denominado C4-C12). Es una mezcla de parafinas (alcanos), cicloalcanos (naftenos) y olefinas (alquenos), donde el uso de los términos parafina y olefina es particular para la industria petrolera. La relación real depende de:
- la refinería de petróleo que produce la gasolina, ya que no todas las refinerías tienen el mismo conjunto de unidades de procesamiento;
- la alimentación de crudo utilizada por la refinería;
- el grado de gasolina, en particular, el índice de octanaje.
Las diversas corrientes de refinería mezcladas para producir gasolina tienen diferentes características. Algunas corrientes importantes son:
- La gasolina de destilación directa, comúnmente conocida como nafta, se destila directamente del petróleo crudo. Una vez que la fuente principal de combustible, su bajo índice de octanaje requiere aditivos de plomo. Es bajo en aromáticos (dependiendo del grado del petróleo crudo), que contiene algunos cicloalcanos (naftenos) y sin olefinas (alquenos). Entre 0 y 20% de esta corriente se agrupa en la gasolina terminada, porque el suministro de esta fracción es insuficiente y su RON es demasiado bajo. Las propiedades químicas (es decir, octano y RVP) de la gasolina de destilación directa se pueden mejorar a través de la reformación y la isomerización. Sin embargo, antes de alimentar esas unidades, la nafta debe dividirse en nafta ligera y pesada. La gasolina de destilación directa también se puede usar como materia prima en galletas de vapor para producir olefinas.
- reformate , producido en un reformador catalítico tiene un índice de alto octanaje con alto contenido aromático y olefinas relativamente bajas (alquenos). La mayor parte del benceno, el tolueno y el xileno (el llamado BTX) son más valiosos como materias primas químicas y, por lo tanto, se eliminan en cierta medida.
- gasolina craqueada catalíticamente o nafta craqueada catalíticamente, producida a partir de un craqueador catalítico, con un índice de octano moderado, alto contenido de olefinas (alqueno) y un nivel moderado de aromáticos.
- hydrocrackate (pesado, medio y ligero) producido a partir de un hidrocraqueador, con un índice de octano medio a bajo y niveles aromáticos moderados.
- el alquilato se produce en una unidad de alquilación, utilizando como materias primas isobutano y alquenos. Alkylate no contiene aromáticos y alquenos y tiene alto MON.
- el isomerato se obtiene al isomerizar gasolina de bajo consumo de octano recto para iso-parafinas (alcanos no de cadena, como isooctano). Isomerate tiene RON y MON medios, pero no aromáticos y olefinas.
- El butano generalmente se mezcla en el conjunto de gasolina, aunque la cantidad de esta corriente está limitada por la especificación RVP.
Los términos anteriores son la jerga utilizada en la industria del petróleo y la terminología varía.
Actualmente, muchos países establecen límites a los aromáticos de gasolina en general, al benceno en particular, y al contenido de olefina (alqueno). Tales regulaciones llevaron a una preferencia creciente por componentes de parafina (alcano) de alto octanaje, como el alquilato, y está forzando a las refinerías a agregar unidades de procesamiento para reducir el contenido de benceno. En la UE, el límite de benceno se establece en 1% de volumen para todos los grados de gasolina automotriz.
La gasolina también puede contener otros compuestos orgánicos, como éteres orgánicos (agregados deliberadamente), más pequeños niveles de contaminantes, en particular compuestos orgánicos de azufre, pero estos generalmente se eliminan en la refinería.
Aditivos
Aditivos antidetonantes
Casi todos los países del mundo han eliminado el combustible con plomo del automóvil. En 2011, seis países seguían utilizando gasolina con plomo: Afganistán, Myanmar, Corea del Norte, Argelia, Iraq y Yemen. Se esperaba que para fines de 2013 esos países prohibirían la gasolina con plomo, pero no ha ocurrido. Argelia reemplazará con plomo el combustible automotriz sin plomo solo en 2015. Diferentes aditivos han reemplazado a los compuestos principales. Los aditivos más populares incluyen hidrocarburos aromáticos, éteres y alcohol (generalmente etanol o metanol). Por razones técnicas, aún se permite el uso de aditivos con plomo en todo el mundo para la formulación de algunos grados de gasolina de aviación, como 100LL, porque el índice de octano requerido sería técnicamente inviable de alcanzar sin el uso de aditivos con plomo.
Tetraethyllead
La gasolina, cuando se usa en motores de combustión interna de alta compresión, tiende a autoignificarse ( detonar)) causando daños al "golpeteo del motor" (también llamado "pinging" o "pinking"). Para abordar este problema, el tetraetil-lead (TEL) fue ampliamente adoptado como un aditivo para la gasolina en la década de 1920. Sin embargo, con el descubrimiento de la extensión del daño ambiental y de salud causado por el plomo y la incompatibilidad del plomo con los convertidores catalíticos, la gasolina con plomo se eliminó gradualmente en los EE. UU. A partir de 1973. En 1995, el combustible con plomo representaba solo el 0.6% de ventas totales de gasolina y menos de 2000 toneladas cortas (1814 t) de plomo por año en los Estados Unidos. Desde el 1 de enero de 1996, la Ley de Aire Limpio de los Estados Unidos prohibió la venta de combustible con plomo para su uso en vehículos de carretera en los Estados Unidos. El uso de TEL también requirió otros aditivos, como el dibromoetano. Los primeros países europeos comenzaron a reemplazar el plomo a fines de la década de 1980 y para fines de la década de 1990, la gasolina con plomo estaba prohibida en toda la Unión Europea. Se cree que la reducción en el nivel promedio de plomo en la sangre fue una causa importante de la caída de las tasas de delitos violentos en los Estados Unidos y Sudáfrica. Se ha encontrado una correlación estadísticamente significativa entre la tasa de uso de gasolina con plomo y la delincuencia violenta: teniendo en cuenta un retraso de 22 años, la curva de delitos violentos prácticamente rastrea la curva de exposición al plomo.
Gasolina de reemplazo de plomo (gasolina)
La gasolina de reemplazo de plomo (LRP) fue desarrollada para vehículos diseñados para funcionar con combustible con plomo e incompatibles con sin plomo. En lugar de plomo tetraetilo, contiene otros metales como compuestos de potasio o metilciclopentadienil manganeso tricarbonilo (MMT); se pretende que amortigüen válvulas y asientos de escape blandos para que no sufran recesión debido al uso de combustible sin plomo.
El LRP se comercializó durante y después de la eliminación gradual de los combustibles para motores con plomo en el Reino Unido, Australia, Sudáfrica y algunos otros países. La confusión del consumidor llevó a una preferencia errónea generalizada por LRP en lugar de sin plomo, y el LRP se eliminó de 8 a 10 años después de la introducción de sin plomo.
La gasolina con plomo se retiró de la venta en Gran Bretaña después del 31 de diciembre de 1999, siete años después de que las regulaciones de la CEE señalaran el final de la producción para los automóviles que utilizan gasolina con plomo en los estados miembros. En esta etapa, un gran porcentaje de automóviles de la década de 1980 y principios de la década de 1990 que funcionaban con gasolina con plomo todavía estaban en uso, junto con los automóviles que podían funcionar con combustible sin plomo. Sin embargo, la disminución del número de dichos automóviles en las carreteras británicas hizo que muchas estaciones de gasolina retiraran el LRP de la venta en 2003.
MMT
Methylcyclopentadienyl manganese tricarbonyl (MMT) se usa en Canadá y en Australia para aumentar el octano. También ayuda a los autos viejos diseñados para combustible con plomo a funcionar con combustible sin plomo sin necesidad de aditivos para prevenir problemas en las válvulas. Su uso en los EE. UU. Ha sido restringido por regulaciones. Su uso en la UE está restringido por el artículo 8a de la Directiva sobre la calidad del combustible después de su ensayo en el marco del Protocolo para la evaluación de los efectos de los aditivos metálicos en el rendimiento de las emisiones de los vehículos.
Estabilizadores de combustible (antioxidantes y desactivadores de metales)
Los depósitos de resina gomosa y pegajosa son el resultado de la degradación oxidativa de la gasolina en el almacenamiento a largo plazo. Estos depósitos nocivos surgen de la oxidación de alquenos y otros componentes menores en la gasolina (ver aceites secantes). Las mejoras en las técnicas de refinería generalmente han reducido la susceptibilidad de las gasolinas a estos problemas. Previamente, las gasolinas craqueadas catalíticamente o térmicamente son más susceptibles a la oxidación. La formación de estas gomas se acelera mediante sales de cobre, que pueden neutralizarse con aditivos llamados desactivadores de metales.
Esta degradación puede prevenirse mediante la adición de 5-100 ppm de antioxidantes, como fenilendiaminas y otras aminas. Los hidrocarburos con un número de bromo de 10 o superior se pueden proteger con la combinación de fenoles sin impedimento o parcialmente impedidos y amina fuerte soluble en aceite bases, tales como fenoles impedidos. La gasolina "añeja" puede detectarse mediante una prueba enzimática colorimétrica para los peróxidos orgánicos producidos por la oxidación de la gasolina.
Las gasolinas también se tratan con desactivadores metálicos, que son compuestos que secuestran (desactivan) las sales metálicas que, de lo contrario, acelerarían la formación de residuos gomosos. Las impurezas del metal pueden surgir del propio motor o como contaminantes en el combustible.
Detergentes
La gasolina, tal como se suministra en la bomba, también contiene aditivos para reducir las acumulaciones internas de carbono del motor, mejorar la combustión y permitir un arranque más fácil en climas fríos. Se pueden encontrar altos niveles de detergente en las Gasolinas Detergentes de Nivel Superior. La especificación para las gasolinas detergentes Top Tier fue desarrollada por cuatro fabricantes de automóviles: GM, Honda, Toyota y BMW. Según el boletín, el requisito mínimo de la EPA no es suficiente para mantener los motores limpios. Los detergentes típicos incluyen alquilaminas y alquilfosfatos a un nivel de 50-100 ppm.
Etanol
Unión Europea
En la UE, se puede agregar etanol al 5% dentro de la especificación común de gasolina (EN 228). Se están llevando a cabo discusiones para permitir el 10% de mezcla de etanol (disponible en estaciones de servicio finlandesas, francesas y alemanas). En Finlandia, la mayoría de las estaciones de gasolina venden 95E10, que es 10% de etanol; y 98E5, que es 5% de etanol. La mayoría de la gasolina vendida en Suecia tiene un 5-15% de etanol agregado.
Brasil
En Brasil, la Agencia Nacional de Petróleo, Gas Natural y Biocombustibles (ANP) de Brasil requiere que la gasolina para automóviles tenga un 27.5% de etanol agregado a su composición. El etanol puro hidratado también está disponible como combustible.
Australia
La legislación exige que los minoristas etiqueten los combustibles que contienen etanol en el dispensador, y limita el uso de etanol al 10% de la gasolina en Australia. Tal gasolina es comúnmente llamada E10 por las principales marcas, y es más barata que la gasolina regular sin plomo.
Estados Unidos
El Estándar federal de combustibles renovables (RFS) requiere efectivamente que los refinadores y mezcladores combinen biocombustibles renovables (principalmente etanol) con gasolina, suficiente para cumplir con un objetivo anual en crecimiento de galones totales combinados. Aunque el mandato no requiere un porcentaje específico de etanol, los aumentos anuales en el objetivo combinados con un consumo de gasolina en descenso han provocado que el contenido típico de etanol en la gasolina se acerque al 10%. La mayoría de las bombas de combustible muestran una pegatina que indica que el combustible puede contener hasta 10% de etanol, una disparidad intencional que refleja el porcentaje real variable. Hasta finales de 2010, los minoristas de combustibles solo estaban autorizados a vender combustible que contenga hasta 10 por ciento de etanol (E10), y la mayoría de las garantías de vehículos (excepto vehículos con combustible flexible) autorizan combustibles que contienen no más de 10 por ciento de etanol. En partes de los Estados Unidos,
India
El gobierno de la India en octubre de 2007 decidió hacer obligatoria la mezcla del 5% de etanol (con gasolina). Actualmente, se está vendiendo 10% de producto mezclado con etanol (E10) en varias partes del país.
El etanol se ha encontrado en al menos un estudio para dañar convertidores catalíticos.
Colorante
En Australia, el grado más bajo de gasolina (RON 91) está teñido de un tono claro de rojo / naranja y el grado medio (RON 95) está teñido de amarillo.
En los Estados Unidos, la gasolina de aviación (avgas) se tiñe para identificar su índice de octanaje y para distinguirlo del combustible de jet a base de queroseno, lo cual es claro.
En Canadá, la gasolina para uso marino y agrícola está teñida de rojo y no está sujeta al impuesto a las ventas.
Mezcla de oxigeno
La mezcla de oxigeno agrega compuestos que contienen oxígeno como MTBE, ETBE, etanol y biobutanol. La presencia de estos compuestos oxigenados reduce la cantidad de monóxido de carbono y el combustible no quemado en los gases de escape. En muchas áreas de los EE. UU., La mezcla de compuestos oxigenados es un mandato de las regulaciones de la EPA para reducir el smog y otros contaminantes transportados por el aire. Por ejemplo, en el sur de California, el combustible debe contener un 2% de oxígeno en peso, lo que da como resultado una mezcla de etanol al 5,6% en gasolina. El combustible resultante se conoce a menudo como gasolina reformulada (RFG) o gasolina oxigenada, o en el caso de la gasolina reformulada de California, California. El requisito federal de que RFG contiene oxígeno se eliminó el 6 de mayo de 2006 porque la industria había desarrollado RFG controlado con COV que no necesitaba oxígeno adicional.
El MTBE se eliminó gradualmente en los EE. UU. Debido a la contaminación del agua subterránea y las regulaciones y demandas resultantes. El etanol y, en menor medida, el ETBE derivado del etanol son reemplazos comunes. Una mezcla común de etanol y gasolina de etanol al 10% mezclado con gasolina se llama gasohol o E10, y una mezcla de etanol y gasolina de 85% de etanol mezclado con gasolina se llama E85. El uso más extensivo de etanol tiene lugar en Brasil, donde el etanol se deriva de la caña de azúcar. En 2004, se produjeron más de 3.400 millones de galones estadounidenses (2.800 millones de galones impolutos / 13 millones de m³) de etanol en Estados Unidos para combustible, principalmente de maíz, y el E85 está disponible lentamente en gran parte de los Estados Unidos, aunque muchos de las relativamente pocas estaciones que venden E85 no están abiertas al público en general.
El uso de bioetanol, ya sea directa o indirectamente mediante la conversión de dicho etanol en bio-ETBE, es alentado por la Directiva de la Unión Europea sobre la promoción del uso de biocombustibles y otros combustibles renovables para el transporte. Sin embargo, dado que producir bioetanol a partir de azúcares fermentados y almidones implica destilación, la gente común en gran parte de Europa no puede fermentar y destilar legalmente su propio bioetanol (a diferencia de Estados Unidos, donde obtener un permiso de destilación BATF ha sido fácil desde la crisis del petróleo de 1973). .
La seguridad
Consideraciones ambientales
La combustión de 1 galón (3.8 L) de gasolina produce 8.74 kilogramos (19.3 lb) de dióxido de carbono (2.3 kg / l), un gas de efecto invernadero.
La principal preocupación con la gasolina en el medio ambiente, además de las complicaciones de su extracción y refinación, es el efecto sobre el clima a través de la producción de dióxido de carbono. La gasolina no quemada y la evaporación del tanque, cuando está en la atmósfera, reacciona a la luz solar para producir smog fotoquímico. La presión de vapor aumenta inicialmente con la adición de etanol a la gasolina, pero el aumento es mayor al 10% en volumen. A concentraciones más altas de etanol por encima del 10%, la presión de vapor de la mezcla comienza a disminuir. A un 10% de etanol por volumen, el aumento en la presión de vapor puede potencialmente aumentar el problema del smog fotoquímico. Este aumento en la presión de vapor podría mitigarse aumentando o disminuyendo el porcentaje de etanol en la mezcla de gasolina.
Los principales riesgos de tales fugas no provienen de los vehículos, sino de los accidentes en los camiones de reparto de gasolina y las fugas de los tanques de almacenamiento. Debido a este riesgo, la mayoría de los tanques de almacenamiento (subterráneos) ahora cuentan con amplias medidas para detectar y prevenir tales fugas, como los sistemas de monitoreo (Veeder-Root, Franklin Fueling).
La producción de gasolina consume 0.63 galones de agua por milla recorrida.
Toxicidad
La hoja de datos de seguridad para gasolina sin plomo muestra al menos 15 productos químicos peligrosos en diversas cantidades, incluido el benceno (hasta 5% en volumen), tolueno (hasta 35% en volumen), naftaleno (hasta 1% en volumen), trimetilbenceno (hasta 7% en volumen), metil tert-butil éter (MTBE) (hasta 18% en volumen, en algunos estados) y alrededor de otras diez. Los hidrocarburos en la gasolina generalmente muestran bajas toxicidades agudas, con LD50 de 700-2700 mg / kg para compuestos aromáticos simples. El benceno y muchos aditivos anti-bloqueo son cancerígenos.
Las personas pueden estar expuestas a la gasolina en el lugar de trabajo tragándola, respirando los vapores, el contacto con la piel y el contacto visual. El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha designado a la gasolina como carcinógeno.
Inhalación por intoxicación
El vapor de gasolina inhalado (inhalado) es un intoxicante común. Los usuarios concentran e inhalan vapor de gasolina de una manera que el fabricante no pretende producir euforia e intoxicación. La inhalación de gasolina se ha convertido en una epidemia en algunas comunidades más pobres y grupos indígenas en Australia, Canadá, Nueva Zelanda y algunas islas del Pacífico. Se cree que la práctica causa daño grave a los órganos, incluido el retraso mental.
En Canadá, los niños nativos de la aislada comunidad de Labrador del Norte de Davis Inlet fueron el centro de preocupación nacional en 1993, cuando se descubrió que muchos olían gasolina. Los gobiernos canadiense y provincial de Terranova y Labrador intervinieron en varias ocasiones, enviando a muchos niños a un tratamiento. A pesar de haber sido trasladados a la nueva comunidad de Natuashish en 2002, los graves problemas de abuso de inhalantes han continuado. Problemas similares fueron reportados en Sheshatshiu en 2000 y también en Pikangikum First Nation. En 2012, el tema una vez más hizo que los medios de comunicación en Canadá.
Australia hace tiempo que enfrenta un problema de detección de gasolina (gasolina) en comunidades aborígenes aisladas y empobrecidas. Aunque algunas fuentes argumentan que el olfateo fue introducido por los servicios de Estados Unidos estacionados en el extremo superior de la nación durante la Segunda Guerra Mundial o mediante la experimentación de trabajadores de aserraderos de la península de Cobourg de la década de 1940, otras fuentes afirman que el abuso de inhalantes (como la inhalación de pegamento) finales de la década de 1960 El olfateo crónico y pesado de gasolina parece ocurrir en comunidades indígenas remotas y empobrecidas, donde el fácil acceso a la gasolina ha contribuido a que sea una sustancia común para el abuso.
En Australia, el rastreo de gasolina ahora ocurre ampliamente en comunidades aborígenes remotas en el Territorio del Norte, Australia Occidental, partes del norte de Australia del Sur y Queensland. El número de personas que olfatean gasolina sube y baja con el tiempo a medida que los jóvenes experimentan u olfatean ocasionalmente. "Boss", o rastreadores crónicos, pueden entrar y salir de las comunidades; a menudo son responsables de alentar a los jóvenes a que lo hagan. En 2005, el gobierno de Australia y BP Australia comenzaron a usar combustible opal en áreas remotas propensas a olfatear gasolina. Opal es un combustible no absorbible (que es mucho menos probable que cause un aumento) y ha marcado la diferencia en algunas comunidades indígenas.
Inflamabilidad
Al igual que otros hidrocarburos, la gasolina se quema en un rango limitado de su fase de vapor y, junto con su volatilidad, esto hace que las fugas sean altamente peligrosas cuando hay fuentes de ignición presentes. La gasolina tiene un límite explosivo menor de 1.4% por volumen y un límite explosivo superior de 7.6%. Si la concentración es inferior al 1,4%, la mezcla de aire y gasolina es demasiado pobre y no se enciende. Si la concentración es superior al 7,6%, la mezcla es demasiado rica y tampoco se enciende. Sin embargo, el vapor de gasolina se mezcla rápidamente y se propaga con el aire, haciendo que la gasolina sin restricciones sea rápidamente inflamable.
Uso y precios
Los Estados Unidos representan aproximadamente el 44% del consumo mundial de gasolina. En 2003, los Estados Unidos consumieron 476 gigaliters (126 mil millones de galones estadounidenses, 105 mil millones de galones imperiales), lo que equivale a 1.3 gigaliters (340 millones de galones estadounidenses, 290 millones de galones imperiales) de gasolina por día. Estados Unidos usó aproximadamente 510 gigolitros (130 mil millones de galones estadounidenses, 110 mil millones de galones imperiales) de gasolina en 2006, de los cuales el 5,6% fue de grado medio y el 9,5% fue de calidad premium.
Europa
Los países de Europa imponen impuestos sustancialmente más altos a los combustibles como la gasolina, en comparación con los EE. UU. El precio de la gasolina en Europa es típicamente más alto que en los EE. UU. Debido a esta diferencia.
Estados Unidos
De 1998 a 2004, el precio de la gasolina fluctuó entre US $ 1 y US $ 2 por galón estadounidense. Después de 2004, el precio aumentó hasta que el precio promedio del gas alcanzó un máximo de $ 4.11 por galón a mediados de 2008, pero retrocedió a aproximadamente $ 2.60 por galón en septiembre de 2009. Más recientemente, Estados Unidos experimentó un aumento en los precios de la gasolina hasta 2011. y para el 1 de marzo de 2012, el promedio nacional era de $ 3.74 por galón.
En los Estados Unidos, la mayoría de los bienes de consumo tienen precios antes de impuestos, pero los precios de la gasolina se contabilizan con impuestos incluidos. Los impuestos son agregados por el gobierno federal, estatal y local. A partir de 2009, el impuesto federal es de 18.4 ¢ por galón para gasolina y 24.4 ¢ por galón para diesel (excluyendo el diesel rojo). Entre los estados, las tasas más altas de impuestos a la gasolina, incluidos los impuestos federales a partir de 2005, son Nueva York (62.9 ¢ / gal), Hawai (60.1 ¢ / gal) y California (60 ¢ / gal).
Alrededor del 9% de toda la gasolina vendida en los EE. UU. En mayo de 2009 fue de calidad premium, de acuerdo con la Administración de Información de Energía. La revista Consumer Reports dice: "Si [el manual del propietario] dice que debe usar combustible regular, hágalo; no hay ventaja para un grado superior". The Associated Press dijo que el gas premium, que es de mayor octanaje y cuesta más por galón que el normal sin plomo, debe usarse solo si el fabricante dice que es "requerido". Los automóviles con motores turboalimentados y altas relaciones de compresión a menudo especifican el gas premium porque los combustibles con mayor octanaje reducen la incidencia de "detonación" o de la detonación del combustible. El precio del gas varía durante los meses de verano e invierno.
Producción de CO2
Se producen aproximadamente 19.64 libras (8,91 kg) de dióxido de carbono (CO2) al quemar un galón (3,78 l) de gasolina que no contiene etanol (2,36 kg / l). Aproximadamente 22.38 libras (10.15 kg) de CO2 se producen por la quema de un (US) galón (3.78l) de combustible diesel (2.69 kg / l).
La EIA de los EE. UU. Estima que el consumo de gasolina y diesel (destilado) para el transporte en 2015 resultó en la emisión de aproximadamente 1,105 millones de toneladas métricas de CO2 y 440 millones de toneladas métricas de CO2, respectivamente, para un total de 1,545 millones de toneladas métricas de CO2. Este total fue equivalente al 83% de las emisiones totales de CO2 del sector del transporte de EE. UU. Y equivale al 29% del total de emisiones de CO2 relacionadas con la energía en los EE. UU. En 2015.
La mayor parte de la gasolina minorista que ahora se vende en los Estados Unidos contiene aproximadamente un 10% de etanol combustible (o E10) en volumen. Quemar un galón de E10 produce alrededor de 17.68 libras de CO2 emitidas por el contenido de combustible fósil. Si se consideran las emisiones de CO2 de la combustión de etanol, entonces se producen aproximadamente 18,95 libras de CO2 cuando se quema un galón de E10. Se producen aproximadamente 12.73 libras de CO2 cuando se quema un galón de etanol puro.
Comparación con otros combustibles
La densidad de energía volumétrica y masiva de algunos combustibles en comparación con la gasolina (en las filas con bruto y neto, son de):
| Tipo de combustible | Bruto MJ / l | MJ / kg | Bruto BTU / gal (imp) | Bruto BTU / gal (EE. UU.) | BTU / gal neto (EE. UU.) | RON |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Gasolina convencional | 34.8 | 44.4 | 150,100 | 125,000 | 115,400 | 91-92 |
| Autogás (LPG) (compuesto principalmente de hidrocarburos C3 y C4) | 26.8 | 46 | 95,640 | 108 | ||
| Etanol | 21.2 | 26.8 | 101,600 | 84,600 | 75,700 | 108.7 |
| Metanol | 17.9 | 19.9 | 77,600 | 64,600 | 56,600 | 123 |
| Butanol | 29.2 | 36.6 | 125,819 | 104,766 | 91-99 | |
| Gasohol | 31.2 | 145,200 | 120,900 | 112,400 | 93/94 | |
| Diesel(*) | 38.6 | 45.4 | 166,600 | 138,700 | 128,700 | 25 |
| Biodiesel | 33.3-35.7 | 126.200 | 117,100 | |||
| Avgas (gasolina de alto octanaje) | 33.5 | 46.8 | 144,400 | 120,200 | 112,000 | |
| Combustible a reacción (a base de queroseno) | 35.1 | 43.8 | 151,242 | 125,935 | ||
| Combustible a reacción (nafta) | 127,500 | 118,700 | ||||
| Gas natural licuado | 25.3 | ~ 55 | 109,000 | 90,800 | ||
| Gas de petróleo licuado | 46.1 | 91,300 | 83,500 | |||
| Hidrógeno | 10.1 (a 20 kelvin) | 142 | 130 |
(*) El combustible diesel no se usa en un motor de gasolina, por lo que su bajo índice de octanaje no es un problema;la métrica relevante para los motores diesel es el número de cetano