Art. #47, La gasolina
Por William Jerez, www.dominicanissues.com NYC 01/02/06
A) Introducción
Hace algún tiempo que unos jóvenes estudiantes universitarios dominicanos de ingeniería me pidieron que escribiera algo sobre la gasolina. Les prometí que así lo haría en un futuro cercano. Mucho se puede escribir sobre la gasolina. Y especialmente en un país tan especial como la República Dominicana. Veamos
La Republica Dominicana consumió en el año 2002 cerca de 7 millones de barriles de gasolina. En el año 2003 más de 6 millones de barriles. En el año 2004, producto de los altos precios del petróleo y de la carencia de dinero de los dominicanos, el consumo de gasolina bajó un poquito de los 6 millones. Para el año 2005 no dispongo de los datos.
¿Qué es la gasolina? Veamos:
La gasolina es una mezcla de distintas fracciones de hidrocarburos derivados del petróleo. El número de carbones de estas fracciones fluctúa entre 5 y 12. Estas fracciones contienen, por lo general carbón e hidrogeno. El punto de ebullición de la gasolina, por ser una fracción de los derivados del petróleo, fluctúa entre 140 y 350 grados Fahrenheit Hoy día el octanaje de la gasolina en la República Dominicana fluctúa entre 87 y 95. En otros países generalmente fluctúa entre 87 y 93. Claro, antiguamente se producían vehículos de motores combustión interna que usaban un octanaje de 60. Pero ya no se construyen estos tipos de vehículos.
B) ¿Qué es el octanaje (ON) de la gasolina?
Con mucha frecuencia echamos gasolina a nuestros vehículos. Y probablemente cada vez que echamos gasolina y vemos los precios, nos preguntamos, ¿y que es el octanaje de la gasolina? ¿Puedo echar gasolina barata (o “mala”) a mi vehículo? ¿Y porqué hay tres diferentes tipos de gasolina? Trataré de explicar en forma sencilla lo que es el octanaje. Veamos:
El octanaje es una escala arbitraria que fue establecida en el 1927.
En dicha escala se estableció el isooctano como un octanaje de 100% (ON = 100) y también se estableció el heptano como el 0% (ON = 0%. Estos octanajes se miden en una maquina mecánica diseñada y construida para tal fin.
Ambos compuestos orgánicos, el isooctano y el heptano, son isómeros. O sea, que ambos tienen 7 átomos de carbón y 16 átomos de hidrógeno. ¿Y que significa la palabra isómero? Esto quiere que tengan cantidades iguales de átomos pero de estructura diferentes. Y de hecho, las propiedades químicas y físicas son diferentes aunque la formula condensada es la misma.
Proseguimos. Por ejemplo: si se quiere obtener un octanaje de un 90% (ON = 90) se toman 90 partes de isooctano y 10 partes de heptano.
C) El octanaje (ON) en la República Dominicana
En la mayoría de los países desarrollados y también en los países en vía de desarrollo el octanaje requerido por lo vehículos está dentro de un rango de 87 a 93. Todo esto, debido a que los distintos vehículos importados han sido diseñados para este rango de gasolina. Sin embargo, en la República Dominicana he observado que el rango de expendio de gasolina es de 87 a 95. Y yo siempre me he preguntado lo siguiente, ¿y como es posible que si la mayoría de los vehículos importado por la República Dominicana tienen un límite máximo de ON de 93, se esté produciendo una gasolina con un límite mínimo de ON de 95? ¿Un exceso en ON de 2 por encima de lo que requieren los vehículos importados que requieren un ON de 93? La verdad es que yo nunca he entendido este gesto benevolente de los encargados del próspero negocio de carburantes en el país. O sea, la benevolencia de donar a los consumidores dominicanos 2 puntos de octanaje por encima del octanaje de 93, el cual es el octanaje máximo requerido por los carros importados, es algo que yo nunca he entendido. Y básicamente cuando subir el octanaje de 93 a 95 cuesta un billete el aumentar la severidad en craqueo catalítico o en una hidrotratadora. ¡Una vez más, no entiendo este gesto tan amable…!
D) Ejemplo de cómo ahorrar dinero en la compra de gasolina
Veamos un problema ejemplo para que los consumidores puedan ahorrar gasolina y dinero sin afectar el motor de l vehículo. Veamos:
1. Asumiendo que usted va a comprar 10 galones de gasolina
2. Asegúrese del ON de su vehículo. Si no lo sabe, llame a los vendedores de su vehículo.
3. Asuma que su vehículo requiere un ON entre 88 y 92 pero Usted le va echar gasolina con un ON de 90.
4. Asuma que en la bomba en que Usted va a comprar gasolina venden gasolina con ON 87, 91 y 95. Asumiendo que Usted decida echar gasolina de ON87 y gasolina de ON95.
Solución:
Gm = galones de gasolina mala (ON = 87) ; Gb = galones de gasolina buena (ON = 95)
(1) 95Gb + 87Gm = (90) (10)
(2) 95Gb + 87(10-Gb) = 900
Por la ecuación (2) tenemos que por cada 3 galones de gasolina mala (ON87) Usted debe de usar 2 galones de gasolina buena (ON95). Si Usted compra 10 galones de gasolina (ON90) debe de usar 6 galones de gasolina mala y 4 galones de gasolina buena. De esta forma su motor no sufre deterioro. Si su vehículo requiere un ON diferente a 90, repita los cálculos de la ecuación (2). Esta es una forma de ahorrar dinero sin afectar el motor de su vehículo.
Y este octanaje de (ON90) cae dentro del rango ON88 y ON92 de su vehículo.
E) Los componentes básicos de la gasolina
Los componentes básicos de la gasolina pueden ser hidrocarburos saturados y no saturados. Los hidrocarburos saturados son por lo general de enlaces moleculares simples. Los hidrocarburos no saturados son por lo general de enlaces dobles y triples. La fracción de gasolina no saturada es de mejor calidad debido a que la reacción de combustión con los átomos de oxígeno en la cámara de combustión es mucho más espontánea. Y todo, debido a que los hidrocarburos no saturados son mucho más inestables que los hidrocarburos saturados.
¿Y cual es la diferencia entre saturado y no saturado?
Veámoslo en forma simple.
Si tengo hambre y deseo comer, estoy no saturado. Estoy listo a aceptar comida.
Si estoy comiendo y me lleno la barriga, estoy saturado. Ya no acepto más comida.
Lo mismo pasa con los hidrocarburos derivados del petróleo.
Si son no saturados, aceptan otros átomos fácilmente. Son hidrocarburos inestables.
Si son saturados, no aceptan otros átomos fácilmente. Son hidrocarburos estables.
En los hidrocarburos saturados se gasta mucho más energía de activación para el oxigeno efectuar la combustión. Y esto se transmite en golpeteo en los motores de los vehículos de combustión interna. También el octanaje es mucho mas bajo. A este tipo de gasolina se le llama gasolina natural y por lo general se obtiene en la columna de destilación fraccionada.
En los hidrocarburos no saturados se gasta menos energía para el oxigeno efectuar la combustión en los vehículos. Aquí el octanaje es mucho más alto. Este tipo de gasolina se puede obtener en abundancia por medio de craqueo (rompimiento de moleculas) catalítico usando catalizadores a base níquel, de paladio, y de platino. Este proceso es lo que se llama en el argot de la industria petrolera craqueo catalítico. (Thermal or catalytic cracking). Los hidrocarburos no saturados obtenidos en el craqueo catalítico tienen unas propiedades de combustible muy superior a los hidrocarburos saturados. Los catalizadores más comunes en el craqueo catalíticos son, entre otros, níquel, paladio y platino. El uso de estos depende de los precios y del bajo nivel de la energía de activación. En la década del 1930 se usaban el ácido sulfúrico y el cloruro de aluminio como catalizador. Hoy día, estos catalizadores están ya descartado debido a los precios y a la elevada energía de activación en comparación con el níquel, el paladio y el platino.
Antiguamente, antes de los años 75 se usaba el tetraetilplomo para aumentar el octanaje de la gasolina y eliminar el golpeteo (knocking) en los motores de combustión. El tetraetilplomo es un compuesto altamente contaminante. Adicionalmente el plomo deteriora mucho mofles (?) al formar aleaciones eutécticas. Estas aleaciones, con el vapor de la combustión forman micro celdas electroquímicas de corrientes descarriadas. En conclusión, los mofles duran poco cuando se usa el componente de plomo. Pero en el 1975, en vista de la enorme contribución del plomo a la contaminación ambiental, los países desarrollados y los países en vía de desarrollo legislaron para prohibir el uso de la gasolina con plomo. Hoy día, casi el ciento por ciento de los países del planeta usa gasolina sin plomo. Y todo, para evitar la contaminación ambiental y el deterioro de los mofles.
Hay varios tipos de gasolina. Claro, el uso de cada tipo depende de los precios y de sus usos. Aunque no voy a entrar en detalles en cada tipo. Voy a enumerar brevemente algunos tipos de gasolina para el conocimiento de los lectores. Veamos:
F) Tipos de gasolina
1. Gasolina antigolpeteo. La gasolina que se le agrega un poquito de tetraetilplomo para quitar un poco el golpeteo en los motores de combustión.
2. Gasolina de aviación. La gasolina para aviones y la cual tiene una alta volatilidad y mucha estabilidad.
3. Gasolina de craqueo catalítico. La gasolina que se produce por craqueo catalítico usando la descomposición catalítica de derivados del petróleo de altos puntos de ebullición.
4. Gasolina de alto octanaje. Gasolina de un octanaje aproximadamente igual a 100.
5. Gasolina natural. La gasolina que se obtiene del gas natural al recuperar el butano, el pentano y el hexano, en pequeñas cantidades.
6. Gasolina de polímero. La gasolina que se obtiene por polimerización de hidrocarburos de bajos pesos moleculares tales como etileno, propeno y butenos. Esta gasolina es un arma de doble filo para los sistemas de motores de combustión interna. Si se usan polímeros sin que tengan silicio, es una buena gasolina porque aumenta el octanaje. Pero si se usan polímeros a base de silicio y oxigeno para usarse como fracción liviana en los vehículos que consumen gasoil, puede causar daños al sistema de combustión completo.
7. Gasolina de pirolisis. La gasolina producida como un producto colateral en la producción de etileno.
8. Gasolina reformada. La gasolina de alto número de octano y la cual se obtiene de gasolina de bajo octanaje haciendo pasar los vapores a través de catalizadores a altas temperaturas.
9. Gasolina directa. La gasolina que se obtiene directamente al pasar el petróleo por una columna de destilación fraccionada. Su número de octanaje es muy bajo y las fracciones obtenidas son muy estables debido a su alta energía de activación.
10. Gasolina blanca. Es una gasolina sin plomo. Se usa generalmente en los botes de motor. Es una gasolina que está inhibida contra la oxidación para evitar la formación de gomas. Generalmente es incolora para diferenciarla de otros tipos de gasolina. El octanaje es muy bajo.
G) ¿Que es un certificado de calidad?
En el caso de los hidrocarburos, un certificado de calidad es un listado de todas las especificaciones estandarizadas de un determinado producto y las cuales son requeridas, dentro de cierto rango, por los sistemas de combustión. En el caso de la gasolina para vehículos de combustión interna el certificado de calidad tiene aproximadamente unas 15 especificaciones o análisis químicos. Estas especificaciones son análisis químicos realizados en los laboratorios de control de calidad de los combustibles. En el caso de la República Dominicana estos análisis deben realizarse estrictamente apegados a los métodos estándares A.S.T.M.
De los 15 análisis a realizarse los más importantes para descubrir gasolina de mala o buena calidad son:
Análisis Métodos A.S.T.M. Observaciones
1. Octanaje (ON) D-908 Mínimo 95 (¿o es 93?)
2. Plomo D-526 0.00 cantidad permitida
3. Destilación fraccionada D-86 Máximo punto inicial 74 grados C.
Máximo punto final 205 grados C
4. Residuo ----- Máximo de 2.0 % volumen
5. Presión de vapor (R.V.P) D-323 Máximo de 9 PSIG
6. Goma existente D-381 Máximo de 4mg/100mL
7. Azufre D-1266 Máximo de 0.15 % peso
Aunque con algunos de estos análisis se pueden calcular otros análisis por métodos algebraicos y gráficos, yo recomiendo realizar todos los análisis el certificado de calidad completo.
De usarse otros métodos para analizar la gasolina, los resultados podrían diferir un poco. Sin embargo, esto no es problema ya que existen tablas de equivalencias. Nunca debe usarse una gasolina ni otros derivados de petróleo sin el certificado de calidad que especifique que dicho producto está apto para la combustibilidad en el sistema de combustión requerido. También, cuando se diseña un motor de combustión, el diseño se realiza para determinado certificado de calidad. Es decir, nunca se debe lanzar al mercado ninguna gasolina en que una simple especificación o análisis químico esté fuera de lo requerido por el sistema de combustión de lugar.
Nota #1. Ver modelo de presentación del certificado de calidad del petróleo dominicano de Azua en el Art. #20 de www.dominicanissues.com
Nota #2. Ver en algunas bibliotecas y librerías de Santo Domingo: Ahorro de Energía en la Industria. Por William Jerez. Allí encontrará los certificados de calidad de todos los combustibles que se consumen en la República Dominicana.
H) Algunos comentarios
La calidad de la gasolina a usarse en un caso específico varía con los tipos de vehículos y con los precios. Con estos diez tipos diferentes de gasolina pueden hacerse diferentes combinaciones para producir un tipo específico de gasolina. Todo depende del precio del productor y de las necesidades del consumidor. En países con bajo nivel de educación y desarrollo se pueden agregar tetraetilplomo y también productos polimerizados a base de silicio. Puedo decir que todo depende de un “brake even point” económico y de la necesidades y aceptación del consumidor.
Los componentes a base de plomo y polímeros a base de silicio no son recomendables ambientalmente y a la vez hacen daños a corto plazos a todo el sistema de combustión. Esto incluye los equipos colaterales del motor: bombas, filtros, cilindros, etc.
En la medida que la crisis energética aumenta, también los precios de los catalizadores usados en el craqueo catalíticos aumentan. Los catalizadores a base de níquel, paladio, platino, u otros metales caros aumentan. Como dije antes, estudios de los “brake even points” son los que determinarán en algunas compañías petroleras si volveremos, cuando menos en los países en vías de desarrollo, a usar el tetraetilo de plomo y los productos polimerizados a base de silicio.
No hay dudas de que alguien tendrá que ser sacrificado. ¿El medio ambiente, la salud de los seres vivientes, los sistemas de combustión internos o las enormes ganancias de las compañías petroleras? Claro, cada país tendrá que decidir lo que desea y por donde se inclina. Pero finalmente, les toca a los gobiernos trazar las políticas energéticas a favor y en defensa de sus ciudadanos. Y claro, hoy día verlo, como un asunto de supervivencia.