Diesel

El combustible diésel, también llamado aceite diésel, gasoil o gasóleo, es cualquier combustible líquido diseñado específicamente para su uso en un motor diésel, un tipo de motor de combustión interna en el que el encendido del combustible se produce sin chispa como resultado de la compresión del entrada de aire y luego inyección de combustible. Por lo tanto, el combustible diesel necesita buenas características de encendido por compresión.

El tipo más común de combustible diésel es un destilado fraccionado específico de aceite combustible de petróleo, pero se están desarrollando y adoptando cada vez más alternativas que no se derivan del petróleo, como el biodiésel, biomasa a líquido (BTL) o gas a líquido (GTL) diésel.. Para distinguir estos tipos, el diésel derivado del petróleo a veces se denomina petrodiésel en algunos círculos académicos.

En muchos países, el combustible diesel está estandarizado. Por ejemplo, en la Unión Europea, el estándar para combustible diesel es EN 590. El combustible diesel tiene muchos nombres coloquiales; más comúnmente, se le conoce simplemente como diesel. En el Reino Unido, el combustible diésel para uso en carretera se abrevia comúnmente DERV, que significa vehículo de carretera con motor diésel, que conlleva una prima fiscal sobre el combustible equivalente para uso fuera de carretera. En Australia, el combustible diesel también se conoce como destilado (que no debe confundirse con "destilado" en un sentido más antiguo que se refiere a un combustible de motor diferente), y en Indonesia, se conoce como Solar, un nombre de marca registrada de la compañía petrolera nacional del país. Pertamina. El término gasóleo(Francés: gazole) a veces también se usa para referirse al combustible diesel.

El diesel ultrabajo en azufre (ULSD) es un combustible diesel con contenidos de azufre sustancialmente reducidos. A partir de 2016, casi todo el combustible diésel a base de petróleo disponible en el Reino Unido, Europa continental y América del Norte es de tipo ULSD.

Antes de que se estandarizara el combustible diésel, la mayoría de los motores diésel solían funcionar con fuelóleos baratos. Estos aceites combustibles todavía se utilizan en motores diésel de embarcaciones. A pesar de estar diseñado específicamente para motores diésel, el combustible diésel también se puede utilizar como combustible para varios motores no diésel, por ejemplo, el motor Akroyd, el motor Stirling o las calderas para motores de vapor.

Historia

Orígenes

El combustible diesel se originó a partir de experimentos realizados por el científico e inventor alemán Rudolf Diesel para su motor de encendido por compresión que inventó en 1892. Originalmente, Diesel no consideró usar ningún tipo específico de combustible, sino que afirmó que el principio operativo de su motor de calor racional funcionaría con cualquier tipo de combustible en cualquier estado de la materia. Sin embargo, tanto el primer prototipo de motor diésel como el primer motor diésel funcional solo se diseñaron para combustibles líquidos.

Al principio, Diesel probó el petróleo crudo de Pechelbronn, pero pronto lo reemplazó con gasolina y queroseno, porque el petróleo crudo resultó ser demasiado viscoso, siendo el queroseno el principal combustible de prueba para el motor diesel. Además de eso, Diesel experimentó con diferentes tipos de aceite para lámparas de varias fuentes, así como diferentes tipos de gasolina y ligroína, que funcionaron bien como combustibles para motores Diesel. Más tarde, Diesel probó la creosota de alquitrán de hulla, el aceite de parafina, el petróleo crudo, el gasóleo y el fueloil, que eventualmente también funcionaron. En Escocia y Francia, el aceite de esquisto se utilizó como combustible para los primeros motores diésel de producción de 1898 porque otros combustibles eran demasiado caros.En 1900, la sociedad francesa Otto construyó un motor diésel para uso con petróleo crudo, que se exhibió en la Exposición de París de 1900 y en la Exposición Universal de París de 1911. De hecho, el motor funcionaba con aceite de cacahuete en lugar de aceite crudo, y no se necesitaban modificaciones para el funcionamiento con aceite de cacahuete.

Durante sus primeras pruebas con motores Diesel, Diesel también utilizó gas de alumbrado como combustible, y logró construir diseños funcionales, tanto con inyección piloto como sin ella. Según Diesel, a fines de la década de 1890 no existía una industria productora de polvo de carbón, ni había polvo de carbón fino y de alta calidad disponible comercialmente. Esta es la razón por la que el motor diésel nunca se diseñó o planeó como un motor de polvo de carbón. Solo en diciembre de 1899, Diesel probó un prototipo de polvo de carbón, que usaba formación de mezcla externa e inyección piloto de combustible líquido. Este motor demostró ser funcional, pero sufrió una falla en el anillo del pistón después de muy pocos minutos debido a la deposición de polvo de carbón.

Desde el siglo XX

Antes de que se estandarizara el combustible diésel, los motores diésel normalmente funcionaban con fuelóleos baratos. En los Estados Unidos, estos se destilaron del petróleo, mientras que en Europa se utilizó aceite de creosota de alquitrán de hulla. Algunos motores diésel se alimentaban con mezclas de varios combustibles diferentes, como gasolina, queroseno, aceite de colza o aceite lubricante, porque no tenían impuestos y, por lo tanto, eran baratos. La introducción de motores diesel para vehículos de motor, como el Mercedes-Benz OM 138, en la década de 1930 significó que se necesitaban combustibles de mayor calidad con características de encendido adecuadas. Al principio no se hicieron mejoras en la calidad del combustible diésel para vehículos de motor. Después de la Segunda Guerra Mundial, se estandarizaron los primeros combustibles diesel modernos de alta calidad. Estos estándares fueron, por ejemplo, los estándares DIN 51601, VTL 9140-001 y NATO F 54.En 1993, la norma DIN 51601 quedó obsoleta por la nueva norma EN 590, que se ha utilizado en la Unión Europea desde entonces. En las embarcaciones marítimas, donde la propulsión diésel ganó predominio a fines de la década de 1970 debido al aumento de los costos de combustible causado por la crisis energética de la década de 1970, todavía se utilizan combustibles pesados ​​​​baratos en lugar del combustible diésel convencional para vehículos de motor. Estos fuelóleos pesados ​​(a menudo llamados Bunker C) se pueden utilizar en embarcaciones a vapor y diésel.

Tipos

El combustible diésel se produce a partir de diversas fuentes, siendo la más común el petróleo. Otras fuentes incluyen biomasa, grasa animal, biogás, gas natural y licuefacción de carbón.

Diésel de petróleo

El diesel de petróleo, también llamado petrodiesel, diesel fósil o diesel mineral, es el tipo más común de combustible diesel. Se produce a partir de la destilación fraccionada de petróleo crudo entre 200 y 350 °C (392 y 662 °F) a presión atmosférica, lo que da como resultado una mezcla de cadenas de carbono que normalmente contienen entre 9 y 25 átomos de carbono por molécula.

Diésel sintético

El diésel sintético se puede producir a partir de cualquier material carbonoso, incluida la biomasa, el biogás, el gas natural, el carbón y muchos otros. La materia prima se gasifica en gas de síntesis, que después de la purificación se convierte mediante el proceso Fischer-Tropsch en diésel sintético.

El proceso generalmente se conoce como biomasa a líquido (BTL), gas a líquido (GTL) o carbón a líquido (CTL), según la materia prima utilizada.

El diésel sintético parafínico generalmente tiene un contenido de azufre cercano a cero y un contenido de compuestos aromáticos muy bajo, lo que reduce las emisiones no reguladas de hidrocarburos tóxicos, óxidos nitrosos y material particulado (PM).

Biodiésel

El biodiésel se obtiene a partir de aceites vegetales o grasas animales (biolípidos) que son principalmente ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME), y se transesterifican con metanol. Se puede producir a partir de muchos tipos de aceites, el más común es el aceite de colza (éster metílico de colza, RME) en Europa y el aceite de soja (éster metílico de soja, SME) en los EE. UU. El metanol también se puede reemplazar con etanol para el proceso de transesterificación, que da como resultado la producción de ésteres etílicos. Los procesos de transesterificación utilizan catalizadores, como hidróxido de sodio o potasio, para convertir el aceite vegetal y el metanol en biodiésel y los subproductos indeseables, glicerina y agua, que deberán eliminarse del combustible junto con las trazas de metanol. El biodiesel se puede usar puro (B100) en motores donde el fabricante aprueba tal uso, pero se usa más a menudo como una mezcla con diesel,

FAME utilizado como combustible se especifica en las normas DIN EN 14214 y ASTM D6751.

Los fabricantes de Equipos de Inyección de Combustible (FIE) han planteado varias inquietudes con respecto al biodiesel, identificando al FAME como la causa de los siguientes problemas: corrosión de los componentes de inyección de combustible, bloqueo del sistema de combustible de baja presión, mayor dilución y polimerización del aceite del sumidero del motor, bloqueos de la bomba debido a a alta viscosidad del combustible a baja temperatura, aumento de la presión de inyección, fallas en los sellos elastoméricos y bloqueo del rociado del inyector de combustible. El biodiésel puro tiene un contenido energético entre un 5 y un 10 % inferior al del diésel de petróleo. La pérdida de potencia cuando se utiliza biodiésel puro es del 5 al 7%.

Los ácidos grasos insaturados son la fuente de la menor estabilidad a la oxidación. Reaccionan con el oxígeno y forman peróxidos y dan como resultado subproductos de degradación, que pueden causar sedimentos y lacas en el sistema de combustible.

Como el biodiésel contiene bajos niveles de azufre, las emisiones de óxidos de azufre y sulfatos, componentes principales de la lluvia ácida, son bajas. El uso de biodiesel también da como resultado reducciones de hidrocarburos no quemados, monóxido de carbono (CO) y partículas. Las emisiones de CO utilizando biodiesel se reducen sustancialmente, del orden del 50% en comparación con la mayoría de los combustibles petrodiesel. Se ha descubierto que las emisiones de escape de partículas del biodiésel son un 30 % más bajas que las emisiones totales de partículas del petrodiésel. Las emisiones de escape de hidrocarburos totales (un factor que contribuye a la formación localizada de smog y ozono) son hasta un 93 % más bajas para el biodiésel que para el diésel.

El biodiesel también puede reducir los riesgos para la salud asociados con el diesel de petróleo. Las emisiones de biodiesel mostraron niveles reducidos de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) y compuestos de PAH nitrados, que han sido identificados como carcinógenos potenciales. En pruebas recientes, los compuestos PAH se redujeron entre un 75% y un 85%, excepto el benz(a)antraceno, que se redujo aproximadamente un 50%. Los compuestos de nPAH objetivo también se redujeron drásticamente con combustible biodiesel, con 2-nitrofluoreno y 1-nitropireno reducidos en un 90 %, y el resto de los compuestos de nPAH reducidos a solo niveles traza.

Aceites y grasas hidrogenados

Esta categoría de combustibles diésel consiste en convertir los triglicéridos del aceite vegetal y las grasas animales en alcanos mediante refinación e hidrogenación, como Neste Renewable Diesel o H-Bio. El combustible producido tiene muchas propiedades que son similares al diesel sintético y están libres de las muchas desventajas de FAME.

EMD

El dimetil éter, DME, es un combustible diésel gaseoso sintético que da como resultado una combustión limpia con muy poco hollín y emisiones reducidas _de NOx.

Almacenamiento

En los EE. UU., se recomienda almacenar el diésel en un recipiente amarillo para diferenciarlo del queroseno, que normalmente se guarda en recipientes azules, y de la gasolina, que normalmente se guarda en recipientes rojos. En el Reino Unido, el diésel normalmente se almacena en un contenedor negro para diferenciarlo de la gasolina sin plomo o con plomo, que se almacenan en contenedores verdes y rojos, respectivamente.

Estándares

El motor diésel es un motor multicombustible y puede funcionar con una gran variedad de combustibles. Sin embargo, el desarrollo de motores diesel de alto rendimiento y alta velocidad para automóviles y camiones en la década de 1930 significó que se necesitaba un combustible adecuado diseñado específicamente para dichos motores: el combustible diesel. Para garantizar una calidad uniforme, el combustible diésel está estandarizado; los primeros estándares se introdujeron después de la Segunda Guerra Mundial. Por lo general, un estándar define ciertas propiedades del combustible, como el número de cetano, la densidad, el punto de inflamación, el contenido de azufre o el contenido de biodiesel. Los estándares de combustible diesel incluyen:

Combustible diesel

• EN 590 (Unión Europea)
• ASTM D975 (Estados Unidos)
• GOST R 52368 (Rusia; equivalente a EN 590)
• NATO F 54 (OTAN; equivalente a EN 590)
• DIN 51601 (Alemania Occidental; obsoleto)

Combustible biodiésel

• EN 14214 (Unión Europea)
• ASTM D6751 (Estados Unidos)
• CAN/CGSB-3.524 (Canadá)

Medidas y precios

Número de cetano

La medida principal de la calidad del combustible diesel es su índice de cetano. Un número de cetano es una medida del retraso de la ignición de un combustible diesel. Un número de cetano más alto indica que el combustible se enciende más fácilmente cuando se rocía con aire comprimido caliente. El diésel de carretera europeo (estándar EN 590) tiene un índice de cetano mínimo de 51. En algunos mercados, se encuentran disponibles combustibles con índices de cetano más altos, normalmente combustibles diésel "premium" con agentes de limpieza adicionales y algo de contenido sintético.

Valor y precio del combustible

Aproximadamente el 86,1 % de la masa del combustible diésel es carbono y, cuando se quema, ofrece un poder calorífico neto de 43,1 MJ/kg frente a los 43,2 MJ/kg de la gasolina. Debido a la mayor densidad, el combustible diésel ofrece una mayor densidad de energía volumétrica: la densidad del combustible diésel EN 590 se define como 0,820 a 0,845 kg/L (6,84 a 7,05 lb/gal EE.UU.) a 15 °C (59 °F), aproximadamente un 9,0-13,9 % más que los 0,720–0,775 kg/L (6,01–6,47 lb/gal EE.UU.) de la gasolina EN 228 (gasolina) a 15 °C, lo que debe tenerse en cuenta al comparar los precios volumétricos del combustible. Las emisiones de CO ₂ del diésel son de 73,25 g/MJ, ligeramente inferiores a las de la gasolina con 73,38 g/MJ.

El combustible diesel generalmente es más fácil de refinar a partir del petróleo que la gasolina y contiene hidrocarburos que tienen un punto de ebullición en el rango de 180 a 360 ° C (356 a 680 ° F). Se requiere una refinación adicional para eliminar el azufre, lo que contribuye a un costo a veces más alto. En muchas partes de los Estados Unidos y en todo el Reino Unido y Australia, el combustible diesel puede tener un precio más alto que la gasolina. Las razones para el diesel de precio más alto incluyen el cierre de algunas refinerías en el Golfo de México, el desvío de la capacidad de refinación masiva a la producción de gasolina y una transferencia reciente a diesel ultra bajo en azufre (ULSD), que causa complicaciones de infraestructura.En Suecia, también se vende un combustible diesel designado como MK-1 (diesel ambiental de clase 1). Se trata de un ULSD que además tiene un menor contenido en aromáticos, con un límite del 5%. Este combustible es un poco más caro de producir que el ULSD regular. En Alemania, el impuesto sobre el combustible diésel es aproximadamente un 28 % más bajo que el impuesto sobre la gasolina.

Impuestos

El combustible diésel es similar al aceite de calefacción, que se utiliza en la calefacción central. En Europa, Estados Unidos y Canadá, los impuestos sobre el combustible diesel son más altos que sobre el combustible para calefacción debido al impuesto sobre el combustible y, en esas áreas, el combustible para calefacción se marca con tintes para combustible y trazas de productos químicos para prevenir y detectar el fraude fiscal. El diesel "sin impuestos" (a veces llamado "diesel todoterreno" o "diesel rojo" debido a su tinte rojo) está disponible en algunos países para su uso principalmente en aplicaciones agrícolas, como combustible para tractores, vehículos recreativos y utilitarios u otros vehículos no comerciales. que no utilizan la vía pública. Este combustible puede tener niveles de azufre que excedan los límites para uso en carretera en algunos países (p. ej., EE. UU.).

Este diésel no gravado está teñido de rojo para su identificación, y si se usa este combustible diésel no gravado para un propósito típicamente gravado (como conducir), el usuario puede recibir una multa (por ejemplo, US$10,000 en los EE. UU.). En el Reino Unido, Bélgica y los Países Bajos, se conoce como diesel rojo (o gasóleo) y también se utiliza en vehículos agrícolas, tanques de calefacción domésticos, unidades de refrigeración en furgonetas/camiones que contienen artículos perecederos como alimentos y medicinas y para embarcaciones marinas. El combustible diésel o gasóleo marcado se tiñe de verde en la República de Irlanda y Noruega. El término "vehículo de carretera con motor diésel" (DERV) se utiliza en el Reino Unido como sinónimo de combustible diésel de carretera sin marcar. En India, los impuestos sobre el combustible diesel son más bajos que sobre la gasolina, ya que la mayoría del transporte de granos y otros productos básicos en todo el país funciona con diesel.

Los impuestos sobre el biodiesel en los EE. UU. varían entre estados. Algunos estados (Texas, por ejemplo) no tienen impuestos sobre el biodiesel y tienen un impuesto reducido sobre las mezclas de biodiesel equivalente a la cantidad de biodiesel en la mezcla, por lo que el combustible B20 se grava un 20 % menos que el petrodiesel puro. Otros estados, como Carolina del Norte, gravan el biodiésel (en cualquier configuración combinada) igual que el petrodiésel, aunque han introducido nuevos incentivos para los productores y usuarios de todos los biocombustibles.

Usos

El combustible diesel se usa principalmente en motores diesel de alta velocidad, especialmente motores diesel de vehículos de motor (por ejemplo, automóviles, camiones), pero no todos los motores diesel funcionan con combustible diesel. Por ejemplo, los grandes motores de dos tiempos de las embarcaciones suelen utilizar fueloil pesado en lugar de combustible diésel, y ciertos tipos de motores diésel, como los motores MAN M-System, están diseñados para funcionar con gasolina con una resistencia a la detonación de hasta 86 RON. Por otro lado, las turbinas de gas y algunos otros tipos de motores de combustión interna, y los motores de combustión externa, también pueden diseñarse para tomar combustible diesel.

El requisito de viscosidad del combustible diesel generalmente se especifica a 40 °C. Una desventaja del combustible diésel en climas fríos es que su viscosidad aumenta a medida que baja la temperatura, convirtiéndolo en un gel (ver Encendido por compresión - Gelificación) que no puede fluir en los sistemas de combustible. El diésel especial para bajas temperaturas contiene aditivos para mantenerlo líquido a temperaturas más bajas.

Vehículos de carretera

Los camiones y autobuses, que a menudo funcionaban con motores otto desde la década de 1920 hasta la de 1950, ahora funcionan casi exclusivamente con diésel. Debido a sus características de ignición, el combustible diesel se usa ampliamente en estos vehículos. Dado que el combustible diesel no es adecuado para los motores otto, los automóviles de pasajeros, que a menudo usan motores otto o derivados de otto, generalmente funcionan con gasolina en lugar de combustible diesel. Sin embargo, especialmente en Europa e India, muchos automóviles de pasajeros tienen, debido a una mejor eficiencia del motor, motores diesel y, por lo tanto, funcionan con combustible diesel normal.

Ferrocarril

El diesel desplazó al carbón y al fuel oil para los vehículos a vapor en la segunda mitad del siglo XX, y ahora se usa casi exclusivamente para los motores de combustión de los vehículos ferroviarios autopropulsados ​​(locomotoras y vagones).

Aeronave

En general, los motores diésel no son adecuados para aviones y helicópteros. Esto se debe a la relación potencia-masa comparativamente baja del motor diesel, lo que significa que los motores diesel suelen ser bastante pesados, lo que es una desventaja en los aviones. Por lo tanto, hay poca necesidad de usar combustible diesel en aeronaves, y el combustible diesel no se usa comercialmente como combustible de aviación. En su lugar, se utilizan gasolina (Avgas) y combustible para aviones (por ejemplo, Jet A-1). Sin embargo, especialmente en las décadas de 1920 y 1930, se fabricaron numerosos motores diesel para aviones de producción en serie que funcionaban con fuel oil, porque tenían varias ventajas: su consumo de combustible era bajo, eran confiables, no propensos a incendiarse y requerían un mantenimiento mínimo.. La introducción de la inyección directa de gasolina en la década de 1930 superó estas ventajas, y los motores diesel de aviones dejaron de usarse rápidamente.Con las mejoras en la relación potencia-masa de los motores diésel, varios motores diésel de carretera se han convertido y certificado para uso aeronáutico desde principios del siglo XXI. Estos motores suelen funcionar con combustible para aviones Jet A-1 (pero también pueden funcionar con combustible diésel). Jet A-1 tiene características de encendido similares al combustible diesel y, por lo tanto, es adecuado para ciertos (pero no todos) los motores diesel.

Vehículos militares

Hasta la Segunda Guerra Mundial, varios vehículos militares, especialmente aquellos que requerían un alto rendimiento del motor (vehículos de combate blindados, por ejemplo, los tanques M26 Pershing o Panther), usaban motores otto convencionales y funcionaban con gasolina. Desde la Segunda Guerra Mundial, se han fabricado varios vehículos militares con motores diesel, capaces de funcionar con combustible diesel. Esto se debe a que los motores diesel son más eficientes en combustible y el combustible diesel es menos propenso a incendiarse. Algunos de estos vehículos diésel (como el Leopard 1 o el MAN 630) todavía funcionaban con gasolina, y algunos vehículos militares todavía se fabricaban con motores otto (por ejemplo, Ural-375 o Unimog 404), incapaces de funcionar con combustible diésel.

Tractores y equipo pesado

Los tractores y equipos pesados ​​de hoy en día son en su mayoría diésel. Entre los tractores, solo las clases más pequeñas también pueden ofrecer motores de gasolina. La dieselización de tractores y equipos pesados ​​comenzó en Alemania antes de la Segunda Guerra Mundial, pero fue inusual en los Estados Unidos hasta después de esa guerra. Durante las décadas de 1950 y 1960, también progresó en los EE. UU. El combustible diesel se usa comúnmente en equipos de extracción de petróleo y gas, aunque algunos lugares usan equipos eléctricos o de gas natural.

Los tractores y equipos pesados ​​solían ser multicombustibles en las décadas de 1920 a 1940, y funcionaban con motores de encendido por chispa y de baja compresión, motores akryod o motores diésel. Por lo tanto, muchos tractores agrícolas de la época podían quemar gasolina, alcohol, queroseno y cualquier grado ligero de aceite combustible, como aceite de calefacción o aceite de vaporización de tractores, según lo que fuera más asequible en una región en un momento dado. En las granjas estadounidenses durante esta era, el nombre "destilado" a menudo se refería a cualquiera de los aceites combustibles ligeros antes mencionados. Los motores de encendido por chispa no arrancaban tan bien con destilado, por lo que normalmente se usaba un pequeño tanque de gasolina auxiliar para el arranque en frío y las válvulas de combustible se ajustaban varios minutos más tarde, después del calentamiento, para hacer la transición a destilado. También se utilizaron accesorios de motor como vaporizadores y protectores de radiador, ambos con el objetivo de capturar calor, porque cuando un motor de este tipo funcionaba con destilado, funcionaba mejor cuando tanto él como el aire que inhalaba estaban más calientes que a temperatura ambiente. La dieselización con motores diésel dedicados (alta compresión con inyección mecánica de combustible e ignición por compresión) reemplazó dichos sistemas e hizo un uso más eficiente del combustible diésel que se quemaba.

Otros usos

Se ha utilizado combustible diesel de mala calidad como agente de extracción para la extracción líquido-líquido de paladio a partir de mezclas de ácido nítrico. Dicho uso se ha propuesto como un medio para separar el paladio producto de fisión del refinado PUREX que proviene del combustible nuclear usado. En este sistema de extracción por solventes, los hidrocarburos del diesel actúan como diluyente mientras que los sulfuros de dialquilo actúan como extractantes. Esta extracción opera por un mecanismo de solvatación. Hasta el momento, no se ha construido ni una planta piloto ni una planta a gran escala para recuperar paladio, rodio o rutenio de los desechos nucleares creados por el uso de combustible nuclear.

El combustible diesel se usa a menudo como el ingrediente principal en el fluido de perforación de lodo a base de aceite. La ventaja de usar diesel es su bajo costo y su capacidad para perforar una amplia variedad de estratos difíciles, incluidas formaciones de esquisto, sal y yeso. El lodo de aceite diesel generalmente se mezcla con hasta un 40 % de agua salada. Debido a preocupaciones de salud, seguridad y ambientales, el lodo de aceite diesel a menudo se reemplaza con fluidos de perforación a base de aceite de grado alimenticio vegetal, mineral o sintético, aunque el lodo de aceite diesel todavía se usa ampliamente en ciertas regiones.

Durante el desarrollo de los motores de cohetes en Alemania durante la Segunda Guerra Mundial, se utilizó combustible diesel J-2 como componente de combustible en varios motores, incluido el BMW 109-718. El combustible diesel J-2 también se utilizó como combustible para motores de turbina de gas.

Análisis químico

Composición química

En los Estados Unidos, el diésel derivado del petróleo se compone de aproximadamente un 75 % de hidrocarburos saturados (principalmente parafinas, incluidas n, iso y cicloparafinas), y un 25 % de hidrocarburos aromáticos (incluidos naftalenos y alquilbencenos). La fórmula química promedio para el combustible diésel común es C ₁₂ H ₂₃, con un rango aproximado de C ₁₀ H ₂₀ a C ₁₅ H ₂₈.

Propiedades químicas

La mayoría de los combustibles diésel se congelan a las temperaturas invernales comunes, mientras que las temperaturas varían mucho. El petrodiésel normalmente se congela alrededor de temperaturas de -8,1 °C (17,5 °F), mientras que el biodiésel se congela entre temperaturas de 2° a 15 °C (35° a 60 °F). La viscosidad del diésel aumenta notablemente a medida que disminuye la temperatura, convirtiéndolo en un gel a temperaturas de -19 °C (-2,2 °F) a -15 °C (5 °F), que no puede fluir en los sistemas de combustible. Los combustibles diesel convencionales se evaporan a temperaturas entre 149 °C y 371 °C.

Los puntos de inflamación del diésel convencional varían entre 52 y 96 °C, lo que lo hace más seguro que la gasolina y no apto para motores de encendido por chispa. A diferencia de la gasolina, el punto de inflamación de un combustible diésel no tiene relación con su rendimiento en un motor ni con sus cualidades de autoencendido.

Formación de dióxido de carbono

Como buena aproximación, la fórmula química del diesel es C_norteH_2n. Tenga en cuenta que el diesel es una mezcla de diferentes moléculas. Como el carbono tiene una masa molar de 12 g/mol y el hidrógeno tiene una masa molar de aproximadamente 1 g/mol, la fracción en peso de carbono en el combustible diésel EN 590 es aproximadamente 12/14.

La reacción de la combustión del diésel viene dada por:

2C __norteH_2n+ 3nO₂⇌ 2nCO₂+ 2nH₂O

El dióxido de carbono tiene una masa molar de 44 g/mol ya que consta de 2 átomos de oxígeno (16 g/mol) y 1 átomo de carbono (12 g/mol). Entonces, 12 g de carbono producen 44 g de dióxido de carbono.

El diésel tiene una densidad de 0,838 kg por litro.

Poniendo todo junto, la masa de dióxido de carbono que se produce al quemar 1 litro de combustible diesel se puede calcular como:

La cifra obtenida con esta estimación se acerca a los valores encontrados en la literatura.

Para la gasolina, con una densidad de 0,75 kg/L y una relación de átomos de carbono a hidrógeno de aproximadamente 6 a 14, el valor estimado de emisión de carbono si se quema 1 litro de gasolina da:

Fuente

Riesgos

Peligros ambientales del azufre

En el pasado, el combustible diésel contenía mayores cantidades de azufre. Los estándares de emisión europeos y los impuestos preferenciales han obligado a las refinerías de petróleo a reducir drásticamente el nivel de azufre en los combustibles diésel. En la Unión Europea, el contenido de azufre se ha reducido drásticamente durante los últimos 20 años. El combustible diesel para automóviles está cubierto en la Unión Europea por la norma EN 590. En la década de 1990, las especificaciones permitían un contenido de azufre de 2000 ppm como máximo, reducido a un límite de 350 ppm a principios del siglo XXI con la introducción de las especificaciones Euro 3. El límite se redujo con la introducción de Euro 4 en 2006 a 50 ppm (ULSD, Ultra Low Sulphur Diesel). La norma para el gasóleo vigente en Europa a partir de 2009 es la Euro 5, con un contenido máximo de 10 ppm.

Estándar de emisión	Por último	Contenido sulfuroso	número de cetano
N / A	1 de enero de 1994	máx. 2000ppm	mín. 49
2 euros	1 de enero de 1996	máx. 500 ppm	mín. 49
3 euros	1 de enero de 2001	máx. 350ppm	mín. 51
4 euros	1 de enero de 2006	máx. 50 ppm	mín. 51
5 euros	1 de enero de 2009	máx. 10ppm	mín. 51

En los Estados Unidos, se adoptaron estándares de emisión más estrictos con la transición a ULSD a partir de 2006 y se volvió obligatorio el 1 de junio de 2010 (ver también escape de diésel).

Algas, microbios y contaminación del agua

Ha habido mucha discusión y malentendidos sobre las algas en el combustible diesel. Las algas necesitan luz para vivir y crecer. Como no hay luz solar en un tanque de combustible cerrado, ninguna alga puede sobrevivir, pero algunos microbios pueden sobrevivir y alimentarse del combustible diesel.

Estos microbios forman una colonia que vive en la interfaz de combustible y agua. Crecen bastante rápido en temperaturas más cálidas. Incluso pueden crecer en climas fríos cuando se instalan calentadores de tanque de combustible. Partes de la colonia pueden desprenderse y obstruir las líneas de combustible y los filtros de combustible.

El agua en el combustible puede dañar una bomba de inyección de combustible. Algunos filtros de combustible diesel también atrapan agua. La contaminación del agua en el combustible diesel puede provocar congelamiento mientras se encuentra en el tanque de combustible. El agua helada que satura el combustible a veces obstruye la bomba del inyector de combustible. Una vez que el agua dentro del tanque de combustible ha comenzado a congelarse, es más probable que ocurra la gelificación. Cuando el combustible se gelifica, no es efectivo hasta que se eleva la temperatura y el combustible vuelve a su estado líquido.

Peligro en la carretera

El diesel es menos inflamable que la gasolina / gasolina. Sin embargo, debido a que se evapora lentamente, cualquier derrame en una carretera puede representar un riesgo de resbalón para los vehículos. Una vez que las fracciones ligeras se han evaporado, queda una capa grasosa en la carretera que reduce el agarre y la tracción de los neumáticos y puede hacer que los vehículos patinen. La pérdida de tracción es similar a la que se produce en el hielo negro, lo que genera situaciones especialmente peligrosas para los vehículos de dos ruedas, como motocicletas y bicicletas, en las rotondas.