Los términos gasolina ( / ɡ æ s ə l iː n / ), gasolina ( / ˈ p ɛ t r ə l / ), o simplemente gas identifican y describen el producto petroquímico caracterizado como un líquido transparente, amarillento e inflamable normalmente utilizado . como combustible para motores de combustión interna de encendido por chispa . Cuando se formula como combustible para motores , la gasolina está compuesta químicamente de compuestos orgánicos derivados de la destilación fraccionada del petróleo y posteriormente mejorados químicamente con aditivos de gasolina .
Las características del combustible de una mezcla particular de gasolina, que resistirá el encendido demasiado pronto (y provocará golpes en el motor y reducirá la eficiencia en los motores alternativos ), se miden como el octanaje de la mezcla de combustible; La mezcla de gasolina con el octanaje más estable se produce en varios grados de combustible para diferentes tipos de motores. El tetraetilo de plomo y otros compuestos de plomo no se utilizan en la gasolina para automóviles modernos, excepto en la aviación, los vehículos todo terreno y los motores de los coches de carreras . [1] [2]
La gasolina puede ingresar al medio ambiente terrestre como combustible líquido sin quemar, como líquido inflamable o como vapor a través de fugas que ocurren durante su producción, manipulación, transporte y entrega. [3] La gasolina contiene carcinógenos conocidos . [4] [5] [6] Cuando se quema, un litro (0,26 gal EE.UU.) de gasolina emite alrededor de 2,3 kilogramos (5,1 libras) de CO 2 , un gas de efecto invernadero , que contribuye al cambio climático causado por el hombre . [7] [8] Los productos derivados del petróleo, incluida la gasolina, fueron responsables de aproximadamente el 32% de las emisiones de CO 2 en todo el mundo en 2021. [9]
En promedio, las refinerías de petróleo de Estados Unidos producen alrededor de 19 a 20 galones de gasolina, de 11 a 13 galones de combustible diesel destilado y de 3 a 4 galones de combustible para aviones por cada barril de 42 galones (152 litros) de petróleo crudo. La proporción del producto depende del procesamiento en una refinería de petróleo y del ensayo de petróleo crudo [10] (ver § Etimología).
La palabra inglesa estadounidense gasoline denota combustible para automóviles , que el uso común acortó a los términos gas , motor gas y mogas , diferenciando así ese combustible del avgas (gasolina de aviación), que es el combustible para aviones. El término gasolina se originó a partir de los términos registrados Cazeline y Gazeline , que eran grafías y pronunciaciones estilizadas de Cassell , el apellido del empresario británico John Cassell , quien, el 27 de noviembre de 1862, colocó el siguiente anuncio de fueloil en The Times de Londres:
El Aceite Patentado Cazeline, seguro, económico y brillante [...] posee todos los requisitos que durante tanto tiempo se han deseado como medio de potente luz artificial. [12]
Ese anuncio del siglo XIX es la primera aparición de la palabra característica de Cassell , Cazelline , para identificar el combustible para automóviles. En el curso de sus negocios, se enteró de que el comerciante de Dublín, Samuel Boyd, estaba vendiendo una versión falsificada del combustible cazeline y, por escrito, Cassell le pidió a Boyd que dejara de vender combustible usando su marca registrada. Boyd no respondió y Cassell cambió la ortografía del nombre comercial de su combustible cazelline cambiando la letra inicial C por la letra G , acuñando así la palabra gazeline . [13] En 1863, el uso del inglés norteamericano había reescrito la palabra gazeline en la palabra gasolene ; en 1864, la ortografía gasolina era el uso común. En lugar de la palabra gasolina , la mayoría de los países de la Commonwealth (excepto Canadá) utilizan el término "gasolina", y los norteamericanos utilizan con mayor frecuencia "gas" en el lenguaje común, de ahí la prevalencia del uso "barra de gasolina" o "estación de servicio". en Canadá y Estados Unidos. [14]
Acuñada del latín medieval , la palabra petróleo (L. petra , roca + oleum , aceite) inicialmente denotaba tipos de aceite mineral derivados de rocas y piedras. [15] [16] En Gran Bretaña, el petróleo era un producto de aceite mineral refinado comercializado como disolvente desde la década de 1870 por el mayorista británico Carless Refining and Marketing Ltd. [17] Cuando la gasolina encontró un uso posterior como combustible de motor, Frederick Simms , un asociado de Gottlieb Daimler , sugirió a John Leonard, propietario de Carless, que registraran la palabra y la ortografía en mayúsculas Petrol . [18] La solicitud de marca fue rechazada porque la gasolina ya se había convertido en un término general establecido para el combustible de motor. [19] Debido a la antigüedad de la empresa, [ cita necesaria ] Carless retuvo los derechos legales sobre el término y la ortografía mayúscula de "Petrol" como nombre de un producto petroquímico. [20] [21]
Las refinerías británicas utilizaron originalmente "espíritu de motor" como nombre genérico para el combustible para automóviles y "espíritu de aviación" para la gasolina de aviación . Cuando a Carless se le negó la marca "petrol" en la década de 1930, sus competidores cambiaron al nombre más popular "petrol". Sin embargo, el "espíritu del motor" ya se había incorporado a las leyes y reglamentos, por lo que el término sigue utilizándose como nombre formal de la gasolina. [22] [23] El término se utiliza más ampliamente en Nigeria, donde las compañías petroleras más grandes llaman a su producto "alcohol de motor premium". [24] Aunque "petrol" ha hecho avances en el inglés nigeriano, "premium motor Spirit" sigue siendo el nombre formal que se utiliza en publicaciones científicas, informes gubernamentales y periódicos. [25]
El uso de la palabra gasolina en lugar de gasolina es poco común fuera de América del Norte, [26] [ verificación fallida ] [¿ fuente no confiable? ] aunque en español y portugués se usa gasolina y en japonés gasorín .
En muchos idiomas, el nombre del producto se deriva del compuesto hidrocarbonado benceno o más precisamente de la clase de productos llamados benceno de petróleo , como bencina en alemán o bencina en italiano; pero en Argentina, Uruguay y Paraguay, el nombre coloquial nafta se deriva del de la sustancia química nafta . [27]
Algunos idiomas, como el francés y el italiano, utilizan las palabras respectivas de gasolina para indicar combustible diesel . [28]
Los primeros motores de combustión interna aptos para su uso en aplicaciones de transporte, los llamados motores Otto , se desarrollaron en Alemania durante el último cuarto del siglo XIX. El combustible de estos primeros motores era un hidrocarburo relativamente volátil obtenido del gas de carbón . Con un punto de ebullición cercano a 85 °C (185 °F) ( el n -octano hierve a 125,62 °C (258,12 °F) [29] ), era muy adecuado para los primeros carburadores (evaporadores). El desarrollo de un carburador de "boquilla pulverizadora" permitió el uso de combustibles menos volátiles. Se intentaron mejoras adicionales en la eficiencia del motor con relaciones de compresión más altas , pero los primeros intentos fueron bloqueados por la explosión prematura del combustible, conocida como detonación .
En 1891, el proceso de craqueo de Shukhov se convirtió en el primer método comercial del mundo para descomponer los hidrocarburos más pesados en el petróleo crudo para aumentar el porcentaje de productos más ligeros en comparación con la destilación simple.
La evolución de la gasolina siguió la evolución del petróleo como fuente dominante de energía en el mundo industrializado. Antes de la Primera Guerra Mundial, Gran Bretaña era la mayor potencia industrial del mundo y dependía de su marina para proteger el envío de materias primas desde sus colonias. Alemania también se estaba industrializando y, al igual que Gran Bretaña, carecía de muchos recursos naturales que debían enviarse al país de origen. En la década de 1890, Alemania comenzó a aplicar una política de prominencia global y comenzó a construir una armada para competir con la británica. El carbón era el combustible que impulsaba a sus armadas. Aunque tanto Gran Bretaña como Alemania tenían reservas naturales de carbón, los nuevos avances en el petróleo como combustible para los barcos cambiaron la situación. Los barcos propulsados por carbón eran una debilidad táctica porque el proceso de carga de carbón era extremadamente lento y sucio y dejaba al barco completamente vulnerable a los ataques, y los suministros poco fiables de carbón en los puertos internacionales hacían que los viajes de larga distancia no fueran prácticos. Las ventajas del petróleo pronto hicieron que las armadas del mundo se convirtieran al petróleo, pero Gran Bretaña y Alemania tenían muy pocas reservas internas de petróleo. [30] Gran Bretaña finalmente resolvió su dependencia del petróleo naval obteniendo petróleo de Royal Dutch Shell y de la Anglo-Persian Oil Company y esto determinó de dónde y de qué calidad vendría su gasolina.
Durante el período inicial de desarrollo de motores de gasolina, los aviones se vieron obligados a utilizar gasolina para vehículos de motor, ya que aún no existía la gasolina de aviación. Estos primeros combustibles se denominaron gasolinas "puras" y eran subproductos de la destilación de un solo petróleo crudo para producir queroseno , que era el principal producto buscado para quemar en lámparas de queroseno . La producción de gasolina no superaría la producción de queroseno hasta 1916. Las primeras gasolinas de destilación directa fueron el resultado de la destilación de petróleos crudos del este y no se mezclaban destilados de diferentes crudos. La composición de estos primeros combustibles era desconocida y la calidad variaba mucho a medida que los petróleos crudos de diferentes campos petrolíferos emergían en diferentes mezclas de hidrocarburos en diferentes proporciones. Los efectos en el motor producidos por la combustión anormal ( golpeteo del motor y preencendido ) debido a combustibles inferiores aún no habían sido identificados y, como resultado, no había una clasificación de la gasolina en términos de su resistencia a la combustión anormal. La especificación general con la que se medían las primeras gasolinas era la gravedad específica mediante la escala de Baumé y, más tarde, la volatilidad (tendencia a vaporizarse) especificada en términos de puntos de ebullición, que se convirtieron en los principales objetivos de los productores de gasolina. Estas primeras gasolinas de petróleo crudo del este tenían resultados de prueba Baumé relativamente altos (65 a 80 grados Baumé) y fueron llamadas gasolinas de "prueba alta de Pensilvania" o simplemente gasolinas de "prueba alta". Se utilizaban a menudo en motores de aviones.
En 1910, el aumento de la producción de automóviles y el consiguiente aumento del consumo de gasolina produjeron una mayor demanda de gasolina. Además, la creciente electrificación del alumbrado produjo una caída en la demanda de queroseno, generando un problema de suministro. Parecía que la floreciente industria petrolera quedaría atrapada en una producción excesiva de queroseno y una producción insuficiente de gasolina, ya que la simple destilación no podía alterar la proporción de los dos productos de un crudo determinado. La solución apareció en 1911, cuando el desarrollo del proceso Burton permitió el craqueo térmico de petróleos crudos, lo que aumentó el rendimiento porcentual de gasolina de los hidrocarburos más pesados. Esto se combinó con la expansión de los mercados extranjeros para la exportación del excedente de queroseno que los mercados internos ya no necesitaban. Se creía que estas nuevas gasolinas "craqueadas" térmicamente no tenían efectos nocivos y se agregarían a las gasolinas de primera destilación. También existía la práctica de mezclar destilados pesados y ligeros para lograr la lectura Baumé deseada y, en conjunto, se les llamaba gasolinas "mezcladas". [31]
Gradualmente, la volatilidad ganó terreno sobre la prueba de Baumé, aunque ambas continuaron utilizándose en combinación para especificar una gasolina. En junio de 1917, Standard Oil (la mayor refinería de petróleo crudo de Estados Unidos en ese momento) afirmó que la propiedad más importante de la gasolina era su volatilidad. [32] Se estima que el equivalente nominal de estas gasolinas de primera destilación variaba de 40 a 60 octanos y que la "prueba más alta", a veces denominada "grado de combate", probablemente tenía un promedio de 50 a 65 octanos. [33]
Antes de la entrada de Estados Unidos en la Primera Guerra Mundial , los aliados europeos utilizaban combustibles derivados de petróleos crudos de Borneo , Java y Sumatra , que daban un rendimiento satisfactorio en sus aviones militares. Cuando Estados Unidos entró en la guerra en abril de 1917, se convirtió en el principal proveedor de gasolina de aviación de los aliados y se observó una disminución en el rendimiento de los motores. [34] Pronto se dio cuenta de que los combustibles para vehículos de motor no eran satisfactorios para la aviación, y después de la pérdida de varios aviones de combate, la atención se centró en la calidad de las gasolinas que se utilizaban. Las pruebas de vuelo posteriores realizadas en 1937 mostraron que una reducción de octanaje de 13 puntos (de 100 a 87 octanos) disminuía el rendimiento del motor en un 20 por ciento y aumentaba la distancia de despegue en un 45 por ciento. [35] Si ocurriera una combustión anormal, el motor podría perder suficiente potencia para hacer imposible el despegue y una carrera de despegue se convertiría en una amenaza para el piloto y la aeronave.
El 2 de agosto de 1917, la Oficina de Minas de los EE. UU . organizó un estudio sobre los combustibles para aviones en cooperación con la Sección de Aviación del Cuerpo de Señales del Ejército de los EE. UU . y un estudio general concluyó que no existían datos fiables sobre los combustibles adecuados para los aviones. Como resultado, comenzaron las pruebas de vuelo en los campos de Langley, McCook y Wright para determinar cómo se comportaban las diferentes gasolinas en diferentes condiciones. Estas pruebas demostraron que en ciertos aviones, las gasolinas para vehículos de motor funcionaban tan bien como las "pruebas altas", pero en otros tipos los motores funcionaban en caliente. También se descubrió que las gasolinas provenientes de petróleos crudos de base aromática y nafténica de California, el sur de Texas y Venezuela daban como resultado motores que funcionaban sin problemas. Estas pruebas dieron como resultado las primeras especificaciones gubernamentales para gasolinas de motor (las gasolinas de aviación usaban las mismas especificaciones que las gasolinas de motor) a finales de 1917. [36]
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 las primeras gasolinas durante la Primera Guerra Mundial demostró que relaciones de compresión más altas aumentaban el riesgo de combustión anormal, produciendo menor potencia, menor eficiencia y funcionamiento en caliente. motores y daños potencialmente graves al motor. Para compensar estos combustibles deficientes, los primeros motores utilizaban relaciones de compresión bajas, lo que requería motores relativamente grandes y pesados con potencia y eficiencia limitadas. El primer motor de gasolina de los hermanos Wright utilizó una relación de compresión tan baja como 4,7 a 1, desarrolló sólo 8,9 kilovatios (12 hp) de 3290 centímetros cúbicos (201 pulgadas cúbicas) y pesaba 82 kilogramos (180 libras). [37] [38] Esta fue una gran preocupación para los diseñadores de aviones y las necesidades de la industria de la aviación provocaron la búsqueda de combustibles que pudieran usarse en motores de mayor compresión.
Entre 1917 y 1919, la cantidad de gasolina craqueada térmicamente utilizada casi se duplicó. Además, aumentó considerablemente el uso de gasolina natural . Durante este período, muchos estados de Estados Unidos establecieron especificaciones para la gasolina de motor, pero ninguno de ellos estuvo de acuerdo y eran insatisfactorias desde un punto de vista u otro. Las refinerías de petróleo más grandes comenzaron a especificar el porcentaje de material insaturado (los productos craqueados térmicamente causaban engomado tanto en el uso como en el almacenamiento, mientras que los hidrocarburos insaturados son más reactivos y tienden a combinarse con impurezas que conducen al engomado). En 1922, el gobierno de Estados Unidos publicó las primeras especificaciones para gasolinas de aviación (dos grados fueron designados como "de combate" y "doméstico" 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 la goma esencialmente eliminó la gasolina craqueada térmicamente del uso en la aviación y, por lo tanto, las gasolinas de aviación volvieron a fraccionar naftas de primera destilación o a mezclar naftas de primera destilación y naftas craqueadas térmicamente altamente tratadas. Esta situación persistió hasta 1929. [39]
La industria del automóvil reaccionó con alarma ante el aumento de la gasolina craqueada térmicamente. El craqueo térmico produjo grandes cantidades de mono y diolefinas (hidrocarburos insaturados), lo que aumentó el riesgo de engomado. [40] Además, la volatilidad estaba disminuyendo hasta el punto de que el combustible no se vaporizaba y se pegaba a las bujías y las ensuciaba, creando arranques difíciles y funcionamiento brusco en invierno y pegándose a las paredes de los cilindros, evitando los pistones y anillos, y entrando en el aceite del cárter. [41] Una revista afirmó: "En un motor multicilíndrico de un automóvil de alto precio, estamos diluyendo el aceite en el cárter hasta en un 40 por ciento en un recorrido de 320 km [200 millas], como indica el análisis del aceite. en el cárter de aceite se nota". [42]
Muy descontentos con la consiguiente reducción de la calidad general de la gasolina, los fabricantes de automóviles propusieron imponer un estándar de calidad a los proveedores de petróleo. La industria petrolera, a su vez, acusó a los fabricantes de automóviles de no hacer lo suficiente para mejorar la economía de los vehículos, y la disputa pasó a ser conocida entre las dos industrias como "el problema del combustible". La animosidad creció entre las industrias, cada una acusándose la otra de no hacer nada para resolver los asuntos, y su relación se deterioró. La situación sólo se resolvió cuando el Instituto Americano del Petróleo (API) inició una conferencia para abordar el problema del combustible y en 1920 se estableció un comité cooperativo de investigación de combustibles (CFR), para supervisar los programas y soluciones de investigación conjuntos. Además de los representantes de ambas industrias, la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) también jugó un papel decisivo: la Oficina de Normas de EE. UU. fue elegida 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. [43]
Con el mayor uso de gasolinas craqueadas térmicamente surgió una mayor preocupación con respecto a sus efectos sobre la combustión anormal, y esto llevó a la investigación de aditivos antidetonantes. A finales de la década de 1910, investigadores como AH Gibson, Harry Ricardo , Thomas Midgley Jr. y Thomas Boyd comenzaron a investigar la combustión anormal. A partir de 1916, Charles F. Kettering de General Motors comenzó a investigar los aditivos basándose en dos caminos, la solución de "alto porcentaje" (donde se añadían grandes cantidades de etanol ) y la solución de "bajo porcentaje" (donde sólo 0,53-1,1 g/L o se necesitaban 0,071-0,147 oz/gal estadounidense). La solución de "bajo porcentaje" condujo finalmente al descubrimiento del tetraetilo de plomo (TEL) en diciembre de 1921, producto de la investigación de Midgley y Boyd y el componente definitorio de la gasolina con plomo. 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. El etanol no se podía patentar, pero TEL sí, por lo que Kettering consiguió una patente para TEL y comenzó a promocionarlo en lugar de otras opciones.
Los peligros de los compuestos que contienen plomo estaban bien establecidos para entonces y Robert Wilson del MIT, Reid Hunt de Harvard, Yandell Henderson de Yale y Erik Krause de la Universidad de Potsdam en Alemania advirtieron directamente a Kettering sobre su uso. Krause había trabajado con tetraetilo de plomo durante muchos años y lo llamó "un veneno reptante y malicioso" que había matado a un miembro de su comité de tesis. [44] [45] El 27 de octubre de 1924, artículos periodísticos de todo el país hablaban de los trabajadores de la refinería Standard Oil cerca de Elizabeth , Nueva Jersey, que estaban produciendo TEL y sufrían envenenamiento por plomo . El 30 de octubre, el número de muertos había llegado a cinco. [45] En noviembre, la Comisión Laboral de Nueva Jersey cerró la refinería de Bayway y se inició una investigación del gran jurado que no había dado lugar a cargos en febrero de 1925. Se prohibieron las ventas de gasolina con plomo en la ciudad de Nueva York, Filadelfia y Nueva Jersey. General Motors , DuPont y Standard Oil, que eran socios de Ethyl Corporation , la empresa creada para producir TEL, comenzaron a argumentar que no había alternativas a la gasolina con plomo que mantuvieran la eficiencia del combustible y aun así evitaran las detonaciones del motor. Después de que varios estudios defectuosos financiados por la industria informaran que la gasolina tratada con TEL no era un problema de salud pública, la controversia disminuyó. [45]
En los cinco años anteriores a 1929, se llevó a cabo una gran cantidad de experimentación con diferentes métodos de prueba para determinar la resistencia del combustible a una combustión anormal. Parecía que el golpeteo del motor dependía de una amplia variedad de parámetros, incluyendo la compresión, el tiempo de encendido, la temperatura del cilindro, los motores enfriados por aire o por agua, las formas de las cámaras, las temperaturas de admisión, las mezclas ricas o pobres, y otros. Esto llevó a una variedad confusa de motores de prueba que arrojaron resultados contradictorios y no existía una escala de calificación estándar. En 1929, la mayoría de los fabricantes y usuarios de gasolina de aviación reconocieron que se debía incluir algún tipo de clasificación antidetonante en las especificaciones gubernamentales. En 1929 se adoptó la escala de octanaje y en 1930 se estableció la primera especificación de octanaje para combustibles de aviación. Ese mismo año, la Fuerza Aérea del Ejército de EE. UU . especificó combustibles de 87 octanos para sus aviones como resultado de estudios que había realizado. [46]
Durante este período, las investigaciones demostraron que la estructura de los hidrocarburos era extremadamente importante para las propiedades antidetonantes del combustible. Las parafinas de cadena lineal en el rango de ebullición de la gasolina tenían bajas cualidades antidetonantes, mientras que las moléculas en forma de anillo, como los hidrocarburos aromáticos (por ejemplo, el benceno ), tenían una mayor resistencia a los detonantes. [47] Este desarrollo llevó a la búsqueda de procesos que producirían más de estos compuestos a partir de petróleo crudo que los logrados mediante destilación directa o craqueo térmico. Las investigaciones realizadas por las principales refinerías condujeron al desarrollo de procesos que implicaban la isomerización de butano abundante y barato a isobutano , y la alquilación para unir isobutano y butilenos para formar isómeros de octano como el " isooctano ", que se convirtió en un componente importante en la mezcla de combustible de aviación. Para complicar aún más la situación, a medida que aumentaba el rendimiento del motor, también aumentaba la altitud que podían alcanzar los aviones, lo que generaba preocupaciones sobre la congelación del combustible. La disminución de temperatura promedio es de 3,6 °F (2,0 °C) por cada 300 metros (1000 pies) de aumento de altitud, y a 12.000 metros (40.000 pies), la temperatura puede acercarse a -57 °C (-70 °F). Los aditivos como el benceno, con un punto de congelación de 6 °C (42 °F), se congelarían en la gasolina y taparían las líneas de combustible. Los aromáticos sustituidos como tolueno , xileno y cumeno , combinados con una cantidad limitada de benceno, resolvieron el problema. [48]
En 1935, había siete grados de aviación diferentes según el octanaje, dos grados del Ejército, cuatro grados de la Armada y tres grados comerciales, incluida la introducción de la gasolina de aviación de 100 octanos. En 1937, el Ejército estableció el combustible de 100 octanos como combustible estándar para los aviones de combate y, para aumentar la confusión, el gobierno ahora reconocía 14 grados diferentes, además de otros 11 en países extranjeros. Dado que algunas empresas debían almacenar 14 grados de combustible de aviación, ninguno de los cuales podía intercambiarse, el efecto sobre las refinerías fue negativo. La industria del refinado no podía concentrarse en procesos de conversión de gran capacidad para tantos grados diferentes y había que encontrar una solución. En 1941, principalmente gracias a los esfuerzos del Comité Cooperativo de Investigación de Combustibles, el número de grados de combustibles de aviación se redujo a tres: 73, 91 y 100 octanos. [49]
El desarrollo de la gasolina de aviación de 100 octanos a escala económica se debió en parte a Jimmy Doolittle , quien se había convertido en Gerente de Aviación de Shell Oil Company. Convenció a Shell para que invirtiera en capacidad de refinación para producir motores de 100 octanos a una escala que nadie necesitaba, ya que no existía ningún avión que requiriera un combustible que nadie fabricara. Algunos compañeros de trabajo llamarían su esfuerzo "el error del millón de dólares de Doolittle", pero el tiempo le daría la razón a Doolittle. Antes de esto, el Ejército había considerado pruebas de 100 octanos usando octano puro, pero a $6,6 por litro ($25/gal estadounidense), el precio impidió que esto sucediera. En 1929, StanavoSpecification Board Inc. fue organizada por las compañías Standard Oil de California, Indiana y Nueva Jersey para mejorar los combustibles y aceites de aviación y en 1935 había colocado en el mercado su primer combustible de 100 octanos, Stanavo Ethyl Gasoline 100. Fue utilizado por el ejército, los fabricantes de motores y las aerolíneas para pruebas, carreras aéreas y vuelos récord. [50] En 1936, las pruebas en Wright Field utilizando alternativas nuevas y más baratas al octanaje puro demostraron el valor del combustible de 100 octanos, y tanto Shell como Standard Oil ganarían el contrato para suministrar cantidades de prueba para el Ejército. En 1938, el precio había bajado a 0,046 dólares por litro (0,175 dólares/galón estadounidense), sólo 0,0066 dólares (0,025 dólares) más que el combustible de 87 octanos. Al final de la Segunda Guerra Mundial, el precio se reduciría a 0,042 dólares por litro (0,16 dólares por galón estadounidense). [51]
En 1937, Eugene Houdry desarrolló el proceso Houdry de craqueo catalítico , que producía una base de gasolina de alto octanaje que era superior al producto craqueado térmicamente ya que no contenía la alta concentración de olefinas. [31] En 1940, sólo había 14 unidades Houdry en funcionamiento en los EE.UU.; en 1943, esto había aumentado a 77, ya sea del proceso Houdry o del tipo Thermofor Catalytic o Fluid Catalyst. [52]
La búsqueda de combustibles con un octanaje superior a 100 llevó a ampliar la escala comparando la potencia. Un combustible designado como grado 130 produciría 130 por ciento más potencia en un motor que si funcionara con isooctano puro. Durante la Segunda Guerra Mundial, a los combustibles de más de 100 octanos se les asignaron dos clasificaciones, una mezcla rica y otra pobre, y estas se denominarían "números de rendimiento" (PN). La gasolina de aviación de 100 octanos se denominaría de grado 130/100. [53]
El petróleo y sus derivados, especialmente la gasolina de aviación de alto octanaje, resultarían ser un motivo de preocupación en la forma en que Alemania condujo la guerra. Como resultado de las lecciones de la Primera Guerra Mundial, Alemania había acumulado petróleo y gasolina para su ofensiva relámpago y se había anexado Austria, añadiendo 18.000 barriles (2.900 m 3 ; 100.000 pies cúbicos) por día de producción de petróleo, pero esto no fue suficiente para sostener la planeada conquista de Europa. Debido a que serían necesarios suministros y campos petroleros capturados para impulsar la campaña, el alto mando alemán creó un escuadrón especial de expertos en campos petroleros extraídos de las filas de las industrias petroleras nacionales. Fueron enviados para apagar incendios en campos petrolíferos y restablecer la producción lo antes posible. Pero la captura de yacimientos petrolíferos siguió siendo un obstáculo durante toda la guerra. Durante la invasión de Polonia , las estimaciones alemanas sobre el consumo de gasolina resultaron ser demasiado bajas. Heinz Guderian y sus divisiones Panzer consumieron casi 2,4 litros por kilómetro (1 galón estadounidense/milla) de gasolina en el camino a Viena . Cuando combatían en campo abierto, el consumo de gasolina casi se duplicaba. En el segundo día de batalla, una unidad del XIX Cuerpo se vio obligada a detenerse cuando se quedó sin gasolina. [54] Uno de los principales objetivos de la invasión polaca fueron sus campos petroleros, pero los soviéticos invadieron y capturaron el 70 por ciento de la producción polaca antes de que los alemanes pudieran alcanzarla. A través del Acuerdo Comercial Alemán-Soviético (1940) , Stalin acordó en términos vagos suministrar a Alemania petróleo adicional igual al producido por los yacimientos petrolíferos polacos ahora ocupados por los soviéticos en Drohobych y Boryslav a cambio de hulla y tubos de acero.
Incluso después de que los nazis conquistaran los vastos territorios de Europa, esto no ayudó a aliviar la escasez de gasolina. Esta zona nunca había sido autosuficiente en petróleo antes de la guerra. En 1938, el área que quedaría ocupada por los nazis producía 575.000 barriles (91.400 m 3 ; 3.230.000 pies cúbicos) por día. En 1940, la producción total bajo control alemán ascendió a sólo 234.550 barriles (37.290 m 3 ; 1.316.900 pies cúbicos). [55] A principios de 1941 y ante el agotamiento de las reservas de gasolina alemanas, Adolf Hitler vio la invasión de Rusia para apoderarse de los campos petroleros polacos y del petróleo ruso en el Cáucaso como la solución a la escasez de gasolina alemana. Ya en julio de 1941, tras el inicio de la Operación Barbarroja el 22 de junio , ciertos escuadrones de la Luftwaffe se vieron obligados a reducir las misiones de apoyo terrestre debido a la escasez de gasolina de aviación. El 9 de octubre, el intendente general alemán estimó que a los vehículos del ejército les faltaban 24.000 barriles (3.800 m 3 ; 130.000 pies cúbicos) para cubrir las necesidades de gasolina. [56]
Prácticamente toda la gasolina de aviación de Alemania procedía de plantas de petróleo sintético que hidrogenaban carbones y alquitranes de hulla. Estos procesos se desarrollaron durante la década de 1930 como un esfuerzo por lograr la independencia del combustible. En Alemania se producían en volumen dos grados de gasolina de aviación, el B-4 o grado azul y el C-3 o grado verde, que representaban alrededor de dos tercios de toda la producción. El B-4 equivalía a 89 octanos y el C-3 era aproximadamente igual al 100 octanos estadounidense, aunque la mezcla pobre tenía una clasificación de alrededor de 95 octanos y era más pobre que la versión estadounidense. La producción máxima alcanzada en 1943 alcanzó los 52.200 barriles (8.300 m 3 ; 293.000 pies cúbicos) un día antes de que los aliados decidieran atacar las plantas de combustible sintético. A través de los aviones enemigos capturados y el análisis de la gasolina encontrada en ellos, tanto los Aliados como las potencias del Eje eran conscientes de la calidad de la gasolina de aviación que se producía y esto provocó una carrera de octanaje para lograr la ventaja en el rendimiento de los aviones. Más adelante en la guerra, el grado C-3 se mejoró hasta llegar a ser equivalente al grado US 150 (clasificación de mezcla rica). [57]
Japón, al igual que Alemania, casi no tenía suministro interno de petróleo y, a finales de la década de 1930, producía sólo el siete por ciento de su propio petróleo e importaba el resto (el 80 por ciento de Estados Unidos). A medida que la agresión japonesa crecía en China ( incidente del USS Panay ) y llegaban al público estadounidense noticias sobre los bombardeos japoneses de centros civiles, especialmente el bombardeo de Chungking, la opinión pública comenzó a apoyar un embargo estadounidense. Una encuesta de Gallup realizada en junio de 1939 encontró que el 72 por ciento del público estadounidense apoyaba un embargo de materiales de guerra a Japón. Esto aumentó las tensiones entre Estados Unidos y Japón, y llevó a que Estados Unidos impusiera restricciones a las exportaciones. En julio de 1940, Estados Unidos emitió una proclama que prohibía la exportación de gasolina de aviación de 87 octanos o más a Japón. Esta prohibición no fue un obstáculo para los japoneses, ya que sus aviones podían operar con combustibles por debajo de 87 octanos y, si fuera necesario, podían agregar TEL para aumentar el octanaje. Al final resultó que, Japón compró un 550 por ciento más de gasolina de aviación de menos de 87 octanos en los cinco meses posteriores a la prohibición de julio de 1940 de las ventas de mayor octanaje. [58] La posibilidad de una prohibición completa de la gasolina procedente de Estados Unidos creó fricciones en el gobierno japonés en cuanto a qué medidas tomar para asegurar más suministros de las Indias Orientales Holandesas y exigió mayores exportaciones de petróleo del gobierno holandés exiliado después de la Batalla de los Países Bajos. . Esta acción llevó a Estados Unidos a trasladar su flota del Pacífico desde el sur de California a Pearl Harbor para ayudar a fortalecer la decisión británica de permanecer en Indochina. Con la invasión japonesa de la Indochina francesa en septiembre de 1940, surgieron grandes preocupaciones sobre la posible invasión japonesa de las Indias Holandesas para asegurar su petróleo. Después de que Estados Unidos prohibiera todas las exportaciones de chatarra de acero y hierro, al día siguiente Japón firmó el Pacto Tripartito y esto llevó a Washington a temer que un embargo petrolero total de Estados Unidos llevaría a los japoneses a invadir las Indias Orientales Holandesas. El 16 de junio de 1941, Harold Ickes, nombrado Coordinador de Petróleo para la Defensa Nacional, detuvo un envío de petróleo desde Filadelfia a Japón a la luz de la escasez de petróleo en la costa este debido al aumento de las exportaciones a los aliados. También telegrafió a todos los proveedores de petróleo de la costa este para que no enviaran petróleo a Japón sin su permiso. El presidente Roosevelt anuló las órdenes de Ickes y le dijo que "simplemente no tengo suficiente Armada para todos y cada pequeño episodio en el Pacífico significa menos barcos en el Atlántico". [59] El 25 de julio de 1941, Estados Unidos congeló todos los activos financieros japoneses y se necesitarían licencias para cada uso de los fondos congelados, incluidas las compras de petróleo que pudieran producir gasolina de aviación. El 28 de julio de 1941, Japón invadió el sur de Indochina.
El debate dentro del gobierno japonés sobre la situación del petróleo y la gasolina estaba conduciendo a la invasión de las Indias Orientales Holandesas, pero esto significaría una guerra con Estados Unidos, cuya flota del Pacífico era una amenaza para su flanco. Esta situación llevó a la decisión de atacar la flota estadounidense en Pearl Harbor antes de proceder con la invasión de las Indias Orientales Holandesas. El 7 de diciembre de 1941, Japón atacó Pearl Harbor y al día siguiente los Países Bajos declararon la guerra a Japón, lo que inició la campaña de las Indias Orientales Holandesas . Pero los japoneses perdieron una oportunidad de oro en Pearl Harbor. "Todo el petróleo de la flota estaba en tanques de superficie en la época de Pearl Harbor", diría más tarde el almirante Chester Nimitz, que llegó a ser comandante en jefe de la Flota del Pacífico. "Teníamos alrededor de 4+1 ⁄ 2 millones de barriles [0,72 × 10 6 m 3 ;25 × 10 6 pies cúbicos] de aceite y todo era vulnerable a balas calibre .50. Si los japoneses hubieran destruido el petróleo", añadió, "la guerra habría prolongado otros dos años". [60]
A principios de 1944, William Boyd, presidente del Instituto Americano del Petróleo y presidente del Consejo de Guerra de la Industria del Petróleo, dijo: "Los aliados pueden haber flotado hacia la victoria sobre una ola de petróleo en la Primera Guerra Mundial, pero en esta Segunda Guerra Mundial infinitamente mayor, volamos hacia la victoria en las alas del petróleo". En diciembre de 1941, Estados Unidos tenía 385.000 pozos de petróleo que producían 1.600 millones de barriles (0,25 × 10 9 m 3 ; 9,0 × 10 9 pies cúbicos) de barriles de petróleo al año y la capacidad de gasolina de aviación de 100 octanos era de 40.000 barriles (6.400 m 3 ; 220.000 pies cúbicos) al día. En 1944, Estados Unidos producía más de 1.500 millones de barriles (0,24 × 10 9 m 3 ; 8,4 × 10 9 pies cúbicos) al año (67 por ciento de la producción mundial) y la industria petrolera había construido 122 nuevas plantas para la producción de 100- El octanaje de la gasolina de aviación y la capacidad superaban los 400.000 barriles (64.000 m 3 ; 2.200.000 pies cúbicos) por día, un aumento de más de diez veces. Se estimaba que Estados Unidos estaba produciendo suficiente gasolina de aviación de 100 octanos para permitir el lanzamiento de 16.000 toneladas métricas (18.000 toneladas cortas; 16.000 toneladas largas) de bombas sobre el enemigo todos los días del año. El registro del consumo de gasolina del Ejército antes de junio de 1943 estaba descoordinado ya que cada servicio de suministro del Ejército compraba sus propios productos petrolíferos y no existía ningún sistema centralizado de control ni registros. El 1 de junio de 1943, el Ejército creó la División de Combustibles y Lubricantes del Cuerpo de Intendencia y, a partir de sus registros, tabularon que el Ejército (excluyendo combustibles y lubricantes para aviones) compró más de 9,1 mil millones de litros (2,4 × 10 9 gal EE.UU.). de gasolina para su entrega a teatros en el extranjero entre el 1 de junio de 1943 y agosto de 1945. Esa cifra no incluye la gasolina utilizada por el ejército dentro de los EE. UU. [61] La producción de combustible para motores había disminuido de 701 millones de barriles (111,5 × 10 6 m 3 ; 3940 × 10 6 pies cúbicos) en 1941 hasta 208 millones de barriles (33,1 × 10 6 m 3 ; 1170 × 10 6 pies cúbicos) en 1943. [62]La Segunda Guerra Mundial marcó la primera vez en la historia de Estados Unidos que se racionó la gasolina y el gobierno impuso controles de precios para evitar la inflación. El consumo de gasolina por automóvil disminuyó de 2.860 litros (755 gal EE.UU.) por año en 1941 a 2.000 litros (540 gal EE.UU.) en 1943, con el objetivo de preservar el caucho para neumáticos, ya que los japoneses habían cortado a Estados Unidos más del 90 por ciento del consumo. su suministro de caucho, procedente de las Indias Orientales Holandesas y de la industria del caucho sintético estadounidense, estaba en su infancia. Los precios promedio de la gasolina pasaron de un mínimo histórico de 0,0337 dólares por litro (0,1275 dólares/galón estadounidense) (0,0486 dólares (0,1841 dólares) con impuestos) en 1940 a 0,0383 dólares por litro (0,1448 dólares/galón estadounidense) (0,0542 dólares (0,2050 dólares) con impuestos) en 1945 . 63]
Incluso con la mayor producción de gasolina de aviación del mundo, el ejército estadounidense descubrió que se necesitaba más. Durante toda la guerra, el suministro de gasolina de aviación siempre fue inferior a las necesidades y esto afectó el entrenamiento y las operaciones. La razón de esta escasez se desarrolló incluso antes de que comenzara la guerra. El libre mercado no apoyó el gasto de producir combustible de aviación de 100 octanos en gran volumen, especialmente durante la Gran Depresión. El isooctano en su etapa inicial de desarrollo costaba 7,9 dólares por litro (30 dólares por galón estadounidense) e, incluso en 1934, todavía costaba 0,53 dólares por litro (2 dólares por galón estadounidense), en comparación con los 0,048 dólares (0,18 dólares) de la gasolina para motores cuando el Ejército decidió experimentar con motores de 100 octanos para sus aviones de combate. Aunque en 1935 sólo el tres por ciento de los aviones de combate estadounidenses podían aprovechar al máximo el mayor octanaje debido a las bajas relaciones de compresión, el Ejército vio que la necesidad de aumentar el rendimiento justificaba el gasto y compró 100.000 galones. En 1937, el Ejército estableció el combustible de 100 octanos como combustible estándar para los aviones de combate y en 1939 la producción era de sólo 20.000 barriles (3.200 m 3 ; 110.000 pies cúbicos) por día. En efecto, el ejército estadounidense era el único mercado para la gasolina de aviación de 100 octanos y, cuando estalló la guerra en Europa, se creó un problema de suministro que persistió durante todo el período. [64] [65]
Con la guerra en Europa hecha realidad en 1939, todas las predicciones sobre el consumo de 100 octanos estaban superando toda producción posible. Ni el Ejército ni la Armada pudieron contratar combustible con más de seis meses de anticipación y no pudieron suministrar los fondos para la ampliación de la planta. Sin un mercado garantizado a largo plazo, la industria petrolera no arriesgaría su capital para ampliar la producción de un producto que sólo el gobierno compraría. La solución a la expansión del almacenamiento, el transporte, las finanzas y la producción fue la creación de la Defense Supplies Corporation el 19 de septiembre de 1940. La Defense Supplies Corporation compraría, transportaría y almacenaría toda la gasolina de aviación para el Ejército y la Armada al costo más un costo de transporte. tarifa. [66]
Cuando la fuga aliada después del Día D encontró a sus ejércitos estirando sus líneas de suministro hasta un punto peligroso, la solución improvisada fue el Red Ball Express . Pero incluso esto pronto resultó inadecuado. Los camiones de los convoyes tenían que recorrer distancias más largas a medida que avanzaban los ejércitos y consumían un porcentaje mayor de la misma gasolina que intentaban entregar. En 1944, el Tercer Ejército del general George Patton finalmente se detuvo justo antes de la frontera alemana después de quedarse sin gasolina. El general estaba tan molesto por la llegada de un camión cargado de raciones en lugar de gasolina que, según se informa, gritó: "Diablos, nos envían comida, cuando saben que podemos luchar sin comida pero no sin petróleo". [67] La solución tuvo que esperar a que se repararan las líneas ferroviarias y los puentes para que trenes más eficientes pudieran reemplazar a los convoyes de camiones que consumían gasolina.
El desarrollo de motores a reacción que quemaban combustibles a base de queroseno durante la Segunda Guerra Mundial para aviones produjo un sistema de propulsión de rendimiento superior al que podían ofrecer los motores de combustión interna y las fuerzas militares estadounidenses reemplazaron gradualmente sus aviones de combate de pistón por aviones a reacción. Este desarrollo esencialmente eliminaría la necesidad militar de combustibles de octanaje cada vez mayor y eliminaría el apoyo gubernamental a la industria de refinación para dedicarse a la investigación y producción de combustibles tan exóticos y costosos. La aviación comercial tardó más en adaptarse a la propulsión a chorro y hasta 1958, cuando el Boeing 707 entró en servicio comercial por primera vez, los aviones de pasajeros con motor de pistón todavía dependían de la gasolina de aviación. Pero la aviación comercial tenía mayores preocupaciones económicas que el rendimiento máximo que el ejército podía permitirse. A medida que aumentaron los números de octanaje, también lo hizo el costo de la gasolina, pero el aumento incremental en la eficiencia disminuye a medida que aumenta la relación de compresión. Esta realidad estableció un límite práctico a cuán altas podrían aumentar las relaciones de compresión en relación con lo cara que se volvería la gasolina. [68] Producido por última vez en 1955, el Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major usaba gasolina de aviación 115/145 y producía 0,046 kilovatios por centímetro cúbico (1 hp/cu in) con una relación de compresión de 6,7 (la sobrealimentación turbo aumentaría esto). y 0,45 kilogramos (1 libra) de peso del motor para producir 0,82 kilovatios (1,1 hp). Esto se compara con el motor de los hermanos Wright que necesitaba casi 7,7 kilogramos (17 libras) de peso del motor para producir 0,75 kilovatios (1 hp).
La industria automotriz estadounidense después de la Segunda Guerra Mundial no pudo aprovechar los combustibles de alto octanaje disponibles en ese momento. Las relaciones de compresión de los automóviles aumentaron de un promedio de 5,3 a 1 en 1931 a sólo 6,7 a 1 en 1946. El octanaje promedio de la gasolina de motor de grado regular aumentó de 58 a 70 durante el mismo tiempo. Los aviones militares utilizaban costosos motores turboalimentados que costaban al menos 10 veces más por caballo de fuerza que los motores de automóvil y debían ser revisados cada 700 a 1000 horas. El mercado del automóvil no podía soportar motores tan caros. [69] No sería hasta 1957 que el primer fabricante de automóviles estadounidense pudo producir en masa un motor que produciría un caballo de fuerza por pulgada cúbica, la opción del motor Chevrolet V-8 de 283 hp/283 pulgadas cúbicas en el Corvette. A $485, esta era una opción costosa que pocos consumidores podían permitirse y sólo atraería al mercado de consumidores orientado al rendimiento y dispuesto a pagar por el combustible premium requerido. [70] Este motor tenía una relación de compresión anunciada de 10,5 a 1 y las especificaciones AMA de 1958 establecían que el requisito de octanaje era de 96 a 100 RON. [71] Con 243 kilogramos (535 lb) (1959 con admisión de aluminio), se necesitaron 0,86 kilogramos (1,9 lb) de peso del motor para generar 0,75 kilovatios (1 hp). [72]
En la década de 1950, las refinerías de petróleo comenzaron a centrarse en combustibles de alto octanaje y luego se agregaron detergentes a la gasolina para limpiar los surtidores de 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 gradual de TEL y su sustitución por otros compuestos antidetonantes. Posteriormente, se introdujo la gasolina con bajo contenido de azufre, en parte para preservar los catalizadores en los sistemas de escape modernos. [73]
El gas comercial es una mezcla de una gran cantidad de hidrocarburos diferentes. [74] La gasolina química se produce para cumplir con una serie de especificaciones de rendimiento del motor y son posibles muchas composiciones diferentes. Por tanto, la composición química exacta de la gasolina no está definida. La especificación de rendimiento también varía según la temporada, requiriendo mezclas más volátiles (debido al butano añadido) durante el invierno para poder arrancar un motor frío. En la refinería, la composición varía según los petróleos crudos a partir de los cuales se produce, el tipo de unidades de procesamiento presentes en la refinería, cómo se operan esas unidades y qué corrientes de hidrocarburos (mezclas) la refinería opta por utilizar al mezclar el producto final. producto. [75]
La gasolina se produce en las refinerías de petróleo . Aproximadamente 72 litros (19 gal EE.UU.) de gasolina se derivan de un barril de petróleo crudo de 160 litros (42 gal EE.UU.) . [76] El material separado del petróleo crudo mediante destilación , llamado gasolina virgen o de destilación directa, no cumple con las especificaciones de los motores modernos (particularmente el índice de octanaje ; ver más abajo), pero puede combinarse con la mezcla de gasolina.
La mayor parte de una gasolina típica consiste en una mezcla homogénea de hidrocarburos pequeños y relativamente livianos con entre 4 y 12 átomos de carbono por molécula (comúnmente conocidos como C4-C12). [73] Es una mezcla de parafinas ( alcanos ), olefinas ( alquenos ) y naftenos ( cicloalcanos ). El uso del término parafina en lugar de la nomenclatura química estándar alcano es particular de la industria petrolera. La proporción real de moléculas en cualquier gasolina depende de:
Las diversas corrientes de refinería mezcladas para producir gasolina tienen características diferentes. Algunas corrientes importantes incluyen las siguientes:
Los términos anteriores son la jerga utilizada en la industria petrolera y la terminología varía.
Actualmente, muchos países establecen límites a los aromáticos de la gasolina en general, al benceno en particular, y al contenido de olefinas (alquenos). Estas regulaciones han llevado a una preferencia cada vez mayor por los isómeros de alcanos, como el isomerato o el alquilato, ya que su octanaje es mayor que el de los n-alcanos. En la Unión Europea, el límite de benceno se fija en el uno por ciento en volumen para todos los grados de gasolina para automóviles. Esto generalmente se logra evitando alimentar C6, en particular ciclohexano , a la unidad reformadora, donde se convertiría en benceno. Por lo tanto, sólo se alimenta nafta virgen pesada (HVN) (desulfurada) a la unidad reformadora [75].
La gasolina también puede contener otros compuestos orgánicos , como éteres orgánicos (añadidos deliberadamente), además de pequeños niveles de contaminantes, en particular compuestos organosulfurados (que generalmente se eliminan en la refinería).
La gravedad específica de la gasolina varía de 0,71 a 0,77, [77] y las densidades más altas tienen una mayor fracción en volumen de aromáticos. [78] La gasolina comercializable terminada se comercializa (en Europa) con una referencia estándar de 0,755 kilogramos por litro (6,30 lb/gal estadounidense), y su precio aumenta o disminuye según su densidad real. [ se necesita aclaración ] Debido a su baja densidad, la gasolina flota en el agua y, por lo tanto, generalmente no se puede usar agua para extinguir un incendio de gasolina a menos que se aplique en forma de fina niebla.
La gasolina de calidad debe ser estable durante seis meses si se almacena adecuadamente, pero puede degradarse con el tiempo. La gasolina almacenada durante un año probablemente podrá quemarse en un motor de combustión interna sin demasiados problemas. Sin embargo, los efectos del almacenamiento a largo plazo se harán más notorios con cada mes que pase hasta que llegue el momento en que la gasolina deba diluirse con cantidades cada vez mayores de combustible recién hecho para que se pueda consumir la gasolina más vieja. Si no se diluye, se producirá un funcionamiento inadecuado y esto puede incluir daños al motor por fallas de encendido o la falta de acción adecuada del combustible dentro de un sistema de inyección de combustible y de una computadora a bordo que intenta compensar (si corresponde al vehículo). Lo ideal es almacenar la gasolina en un recipiente hermético (para evitar la oxidación o que el vapor de agua se mezcle 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 debido a la expansión del líquido y para reducir la velocidad de cualquier reacción de descomposición). Cuando la gasolina no se almacena correctamente, pueden producirse gomas y sólidos que pueden corroer los componentes del sistema y acumularse en las superficies mojadas, lo que resulta en una condición llamada "combustible rancio". La gasolina que contiene etanol está especialmente sujeta a absorber la humedad atmosférica y luego formar gomas, sólidos o dos fases (una fase de hidrocarburo que flota sobre una fase de agua y alcohol).
La presencia de estos productos de degradación en el tanque de combustible o en las líneas de combustible, además del carburador o los componentes de la inyección de combustible, dificulta el arranque del motor o reduce su rendimiento. Al reanudar el uso normal del motor, la acumulación puede o no eliminarse eventualmente mediante el flujo de gasolina nueva. La adición de un estabilizador de combustible a la gasolina puede prolongar la vida útil del combustible que no se almacena o no se puede almacenar adecuadamente, aunque eliminar todo el combustible de un sistema de combustible es la única solución real al problema del almacenamiento a largo plazo de un motor o un máquina o vehículo. Los estabilizadores de combustible típicos son mezclas patentadas que contienen alcoholes minerales , alcohol isopropílico , 1,2,4-trimetilbenceno u otros aditivos . Los estabilizadores de combustible se usan comúnmente para motores pequeños, como motores de cortadoras de césped y tractores, especialmente cuando su uso es esporádico o estacional (poco o ningún uso durante una o más estaciones del año). Se ha recomendado a los usuarios que mantengan los contenedores de gasolina llenos a más de la mitad y tapados adecuadamente para reducir la exposición al aire, evitar el almacenamiento a altas temperaturas, hacer funcionar el motor durante diez minutos para hacer circular el estabilizador a través de todos los componentes antes del almacenamiento y hacer funcionar el motor. a intervalos para purgar el combustible rancio del carburador. [73]
Los requisitos de estabilidad de la gasolina están establecidos por la norma ASTM D4814. Esta norma describe las diversas características y requisitos de los combustibles automotrices para su uso en una amplia gama de condiciones operativas en vehículos terrestres equipados con motores de encendido por chispa.
Un motor de combustión interna alimentado con gasolina obtiene energía de la combustión de diversos hidrocarburos de la gasolina con oxígeno del aire ambiente, produciendo dióxido de carbono y agua como escape. La combustión del octano , especie representativa, realiza la reacción química:
Por peso, la combustión de gasolina libera alrededor de 46,7 megajulios por kilogramo (13,0 kWh /kg; 21,2 MJ/ lb ) o por volumen 33,6 megajulios por litro (9,3 kWh/L; 127 MJ/gal estadounidense; 121.000 BTU/gal estadounidense), citando el valor calorífico más bajo . [79] Las mezclas de gasolina difieren y, por lo tanto, el contenido energético real varía según la temporada y el productor hasta un 1,75 por ciento más o menos que el promedio. [80] En promedio, alrededor de 74 litros (20 gal EE.UU.) de gasolina están disponibles por barril de petróleo crudo (alrededor del 46 por ciento en volumen), variando según la calidad del crudo y el grado de la gasolina. El resto son productos que van desde el alquitrán hasta la nafta . [81]
Un combustible de alto octanaje, como el gas licuado de petróleo (GLP), tiene una potencia de salida general más baja con la relación de compresión típica de 10:1 de un diseño de motor optimizado para combustible de gasolina. Un motor adaptado para combustible GLP mediante relaciones de compresión más altas (normalmente 12:1) mejora la potencia de salida. Esto se debe a que los combustibles de mayor octanaje permiten una relación de compresión más alta sin detonación, 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 diferencia, el efecto mayor. 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 la sincronización de los eventos de válvulas para producir los beneficios de una alta relación de expansión sin las desventajas, principalmente la detonación, de una alta relación de compresión. Un alto índice de expansión es también una de las dos razones clave para la eficiencia de los motores diésel , junto con la eliminación de las pérdidas de bombeo debido a la estrangulación del flujo de aire de admisión.
El menor contenido energético del GLP por volumen líquido en comparación con la gasolina se debe principalmente a su menor densidad. Esta menor densidad es una propiedad del menor peso molecular del propano (el componente principal del GLP) en comparación con la mezcla de varios compuestos de hidrocarburos de la gasolina con pesos moleculares más pesados que el propano. Por el contrario, el contenido energético por peso del GLP es mayor que el de la gasolina debido a una mayor proporción de hidrógeno a carbono .
Los pesos moleculares de las especies en la combustión de octanaje representativa son 114, 32, 44 y 18 para C 8 H 18 , O 2 , CO 2 y H 2 O, respectivamente; por lo tanto, un kilogramo (2,2 libras) de combustible reacciona con 3,51 kilogramos (7,7 libras) de oxígeno para producir 3,09 kilogramos (6,8 libras) de dióxido de carbono y 1,42 kilogramos (3,1 libras) de agua.
Los motores de encendido por chispa están diseñados para quemar gasolina en un proceso controlado llamado deflagración . Sin embargo, la mezcla no quemada puede autoinflamarse solo por presión y calor, en lugar de encenderse desde la bujía en el momento exacto, lo que provoca un rápido aumento de presión que puede dañar el motor. Esto a menudo se conoce como golpeteo del motor o golpeteo al final del gas. El golpeteo se puede reducir aumentando la resistencia de la gasolina a la autoignición , que se expresa por su índice de octanaje.
El índice de octanaje se mide en relación con una mezcla de 2,2,4-trimetilpentano (un isómero del octano ) y n- heptano . Existen diferentes convenciones para expresar los índices de octanaje, por lo que el mismo combustible físico puede tener varios índices de octanaje diferentes según la medida utilizada. Uno de los más conocidos es el índice de octanaje de investigación (RON).
El octanaje de la gasolina típica disponible comercialmente varía según el país. En Finlandia , Suecia y Noruega , 95 RON es el estándar para la gasolina normal sin plomo y 98 RON también está disponible como opción más cara.
En el Reino Unido, más del 95 por ciento de la gasolina vendida tiene 95 RON y se comercializa como sin plomo o premium sin plomo. El combustible súper sin plomo, con 97/98 octanos, y combustibles de alto rendimiento de marca (p. ej., Shell V-Power, BP Ultimate) con 99 octanos, constituyen el resto. Es posible que rara vez esté disponible gasolina con 102 RON para fines de carreras. [82] [83] [84]
En EE. UU., los índices de octanaje de los combustibles sin plomo varían entre 85 [85] y 87 AKI (91–92 RON) para los regulares, 89–90 AKI (94–95 RON) para los de grado medio (equivalente al regular europeo), hasta 90–94 AKI (95–99 RON) para premium (prima europea).
Como la ciudad más grande de Sudáfrica, Johannesburgo , está situada en Highveld a 1.753 metros (5.751 pies) sobre el nivel del mar, la Asociación de Automóviles de Sudáfrica recomienda gasolina de 95 octanos a baja altitud y de 93 octanos para su uso en Johannesburgo porque "Cuanto más alta A mayor altitud, menor es la presión del aire y menor es la necesidad de un combustible de alto octanaje, ya que no hay una ganancia real en el rendimiento". [86]
El octanaje se volvió importante cuando los militares buscaron una mayor producción para los motores de aviones a finales de los años 1920 y 1940. Un índice de octanaje más alto permite una relación de compresión más alta o un aumento del sobrealimentador y, por lo tanto, temperaturas y presiones más altas, lo que se traduce en una mayor potencia de salida. Algunos científicos [ ¿quién? ] incluso predijo que una nación con un buen suministro de gasolina de alto octanaje tendría ventaja en poder aéreo. En 1943, el motor aeronáutico Rolls-Royce Merlin producía 980 kilovatios (1320 hp) utilizando combustible de 100 RON con una modesta cilindrada de 27 litros (1600 pulgadas cúbicas). En el momento de la Operación Overlord , tanto la RAF como la USAAF estaban realizando algunas operaciones en Europa utilizando combustible de 150 RON (100/150 avgas ), obtenido agregando 2,5 por ciento de anilina a avgas de 100 octanos. [87] En ese momento, el Rolls-Royce Merlin 66 desarrollaba 1.500 kilovatios (2.000 hp) utilizando este combustible.
La gasolina, cuando se usa en motores de combustión interna de alta compresión , tiende a autoencenderse o "detonar", causando daños en el motor (también llamados "ping" o "pinking"). Para abordar este problema, en la década de 1920 se adoptó ampliamente el tetraetilo de plomo (TEL) como aditivo para la gasolina. Sin embargo, con una creciente conciencia de la gravedad del daño ambiental y a la salud causado por los compuestos de plomo y de la incompatibilidad del plomo con los convertidores catalíticos , los gobiernos comenzaron a exigir reducciones en el plomo de la gasolina.
En Estados Unidos, la Agencia de Protección Ambiental emitió regulaciones para reducir el contenido de plomo de la gasolina con plomo a lo largo de una serie de fases anuales, cuyo inicio estaba previsto para 1973, pero que fue retrasado por apelaciones judiciales hasta 1976. En 1995, el combustible con plomo representaba sólo el 0,6 por ciento del total. ventas de gasolina y menos de 1.800 toneladas métricas (2.000 toneladas cortas; 1.800 toneladas largas) de plomo al año. Desde el 1 de enero de 1996, la Ley de Aire Limpio de EE.UU. prohibió la venta de combustible con plomo para su uso en vehículos de carretera en EE.UU. El uso de TEL también requería otros aditivos, como el dibromoetano .
Los países europeos comenzaron a sustituir los aditivos que contenían plomo a finales de los años 1980 y, a finales de los años 1990, la gasolina con plomo estaba prohibida en toda la Unión Europea. Los Emiratos Árabes Unidos comenzaron a utilizar gasolina sin plomo a principios de la década de 2000. [88]
La reducción del contenido medio de plomo en la sangre humana puede ser una de las principales causas de la caída de las tasas de delitos violentos en todo el mundo [89] , incluida Sudáfrica. [90] Un estudio encontró una correlación entre el uso de gasolina con plomo y los delitos violentos (ver Hipótesis del delito de plomo ). [91] [92] Otros estudios no encontraron correlación.
En agosto de 2021, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente anunció que la gasolina con plomo había sido erradicada del mundo y Argelia fue el último país en agotar sus reservas. El Secretario General de la ONU, António Guterres , calificó la erradicación de la gasolina con plomo como una "historia de éxito internacional". Y añadió: "Poner fin al uso de gasolina con plomo evitará más de un millón de muertes prematuras cada año por enfermedades cardíacas, accidentes cerebrovasculares y cáncer, y protegerá a los niños cuyo coeficiente intelectual se ve perjudicado por la exposición al plomo". Greenpeace calificó el anuncio como "el fin de una era tóxica". [93] Sin embargo, la gasolina con plomo continúa utilizándose en aplicaciones aeronáuticas, de carreras de autos y todoterreno. [94] El uso de aditivos con plomo todavía está permitido en todo el mundo para la formulación de algunos grados de gasolina de aviación , como la 100LL , porque el octanaje requerido es difícil de alcanzar sin el uso de aditivos con plomo.
Diferentes aditivos han sustituido a los compuestos de plomo. Los aditivos más populares incluyen hidrocarburos aromáticos , éteres ( MTBE y ETBE ) y alcoholes , más comúnmente etanol .
La gasolina de sustitución con plomo (LRP) se desarrolló para vehículos diseñados para funcionar con combustibles con plomo e incompatibles con combustibles sin plomo. En lugar de tetraetilo de plomo, contiene otros metales como compuestos de potasio o metilciclopentadienil manganeso tricarbonilo (MMT); Se supone que estos amortiguan las válvulas de escape blandas y los asientos para que no sufran una 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. [ vago ] La confusión de los consumidores llevó a una preferencia errónea generalizada por el LRP en lugar del sin plomo, [95] y el LRP se eliminó gradualmente entre 8 y 10 años después de la introducción del sin plomo. [96]
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 fin de la producción de automóviles que utilizaban gasolina con plomo en los estados miembros. En esta etapa, un gran porcentaje de los automóviles de los años 80 y principios de los 90 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 este tipo de automóviles en las carreteras británicas hizo que muchas gasolineras retiraran de la venta el LRP en 2003. [97]
El metilciclopentadienil manganeso tricarbonilo (MMT) se utiliza en Canadá y Estados Unidos para aumentar el octanaje. [98] Su uso en los EE.UU. ha sido restringido por regulaciones, aunque actualmente está permitido. [99] Su uso en la Unión Europea está restringido por el artículo 8a de la Directiva sobre la calidad del combustible [100] tras sus pruebas en virtud del Protocolo para la evaluación de los efectos de los aditivos metálicos para combustible en el rendimiento de las emisiones de los vehículos. [101]
Los depósitos de resina gomosos y pegajosos resultan de la degradación oxidativa de la gasolina durante el almacenamiento a largo plazo. Estos depósitos dañinos surgen de la oxidación de alquenos y otros componentes menores de la gasolina (ver aceites secantes ). Las mejoras en las técnicas de refinería han reducido en general la susceptibilidad de las gasolinas a estos problemas. Anteriormente, las gasolinas craqueadas catalítica o térmicamente eran las más susceptibles a la oxidación. La formación de gomas se acelera mediante sales de cobre, que pueden neutralizarse mediante aditivos llamados desactivadores de metales .
Esta degradación se puede prevenir mediante la adición de 5 a 100 ppm de antioxidantes , como fenilendiaminas y otras aminas . [73] Los hidrocarburos con un número de bromo de 10 o superior se pueden proteger con la combinación de fenoles no impedidos o parcialmente impedidos y bases de aminas fuertes solubles en aceite, como los fenoles impedidos. La gasolina "ranura" se puede detectar mediante una prueba enzimática colorimétrica de peróxidos orgánicos producidos por la oxidación de la gasolina. [102]
Las gasolinas también se tratan con desactivadores de metales , que son compuestos que secuestran (desactivan) sales metálicas que, de otro modo, aceleran la formación de residuos gomosos. Las impurezas metálicas pueden surgir del propio motor o como contaminantes del combustible.
La gasolina, tal como se entrega en el surtidor, también contiene aditivos para reducir la acumulación interna de carbón en el 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 primer nivel . La especificación para las gasolinas detergentes de primer nivel fue desarrollada por cuatro fabricantes de automóviles: GM , Honda , Toyota y BMW . Según el boletín, el requisito mínimo de la EPA de EE. UU. no es suficiente para mantener limpios los motores. [103] Los detergentes típicos incluyen alquilaminas y alquilfosfatos en un nivel de 50 a 100 ppm. [73]
En la UE, se puede añadir un 5 por ciento de etanol dentro de la especificación común de gasolina (EN 228). Se están llevando a cabo conversaciones para permitir una mezcla del 10 por ciento de etanol (disponible en las gasolineras finlandesas, francesas y alemanas). En Finlandia, la mayoría de las gasolineras venden 95E10, que es 10 por ciento de etanol, y 98E5, que es 5 por ciento de etanol. A la mayor parte de la gasolina que se vende en Suecia se le añade entre un 5 y un 15 por ciento de etanol. En los Países Bajos se venden tres mezclas diferentes de etanol: E5, E10 y hE15. El último de ellos se diferencia de las mezclas estándar de etanol y gasolina en que consta de un 15 por ciento de etanol hidratado (es decir, el azeótropo de etanol y agua ) en lugar del etanol anhidro utilizado tradicionalmente para mezclar con gasolina.
La Agencia Nacional de Petróleo, Gas Natural y Biocombustibles (ANP) de Brasil exige que la gasolina para uso automovilístico tenga en su composición un 27,5 por ciento de etanol. [104] El etanol puro hidratado también está disponible como combustible.
La legislación exige que los minoristas etiqueten los combustibles que contienen etanol en el dispensador y limita el uso de etanol al 10 por ciento de la gasolina en Australia. Esta gasolina se denomina comúnmente E10 en las principales marcas y es más barata que la gasolina normal sin plomo.
El Estándar federal de combustibles renovables (RFS) exige efectivamente que las refinerías y mezcladores mezclen biocombustibles renovables (principalmente etanol) con gasolina, cantidad suficiente para cumplir con un objetivo anual creciente de galones totales mezclados. Aunque el mandato no requiere un porcentaje específico de etanol, los aumentos anuales en el objetivo combinados con la disminución del consumo de gasolina han causado que el contenido típico de etanol en la gasolina se acerque al 10 por ciento. La mayoría de las bombas de combustible muestran una pegatina que indica que el combustible puede contener hasta un 10 por ciento de etanol, una disparidad intencional que refleja la variación del porcentaje real. Hasta finales de 2010, los minoristas de combustible solo estaban autorizados a vender combustible que contenga hasta un 10 por ciento de etanol (E10), y la mayoría de las garantías de vehículos (excepto los vehículos de combustible flexible) autorizan combustibles que no contengan más de un 10 por ciento de etanol. [ cita necesaria ] En algunas partes de los EE. UU., a veces se agrega etanol a la gasolina sin indicación de que sea un componente.
En octubre de 2007, el Gobierno de la India decidió hacer obligatoria la mezcla del cinco por ciento de etanol (con gasolina). Actualmente, el producto mezclado con un 10 por ciento de etanol (E10) se vende en varias partes del país. [105] [106] En al menos un estudio se ha descubierto que el etanol daña los convertidores catalíticos. [107]
Aunque la gasolina es un líquido naturalmente incoloro, muchas gasolinas se tiñen de varios colores para indicar su composición y usos aceptables. En Australia, el grado más bajo de gasolina (91 RON) se tiñó de un tono claro de rojo/naranja, pero ahora es del mismo color que el grado medio (95 RON) y el de alto octanaje (98 RON), que están teñidos de amarillo. [108] En Estados Unidos, la gasolina de aviación ( avgas ) se tiñe para identificar su octanaje y distinguirla del combustible para aviones a base de queroseno, que se deja incoloro. [109] En Canadá, la gasolina para uso marino y agrícola está teñida de rojo y no está sujeta al impuesto especial sobre el combustible en la mayoría de las provincias. [110]
La mezcla de oxigenados añade compuestos que contienen oxígeno como MTBE , ETBE , TAME , TAEE , etanol y biobutanol . La presencia de estos oxigenados reduce la cantidad de monóxido de carbono y combustible no quemado en el escape. En muchas áreas de los EE. UU., las regulaciones de la EPA exigen la mezcla de oxigenados para reducir el smog y otros contaminantes en el aire. Por ejemplo, en el sur de California el combustible debe contener dos por ciento de oxígeno en peso, lo que da como resultado una mezcla de 5,6 por ciento de etanol en gasolina. El combustible resultante a menudo se conoce como gasolina reformulada (RFG) o gasolina oxigenada o, en el caso de California, gasolina reformulada de California. El requisito federal de que los RFG contengan oxígeno se eliminó el 6 de mayo de 2006 porque la industria había desarrollado RFG controlados por COV que no necesitaban oxígeno adicional. [111]
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 sustitutos comunes. Una mezcla común de etanol y gasolina de 10 por ciento de etanol mezclado con gasolina se llama gasohol o E10, y una mezcla de etanol y gasolina de 85 por ciento de etanol mezclado con gasolina se llama E85 . El uso más extendido del etanol tiene lugar en Brasil , donde el etanol se deriva de la caña de azúcar . En 2004, se produjeron en Estados Unidos más de 13 mil millones de litros (3,4 × 10 9 gal EE.UU.) de etanol para uso como combustible, principalmente a partir de maíz y vendido como E10. El E85 está poco a poco disponible en gran parte de EE. UU., aunque muchas de las relativamente pocas estaciones que venden E85 no están abiertas al público en general. [112]
El uso de bioetanol y biometanol, ya sea directa o indirectamente mediante la conversión de etanol a bio-ETBE, o de metanol a bio-MTBE, está fomentado 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 y almidones fermentados implica destilación , la gente corriente en gran parte de Europa no puede fermentar ni destilar legalmente su propio bioetanol en la actualidad (a diferencia de Estados Unidos, donde obtener un permiso de destilación BATF ha sido fácil desde la crisis del petróleo de 1973 ). .
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La hoja de datos de seguridad de una gasolina sin plomo Texan de 2003 muestra al menos 15 sustancias químicas peligrosas que se producen en diversas cantidades, entre ellas benceno (hasta un cinco por ciento en volumen), tolueno (hasta un 35 por ciento en volumen), naftaleno (hasta un uno por ciento en volumen). ), trimetilbenceno (hasta siete por ciento en volumen), metil terc -butil éter (MTBE) (hasta 18 por ciento en volumen, en algunos estados) y alrededor de 10 otros. [113] Los hidrocarburos en la gasolina generalmente exhiben toxicidades agudas bajas, con una LD50 de 700 a 2700 mg/kg para compuestos aromáticos simples. [114] El benceno y muchos aditivos antidetonantes son cancerígenos .
Las personas pueden quedar expuestas a la gasolina en el lugar de trabajo al tragarla, inhalar sus vapores, por contacto con la piel y con los ojos. La gasolina es tóxica. El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) también ha designado a la gasolina como carcinógeno. [115] El contacto físico, la ingestión o la inhalación pueden causar problemas de salud. Dado que la ingestión de grandes cantidades de gasolina puede causar daños permanentes a los órganos principales, está indicado llamar a un centro de control de intoxicaciones local o visitar la sala de emergencias. [116]
Contrariamente a la idea errónea común, tragar gasolina generalmente no requiere un tratamiento de emergencia especial e inducir el vómito no ayuda y puede empeorarlo. Según el especialista en venenos Brad Dahl, "incluso dos bocados no serían tan peligrosos siempre y cuando bajen al estómago y permanezcan allí o continúen". La Agencia para Sustancias Tóxicas y Registro de Enfermedades de los CDC de EE. UU . recomienda no inducir el vómito, lavar ni administrar carbón activado . [117] [118]
El vapor de gasolina inhalado (resoplado) es un estupefaciente común. Los usuarios concentran e inhalan el 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 de Australia, Canadá, Nueva Zelanda y algunas islas del Pacífico. [119] Se cree que la práctica causa daños graves a los órganos, junto con otros efectos como discapacidad intelectual y varios tipos de cáncer . [120] [121] [122] [123]
En Canadá, los niños nativos de la aislada comunidad de Davis Inlet , en el norte de Labrador , fueron el foco de preocupación nacional en 1993, cuando se descubrió que muchos de ellos estaban oliendo gasolina. Los gobiernos de Canadá y de las provincias de Terranova y Labrador intervinieron en varias ocasiones y enviaron a muchos niños a recibir tratamiento. A pesar de haber sido trasladado a la nueva comunidad de Natuashish en 2002, los graves problemas de abuso de inhalantes han continuado. Se informaron problemas similares en Sheshatshiu en 2000 y también en la Primera Nación Pikangikum . [124] En 2012, el tema volvió a aparecer en los medios de comunicación de Canadá. [125]
Australia lleva mucho tiempo enfrentando un problema de inhalación de gasolina en comunidades aborígenes aisladas y empobrecidas . Aunque algunas fuentes argumentan que la inhalación fue introducida por militares estadounidenses estacionados en el extremo superior del país durante la Segunda Guerra Mundial [126] o mediante experimentación por parte de los trabajadores de los aserraderos de la península de Cobourg en la década de 1940 , [127] otras fuentes afirman que el abuso de inhalantes (como la inhalación de pegamento ) surgió en Australia a finales de los años 1960. [128] La inhalación intensa y crónica de gasolina parece ocurrir entre comunidades indígenas remotas y empobrecidas , donde la fácil accesibilidad a la gasolina ha ayudado a convertirla en una sustancia común de abuso.
En Australia, la inhalación de gasolina ocurre ahora ampliamente en comunidades aborígenes remotas del Territorio del Norte , Australia Occidental , partes del norte de Australia Meridional y Queensland . [129] El número de personas que huelen gasolina aumenta y disminuye con el tiempo a medida que los jóvenes experimentan o huelen ocasionalmente. Los rastreadores "jefes", o crónicos, pueden entrar y salir de las comunidades; a menudo son responsables de animar a los jóvenes a adoptarlo. [130] En 2005, el Gobierno de Australia y BP Australia comenzaron a utilizar combustible Opal en áreas remotas propensas a la inhalación de gasolina. [131] El ópalo es un combustible que no se puede inhalar (por lo que es mucho menos probable que cause un subidón) y ha marcado una diferencia en algunas comunidades indígenas.
La gasolina es extremadamente inflamable debido a su bajo punto de inflamación de -23 °C (-9 °F). 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 muy peligrosas cuando hay fuentes de ignición presentes. La gasolina tiene un límite explosivo inferior del 1,4 por ciento por volumen y un límite explosivo superior del 7,6 por ciento. Si la concentración es inferior al 1,4 por ciento, la mezcla de aire y gasolina es demasiado pobre y no se enciende. Si la concentración es superior al 7,6 por ciento, la mezcla es demasiado rica y tampoco se enciende. Sin embargo, el vapor de gasolina se mezcla y se propaga rápidamente con el aire, lo que hace que la gasolina sin restricciones sea rápidamente inflamable.
Los gases de escape generados al quemar gasolina son perjudiciales tanto para el medio ambiente como para la salud humana. Después de que el cuerpo humano inhala CO, se combina fácilmente con la hemoglobina en la sangre y su afinidad es 300 veces mayor que la del oxígeno. Por lo tanto, la hemoglobina en los pulmones se combina con CO en lugar de oxígeno, provocando que el cuerpo humano esté hipóxico , provocando dolores de cabeza, mareos, vómitos y otros síntomas de intoxicación. En casos graves, puede provocar la muerte. [132] [133] Los hidrocarburos solo afectan al cuerpo humano cuando su concentración es bastante alta y su nivel de toxicidad depende de la composición química. Los hidrocarburos producidos por combustión incompleta incluyen alcanos, aromáticos y aldehídos. Entre ellos, una concentración de metano y etano superior a 35 g/m 3 (0,035 oz/pie cúbico) provocará pérdida del conocimiento o asfixia, una concentración de pentano y hexano superior a 45 g/m 3 (0,045 oz/pie cúbico) tendrán un efecto anestésico, y los hidrocarburos aromáticos tendrán efectos más graves sobre la salud, toxicidad sanguínea, neurotoxicidad y cáncer. Si la concentración de benceno supera las 40 ppm, puede provocar leucemia y el xileno puede provocar dolor de cabeza, mareos, náuseas y vómitos. La exposición humana a grandes cantidades de aldehídos puede provocar irritación ocular, náuseas y mareos. Además de los efectos cancerígenos, la exposición prolongada puede provocar daños en la piel, el hígado, los riñones y cataratas. [134] Después de que el NO x ingresa a los alvéolos, tiene un efecto estimulante severo sobre el tejido pulmonar. Puede irritar la conjuntiva de los ojos, provocar lagrimeo y provocar ojos rosados. También tiene un efecto estimulante sobre la nariz, faringe, garganta y otros órganos. Puede provocar sibilancias agudas, dificultades respiratorias, ojos rojos, dolor de garganta y mareos provocando intoxicación. [134] [135]
En los últimos años, con el rápido desarrollo de la economía de los vehículos de motor, la producción y el uso de vehículos de motor han aumentado dramáticamente, y la contaminación por los gases de escape de los vehículos de motor al medio ambiente se ha vuelto cada vez más grave. La contaminación del aire en muchas grandes ciudades ha pasado de la contaminación por quema de carbón a la "contaminación por vehículos de motor". En los EE. UU., el transporte es la mayor fuente de emisiones de carbono y representa el 30 por ciento de la huella de carbono total de los EE. UU. [136] La combustión de gasolina produce 2,35 kilogramos por litro (19,6 lb/gal estadounidense) de dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero. . [137] [138]
La gasolina sin quemar y la evaporación del tanque , cuando están en la atmósfera , reaccionan con la luz del sol para producir smog fotoquímico . La presión de vapor aumenta inicialmente con cierta adición de etanol a la gasolina, pero el aumento es mayor: 10 por ciento en volumen. [139] A concentraciones más altas de etanol por encima del 10 por ciento, la presión de vapor de la mezcla comienza a disminuir. Con un 10 por ciento de etanol en volumen, el aumento de la presión de vapor puede aumentar potencialmente el problema del smog fotoquímico. Este aumento de 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 con 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) cuentan ahora con amplias medidas para detectar y prevenir dichas fugas, como sistemas de monitoreo (Veeder-Root, Franklin Fueling).
La producción de gasolina consume 1,5 litros por kilómetro (0,63 gal EE.UU./mi) de agua por distancia recorrida. [140]
El uso de gasolina causa una variedad de efectos nocivos para la población humana y para el clima en general. Los daños impuestos incluyen una mayor tasa de muerte prematura y dolencias, como asma , causadas por la contaminación del aire , mayores costos de atención médica para el público en general, menores rendimientos de los cultivos , días de trabajo y escuela perdidos debido a enfermedades, aumento de inundaciones y otros eventos climáticos extremos . vinculados al cambio climático global y otros costos sociales. Los costos impuestos a la sociedad y al planeta se estiman en 3,80 dólares por galón de gasolina, además del precio que paga el usuario en el surtidor. Los daños a la salud y al clima causados por un vehículo propulsado por gasolina superan con creces los causados por los vehículos eléctricos. [141] [142]
Aproximadamente 2,353 kilogramos por litro (19,64 lb/gal estadounidense) de dióxido de carbono (CO 2 ) se producen al quemar gasolina que no contiene etanol. [138] La mayor parte de la gasolina minorista que se vende ahora en los EE. UU. contiene aproximadamente un 10 por ciento de etanol combustible (o E10) en volumen. [138] La quema de E10 produce alrededor de 2,119 kilogramos por litro (17,68 lb/gal estadounidense) de CO 2 que se emite a partir del contenido de combustible fósil. Si se consideran las emisiones de CO 2 de la combustión de etanol, entonces se producen alrededor de 2,271 kilogramos por litro (18,95 lb/gal estadounidense) de CO 2 cuando se quema E10. [138]
En el mundo se queman 7 litros de gasolina por cada 100 kilómetros recorridos por coches y furgonetas. [143] A pesar del aumento de las ventas de automóviles eléctricos y la caída de las ventas de automóviles de gasolina, los automóviles de gasolina que se venden tienden a ser más grandes y pesados, ya que hay más SUV, por lo que la combustión de gasolina y las emisiones de dióxido de carbono por km no han disminuido significativamente. [144]
También la Agencia Internacional de Energía dijo en 2021 que: "Para garantizar que los estándares de economía de combustible y emisiones de CO2 sean efectivos, los gobiernos deben continuar los esfuerzos regulatorios para monitorear y reducir la brecha entre la economía de combustible en el mundo real y el rendimiento nominal". [143]
La gasolina ingresa al medio ambiente a través del suelo, el agua subterránea, el agua superficial y el aire. Por lo tanto, los seres humanos pueden estar expuestos a la gasolina a través de métodos como respirar, comer y el contacto con la piel. Por ejemplo, usar equipos llenos de gasolina, como cortadoras de césped, beber agua contaminada con gasolina cerca de derrames o fugas de gasolina al suelo, trabajar en una estación de gasolina, inhalar el gas volátil de la gasolina al repostar combustible en una estación de gasolina es la forma más fácil de estar seguro. expuesto a la gasolina. [145]
La Agencia Internacional de Energía afirmó en 2021 que "los combustibles para carreteras deberían gravarse a un tipo que refleje su impacto en la salud de las personas y el clima". [143]
Los países de Europa imponen impuestos sustancialmente más altos sobre combustibles como la gasolina en comparación con los EE. UU. El precio de la gasolina en Europa suele ser más alto que el de los EE. UU. debido a esta diferencia. [146]
De 1998 a 2004, el precio de la gasolina osciló entre 0,26 y 0,53 dólares por litro (1 y 2 dólares por galón estadounidense). [147] Después de 2004, el precio aumentó hasta que el precio medio de la gasolina alcanzó un máximo de 1,09 dólares por litro (4,11 dólares/gal EE.UU.) a mediados de 2008, pero retrocedió a aproximadamente 0,69 dólares por litro (2,60 dólares/gal EE.UU.) en septiembre de 2009. [147 ] Estados Unidos experimentó un aumento en los precios de la gasolina durante 2011, [148] y, el 1 de marzo de 2012, el promedio nacional era de 0,99 dólares por litro (3,74 dólares/galón estadounidense). Los precios de California son más altos porque el gobierno de California exige fórmulas e impuestos únicos para la gasolina de California. [149]
En Estados Unidos, la mayoría de los bienes de consumo tienen precios antes de impuestos, pero los precios de la gasolina se publican con impuestos incluidos. Los impuestos los agregan los gobiernos federal, estatal y local. En 2009 [update], el impuesto federal era de 0,049 dólares por litro (0,184 dólares/galón estadounidense) para la gasolina y 0,064 dólares por litro (0,244 dólares/galón estadounidense) para el diésel (excluido el diésel rojo ). [150]
Alrededor del nueve por ciento de toda la gasolina vendida en Estados Unidos en mayo de 2009 era de primera calidad, según la Administración de Información Energética. La revista Consumer Reports dice: "Si [el manual del propietario] dice que use combustible regular, hágalo; no hay ninguna ventaja en un grado más alto". [151] The Associated Press dijo que la gasolina premium, que tiene un octanaje más alto y cuesta más por galón que la gasolina normal sin plomo, debe usarse sólo si el fabricante dice que es "obligatoria". [152] Los automóviles con motores turboalimentados y altas relaciones de compresión a menudo especifican gasolina premium porque los combustibles de mayor octanaje reducen la incidencia del "golpe" o predetonación del combustible. [153] El precio de la gasolina varía considerablemente entre los meses de verano y de invierno. [154]
Existe una diferencia considerable entre el aceite de verano y el de invierno en la presión de vapor de la gasolina (Presión de vapor Reid, RVP), que es una medida de la facilidad con la que el combustible se evapora a una temperatura determinada. Cuanto mayor sea la volatilidad de la gasolina (cuanto mayor sea el RVP), más fácil será evaporarse. La conversión entre ambos combustibles se produce dos veces al año, una en otoño (mezcla de invierno) y otra en primavera (mezcla de verano). El combustible mezclado en invierno tiene un RVP más alto porque el combustible debe poder evaporarse a baja temperatura para que el motor funcione normalmente. Si el RVP es demasiado bajo en un día frío, será difícil arrancar el vehículo; sin embargo, la gasolina mezclada de verano tiene un RVP más bajo. Previene la evaporación excesiva cuando aumenta la temperatura exterior, reduce las emisiones de ozono y reduce los niveles de smog. Al mismo tiempo, es menos probable que se produzca bloqueo de vapor en climas cálidos. [155]
A continuación se muestra una tabla de la densidad de energía (por volumen) y la energía específica (por masa) de varios combustibles para el transporte en comparación con la gasolina. En las filas con bruto y neto , provienen del Libro de datos de energía de transporte del Laboratorio Nacional de Oak Ridge . [157]
Los conductores de la India utilizaron 500.000 barriles por día de gasolina para motores en los 12 meses que terminaron en febrero de 2016, según la Célula de Análisis y Planificación del Petróleo del Ministerio de Petróleo.
Según las estimaciones proporcionadas por la industria de refinación de petróleo, el Departamento de Energía y Desarrollo Nacional estimó que la decisión de reducir el RON de la gasolina de motor premium de 98 a 97 ha resultado en un ahorro anual equivalente. a alrededor de 1,6 millones de barriles de petróleo crudo.
Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público : "¿Cuánto dióxido de carbono se produce al quemar gasolina y diésel?". Administración de Información Energética de EE. UU. (EIA). Archivado desde el original el 27 de octubre de 2013.
