El índice de octano mide la resistencia al autoencendido (encendido sin intervención de la bujía) de un combustible utilizado en un motor de encendido por chispa . Este combustible es muy generalmente gasolina . Con frecuencia hablamos incorrectamente de la capacidad antidetonante del combustible para un combustible de alto octanaje, un combustible que tiene tendencia a la autoignición y que en ciertos casos puede pasar por detonación .
Se dice que un combustible tiene un octanaje de 95, por ejemplo, cuando se comporta, desde el punto de vista de la autoignición, como una mezcla de 95% de isooctano que es resistente a la autoinflamación. es 100 por definición) y 5% de n-heptano , que se autoinflama fácilmente (su índice es 0 por definición).
Para medir el octanaje, se utiliza un motor especial de un solo cilindro (motor CFR o Cooperative Fuel Research). Se mide el índice de octano del producto a estudiar y, en comparación con los valores obtenidos en la medición de los productos de referencia, se conoce el índice de octano del producto.
El motor CFR se alimenta, a su vez, con el combustible a estudiar y con combustibles de referencia cuyos respectivos porcentajes de isooctano y heptano son conocidos.
Normalmente definimos tres índices:
El índice de investigación RON corresponde a una simulación a baja velocidad ( 600 revoluciones por minuto), el índice del motor MON es uno a mayor velocidad (900 rev / min. ). En la bomba en Europa, se indica el índice RON.
El índice antidetonante AKI es la media de los dos anteriores:
AKI = (RON + MON) / 2es este índice el que se utiliza en América del Norte.
| Índice de búsqueda RON |
Índice de motor MON |
Índice antidetonante AKI |
Ejemplos de |
|---|---|---|---|
| 69 | sesenta y cinco | 67 | para motor fueraborda de dos tiempos |
| 89 | 80 | 85 | gasolina con plomo "ordinaria" antigua en Francia |
| 92 | 82 | 87 | gasolina "regular" o "regular" en Canadá |
| 95 | 85 | 90 | Gasolina "sin plomo 95" en Francia y Suiza |
| 95 | 86 | 91 | gasolina "super" o "suprema" en Canadá |
| 97 | 86 | 92 | gasolina con plomo "super" antigua en Francia |
| 98 | 88 | 93 | Gasolina "sin plomo 98" en Francia |
En el caso de los hidrocarburos , el índice de octano aumenta en el siguiente orden (entre paréntesis la nomenclatura obsoleta de la industria del petróleo): alcanos lineales ( parafinas ) de cadena larga <alcanos lineales (parafinas) de cadena corta < alquenos (olefinas) y cicloalcanos ( naftenos) ) <alcanos ramificados ( isoparafinas ) (por ejemplo, iso-octano, índice de octano = 100) e hidrocarburos aromáticos (por ejemplo , tolueno , índice de octano = 120).
Si se utiliza un combustible con un octanaje demasiado bajo (en comparación con las características del motor), el combustible puede encenderse espontáneamente durante la compresión en el cilindro. Este fenómeno fatiga el cigüeñal y el cigüeñal y es la fuente del llamado ruido de golpeteo .
Para remediarlo, desde 1923 , y con el fin de suministrar motores cada vez más potentes, los fabricantes de combustibles han tenido que introducir aditivos químicos anti-detonantes en la gasolina que permitan su uso en motores con relaciones de compresión más altas y, por tanto, potencialmente de mayor rendimiento (el más utilizado aditivo es un organometálico , tetraetilo de plomo . ahora está prohibido en la legislación ambiental en los países desarrollados debido a su tóxico y altamente naturaleza contaminante , pero sigue siendo ampliamente utilizado en los países en desarrollo, a veces con niveles de plomo más altos de lo que eran en los Estados Unidos ), causando graves problemas de salud ambiental allí (por ejemplo, en Venezuela , México , Nigeria y el Congo , alrededor del 63% de los recién nacidos y los niños menores de seis años sufren intoxicación por plomo (nivel de plomo en sangre> 100 µg / L), contaminado en útero , por el plomo que pasa a la leche materna o del medio ambiente Nuevo Testamento). De plus, utilisé seul cet additif plombé encrasse le moteur en y déposant du plomb (un procédé breveté a même été inventé pour « déplomber l'essence » afin de pouvoir la réutiliser dans certains moteurs à bas taux de compression, dans des installations de réfrigération por ejemplo). Por lo tanto, hemos añadido otros dos aditivos: 1,2-dibromoetano y 1,2-dicloroetano conocido como " eliminadores de plomo ", es decir, que impiden que el plomo y el plomo óxido . Formado en la reacción daño de combustión del motor por sedimentación en ella; lo hace manteniendo el plomo en forma de dos compuestos muy volátiles (pero altamente tóxico): el plomo (II) de bromuro y de plomo (II) cloruro de descarga a la atmósfera en forma de vapor en los gases de escape .
En la década de 1930, el proceso de craqueo catalítico , desarrollado por Eugène Houdry , permitió aumentar el índice de octano de las gasolinas base a 75 u 80, reduciendo así la necesidad de recurrir al tetraetil plomo . Las gasolinas de aviación, que requerían números superiores a 90, luego 100 octanos, requerían la adición de isooctano , así como tetraetilo de plomo.
Un combustible de alto octanaje per se no es un combustible de alta energía. Al permitir un aumento en la relación de compresión, simplemente hace que el motor para el que está diseñado termodinámicamente sea más eficiente . El uso de un combustible con un octanaje superior al para el que está diseñado el motor no aumenta su eficiencia: cada motor requiere el combustible con el octanaje correspondiente a su funcionamiento óptimo. El consumo o longevidad del motor no mejorará, a menos que este último cuente con una computadora cuya función sea gestionar el avance del encendido hasta el límite de la detonación , utilizando la información proporcionada por un sensor de detonación (la mayoría de las veces un acelerómetro integrado con el bloque cilíndrico).
En Quebec , la refinería Ultramar produce gasolina con un octanaje de 87 a 91 únicamente (sin embargo, este se calcula de manera diferente, lo que genera una caída en el índice mostrado, pero para proporciones similares a los índices europeos).
En 2014, el tetraetilo de plomo todavía se vendía y se usaba ampliamente en algunos países donde es una fuente de graves problemas de salud ambiental . En países que han prohibido en el mercado masivo la gasolina, sigue siendo tolerada para otros usos, para los que -según los fabricantes- no existen alternativas creíbles: la gasolina de aviación y la carrera de autos o algunas lanchas a motor. Es una fuente de intoxicación por plomo difusa y a veces aguda y este producto ha sido la principal causa de contaminación de todas las áreas urbanas y viales del planeta por plomo desde la década de 1920. El color rojo que da a la gasolina l El aditivo ( "cereza brillante rojo " ) permite teóricamente que la gasolina con plomo no se confunda accidentalmente con la gasolina sin plomo . Es producido principalmente (desde 1923) por la empresa estadounidense Ethyl Gasoline Corp. (inicialmente propiedad de Exxon y General Motors ) o de algunas de sus subsidiarias.
Además de este tetraetilo de plomo, los fabricantes de gasolina agregan manganeso metilciclopentadienil tricarbonilo (o MTM , también inventado y producido principalmente por Ethyl Corp. ) y otros aditivos cada vez más utilizados en los países desarrollados y algunos otros para aumentar el índice de octano; son "sustancias oxigenadas", menos tóxicas que los organometálicos a base de plomo o manganeso , y para algunas que pueden producirse fácilmente en los sectores agrícolas ( colza , remolacha , caña de azúcar , etc.) e introducirse directamente como agrocombustible :
Los números de octanaje más altos se correlacionan con energías de activación más altas: la cantidad de energía aplicada requerida para iniciar la combustión. Dado que los combustibles de mayor octanaje tienen mayores requisitos de energía de activación, es poco probable que una compresión determinada provoque una ignición incontrolada, también conocida como autoignición o detonación automática.
La relación de compresión influye en la potencia y la eficiencia termodinámica de un motor de combustión interna (ver motor de cuatro tiempos ). Los motores con una relación de compresión más alta pueden desarrollar un área más grande bajo la curva del ciclo Beau de Rochas , por lo que extraen más energía de una cantidad determinada de combustible.
Durante la compresión de un motor de combustión interna, la mezcla de aire y combustible se comprime y su temperatura aumenta.
Un combustible con un índice de octanaje más alto es menos propenso a autoignificarse y puede soportar una temperatura más alta durante la compresión del motor de combustión interna sin autoencendido, lo que permite extraer más potencia durante la combustión Ciclo Beau de Rochas.
Si, durante la compresión de la mezcla de aire y combustible, la temperatura se vuelve más alta que la temperatura de autoignición del combustible, este último se autoignificará. Cuando se produce el autoencendido, el pistón continúa comprimiendo la carga de combustible que se calienta rápidamente. Esto generalmente resulta en la destrucción del motor si no se toma ninguna acción.
Hay dos tipos de sistemas de suministro de aire en los motores de combustión interna: el motor de aspiración natural (el aire se aspira mediante los pistones del motor) o los motores de alimentación forzada (ver motores sobrealimentados o con turbocompresor ).
En Francia, el nombre de los combustibles según el octanaje se fija por decreto ministerial, por ejemplo:
Los decretos también fijan las indicaciones en los dispositivos dispensadores.
En 1949, el octanaje mínimo del "motor" para la gasolina se fijó en 70. En 1966, el número mínimo de "investigación" se fijó entre 89 y 92 para la gasolina regular y entre 97 y 99 para el combustible premium. En 1987, el índice mínimo de "investigación" se fijó en 95 y el índice de "motor" entre 85 y 95 para el combustible premium sin plomo.