Índice de octanos
En un surtidor de Cochabamba, el surtidor ofrece gasolina de 85 y de 95 octanos. La de 95 cuesta más. ¿Qué significan esos números y por qué importan al motor de un auto? Al final de la página podrás decidir con fundamento cuál conviene.
Qué mide el índice de octanos
En un motor de gasolina, el pistón comprime la mezcla de aire y combustible y, en el momento justo, la bujía produce una chispa que la enciende. La combustión avanza de forma ordenada y empuja el pistón.
Si el combustible es poco resistente a la compresión, parte de la mezcla se enciende sola, antes de la chispa y de forma brusca. Eso se llama detonación (o «cascabeleo»). Se oye como golpeteo metálico, hace perder potencia y, con el tiempo, daña pistones y válvulas.
Fíjate en que el octanaje no dice cuánta energía tiene la gasolina. Solo dice qué tan bien aguanta la compresión sin encenderse sola.
Para subir el octanaje se usan antidetonantes: aditivos que hacen más resistente a la gasolina, como el etanol o el MTBE. Antiguamente se usaba el plomo tetraetilo, hoy abandonado por su toxicidad.
Define qué es el índice de octanos de una gasolina y explica qué indica sobre su comportamiento en el motor. Menciona qué problema se produce cuando una gasolina tiene…
Define qué es el índice de octanos de una gasolina y explica qué indica sobre su comportamiento en el motor. Menciona qué problema se produce cuando una gasolina tiene un octanaje demasiado bajo para el motor.
La escala: n-heptano e isooctano
Para dar un número hace falta una escala. Se eligieron dos hidrocarburos de referencia, ambos alcanos:
| Hidrocarburo | Fórmula molecular | Estructura | Índice de octanos |
|---|---|---|---|
| n-heptano | $\text{C}_7\text{H}_{16}$ | cadena lineal | 0 |
| isooctano (2,2,4-trimetilpentano) | $\text{C}_8\text{H}_{18}$ | cadena ramificada | 100 |
El n-heptano detona con mucha facilidad (0). El isooctano resiste muy bien (100).
Ejemplo: una gasolina de 91 octanos equivale a una mezcla con 91 % de isooctano y 9 % de n-heptano. No contiene necesariamente esas sustancias: solo resiste igual.
Se definen dos hidrocarburos de referencia para la escala de octanaje: el n-heptano, con índice de octanos 0, y el isooctano (2,2,4-trimetilpentano), con índice 100.…
Se definen dos hidrocarburos de referencia para la escala de octanaje: el n-heptano, con índice de octanos 0, y el isooctano (2,2,4-trimetilpentano), con índice 100. Escribe la fórmula molecular de cada uno ($\text{C}_7\text{H}_{16}$ y $\text{C}_8\text{H}_{18}$) e indica cuál de los dos es de cadena ramificada y cuál de cadena lineal.
Una gasolina tiene un índice de octanos de 91. Explica qué significa ese número en términos de la mezcla de referencia de isooctano y n-heptano, e indica qué porcentaje…
Una gasolina tiene un índice de octanos de 91. Explica qué significa ese número en términos de la mezcla de referencia de isooctano y n-heptano, e indica qué porcentaje de isooctano tendría la mezcla equivalente.
Mezclas de referencia
El índice de octanos de una mezcla de isooctano y n-heptano es el porcentaje en volumen de isooctano:
$$\text{octanaje} = \frac{V_{\text{isooctano}}}{V_{\text{total}}} \cdot 100$$Se prepara una mezcla de referencia con 85 mL de isooctano y 15 mL de n-heptano. a) Calcula el porcentaje en volumen de isooctano en la mezcla. b) Indica cuál es el…
Se prepara una mezcla de referencia con 85 mL de isooctano y 15 mL de n-heptano.
- a) Calcula el porcentaje en volumen de isooctano en la mezcla.
- b) Indica cuál es el índice de octanos de la mezcla y compáralo con el de una gasolina de 87 octanos: ¿cuál resiste mejor la compresión sin detonar?
Estructura y octanaje
Compara los dos hidrocarburos de referencia: el n-heptano es lineal y detona mucho; el isooctano es muy ramificado y resiste. La regla general:
El porqué, a nivel sencillo: las cadenas lineales se autoencienden con más facilidad al ser comprimidas. Las moléculas ramificadas y compactas, y los anillos aromáticos, resisten mejor la autoignición.
Por eso las refinerías transforman hidrocarburos lineales en ramificados (procesos como la isomerización y el reformado) para obtener gasolina de mayor octanaje a partir de la nafta de la destilación.
Los isómeros muestran el efecto: el n-pentano y el isopentano (2-metilbutano) son $\text{C}_5\text{H}_{12}$ y solo difieren en la cadena (isómeros de cadena). El ramificado tiene mayor octanaje.
Compara la estructura del n-octano (cadena lineal de 8 carbonos, índice de octanos cercano a cero o negativo) con la del isooctano (muy ramificado, índice 100). a)…
Compara la estructura del n-octano (cadena lineal de 8 carbonos, índice de octanos cercano a cero o negativo) con la del isooctano (muy ramificado, índice 100).
- a) Explica cómo influye la ramificación de la cadena en la resistencia a la detonación.
- b) Indica por qué una refinería puede desear transformar hidrocarburos lineales en ramificados al preparar gasolina.
Se comparan tres hidrocarburos de la fracción de gasolina: el n-pentano (cadena lineal), el isopentano (2-metilbutano, ramificado) y el benceno (anillo aromático). Todos…
Se comparan tres hidrocarburos de la fracción de gasolina: el n-pentano (cadena lineal), el isopentano (2-metilbutano, ramificado) y el benceno (anillo aromático). Todos tienen un número de carbono y hidrógeno relativamente cercano y se usan o se discuten como componentes de gasolina.
- a) Escribe la fórmula molecular del n-pentano y del isopentano e indica qué tipo de isomería presentan entre sí.
- b) Ordena de menor a mayor octanaje esperado los tres tipos de estructura (lineal, ramificada y aromática) y justifica con la estabilidad frente a la autoignición.
- c) Argumenta por qué el uso de compuestos aromáticos como el benceno para elevar el octanaje está limitado por razones de salud y ambientales, y propone una alternativa basada en reformado o isomerización de las fracciones livianas.
Elegir la gasolina y mezclar naftas
Qué octanaje conviene
Cada motor exige un octanaje mínimo. Los de alta relación de compresión comprimen más la mezcla y necesitan gasolina más resistente. Reglas prácticas:
-
Si la gasolina tiene menos octanos que el mínimo del manual, hay riesgo de detonación y daño.
-
Si tiene más que el mínimo, el motor funciona igual: no ganas potencia y pagas más. El octanaje extra solo sirve si el motor lo necesita.
Vuelve al principio: en el surtidor de Cochabamba, si tu auto exige 91, elige la de 95; la de 85, aunque más barata, expone el motor a detonación. Si tu motor pidiera solo 85, pagar la de 95 sería gasto innecesario.
En una estación de servicio de Cochabamba, un conductor duda entre dos gasolinas: una de 85 octanos, más barata, y otra de 95 octanos. Su auto tiene un motor de alta…
En una estación de servicio de Cochabamba, un conductor duda entre dos gasolinas: una de 85 octanos, más barata, y otra de 95 octanos. Su auto tiene un motor de alta relación de compresión, y el manual recomienda un octanaje mínimo de 91.
- a) Indica cuál debería elegir y por qué.
- b) Explica qué consecuencias tendría usar la gasolina de 85 octanos en ese motor.
- c) Explica por qué usar una gasolina de 95 octanos en un motor que solo requiere 85 no mejora necesariamente su rendimiento.
Octanaje de una mezcla de naftas
Como aproximación, el octanaje de una mezcla es el promedio ponderado por el volumen:
$$N = \frac{V_A \cdot N_A + V_B \cdot N_B}{V_A + V_B}$$Una refinería dispone de dos componentes para mezclar: una nafta A de 70 octanos y una nafta B de 100 octanos. Se supone, como aproximación, que el índice de octanos de…
Una refinería dispone de dos componentes para mezclar: una nafta A de 70 octanos y una nafta B de 100 octanos. Se supone, como aproximación, que el índice de octanos de la mezcla es el promedio ponderado por el volumen.
- a) Calcula el índice de octanos de una mezcla de 600 L de nafta A y 400 L de nafta B.
- b) Calcula qué volumen de nafta B hay que agregar a 600 L de nafta A para llegar a 85 octanos.
- c) Discute las limitaciones de esta aproximación lineal para mezclas reales y por qué en la práctica se verifica el octanaje de la mezcla de forma experimental.