Gasolio o nafta leggera….
Il gasolio è il distillato che si ottiene tra 170 e 360 °C che contiene generalmente idrocarburi da 13 a 25 atomi di carbonio.
Il nome gasolio deriva dal fatto che inizialmente questo prodotto serviva alla produzione del gas di città; al giorno d’oggi l’uso principale del gasolio è come carburante nei motori Diesel veloci; è anche impiegato per tagliare oli combustibili onde ridurne la viscosità e per alimentare gli impianti di cracking catalitico e/o idrocracking.
Proprietà
Come carburante il diesel deve soddisfare ai seguenti requisiti:
– Garantire un facile e sicuro impiego
– Dare combustione efficiente e regolare
– Consentire il funzionamento del motore per lunghi periodi
I parametri più importanti sono:
- Il punto di infiammabilità
- La viscosità
- Il punto di scorrimento
- Il numero di cetano
- Il peso specifico
- Il burning test
Il punto di scorrimento rappresenta la temperatura alla quale il fluido incomincia a solidificare, perdendo la sua fluidità. Un basso punto di scorrimento garantisce il regolare funzionamento dei motori diesel nei climi freddi.
Numero di cetani
Il numero di cetani rappresenta la quantità di ignizione di un carburante diesel; di fatto fra l’istante in cui il carburante viene iniettato e l’istante in cui inizia la combustione esiste un certo ritardo, dell’ordine dei millesimi di secondo; un carburante diesel è tanto migliore quanto più questo ritardo è piccolo.
Il numero di cetano viene determinato sperimentalmente in un motore da laboratorio confrontando la qualità di ignizione con quella di due carburanti di riferimento. Essi sono il cetano ( C16H34 n-esadecano) a cui si attribuisce il valore 100 e l’α-metilnaftalene a cui si attribuisce il valore zero.
Per i motori ad alto numero di giri è richiesto di solito un carburante con numero di cetano superiore a 50 mentre per i motori pesanti a basso numero di giri come i motori marini si richiedono carburanti con numero di cetano intorno a 25-35. Come misura della qualità di ignizione può essere impiegato l’indice diesel (ID) dato dalla formula:
ID = peso specifico x punto anilina °F /100
Essendo il punto di anilina un indice delle proprietà solventi del gasolio.
L’anilina C6H5NH2, infatti, presenta a temperatura ordinaria una lacuna di miscibilità con molti idrocarburi. La lacuna diminuisce di estensione all’aumentare della temperatura e, a temperature più elevate la miscibilità diventa totale.
Dicesi temperatura critica del sistema anilina-idrocarburo la temperatura minima al di sopra della quale l’anilina e l’idrocarburo sono miscibili in tutte le proporzioni.
La determinazione consiste nel cogliere la temperatura di omogeneizzazione di un miscuglio costituito da parti uguali di anilina e del prodotto in esame, posti in un tubo da saggio chiuso da un tappo a due fori per cui passano un agitatore a mano e un termometro. Il tubo da saggio è posto in una provetta più grande in cui è sostenuto in un anello di sughero, in modo che si crei un’intercapedine d’aria, che serve a rendere il riscaldamento più regolare.
Tra numero di cetano e indice diesel corre la seguente corrispondenza:
| numero di cetani | Indice diesel |
| 30 | 19 |
| 40 | 37 |
| 50 | 53 |
| 60 | 65 |
| 70 | 76 |
Il peso specifico di un carburante è importante perché gli iniettori dei motori diesel dosano il carburante a volume, e pertanto, a parità di volume, si avrà un quantitativo in peso maggiore e quindi più calorie per quei carburanti a peso specifico più elevato.
Il residuo carbonioso misura la tendenza del carburante a lasciare depositi in camera di combustione. Esso si determina per pesata del residuo dopo combustione del campione. Il residuo carbonioso è un parametro che agisce sulla durata del motore.
Burning test
Il burning test serve per verificare la capacità del gasolio a bruciare completamente e senza lasciare depositi. L’analisi viene compiuta mediante una lampada standard fornita di speciali stoppini.
Alla fine dell’analisi che dura circa 24 h, il caminetto deve essere privo di depositi fuligginosi e sullo stoppino non deve essersi depositata più di una certa quantità di carbone.
Questi residui carboniosi, distaccati e pesati non devono superare il valore di 20 mg per chilogrammo di petrolio bruciato. Durante la prova vengono esaminate anche la larghezza e la forma della fiamma, che non devono subire variazioni apprezzabili rispetto all’inizio della prova.
Le ceneri sono un altro parametro importante per la durata di funzionamento del motore. Le ceneri si originano dalla presenza di sostanze metalliche nel grezzo di partenza.
Le sostanze metalliche possono essere presenti o sotto forma di particelle solide disperse nel carburante o sotto forma di composti solubili.
Le particelle solide preesistenti o originatesi dopo la combustione nel motore esercitano un’azione abrasiva a livello dei cilindri e degli iniettori. Le ceneri si determinano per pesata dopo la completa combustione del campione.
Il contenuto in zolfo è legato a fenomeni di corrosione delle parti metalliche del motore.
Infatti la zolfo contenuto nel carburante dopo la combustione, forma anidride solforosa SO2 anidride solforica SO3 che hanno azione corrosiva in presenza di acqua per formazione dei relativi acidi: acido solforoso H2SO3 e acido solforico H2SO4 rispettivamente.
Il contenuto in zolfo si determina per via gravimetrica come solfato di bario BaSO4 o per titolazione acido-base.
Additivi
Gli additivi aggiunti al gasolio sono essenzialmente di due tipi:
– Agenti per migliorare la combustione ovvero alcoli ( circa 0.1%) che migliorano di qualche punto il numero di cetano
– Agenti per migliorare la stabilità ossia atti a prevenire la formazione di prodotti gommosi, di vernici, e di prodotti colloidali sui sistemi di iniezione come agenti disperdenti o peptizzanti
Da qualche decennio al fine di evitare i danni prodotti dalla presenza di zolfo nel gasolio le compagnie petrolifere hanno distribuito il carburante “senza zolfo” ad un prezzo maggiore.
Il carburante normale contiene 50 ppm mentre quello cosiddetto senza zolfo ne contiene 10 ppm. Tuttavia la diminuzione del contenuto di zolfo ha comportato anche la rimozione di sostanze che danno al gasolio un certo potere lubrificante con conseguente precoce usura delle pompe di iniezione.
Onde evitare questi inconvenienti a partire dal 1997 sono stati fissati dei parametri qualitativi che prevedono che quale sia il tenore di zolfo tutti i gasoli devono garantire il giusto potere lubrificante anche addizionando opportune sostanze come il biodiesel.
Insomma la ricerca deve sempre andare avanti, con l’auspicio che comunque si trovano fonti alternative rinnovabili e non inquinanti.