Un requisito especialmente importante para el funcionamiento del motor diésel es la disponibilidad y la calidad del gasóleo. El combustible y los motores deben ser técnicamente compatibles para posibilitar un correcto funcionamiento. La disponibilidad del combustible debe ser continua, su localización ha de ser fácil y su precio debe ser razonable en todos los puntos de repostaje.
Los motores diésel MB han sido concebidos para gasóleos que cumplen las respectivas exigencias nacionales e internacionales (en Europa EN 590).
Gasóleos convencionales
Los diéseles convencionales como se utilizan en todo el mundo desde hace muchos años para motores diésel de marcha rápida son compuestos de hidrocarburos que se producen en el margen situado entre los 180 °C y los 360 °C durante la destilación fraccionadora de crudo en las refinerías. Estos compuestos de hidrocarburos pueden tener estructuras moleculares muy dispares, que obviamente presentan propiedades distintas.
Composición química del gasóleo
Las posibilidades de enlace del carbono C tetravalente con el hidrógeno H monovalente son numerosas. Existen cadenas lineales y cadenas con mayor o menor ramificación, así como compuestos cíclicos de distintos tipos que pueden ser saturados o insaturados. El número de enlaces múltiples también varía.
Los alcanos son hidrocarburos saturados en forma de cadena con la fórmula molecular CnH2n+2. También reciben el nombre de parafinas y constituyen una gran parte del diésel. Las parafinas normales (lineales) tienen una buena facilidad de encendido y un comportamiento de formación de humo favorable, pero la capacidad de fluencia en frío es insatisfactoria. Debido a su baja densidad, su poder calorífico volumétrico también es reducido. En cambio, las isoparafinas (de cadena ramificada) tienen una facilidad de encendido más desfavorable y un mejor comportamiento de fluencia en frío.
Los alquenos son hidrocarburos insaturados en forma de cadena (lineal o ramificada) con al menos un enlace doble. Con un enlace doble, se pueden describir con la fórmula molecular CnH2n. El comportamiento de estos compuestos, también llamados olefinas, es muy parecido al de las isoparafinas, pero al envejecer pueden causar la formación de sólidos poliméricos.
Los cicloalcanos son hidrocarburos saturados cíclicos con la fórmula molecular CnH2n. Estos compuestos, conocidos como cicloparafinas o aún mejor como naftenos, tienen una facilidad de encendido mediocre, pero un buen comportamiento de fluencia en frío. La densidad y el valor calorífico volumétrico son normales.
Los aromáticos, hidrocarburos cíclicos con enlaces dobles conjugados cíclicamente, tienen una baja facilidad de encendido, un comportamiento de humos insatisfactorio y un comportamiento de fluencia en frío mediocre. La densidad y el valor calorífico volumétrico son elevados.
Exigencias, propiedades, valores característicos (DIN EN 590)
Las propiedades necesarias del gasóleo para el funcionamiento del motor se dejan describir o bien definir más de cerca con ayuda de valores característicos. Estos valores característicos, basados exclusivamente en procesos analíticos estandarizados, son posibilidades útiles, pero no siempre plenamente satisfactorias, para definir los importantes criterios de calidad para el uso del gasóleo y para la combustión en el motor. Con un número determinado de este tipo de valores característicos, que poseen unos valores límite, se establecen normas para las exigencias mínimas.
El uso de aditivos en el diésel para mejorar la calidad es indispensable y forma parte de la responsabilidad global del fabricante del combustible (véase al respecto la hoja 119.0 "Aditivos y aditivos secundarios para combustibles").
Inflamabilidad
La inflamabilidad es una de las propiedades fundamentales del gasóleo. No obstante, su significancia es solamente hasta cierto comparable con la de la resistencia al picado de las gasolinas. Desde el punto de vista técnico, la inflamabilidad es lo opuesto a la resistencia al picado.
La facilidad de encendido se expresa como índice de cetano medido según la norma ISO 5165 (motor CFR) o DIN 51773 (motor de prueba BASF) en un motor de prueba normalizado y en unas condiciones de comprobación previamente definidas. El índice de cetano de un diésel indica que en estas condiciones la facilidad de encendido del diésel en cuestión corresponde a la facilidad de encendido de una mezcla de cetano (hexadecano) y heptametilnonano (DIN 51773 utiliza para ello 1-metilnaftalina). Este método ha resultado ser eficaz con diéseles convencionales. En cambio, el "índice de cetano", utilizado con frecuencia, representa un determinado parámetro matemático derivado de parámetros físicos (p. ej., densidad, constante ebulloscópica). Su valor testimonial tiene unos límites.
El retardo del encendido, es decir, el intervalo de tiempo entre la inyección y el autoencendido del diésel, es una medida para la facilidad de encendido. Una buena inflamabilidad, o sea, un elevado índice de cetano implica un reducido retardo del encendido. Esto es importante sobre todo en el arranque del motor, especialmente en el arranque en frío. El ruido del motor, es decir, la suavidad de marcha, también depende de la facilidad de encendido. DIN EN 590 establece un índice de cetano de como mínimo 51. Sin embargo, los combustibles de calidad que se suelen vender tienen un índice mayor..
Temperaturas de ebullición
El proceso de ebullición del diésel se sitúa entre aprox. 180 °C y 360 °C, aunque hay diferencias significantes en todo el mundo. No obstante, el comportamiento durante la marcha del motor diésel no depende tanto de las temperaturas de ebullición de su combustible como el motor Otto. No obstante, si una proporción excesiva del diésel no se evapora hasta superar aprox. 350 °C o el fin de la ebullición es demasiado elevado en torno a los 380 °C o más, esto tiene como consecuencia una formación de humo excesiva. La extensión de las temperaturas de ebullición hacia abajo es menos crítica, pero también tiene sus límites.
La norma diésel europea conoce tres valores límites, que son
hasta 250 °C máximo el 65 % en vol. evaporado
hasta 350 °C mínimo el 85 % en vol. evaporado
el punto de 95 % en vol. a máximo 360 °C
Contenido de azufre
La cantidad de azufre en el gasóleo depende de la procedencia del crudo, de los recursos de desulfuración de las refinerías y sus límites están definidos por unas normativas/leyes.
Este contenido es uno de los parámetros más importantes en lo referente a la técnica de aplicación para el gasóleo y por ello recibe un tratamiento por separado en la hoja 136.0 "Azufre en gasóleos". Normalmente se trata de mantener el contenido de azufre lo más bajo posible.
La disminución del contenido de azufre que se trata aquí y que se ha producido en los últimos años no solo en el espacio económico europeo, sino también en el norteamericano, ha suscitado la problemática de la capacidad de lubricación del diésel (véase el apartado "Capacidad de lubricación"). Esto radica en que en el proceso de desulfuración también se reduce la presencia de componentes del combustible con buenas propiedades de lubricación. No obstante, la capacidad de lubricación del combustible puede mejorarse satisfactoriamente con la mezcla de aditivos apropiados.
Comportamiento de fluencia en frío
A bajas temperaturas exteriores, la capacidad de fluencia del diésel puede disminuir debido a la segregación de cristales de parafina.
Los compuestos de hidrocarburos más favorables, en términos generales, para el uso en el motor diésel tienen un gran inconveniente, y es que no son resistentes al frío, es decir, que forman estructuras cristalinas ya a temperaturas algo inferiores a los cero grados. Estos cristales de parafina que se van juntando obturan el filtro y las tuberías de combustible y el sistema de inyección diésel y hacen imposible el funcionamiento. En muchos casos aún existe la posibilidad de realizar un arranque, pero posteriormente el motor se para. En este caso, el motor no resulta dañado y después de un calentamiento apropiado el combustible vuelve a ser apto para la fluencia.
Para evitar ese tipo de irregularidades se ofrecen en el mercado, en los meses de invierno, gasóleos de invierno con una mejor fluidez a bajas temperaturas. Las buenas propiedades en frío son el resultado de un combustible básico de alta calidad y de la adición adecuada de fluidificantes por parte de los fabricantes. Esos diéseles son adecuados en la mayoría de los casos para las temperaturas exteriores que normalmente imperan.
Recomendamos utilizar únicamente diéseles de invierno adaptados al clima local.
En caso de trayectos en regiones más frías, o bien al llegar o bien previamente se debería repostar el diésel resistente al frío invernal disponible todo el año en determinados mercados. La información sobre diésel resistente al frío invernal durante todo el año se puede consultar a los operadores de gasolineras.
En los vehículos Mercedes-Benz se han llevado a cabo medidas para calentar rápidamente el combustible. No obstante, unas calidades de combustible inadecuadas en combinación con temperaturas muy bajas pueden causar la obstrucción del filtro.
En lo referente al método de medición, se intenta registrar el comportamiento en frío de los diéseles, entre otros, mediante el punto de enturbiamiento (Cloud Point), el punto de fluidez (Pour Point) y la filtrabilidad (Cold Filter Plugging Point). No obstante, estos parámetros no permiten determinar inequívocamente hasta qué temperatura todavía se puede utilizar un vehículo de forma fiable.
Actualmente se suele utilizar el "valor límite de la filtrabilidad" según el "Cold Filter Plugging Point" (EN 116) para determinar el rendimiento en frío. En este método, llamado CFPP, se define la temperatura más baja con la que un caudal de combustible predefinido puede fluir o puede ser succionado a través de un filtro definido en un espacio de tiempo determinado. Según las normas alemanas se aplican los siguientes valores para el CFPP:
Observación sobre el período | Comportamiento de flujo – CFPP – Valor | Observación |
Del 15 de abril al 30 de septiembre | 0 °C | Diésel de verano |
Del 1 de marzo al 14 de abril y del 1 de octubre al 15 de noviembre | -10 °C | Producto de primavera y otoño |
Del 16 de noviembre al 28 de febrero (en los años bisiestos el 29 de febrero) | -20 °C | Diésel de invierno |
El punto de enturbiamiento está por encima del CFPP y define la temperatura a la que empieza la precipitación de cristales. Por lo tanto, en principio también es posible una limitación de la posibilidad de marcha en frío por encima del CFPP, sobre todo en caso de períodos de frío prolongados.
En todos los turismos y vehículos industriales Mercedes-Benz ya no está permitida la adición de petróleo o combustible para turbinas de aviación para mejorar la resistencia al frío debido a posibles efectos negativos sobre el sistema de inyección diésel a causa de una capacidad de lubricación deficiente. No se permite el uso de gasolina por razones de empeoramiento de la capacidad de lubricación del combustible y por razones de seguridad (disminución del punto de inflamación).
Desde hace algún tiempo, en el mercado existen fluidificantes como aditivos (aditivos secundarios). Por lo general, su adición posterior no surte el efecto deseado. Por lo tanto, para un funcionamiento fiable del vehículo en invierno es esencial repostar diésel con una resistencia al frío suficiente.
Para las zonas de clima ártico existe diésel polar con una resistencia al frío extrema. En comparación con el diésel para clima moderado, aparte de por sus propiedades de resistencia al frío, este se diferencia sobre todo por su densidad, viscosidad y comportamiento de ebullición.
Densidad
Para la densidad del diésel, en Europa se ha establecido un valor de entre 820 y 845 kg/m3 a 15 °C. Hasta finales de 1999 como valor límite superior se permitía 860 kg/m3. En todo el mundo sigue habiendo mercados con valores similarmente altos o incluso sin ningún tipo de prescripción respecto a la densidad.
Los fabricantes y proveedores de combustibles valoran un margen lo más amplio posible de la densidad permitida.
La especificación de un intervalo lo más estrecho posible resulta deseable sobre todo porque aunque el combustible se compra por volumen y la bomba de inyección mide volumétricamente, por otro lado el poder calorífico aumenta en gran medida al aumentar la densidad. Con un ajuste determinado de la bomba de inyección, no es posible alcanzar la potencia requerida con un combustible muy ligero (baja densidad) ni cumplir los valores de gases de escape con un combustible muy pesado (alta densidad).
Viscosidad
La viscosidad del diésel es responsable de los procesos de fluidez y de impedir el desgaste en el sistema de inyección diésel e influye en la formación de aerosol en la cámara de combustión. Según la norma EN, medida a 40 °C puede ascender a entre 2,0 y 4,5 mm2/s. Por lo general, esta amplia banda de tolerancia no se aprovecha, con las ventajas que conlleva.
Aditivos
Para la durabilidad y la limpieza de los motores y del sistema de combustible, para cumplir los valores de gases de escape adecuados y para obtener un comportamiento de servicio general positivo, el uso de diéseles provistos de los aditivos adecuados constituye una medida necesaria que a largo plazo también resulta económica.
En cuanto al repostaje de este tipo de combustibles, el cliente depende de las gasolineras que suministren o no estos productos con aditivos; este suele ser el caso en las gasolineras "independientes" que no están vinculadas a los grandes proveedores según los criterios que nos han transmitido las grandes marcas. Es aconsejable que los clientes flotistas presten atención a la entrega de productos que contienen aditivos en el marco de las negociaciones bilaterales.
Hacemos especial hincapié en que, según nuestra valoración, el reducido porcentaje de costes adicionales de combustibles queda más que compensado con el ahorro en reparaciones, mantenimiento y menor frecuencia de averías. Algunas reclamaciones típicas que se pueden evitar con el uso de un combustible con aditivos adecuados son, por ejemplo, la coquización de la toberas de inyección y los daños por corrosión y desgaste en todo el sistema de combustible. Además de ello, el medio ambiente resulta menos perjudicado gracias a unos valores de gases de escape continuamente favorables.
La importancia de los aditivos en el combustible es aún mayor cuando se tiene en cuenta el problema de la capacidad de lubricación en los combustibles que contienen poco azufre (véase el apartado "Capacidad de lubricación"). Bajo este punto de vista, un correcto uso de los aditivos no es una opción, sino una necesidad.
La adición de aditivos debería ser llevada a cabo por el proveedor en su cualidad de responsable de la calidad del combustible. El uso de aditivos secundarios (véase al respecto la hoja 119.0) siempre tiene lugar bajo la propia responsabilidad del usuario del vehículo, ya que su uso puede influir en la garantía legal tanto del fabricante del vehículo como del proveedor del combustible.
Almacenaje y venta
Las siguientes indicaciones están dirigidas particularmente a aquellos de nuestros clientes que poseen su propia instalación de abastecimiento de combustible.
El gasóleo es un combustible valioso. Deben tenerse en cuenta ciertas reglas técnicas básicas si se produce un correcto empleo en el vehículo, es decir, según las expectativas del cliente.
Los depósitos de combustible nunca se deberían utilizar de forma alternada. Por tanto, se debe evitar llenarlos alternadamente con gasolina y diésel. Si se necesitan ambos tipos de combustible, se deben organizar (como mínimo) dos depósitos de combustible claramente separados. La inobservancia de esta medida resultará inevitablemente en la aparición alternativa de efectos de contaminación.
Especialmente aquellos clientes que no se abastecen con frecuencia de gasóleo, deberían consumir completamente a ser posible sus existencias de gasóleo de verano y de entretiempo antes de abastecerse de combustible para invierno.
El depósito subterráneo no debe contener ni agua ni otras impurezas. Esto es especialmente importante antes de un llenado con gasóleo para invierno. Si contiene impurezas, se debe encargar una limpieza del depósito. Los depósitos subterráneos se deben controlar a intervalos regulares.
Es esencial que los depósitos de almacenaje estén bien limpios antes de cambiar del repostaje de combustible sin aditivos al repostaje de combustible con aditivos. Los detergentes contenidos en el combustible con aditivos, utilizados para mantener limpios los sistemas de combustible de los vehículos, también pueden depositar partículas de suciedad procedentes de los depósitos de almacenaje en el sistema de combustible del vehículo, contribuyendo así a una obturación más rápida de los filtros.
La inobservancia de estas normas puede ocasionar la obstrucción prematura del filtro de combustible y originar problemas de conducción en invierno.
Punto de inflamación/clase de peligrosidad
El punto de inflamación del diésel, medido según ISO 2719, debe ser superior a 55 °C. El punto de inflamación es la temperatura a la que los vapores del diésel se pueden inflamar mediante una fuente de ignición. En la combustión en el motor, esto no es significante, pero es importante para la manipulación correcta del diésel. Esta especificación tiene como resultado condiciones de transporte simplificadas para el diésel.
La más mínima mezcla adicional de gasolina disminuye considerablemente el punto de inflamación del gasóleo. Mientras que el punto de inflamación del gasóleo es superior al de la gasolina, la temperatura de autoencendido en el gasóleo es inferior a la de la gasolina.
Pureza
El gasóleo no debe contener ácidos orgánicos ni partículas extrañas y ha de ser transparente a temperatura ambiente.
Para evitar la corrosión, el contenido de agua no debe ser superior a 200 mg/kg. El contenido de ceniza permitido se ha fijado en un máximo del 0,01% en peso para descartar cualquier contenido de compuestos organometálicos en el combustible diésel que contribuyan al desgaste.
Los componentes en el gasóleo que contribuyan a la carbonización pueden ocasionar graves problemas en el motor, por ejemplo, la carbonización de los inyectores y la excesiva acumulación de impurezas en la cámara de combustión. Por ello se limitan los residuos de coque al 10 % del residuo de destilación.
Capacidad de lubricación
La disminución del contenido de azufre que se ha experimentado en los últimos años por razones medioambientales ha suscitado la problemática de la capacidad de lubricación del gasóleo, ya que en la hidrogenación necesaria del destilado medio también se eliminan los agentes que mejoran la lubricación del combustible.
El uso de aditivos para mejorar la lubricación se hizo imprescindible tras la disminución del contenido de azufre del diésel para evitar el desgaste producido en el pasado en el equipamiento de inyección. Actualmente, el uso de estos aditivos para mejorar la lubricación ya no es necesario en los diéseles que contienen éster metílico de ácidos grasos ("FAME"), puesto que el propio FAME mejora la lubricación.
La EN 590 regula la capacidad de lubricación por medio de los requerimientos del "test HFRR" ("High Frequency Reciprocating Rig Test"), en el que se desplaza una bola bajo carga sobre una placa en oscilaciones forzosas y en el que el diésel que se debe comprobar sirve de medio de lubricación. Este test se describe en el método de comprobación ISO 12156-1. Como valor límite máximo admisible para la capacidad de lubricación en el test HFRR se han establecido en Europa 460 µm a 60 °C.
Aunque este método haya recibido una amplia aceptación en el sector, aún existen ciertos puntos críticos en cuanto a precisión y valor informativo (es decir, correlación con la práctica) del test.
Contenido de éster metílico de aceite graso
Desde su edición del 2009, la norma EN 590 permite expresamente la adición de como máximo un 7 % en vol. de éster metílico de ácidos grasos ("FAME"). Esto no debe tener ninguna influencia negativa sobre la calidad del diésel, es decir, se deben seguir cumpliendo los requerimientos de la norma EN 590. Se debe recordar especialmente que, en Europa, para la adición solamente está permitida una calidad de FAME que cumpla las prescripciones de la norma EN 14214 para FAME. Para más información, véase la hoja 135.0 "Éster metílico de ácidos grasos (FAME) como diésel".
Microorganismos en el gasóleo
En caso de alto contenido de agua con formación de una fase de agua propia en el depósito de combustible, puede producirse un crecimiento de microorganismos en el depósito de combustible. Los tiempos de inactividad prolongados favorecen la proliferación de microorganismos. Aparte de los productos de excreción corrosivos de los microorganismos también se forman lodos biológicos que pueden obturar el sistema de combustible.
Los siguientes síntomas indican que un depósito de vehículo o subterráneo está afectado por microorganismos:
Necesidad de cambiar frecuentemente el filtro de combustible debido a una pérdida de rendimiento; sustancia gelatinosa en el filtro
Mayor corrosión en el interior del depósito
Varios
Casi todas las propiedades o valores característicos mencionados con anterioridad dependen entre sí. Esto rige sobre todo para la densidad, las temperaturas de ebullición, la viscosidad, el punto de inflamación, el comportamiento de fluencia en frío y la inflamabilidad. El cambio de una de estas propiedades implicará el cambio forzoso de las otras.