Hoy en día es difícil imaginar una gasolinera sin gasolina y diésel. Pero en el siglo XIX, la situación era completamente diferente: la gasolina era más un estorbo que una ayuda para las refinerías de petróleo. El producto principal era el queroseno: se vertía en lámparas, se usaba para cocinar y se compraba en tiendas casi como un producto doméstico común.
La gasolina, que se obtenía entre las primeras fracciones ligeras durante la destilación del petróleo, permaneció prácticamente sin demanda durante mucho tiempo. Debido a su alta inflamabilidad, no se quería almacenar en grandes cantidades, y casi no existían formas adecuadas de usarla. Los excedentes podían quemarse en pozos especiales o incluso arrojarse a los ríos. Una pequeña parte del producto se vendía a través de farmacias: se usaba para tratar heridas y quitar manchas de la ropa.
Sin embargo, en solo unas pocas décadas, la situación cambió radicalmente. La iluminación eléctrica prácticamente destruyó el papel anterior de las lámparas de queroseno, y la rápida proliferación de automóviles convirtió la gasolina en un combustible muy valioso. El queroseno encontró otro uso: en la aviación y la calefacción. Se hicieron repetidos intentos para que funcionara en motores de pistón de automóviles, pero nunca se convirtió en un combustible masivo para automóviles.
El motor de gasolina es demasiado exigente con el queroseno
El problema principal radica en el principio de funcionamiento del motor de gasolina. En el cilindro no se enciende el combustible líquido como tal, sino sus vapores mezclados con aire. La gasolina es casi ideal para esto: se evapora fácilmente e incluso a bajas temperaturas forma una mezcla combustible con bastante rapidez.
El queroseno tiene características completamente diferentes. Su punto de ebullición está aproximadamente en el rango de 150 a 250 grados, por lo que en un cilindro frío se evapora mucho peor. En lugar de una mezcla completa de combustible y aire, parte del queroseno permanece líquido y se asienta en las paredes.
El resultado es predecible: la bujía no puede encender normalmente dicha mezcla. Aparece una capa aceitosa en los electrodos, el motor comienza a funcionar de forma irregular y finalmente se detiene. El combustible no quemado fluye por las paredes de los cilindros y elimina la película de aceite. Se produce una fricción seca que puede provocar rápidamente un desgaste grave del motor.
También hay un segundo problema: la tendencia del combustible a encenderse por compresión. La resistencia a este autoencendido se caracteriza por el número de octano. Los motores de gasolina modernos utilizan una alta relación de compresión: 11, 12 y, a veces, 13 unidades. Cuanto más se comprime la mezcla, mayor es la potencia y la eficiencia potencial del motor.
El queroseno en tales condiciones puede encenderse antes del momento establecido por el sistema de encendido. Se produce la detonación: el motor comienza a funcionar de forma brusca, se sobrecalienta y las cargas de impacto dañan gradualmente sus piezas.
Para que el motor pueda usar queroseno normalmente, la relación de compresión debe reducirse significativamente. Pero junto con ella, la potencia y la eficiencia también disminuyen. Por lo tanto, los motores de queroseno que se crearon generalmente se caracterizaban por un bajo rendimiento y un alto consumo de combustible.
Esta característica se combina particularmente mal con el modo de funcionamiento de un automóvil normal. Un automóvil de pasajeros cambia constantemente la carga: por la mañana necesita un arranque en frío, luego un viaje corto, una parada en un semáforo, aceleración y nuevamente frenado. Un motor de queroseno, por el contrario, necesita otras condiciones:
- temperatura de funcionamiento estable;
- carga relativamente uniforme;
- funcionamiento continuo prolongado.
Es por eso que el tractor resultó ser un portador mucho más adecuado para tal unidad de potencia que un automóvil urbano.
¿Por qué los tractores podían funcionar con queroseno?
Un buen ejemplo es el tractor de orugas "Stalinets", que utilizaba ligroína, es decir, combustible pesado, similar en propiedades al queroseno. Su relación de compresión era de solo 3,96. Para el arranque y el funcionamiento posterior, el diseño preveía dos tanques de combustible.
El grande contenía 390 litros de combustible principal barato, y el pequeño tenía un volumen de solo 16 litros y estaba destinado a la gasolina. El arranque se realizaba exclusivamente con gasolina. Después de eso, el motor debía calentarse a la temperatura de funcionamiento y solo entonces cambiarse al combustible principal.
La instrucción exigía directamente no suministrar queroseno o ligroína hasta que la temperatura del motor alcanzara los 90 grados. Un motor frío no podía funcionar normalmente con dicho combustible, pero después de calentarse, soportaba tranquilamente un funcionamiento prolongado bajo carga.
Una historia similar tuvo el Fordson de Henry Ford. Este tractor utilizaba en gran medida los mismos componentes que el automóvil de pasajeros Ford T. El motor desarrollaba los mismos 20 CV, pero las condiciones de funcionamiento cambiaban completamente los requisitos de combustible: en el campo, el tractor podía funcionar con queroseno, mientras que el vehículo de carretera necesitaba gasolina.
El SHTZ 15/30 soviético ya desarrollaba 31,5 CV, pero su velocidad de trabajo seguía siendo muy baja, de 3,5 a 7,5 km/h. En total, se produjeron casi 400 mil de estos tractores.
Para este tipo de máquinas, el motor de queroseno era bastante aceptable. El tractor se movía durante horas a una velocidad constante, prácticamente no cambiaba la carga y no se detenía en cada intersección. El motor tenía tiempo para calentarse y mantenía la temperatura de funcionamiento.
Combustible barato como tarea estatal
En la década de 1930, en la Unión Soviética, la conversión de la tecnología a combustible pesado dejó de ser solo una cuestión técnica para convertirse en una tarea estatal.
La razón era bastante pragmática. Durante el procesamiento del petróleo, junto con la gasolina, se obtenían queroseno y gasóleo, pero la demanda de algunos de estos productos disminuía rápidamente. La iluminación eléctrica estaba desplazando a las lámparas de queroseno, y grandes volúmenes de combustible no deseado se acumulaban en los almacenes.
Al mismo tiempo, la producción de combustible pesado costaba aproximadamente cuatro veces menos que la gasolina. El sentido económico era obvio: en lugar de buscar un nuevo mercado para el exceso de producto, se podía adaptar la tecnología a él.
Uno de los intentos más interesantes fue el primer diésel automotriz doméstico "Kozhu". Su nombre se formó a partir del apodo del partido de Stalin y su apellido real.
Era un motor de seis cilindros de 10 litros y 87 CV, que se instaló en un camión Yaroslavl de cinco toneladas. Durante la carrera Moscú-Tiflis-Moscú, los automóviles con este motor iban a la par con los vehículos extranjeros. Se destacó especialmente la capacidad del motor para arrancar en frío.
Sin embargo, no llegó a la producción en masa. La empresa que iba a producir el motor se reorientó hacia la producción de motores de aviación.
Al final, el lugar del combustible pesado barato en el transporte automotor no lo ocupó el queroseno, sino el diésel. El gasóleo resultó estar mejor adaptado para funcionar en motores diésel: es más denso, tiene propiedades lubricantes más pronunciadas y se enciende más fácilmente por compresión.
¿Qué pasaría si se vierte queroseno en un diésel moderno?
Con el motor diésel, la situación es más interesante. Si se vierte queroseno en un diésel moderno, el motor, muy probablemente, podrá funcionar con él durante algún tiempo. Pero para el equipo de combustible moderno, tal experimento es extremadamente indeseable.
Aquí es importante un indicador, inverso al número de octano de la gasolina: el número de cetano. Muestra cuán fácilmente el combustible se enciende bajo presión. En el queroseno, este indicador está aproximadamente en el nivel de 35-40 unidades, mientras que para el diésel la norma comienza en 51.
Cuanto menor sea el número de cetano, más tiempo transcurre entre la inyección de combustible y su encendido. Debido a esto, el funcionamiento del motor se vuelve más brusco.
Pero el problema no es solo la combustión. El combustible diésel también sirve como lubricante para los elementos del sistema de combustible, en particular, la bomba de inyección de alta presión y los inyectores. El queroseno es significativamente más seco y puede eliminar la película protectora de las piezas.
En los motores diésel antiguos con grandes holguras de trabajo, un tratamiento similar del combustible podría pasar casi sin consecuencias durante años. Los equipos modernos con tolerancias micrométricas son mucho más sensibles.
Es por eso que los conductores que antes diluían el diésel de invierno con queroseno, a menudo agregaban una pequeña cantidad de aceite al tanque. Sin lubricación adicional, la vida útil de la bomba de combustible podría reducirse drásticamente.
La turbina de gas casi le dio una segunda oportunidad al queroseno
Si el motor de pistón es demasiado exigente con las características del combustible, se podría intentar cambiar la propia unidad de potencia. Una turbina de gas, por ejemplo, no tiene que lidiar con el proceso de encendido de la mezcla en el cilindro: el combustible se quema continuamente.
En 1963, Chrysler construyó 55 automóviles experimentales con motores de turbina de gas. Las carrocerías se fabricaron a mano en Italia, y 50 coches se entregaron a estadounidenses comunes, seleccionados entre unas 30 mil solicitudes.
La lista de combustibles adecuados parecía inusualmente amplia. Los coches podían usar:
- combustible diésel;
- queroseno de iluminación y aviación;
- gasolina sin plomo, independientemente de su número de octano.
Al mismo tiempo, los propios ingenieros consideraban el queroseno la opción óptima.
Para demostrar las capacidades del coche, la compañía incluso los repostó con líquidos muy exóticos: aceite de cacahuete, tequila y perfumes. Sin embargo, la gasolina con plomo, que en ese momento utilizaban el 98% de los automóviles estadounidenses, estaba contraindicada para la turbina de gas.
El experimento también reveló serias deficiencias. En modo urbano, el consumo era de unos 30 l por cada 100 km, y después de pisar el acelerador, el motor reaccionaba con un retraso de casi dos segundos.
El programa continuó hasta 1967, después de lo cual se decidió destruir los automóviles experimentales. Se perforaron los tanques, se quemaron las carrocerías y las estructuras restantes se enviaron a la prensa. Chrysler temía que un coche conservado cayera en manos de revendedores, que reemplazarían la turbina de gas por un motor convencional, y la reputación del proyecto se vería afectada.
De los 55 automóviles, solo nueve han sobrevivido hasta nuestros días.
¿Por qué la turbina de gas no venció al diésel?
A finales de la década de 1970, también se intentó utilizar turbinas de gas en los tractocamiones Mack. En algunos aspectos, la tecnología parecía muy prometedora.
La unidad de potencia de turbina pesaba alrededor de 800 kg, mientras que un diésel de potencia comparable pesaba casi 1,5 toneladas. El consumo de combustible por tonelada de carga transportada era un 9% menor.
A los conductores les gustaba esta tecnología. La turbina prácticamente no vibraba, funcionaba silenciosamente al ralentí, proporcionaba una tracción suave sin tirones y frenaba bien con el motor en las bajadas.
Sin embargo, la turbina de gas tenía una desventaja fundamental: era más eficiente cuando funcionaba a plena potencia. Para el transporte de carga, esto es un problema grave, ya que las restricciones legales a menudo no permiten utilizar completamente la capacidad de carga del vehículo para proteger las carreteras.
Con una carga a la mitad, la ventaja desaparecía y el diésel volvía a ser más económico. Las desventajas adicionales eran el escape caliente y el alto nivel de ruido al funcionar a máxima potencia.
En la década de 1980, surgieron nuevas generaciones de motores diésel que redujeron aún más la brecha tecnológica. El proyecto de camiones con turbina de gas finalmente se cerró.
El queroseno perdió definitivamente la batalla por el transporte terrestre, aunque no desapareció por completo del ámbito automotriz.
El queroseno todavía está en el diésel
En heladas intensas, el queroseno regresa a los tanques de los automóviles, aunque en el surtidor de combustible se le llama de otra manera.
El diésel ártico es esencialmente una variante pesada del queroseno. Las fracciones de queroseno se utilizan como base, luego se añaden aditivos para mejorar la inflamabilidad, y también se agrega aceite de motor mineral, necesario para lubricar el sistema de combustible.
Lo que antes los automovilistas podían mezclar por sí mismos en un barril para preparar el equipo para las heladas, ahora se produce industrialmente.
Sin embargo, este enfoque no genera ahorros. El precio promedio del diésel es de 88,48 rublos por litro, frente a los 78,58 rublos por litro del AI-95, y la variedad ártica es aún más cara.
Resulta una historia paradójica. El queroseno no se convirtió en un combustible masivo para automóviles de pasajeros porque los motores de pistón resultaron ser demasiado exigentes con sus propiedades. Pero tampoco desapareció por completo del mundo de los automóviles.
Simplemente, en lugar de un bidón separado de queroseno, hoy se utiliza diésel tecnológicamente preparado, cuyas propiedades ya están adaptadas a un motor moderno.
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