¿Qué es el índice de octano u octanaje? Diferencias con cetanaje

Para que se produzca el proceso de combustión en el interior del cilindro, la explosión de la mezcla de gasolina y aire debe ser tal que permita crear el efecto de empuje sobre el pistón.

Pero dicho empuje tiene que ser suave y continuo o, de lo contrario, se vería afectado el rendimiento del motor y podrían producirse averías. Es lo que los mecánicos denominan picado de bielas, pistoneo o cascabeleo.

El octanaje o índice de octano mide la capacidad de antidetonación de la gasolina, es decir, hasta qué punto esta aguanta sin detonar prematuramente. Este fenómeno se produce cuando la mezcla explosiona antes de que se lo ordene la chispa producida por la bujía y, por tanto, el pistón aún no está situado en el lugar adecuado.

Por tanto, el índice de octano u octanaje determina la capacidad antidetonante de la gasolina cuando se comprime dentro del cilindro. Los motores son más eficientes cuanto más alto sea la relación de compresión pero, para que ello sea posible, la gasolina utilizada debe ser capaz de soportar dicho nivel de compresión o sufrirá combustión prematura.

Definición de índice de octano u octanaje

Para calcular el índice de octano, se establecieron dos tipos de hidrocarburos que sirven como referencia. Estos son el isooctano (con ocho carbonos) y el heptano (siete carbonos), pues el comportamiento de los hidrocarburos es genérico al detonar con facilidad las n-parafinas, todo lo contrario que las i-parafinas.

Al primero se le asigna un poder antidetonante de 100, mientras que al segundo se le asigna un valor de 0. El octanaje de cada gasolina se asigna al compararlo con ambos hidrocarburos. A modo de ejemplo, una gasolina de 95 octanos tiene la misma capacidad antidetonante que una mezcla de isooctano y heptano al 95% y 3% respectivamente.

¿Qué son el RON y el MON del octanaje?

Cuando nos disponemos a repostar en una estación de servicio, tenemos generalmente dos tipos de gasolinas a nuestra disposición: gasolina 95 y 98. Estas son las denominaciones comerciales, pero realmente las especificaciones técnicas de cada gasolina incluyen un valor para dos situaciones distintas:

• R.O.N (Research Octane Number): determina el comportamiento de la gasolina en entornos urbanos, es decir, a bajas revoluciones y temperaturas, además de con numerosas aceleraciones. Esta medición es menos exacta y suele estar unos 10 puntos por encima del M.O.N.
• M.O.N (Motor Octane Number): este índice es medido en un motor estático y determina el comportamiento de la gasolina a alto régimen y conducción regular propias de trayectos en carretera. El motor se sobrecarga más y se utiliza una mecla precalentada, revolucionado más el motor y provocando tiempos de ignición variables.

A modo de ejemplo, sabemos que la gasolina 95 contiene un R.O.N de 95 octanos y un M.O.N de 85 octanos. la diferencia entre estos valores se denomina «sensibilidad» y es variable para cada componente de la gasolina comercial, lo que resultará en distintas prestaciones.

Cómo mejorar el índice de octano de la gasolina

Aunque las gasolinas se obtienen a partir del refinado del petróleo, los hidrocarburos presentes en el mismo no cuentan con un índice de octano suficiente para las gasolinas comerciales.

Por ello, se elabora una compleja mezcla que, además de hidrocarburo como componente principal, incluye productos oxigenados en proporciones variables. Para incrementar el octanaje, se someten los hidrocarburos a diversas reacciones químicas, siendo estas las principales:

• Cracking catalítico: con este proceso, componentes pesados como el gasóleo de vacío se convierten en hidrocarburos ligeros que disponen de aproximadamente un 50% de Nafta de FCC, que es apropiada para formularse en la gasolina final.
• Isomerización: en este proceso por el cual los mismos átomos se disponen de forma distinta, las i-parafinas se obtienen a partir de n-parafinas ligeras.
• Reformado catalítico: el proceso, que también produce hidrógeno, posibilita la transformación de naftas pesadas en aromáticos.
• Alquilación: transfiriendo un grupo alquilo de una partícula en movimiento a otra en reposo, a se sintetiza el i-octano a partir del i-butano y el buteno.
• Eterificación: Esta reacción, el i-buteno interactúa con metanol o bioetanol, generando a su vez etil-tert butil éter (E.T.B.E).
• Bioetanol: obtenido a partir de la fermentación de azúcares que puede utilizarse como combustible solo o mezclado con gasolina.

Como resultado de estos procesos y otros de menor calado, la mezcla resultante debe corresponder a una fórmula precisa que cumpla con las especificaciones fijadas en la normativa de cada país y que hace referencia a la estabilidad y seguridad de la misma durante el transporte y almacenamiento, comportamiento durante el funcionamiento del motor, parámetros medioambientales y, por supuesto, octanaje.

Aditivos

Añadidas en pequeñas dosis, algunas sustancias mejoran el poder antidetonante de las gasolinas. El más empleado fue el Tetraetilo de plomo, que permitía un aumento de entre dos y cuatro unidades.

Sin embargo, los estudios que medían el impacto de los carburantes en la salud de los ciudadanos acabó forzando la prohibición de los aditivos con componentes metálicos, por lo que actualmente se utilizan compuestos oxigenados como el anteriormente mencionado ETBE, el etanol y el butanol, que además de tener un octanaje superior a 110, contribuyen a la sostenibilidad si provienen de origen orgánico.

¿Qué ocurre con el GLP, el GNC y otro tipo de combustibles?

En el caso del Gas Licuado de Petróleo y del Gas Natural Comprimido, el índice de octano es superior a 100, por lo que el motor no se ve perjudicado ni beneficiado, ya que la explosión siempre se producirá en el momento adecuado.

En todo caso, los motores pensados para ser utilizados de manera permanente con alto octanaje pueden ser diseñados con alta relación de compresión, mejorando así su rendimiento.

Índice de cetano o cetanaje

Hasta ahora, hemos hablado exclusivamente de la gasolina, pero los combustibles diésel también tienen un valor asociados a sus propiedades.

En este caso, al producirse la combustión de manera espontánea (gracias a la presión y temperatura presentes en los cilindros) y sin chispa, hablamos de cetanaje o índice de cetano.

Este valor determina la inflamabilidad de un gasoil, siendo más rápida la misma cuanto mayor es dicho número. Si el cetanaje es bajo, el combustible ocasionará un retraso en el encendido, así como irregularidad de funcionamiento, vibraciones y, en definitiva, un efecto similar al conocido como picado de bielas en los motores de gasolina.

En este caso, los componentes de referencia para determinar el cetanaje de cada formulación de gasoil son el cetano para el valor 100 y el alfa-metilnaftaleno para el valor 0. Por regla general, los motores diésel exigen unos valores comprendidos entre 30 y 70, en función de las características de cada uno.