El diésel, también conocido como gasóleo, es un combustible derivado del petróleo utilizado principalmente en motores de combustión interna de encendido por compresión, comúnmente llamados motores diésel.
Desde el punto de vista técnico, el diésel es una mezcla de hidrocarburos, compuesta principalmente por moléculas con cadenas más largas que las de la gasolina. Esto le confiere propiedades físicas y químicas distintivas que lo hacen apto para aplicaciones que requieren potencia sostenida y eficiencia térmica.
A continuación, exploraremos en detalle las propiedades físicas y químicas del diésel, así como su relación con el rendimiento, la seguridad y el impacto ambiental.
Composición del diésel
El gasóleo está compuesto principalmente por hidrocarburos saturados (parafinas) y aromáticos con cadenas de carbono que suelen oscilar entre 10 y 22 átomos de carbono por molécula. La proporción específica de estos compuestos varía según el tipo de diésel y el proceso de refinado.
Existen diferentes calidades de diésel, como el diésel de bajo azufre y el diésel sintético, que se obtienen de fuentes alternativas como el gas natural o la biomasa.
En general, los hidrocarburos presentes en el diésel le otorgan una densidad energética elevada, lo que significa que puede liberar una gran cantidad de energía al quemarse.
Sin embargo, esta composición también influye en otras propiedades, como la viscosidad, el punto de inflamación y las emisiones generadas durante la combustión.
Propiedades físicas del diésel
A ciontinuación te muestro las princpales propiedades físicas que presenta el gasóleo:
Densidad
La densidad del diésel es mayor que la de la gasolina y suele oscilar entre 0.82 y 0.85 g/cm³. Esto lo hace más pesado y denso, lo cual tiene un impacto positivo en su densidad energética. A un mismo volumen, el gasóleo contiene más energía que la gasolina, lo que contribuye a la mayor eficiencia de los motores diésel en términos de kilómetros por litro. Sin embargo, esta mayor densidad también implica que el diésel genera más emisiones de CO₂ por litro quemado.
Viscosidad
El diésel es más viscoso que la gasolina, lo que significa que es menos fluido a temperatura ambiente. Su viscosidad oscila entre 2 y 4 centistokes a 40 °C, dependiendo de la formulación y las normativas locales. Esta propiedad es importante porque afecta la atomización del combustible en los inyectores del motor.
Si la viscosidad es demasiado alta, el combustible puede formar gotas grandes en lugar de una fina niebla, lo que reduce la eficiencia de la combustión.
Para mejorar su rendimiento en climas fríos, se agregan aditivos que reducen la viscosidad y evitan la formación de cristales de parafina que podrían obstruir los filtros de combustible.
Punto de inflamación
El punto de inflamación del diésel es significativamente más alto que el de la gasolina, situándose entre 52 °C y 96 °C.
Esta propiedad hace que el gasóleo sea menos volátil y, por ende, menos inflamable en condiciones normales de almacenamiento y manejo.
Esta característica contribuye a su seguridad, ya que el gasóleo tiene menos probabilidades de encenderse accidentalmente en comparación con la gasolina.
Volatilidad
El diésel es menos volátil que la gasolina, lo que significa que se evapora más lentamente a temperatura ambiente. Esto se debe a sus moléculas más grandes y pesadas. Aunque su baja volatilidad puede dificultar el arranque del motor en climas fríos, también reduce las pérdidas por evaporación durante el almacenamiento y el transporte.
Color y olor
El gasóleo tiene un color que puede variar de amarillo claro a marrón, dependiendo de su calidad y del contenido de azufre. Su olor característico, más fuerte y penetrante que el de la gasolina, se debe a la presencia de hidrocarburos aromáticos y compuestos sulfurados.
Propiedades químicas del diésel
A continuación te presneto las principales propiedades químicas que presenta este combustible:
Combustión
La combustión del diésel ocurre en un motor mediante un proceso de encendido por compresión, donde el aire se comprime a altas presiones hasta alcanzar temperaturas lo suficientemente altas como para encender el combustible sin necesidad de una chispa. La ecuación general para la combustión completa de este combustible es:
CnHm + O₂ → COv + HvO + energía
En condiciones ideales, el diésel se quema completamente para formar dióxido de carbono (CO₂) y agua (H₂O), liberando una gran cantidad de energía. Sin embargo, en la práctica, la combustión incompleta puede generar subproductos como monóxido de carbono (CO), hidrocarburos no quemados, hollín y óxidos de nitrógeno (NOₓ).
Índice de cetano
El índice de cetano mide la facilidad con la que el diésel se enciende bajo compresión. Un índice de cetano más alto indica que el combustible se enciende más fácilmente y produce una combustión más suave, reduciendo el golpeteo del motor y mejorando el rendimiento. Los combustibles diésel típicos tienen un índice de cetano de entre 40 y 55.
Este parámetro es equivalente al número de octano en la gasolina, aunque mide una propiedad diferente. Los combustibles con un índice de cetano más bajo pueden causar problemas de encendido y aumentar las emisiones contaminantes.
Contenido de azufre
El contenido de azufre en el diésel ha sido objeto de regulaciones estrictas debido a su impacto ambiental. El azufre, presente en forma de compuestos sulfurados, genera dióxido de azufre (SO₂) al quemarse, un gas que contribuye a la lluvia ácida y a problemas de calidad del aire. Los diéseles modernos suelen ser de bajo o ultra bajo contenido de azufre, con niveles que no superan las 15 partes por millón (ppm) en muchos países.
4. Estabilidad química
El diésel es relativamente estable durante el almacenamiento, aunque puede oxidarse y formar gomas y depósitos si se expone al aire durante periodos prolongados.
Esta oxidación puede afectar el rendimiento del combustible y obstruir los inyectores del motor. Para mitigar este problema, se agregan antioxidantes al diésel.
Además, el gasóleo puede contaminarse con agua, lo que puede favorecer el crecimiento de microorganismos en los tanques de almacenamiento. Este problema se resuelve con el uso de aditivos antimicrobianos y la eliminación periódica de agua acumulada.
Impacto de los aditivos
Los aditivos en el diésel mejoran tanto su rendimiento como su sostenibilidad ambiental. Algunos de los aditivos más comunes incluyen:
- Mejoradores de cetano: aumentan el índice de cetano y mejoran el encendido.
- Aditivos anticongelantes: previenen la formación de cristales de parafina en climas fríos.
- Aditivos detergentes: reducen la formación de depósitos en los inyectores y válvulas.
- Estabilizadores: mejoran la vida útil del combustible al prevenir la oxidación.
Seguridad y manejo del gasóleo
El gasóleo es menos inflamable que la gasolina, lo que lo hace más seguro durante el transporte y el almacenamiento.
Sin embargo, su manejo requiere precauciones, ya que la exposición prolongada a los vapores o al líquido puede causar irritaciones en la piel y problemas respiratorios. El contacto con el suelo o las fuentes de agua también puede tener efectos ambientales negativos debido a su naturaleza contaminante.