1. Uso de combustible sin plomo en vehículos más antiguos: implicaciones mecánicas
Si bien el plomo se agrega a la gasolina con el propósito de aumentar el octanaje y, por lo tanto, permitir una mayor compresión y motores más eficientes, también tiene otros efectos en el funcionamiento del motor. Las sales de plomo se forman por la combustión de aditivos de plomo y se depositan en las paredes de la cámara de combustión. Estos depósitos sirven como lubricantes entre válvulas y asientos de válvulas; Al mismo tiempo, estos depósitos pueden corroer las válvulas de escape, dañar las bujías, aumentar las emisiones de hidrocarburos no quemados y degradar el aceite lubricante del cárter.
una. Posibles preocupaciones con la recesión del asiento de la válvula i. La naturaleza del problema
En los motores de gasolina modernos de alta velocidad, las válvulas de escape y las superficies sobre las que descansan (los asientos de las válvulas) operan a altas temperaturas y con tensiones mecánicas severas. En condiciones de alta velocidad y, en menor medida, de alta carga, y en ausencia de una protección especial del asiento de la válvula, se ha encontrado que el material del asiento de la válvula puede erosionarse, es decir, "retroceder" hacia la culata. . En el extremo, esto puede causar una compresión más baja, un bajo consumo de combustible, altas emisiones y problemas mecánicos.
Los compuestos de plomo formados por la combustión de aditivos antidetonantes de plomo evitan la recesión del asiento de la válvula formando una fina capa no metálica de óxidos y sulfatos de plomo en la superficie del asiento. Esto actúa como lubricante, evitando el contacto metal-metal y la soldadura que causa la recesión del asiento de la válvula.
ii. Experiencia internacional
Si bien la preocupación por la recesión del asiento de válvula en vehículos más antiguos se ha planteado como un argumento en contra de la conversión completa a combustible sin plomo, la incidencia real de la recesión del asiento de válvula en países de todo el mundo es pequeña incluso en vehículos con asientos de válvula "blandos ".2 Solo vehículos que viajan constantemente a cargas y velocidades muy altas parecen ser vulnerables en el uso real. E incluso para estos vehículos, se ha demostrado que los aditivos distintos del plomo protegen los asientos de las válvulas.
Por lo general, cuando se introduce gasolina sin plomo, las autoridades gubernamentales con la ayuda de los fabricantes de vehículos preparan una lista de vehículos existentes en el país que podrán operar con gasolina sin plomo sin temor a la recesión del asiento de la válvula.
Otros vehículos con asientos de válvula blandos pueden enfrentar algún riesgo teórico si se operan exclusivamente con combustible sin plomo, pero incluso para estos vehículos el riesgo ha tendido a ser mínimo en el funcionamiento típico. Como señaló el Banco Mundial, “Como resultado de extensas pruebas y estudios, la conclusión fue
1 / ”Prevención de la recesión de los asientos de válvulas en los mercados europeos”, McArragher, Clark & Paesler, CEC / 93 / EF19, mayo de 1993.
2 / Weaver, C.S. 1986. Los efectos de los combustibles bajos en plomo y sin plomo en los motores de gasolina. Documento SAE nº 860090. SAE International, Warrendale, Pensilvania.
señaló que gran parte de la preocupación por la recesión del asiento de la válvula en el uso normal había sido mal dirigida y exagerada ”.3
iii. Aditivos alternativos para abordar cualquier problema
Donde persisten las preocupaciones, se encuentran disponibles varios aditivos de gasolina para sustituir la función lubricante del plomo. Se ha demostrado que los compuestos a base de sodio y potasio, por ejemplo,
para proporcionar suficiente protección contra la recesión del asiento de la válvula. Se han utilizado aditivos lubricantes especiales de naftenato de sodio en Austria, Dinamarca y Suecia, donde la gasolina con plomo se ha eliminado por completo, pero donde algunos coches antiguos con válvulas blandas todavía funcionan. En la República Eslovaca, donde se estimaba que aproximadamente el 70 por ciento del estacionamiento todavía tenía válvulas blandas en el momento en que se eliminó la gasolina con plomo, se introdujo un aditivo especial que permitió a todos los automovilistas usar gasolina sin plomo; el costo se ha estimado en 0,003 dólares EE.UU. por litro.
El uso de aditivos anti-recesión del asiento de la válvula generalmente se incluye en una de dos categorías:
C tratamiento a granel de gasolina sin plomo
C venta de aditivos del mercado de accesorios para su aplicación a gasolina sin plomo por
consumidores.
Las ventajas y desventajas relativas de cada enfoque se han resumido en un estudio reciente: 4
Acercarse
Ventajas
Desventajas
Tratamiento a granel
<todos los automóviles que requieren gasolina de reemplazo de plomo
recibir aditivo
combustible tratado
<nivel controlado de
aditivo en combustible tratado
<costo: costo adicional a cargo del minorista
<requiere bombas y tanques separados para
reemplazo de plomo
gasolina
<aditivo seleccionado para
ser compatible con
catalizadores
<nivel generalmente más bajo
de uso de aditivos
<menos eficaz
aditivos utilizados
<derrochador: algunos mayores
los automóviles que no requieren aditivos anti-recesión del asiento de válvula usan combustible tratado
3 / ”Eliminación gradual del plomo de la gasolina: experiencia mundial e implicaciones políticas”, documentos del Departamento de Medio Ambiente, documento núm. 40, Magda Lovei, agosto de 1996.
4 / ”Una revisión de los enfoques mundiales para el uso de aditivos para prevenir la recesión del asiento de la válvula de escape”, Vincent & Russel, 4ª Conferencia Anual de Fuels & Lubes Asia, 14-16 de enero de 1998.
Acercarse
Ventajas
Desventajas
Posventa
<bajo costo: aditivo comprado por
cliente
<solo aquellos que requieran
aditivo usarlo
<mayor funcionamiento
flexibilidad: no es necesario separar los tanques y las bombas para vender gasolina de reemplazo de plomo
<variedad más amplia de productos aditivos:
más efectivo
se pueden vender aditivos
<margen adicional para
detallista
<menos bien controlado. El uso es del propietario
discreción
<automóviles que requieren aditivo
puede no estar adecuadamente protegido.
iv. El potencial de los insertos de asiento de válvula
La recesión del asiento de la válvula se puede reducir en gran medida endureciendo el asiento, aumentando así su resistencia al desgaste abrasivo. Las técnicas para hacer esto incluyen el endurecimiento del asiento de la válvula mediante el tratamiento térmico del área del asiento o el uso de insertos de asiento de aleación dura especial.
v. Combustible alternativo
Los vehículos equipados con convertidores catalíticos requieren gasolina sin plomo para evitar que el catalizador sea envenenado por depósitos de plomo. Los vehículos sin convertidores catalíticos pueden usar gasolina sin plomo, pero no la requieren. Sin embargo, es deseable reducir o eliminar el plomo de la gasolina por razones de salud pública. Por lo tanto, una estrategia de transición que se utilizará mientras se implementa la tecnología de catalizadores es continuar comercializando combustible con plomo con un contenido mínimo de plomo.
El aumento de octanaje debido al plomo no aumenta linealmente con la concentración de plomo. Los primeros 0,1 g / litro de aditivo de plomo dan el mayor impulso de octanaje, y los aumentos posteriores en la concentración de plomo dan rendimientos progresivamente más pequeños. Esto significa que el suministro de dos unidades de gasolina con bajo contenido de plomo resultará en menores emisiones de plomo que una unidad de gasolina con alto contenido de plomo y una unidad de gasolina sin plomo con el mismo índice de octanaje. Si la capacidad de octanaje es limitada, la forma más rápida y económica de reducir las emisiones de plomo puede ser reducir el contenido de plomo de los grados de gasolina con plomo existentes tanto como sea posible, en lugar de alentar a los automóviles sin catalizador a usar combustible sin plomo. Esto también ayuda a reservar suministros de gasolina sin plomo (que puede ser factible de producir y distribuir solo en cantidades limitadas) para aquellos vehículos equipados con catalizador que realmente lo requieran. La reducción del contenido de plomo permitido también reducirá la diferencia de costo de refinación entre la gasolina con plomo y la gasolina sin plomo. Si esto se refleja en los precios minoristas, reducirá la tentación de los propietarios de vehículos equipados con catalizador de no consumir gasolina con plomo. En los Estados Unidos, entre 1985 y 1995, el contenido de plomo de la gasolina con plomo se limitó a 0,1 gramos por galón. En Europa, el contenido máximo de plomo de la gasolina con plomo es de 0,15 gramos por litro.
Los niveles tan bajos como 0.05 g / l se consideran adecuados para la protección del asiento de la válvula.
B. Ahorros en mantenimiento con combustible sin plomo
La eliminación del plomo de la gasolina tiene varios beneficios adicionales. Por ejemplo, el uso de gasolina sin plomo puede ahorrar dinero a los automovilistas al reducir la necesidad de reemplazar frecuentemente las bujías, los silenciadores y el hardware del automóvil expuestos a la gasolina y sus productos de combustión.6 Una de las principales razones es que los captadores de plomo son altamente corrosivos. y reactivo.
Varias encuestas realizadas cuando la gasolina con plomo se usaba ampliamente en los Estados Unidos y Canadá demostraron que los automovilistas que usan gasolina sin plomo gastan mucho menos en el servicio del sistema de escape y el encendido que los automovilistas que usan gasolina con plomo.7 Como regla general, las bujías Los intervalos de cambio se duplican aproximadamente con el uso de gasolina sin plomo y se elimina al menos un sistema de escape y el reemplazo del silenciador de escape (silenciador). La gasolina sin plomo también se ha relacionado con una ventaja de costos con respecto al mantenimiento del carburador, pero esto ha sido más difícil de cuantificar.
Otra ventaja significativa asociada con el uso de gasolina sin plomo es el intervalo de cambio de aceite prolongado. Se ha demostrado que el uso de combustible sin plomo reduce significativamente la oxidación del motor y el desgaste de los anillos y, en menor grado, los depósitos de lodo y barniz y el desgaste de levas y elevadores.8 Debido a esto, los intervalos de cambio de aceite en automóviles en los Estados Unidos que usan combustible sin plomo fueron de menos el doble de tiempo que tradicionalmente. Los intervalos de 10,000 millas no son infrecuentes con los autos de último modelo. El aumento de los intervalos de cambio de aceite no se puede atribuir únicamente a la eliminación de plomo (como lo indican algunos aumentos en los vehículos que utilizan gasolina con plomo), pero la eliminación de plomo parece ser un factor importante que contribuye. Esto es significativo no solo por el costo reducido para el conductor, sino también por el ahorro de aceite durante la vida útil del vehículo y la reducción del problema de contaminación potencial resultante de la eliminación del aceite usado. La experiencia ha demostrado que en los Estados Unidos se eliminan cantidades importantes de aceite usado de formas ecológicamente inaceptables, como arrojarlo al suelo.
Según una revisión australiana, 9 los ahorros de costos asociados con las reducciones de mantenimiento
de gasolina sin plomo sería significativo. Expresado como 1980 centavos canadienses por litro, los resultados de los estudios principales son:
Wagner (American Oil Co.); 1971; 1.4c / encendido
Gray y Azhari (Am. Oil Co.) 1972 Pahnke y Bettoney (DuPont) 1972 Adams (Ethyl Corp.) 1972
2.1c / litro 0.3c / litro
0.4c / litro
er
5 / Comunicación personal de Nancy Homeister, Ford Motor Company.
6 / “Ahorro de dólares de mantenimiento con combustible sin plomo”, Gray y Azhari, SAE # 720014.
7 / “Aditivo de plomo en la gasolina y efectos en los costos de los posibles sistemas de control de emisiones de 1975-1976”, Hinton et. al., SAE # 730014.
8 / “Aditivo de plomo en la gasolina y efectos en el costo de los sistemas de control de emisiones potenciales de 1975-1976”, Hinton et. al., SAE # 730014.
“Un estudio de intervalos de cambio de aceite de motor prolongados”, Pless, SAE # 740139.
9 / “Los beneficios de la gasolina sin plomo”, M.G. Mowle, Conferencia de Transporte de la Institución de Ingenieros 1981
Environment Canada 1979
Utilizando el estudio de la Agencia de Protección Ambiental de Canadá, Australia llegó a la conclusión de que se obtendrían los siguientes ahorros si no se utilizara plomo
1,2c / litro
se utilizó gasolina en lugar de gasolina con plomo:
sin plomo
cada dos años uno por año uno cada 5 años Ninguno
cambios de bujía
Cambios de aceite y reemplazo del silenciador del filtro Reemplazo del tubo de escape
con plomo
cada año dos veces al año dos veces cada 5 años una cada 5 años
Se estimó que los ahorros generales de mantenimiento del combustible sin plomo promediaron $ 38 por año; para un automóvil con un consumo medio de combustible de 10 litros por cada 100 kilómetros, esto equivale a 2,4 centavos por litro de gasolina.10
Con respecto al ahorro de mantenimiento, es importante tener en cuenta varios puntos:
<los beneficios potenciales pueden no ser siempre evidentes para el automovilista, especialmente si el
El fabricante del vehículo no modifica su programa de mantenimiento recomendado.
<los estudios citados anteriormente reflejan las experiencias adquiridas en los países industrializados;
extrapolar estas estimaciones a los países en desarrollo puede no ser completamente válido.
C. Conclusiones sobre los efectos mecánicos
Una de las revisiones más definitivas del impacto de los combustibles sin plomo en los motores de gasolina llegó a la siguiente conclusión general:
“En resumen, los efectos potencialmente perjudiciales de eliminar la gasolina con plomo parecen haber sido muy exagerados en la mente del público, mientras que los efectos potencialmente beneficiosos se han subestimado o ignorado. La actual alarma pública generalizada sobre los efectos de este cambio tiene, de hecho, poco fundamento ”11.
Además, como señaló la EPA de los EE. UU. En un taller sobre gasolina sin plomo en China en marzo de 1997, los ahorros de mantenimiento están bien documentados, como se resume a continuación12.
Sistemas de escape $ 18.36 Bujías $ 2.66
10 / “Los beneficios de la gasolina sin plomo”, M.G. Mowle, Conferencia de Transporte de la Institución de Ingenieros 1981 11 / Weaver, C.S. 1986. Los efectos de los combustibles bajos en plomo y sin plomo en los motores de gasolina. Papel SAE No.
860090. SAE International, Warrendale, Pensilvania.
12 / Comentarios de Chuck Freed, Director de la División de Energía y Combustibles, EPA de EE. UU.
Ahorros por año (1995 $)
Ahorros por año (1995 $)
Cambios de aceite