Sobre l’índex d’octà i les llegendes urbanes

Fotografia: aletes dissipadores de la calor en un motor de miniatura.

Si el XIXè fou el segle de la màquina de vapor i el carbó, el segle XX ho va ser del motor de combustió interna i del petroli. Potser el XXIè es caracteritzarà pel motor elèctric i les piles de liti, però, de moment, almenys sota aquest punt de vista, som encara al segle passat.

El primer motor de quatre temps fou construït per Nikolaus Otto (1832-1892) l'any 1867 i va ser conegut a partir de l'exposició universal de París de 1878, però calgué esperar fins al següent segle perquè propulsés el que avui tots coneixem com automòbils. Com sempre passa amb les novetats tecnològiques, al segle XIX, ningú no podia imaginar com canviaria el món aquell invent. Era tan difícil aleshores imaginar les llargues autopistes que avui creuen Europa, sovint embussades, com per a nosaltres imaginar Europa sense les llargues autopistes que la creuen.

El motor d'explosió -o de combustió interna, com vulgueu- és tanmateix una màquina bastant dolenta quan ens la mirem des del punt de vista del rendiment, quelcom que la Termodinàmica pot mesurar amb precisió. El motor d'explosió converteix l'energia proporcionada per la combustió d'hidrocarburs (o qualsevol altra família de substàncies) en energia cinètica, és a dir, moviment. Però, de fet, la major part de l'energia de la combustió s'utilitza en coses tan inconvenients com fer soroll i escalfar. Tant és així que molta de la gràcia dels constructors roman en tota mena de pensades perquè l'automòbil sigui silenciós i no vibri i perquè l'aigua que en refrigera el motor no pugui superar mai els 90 C; i, de fet, el motor d'Otto no s'aplicà als cotxes fins la invenció del càrter perquè la calor generada només pel fregament entre les peces que el componen és suficient per fondre'l. En resum: en els millors motors, el 70% de l'energia es dissipa. Només el fet que el petroli hagi estat raonablement barat durant la major part del segle XX ha permès que el motor d'explosió hagi assolit tant d'èxit. Tot i així, cal admetre que, deixant de banda tots els problemes de sostenibilitat i de pol·lució, l'automòbil i tota la indústria que l'envolta està molt relacionat amb l'augment de la riquesa en els darrers cinquanta anys.

El motors d'Otto i Dièsel, essent ambdós d'explosió, són tanmateix ben diferents en el disseny. En el motor Otto, tot comença amb una explosió generada per una guspira elèctrica, però en el Dièsel, l'explosió té lloc en injectar a gran pressió i temperatura el combustible. En ambdós casos, els resultat és, idealment, molta calor i grans quantitats de diòxid de carboni i aigua despresos, com a mínim. Però els combustibles respectius han de tenir comportaments ben diferenciats i, per això, uns fan servir benzina, que s'inflama per una guspira però no explota per compressió, i els altres fan servir gasoil, que explota per compressió però no s'inflama fàcilment. Com que el comportament d'uns i altres no són absoluts i la benzina pot explotar per compressió i el gasoil encendre's, per definir ben bé el comportament de cadascú es va inventar els índexs d'octà (benzina) i cetà (gasoil).

L'heptà, un hidrocarbur de set carbonis, s'inflama fàcilment en comprimir-lo. El 2,2,4-trimetilpentà, un hidrocarbur de vuit carbonis, anomenat habitualment isooctà, no és gens fàcil que s'inflami per compressió. Per conveniència, al primer se li va assignar un índex d'octà de 0 i, al segon, de 100. En aquesta escala, el butà, el component majoritari del gas de les famoses botelles taronges, té un índex 90 i el toluè, el dissolvent habitual de la cola d'impacte, té un índex de 120. Qualsevol benzina -que és una mescla de diferents substàncies- que estigués formada només per isooctà tindria un índex d'octà (o octanatge) de 100. L'index d'octà no és cap expressió de la composició. Moltes benzines, de marques i orígens diferents, tenen diferent composició, però si l'octanatge és el mateix, aleshores es comportaran de la mateixa manera en ser comprimides en els pistons del motor. L'octanatge és un índex experimental, no es pot calcular. Per trobar-lo, cal sotmetre el combustible a determinades condicions i veure quina pressió suporta sense detonar. Les proves han d'estar perfectament estandarditzades perquè els valors trobats siguin vàlids per a tothom. L'octanatge de totes les benzines que es venen a Europa són comparables, però no ho són amb els octanatges de les benzines americanes, sempre més baixos perquè es mesuren en unes altres condicions, ni amb els índexs d'octà de les benzines per a aviació.

En el disseny del motor, és indispensable considerar-hi quin tipus de combustible farà servir. Si és gas butà (índex 90), com en molts taxis i busos, la compressió haurà de ser menor que si és benzina de 98, perquè aquesta es pot comprimir més sense por que s'inflami abans que la bugia espurnegi. Com més compressió té un motor, millor n'és el rendiment, però també és més gran el desgast. És per això que els motors de grans compressions es van servir pràcticament només en competició (i en aviació), però a les gasolineres de diari, només és possible comprar benzina dels índexs 95 i 98. Per augmentar el poder antidetonant, és a dir, per apujar l'índex d'octà, s'utilitzava fins fa no pas gaire una substància anomenada trietilplom. Malgrat que la combustió d'aquestes benzines alliberava plom a l'atmosfera, amb efectes per a la salut perfectament coneguts, no ha deixat d'emprar-se el trietilplom fins fa ben poc. Però avui dia, ja cap benzina conté plom.

La potència d'un motor depèn de l'energia química proporcionada per la combustió. I aquesta depèn fonamentalment del nombre de carbonis enllaçats entre sí que formen les molècules de les substàncies de què es composa la benzina. L'índex d'octà no hi té res a veure, perquè només expressa la resposta d'una benzina sota compressió. Si poseu benzina de menor índex d'octà que el que requereix el motor, probablement, la mescla explotarà al pistó abans d'hora. És una sensació molt desagradable aquesta de l'autoencesa… i, a més, el motor perd potència i rendiment. Però el cas contrari no és simètric: si poseu benzina d'índex superior… no passarà absolutament res, simplement haureu pagat més car el combustible. No pot passar res, ja que el motor, de menys compressió, no podrà detonar mai una benzina de més octanatge llevat que sigui per efecte de l'espurna de la bugia. Ni tampoc la benzina proporcionarà més energia, perquè la composició de totes les benzines d'automoció és similar, llevat que hi afegim additius especials. Vaig conèixer un mecànic que argumentava a favor de les benzines de més octanatge per analogia entre menjar pollastre o un filet. Però ja es veu que és ben fals que la benzina de major índex faci córrer més el cotxe o en faci disminuir el consum. Això no té ni cap ni peus. És, simplement, una llegenda urbana més, motivada segurament pel fet que els cotxes de gamma alta i esportius acostumen a requerir benzina que no detoni sota la major compressió dels seus motors.

 

 

 

About Toni

-Has viles, ni castells, ni ciutats, comtats ni ducats? -He amors, pensaments, plors, desirers, treballs, llanguiments, qui són mellors que emperis ni regnats (Ramon Llull)
This entry was posted in Ciència, Fotografies, Química and tagged , , , , , , , , , , , . Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>