Potere antidetonante di una benzina
Come viene calcolato il potere antidetonante di una benzina?
In questa lezione vedremo che cosa indica il potere antidetonante di una benzina e quale grandezza esprime tale attitudine.
Vedremo inoltre come è possibile calcolare sperimentalmente il potere antidetonante di una benzina e perché tale valore è così importante.
Come si determina il potere antidetonante di una benzina?
Il potere antidetonante di una benzina (o in generale di carburante) indica la sua attitudine a resistere senza detonare (come miscela aria-carburante nel cilindro del motore) alla compressione.
Schema riassuntivo di una combustione normale (a sinistra) e di una detonazione (a destra).
Il potere antidetonante di una benzina viene espresso in termini di numero di ottano: si tratta di un numero empirico, determinato mediante un apposito motore (motore CFR) a rapporto di compressione variabile e a numero di giri costante, fornito di rivelatore elettronico della detonazione, in condizioni normalizzate.
In questo motore si confronta il comportamento dal punto di vista della detonazione del carburante in esame rispetto a quello di un carburante di riferimento, costituito da una miscela di due idrocarburi puri cui si è attribuito per convenzione numero di ottano zero (n-eptano) e numero di ottano 100 (2,2,4-trimetilpentano detto isoottano).
Si dice, per esempio, che un carburante ha numero di ottano 88 quando detona nel motore CFR come una miscela di 88 parti in volume di isoottano e 12 parti di n-eptano.
Il potere antidetonante di una benzina e quindi il numero di ottano può essere determinato in condizioni differenti di funzionamento del motore CFR.
Si ha così, per esempio, un research method o RM, in cui il motore viene fatto funzionare a 600 giri per minuto senza preriscaldamento della miscela aria-carburante, e un numero di ottano motor method (MM) a 900 giri per minuto con preriscaldamento a 150 °C.
Le condizioni simulano in certo modo il funzionamento di un motore di un autoveicolo in condizioni di traffico cittadino (RM) e su strada aperta (MM).
Determinato sullo stesso carburante, il numero di ottano RM è in genere espresso da un numero più alto del numero di ottano MM; la differenza tra i due valori si chiama sensibilità (sensitivity) del carburante.
Come è possibile innalzare il potere antidetonante di una benzina?
Per innalzare il potere antidetonante di una benzina (allo scopo di aumentare le prestazioni del motore) si aggiungevano in passato additivi antidetonanti: piombo tetraetile (TEL), piombo tetrametile (TML) ecc., in piccole quantità (0,2-0,6%).
L'uso di questi additivi è stato vietato in tutte le nazioni europee sia perché le benzine così trattate risultano maggiormente inquinanti, sia perché conducono a un rapido deterioramento delle marmitte catalitiche impiegate per abbattere in buona misura gli scarichi inquinanti del motore.
Sono reperibili in commercio benzine senza piombo (o "ecologiche" o "benzine verdi", unleaded) che recuperano, in parte, la perdita numerica (4-5 punti) del numero di ottano sia curando il processo di raffinazione del petrolio sia attraverso l'aggiunta di additivi meno inquinanti (alcoli, eteri, dimeri).
Allo scopo di aumentare il numero di ottano di una benzina vengono infatti utilizzati processi come l'isomerizzazione degli alcani (che permette di trasformare gli alcani lineari in alcani ramificati) che il reforming catalitico.
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