Gasóleo con ultra bajo contenido en azufre
En su día, los combustibles diésel contenían hasta 40.000 partes por millón (ppm) de azufre (lo que equivale al 4 %). El azufre tiene algunas propiedades útiles —es un lubricante y un biocida natural—, pero también una propiedad desafortunada: el dióxido de azufre que se emite en los gases de escape se mezcla con la humedad y forma ácido sulfúrico. Esto provoca la lluvia ácida.
A partir de la década de 1990, diversas normativas estadounidenses y europeas redujeron progresivamente los límites de azufre hasta situarlos en torno a las 500 ppm (gasóleo con bajo contenido en azufre, LSD). En 2007, la Norma sobre diésel para vehículos pesados de carretera de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) exigió una reducción del 90 % en determinadas emisiones de escape. En aquel momento, estos nuevos límites de emisiones sólo podían cumplirse con sistemas de postratamiento de gases de escape que se verían dañados por prácticamente cualquier cantidad de azufre, por lo que los límites de azufre se redujeron a 15 ppm, lo que se conoce como diésel con ultra bajo contenido en azufre (ULSD).
Niveles de azufre globales en el combustible diésel. (Fuente: Naciones Unidas)
En Europa, la norma aplicable en materia de combustibles es la EN 590, que se introdujo por primera vez en 1993 y se ha modificado en varias ocasiones desde entonces. Los niveles de azufre se han reducido ahora a 10 ppm, es decir, incluso más bajos que en Estados Unidos.
A todos los efectos, el azufre se ha eliminado del combustible diésel, aunque todavía puede hallarse en el combustible que se compra en el tercer mundo. Esto tiene implicaciones para el aceite y los cambios de aceite, que analizaremos cuando lleguemos a este tema.
Lamentablemente, el proceso de eliminación del azufre del ULSD (conocido como hidrodesulfuración) reduce la lubricidad (las propiedades lubricantes) del gasóleo (que es esencial para la vida útil de la bomba de inyección y los inyectores), acorta la vida útil del combustible almacenado, elimina los inhibidores del crecimiento biológico y aumenta la probabilidad de que se forme cera de parafina en climas fríos (cera que, a su vez, obstruye los conductos de combustible y los filtros). ¡Se trata de una larga lista de consecuencias negativas!
Al ULSD se le añaden diversos aditivos para recuperar las propiedades perdidas, en particular para mejorar la lubricidad, aumentar el número de cetano (como hemos visto, cuanto mayor es el número de cetano, más rápida es la ignición, lo que mejora el rendimiento), inhibir la corrosión, mejorar el flujo en frío (reducir la formación de ceras), mejorar la estabilidad (tiempo de almacenamiento) y, posiblemente, reducir la formación de espuma (en Europa, aunque no tanto en EE. UU.). Algunos de estos productos químicos tienen un efecto secundario indeseable, ya que son tensioactivos (surfactantes), es decir, una de sus propiedades es que reducen la tensión superficial interfacial (IFT) entre el combustible diésel y el agua que contamina el combustible. Los tensioactivos dificultan la eliminación del agua mediante la filtración.
¿Cuánto tiempo se puede almacenar el gasóleo?
No es raro que el gasóleo permanezca en los depósitos de las embarcaciones de recreo durante años. En la época del petrodiésel, gasóleo puro derivado del petróleo, siempre que se mantuviera libre de agua y bacterias (dos aspectos que trataremos en detalle) y a baja temperatura (para reducir la oxidación, una reacción química que se produce cuando el gasóleo entra en contacto con el oxígeno), el almacenamiento a largo plazo no solía suponer ningún problema. Con el diésel ULSD actual, y especialmente si contiene biodiésel (tema que también abordaremos en detalle), lo ideal es utilizar el diésel en un plazo de 6 a 12 meses desde su embarque.
Cuanto más alta sea la temperatura de almacenamiento y mayor el contenido biológico, más rápido es probable que surjan y se multipliquen los problemas. Una cifra que se recomienda a menudo es una vida útil de máximo 12 meses a 20 °C (68 °F), que se reduce a tan solo 6 meses a 30 °C (86 °F).
The Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) de EE. UU. cuenta con una norma, la NFPA 110, que hace referencia a una vida útil del diésel de entre 1,5 y 2 años, y establece que: «Los depósitos deben dimensionarse de manera que el combustible se consuma dentro de su vida útil, o bien deben tomarse medidas para sustituir el combustible caducado por combustible nuevo».
Biodiésel
Biodiésel (Fuente: Wikipedia / Shizhao 拍摄)
Y luego está el biodiésel, también conocido como ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME). Europa se ha mostrado más decidida que Estados Unidos a la hora de introducir el biodiésel. No obstante, en EE. UU., la Norma de Combustibles Renovables establecida por la Ley de Política Energética (2005) y modificada por la Ley de Independencia y Seguridad Energética (2007) exigió un mayor uso de biocombustibles (en particular, etanol en la gasolina; véase el recuadro), lo que ha dado lugar a un aumento constante del contenido de biodiésel en los suministros de combustible diésel de EE. UU.
Cabe señalar que, en ocasiones, se recomienda el aceite vegetal puro (SVO) como sustituto del gasóleo. Sin embargo, presenta diversas desventajas (se solidifica a bajas temperaturas, daña las juntas, las mangueras y otras piezas de elastómero, y provoca la carbonización de cilindros, válvulas e inyectores), por lo que no es adecuado. Cuando hablamos de biodiésel, nos referimos al FAME.
Existe otra forma de biodiésel conocida como aceite vegetal hidrotratado (o hidrogenado) (HVO), que está empezando a ganar terreno en el mercado y que evita la mayoría de las características negativas tanto del SVO como del FAME. En concreto, evita los problemas de gelificación y tiene una larga vida útil. Varios motores diésel de última generación (en particular los de Volvo-Penta) están obteniendo la certificación para funcionar con HVO al 100 %, por lo que conviene estar atentos a este tema...
Debido a la existencia de múltiples mecanismos diferentes en EE.UU. para introducir biodiésel en el suministro de combustible, incluso en el punto de venta, el porcentaje varía considerablemente de una región a otra y en diferentes épocas del año. De media, el gasóleo estadounidense contiene entre un 5 % (B5) y un 10 % (B10) de biodiésel. Tenga en cuenta que no es obligatorio etiquetar los surtidores que suministran hasta un 5 % de biodiésel, por lo que es posible que lo esté consumiendo sin saberlo. Por encima de ese porcentaje, sí es obligatorio etiquetarlo (por ejemplo, B10). En Europa, el gasóleo suele contener al menos un 7 % de biodiésel.
El biodiésel presenta importantes ventajas con respecto al diésel derivado del petróleo, entre las que destacan una menor emisión de contaminantes en los gases de escape, una mejor lubricidad y un número de cetano más alto (lo que favorece un encendido más rápido). Y por supuesto, que es una fuente de energía renovable. Pero también tiene sus inconvenientes, entre los que se incluyen:
Por lo general, el biodiésel se mezcla con petrodiésel en concentraciones que oscilan entre el 5 % (B5) y el 20 % (B20). La mayoría de los fabricantes de motores garantizan ahora los sistemas de inyección convencionales con hasta un 20 % de biodiésel (B20), pero pueden limitar los motores de common rail de alta presión (HPCR o CR) al 5 % (B5). Yanmar, por ejemplo, limita actualmente el contenido de biodiésel al 7 % (B7).
Existen diversos aditivos en el mercado de recambios para «mejorar» el suministro de combustible (tanto petrodiésel ULSD como mezclas con biodiésel), pero, en general, los fabricantes de motores no los recomiendan debido a los cambios químicos desconocidos que pueden producirse. Algunos fabricantes, como Caterpillar, Cummins, Deere, y Perkins, cuentan con sus propios acondicionadores y limpiadores de combustible que sí recomiendan (véase, por ejemplo, el recuadro).
De una forma u otra, si es posible, los navegantes de recreo deberían evitar el biodiésel y, si no es posible, deberían consumirlo el mismo año en que ha sido introducido en el tanque.
Proceso recomendado por Perkins para la limpieza del sistema de combustible
«Para motores que presenten problemas como pérdida de potencia, aumento del consumo de combustible o humo negro debido a la presencia de depósitos derivados del combustible en los inyectores, se recomienda un ciclo de limpieza de alta intensidad. Añada una botella de 946 ml (32 oz) de limpiador para sistemas de combustible diésel Perkins por cada 250 l (66 galones estadounidenses) de combustible, lo que corresponde a una proporción de dosificación del 0,4 % en volumen. Antes de repostar, vierta el limpiador para sistemas de combustible diésel Perkins directamente en el depósito de combustible y, a continuación, llénelo con combustible. El proceso de llenado debería garantizar una mezcla satisfactoria del limpiador. El limpiador comenzará a surtir efecto de inmediato. Las pruebas han demostrado que la mayoría de los depósitos se eliminan y los problemas relacionados se resuelven tras 30 horas de funcionamiento del motor con el combustible que contiene el limpiador. Para obtener los mejores resultados, continúe utilizándolo en esta proporción de dosificación durante un máximo de 80 horas. Para evitar la reaparición de depósitos relacionados con el combustible, añada el limpiador al combustible tal y como se ha descrito anteriormente, pero ahora a una dosis del 0,2 %. En este caso, una botella de 0,946 L (57,728 pulgadas cúbicas) tratará 500 L (132 galones estadounidenses) de combustible. El limpiador para sistemas de combustible diésel Perkins puede utilizarse de forma continuada sin que ello afecte negativamente a la durabilidad del motor o del sistema de combustible».
Residuos suecos
Hace algunos años, Nigel repostó gasóleo en un puerto deportivo de lujo en Suecia. ¡Y no siguió su propio consejo de tomar una muestra del fondo del depósito tras repostar! Poco después de arrancar el motor, todo el sistema de combustible, hasta el filtro principal, se obstruyó con lodos. Lo más probable es que el puerto deportivo hubiera recibido recientemente su primer lote de biodiésel, que disolvió toda la suciedad acumulada en las paredes del tanque y la vertió en el barco de Nigel.
Nigel tuvo que desmontar y limpiar a fondo todos los conductos de combustible y, a continuación, se enfrentó a la tarea de vaciar por completo y limpiar el depósito de combustible. Al principio intentó hacerlo quitando el sensor de nivel de combustible y accediendo al depósito a través del orificio de 50 mm (2 pulgadas) que esto dejaba. Encontró un listón de madera lo suficientemente largo como para llegar al fondo del depósito e identificó el punto más bajo palpando con el listón. Fijó una manguera al listón con cinta adhesiva, conectó la manguera a una bomba manual de cambio de aceite de vacío e intentó succionar los sedimentos moviendo la manguera por el fondo del punto más bajo del depósito mientras otra persona accionaba la bomba.
Fijar la manguera al listón con cinta adhesiva fue un error: el gasóleo disolvió el adhesivo de la cinta y la manguera se soltó, dejando la cinta sumergida en el depósito, ¡así que ahora Nigel tenía otra cosa más que pescar! Volvió a fijar la manguera al listón con un par de bridas de plástico y lo intentó de nuevo, pero pronto quedó claro que la suciedad era tal que necesitaba un mejor acceso. En cualquier caso, tenía que encontrar y recuperar la cinta.
Por suerte, el depósito de Nigel tenía una placa metálica que integraba todos los accesorios de succión y de retorno. La retiró y, tras vaciar el gasóleo, quedó una abertura lo suficientemente grande como para poder meter la mano en el depósito y limpiarlo.
Sistema de combustible gravemente obstruido por sedimentos acumulados en el depósito de combustible de un puerto deportivo, los cuales se desprendieron al añadir biodiésel
Desmontando el sensor del indicador de nivel combustible para acceder al interior del depósito de combustible
Desmontaje de una placa del depósito de combustible con los conductos de aspiración y retorno para poder acceder al depósito
Gasolina y etanol
Aunque este curso trata sobre motores diésel, la mayoría de los propietarios de embarcaciones con motor diésel también cuentan con un motor fueraborda de gasolina. Al igual que el gasóleo ha cambiado en las últimas dos décadas, también lo ha hecho la gasolina. El aspecto más evidente de este cambio ha sido la incorporación de etanol y otros combustibles renovables a la gasolina derivada del petróleo. En EE.UU., se encuentra por todas partes gasolina con un 10 % de etanol (E10) y, ocasionalmente, con un 15 % de etanol (E15). La gasolina sin etanol ya casi no se encuentra y, si se encuentra, es considerablemente más cara (las leyes estadounidenses que obligan al uso de combustibles renovables se han diseñado para que así sea).
El etanol aporta oxígeno adicional al proceso de combustión, lo que eleva la temperatura de los cilindros. Prácticamente cualquier motor fueraborda antiguo que funcione a plena potencia (WOT) durante un tiempo prolongado con gasolina E10, y aún más con E15, sufrirá una avería por sobrecalentamiento. Los motores fueraborda más modernos, especialmente aquellos con inyección de gasolina (a diferencia del carburador tradicional), están diseñados para funcionar con E10, y el componente clave ahí es un sensor de oxígeno en el escape que ajusta la entrada de combustible en función de los niveles de oxígeno.
Si tiene un motor fueraborda antiguo o no está seguro de si su motor está diseñado para funcionar con E10, le conviene buscar una fuente de gasolina sin etanol. En Estados Unidos y Canadá, la página web www.pure-gas.org ofrece una amplia lista de gasolineras con surtidores de gasolina sin etanol. Si no se encuentra gasolina sin etanol, the outboard motor should not be run at WOT.