La benzina è il prodotto più pregiato ottenuto dalla raffinazione del petrolio ed è formata da una miscela di idrocarburi (elementi chimici costituti essenzialmente da idrogeno e carbonio). Per poter essere utilizzata nei motori ad accensione comandata, cioè provvisti di candela, è necessario che presenti due importanti caratteristiche: la volatilità e la resistenza alla detonazione.
La prima proprietà è un indice della facilità con cui un carburante può vaporizzare, cioè passare da liquido a vapore. Nei motori a benzina, la volatilità assume un ruolo importante perché permette al carburante di miscelarsi velocemente con l’aria, formando quella miscela omogenea (cioè senza zone troppo ricche o povere di benzina) necessaria per una corretta e completa combustione e un buon funzionamento del motore. Inoltre, una buona volatilità a bassa temperatura aiuta l’avviamento del motore a freddo e migliora le prestazioni in accelerazione. Un limite massimo alla volatilità è invece imposto dal pericolo che si formino delle bolle di vapore nelle tubature dell’impianto di alimentazione, che possono arrivare ad ostacolare od interrompere il flusso di carburante.
Prima di spiegare cos’è la resistenza alla detonazione, soffermiamoci sul fenomeno stesso della detonazione. Nei motori a benzina, sebbene detti a scoppio, in realtà non avviene alcuno scoppio, bensì si verifica una combustione della miscela rapida ma regolare, con un fronte di fiamma che nasce dalla candela e si muove, come una sfera di fuoco che cresce progressivamente, investendo le zone più lontane sulle pareti del cilindro e del pistone, innescandone al combustione. In presenza di detonazione, invece, alcune parti della miscela, prima di essere raggiunte dal fronte di fiamma, possono trovarsi in condizioni tali da accendersi spontaneamente. Succede allora che queste porzioni brucino tutte insieme violentemente generando un forte ed improvviso aumento di pressione…insomma una bella esplosione! La detonazione si manifesta all’esterno con un caratteristico rumore metallico simile ad un martellamento (il famoso battito in testa) evidente soprattutto quando si accelera a fondo da bassa velocità con una marcia alta, vibrazioni, surriscaldamento e può arrivare a danneggiare gravemente il motore, addirittura flettendo la biella e forando il pistone. Molto prima di arrivare a tali disastrose conseguenze, la presenza di questa grave forma di combustione anomala obbliga i progettisti di motori ad adottare alcuni accorgimenti tecnici: il rapporto di compressione, che dà un’idea di quanto viene compressa la miscela nel cilindro, non può superare certi valori (normalmente 10, ma nei motori più sportivi ci si spinge fino a 12), non si può anticipare troppo il momento in cui scocca la scintilla. Purtroppo, entrambe queste soluzioni, limitano le prestazioni e il rendimento dei motori. Da parte dei combustibili, questi devono avere una formulazione chimica capace di allontanare il più possibile il rischio di detonazione.
Il potere anti-detonante di una benzina si misura con il numero di ottano (NO) che è l’indice di una scala i cui estremi sono dati da un idrocarburo detto iso-ottano al quale è stato assegnato convenzionalmente il valore 100 (perché molto resistente alla detonazione) e dal normal-eptano che vale convenzionalmente 0 (perché facilmente soggetto alla detonazione). In pratica, una benzina con NO 92 si comporta, a livello di detonazione, come una miscela formata dal 92% di iso-ottano e dal restante 8% di normal-eptano. La formulazione chimica di una benzina deve garantire, come detto, un numero di ottano sufficientemente alto, e a tal fine vengono impiegati specifici additivi: la vecchia Super (detta anche rossa) conteneva il velenoso piombo tetraetile, e non poteva essere usata sui veicoli catalitici perché il piombo danneggiava irrimediabilmente la marmitta catalitica, quindi, con l’introduzione della verde, si è passati prima al benzene e agli idrocarburi aromatici, riconosciuti cancerogeni e perciò sempre più limitati, poi al metil-terziario-butil-etere (MTBE), ed oggi all’etil-terziario-butil-etere (ETBE). Nei loro ultimi anni di convivenza la rossa e la verde erano la stessa identica benzina, con la differenza dell’aggiunta di piombo nella rossa.
Nelle benzine verdi oggi normalmente in commercio, denominate EuroSuper, il numero d’ottano è circa 95, mentre per la vecchia rossa valeva due punti in più, 97, grazie alla presenza del piombo. Recentemente, molte Case Petrolifere hanno introdotto delle benzine speciali costituite da un appropriato mix di idrocarburi e additivi, che promettono migliori prestazioni, sia a livello di potenza che di consumo, una migliore efficienza nel tempo del motore e una riduzione delle emissioni inquinanti, la cui caratteristica saliente (e più pubblicizzata) è il numero d’ottano particolarmente elevato, 98-100. I vantaggi di queste benzine speciali sono particolarmente apprezzati da chi possiede una vettura con motore provvisto di sensore di detonazione, un dispositivo capace di riconoscere, analizzando la combustione nel cilindro, il numero di ottano del carburante utilizzato e modificare opportunamente, attraverso la centralina, i parametri di accensione ed iniezione per ottenere più potenza e prontezza. Tali benefici valgono, in generale, anche per i motori ad iniezione diretta di benzina o turbocompressi, e in genere per quelli più sportivi. Per alcuni motori, i dati di potenza e coppia massimi dichiarati dalle Case sono spesso ottenuti utilizzando benzina con NO 98, quindi se si utilizza la normale EuroSuper si perde un briciolo di potenza ed efficienza. In ogni caso, facendo il pieno con queste benzine speciali, non aspettatevi di trovarvi fra le mani un bolide da Formula 1…
Ma il numero d’ottano non è tutto: la presenza in questi nuovi carburanti di altri speciali additivi che incrementano la volatilità, garantisce una più pronta risposta del motore ai comandi dell’acceleratore, dando la sensazione di maggior potenza, e un più completo utilizzo del carburante, che si traduce in minor consumo; con un uso abituale, tali benzine operano una pulizia sui condotti di aspirazione, sulle valvole e in generale sul sistema di alimentazione eliminando le incrostazioni e i depositi; il basso contenuto di zolfo, infine, significa minor inquinamento da polveri sottili e assicura un migliora efficienza dei catalizzatori.
Ottenere un numero di ottano superiore a 100 è senz’altro possibile in quanto l’iso-ottano è scelto solo come riferimento: è il caso, ad esempio, delle speciali benzine da competizione e della benzina Avio, utilizzata sugli aerei da turismo, che può arrivare fino a NO 130 e di altri carburanti alternativi (come il metano).
L’incremento del numero di ottano può però essere perseguito in maniera più ecologica, impiegando come additivi sostanze come il metanolo, l’etanolo o l’alcool etilico, ricavabili da metano, carbone e biomasse.

Fonte: www.omniauto.it/magazine/1722/la-benzina-e-il-gasolio

Autore: Alessio Ciarnella
Data: 7 Luglio 2006
Tags: Tecnica