I danni del gasolio alle basse temperature

I filtri catturano più che sporcizia 

L'operatività alle basse temperature può essere molto difficoltosa. L'attrezzatura non si avvia alla mattina o, anche se lo fa, potrebbe fermarsi improvvisamente nel bel mezzo di un lavoro. Questi problemi sono generalmente causati da particelle solide formatesi nel carburante quando la temperatura diminuisce. 

Motori e filtri non fanno differenza tra le particelle. Che siano duri o morbidi, agenti contaminanti o idrocarburo puro, i solidi nel carburante causano problemi. Questi problemi sono aggravati dai carburanti di nuova generazione, dalla sensibilità dei motori moderni e dall'elevata efficienza richiesta ai filtri progettati per proteggerli. 

Ghiaccio

Quando le temperature si abbassano, l'acqua libera nel carburante si congela. I cristalli di ghiaccio si comportano come qualsiasi altro particolato duro, otturando i filtri o provocando un'usura abrasiva ai sistemi di alimentazione. Il ghiaccio, in grandi quantità, può bloccare completamente i filtri o i tubi, impedendo il flusso di carburante. Gli antigelo possono aiutarti a operare in una situazione di emergenza, ma l'aggiunta di alcol al gasolio è generalmente sconsigliata. La soluzione di gran lunga migliore è non consentire all'acqua libera di entrare nel carburante: scopri di più esaminando le soluzioni ai problemi che riguardano l'acqua. 

Gelificazione

Come l'acqua, gli idrocarburi si solidificano al raggiungimento del punto di congelamento. A differenza dell'acqua, tuttavia, non si trasformano in ghiaccio. Si trasformano invece in una sostanza densa e cerosa che non può fluire attraverso i filtri. Questa è la gelificazione. È una caratteristica sia del gasolio fossile sia del biodiesel. Il gasolio non è "un oggetto". È piuttosto una complessa miscela di migliaia di potenziali composti, ciascuno con proprietà chimiche e fisiche diverse. La formula specifica è determinata dalla raffineria al momento della produzione. Solitamente sono inclusi circa 250 diversi prodotti chimici, principalmente idrocarburi. La temperatura di congelamento esatta varia notevolmente da un idrocarburo all'altro, il che è direttamente correlato ai problemi di funzionamento in inverno. Il "gasolio invernale" contiene una miscela di idrocarburi con punti di congelamento generalmente inferiori rispetto al "gasolio estivo". 

Punto di congelamento di idrocarburi indicativi

In alcuni paesi esiste un carburante chiamato "gasolio artico" per condizioni estremamente severe: fino a -40 °F/°C e inferiori. Un modo semplice per pensare a come congela il carburante è porre a confronto grasso e olio vegetale. Entrambi sono essenzialmente la stessa cosa, ma il grasso è solido a temperatura ambiente mentre l'olio è liquido. Lo stesso vale per gli idrocarburi. A una data temperatura, alcuni possono essere liquidi mentre altri assumono lo stato morbido e ceroso che è la fase di "congelamento" o solida degli idrocarburi. Questa è comunemente chiamata gelificazione. 

Carburante invernale

Quando il freddo è una minaccia, le raffinerie e distributori solitamente migliorano le proprietà di operatività del gasolio alle basse temperature in molti modi diversi. È possibile: 

• Selezionare oli grezzi meno cerosi a monte della raffineria
• Estendere il processo di raffinazione per eliminare gli elementi cerosi con temperature di fusione più elevate (che cioè congelano a temperature inferiori)
• Diluire il carburante con gasolio n. 1-D o cherosene, che ha un contenuto di paraffina inferiore
• Trattare il gasolio con additivi per il funzionamento alle basse temperature (miglioratori di flusso freddo) 

I fornitori di carburante gestiscono miscele di idrocarburi nel momento e nel luogo della vendita, ma non possono controllare le oscillazioni meteorologiche insolite o il carburante stoccato nei serbatoi o trasportato in climi più freddi. NON aggiungere olio combustibile al carburante nel tentativo di abbassare il punto di intorbidamento. È severamente vietato dalla maggior parte dei produttori di macchinari e può invalidare la garanzia. 

Previsione del funzionamento alle basse temperature

Esistono numerosi test intesi a prevedere le prestazioni di un determinato carburante alle basse temperature. I meriti relativi sono oggetto di qualche dibattito. Dall'avvento dei sistemi di alimentazione HPCR, dei filtri per carburante a efficienza elevata, dell'ULSD e del diffuso biodiesel, non è stato pubblicato alcun dato di test indipendente sulla loro effettiva utilità. 

Punto di intorbidamento: Quando il gasolio si raffredda, inizia la formazione di cristalli di cera e compare una foschia bianca (o "nuvola") degna di nota. La paraffina fuoriesce dalla soluzione e resta intrappolata nei filtri carburante e nelle pompe di sollevamento. La temperatura effettiva di questa sorta di nuvola varia a seconda delle caratteristiche del carburante. Alcuni combustibili di bassa qualità possono avere punti di intorbidamento che arrivano a 40 °F/4 °C, ma la maggior parte dei combustibili di buona qualità avrà un punto di nuvolosità intorno a 32 °F/0 °C (non trattato). Di norma, i miglioratori del flusso freddo non sono efficaci per abbassare il punto di intorbidamento. Esistono alcuni abbattitori del punto di intorbidamento che sono in grado di abbassare significativamente il punto di intorbidamento di un carburante, ma il loro uso è generalmente sconsigliato perché possono effettivamente funzionare come antigelificante che hanno lo scopo di mantenere il carburante fluido. Il modo migliore per abbassare il punto di intorbidamento è aggiungere un idrocarburo con un contenuto di paraffina inferiore come il gasolio n. 1-D. 

Punto di ostruzione a freddo del filtro (Cold Filter Plugging Point CFPP): Questa è la temperatura alla quale i cristalli di cera ostruiscono rapidamente i filtri carburante, impedendo l'ingresso del gasolio nel motore, impedendogli di avviarsi o di spegnersi a freddo (di solito nel momento meno opportuno). I miglioratori del flusso freddo possono abbassare il CFPP di diversi gradi. In realtà non abbassano la temperatura di solidificazione della paraffina, ma agiscono sul cristallo di cera stesso. Alterano le dimensioni e la forma dei cristalli in modo che il carburante scorra meglio e passi attraverso i pori del filtro a temperature inferiori. 

*Invito alla cautela: La maggior parte dei miglioratori di flusso a freddo non sono efficaci nell'ULSD tanto quanto nel carburante ad alto tenore di zolfo. Assicurati che gli indicatori di prestazioni siano basati sui risultati dei test che utilizzano ULSD. In caso contrario, sono irrilevanti. Il metodo più comune per misurare il CFPP è il D6371 dell'ASTM. È stato sviluppato nel 1965 e utilizza metodi di raffreddamento rapido per determinare la temperatura alla quale 20 cc di gasolio non scorrono più attraverso una rete metallica da 45 micron in 60 secondi o meno. Uno studio del CRC (Coordinating Research Council) del 1981 ha stabilito che il CFPP non è un preduttore accurato delle prestazioni nella realtà. Tende a sovrastimare le temperature minime di esercizio (cioè le prestazioni nei climi freddi in realtà non sono così efficaci come indicherebbe il test).

Test di flusso alle basse temperature LTFT (Low-Temperature Flow Test): Questo test (ASTM D4539) è considerato più accurato nel prevedere le prestazioni dei combustibili additivati ed è spesso raccomandato per gli autocarri pesanti nordamericani. Invece di utilizzare un metodo di raffreddamento rapido non realistico, questo metodo di prova consente al gasolio di raffreddarsi lentamente (1 °C all'ora), il che è molto più rappresentativo delle condizioni reali. In questo test i campioni da 200 cc vengono prelevati attraverso una rete a maglie da 17 micron utilizzando un vuoto di 20 kPa. Il punto dell'LTFT viene determinato quando il 90% del campione non passa più attraverso la rete in 60 secondi o meno. Sebbene considerato più accurato del test CFPP nella previsione delle prestazioni in condizioni climatiche fredde in America settentrionale, l'LTFT utilizza una rete a maglie da 17 micron per determinare il flusso accettabile. Tale rete è più fitta di quella da 45 micron utilizzata per il CFPP, ma si può ancora ragionevolmente dubitare della sua capacità di prevedere il flusso di carburante attraverso i filtri ad alta efficienza da 2 micron utilizzati per proteggere i motori HPCR odierni. 

Punto di scorrimento: La temperatura alla quale il gasolio si congela è chiamata punto di scorrimento. A questa temperatura il carburante si congela nelle tubature. Il punto di scorrimento è irrilevante in termini di previsione del funzionamento alle basse temperature perché è inferiore al punto di ostruzione a freddo del filtro. Se il carburante non riesce a scorrere attraverso i filtri fino al motore, il veicolo non funzionerà. In assenza di altre complicazioni, il gasolio gelificato o torbido diventa più limpido man mano che si riscalda. I cristalli di cera si dissolvono nuovamente in soluzione e il carburante torna perfettamente liquido di nuovo. Se il carburante non diventa più limpido quando viene riscaldato, oltre alle basse temperature interviene un altro fattore. Molto probabilmente è presente un elemento chimico aggiuntivo e si è verificata una reazione che sviluppa solidi morbidi che non si sciolgono alle normali temperature di esercizio. 

Glicerina

Il carburante gelificato e i solidi di glicerina vengono spesso confusi l'uno con l'altro. Ma mentre il carburante gelificato è un fenomeno naturale causato unicamente dal freddo, la glicerina è un elemento chimico completamente diverso presente solo nel biodiesel. La glicerina e altre sostanze correlate (gliceroli) sono sottoprodotti della produzione di biodiesel e non si trovano nel gasolio fossile. Le normative richiedono la rimozione di quasi tutti questi materiali, che però, anche in quantità molto basse, possono immobilizzare una flotta. Finché la glicerina è calda e liquida, generalmente non causa problemi immediati. Alle basse temperature, tuttavia, la glicerina assume uno stato ceroso solido. Precipita sul fondo dei serbatoi, rimane intrappolata nei filtri carburante e forma depositi appiccicosi e corrosivi nel motore. 

Conseguenze dei solidi morbidi

I solidi cerosi morbidi inattivano rapidamente i filtri, indipendentemente dall'età del filtro. Dove si formano questi solidi? Se il carburante viene consegnato freddo, i solidi possono provenire dal fornitore e finire nel serbatoio. Se il carburante si raffredda nel serbatoio di stoccaggio per grandi quantità, da lì possono fuoriuscire i solidi. Se il gasolio non si raffredda finché non è già nel serbatoio sui mezzi, potrebbe solidificarsi lì. Ovunque si formino, i solidi morbidi ostruiranno rapidamente il primo filtro con il quale vengono a contatto. 

L'immagine a destra (sotto) è un caso estremo di filtro intasato dalla glicerina. Solitamente, non è così drammatico. Invece, il filtro appare probabilmente pulito, coperto unicamente da leggera lucentezza cerosa o da una piccola quantità di deposito sul fondo del filtro. Qui si vedono le immagini di cellulosa, setto filtrante ad efficienza media, sotto un microscopio elettronico a scansione.