determinacion de la solubilidad de etanol anhidro y etanol acuoso

UNIVERSIDAD DE LAS AMÉRICAS, PUEBLA
TEMA:
“DETERMINACION DE LA SOLUBILIDAD DE ETANOL
ANHIDRO Y ETANOL ACUOSO EN GASOLINA
SINTETICA Y GASOLINA REFINADA Y LA
TOLERANCIA DE AGUA A 298.15 K, 308.15 K Y 318.15K”
Tesis presentada en cumplimiento parcial para obtener el grado
de Master in Chemical Engineering por
Ramón Ignacio Trujillo Ponce
Asesor: Dr. José Rafael Espinosa y Victoria
Santa Catarina Mártir, Cholula, Puebla
Primavera 2012
AGRADECIMIENTOS
Ante todo, a mi padre, con cariño, quien con su esfuerzo y generosidad hicieron posible
mi formación profesional.
A mi esposa, Consuelo, y a mis hijos David y José Ignacio por su amor y compresión
que me brindaron y fueron un apoyo constante y desinteresado que me dio fuerzas para
seguir adelante en estos dos años de estudios.
Al Dr. José Rafael Espinosa y Victoria por haberme guiado, educado, enseñado y
asesorado en mi trabajo de investigación en estos dos años de esfuerzo y estudio
constante.
A la Dra. Ma. Eugenia Bárcenas por su atinada asesoría de trabajo.
A mis profesores, Dr. Rene Lara, Dr. René Reyes Mazzoco., Dra. Nelly Ramírez, porque
son un ejemplo a seguir en el campo profesional.
Al Dr. Arturo Trejo Rodríguez quien con sus sabios consejos nos asesoró y guió en
nuestro proyecto de investigación.
A mis compañeros de maestría por haberme comprendido, apoyado y estimulado en los
momentos difíciles de este programa.
A EPPETROECUADOR, a sus autoridades, a mi jefe, a mis compañeros de área por
haber apoyado desde sus puestos d trabajo nuestro esfuerzo.
A la empresa de petróleos PEMEX por su apoyo a mi trabajo de investigación y en
especial a la Maestra en Ciencias Yolanda Santamaría Valadez por su ayuda
desinteresada para realizar el análisis cromatográfico de la muestra de gasolina Magna.
II
INDICE
Página
AGRADECIMIENTOS
II
ÍNDICE DE TABLAS
VII
ÍNDICE DE FIGURAS
XI
RESUMEN
1
Capítulo 1. INTRODUCCIÓN
2
Capítulo 2. OBJETIVOS
5
Capítulo 3. MARCO TEORICO
6
3.1 Generalidades
6
3.1.1Equilibrio Líquido - líquido
7
3.1.2Diagramas ternarios
9
3.1.3 Sistemas hidrocarburo – alcanol- agua
10
3.2 Etanol Carburante
11
3.2.1 Proceso de producción de etanol carburante
12
3.2.2Deshidratación de etanol
15
3.3 Mezclas Etanol - Gasolina
17
3.4 La solubilidad del agua en las mezclas de etanol-gasolina
19
3.5 Efecto que etanol causa en las Propiedades
físico-químicas de la gasolina
22
3.6 Efecto del uso del etanol en las emisiones automotrices
3.6.1 Emisiones
25
26
Capítulo 4. REACTIVOS, MATERIALES YEQUIPOS
4.1 Reactivos
28
4.2 Materiales
29
III
4.3 Equipos
30
Capítulo 5. METODOS
37
5.1 Purificación de reactivos
37
5.2 Validación del método
37
5.3 Determinación de la curva binodal de los sistemas ternarios
38
5.4 Determinación de las líneas de unión (tie lines).
39
5.5 Determinación de tolerancia al agua de los sistemas gasolina
sintética - etanol – agua y gasolina Magna – etanol – agua
Capítulo 6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
6.1 Validación de la metodología
40
41
41
6.1.1 Construcción de la curva binodal y líneas de unión del
sistema ternario isooctano- m-xileno – metanol a 298.15
43
6.1.2 Validación de datos obtenidos experimentalmente con
los resultados del artículo escogido para el sistema isooctano
– m-Xileno- metanol a 298.15 K.
44
6.2 Construcción de la curva binodal del sistema gasolina
sintética – etanol - agua a tres temperaturas diferentes
46
6.2.1 Sistema ternario gasolina sintética - etanol - agua a
298.15 K.
46
6.2.2 Sistema ternario gasolina sintética – etanol - agua a
308.15 K.
48
6.2.3 Sistema ternario gasolina sintética - etanol- agua a
318.15 K.
50
6.2.4 Comparación de los diagramas ternarios a las
tres temperaturas
52
6.3 Construcción de la curva binodal del sistema gasolina
Magna- etanol- agua a tres temperaturas diferentes
53
6.3.1 Sistema ternario gasolina Magna- etanol- agua a
298.15 K.
54
6.3.2 Sistema ternario gasolina Magna- etanol- agua a
IV
308.15 K.
56
6.3.3 Sistema ternario gasolina Magna- etanol- agua a
318.15 K.
57
6.3.4 Comparación de los diagramas ternarios a las
tres temperaturas
59
6.4 Sistema ternario gasolina Magna– (etanol - terbutanol)agua a 298.15 K.
60
6.5. Comparación de los sistemas gasolina Magna– etanol –
agua y el sistema gasolina Magna – (etanol-terbutanol) -agua
a 298.15 K
62
6.6 Sistema ternario isooctano – m-xileno- etanol (95.6% peso)
a 298.15 K.
63
6.6.1 Construcción de la curva binodal y líneas de unión del
sistema ternario isooctano- m-xileno – etanol (95.6% peso)
a 298.15 K
65
6.6.2 Construcción de la curva binodal y líneas de unión del
sistema ternario Isooctano- m-Xileno – etanol acuoso a
298.15 K en fracción mol
66
6.7 Tolerancia al agua de los sistemas ternarios gasolinas –
etanol – agua
67
6.7.1 Tolerancia al agua del sistema ternario gasolina
sintética – etanol – agua
67
6.7.2 Tolerancia al agua del sistema ternario gasolina
Magna – etanol – agua
68
6.7.3 Tolerancia al agua del sistema ternario gasolina
Magna– etanol – agua con aditivo y sin aditivo
Capítulo 7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
68
70
7.1 Conclusiones
70
7.2 Recomendaciones
72
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
73
V
ANEXOS
76
Anexo I: Datos experimentales
76
Anexo II: Curva calibración refractómetro
100
Anexo III: Procedimientos de análisis
Anexo IV: Análisis Gasolina Magna y etanol anhidro
107
Anexo V: Foto de equipos y montaje experimental
108
VI
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla
Página
Tabla 3.1 Propiedades del Etanol anhidro
17
Tabla 3.2. Países que utilizan mezclas etanol - gasolina
18
Tabla 3.3. Relación de mezclas etanol - gasolina
18
Tabla 3.4 .Solubilidad de etanol en hidrocarburos constituyentes
de la gasolina
19
Tabla 4.1 Composición de la gasolina Magna usada en esta investigación
30
Tabla 4.2 Composición de la gasolina sintética preparada en el laboratorio
30
Tabla 4.1 Propiedades Físicas de los reactivos.
28
Tabla 4.2 Pureza y marca de los reactivos utilizados.
29
Tabla 4.3 Listado de equipos utilizados
31
Tabla 6.1. Fracción masa e Índice de refracción para el sistema
isooctano–m-xileno- metanol a 298.15 K.
41
Tabla 6.2. Fracción mol para el sistema isooctano- m-xileno - metanol
A 298.15 K.
42
Tabla 6.3. Valores experimentales (Fracción masa) de las líneas de unión
en el equilibrio para el sistema isooctano – m-xileno- metanol a 298.15 K
42
Tabla 6.4. Valores experimentales (Fracción masa) de las líneas de unión
en el equilibrio para el sistema isooctano – m-xileno- metanol a 298.15 K
42
Tabla 6.5. Fracción masa e Índice de refracción para el sistema gasolina
sintética - etanol- agua a 298.15 K.
46
Tabla 6.6. Valores experimentales (Fracción masa) de las líneas de unión
en el equilibrio para el sistema gasolina sintética – etanol- agua
a 298.15 K
47
Tabla 6.7. Fracción masa e Índice de refracción para el sistema gasolina
sintética - etanol- agua a 308.15 K.
47
Tabla 6.8. Valores experimentales (Fracción masa) de las líneas de unión
en el equilibrio para el sistema gasolina sintética – etanol- agua a 308.15 K
49
Tabla 6.9. Fracción masa e Índice de refracción para el sistema gasolina
sintética - etanol- agua a 318.15 K.
49
VII
Tabla 6.10. Valores experimentales (Fracción masa) de las líneas de unión
en el equilibrio para el sistema gasolina sintética – etanol- agua a 318.15 K
51
Tabla 6.11. Fracción masa e Índice de refracción para el sistema gasolina
Magna- etanol- agua a 298.15 K.
51
Tabla 6.12. Valores experimentales (Fracción masa) de las líneas de unión
en el equilibrio para el sistema gasolina Magna – etanol- agua a 298.15 K
53
Tabla 6.13. Fracción masa e Índice de refracción para el sistema gasolina
Magna- etanol- agua a 308.15 K.
54
Tabla 6.14. Valores experimentales (Fracción masa) de las líneas de unión
en el equilibrio para el sistema gasolina Magna– etanol- agua a 308.15 K
55
Tabla 6.15. Fracción masa e Índice de refracción para el sistema gasolina
Magna- etanol- agua a 318,15 K.
56
Tabla 6.16. Valores experimentales (Fracción masa) de las líneas de unión
en el equilibrio para el sistema gasolina Magna – etanol- agua a 318.15 K
56
Tabla 6.17. Fracción masa e Índice de refracción para el sistema Gasolina
- Etanol- Agua a 318,15 K.
58
Tabla 6.18. Valores experimentales (Fracción masa) de las líneas de unión
en el equilibrio para el sistema Gasolina – Etanol- Agua a 318.15 K.
58
Tabla 6.19. Fracción masa e Índice de refracción para el sistema gasolina
Magna- (etanol + terbutanol) - agua a 298.15 K.
61
Tabla 6.20. Valores experimentales (Fracción masa) de las líneas de unión
en el equilibrio para el sistema gasolina – Magna- (etanol + terbutanol)
- Agua a 298.15 K.
61
Tabla 6.21. Fracción masa e Índice de refracción para el sistema
Isooctano - m- xileno – etanol (95.6% peso) a 298.15 K.
64
Tabla 6.22. Fracción mol para el sistema isooctano – m-xilenoetanol acuoso a 298.15 K
64
Tabla 6.23. Valores experimentales (Fracción masa) de las líneas
de unión en el equilibrio para el sistema isooctano- m-xileno – etanol
(95.6% peso) a 298.15 K.
64
Tabla 6.24. Valores experimentales (Fracción mol) de las líneas
de unión en el equilibrio para el sistema isooctano- m-xileno – etanol
VIII
(95.6% peso) a 298.15 K.
65
Tabla I.1- Pesos de agua (w 1), gasolina sintética (w2) y etanol (w 3)
utilizados en la determinación de la curva binodal a T = 298.15 K
76
Tabla I.2.- Pesos de agua (w 1), gasolina sintética (w 2) y etanol (w 3)
utilizados en la determinación de la curva binodal a T = 308.15 K
77
Tabla I.3.- Pesos de agua (w 1), gasolina sintética (w 2) y etanol (w 3)
utilizados en la determinación de la curva binodal a T = 318.15 K
78
Tabla I.4.- Pesos de agua (w 1), gasolina Magna (w2) y etanol (w 3)
utilizados en la determinación de la curva binodal a T = 298,15 K
79
Tabla I.5.- Pesos de agua (w 1), gasolina Magna (w2) y etanol (w 3)
utilizados en la determinación de la curva binodal a T = 308.15 K
80
Tabla I.6.- Pesos de agua (w 1), gasolina (w 2) y etanol (w 3)
utilizados en la determinación de la curva binodal a T = 318.15 K
81
Tabla I.7- Pesos de agua (w 1), y gasolina sintética (w 2) utilizados
para alcanzar el punto de turbidez en la determinación de la curva
binodal a T = 298.15 K
82
Tabla I.8.- Pesos de agua (w 1), y gasolina sintética (w 2) utilizados
para alcanzar el punto de turbidez en la determinación de la curva
binodal a T = 308.15 K
83
Tabla I.9.- Pesos de agua (w 1), y gasolina sintética (w 2) utilizados
para alcanzar el punto de turbidez en la determinación de la curva
binodal a T = 318.15 K
84
Tabla I.10.- Pesos de agua (w 1), y gasolina Magna (w2) utilizados
para alcanzar el punto de turbidez en la determinación de la curva
binodal a T = 298.15 K
85
Tabla I.11.- Pesos de agua (w 1), y gasolina Magna (w 2) utilizados
para alcanzar el punto de turbidez en la determinación de la curva
binodal a T = 308.15 K
86
Tabla I.12.- Pesos de agua (w 1), y gasolina Magna (w 2) utilizados
para alcanzar el punto de turbidez en la determinación de la curva
binodal a T = 318.15 K
87
Tabla I.13.- Índices de Refracción experimentales obtenidos en el ELL
IX
del sistema gasolina sintética – etanol – agua a T = 298.15 K
88
Tabla I.14.- Índices de Refracción experimentales obtenidos en el ELL
del sistema gasolina sintética – etanol – agua a T = 308.15 K
89
Tabla I.15.- Índices de Refracción experimentales obtenidos en el ELL
del sistema gasolina sintética – etanol – agua a T = 318.15 K
90
Tabla I.16.- Índices de Refracción experimentales obtenidos en el
ELL del sistema gasolina Magna – etanol – agua a T = 298.15 K
91
Tabla I.17.- Índices de Refracción experimentales obtenidos en el
ELL del sistema gasolina Magna – etanol – agua a T = 308.15 K
92
Tabla I.18.- Índices de Refracción experimentales obtenidos en el
ELL del sistema gasolina Magna – etanol – agua a T = 318.15 K
93
Tabla I.19.- Fracción masa en el Equilibrio LL del sistema gasolina
sintética – etanol – agua a T = 298.15 K
94
Tabla I.20.- Fracción masa en el Equilibrio LL del sistema gasolina
sintética – etanol – agua a T = 308.15 K
95
Tabla I.21.- Fracción masa en el Equilibrio LL del sistema gasolina
sintética – etanol – agua a T = 318.15 K
96
Tabla I.22.- Fracción masa en el Equilibrio LL del sistema Gasolina
Magna – etanol – agua a T = 298.15 K
97
Tabla I.23.- Fracción masa en el Equilibrio LL del sistema Gasolina
Magna – Etanol – Agua a T = 308.15 K
98
Tabla I.24.- Fracción masa en el Equilibrio LL del sistema Gasolina
Magna – Etanol – Agua a T = 318,15 K
99
X
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura
Página
Figura 3.1 Diagrama de fases líquido-líquido de temperatura
frente a composición para dos líquidos parcialmente miscibles
8
Figura 3.2 Diagrama ternario de fases ELL
9
Figura 3.3 Diagrama ternario de fases para un sistema
Líquido - Líquido
10
Figura 3.4 Diagrama ternario de fases para sistema
gasolina – agua – etanol
11
Figura 3.5 Vías de obtención de Bioetanol
13
Figura 3.6 Efecto del contenido de etanol en la solubilidad
del agua en mezclas etanol – gasolina
20
Figura 3.7 Emisiones de automóviles (a) sin catalizador y (b) con
catalizador con gasolina pura, gasolina+22% de etanol y etanol puro
25
Figura 4.1 Almacenamiento de Reactivos Empleados
30
Figura 4.2. Viales de vidrio empleados para el sistema isooctano
m-xileno – metanol a 298.15 K.
30
Figura 4.3 Balanza Swiss Quality
32
Figura 4.4. Refractómetro Erma con termómetro digital.
32
Figura 4.5 Termómetro digital Cole Parmer
33
Figura 4.6 Baño recirculador Neslab.
34
Figura 4.7 Karl Fischer y agitador Metrohm
34
Figura 4.8 Esquema de las partes que conforman la celda de
de equilibrio líquido- líquido.
35
Figura 4.9 Celda de equilibrio líquido- líquido enchaquetada de vidrio.
36
Figura 6.1 Curva binodal Sistema isooctano – m-xileno- metanol a
298.15 K. (Fracción masa)
43
Figura 6.2 Curva binodal Sistema isooctano – m-xileno- metanol a
298.15 K. (Fracción mol)
44
Figura 6.3 Comparación de los datos experimentales del equilibrio
Líquido- líquido 298.15 K, con respecto a la literatura
XI
45
Figura 6.4 Curva binodal y líneas de unión del sistema gasolina
sintética- etanol- agua a 298.15 K.
48
Figura 6.5 Curva binodal y líneas de unión del sistema gasolina
sintética- etanol- agua a 308.15 K.
50
Figura 6.6 Curva binodal y líneas de unión del sistema gasolina
sintética- etanol- agua a 318.15 K.
52
Figura 6.7 Curvas binodales del sistema gasolina sintética- etanol
- agua a 298.15 K, 308.15 K y 318.15 K
53
Figura 6.8 Curva binodal y líneas de unión del sistema gasolina
Magna- etanol- agua a 298.15 K.
55
Figura 6.9 Curva binodal y líneas de unión del sistema gasolina
Magna- etanol- agua a 308.15 K.
57
Figura 6.10 Curva binodal y líneas de unión del sistema gasolina
Magna- etanol- agua a 318.15 K.
59
Figura 6.11 Curvas binodales del sistema gasolina Magna- etanol
- agua a 298.15 K, 308,15 K y 318,15 K
60
Figura 6.12 Curva binodal y líneas de unión del sistema gasolina
– (etanol-terbutanol)- agua a 298.15 K.
62
Figura 6.13 Curvas binodales de los sistemas gasolina Magna –
etanol- agua y gasolina Magna – (etanol-terbutanol)-agua a 298.15 K
63
Figura 6.14 Curva binodal sistema isooctano – m-xileno- etanol
acuoso a 298.15 K. (Fracción masa)
65
Figura 6.15 Curva binodal sistema isooctano – m-xileno- etanol
acuoso a 298.15 K. (Fracción masa)
66
Fig. 6.16 Efecto del contenido de etanol en la solubilidad en
el sistema etanol – gasolina sintética
67
Fig. 6.17 Efecto del contenido de etanol en la solubilidad en
el sistema etanol – gasolina Magna
68
Fig. 6.18 Efecto del contenido de etanol en la solubilidad en
el sistema etanol – gasolina Magna con aditivo y sin aditivo a 298.15 K
69
Figura II.1 Curva calibración fracción masa agua – Índice de
refracción a 298.15 K
100
XII
Figura II.2 Curva calibración fracción masa gasolina sintética
– Índice de refracción a 298.15 K
100
Figura II.3 Curva calibración fracción masa agua – Índice de
refracción a 308.15 K
101
Figura II.4 Curva calibración fracción masa gasolina sintética
– Índice de refracción a 308.15 K
101
Figura II.5 Curva calibración fracción masa agua – Índice de
refracción a 318.15 K
102
Figura II.6 Curva calibración fracción masa gasolina sintética
– Índice de refracción a 318.15 K
102
Figura II.7 Curva calibración fracción masa agua – Índice
de refracción a 298.15 K
103
Figura II.8 Curva calibración fracción gasolina Magna – Índice
de refracción a 298.15 K
103
Figura II.9 Curva calibración fracción masa agua – Índice
de refracción a 308.15 K
104
Figura II.10 Curva calibración fracción gasolina Magna – Índice
de refracción a 308.15 K
104
Figura II.11 Curva calibración fracción masa agua – Índice
de refracción a 308.15 K
105
Figura II.12 Curva calibración fracción gasolina Magna – Índice
de refracción a 308.15 K
105
XIII
Resumen.
En el presente proyecto de investigación, se determinó la solubilidad de agua en las
mezclas etanol – gasolina y el efecto que la temperatura tiene en la tolerancia al agua de estas
mezclas. Se estudiaron los equilibrios líquido- líquido de sistemas ternarios formados por
isooctano– m-xileno– etanol Acuoso (95.6% peso); gasolina sintética – etanol- agua y
gasolina Magna – etanol – agua; y adicionalmente determinando el efecto que un aditivo
(alcohol terbutílico) presenta en el sistema gasolina – etanol. Los datos obtenidos permitieron
la construcción de las curvas binodales y líneas de unión de estos sistemas. El trabajo
experimental fue realizado a presión atmosférica (598 mm Hg Cholula, Puebla) y a tres
diferentes temperaturas 298.15 K, 308.15 K y 318.15 K.
Para la validación de la metodología, se revisó en la literatura y se escogió el artículo
realizado por García – Flores y col (2001), utilizando los datos de equilibrio líquido- líquido
(ELL) del sistema ternario isooctano – m-xileno – metanol, obteniendo los valores de
incertidumbre y porcentajes de error entre los datos experimentales y los reportados.
A partir de los datos obtenidos se observó la relación que existe entre estos sistemas en
ELL y la temperatura, debido a que en todos los experimentos, llevados a las tres
temperaturas indicadas, la región de dos fases (inmiscibilidad parcial) disminuye, siendo esta,
menor a la temperatura de 318.15 K. Además todos los sistemas ternarios aumentaron su
tolerancia al agua a esta temperatura.
También se estudió el sistema Gasolina Magna – Etanol – agua en la que se encontró
una región de miscibilidad parcial muy grande pero de todos maneras se aprecia que este
sistema presenta una tolerancia al agua bastante apreciable de hasta el 10% en peso.
-1-
Capítulo 1
INTRODUCCIÓN
En Ecuador a partir de Enero del 2010, se inició en la ciudad de Guayaquil el plan
piloto de uso de biocombustibles en su primera etapa. Este plan consistió en comercializar
una mezcla de gasolina con 5% de etanol anhidro conocida como Gasolina ECOPAIS
(EPPetroecuador, 2010).
Los objetivos clave de usar este biocombustible es el de disminuir la importación de
naftas de alto octano que en el período enero – diciembre del 2010 fue de 8,6 millones de
barriles (BCE, 2011), la reducción de gases de efecto invernadero que se emiten como
resultado de la combustión de la gasolina en los motores de ciclo Otto.
La consideración principal de emplear el etanol anhidro obtenido de la caña de azúcar
como aditivo de la gasolina, fue la disponibilidad de contar localmente con este
biocarburante, que se produce en las destiladoras de los principales ingenios azucareros del
país y su cercanía específicamente a la ciudad de Guayaquil. Actualmente Ecuador cuenta con
una superficie cultivada de caña de azúcar de aproximadamente 135000 Ha, de las cuales
85000 Ha se destinan a la producción de azúcar y tres destiladoras de alcohol que tienen una
capacidad conjunta de 100000 litros/día producen etanol anhidro (EPPetroecuador)
Hasta el momento se han obtenido resultados positivos no sólo en cuanto a mantener
la eficiencia del combustible en los motores sino también en los aspectos ambientales, debido
a que el uso del etanol disminuye la cantidad de contaminantes generados en la combustión
de la gasolina, por cuanto la adición de un oxigenado a un combustible fósil proporciona
mayor cantidad de oxígeno logrando una combustión más completa, sin que hasta la fecha se
pueda disponer de resultados que demuestren esta disminución.
El proyecto piloto denominado ECOPAÍS, se diseñó para mezclar 5% de alcohol
carburante (etanol) con 95% de naftas (Nafta de alto Octanaje + Nafta Bajo octanaje), para
obtener una gasolina con un octanaje de mínimo 81 (EPPetroecuador), aunque partir del
mes de Abril del 2012 se expende esta gasolina con un octanaje de 87 (EPPetroecuador).
-2-
Ecuador invierte alrededor de USD 700 millones anuales en la importación de naftas
para aditivar las gasolinas que se producen en las plantas de refinación del país. Se ha
considerado para el plan piloto ECOPAÍS una demanda de gasolina extra de 5.830 barriles
por día en Guayaquil, y un requerimiento de alcohol carburante de 46.345 litros por día, lo
que equivale al 5% en la formulación de la gasolina extra, siendo los beneficios los siguientes
-
Generar un ahorro de cerca de USD 32 millones al año, por cuanto se dejará de
importar aproximadamente 320000 barriles de Nafta de Alto Octano (15%).
-
Mejorar la calidad del combustible al disminuir por dilución el contenido de azufre, de
benceno, de aromáticos y de olefinas.
-
Reducir las emisiones contaminantes para el ambiente como monóxido de carbono,
dióxido de carbono (CO2), óxidos de azufre (SOx), hidrocarburos no combustionados
(HC) y material particulado.
-
Tener un mejor aprovechamiento de la producción de caña, lo que impulsará a la
agroindustria relacionada con la producción y procesamiento de estos cultivos. Agrega
valor a la actividad agrícola primaria y es una oportunidad para la creación de
negocios inclusivos.
-
El uso del alcohol carburante como oxigenante de las gasolinas nacionales
diversificará la matriz energética del Ecuador.
Para conocer el comportamiento en sus propiedades termofísicas de las mezclas
gasolina - etanol, se realizaron experimentos para obtener datos del equilibrio líquido- líquido
en gasolina sintética (isooctano- m-xileno) y gasolina comercial a las temperaturas de 298.15
K, 308.15 K y 318.15 K a presión atmosférica de San Andrés Cholula (598 mm) y las curvas
de tolerancia de agua a 298.15 K y 318.15 K a presión atmosférica.
La gasolina pura no es miscible con el agua, pero cuando se le adiciona etanol, esta
mezcla se vuelve muy sensible a la presencia de agua por la gran afinidad entre estos
compuestos. Si la mezcla absorbe la suficiente cantidad de agua hasta alcanzar la saturación,
sea por efecto de la temperatura o de la concentración de alcohol, el agua empezará a
precipitar de la mezcla arrastrando al alcohol, lo que originará una separación de fases. Lo
anterior puede ocurrir en los sistemas de transporte y almacenamiento de gasolina, afectando
-3-
el desempeño de los motores con la consiguiente pérdida de imagen y perjuicio económico a
EPPetroecuador. Se ha considerado el uso de aditivos para ayudar e resolver el problema de
solubilidad del etanol en gasolinas y en la tolerancia al agua de estas mezclas.
En el presente proyecto de investigación se determinó el efecto que la temperatura, la
composición de las gasolinas, la concentración y el uso de un aditivo tienen en la solubilidad
del etanol en gasolinas y la tolerancia al agua de la mezcla para evitar la separación de fases
del combustible y mantener la calidad y lograr beneficios económicos para la empresa en
toda la cadena de producción y comercialización del biocombustible.
-4-
Capítulo 2
OBJETIVOS
3.1 Objetivo General.
Realizar el estudio del uso de etanol como aditivo oxigenado para gasolinas y el efecto del
agua a diferentes composiciones de etanol en el sistema etanol gasolina a diferentes
temperaturas.
3.2 Objetivos Específicos.
Determinar experimentalmente la curva binodal de un sistema ternario formado por
isooctano–m-xileno – etanol acuoso a 298.15 K.
Determinar experimentalmente la curva binodal de un sistema ternario formado por gasolina
Magna – etanol -agua a 298.15 K, 308,15 K y 318.15 K.
Determinar experimentalmente la curva binodal de un sistema ternario formado por gasolina
sintética– etanol - agua a 298.15 K, 308,15 K y 318.15 K.
Determinar experimentalmente la curva binodal de un sistema ternario formado por gasolina
Magna – (etanol- terbutanol (10% peso)) -agua a 298.15 K.
Obtener las curvas de tolerancia de agua para el sistema gasolina– etanol -agua a 298.15 K,
308,15 K y 318.15 K.
-5-
Capítulo 3
MARCO TEORICO
3.1 Generalidades
Los sistemas líquidos se caracterizan por presentar comportamientos no ideales en sus
mezclas debido a la interacción molecular de sus componentes. Estos sistemas pueden
presentar una sola fase si tienen miscibilidad mutua total, o dos fases si tienen miscibilidad
parcial. Para efectuar un estudio detallado de estos sistemas, es necesario desarrollar una serie
de relaciones de propiedades fundamentales para las soluciones homogéneas de composición
variable. Se introduce el concepto de propiedades termodinámicas conocidas como
propiedades parciales, las cuales les dan todas las características de las propiedades de las
especies individuales, tal como existen en solución (Treybal, 1988)
Las principales propiedades de importancia fundamental debido a su aplicación en los
equilibrios de fase y en las reacciones químicas son el potencial químico, fugacidad y las
propiedades en exceso, siendo la energía de Gibbs en exceso y el coeficiente de actividad,
propiedades termodinámicas relacionadas con los componentes de un sistema en equilibrio
EVL o ELL (Smith y col, 1996).
Desde el punto de vista termodinámico, la variable idónea para especificar la
composición es la fracción molar xi de cada una de las especies químicas presentes en la
mezcla. La razón de que sea la cantidad de sustancia y no su masa la variable idónea se debe
experimentalmente a que al menos en sistemas muy dispersos (gases a bajas presiones,
disoluciones muy diluidas), el comportamiento termodinámico es directamente proporcional a
la cantidad de sustancia (número de partículas) e independiente del tamaño, forma, masa y
demás atributos de las partículas, sin embargo en ocasiones también se utiliza la fracción
masa w, (Martínez, 1998).
Las mezclas condensadas ideales son totalmente solubles, es decir, se pueden mezclar
en cualquier proporción formando un sistema de una sola fase. Sin embargo, las mezclas
condensadas reales pueden presentar límites de solubilidad, y si una sustancia se disuelve en
-6-
otra a presión y temperatura constantes, a partir de una cierta concentración aparece una
nueva fase y las adiciones ulteriores no hacen más que variar la proporción relativa de ambas
fases (manteniéndose la composición de cada una de ellas constante) hasta que llega a
desaparecer la primera de ellas y se obtiene nuevamente un sistema de una fase homogénea. A
este comportamiento se le denomina solubilidad parcial. Existen muchas mezclas cuyo
intervalo de solubilidad es despreciable y se dicen inmiscibles (Martínez, 1998).
La miscibilidad parcial (límites de solubilidad) depende de la temperatura, debido a
que el efecto de la presión en el equilibrio líquido – líquido es mínimo. Normalmente en estos
sistemas, ocurre que al aumentar la temperatura aumente la solubilidad y se alcance una
temperatura a partir de la cual la solubilidad o miscibilidad sea total (se mezclen en todas las
proporciones). Dicho punto (temperatura-concentración) se llama estado crítico o consoluto
superior (Martínez, 1998).
Las interfases entre líquidos parcialmente miscibles se comportan de manera similar a
las existentes entre un líquido y su vapor, existiendo una tensión interfacial (que tiende a cero
al acercarse al punto consoluto) y unos efectos de curvatura, fenómenos de nucleación,
opalescencia en la región crítica, debiendo considerarse en el caso de las mezclas, la difusión
de especies a través de la interfase (Martínez, 1998).
3.1 Equilibrio líquido – líquido
Muchos pares de especies químicas que se deben mezclar para formar una sola fase
líquida dentro de ciertos límites de composición podrían no satisfacer el criterio de estabilidad
de la ecuación (3.1). Por consiguiente, tales sistemas, se separan en este intervalo de
composición en dos fases líquidas de composiciones diferentes (Smith y col, 1996)
d 2 (G / RT )
2
d xi
 0 (T, P constantes)
3.1
Si las fases están en equilibrio termodinámico, el fenómeno es un ejemplo de ELL, el cual es
importante para operaciones industriales, por ejemplo, la extracción con disolventes. Los
criterios de equilibrio para ELL son los mismos que para el EVL, es decir, uniformidad de
-7-
temperatura y presión y de la fugacidad ƒi, para cada una de las especies químicas a través de
ambas fases. Cuando se mantiene la presión constante, la forma más común del diagrama de
fases líquido-líquido de temperatura frente a fracción molar del componente A para dos
líquidos parcialmente miscibles A y B, se visualiza en la figura 3.1 (Smith y col, 1996)
Figura 3.1 Diagrama de fases líquido-líquido de temperatura frente a composición para dos
líquidos parcialmente miscibles (Smith y col, 1996).
La extracción líquido-líquido es, junto a la destilación, la operación básica más
importante en la separación de mezclas homogéneas líquidas. Consiste en separar una o varias
sustancias disueltas en un disolvente mediante su transferencia a otro disolvente insoluble, o
parcialmente insoluble, en el primero. La transferencia de materia se consigue mediante el
contacto directo entre las dos fases líquidas. Una de las fases es dispersada en la otra para
aumentar la superficie interfacial y aumentar el caudal de materia transferida (Smith y col,
1996).
En una operación de extracción líquido-líquido se denomina alimentación a la
disolución cuyos componentes se pretende separar, disolvente de extracción al líquido que se
va a utilizar para separar el componente deseado, refinado a la alimentación ya tratada y
extracto al solvente con el soluto recuperado. La separación de los componentes por medio de
la extracción líquido - líquido, depende básicamente de la distribución del equilibrio
termodinámico de los componentes en las dos fases líquidas (Treybal, 1988)
En la práctica, se considera que el refinado y el extracto se encuentran en equilibrio.
Los datos de equilibrio que se deben disponer serán como mínimo los correspondientes a un
-8-
sistema ternario el soluto, el no soluto y el disolvente, con dos de los componentes
inmiscibles o parcialmente inmiscibles entre sí.
3.1.2 Diagramas ternarios
La representación gráfica de los datos de equilibrio en sistemas ternarios se realiza en
diagramas triangulares. En la Figura 3.2 se muestra un diagrama triangular equilátero. Los
vértices del triángulo representan sustancias puras, un punto sobre un lado representa a una
mezcla binaria y un punto en el interior del triángulo representa una mezcla ternaria. La
composición de una mezcla puede determinarse por lectura directa en el diagrama, tal como
muestra la Figura 3.2. La concentración de los componentes en el diagrama se muestra como
fracción molar o fracción másica.
Figura 3.2 Diagrama ternario de fases ELL
Mediante la representación en un triángulo de Gibbs de un sistema en equilibrio
líquido – líquido, se obtiene la información requerida para conocer si los componentes del
sistema en equilibrio se encuentran en una sola fase o en dos fases.
-9-
Los diagramas triangulares líquido-líquido presentan la denominada curva binodal o de
solubilidad (Figura 3.3). Una mezcla representada por un punto situado por encima de la curva
binodal estará constituida por una sola fase. Por el contrario, una mezcla situada por debajo de la
curva binodal le corresponde dos fases. Las dos fases en equilibrio se encuentran ligadas por una
recta de reparto. La recta de reparto pasa por el punto mezcla y sus extremos sobre la curva
binodal indican la concentración de las dos fases en equilibrio (Figura 3.3).
Recta de reparto
Curva Binodal
Fase 1
Fase 2
Figura 3.3 Diagrama ternario de fases para un sistema Líquido - Líquido
3.1.3 Sistemas hidrocarburo – alcanol- agua
Actualmente los sistemas ternarios hidrocarburo – alcanoles – agua están siendo investigados
extensamente para conocer sus propiedades termofísicas debido al creciente y sostenido uso
de alcoholes (metanol, etanol, n-butanol) como biocombustibles sea puros o en mezclas con
gasolinas provenientes de la refinación del petróleo.
- 10 -
La importancia del estudio de estos sistemas, se debe al efecto que el agua causa en las
mezclas de alcanoles con hidrocarburos, así en la mayoría de estos sistemas, pequeñas
cantidades de agua pueden causar la separación de fases en mezclas de alcanoles con
hidrocarburos. Adicionalmente, la temperatura es un parámetro a tomar en cuenta cuando se
estudia los sistemas ternarios especialmente los constituidos por hidrocarburos y alcanoles y
este efecto es mayor cuanto menor sea la temperatura de la mezcla. (Gramajo de Doz y col.,
2004)
La separación de fases de una mezcla etanol - gasolina conduce a la formación de una fase
superior rica en gasolina que principalmente contiene hidrocarburos parafínicos y una fase
inferior rica en etanol acuoso que contiene algo de hidrocarburos aromáticos los cuales son
solubles en etanol. Se debe tomar en cuenta esta consideración puesto que la capa inferior
puede tener efectos indeseables en los sistemas donde se mezclan etanol con las gasolinas
(Gramajo de Doz y col., 2004).
Estudios llevados a cabo por Letcher y col. (1984) en algunos sistemas ternarios
de
hidrocarburos – alcanoles – agua, coinciden en que estos sistemas se caracterizan por una gran
región de inmiscibilidad y además son muy sensibles a pequeñas cantidades de agua presentes
en el sistema en equilibrio.
Figura 3.4 Diagrama ternario de fases para sistema gasolina – agua – etanol (Letcher y col,
1996)
- 11 -
3.2 Obtención de Etanol Carburante
Los combustibles basados en alcoholes han sido una fuente importante de energía
desde el siglo XIX., así Francia e Inglaterra a finales de ese siglo utilizaron etanol como
combustible para impulsar los motores de los automóviles de la naciente industria automotriz.
Los alcoholes más usados como combustibles han sido el metanol, etanol y en menor medida
el n-butanol y su incidencia como carburante ha oscilado entre su casi nulo consumo en el
periodo que media entre las décadas 1910 -1970 hasta la época actual en la que muchas
naciones lo usan como un componente normal en las gasolinas actuales (Shelley, 2006).
De los alcoholes indicados anteriormente, el etanol anhidro es el más utilizado para
mezclarse con la gasolina y su obtención se la realiza de diversas fuentes y procedimientos
(Gupta, 2010).
3.2.1 Proceso de producción de etanol
Actualmente existen dos grandes fuentes de obtener etanol grado carburante, la una
proveniente de la caña de azúcar y que lo aprovechan los países con enormes cultivos de esta
planta y cuyo máximo exponente es Brasil y la otra gran fuente son los cultivos de maíz
aprovechado por los Estados Unidos (Gupta, 2010).
- 12 -
Figura 3.5 Vías de obtención de Bioetanol (Shelley, 2006)
El proceso de obtención de etanol se lo realiza a través de los siguientes pasos
Dilución
Adición de agua para ajustar el porcentaje de azúcar en la mezcla inicial y, por tanto, el
porcentaje de alcohol en el jarabe a fermentar. Las levaduras de fermentación pueden morir si
el porcentaje alcohólico es muy alto (Shelley, 2006).
Conversión
Transformación de los azúcares complejos presentes en la biomasa en azúcares simples que
puedan ser fermentables. Se realiza mediante hidrólisis ácida o enzimática. La biomasa debe
someterse antes a un proceso físico para romper las estructuras celulares y hacer accesibles
los azúcares a la reacción de hidrólisis (Shelley, 2006).
Fermentación Alcohólica
Transformación del azúcar en alcohol por acción de levaduras anaerobias (Gupta, 2010).
- 13 -
La fermentación de la sucrosa se realiza mediante levadura comercial tal como
Saccharomyces cerevisiae. Primero, la enzima invertasa contenida en la levadura convierte la
sucrosa a glucosa y fructosa
C12H22O11 → C6H12O6 + C6H12O6
Sucrosa
Glucosa
Fructosa
Luego, la zimasa otra enzima presente en la levadura convierte la glucosa y fructosa a etanol
y dióxido de carbono
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
Destilación
Separación del alcohol hidratado del producto de fermentación. (Gupta, 2010).
Deshidratación
Eliminación del agua en el etanol hasta alcanzar una concentración mayor al 99% (Cerpa,
2006).
El etanol, también conocido como alcohol etílico, es un compuesto orgánico de
fórmula química C2H5OH. Se presenta como líquido a condiciones normales, incoloro,
límpido, de olor agradable y fuertemente penetrante, de sabor cáustico y ardiente, además es
miscible en agua en toda proporción, inflamable y volátil. Su temperatura de ebullición
normal es 78.65 °C y su calor de vaporización es 38.56 KJ/mol. Alcohol etílico deshidratado:
es el que, mediante la acción de agentes químicos deshidratantes o de tecnologías de
separación apropiadas, alcanza una graduación mínima de 99.5% de alcohol en volumen
(Cerpa, 2006).
El etanol anhidro que es el requerido para poderlo mezclar con las gasolinas se lo
puede obtener por diferentes tecnologías actualmente disponibles a nivel comercial en todo el
mundo y las más importantes son destilación azeotrópica, destilación extractiva, destilación
extractiva salina y pervaporación (Cerpa, 2006).
- 14 -
3.2.2Deshidratación del etanol
Destilación azeotrópica
Esta técnica consiste en adicionar un compuesto químico denominado “modificador”
que puede ser benceno o ciclohexano a una mezcla de alimentación azeotrópica en una
columna de destilación fraccionada, para formar un nuevo azeótropo ternario heterogéneo
(ATH) con uno delos componentes de la alimentación. Luego, este ATH es removido como
destilado en la columna. (Uyazán y col., 2004)
La corriente de solución alcohólica de 1 a 6% molar de etanol se rectifica en una
columna de destilación fraccionada para obtener agua (fondo) y una solución alcohólica
concentrada de 86% molar (cabeza). Parte de esta segunda corriente regresa a la columna
como reflujo, mientras el resto es enviada a otra columna de destilación llamada azeotrópica,
donde se mezcla con el modificador (benceno o ciclohexano), produciendo el ATH y
liberando al EA de la alimentación, obteniéndose como producto de fondo. El ATH es
condensado como producto de cabeza y se le decanta para obtener dos fases inmiscibles. La
fase orgánica, rica en el modificador, regresa a la column azeotrópica como reflujo, mientras
la fase acuosa es bombeada a una tercera columna de destilación fraccionada llamada
recuperadora, donde se separa el modificador alcohólico del agua. El primero es obtenido
como producto de cabeza y es reciclado a la alimentación de la column azeotrópica, mientras
que el agua es utilizada junto con la corriente obtenida en la columna rectificadora, como
alimentación para otras etapas del proceso (Cerpa, 2006; Uyazán y col., 2004).
Destilación extractiva
Esta tecnología consiste en adicionar un solvente no volátil, de alto punto de ebullición y
miscible a una mezcla de alimentación azeotrópica, en una columna de destilación
fraccionada, para alterar las volatilidades de los componentes claves sin la formación de un
nuevo azeótropo. Consta de tres columnas de destilación fraccionada. La primera columna es
la rectificadora y es similar a la descrita para la destilación azeotrópica. La segunda columna,
- 15 -
llamada extractiva, recibe la solución alcohólica rectificada yal solvente, que es normalmente
etilenglicol en contracorriente. En la parte superior de la columna, el etanol anhidro es
condensado y obtenido como producto principal. Una corriente de fondo de la columna,
constituida de agua y solvente, se alimenta a una tercera columna, llamada recuperadora;
donde el agua es separada del solvente como producto de cabeza y es enviada como
alimentación de otras etapas del proceso. El solvente agotado sale de la columna, como
producto de fondo y es reciclado a la columna extractiva, junto con la corriente de
alimentación (Cerpa, 2006).
Destilación extractiva salina
Es un proceso análogo a la destilación extractiva, con la diferencia de que el agente es una sal
iónica, no volátil y soluble en la mezcla de alimentación. Una corriente de solución alcohólica
rectificada (86% molar de etanol) alimenta a una columna de destilación fraccionada, llamada
destiladora salina, donde se mezcla con la sal iónica que puede ser cloruro de calcio, acetato
de potasio o una sal iónica que presente una diferencia de solubilidad en ambos componentes.
Se obtiene una solución concentrada dela sal como producto de fondos, la cual es enviada a
una etapa de recuperación. Como destilado se obtiene etanol anhidro. La etapa de
recuperación, consta de un secador por atomización, que permite obtener la sal en estado
sólido y reciclarla a la columna destiladora salina para iniciar de nuevo el ciclo (Uyazán y
col., 2004).
Pervaporación
Es un proceso de separación en el cual una mezcla líquida se pone en contacto con una
membrana polimérica permeable microporosa y selectiva. Uno de los componentes de la
mezcla es transportado preferentemente a través de la membrana, en estado vapor (permeado),
siendo condensado y recuperado. El término pervaporación es una contracción de permeación
y evaporación. La permeación es inducida por una disminución de la presión parcial del
componente permeable, mediante vacío o por una corriente de un gas inerte. Es sabido, que la
pervaporación puede ser usada solamente cuando la selectividad del permeado es muy
superior a la obtenida en una vaporización ordinaria. El etanol es deshidratado y obtenido
- 16 -
como producto de la unidad y el permeado es condensado y enviado a la columna
rectificadora (Cerpa, 2006). Las principales propiedades físico – químicas del etanol anhidro
se muestran en la tabla 3.1
Tabla 3.1 Propiedades del Etanol anhidro
0.789g/cm3, liquido
Densidad y fase
Solubilidad en agua
Totalmente miscible
−114.3° C (158.8K)
Punto de fusión
Punto de ebullición
78.4° C (351.6K)
15.9 (H+ del grupo)
Acidez (pKa)
Viscosidad
1.200 cP a 20° C
Momento dipolar
1.69D (gas)
Fuente: (Uyazán y col., 2004)
3.3 Mezclas Etanol – Gasolina
Actualmente, las necesidades energéticas en el mundo se incrementan a un ritmo
aproximado del 2 % anual, del cual un alto porcentaje de ese total es el petróleo (82,56
mb/d) (Solera, 2004). De ese total una buena proporción es usada extensivamente en la
transportación como combustible vehicular sea en motores a gasolina o Diesel y el resto
principalmente en la generación de energía eléctrica (Solera, 2004).
Desde hace décadas varias naciones entre las que destacan Brasil, Estados Unidos, India,
China empezaron a usar alcoholes y éteres, en primer lugar como aditivos oxigenados en las
gasolinas a excepción de Brasil que lo utilizo como un combustible alterno a las naftas en
cumplimiento del programa Proalcohol y posteriormente a emplearlo masivamente en los
últimos años (Solera, 2004).
- 17 -
Tabla 3.2. Países que utilizan mezclas etanol - gasolina
País
Mezcla Etanol
Uso
Observaciones
Alemania
E10
Obligatorio
Australia
E5
Opcional
Brasil
E20 a E25
Obligatorio
Estados Unidos
E10 a E15
Obligatorio
Canadá
E5
Obligatorio
China
E10
Obligatorio
9 provincias total
Colombia
E10
Obligatorio
Ciudades > 500 mil hab.
Ecuador
E5
Opcional
India
E5
Obligatorio
Algunos estados
Plan piloto Guayaquil
Fuente: (Kojima M., 2010)
Etanol combustible: este término se refiere al alcohol etílico para uso exclusivo
de equipos o vehículos motorizados. Las combinaciones del etanol anhidro, como aditivo para
la gasolina, En la tabla siguiente se exponen las principales mezclas.
Tabla 3.3. Relación de mezclas etanol - gasolina
Mezcla
Denominación
E5
Etanol 5 / Gasolina 95
E10
Gasohol
E15
E20
Relación (% V/V)
Etanol 10 / Gasolina 90
Etanol 15 / Gasolina 85
Alconafta
Etanol 20 / Gasolina 80
E25
Etanol 25 / Gasolina 75
E85
Etanol 85 / Gasolina 15
E100
Etanol carburante
Fuente: (Kojima M, 2010)
- 18 -
Etanol anhidro100% o
Etanol hidratado 100%
El etanol es totalmente miscible en la mayoría de hidrocarburos que están presentes en
la mayoría de gasolinas sean estas naturales o reformuladas. Esta propiedad ha permitido que
su uso como aditivo oxigenado de la gasolina se haya extendido y actualmente se preparan y
se comercializan mezclas en todas las proporciones desde combustibles con contenidos
mínimos del alcohol hasta etanol puro (Wyman, 1996)
Tabla 3.4 .Solubilidad de etanol en hidrocarburos constituyentes de la gasolina
Grupo químico
Hidrocarburo
Miscibilidad
Parafina
n-Heptano
Total
Isoparafina
Isooctano
Total
Aromático
Tolueno
Total
Aromático
Metiletilbenceno
Total
Nafteno
Ciclohexano
Total
Diolefina
Butadieno
Total
Olefina
Hexeno
Total
Fuente: (Kojima M, 2010)
De otro lado, el etanol presenta un comportamiento polar, lo que hace que tenga gran
afinidad con el agua. Así el etanol tiene tendencia a absorber el agua presente en las líneas de
distribución del combustible, en los tanques de almacenamiento, camiones de transporte y
circuitos de combustible de los automóviles. Esta propiedad permite que el agua soluble sea
menos perjudicial que la existencia de una fase acuosa inmiscible en la gasolina (Gramajo de
Doz, 2003).
3.4 La solubilidad del agua en las mezclas de etanol-gasolina
La solubilidad del agua en las mezclas etanol - gasolina se ve afectado por el carácter
polar del etanol y su capacidad para formar puentes de hidrógeno. Como un estándar de la
industria de los biocombustibles, el etanol carburante prácticamente debe estar libre de agua
(máx. 0,5% de agua en volumen) para ser mezclado con la gasolina. Sin embargo, el etanol es
- 19 -
fuertemente higroscópico y, por tanto absorbe fácilmente agua principalmente de la humedad
del aire, por ejemplo durante la respiración diurna en los tanques de almacenamiento. La
solubilidad del agua en las mezclas etanol – gasolina está influenciada por:
• La temperatura
• Contenido de etanol
• Composición de hidrocarburos de la gasolina base (contenido de aromáticos u olefinas)
• Contenido de otros compuestos oxigenados (cosolventes)
El principal efecto sobre la solubilidad del agua en las mezclas etanol - gasolina depende en
gran medida del contenido de etanol y el cambio de temperatura. El aumento de la
concentración de etanol en la gasolina influye en el aumento de la solubilidad del agua en la
mezcla alcohol combustible que generalmente es una relación no lineal (Figura 3.4). La
solubilidad del agua en la gasolina que contiene 10% en volumen de etanol (E10) es de
aproximadamente 2.5 veces mayor en comparación con el combustible que contiene 5% en
volumen de etanol (E5). Por otro lado, la solubilidad del agua disminuye linealmente con la
disminución de la temperatura y es más notable para la mezcla E10 que para la mezcla E5
Contenido de agua (ppm)
(Mužíková Z. y col., 2008)
Contenido de etanol (%)
Figura 3.6 Efecto del contenido de etanol en la solubilidad del agua en mezclas etanol – gasolina
(Mužíková Z. y col., 2008)
- 20 -
Una disminución de la temperatura de 20 grados a partir de la temperatura ambiente
causa una disminución en la solubilidad del agua en aproximadamente 30% para la mezcla de
combustible E10 y aproximadamente del 14% para la mezcla E5, lo que puede dar lugar a
que un cambio de temperatura o un cambio de contenido de etanol (por ejemplo, en caso de
mezclar varios tipos de gasolina) puede causar el efecto de separación de fases. Por ejemplo,
en el período de verano y de invierno se requiere que el contenido de agua en la mezcla E5
debe ser inferior a 2000 ppm. El contenido de agua disuelta en gasolina que contiene MTBE
no suele pasar por encima de un valor límite de 60 ppm (Mužíková Z. y col., 2008).
La solubilidad del agua en las mezclas de etanol - gasolina también puede verse afectada por
la composición de hidrocarburos de la gasolina base. Debido a la existencia de enlaces π en
sus moléculas, los compuestos aromáticos y olefínicos sería fácilmente miscible con agua en
comparación con los hidrocarburos saturados, sin embargo, las mediciones experimentales
realizadas no mostraron un efecto significativo de la composición de hidrocarburos en la
solubilidad en agua. (Dutchak V. y col., 2011). De otro lado, la solubilidad del agua en la
mezcla etanol – gasolina
aumenta como consecuencia de la presencia de compuestos
oxigenados (llamados cosolventes), que pueden adicionarse a la gasolina conjuntamente con
etanol hasta un contenido de oxígeno máximo de 2.7% en peso. Por ejemplo, la adición de
5% en volumen de ETBE aumenta la solubilidad del agua en la mezcla E5 a 10° C en
aproximadamente 600 ppm fases (Mužíková Z. y col., 2008).
Las mezclas gasolina-etanol presentan mayor poder de solubilidad que la gasolina
pura, pudiendo arrastrar sedimentos y lodos a los tanques de almacenaje. Por lo tanto, toda la
línea donde se transporta el etanol y sus mezclas, deberá ser drenada y previamente limpiada.
Por otro lado, la preparación de gasolinas en las refinerías a partir de las diferentes fracciones
de tipo naftas obtenidas en las distintas unidades de proceso y almacenadas separadamente se
conoce como proceso de mezclado o “blending”.
La gasolina es una mezcla compleja de hidrocarburos producto de la refinación y de
procesos de conversión de petróleo y de corrientes refinadas. Actualmente las gasolinas para
cumplir con los requisitos de calidad establecidos, su composición contiene cuatro grupos de
hidrocarburos; parafinas, naftenos, olefinas y aromáticos entre los que se encuentran el
- 21 -
benceno, tolueno y xilenos. Con la adición del alcohol, la mezcla gasolina - etanol debe ser
completamente miscible entre sí, es decir, ser una mezcla líquida homogénea y no presentar
separación de fases sea por cambios de temperatura o por contaminación con agua, sin
embargo, si se llegara a poner en contacto con una determinada cantidad de agua la mezcla
gasolina - etanol, puede dar lugar a la formación de dos fases líquidas. Con la consiguiente
separación del alcohol. De igual manera, la temperatura es otro factor que afecta la estabilidad
de la mezcla gasolina – etanol y conlleva la separación de dos fases líquidas en las mezcla de
gasolina – etanol (Martínez, 2010).
3.5 Efecto que etanol causa en las Propiedades físico-químicas de la gasolina
Número de octano
Es la medida de la resistencia de un combustible a autoencenderse. Para esta propiedad
existe acuerdo total en que aumenta, entre 1 % y 1.5 % por cada 10 % v/v de aumento en el
contenido de etanol en la mezcla, tanto el número de octano de investigación (RON) como el
número de octano de motor (MON), con respecto a la gasolina. Esto ocurre debido a que el
etanol tiene mayores valores que la gasolina para estos dos indicadores, luego al realizar la
mezcla el nuevo combustible incrementa un poco el valor en el número de octano, el cual se
calcula como el promedio aritmético de RON y MON (Wyman, 1996).
Calor de vaporización
Es la energía necesaria para cambiar a estado gaseoso una cierta cantidad de
combustible. Al igual que con el número de octano, todos los trabajos consultados coinciden
en que el calor de vaporización de la mezcla es mayor entre 15 % y 18 %. Esto quiere decir
que se necesita más energía para pasar a fase de vapor un kilogramo de mezcla que la misma
cantidad de gasolina pura (Wyman, 1996).
Presión de vapor Reid (PVR)
Es una medida de la volatilidad que tiene un combustible. Generalmente a bajas
proporciones de mezcla, como por ejemplo el 10%, la presión de vapor aumenta en 14 % con
respecto a la gasolina pura. Al aumentar el porcentaje de etanol en la mezcla, especialmente
mayor al 30 % v/v el valor de PVR disminuye con respecto a la gasolina (Wyman, 1996).
- 22 -
Temperatura de autoencendido
Es la temperatura más baja en la cual el combustible se enciende espontáneamente sin
la influencia de una llama o una chispa., esta temperatura es mayor en un 60 % para el etanol
puro con respecto a la gasolina, pero es bastante difícil encontrar datos en la literatura para
mezclas etanol gasolina (Wyman, 1996).
Densidad
La densidad de las mezclas gasolina-etanol aumenta con respecto a gasolina pura. El
efecto principal que tiene el aumento de la densidad es que la existe mayor cantidad de
combustible en el carburador debido a que en este la cabeza de presión estática es mayor. El
mismo efecto ocurre en los sistemas de inyección donde para una misma diferencia de presión
entre el inyector y la cámara de combustión, se va a introducir más combustible a esta última.
Es importante señalar acá que esta es una de las razones, pero no la única, por la cual el
consumo de combustible aumenta cuando se utilizan mezclas en motores no modificados.
Poder Calorífico Inferior (LHV)
Es la magnitud del calor de reacción a presión o volumen constante, para la
combustión completa de una unidad de masa del combustible, cuando el agua como producto
se encuentra en estado gaseoso. Esta propiedad disminuye para las mezclas gasolina-etanol
entre 2 y 4 %, con mayor tendencia en el intervalo de 3 a 3,4 %. La propiedad LHV es
importante porque presenta una medida indirecta del potencial máximo que tiene el
combustible de entregar energía cuando los productos de la reacción son los estequiométricos
y el agua se encuentra en estado de vapor. Sin embargo lo que se reporta en la bibliografía
consultada es que no debe ser visto como la única propiedad que puede reflejar la potencia de
salida. Lo anterior se explica con la siguiente situación: si el LHV disminuye en 3%, el
consumo de combustible aumenta en 1.5% y la potencia se mantiene constante, debe existir
alguna mejora adicional en el proceso de admisión y combustión que se esté compensando
por ese LHV perdido. La primera tiene que ver con el aumento en la densidad del aire gracias
a la mayor volatilidad de la mezcla (mayor PVR). La segunda tiene que ver con la mayor
- 23 -
temperatura de autoencendido (mayor calor de vaporización) que causa que la velocidad de
llama sea mayor quemando de mejor forma los reactantes (Wyman, 1996).
Temperaturas de destilación T50 y T90
Estas propiedades se refieren respectivamente a las temperaturas de destilación cuando
se ha evaporado el 50 % y el 90 % del combustible líquido. En general se encuentra que estas
temperaturas disminuyen cuando se utilizan mezclas de gasolina-etanol. Otro efecto asociado
a la mayor volatilidad del combustible. Estas temperaturas están relacionadas también con la
producción de emisiones. Un punto de discusión siempre ha sido hacía donde se deben llevar
las temperaturas T50 y T90 de las mezclas. La experiencia de Brasil muestra que al ubicar
estos puntos en valores muy cercanos a los de la gasolina pura se puede bajar la volatilidad
del combustible afectando sin embargo otras emisiones reguladas (Wyman, 1996).
Solubilidad en agua
La mezcla gasolina – etanol es muy sensible a la separación de fases por efecto del
agua, la cual se encuentra presente en todo el sistema de distribución y que puede contener un
volumen de agua que corresponden a concentraciones que van de 0.05% hasta 0.5% del
volumen del tanque lleno completo (Gramajo de Doz, 2004).
Estos sistemas de distribución de gasolina comercial presentan una particularidad, si la
separación de fases ocurre el volumen de agua permanecerá prácticamente constante en los
tanques de almacenamiento, mientras que el volumen de la fase superior rica en gasolina es
variable. Esto se debe a que al realizar la carga de gasolina en los vehículos se carga de la fase
superior rica en gasolina quedando la fase inferior prácticamente intacta en el tanque de
almacenamiento (Gramajo de Doz, 2004).
Una vez que el agua alcanza el grado de saturación requerido para la separación de
fases, esta se produce inevitablemente aún en presencia de pequeñas cantidades de agua, que
extrae el etanol en su mayor parte debido a su gran afinidad química. Actualmente se emplean
alcoholes superiores como aditivos de solvencia para disminuir este efecto y estabilizar a la
- 24 -
mezcla etanol – gasolina. Generalmente se emplean aceite de fusel, alcoholes amílicos y el
alcohol terbutílico.
3.6 Efecto del uso del etanol en las emisiones automotrices
Estudios realizados muestran que en motores antiguos, sin uso de catalizadores en el sistema
de emisiones, tenían grandes beneficios en el uso del Bioetanol, ya sea mezclado con la
gasolina o principalmente puro (Figura 3.7). Con el desarrollo del uso de catalizadores
eficientes, las emisiones fueron reducidas de forma acentuada, minimizando así los beneficios
del uso del etanol en las emisiones automotrices (National Renewable Energy Laboratory,
2004)
Figura 3.7 Emisiones de automóviles (a) sin catalizador y (b) con catalizador usando
gasolina pura, gasolina +22% de etanol y etanol puro (National Renewable Energy
Laboratory, 2004)
Por otro lado, el uso de etanol promueve la elevación de la concentración de aldehídos
y, dependiendo de las características del motor, se elevan los contenidos de NOx. Estos
aspectos no han afectado el medio ambiente en Brasil (principal usuario de este
biocombustible), una vez que los automóviles a etanol o flex fuel atienden los límites legales
de estas emisiones, con parámetros ajustados de manera que minimicen estos problemas y con
catalizadores eficientes (National Renewable Energy Laboratory, 2004).
Un estudio realizado en Australia muestra que hubo una reducción del 32% de las
emisiones de CO, 12% en las emisiones de hidrocarburos y del 27% en las emisiones de
- 25 -
aromáticos, reduciendo el riesgo cancerígeno en 24% gracias a la mezcla del 10% de etanol
en la gasolina (National Renewable Energy Laboratory, 2004; Department of Energy, 2008)
3.6.1 Emisiones
Monóxido de carbono (CO)
Normalmente la emisión de óxidos de carbono disminuye en porcentajes variables al utilizar
las mezclas etanol – gasolina, dependiendo del combustible y del tipo de motor. En general
para motores con sistema de control de flujo de combustible en lazo abierto es menor la
emisión de CO que para motores modernos con control en lazo cerrado. La formación de CO
está directamente ligada a la eficiencia de la combustión. Estudios realizados atribuyen esta
disminución al efecto de dilución y presencia de oxígeno que aumenta la velocidad de la
llama (Ceviz, 2004)
También muestran algunos autores que a medida que la T90 de las mezclas aumenta
disminuyen las emisiones de monóxido de carbono debido a que se disminuye la volatilidad.
La emisión de CO depende de la calidad del combustible, de la relación aire-combustible y
del tipo de control de sistema de alimentación que posea el vehículo. (Ceviz, 2004)
Hidrocarburos totales no quemados (HC)
Al igual que con los óxidos de carbonos, los hidrocarburos no quemados disminuyen cuando
se utilizan mezclas de gasolina-etanol. La disminución está entre el 5 y el 20 %. (Ceviz, 2004)
Óxidos de Nitrógeno (NOx)
Los óxidos de nitrógeno que se miden comprenden principalmente las especies NO, NO 2 y
N2O. La adición de etanol a la gasolina, producen emisiones que en general tienen tendencia a
aumentar en un rango entre el 1% y 18% (He B. Q., 2003).
Los NOx se forman como consecuencia de una disociación directa del nitrógeno atmosférico
por la alta temperatura en la cámara de combustión, lo cual es predecible por el mayor calor
- 26 -
de vaporización y temperatura de autoencendido de las mezclas gasolina-etanol. El aumento
de los óxidos de nitrógeno crece a medida que el contenido de etanol aumenta en la mezcla,
sin embargo ciertos autores indican que puede haber una disminución cuando se utilizan
mezclas de etanol entre el 15 y 24 % v/v en motores sin modificar (Rutz D. y Janssen R.,
2008).
Aldehídos (formaldehído y acetaldehído)
Siempre que se utilizan mezclas de gasolina-etanol la formación de aldehídos puede aumentar
entre 5% y 200 % La formación de una mayor concentración de aldehídos está ligada a la
combustión incompleta de los alcoholes y depende directamente de la concentración de etanol
en la mezcla. Los aldehídos son una emisión no regulada que tiene efectos graves sobre la
salud humana (Rutz D. y Janssen R., 2008).
Benceno
La emisión de este hidrocarburo aromático disminuye entre 11 % y 30 % cuando se utilizan
mezclas de gasolina-etanol. El consumo de combustible aumenta proporcionalmente al
incremento en la concentración de etanol en la mezcla. El aumento se produce por un efecto
combinado provocado por la mayor densidad de la mezcla y por el aumento en la relación
aire-combustible real por la más alta volatilidad del combustible (sólo en motores con
carburador).
- 27 -
Capítulo 4.
REACTIVOS, MATERIALES Y EQUIPOS
4.1 Reactivos
Para la realización de los experimentos, se utilizó las siguientes materias y reactivos
químicos
-
Gasolina Magna
Producida por Pemex y adquirida comercialmente en Estación de servicio.
-
Gasolina sintética
Preparada con isooctano (2, 2, 4-trimetilpentano) grado reactivo y m-xileno grado
reactivo.
Los reactivos utilizados en esta investigación fueron isooctano, m-xileno, etanol
anhidro, etanol acuoso, metanol y agua. Las propiedades físicas de los reactivos empleados se
muestran en la tabla 4.1 y la pureza y marca de los reactivos se señalan en la tabla 4.2.
Tabla 4.1. Propiedades Físicas de los Reactivos.
Fórmula
Peso
Molecular
molecular
Agua
H2O
18.02
1.3330
Metanol
CH3OH
32.04
1.3284
Etanol
CH3CH2OH
46.07
1.3610
M_Xileno
C8H10
106.11
1.4997
Isooctano
C8H18
114.23
1.4182
Compuesto
- 28 -
nD (20° C)
Tabla 4.2. Pureza y Marca de los Reactivos Utilizados.
Compuesto
Agua
Pureza
Marca
Grado tridestilada Agua Especializada FRR
Metanol
99.7%
Meyer
Etanol
99.5%
Producargo
m-Xileno
99.9%
Meyer
Isooctano
99.7%
Meyer
Los reactivos empleados se almacenaron en frascos de vidrio color ámbar y
etiquetados con su correspondiente nombre y pureza para de esta forma asegurar un buen
control de los mismos.
4.2 Materiales
Los materiales usados durante el desarrollo de la presente investigación se enlistan a
continuación
- Matraces aforados de 50 y 250 ml
- Balón redondo de destilación de 500 ml
- refrigerante de tubo
- refrigerante de bolas
- Pipetas de 5 y 10 ml
- Vasos precipitados de 250 y 400 ml
- Probetas de 100 ml
- Frascos ámbar de 125 y 250 ml
- viales de 4 ml con tapa
- jeringas desechables de 5 y 10 ml
Los frascos se utilizaron para almacenar los reactivos empleados en esta investigación
para mantener su pureza y evitar que absorbieran humedad, de acuerdo a la figura 4.1
- 29 -
Figura 4.1. Almacenamiento de reactivos en frascos ámbar a 298.15 K.
Los viales se utilizaron para recolectar las muestras de las fases superior e inferior de
los sistemas en equilibrio y posteriormente para la determinación de las concentraciones en el
equilibrio líquido – líquido de acuerdo a la figura 4.2
Figura 4.2. Viales de vidrio empleados para recolección de muestras de los
sistemas en equilibrio a una temperatura determinada.
4.3 Equipos
Para el desarrollo de la investigación se usaron diferentes equipos que se detallan a
continuación.
- 30 -
Tabla 4.3. Listado de equipos utilizados
Equipo
Marca
Modelo
Cantidad
Celda de equilibrio
Patente IMP
------------
5
Destilador al vacío
------------
------------
1
Precisa
1
Varian
3400
1
Atago
NAR-1T
1
Equipo Karl Fisher
Mehtrohm
870 KF Titrino
1
Baño recirculador
Neslab
RTE - 111
1
Termómetro Digital
Cole Palmer
60010-85 RTD
3
Thermolyne
SP46925
3
Corning
PC-320
2
Balanza
Cromatógrafo de
gases
Refractómetro tipo
Abbe
Parrillas de
agitación
Parrillas de
agitación
Swiss Quality
Para la medición de la masa de los reactivos empleados se utilizó la balanza de
precisión digital marca Swiss Quality modelo Precisa 125 A la cual tiene una exactitud de
cuatro decimales (0.0001 g), el equipo se muestra en la figura 4.3.
- 31 -
Figura 4.3. Balanza Swiss Quality.
El índice de refracción se obtuvo empleando el refractómetro Erma modelo 16044 el
cual con un rango de medición del índice de refracción (nD) de 1.300 hasta 1.700, una escala
mínima de 0.001 y una exactitud de 0.002. Cuenta con un termómetro digital y un sistema de
recirculación que permite mantener un control de la temperatura, figura 4.4.
Figura 4.4. Refractómetro Erma con termómetro digital.
- 32 -
Se empleó un termopar y un termómetro digital marca Cole Parmer Modelo No.
60010-85 RTD Thermometer con una exactitud de +/- 0.03 °C A 0.01° de resolución y un
rango de temperatura de -200 a 1200 °C, mostrado en la Figura 4.5, para verificar que la
temperatura permaneciera constante. Se colocó un agitador magnético Bel- Art de 10x3 mm
dentro de las celdas de vidrio y se emplearon parrillas de agitación marca Thermolyne modelo
SP46925 y Corning modelo PC-320.
Figura 4.5 Termómetro digital Cole Parmer.
El recirculador empleado es de la marca Neslab Instruments, Inc. Modelo RTE - 111,
el cual cuenta con un rango de temperatura que va de -25° C a 150° C y una capacidad de 1.9
galones de agua de acuerdo a la Figura 4.6.
- 33 -
Figura 4.6 Baño recirculador Neslab.
Para la determinación de la cantidad de agua en el etanol empleado se utilizó el equipo
Karl Fischer modelo 720 KFS Tritino marca Metrohm, el cual cuenta con un agitador modelo
703 Ti Stand marca Metrohm, como se muestra en la figura 4.7 Este análisis se lo llevo a
cabo en el Laboratorio de Control de calidad del Terminal Pascuales de la Gerencia de
Transporte y Almacenamiento de EPPetroecuador (Anexo IV).
Figura 4.7 Karl Fischer y agitador Metrohm.
- 34 -
Se empleó una celda de equilibrio líquido- líquido de vidrio enchaquetada. La
capacidad aproximada de la celda es de 11.5 ml de agua a 293.15 K. La celda está diseñada
de tal forma que cuenta con un puerto que permite el monitoreo de la temperatura, dos puertos
empleados para el muestreo de las fases, un puerto de entrada de agua del recirculador y otro
puerto de salida de agua al recirculador. La celda está construida de tal manera que la pared
interior de esta celda presenta una especie de rugosidad en forma de ovalo alargado
permitiendo una mejor agitación de los componentes del sistema bajo estudio. Las partes de
la celda se observan en el esquema de la Figura 4.8 y la imagen en la Figura 4.9.
Puerto de muestreo superior
Puerto de monitoreo
de temperatura
Salida de agua al recirculador
( Temperatura constante)
Termopar
Celda de equilibrio 1 - Fase Superior
2- Fase Inferior
Puerto de muestreo inferiorr
1
Entrada de agua del recirculador
( Temperatura constante)
2
Agitador magnético
Parrilla de agitación
Figura 4.8. Esquema de las partes que conforman la celda de equilibrio líquido- líquido.
- 35 -
Figura 4.9 Celda de equilibrio líquido- líquido enchaquetada de vidrio.
Las 5 celdas de equilibrio utilizadas se fabricaron tomando como base un modelo
patentado por el Instituto Mexicano del Petróleo (IMP).
- 36 -
Capítulo 5.
MÉTODOS
En el presente capítulo se describe los métodos usados para la purificación de
reactivos y obtención y representación gráfica de los diagramas líquido – líquido de los
sistemas ternarios en estudio.
5.1 Purificación de reactivos
Se procedió a purificar los reactivos a utilizarse en este proyecto: isooctano, m-xileno,
etanol, agua. Esta La purificación se la realizó mediante destilación al vacío utilizando como
gas inerte Nitrógeno de pureza 99.8%. y empleando una presión de vacío medida de 450 mm
Hg. A esta presión, se destilaron los reactivos indicados a la temperatura de ebullición
detallada a continuación
Etanol 96%
64.85° C
m-Xileno
114.9° C
Isooctano
67.56° C
Se destiló 300 ml de cada solvente y se desechó el 10% de la cabeza y el 10% de la cola,
recuperándose 240 ml que se receptaron en frascos ámbar a los que inmediatamente de recibir
el solvente, se le agregó aproximadamente 0.5 gramos de sodio metálico para mantener seco
al reactivo conjuntamente con 1 gramo de tamiz molecular Fluka de 0.3 mm y se los mantuvo
en la oscuridad y posteriormente se midió sus propiedades físico - químicas más importantes
densidad, índice de refracción (nD) y temperatura de ebullición normal.
Una vez purificados los reactivos se los recolectó en frascos ámbar y se los cubrió con papel
aluminio y etiquetándolos adecuadamente con el nombre del reactivo, cantidad y fecha de
purificación.
5.2 Validación del método
Se realizó la validación de la metodología experimental con el objeto de verificar los
resultados obtenidos y realizar el trabajo experimental de los sistemas en investigación. La
- 37 -
validación se realizó a las condiciones de temperatura y presión establecidas en los objetivos
específicos y de acuerdo al procedimiento detallado en 5.3 y 5.4.
5.3 Determinación de la curva binodal de los sistemas ternarios
Para la determinación de las concentraciones de equilibrio que posteriormente se
usaron para construir la curva binodal, se empleó el método de punto de turbidez.
- Se procedió a seleccionar concentraciones de los componentes con miscibilidad
mutua en las siguientes relaciones: 10/90, 20/80, 30/70, 40/60, 50/50, 60/40, 80/20,
90/10 en porcentaje.
- Se prepararon mezclas binarias y ternarias miscibles y de composición conocida de
forma tal que estén cerca de la curva binodal correspondiente a los datos de equilibrio
de referencia. Se seleccionaron 8 concentraciones para cada par de componentes
miscibles (total 16 muestras)
- Se pesó en la celda de equilibrio la cantidad requerida de cada reactivo para tener un
peso total de 5 g de acuerdo a la relación porcentual seleccionada.
- Se armó las celdas y se tapó herméticamente los puertos de muestreo utilizando
teflón para sellar cualquier fuga de la mezcla. Se conectó el baño recirculador de
temperatura constante permitiendo que se establezca el equilibrio térmico en un
período de 15 minutos y manteniendo agitación constante de la mezcla.
- Una vez lograda temperatura constante (+/- 0.1 K) y manteniendo agitación
constante, se procedió a titular
con una jeringa desechable llena con el tercer
componente del sistema hasta que se aprecie una turbidez estable en la mezcla. Se
determinó la cantidad utilizada de reactivo por diferencia de pesos.
- Se realizó el mismo procedimiento para obtener las curvas binodales a tres diferentes
temperaturas: 298.15 K, 308.15 K y 318.15 K a la presión atmosférica de San
Andrés Cholula (598 mm Hg)
- Una vez alcanzado el punto de turbidez, se tomó alícuotas por triplicado de cada
punto y se midió el índice de refracción a la temperatura del ensayo.
- 38 -
- Se usaron los viales con una capacidad aproximada de 4 ml de agua para almacenar
las muestras recolectadas en cada punto.
- Con los datos experimentales obtenidos, se procedió a calcular la fracción masa para
los sistemas gasolina – etanol –agua y la fracción masa y fracción mol para los
sistemas isooctano-m-xileno-metanol e isooctano-m-xileno-etanol acuoso a las tres
temperaturas.
- Con los resultados obtenidos, se procedió a construir la curva binodal de solubilidad
para cada uno de los sistemas estudiados.
- Con los datos de índice de refracción medidos, se graficó índice de refracción vs
concentración de cada componente en la mezcla ternaria para obtener las curvas de
calibración para cada uno de los sistemas investigados.
- Con los datos obtenidos, se procedió a construir la curva binodal de solubilidad para
los sistemas estudiados.
5.4 Determinación de las líneas de unión (tie lines)
Para la determinación de las líneas de unión, se empleó el método de equilibrio
líquido – líquido a temperatura constante y posteriormente los datos experimentales obtenidos
se usaron para graficar las líneas de unión en el triángulo de Gibbs.
- Una vez obtenidos las curvas binodales, se procedió a seleccionar 7 puntos al azar
dentro de la región de inmiscibilidad (estos puntos constituyen sistemas ternarios de
dos fases) y se prepararon mezclas ternarias de concentración conocida de cada uno
de estos puntos.
- Se pesó en la celda de equilibrio la cantidad requerida de cada reactivo para tener un
peso total de 5 g de acuerdo a la relación porcentual seleccionada.
- Se armó las celdas y se tapó herméticamente los puertos de muestreo utilizando
teflón para sellar cualquier fuga de la mezcla. Se conectó el baño recirculador de
temperatura constante permitiendo que se establezca el equilibrio térmico en un
período de 15 minutos y manteniendo agitación constante de la mezcla.
- 39 -
- Una vez alcanzada temperatura constante (+/- 0.1 K) y manteniendo la agitación
constante, se dejó al sistema mezclarse por dos horas mínimo; al cabo de este tiempo,
se desconectó la agitación y se dejó reposar por un período de 8 horas.
- Se recolectaron mediante una jeringa tanto por el puerto de muestreo superior (fase
superior) y por el puerto de muestreo inferior (fase inferior) alícuotas de muestras por
triplicado y se midió el índice de refracción a la temperatura del ensayo.
- Se realizó el mismo procedimiento para obtener las líneas de unión a tres diferentes
temperaturas: 298.15 K, 308.15 K y 318.15 K a la presión atmosférica de San Andrés
Cholula (598 mm Hg)
- Con los datos experimentales de índice de refracción y empleando las curvas de
calibración obtenidas, se interpoló gráficamente para calcular las concentraciones de
los componentes en el ELL de las líneas de unión.
- Con los resultados obtenidos, se graficaron las líneas de unión en el triángulo de
Gibbs para cada uno de los sistemas.
5.5 Determinación de tolerancia al agua de los sistemas gasolina sintética - etanol – agua
y gasolina Magna – etanol – agua.
- Se seleccionaron mezclas binarias de concentración conocida de etanol
anhidro/gasolina 10/90, 20/80, 30/70, 40/60, 50/50, 60/40.
- Se pesó en la celda de equilibrio la cantidad requerida de cada reactivo para tener un
peso total de 5 g de acuerdo a la relación porcentual seleccionada.
- Se armó las celdas y se tapó herméticamente los puertos de muestreo utilizando
teflón para sellar cualquier fuga de la mezcla. Se conectó el baño recirculador de
temperatura constante permitiendo que se establezca el equilibrio térmico en un
período de 15 minutos y manteniendo agitación constante de la mezcla
- Se titularon con agua tridestilada mediante una jeringa, hasta observar presencia de
turbidez. La cantidad de agua agregada fue medida por la diferencia de masa de la
jeringa.
- Con los datos obtenidos se graficó el peso de agua añadido (porcentaje o en mg/l)
contra la cantidad empleada de etanol anhidro. Se obtuvo una ecuación de correlación
con la cual se calculó la tolerancia al agua a varias concentraciones de etanol.
- 40 -
Capítulo 6.
RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS.
En este capítulo se dan a conocer los resultados experimentales del equilibrio de fases de los
sistemas analizados, con la finalidad de observar el efecto que la temperatura tiene en la
solubilidad de agua en estos sistemas.
6.1 Validación de la Metodología.
En las Tablas 6.1 y 6.2 se observan los valores de fracción masa y fracción mol
respectivamente de los datos de equilibrio líquido- líquido obtenidos experimentalmente para
el sistema empleado como validación utilizando el método de punto de turbidez detallado en
el capítulo 5. Se obtuvieron 14 puntos para representar la curva binodal en el diagrama
ternario.
Para determinar las líneas de unión, se escogieron composiciones globales dentro de la zona
de dos fases de acuerdo a la metodología detallada en el capítulo 5 hasta que alcancen el
equilibrio. Se tomó muestras de la fase superior e inferior y se determinó su índice de
refracción para mediante interpolación gráfica determinar la composición en fracción masa y
fracción mol (Tablas 6.3 y 6.4)
Tabla 6.1. Fracción masa e Índice de refracción para el sistema isooctano–m-xileno- metanol a 298.15 K.
isooctano (w1)
metanol(w2)
m-xileno(w3)
0.9252
0.8662
0.8182
0.7600
0.6682
0.6163
0.3599
0.3751
0.3428
0.3117
0.5048
0.5687
0.7065
0.4256
0.0748
0.0865
0.1120
0.1384
0.1963
0.2388
0.5705
0.5345
0.6194
0.6883
0.3616
0.2880
0.1665
0.4467
0.0000
0.0473
0.0697
0.1017
0.1355
0.1449
0.0696
0.0904
0.0378
0.0000
0.1336
0.1433
0.1270
0.1277
- 41 -
índice de
Refracción
13835
1.3879
1.3888
1.3906
1.3907
1.3891
1.3603
1.3648
1.3538
1.3454
1.3803
1.3859
1.3917
1.3743
Tabla 6.2. Fracción mol e Índice de refracción para el sistema isooctano – m-xileno- metanol a 298.15 K
isooctano (x1)
0.7764
0.7070
0.6331
0.5579
0.4416
0.3798
0.1459
0.1578
0.1323
0.1127
0.2607
0.3252
0.4919
0.1976
metanol (x2)
0.2236
0.2515
0.3088
0.3619
0.4622
0.5242
0.8238
0.8013
0.8520
0.8872
0.6651
0.5866
0.4130
0.7387
m-xileno (x3)
0.0000
0.0415
0.0580
0.0802
0.0962
0.0960
0.0303
0.0409
0.0156
0.0000
0.0742
0.0881
0.0951
0.0637
Tabla 6.3. Valores experimentales (Fracción masa) de las líneas de unión en el equilibrio para el sistema
isooctano – m-xileno- metanol a 298.15 K
Fase Inferior (rica en metanol)
Fase Superior (rica en isooctano)
isooctano (w1)
m-Xileno (w2)
metanol (w3)
isooctano ( w1)
0.8875
0.8296
0.7269
0.6335
0.7851
0.7060
0.0804
0.1006
0.1548
0.2235
0.1245
0.1660
0.0322
0.0697
0.1183
0.1430
0.0904
0.1280
0.3314
0.3324
0.3844
0.4160
0.3521
0.4044
m-xileno(w2)
0.6625
0.6448
0.5185
0.4611
0.6026
0.4842
metanol(w3)
0.0060
0.0228
0.0971
0.1229
0.0453
0.1107
Tabla 6.4. Valores experimentales (Fracción mol) de las líneas de unión en el equilibrio para el sistema
Isooctano – m-Xileno- Metanol a 298.15 K
Fase Inferior (rica en metanol)
Fase Superior (rica en isooctano)
isooctano (x1)
m-Xileno (x2)
metanol (x3)
Isooctano (x1)
m-xileno (x2)
Metanol (x3)
0.7344
0.6568
0.5171
0.4001
05922
0.4920
0.2370
0.2839
0.3924
0.5028
0.3345
0.4121
0.0286
0.0594
0.0905
0.0971
0.0733
0.0959
0.1228
0.1252
0.1645
0.1899
0.1382
0.1799
0.8748
0.8655
0.7907
0.7498
0.8427
0.7672
0.0024
0.0092
0.0447
0.0603
0.0191
0.0530
- 42 -
6.1.1 Construcción de la curva binodal y líneas de unión del sistema ternario isooctanom-xileno – metanol a 298.15 K
Con los datos tabulados en las Tablas 6.1 y 6.3 se procede a graficar en el triángulo de Gibbs
el sistema ternario para obtener la curva binodal y las líneas de unión en fracción masa (Fig.
6.1)
Figura 6.1 Curva binodal y líneas de unión del sistema isooctano – m-xileno- metanol a 298.15
K. (Fracción masa)
La Figura 6.1 muestra el diagrama ternario de los datos obtenidos de equilibrio líquidolíquido experimentales para el sistema ternario isooctano- m-xileno- metanol a 298.15 K y
598 mm de Hg.
Los datos se encuentran en fracción masa, se puede observar que la región de inmiscibilidad
es pequeña y se encuentra desplazada en relación al isooctano, lo que indica que se forman
dos fases al agregar una pequeña cantidad de metanol en isooctano, por otro lado se observa
que la solubilidad mutua de isooctano en metanol es mayor.
Con los datos tabulados en las Tablas 6.2 y 6.4 se procede a graficar en el triángulo de Gibbs
el sistema ternario para obtener la curva binodal en fracción mol (Fig. 6.2)
- 43 -
Figura 6.2 Curva binodal y líneas de unión del sistema isooctano – m-xileno- metanol a 298.15
K. (Fracción mol)
La Figura 6.2 muestra la curva binodal para el sistema escogido para la validación presentado
en fracción mol. Estos valores se calcularon utilizando la masa agregada de cada reactivo y
los pesos moleculares respectivos de cada componente del sistema. Se puede observar que a
diferencia del diagrama anterior (Figura 6.1), la región de inmiscibildad esta desplazada hacia
el metanol lo que significa que la miscibilidad del metanol en isooctano en fracción masa es
mayor que la miscibilidad mutua del isooctano en el metanol al emplear los valores en
fracción mol.
6.1.2 Validación de datos obtenidos experimentalmente con los resultados del artículo
escogido para el sistema isooctano – m-xileno- metanol a 298.15 K.
Con los resultados obtenidos experimentalmente, comparamos con los datos extraídos del
trabajo de García – Flores y col (2001) para poder decidir si la metodología empleada en el
presente trabajo es válida.
- 44 -
Figura 6.3 Comparación de los datos experimentales del equilibrio líquido- líquido del sistema
Isooctano(x1) – m-Xileno(x2) – Metanol(x3) a 298,15 K. con respecto a la literatura. Éste trabajo
(
); (García- Flores y col., 2001) (
).
La Figura 6.3 muestra la comparación entre los datos obtenidos en el presente trabajo y los reportados
en el artículo. Se observa que los datos obtenidos experimentalmente en éste trabajo guardan similitud
con respecto a los reportados en la literatura, lo que nos que indica que la metodología experimental
empleada es correcta.
El análisis estadístico se presenta en las Tablas I y II y nos permite observar una desviación estándar
de +/- 0.0023 para la composición en fracción masa y de +/- 0.0010 para la composición en fracción
mol.
- 45 -
6.2. Construcción de la curva binodal del sistema gasolina sintética- etanol- agua a tres
temperaturas diferentes.
Para la determinación de los diagramas ternarios de este sistema, se utilizó una gasolina
sintética preparada en el laboratorio y con la siguiente composición.
Tabla 6.5 .Composición de la gasolina sintética preparada en el laboratorio
Componente
Concentración (%
Concentración (%
Peso)
volumen)
Parafinas (Isooctano)
70,00
Isoparafinas
0.00
0.00
Naftenos
0.00
0.00
Aromáticos (m-xileno)
30,00
Olefinas
0.00
0.00
Se presentan los datos de equilibrio líquido- líquido obtenidos de forma experimental.
6.2.1 Sistema ternario gasolina sintética- etanol- agua a 298.15 K.
En la Tabla 6.6 se observa los valores de fracción masa de los datos de equilibrio líquidolíquido obtenidos experimentalmente utilizando el método de punto de turbidez detallado en
el capítulo 5. Se obtuvieron 16 puntos para representar la curva binodal en el diagrama
ternario.
Para determinar las líneas de unión, se escogieron composiciones globales dentro de la zona
de dos fases de acuerdo a la metodología detallada en el capítulo 5. Se toman muestras de la
fase superior e inferior y se determina su índice de refracción para mediante interpolación
gráfica determinar la composición en fracción masa (Tabla 6.7).
- 46 -
Tabla 6.6. Fracción masa e Índice de refracción para el sistema gasolina sintética - etanol- agua
a 298.15 K.
agua
(w1)
gasolina sintética
(w2)
etanol anhidro
(w3)
índice refracción
experimental
0.9977
0.8957
0.7965
0.5948
0.3958
0.2962
0.2159
0.1798
0.1499
0.1327
0.0900
0.0678
0.0335
0.0109
0.0031
0.0015
0.0023
0.0033
0.0048
0.0068
0.0102
0.0238
0.0712
0.1124
0.1493
0.1804
0.2749
0.3730
0.5809
0.7905
0.8950
0.9985
0.0000
0.1010
0.1986
0.3983
0.5941
0.6800
0.7129
0.7078
0.7007
0.6869
0.6351
0.5592
0.3856
0.1986
0.1019
0.0000
1.3327
1.3397
1.3471
1.3575
1.3628
1.3653
1.3661
1.3684
1,3715
1.3720
1.3765
1.3820
1.3944
1.4084
1.4143
1.4174
Tabla 6.7. Valores experimentales (Fracción masa) de las líneas de unión en el equilibrio para el sistema
Gasolina sintética –Etanol- Agua a 298.15 K
Fase Inferior (rica en agua)
Fase Superior (rica en gasolina)
agua
(w1)
gasolina
sintética (w2)
etanol
anhidro (w3)
agua
(w1)
Gasolina
Sintética (w2)
etanol
anhidro (w3)
0.8515
0.6427
0.4421
0.4046
0.2371
0.1613
0.1556
0.0040
0.0063
0.0094
0.0100
0.0462
0.1358
0.1426
0.1445
0.3510
0.5485
0.5854
0.7168
0.7028
0.7018
0.0017
0.0017
0.0023
0.0026
0.0028
0.0029
0.0043
0.9907
0.9862
0.9506
0.9328
0.9172
0.9095
0.8732
0.0077
0.0120
0.0471
0.0646
0.0800
0.0876
0.1225
Con los datos tabulados de las Tablas 6.6 y 6.7, se construye la curva binodal y las líneas de
unión para este sistema.
- 47 -
Figura 6.4 Curva binodal y líneas de unión del sistema gasolina sintética-etanol-agua a 298.15 K.
El análisis estadístico se presenta en las Tablas I y II y nos permite observar una desviación
estándar de +/- 0.0023 para la composición en fracción masa (Anexo II).
La región de inmiscibilidad de esta sistema es muy amplia, por debajo de aproximadamente
73% de etanol anhidro (0.73 fracción masa).
6.2.2 Sistema ternario Gasolina Sintética- Etanol- Agua a 308.15 K.
En la Tabla 6.8 se observa los valores de fracción masa de los datos de equilibrio líquidolíquido obtenidos experimentalmente utilizando el método de punto de turbidez detallado en
el capítulo 5. Se obtuvieron 16 puntos para representar la curva binodal en el diagrama
ternario. La Tabla 6.8 corresponde a los datos en fracción masa.
Para determinar las líneas de unión, se escogieron composiciones globales dentro de la zona
de dos fases de acuerdo a la metodología detallada en el capítulo 5. Se toman muestras de la
- 48 -
fase superior e inferior y se determina su índice de refracción para mediante interpolación
gráfica determinar la composición en fracción masa (Tabla 6.9).
Las Tablas 6.8 y 6.9 muestran los valores obtenidos de forma experimental de la curva
binodal y el índice de refracción correspondiente a cada composición para el sistema gasolina
sintética- etanol- agua a 308.15 K.
Tabla 6.8 Fracción masa e Índice de refracción para el sistema gasolina sintética- etanol- agua a
308.15 K.
agua
(w1)
gasolina sintética
(w2)
etanol anhidro
(w3)
índice refracción
experimental
0.9974
0.9036
0.7957
0.5938
0.3976
0.2894
0.2117
0.1750
0.1480
0.1054
0.0768
0.0409
0.0147
0.0096
0.0023
0.0026
0.0041
0.0053
0.0105
0.0171
0.0396
0.0849
0.1340
0.1696
0.2682
0.3695
0.5754
0.7875
0.8904
0.9977
0.0000
0.0924
0.1990
0.3957
0.5853
0.6710
0.7034
0.6910
0.6824
0.6264
0.5537
0.3837
0.1978
0.1000
0.0000
1.3316
1.3378
1.3443
1.3541
1.3592
1,3610
1.3673
1.3659
1.3678
1.3745
1.3808
1.3869
1.3990
1.4073
1.4118
Tabla 6.9 Valores experimentales (Fracción masa) de las líneas de unión en el equilibrio para el sistema
gasolina sintética –etanol- agua a 308.15 K
Fase Inferior (rica en agua)
Fase Superior (rica en gasolina)
agua
(w1)
0.8172
0.5746
0.4283
0.2824
0.2479
0.1399
gasolina sintética
(w2)
00051
0.0110
0.0161
0.0436
0.0638
0.1883
etanol
anhidro (w3)
0.1777
0.4145
0.5556
0.6739
0.6883
0.6718
agua
(w1)
00027
0.0030
0.0037
0.0047
0.0074
0.0109
gasolina sintética
(w2)
0.9921
0.9873
0.9770
0.9627
0.9229
0.8721
etanol
anhidro (w3)
0.0052
0.0096
0.0193
0.0326
0.0697
0.1171
0.1274
0.2172
0.6554
0.0182
0.8255
0.1563
- 49 -
Con los datos tabulados en las Tablas 6.8 y 6.9, se construye el diagrama ternario para este
sistema.
Figura 6.5 Curva binodal y líneas de unión del sistema gasolina sintética-etanol-agua a 308.15 K.
La región de inmiscibilidad de esta sistema continúa siendo muy amplia, por debajo de
aproximadamente 70% de etanol anhidro (0.70 fracción masa), pero es significativamente
menor que el sistema a 298.15 K (3% menor con respecto a la concentración de etanol).
6.2.3 Sistema ternario gasolina sintética- etanol- agua a 318.15 K.
Las Tablas 6.10 y 6.11 muestran los valores obtenidos de forma experimental de la curva
binodal y el índice de refracción correspondiente a cada composición para el sistema gasolina
sintética- etanol- agua a 318.15. K. La Tabla 6.10 corresponde a los datos en fracción masa.
- 50 -
Tabla 6.10. Fracción masa e Índice de refracción para el sistema gasolina sintética etanol- agua 318.15 K.
agua
(w1)
0.9969
0.8904
0.7907
0.5866
0.3927
0.2827
0.2310
0.1693
0.1651
0.1643
0.1171
0.0818
0.0474
0.0196
0.0100
0.0037
gasolina sintética
(w2)
0.0031
0.0068
0.0078
0.0202
0.0259
0.0584
0.0965
0.1649
0.1740
0.1691
0.2648
0.3698
0.5717
0.7839
0.8911
0.9963
etanol anhidro
(w3)
0.0000
0.1028
0.2015
0.3932
0.5814
0.6588
0.6726
0.6658
0.6610
0.6666
0.6181
0.5483
0.3809
0.1965
0.0989
0.0000
índice refracción
experimental
1.3307
1,3367
1.3470
1.3511
1.3565
1.3588
1.3673
1.3639
1.3639
1.3684
1.3734
1.3804
1.3948
1.4027
1.4069
1.4072
Tabla 6.11. Valores experimentales (Fracción masa) de las líneas de unión en el equilibrio para el sistema
Gasolina sintética –Etanol- Agua a 318.15 K
Fase Inferior (rica en gasolina)
Fase Superior (rica en gasolina)
Agua
(w1)
Gasolina
Sintética (w2)
Etanol
(w3)
Agua
(w1)
Gasolina
Sintética (w2)
Etanol
(w3)
0.8494
0.5782
0.4227
0.3322
0.2511
0.1686
0.1530
0.0072
0.0205
0.0250
0.0438
0.0817
0.1673
0.1969
0.1434
0.4013
0.5524
0.6240
0.6672
0.6641
0.6501
0.0040
0.0047
0.0074
0.0085
0.0110
0.0135
0.0164
0.9921
0.9828
0.9464
0.9316
0.8973
0.8634
0.8267
0.0039
0.0125
0.0462
0.0599
0.0917
0.1230
0.1569
Con los datos tabulados en las Tablas 6.10 y 6.11, se construye el diagrama ternario para este
sistema.
- 51 -
Figura 6.6 Curva binodal y líneas de unión del sistema gasolina sintética-etanol-agua a 318.15 K.
A esta temperatura, se observa una disminución significativa de la región de inmiscibilidad
de este sistema, aunque esta región es amplia, está por debajo de aproximadamente el 68% de
etanol anhidro (0.68 fracción masa), pero es significativamente menor que el sistema a 308.15
K y 298.15 K (3% y 5% menor con respecto a la concentración de etanol).
6.2.4 Comparación de los diagramas ternarios a las tres temperaturas
Para observar el efecto de la Temperatura en el sistema estudiado, se procede a graficar las
curvas binodales del sistema gasolina sintética – etanol – agua a 298.15 K, 308.15 K y 318.15
K según la Figura 6.7 que nos indica que la temperatura afecta sensiblemente a las
concentraciones relativas de los componentes en el equilibrio líquido – líquido de este sistema
- 52 -
Figura 6.7 Curvas binodales del sistema gasolina sintética- etanol- agua a 298.15 K
( ) ,308.15K ( ) y 318.15 K ( ).
Como se observa en la Figura 6.7, al aumentar la temperatura disminuye la zona de
inmiscibilidad del sistema gasolina sintética- etanol- agua siendo más marcado el efecto a la
temperatura de 318.15 K.
6.3 Construcción de la curva binodal del sistema Gasolina Magna- Etanol- Agua a tres
temperaturas diferentes.
Para la determinación de los diagramas ternarios de este sistema, se utilizó gasolina Magna
producida por Pemex y con la siguiente composición de acuerdo a análisis realizado en el
Laboratorio de Control de Calidad del Complejo Petroquímico Cangrejera (Anexo IV).
Tabla 6.12 Composición de la gasolina Magna usada en la presente investigación
Componente
Parafinas
Isoparafinas
Naftenos
Aromáticos
Olefinas
Concentración (% Peso)
12.75
29.365
7.928
37.644
11.460
- 53 -
Concentración (% volumen)
14.62
32.632
7.631
31.903
12.399
Se presentan los datos de equilibrio líquido- líquido obtenidos de forma experimental para
cada sistema a las 3 diferentes temperaturas empleadas.
6.3.1 Sistema ternario gasolina Magna- etanol- agua a 298.15 K.
La Tabla 6.13 muestra los valores obtenidos de forma experimental en fracción masa de cada
componente y el índice de refracción correspondiente a cada composición para el sistema
gasolina - etanol- agua a 298.15. K. Se escogen 16 puntos para obtener el diagrama ternario
de este sistema.
La Tabla 6.14 recopila los valores de composición en fracción masa en el equilibrio del
sistema ternario gasolina Magna – etanol - agua para determinar las líneas de unión en el
equilibrio a 298.15 K
Tabla 6.13. Fracción masa e índice de refracción para el sistema gasolina Magnaetanol- agua a 298.15 K.
Agua
(w1)
0.9977
0.8960
0.7923
0.5886
0.3977
0.2897
0.2327
0.1717
0.1488
0.1052
0.0953
0.0757
0.0404
0.0146
0.0036
0.0015
Gasolina Magna
(w2)
0.0023
0.0037
0.0072
0.0095
0.0146
0.0346
0.0773
0.1455
0.1747
0.2687
0.2849
0.3634
0.5756
0.7858
0.8968
0.9985
- 54 -
Etanol anhidro
(w3)
0.0000
0.1002
0.2005
0.4019
0.5877
0.6757
0.6900
0.6828
0.6765
0.6261
0.6198
0.5609
0.3840
0.1995
0.0996
0.0000
índice refracción
experimental
1.3327
1.3397
1.3471
1.3589
1.3638
1.3661
1.3673
1.3712
1.3735
1.3786
1.3758
1.3849
1.3974
1.4135
1.4231
1.4268
Tabla 6.14. Valores experimentales (Fracción masa) de las líneas de unión en el equilibrio para el sistema
Gasolina Magna –Etanol- Agua a 298.15 K
Fase Inferior (rica en agua)
Fase Superior (rica en gasolina)
Agua
(w1)
Gasolina Magna
(w2)
Etanol
Anhidro (w3)
Agua
(w1)
Gasolina Magna
(w2)
Etanol
Anhidro (w3)
0.8532
0.7549
0.5782
0.4379
0.2212
0.1536
0.1337
0.0058
0.0050
0.0097
0.0135
0.0901
0.1642
0.2073
0.1411
0.2401
0.4120
0.5485
0.6887
0.6821
0.6591
0.0017
0.0018
0.0019
0.0020
0.0027
0.0036
0.0040
0.9930
0.9856
0.9811
0.9756
0.9408
0.8959
0.8729
0.0054
0.0126
0.0170
0.0224
0.0565
0.1005
0.1231
Con los datos tabulados en las Tablas 6.13 y 6.14, se construye la curva binodal y las líneas
de unión para este sistema.
Figura 6.8 Curva binodal y líneas de unión del sistema gasolina Magna - etanol- agua a 298.15 K.
- 55 -
6.3.2 Sistema ternario gasolina Magna- etanol- agua a 308.15 K.
Las Tablas 6.15 y 6.16 muestran los valores obtenidos de forma experimental de la curva
binodal y el índice de refracción correspondiente a cada composición para el sistema Gasolina
- Etanol- Agua a 308,15. K, en fracción masa
Tabla 6.15. Fracción masa e índice de refracción para el sistema gasolina Magna -etanol- agua a
308.15 K.
Agua
(w1)
0.9974
0.8955
0.7981
0.5914
0.3971
0.2881
0.2345
0.1689
0.1632
0.1146
0.1030
0.0849
0.0473
0.0178
0.0077
0.0023
Gasolina Magna
(w2)
0.0026
0.0042
0.0064
0.0086
0.0144
0.0447
0.0825
0.1624
0.1686
0.2658
0.3022
0.3629
0.5715
0.7849
0.8930
0.9977
Etanol anhidro
(w3)
0.0000
0.1003
0.1955
0.4000
0.5885
0.6672
0.6830
0.6687
0.6681
0.6195
0.5948
0.5522
0.3812
0.1973
0.0993
0.0000
índice refracción
experimental
1.3318
1.3381
1.3449
1.3542
1.3598
1.3659
1.3673
1.3688
1.3674
1.3728
1.3750
1.3789
1.3882
1.3995
1.4168
1.4225
Tabla 6.16. Valores experimentales (Fracción masa) de las líneas de unión en el equilibrio para el sistema
gasolina Magna–etanol- agua a 308.15 K
Fase Inferior (rica en agua)
Fase Superior (rica en gasolina)
Agua
(w1)
Gasolina Magna
(w2)
Etanol
Anhidro (w3)
Agua
(w1)
Gasolina Magna
(w2)
Etanol
Anhidro (w3)
0.8290
0.7117
0.5799
0.4269
0.1981
0.1338
0.1137
0.0058
0.0050
0.0089
0.0061
0.1269
0.2274
0.2676
0.1651
0.2833
0.4112
0.5669
0.6750
0.6387
0.6186
0.0027
0.0032
0.0035
0.0040
0.0057
0.0083
0.0100
0.9905
0.9813
0.9751
0.9648
0.9320
0.8864
0.8677
0.0068
0.0156
0.0214
0.0312
0.0623
0.1054
0.1223
- 56 -
Con los datos tabulados en las Tablas 6.15 y 6.16, se construye el diagrama ternario para este
sistema.
Figura 6.9 Curva binodal y líneas de unión del sistema gasolina Magna –etanol- agua a 308.15 K.
.
6.3.3 Sistema ternario gasolina Magna- etanol- agua a 318.15 K.
Las Tablas 6.17 y 6.18 muestran los valores obtenidos de forma experimental de la curva
binodal y el índice de refracción correspondiente a cada composición para el sistema gasolina
Magna- etanol- agua a 318,15. K, la Tabla 6.17 corresponde a los datos en fracción masa
- 57 -
Tabla 6.17. Fracción masa e índice de refracción para el sistema gasolina Magna-etanol- agua a
318.15 K.
agua
(w1)
0.9969
0.8915
0.7965
0.5880
0.3934
0.2831
0.2310
0.1775
0.1627
0.1230
0.1069
0.0900
0.0521
0.0190
0.0091
0.0037
gasolina Magna
(w2)
0.0031
0.0070
0.0072
0.0148
0.0265
0.0587
0.0965
0.1661
0.1888
0.2631
0.3199
0.3648
0.5686
0.7918
0.8914
0.9963
etanol anhidro
(w3)
0.0000
0.1015
0.1962
0.3972
0.5801
0.6582
0.6726
0.6564
0.6485
0.6139
0.5732
0.5451
0.3792
0.1892
0.0995
0.0000
índice refracción
experimental
1.3327
1.3368
1.3430
1.3511
1.3564
1.3586
1.3673
1.3666
1.3638
1.3701
1.3686
1.3755
1.3846
1.4026
1.4114
1.4165
Tabla 6.18 Valores experimentales (Fracción masa) de las líneas de unión en el equilibrio para el sistema
gasolina Magna–etanol- agua a 318.15 K
Fase Inferior (rica en agua)
Fase Superior (rica en gasolina)
agua
(w1)
gasolina Magna
(w2)
etanol
anhidro (w3)
agua
(w1)
gasolina Magna
(w2)
etanol
anhidro (w3)
0.8417
0.6540
0.4913
0.2910
0.2017
0.1602
0.1223
0.0063
0.0109
0.0206
0.0564
0.1134
0.1777
0.2787
0.1520
0.3351
0.4881
0.6526
0.6849
0.6621
0.5989
0.0039
0.0043
0.0046
0.0050
0.0061
0.0085
0.0103
0.9916
0.9836
0.9788
0.9709
0.9486
0.8967
0.8786
0.0045
0.0121
0.0166
0.0241
0.0452
0.0948
0.1111
Con los datos tabulados en las Tablas 6.17 y 6.18, se construye el diagrama ternario para este
sistema.
- 58 -
Figura 6.10 Curva binodal y líneas de unión del sistema gasolina Magna-etanol-agua a 318.15 K.
.
6.3.4 Comparación de los diagramas ternarios a las tres temperaturas
Para observar el efecto de la temperatura en el sistema estudiado, se procedió a graficar las
curvas binodales del sistema gasolina Magna– etanol – agua a 298.15 K, 308.15 K y 318.15 K
obteniéndose un diagrama ternario como indica la Figura 6.11
- 59 -
Figura 6.11 Curvas binodales del sistema gasolina Magna- etanol- agua a 298.15 K
( ), 308.15K ( ) y 318.15 K ( ).
6.4 Sistema ternario gasolina Magna– (etanol-terbutanol (10% peso))-agua a 298.15 K.
La Tabla 6.19 muestran los valores obtenidos de forma experimental en fracción masa de cada
componente y el índice de refracción correspondiente a cada composición para el sistema
gasolina Magna– (etanol-terbutanol (10% peso))- agua a 298.15 K. Se escogen 16 puntos para
obtener el diagrama ternario de este sistema.
La Tabla 6.20 recopila los valores de composición en fracción masa en el equilibrio de este
sistema ternario para determinar las líneas de unión a la temperatura de 298.15 K
- 60 -
Tabla 6.19. Fracción masa e Índice de refracción para el sistema gasolina Magna- (etanolterbutanol (10% peso)) - agua a 298.15 K.
Agua
Gasolina Magna
Etanol anhidro
índice refracción
(w1)
(w2)
(w3)
experimental
0.9955
0.0045
0.0000
1.3327
0.8967
0.0067
0.0965
1.3397
0.7872
0.0115
0.2014
1.3471
0.5868
0.0206
0.3926
1.3589
0.3808
0.0466
0.5727
1.3638
0.2777
0.0738
0.6485
1.3661
0.2483
0.0827
0.6689
1.3712
0.1715
0.1658
0.6627
1.3673
0.1658
0.1768
0.6574
1.3758
0.1195
0.2649
0.6156
1.4259
0.0880
0.3646
0.5474
1.4231
0.0502
0.5696
0.3803
1.4135
0.0182
0.7851
0.1968
1.3974
0.0097
0.8907
0.0996
1.3849
0.0043
0.9957
0.0000
1.3786
Tabla 6.20. Valores experimentales (Fracción masa) de las líneas de unión en el equilibrio para
el sistema gasolina Magna - (etanol - terbutanol (10% peso)) - Agua a 298.15 K.
Fase Superior
Fase Inferior
agua
Gasolina
etanol-
agua
gasolina
etanol –
(w1)
Magna (w2)
terbutanol (w3)
(w1)
(w2)
terbutanol)(w3)
0.8832
0.0092
0.1077
0.0037
0.9932
0.0032
0.8340
0.0071
0.1589
0.0053
0.9753
0.0194
0.6236
0.0117
0.3647
0.0039
0.9568
0.0393
0.5180
0.0176
0.4644
0.0086
0.9260
0.0654
0.2424
0.0960
0.6616
0.0046
0.9285
0.0668
0.1664
0.1768
0.6568
0.0077
0.8831
0.1092
0.1451
0.2102
0.6447
0.0103
0.8630
0.1267
- 61 -
Con los datos tabulados en las Tablas 6.19 y 6.20, se construye la curva binodal y las líneas
de unión para este sistema.
Figura 6.12 Curva binodal y líneas de unión del sistema gasolina – (etanol-terbutanol)- agua a
298.15 K.
6.5 Comparación de los sistemas gasolina Magna – etanol – agua y gasolina Magna –
(etanol-terbutanol) - agua a 298.15 K
Para observar el efecto de la aditivación de un cosolvente (terbutanol 10%) en el sistema
estudiado, se procede a graficar las curvas binodales de los sistemas gasolina Magna – etanol
– agua y el sistema gasolina Magna– (etanol-terbutanol)-agua a 298.15 K
- 62 -
Figura 6.13 Curvas binodales de los sistemas gasolina Magna -etanol- agua ( ) y gasolina Magna
– (etanol-terbutanol)-agua (
) a 298.15 K
6.6 Sistema ternario isooctano–m-xileno- etanol acuoso (95.6% peso) a 298.15 K.
En esta sección se presenta el diagrama ternario del sistema isooctano-m-xileno – etanol
acuoso a 298.15 K. La concentración de etanol acuoso se determinó que correspondía al
azeótropo de etanol (95.6 % peso) de acuerdo a análisis (anexo V)
En las Tablas 6.21 y 6.22 se observa los valores de fracción masa y fracción mol
respectivamente de los datos de equilibrio líquido- líquido obtenidos experimentalmente para
el sistema isooctano – m-xileno- etanol acuoso. Se obtuvieron 8 puntos para representar la
curva binodal en el diagrama ternario.
- 63 -
Tabla 6.21. Fracción masa e índice de refracción para el sistema isooctano–m-xileno- etanol acuoso a
298.15 K.
isooctano
(w1)
0.9403
0.9014
0.8611
0.7909
0.7440
0.7083
0.6940
0.7026
etanol acuoso
(w2)
0.0597
0.0455
0.0349
0.0832
0.1389
0.1947
0.2222
0.2974
m-xileno
(w3)
0.0000
0.0532
0.1040
0.1259
0.1171
0.0970
0.0838
0.0000
índice de
refracción
1.3835
1.3879
1.3888
1.3906
1.3907
1.3891
1.3603
1.3648
Tabla 6.22. Fracción mol para el sistema isooctano – m-xileno- etanol acuoso a 298.15 K
isooctano
(x1)
0.9403
0.9014
0.8611
0.7909
0.7440
0.7083
0.6940
0.7026
etanol acuoso
(x2)
0.0597
0.0455
0.0349
0.0832
0.1389
0.1947
0.2222
0.2974
m-xileno
(x3)
0.0000
0.0532
0.1040
0.1259
0.1171
0.0970
0.0838
0.0000
Tabla 6.23. Valores experimentales (Fracción masa) de las líneas de unión en el equilibrio para el sistema
isooctano – m-xileno- etanol acuoso a 298.15 K
Fase Superior
isooctano
(w1)
0.8875
0.8296
0.7269
0.6335
m-xileno
(w2)
0.0804
0.1006
0.1548
0.2235
Fase Inferior
etanol acuoso
(w3)
0.0322
0.0697
0.1183
0.1430
- 64 -
isooctano
(w1)
0.3314
0.3324
0.3844
0.4160
m-xileno
(w2)
0.6625
0.6448
0.5185
0.4611
etanol acuoso
(w3)
0.0060
0.0228
0.0971
0.1229
Tabla 6.24. Valores experimentales (Fracción mol) de las líneas de unión en el equilibrio para el sistema
isooctano – m-xileno- etanol acuoso a 298.15 K
isooctano
(x1)
0,7344
0,6568
0,5171
0,4001
Fase Superior
m-xileno
(x2)
0,2370
0,2839
0,3924
0,5028
etanol acuoso
(x3)
0,0286
0,0594
0,0905
0,0971
isooctano
(x1)
0,1228
0,1252
0,1645
0,1899
Fase Inferior
m-xileno
etanol acuoso
(x2)
(x3)
0,8748
0,0024
0,8655
0,0092
0,7907
0,0447
0,7498
0,0603
6.6.1 Construcción de la curva binodal y líneas de unión del sistema ternario isooctano- mxileno – etanol acuoso a 298.15 K
Con los datos tabulados en las tablas 6.21 y 6.23 se procede a graficar el sistema ternario:
Figura 6.14 Curva binodal sistema isooctano – m-xileno- etanol acuoso a 298.15 K.
(Fracción masa)
La Figura 6.14 muestra el diagrama ternario de los datos obtenidos de equilibrio líquidolíquido experimentales para el sistema ternario isooctano- m-xileno- metanol a 298.15 K y
598 mm de Hg. Los datos se encuentran en fracción masa, se puede observar que la región de
- 65 -
inmiscibilidad es pequeña y se encuentra desplazada en relación al isooctano, lo que indica
que se forman dos fases al agregar una pequeña cantidad de etanol acuoso en isooctano, por
otro lado se observa que la solubilidad mutua de isooctano en metanol es mayor.
6.6.2 Construcción de la curva binodal y líneas de unión del sistema ternario Isooctanom-Xileno – etanol acuoso a 298.15 K en fracción mol
Con los datos tabulados en las tablas 6.22 y 6.24 se procede a graficar el sistema ternario:
Figura 6.15 Curva binodal del Sistema isooctano – m-xileno- etanol acuoso a 298.15 K.
(Fracción mol)
La Figura 6.15 muestra la curva binodal para el sistema presentado en fracción mol. Estos
valores se calcularon utilizando la masa agregada de cada reactivo y los pesos moleculares
respectivos de cada componente del sistema. Se puede observar que a diferencia del diagrama
anterior (Figura 6.14), la región de inmiscibildad esta desplazada hacia el etanol acuoso lo
que significa que la miscibilidad del etanol acuoso en isooctano en fracción masa es mayor
- 66 -
que la miscibilidad mutua del isooctano en el etanol acuoso al emplear los valores en
fracción mol.
6.7 Tolerancia al agua de los sistemas ternarios gasolinas – etanol – agua
En esta sección se obtienen las curvas de tolerancia al agua a tres temperaturas diferentes
para los sistemas gasolina sintética – etanol – agua y gasolina Magna - etanol – agua y la
curva de tolerancia al agua para el sistema gasolina Magna – etanol – agua con aditivo y sin
aditivo.
6.7.1 Tolerancia al agua del sistema ternario gasolina sintética – etanol – agua
La figura 6.16 muestra las curvas de tolerancia de agua para el sistema gasolina sintética –
etanol anhidro – agua. Se observa en primer lugar que al aumentar el porcentaje de etanol, el
sistema tolera mayor cantidad de agua. Al aumentar la temperatura del sistema, aumenta la
tolerancia al agua y la región de inmiscibilidad va disminuyendo.
Fig. 6.16 Efecto del contenido de etanol en la solubilidad en el sistema etanol – gasolina sintética
- 67 -
6.7.2 Tolerancia al agua del sistema ternario gasolina Magna– etanol – agua
La figura 6.17 muestra las curvas de tolerancia de agua para el sistema gasolina Magna –
etanol anhidro – agua. Se observa en primer lugar que al aumentar el porcentaje de etanol, el
sistema tolera mayor cantidad de agua. Al aumentar la temperatura del sistema, aumenta la
tolerancia al agua y la región de inmiscibilidad va disminuyendo.
Cantidad de agua para separación de fase
(mg/l)
Curvas de tolerancia al agua del sistema gasolina
Magna - etanol -agua
120000
100000
298.15 K
308.15 K
318.15 K
80000
60000
40000
20000
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
Fracción masa de Etanol
Fig. 6.17 Efecto del contenido de etanol en la solubilidad en el sistema etanol – gasolina Magna
6.7.3 Tolerancia al agua del sistema ternario gasolina Magna– etanol – agua con aditivo
y sin aditivo.
La figura 6.17 muestra las curvas de tolerancia de agua para el sistema gasolina Magna –
etanol anhidro – agua con aditivo y sin aditivo. Se observa en primer lugar que al adicionar el
terbutanol (cosolvente), el sistema tolera mayor cantidad de agua.
- 68 -
Cantidad de agua (ppm)
Tolerancia al agua del sistema gasolina Magna
- etanol con aditivo y sin aditivo
180000
160000
140000
120000
100000
80000
60000
40000
20000
0
Sin aditivo T 298.15 K
Con aditivo T 298.15 K
0
0,2
0,4
0,6
0,8
Fracción masa de agua
Fig. 6.18 Efecto del contenido de etanol en la solubilidad en el sistema etanol – gasolina Magna
con aditivo y sin aditivo a 298.15 K
- 69 -
Capítulo 7.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
7.1 Conclusiones
A partir de este trabajo experimental se logró cumplir como objetivo general la realización del
estudio del uso de etanol como aditivo oxigenante para gasolina sintética formada por mxileno e isooctano y gasolina refinada, además de analizar la tolerancia del agua en este
sistema.
Éste objetivo general se logró mediante la realización de los objetivos específicos propuestos
inicialmente, para ellos se determinó de forma experimental los datos de equilibrio líquidolíquido para la construcción de la curva binodal del sistema isooctano- m-xileno- metanol a
298.15 K.
En la validación del método, la curva binodal obtenida a 298.15 K se cumplió con el objetivo
específico por cuanto de acuerdo a los datos experimentales obtenidos comparados con los
datos del artículo de García et al (2001) guardan una excelente correlación.
Los sistemas estudiados, gasolina sintética – etanol – agua y gasolina Magna – etanol – agua
se caracterizan por presentar una región de inmiscibilidad (miscibilidad parcial) muy grande.
A partir de las curvas binodales se puede observar la dependencia que existe entre las
concentraciones en el equilibrio líquido- líquido y la temperatura del sistema., ya que un
aumento de temperatura da como resultado una disminución del área de la curva binodal.
Un aumento de temperatura en ambos sistemas da como resultado una disminución leve pero
notaria de la fase parcialmente visible obteniéndose a la vez una región de miscibilidad o de
una sola fase mayor.
- 70 -
La solubilidad de agua en los sistemas estudiados, gasolina sintética – etanol – agua y
gasolina – etanol – agua aumenta proporcionalmente a la cantidad de etanol presente en la
mezcla.
De la comparación de los sistemas ternarios con aditivo y sin aditivo, se observa que el
sistema aditivado aumentó la región de una sola fase a una temperatura más baja.
De acuerdo a los resultados obtenidos, la tolerancia al agua de estos sistemas depende de la
temperatura, de la concentración de etanol, y de la presencia de aditivos
Comparando los resultados entre el sistema de gasolina sintética y el sistema de gasolina
Magna, se observa que este último sistema presenta una región de una sola fase mayor que la
del primer sistema.
A mayor concentración de aromáticos, se aumenta significativamente la solubilidad de agua
en estos sistemas. El contenido de aromáticos en la gasolina Magna del sistema gasolina
Magna – etanol – agua es mayor (37% peso) que en la gasolina sintética (30% peso) del
sistema gasolina sintética – etanol agua a las tres temperaturas indicadas.
Es posible utilizar etanol hidratado (95,6% peso) en las mezclas etanol – gasolina
observándose que a concentraciones mayores al 15%, la estabilidad de la mezcla es muy
parecida a la que tienen las mezclas de gasolina con etanol anhidro.
En el estudio del sistema isooctano – m-xileno – etanol acuoso, la curva binodal obtenida a
298.15 K es incluso mucho menor que la curva binodal obtenida empleando metanol como
aditivo reportada en el trabajo realizado en el Instituto Mexicano del Petróleo (García- Flores,
2005), es por ello que el etanol se ha estado empleando en gran medida como aditivo en
distintos países del mundo.
Con esto se pudo ver que este sistema verdaderamente soporta una buena cantidad de agua
antes de la aparición de turbidez lo que representa una gran ventaja debido a la afinidad que
presenta el etanol con el agua.
- 71 -
Finalmente para que el etanol pueda ser empleado como aditivo oxigenante se debe considerar
la temperatura a la que se encuentra expuesta la mezcla gasolina- etanol, entre mayor sea la
temperatura mayor será la región miscible; además de considerarse la cantidad de agua
presente en donde se contenga la mezcla.
7.2 Recomendaciones
Es importante continuar con el estudio de las propiedades termofísicas del sistema gasolina –
etanol – agua debido al alcance y la importancia actualmente tienen las mezclas de alcoholes
con gasolina.
Se debe continuar con el estudio del efecto que causa en la solubilidad del agua en las
mezclas la adición de aditivos. En esta investigación únicamente se investigó al tercbutanol.
Es de suma importancia estudiar con más detenimiento el uso de etanol hidratado por cuanto
su uso en las mezclas podría tener potenciales beneficios económicos dado el menor costo de
este alcohol.
- 72 -
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Cerpa M. G., 2004, Producción del etanol anhidro como aditivo para la gasolina a partir de la
caña de azúcar de la región del río Huallaga: Universidad de Valladolid, Facultad de Ciencias,
Dpto. de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente Valladolid, España.
Ceviz M. A. y Yuksel F., 2004, Effects of ethanol–unleaded gasoline blends on cyclic
variability and emissions in an SI engine, Applied Thermal Engineering. Elsevier
Dutchak V., Astakhova O., y Kvitkovsky L., 2011, Chemistry and Chemical Technology, No.
2, 2011 Chemical Technology
EPPETROECUADOR, 2012. Noticias Biocombustible. Disponible en:
http://www.petrocomercial.com/wps/documentos/noticias/noticias_template_solo/ecopais
EPPetroecuador,
2011,
Boletín
de
Prensa
No.
012,
Quito.
Disponible
en:
www.eppetroecuador.ec/idc/groups/public/documents/.../site-207123.pdf
EPPetroecuador y CTH, 2004 Calidad del aire en la ciudad de Guayaquil e incidencia sobre la
salud humana. Disponible en: www.bvsde.paho.org/bvsci/e/fulltext/guayaqil/diagnost.pdf
García Flores, B.E., Gramajo de Doz, M. 2005, “Liquid–liquid equilibria for pseudoternary
systems: isooctane–benzene– (methanol +water)”. Instituto Mexicano del Petróleo, México.
González M., 2007, Sinergia Petróleo Biocombustibles, Ministerio de Minas y Petróleo.
Disponible en:
http://www.ceda.org.ec/descargas/ForoBio/3%20PANEL/Mauro%20Gonzalez.pdf
Gramajo de Doz M. B., Bonatti C. M. y Solimo H. N., 2004, Water tolerance and ethanol
concentration in ethanol-gasoline fuels at three temperatures, Energy and Fuel 18, 334-337
- 73 -
Gupta Ram B., Demirbas A. 2010, Gasoline, Diesel, and Ethanol biofuels from grasses and
plants, First published 2010, Cambridge University Press.
He B. Q., Wang J., X., Hao J.- M., Yan X.- G. and Xiao J.- H., 2003, A study on emission
characteristics of an EFI engine with ethanol blended gasoline fuels, Atmospheric
Environment 37, 949-957
Bruce L., Miller T., y Hockman B., Solubility versus Equilibrium Saturation of Gasoline
Compounds: A Method to Estimate Fuel/Water Partition Coefficient Using. Solubility or Koc.
Disponible en: http://info.ngwa.org/gwol/pdf/910155295.PDF.
Martínez I., 1992, Termodinámica básica y aplicada, Ed. Dossal, ISBN 84-237-0810
Mužíková Z., Pospíšil M. y Šebor G., 2009, Volatility and phase stability of petrol blends
with ethanol. Fuel 88, 1351–1356.
Mužíková Z., Pospíšil M., Cerný J., Šebor G. and Zadražil I., 2008, Water tolerance of petrolethanol blends, Fuel and lubricants 47, 34-53.
Peng C., Lewis K. C. and Stein F. P., 1996, Water solubilities in blends of gasoline and
oxygenates, Fluid Phase Equilibria 116, 437-444.
Recalde P. 2010, Estado actual y perspectivas de los Biocombustibles en el Ecuador,
Ministerio de Electricidad y Energía renovable. Disponible en:
http://www.olade.org/biocombustibles/Documents/Ponencias%20Chile/Sesion%207_P%20R
ecalde_%20Ecuador.pdf
Shelley D. Minteer, 2006, Alcoholic Fuels: An Overview, Sin Edición, RC Press Boca Raton.
Shih-Bo Hunga, Ho-Mu Lin a, Cheng-Ching Yu b, Hsiao-Ping Huangb, Ming-Jer Lee, 2006
Liquid–liquid equilibria of aqueous mixtures containing selected dibasic esters and/or
methanol
- 74 -
Treybal R. 1988, Operaciones de Transferencia de Masa McGraw-Hill
Smith J.M., Van Ness H. C. Abbott M.M., 1996, Introducción a la Termodinámica en
Ingeniería Química, Quinta Edición, México.
Solera M. 2004 ETANOL: Un biocombustible para el futuro. Disponible en:
Www.infoagro.go.cr/SEPSA/documentación/genero/ETANOL.pdf
Wyman C. E., 1996, Handbook on bioethanol. Production and utilization, Taylor & Francis.
- 75 -
Anexos
Anexo I. Datos experimentales
Datos experimentales para la obtención de la curva binodal del sistema gasolina sintética –
etanol – agua
Tabla I.1- Pesos de agua (w 1), gasolina sintética (w2) y etanol (w 3) utilizados en la
determinación de la curva binodal a T = 298.15 K
Pesos (g)
Concentración
Nominal w3 Corrida
Etanol w3 Agua w1 Etanol w3
(%)
0
10
20
40
60
65
70
75
80
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
0.0000
0.0000
0.0000
0.5002
0.5063
0.4957
0.0210
0.0270
0.0245
2.0241
2.0365
2.0234
3.0119
3.0080
3.0046
5.0105
5.0128
5.0056
4.4646
4.4630
4.4661
3.9802
3.9809
3.9799
3.0245
3.0123
3.0484
2.0056
2.0024
2.0046
3.4828
3.4854
3.4840
4.9100
4.9180
4.9107
4.0045
4.0024
4.0041
1.4959
1.5688
1.4884
1.4876
1.4896
1.4865
1.0169
1.0175
1.0158
- 76 -
0.0000
0.0000
0.0000
0.5011
0.5140
0.5226
1.0002
0.9969
0.9971
1.9928
1.9897
1.9896
2.9737
2.9693
2.9700
4.9100
4.9180
4.9107
3.4626
3.4698
3.4557
Gasolina
sintética w2
5.0344
5.0329
5.0316
4.4976
4.5102
4.5011
3.9789
3.9775
3.9608
2.9885
3.0199
2.9892
1.9770
1.9808
1.9881
1.4876
1.4896
1.4865
1.4956
1.5001
1.5004
3.7680
3.7699
3.7624
0.9916
0.9861
0.9905
Tabla I.2 - Pesos de agua (w 1), gasolina sintética (w2) etanol (w 3) utilizados en la
determinación de la curva binodal a T = 308.15 K
Pesos (g)
Concentración
Nominal w3 Corrida
Etanol w3 Agua w1 Etanol w3
(%)
0
10
20
40
60
65
70
75
80
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
0.0000
0.0000
0.0000
0.4578
0.4588
0.4585
0.9968
0.9983
0.9977
1.9913
1.9928
1.9925
3.0001
2.9950
2.9770
5.0042
5.0048
5.0046
4.4925
4.4863
4.4746
3.9870
3.9888
3.9885
2.9904
2.9803
2.9976
2.0301
2.0323
2.0318
3.4840
3.4851
3.4865
3.8420
3.8465
3.8418
4.0045
4.0024
4.0041
1.5045
1.5023
1.5028
1.1560
11555
1.1581
1.0047
1.0070
1.0078
- 77 -
0.0000
0.0000
0.0000
0.4945
0.5011
0.5053
1.1203
1.1267
1.1169
1.9865
1.9934
1.9850
2.9756
2.9565
2.9608
3.3629
3.3801
3.3740
3.4589
3.4756
3.4620
Gasolina
sintética w2
5.0000
5.0024
4.9994
4.4529
4.4665
4.4396
4.0020
3.9870
3.9997
2.9901
2.9711
2.9829
1.9745
1.9756
1.9851
1.7071
1.7267
1.7071
1.4970
1.4802
1.4748
3.9856
3.9765
3.9743
0.9921
0.9843
0.9903
Tabla I.3.- Pesos de agua (w1), gasolina sintética (w2) y etanol (w3) utilizados en la
determinación de la curva binodal a T = 318,15 K
Concentración
Nominal w3
(%)
0
10
20
40
60
65
70
75
80
Pesos (g)
Corrida
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
Etanol w3
Agua w1
Etanol w3
0,0000
0,0000
0,0000
0,5190
0,5176
0,5192
1,0245
1,0156
1,0256
2,0045
1,9987
2,0061
3,0023
2,9976
2,9725
5,0099
5,0095
5,0075
4,4978
4,4823
4,4968
4,0001
4,0023
4,0003
2,9954
2,9900
2,9789
2,0134
2,0100
2,0375
3,5000
3,4930
3,5085
3,7211
3,7240
3,7208
3,9923
3,9821
3,9701
1,5032
1,5108
1,4929
1,2744
1,2790
1,2807
0,9910
0,9995
0,9924
0,0000
0,0000
0,0000
0,5001
0,4918
0,4868
1,0002
0,9986
0,9799
1,9919
1,9835
1,9781
2,9402
2,9300
2,9276
3,2100
3,2008
3,2162
3,4550
3,4591
3,4575
Gasolina
sintética w2
5,0715
5,0587
5,0726
4,4500
4,4428
4,4317
3,9702
3,9603
3,9516
2,9832
2,9741
2,9770
1,9765
1,9701
1,9691
1,7950
1,7920
1,7860
1,4835
1,4704
1,4900
3,9618
3,9432
3,9537
1,0003
1,0101
0,9971
- 78 -
Tabla I.4.- Pesos de agua (w1), gasolina (w2)
y etanol (w3) utilizados en la
determinación de la curva binodal a T = 298,15 K
Pesos (g)
Concentración
Nominal w3
Corrida
Agua w1
Etanol w3
1
0,0000
5,0492
0,0000
5,0309
2
0,0000
5,0560
0,0000
5,0239
3
0,0000
5,0714
0,0000
5,0441
1
0,5021
4,5108
0,5001
4,5034
2
0,5089
4,5024
0,5081
4,5134
3
0,4995
4,4882
0,4947
4,5192
1
1,0021
3,9832
1,0089
3,9912
2
1,0055
3,9986
1,0123
3,9830
3
1,0211
3,9895
1,0160
3,9886
1
2,0234
2,9700
1,9956
2,9975
2
2,0208
2,9854
2,0034
3,0004
3
2,0419
2,9585
2,0033
2,9998
1
2,9901
2,0165
3,0345
1,9665
2
2,9861
2,0234
3,0289
1,9788
3
2,9704
2,0135
3,0397
1,9516
1
3,3101
1,5453
2
3,3302
1,5257
3
3,3250
1,5106
(%)
0
10
20
40
60
65
70
75
80
Gasolina
Etanol w3
Magna w2
1
3,4799
1,4952
3,4599
1,4876
2
3,4701
1,4891
3,4509
1,4832
3
3,4679
1,4816
3,4418
1,4729
1
3,7455
1,2712
2
3,7398
1,2605
3
3,7320
1,2510
1
4,0014
1,0012
3,9505
1,0136
2
3,9967
0,9987
3,9458
1,0156
3
3,9872
1,0148
3,9354
1,0260
- 79 -
Tabla I.5.- Pesos de agua (w1), gasolina (w2)
y etanol (w3) utilizados en la
determinación de la curva binodal a T = 308,15 K
Concentración
Nominal w3
(%)
0
10
20
40
60
65
70
75
80
Pesos (g)
Corrida
Etanol w3
Agua w1
Etanol w3
Gasolina
Magna w2
1
0,0000
5,0952
0,0000
5,0019
2
0,0000
5,0845
0,0000
4,9991
3
0,0000
5,1025
0,0000
5,0008
1
0,5142
4,4826
0,4927
4,4798
2
0,5007
4,4836
0,5010
4,4548
3
0,4904
4,4728
0,4965
4,4652
1
0,9906
4,0674
1,0067
4,0012
2
1,0021
4,0783
1,0112
3,9934
3
1,0002
4,0738
0,9957
3,9918
1
2,0318
2,9925
1,9992
3,0001
2
2,0110
2,9800
2,0076
2,9986
3
2,0224
2,9957
1,9956
2,9989
1
3,0110
2,0455
2,9766
1,9654
2
3,0273
2,0214
2,9693
1,9508
3
3,0297
2,0527
2,9927
1,9576
1
3,3233
1,6888
2
3,3167
1,6793
3
3,3061
1,6858
1
3,4799
1,5106
3,4509
1,4812
2
3,4820
1,5032
3,4671
1,4840
3
3,4852
1,4972
3,4655
1,4901
1
2
3
1
2
3,7255
3,7196
3,7208
4,0034
3,9899
1,2802
1,2775
1,2764
1,0065
1,0011
3,9589
3,9451
0,9880
0,9989
- 80 -
Tabla I.6.- Pesos de agua (w1), gasolina (w2)
y etanol (w3) utilizados en la
determinación de la curva binodal a T = 318,15 K
Pesos (g)
Concentración
Nominal w3
Corrida
Agua w1
Etanol w3
1
0,0000
5,0852
0,0000
5,0760
2
0,0000
5,0915
0,0000
5,0761
3
0,0000
5,1100
0,0000
5,0507
1
0,5186
4,4923
0,4929
4,4415
2
0,5024
4,5044
0,5004
4,4537
3
0,5142
4,4834
0,4967
4,4476
1
1,0119
4,0090
0,9629
3,9807
2
0,9986
3,9989
0,9545
3,9929
3
1,0002
4,0087
0,9418
3,9894
1
1,9198
2,8263
1,9786
2,9781
2
1,9178
2,8265
1,9749
2,9620
3
1,9080
2,8523
1,9845
2,9636
1
3,0198
2,0403
2,9536
1,9719
2
3,0056
2,0588
2,9670
1,9827
3
3,0223
2,0377
2,9699
1,9751
1
3,2101
1,7895
2
3,1993
1,7934
3
3,2176
1,7901
(%)
0
10
20
40
60
65
70
75
80
Gasolina
Etanol w3
Magna w2
1
3,5023
1,5022
3,4572
1,4813
2
3,4878
1,5063
3,4479
1,4786
3
3,4853
1,4978
3,4526
1,4800
1
3,7243
1,2814
2
3,7188
1,2756
3
3,7197
1,2802
1
3,9815
0,9987
3,9429
1,0025
2
3,9742
1,0098
3,9218
0,9892
3
3,9865
0,9869
3,9399
0,9958
- 81 -
Cantidad en peso del tercer componente del sistema ternario (agua/ gasolina) para
alcanzar el punto de turbidez.
Tabla I.7.- Pesos de agua (w1), y gasolina sintética (w2) utilizados para alcanzar el
punto de turbidez en la determinación de la curva binodal a T = 298,15 K
Concentración
w3 /w1
nominal
Pesos de Gasolina sintética w 2 (g)
Corrida
Corrida
Corrida
(porcentaje
Valor
Desviación
promedio
estándar de
peso)
1
2
3
w2
w2
0
0,0105
0,0112
0,0128
0,0115
0,0010
10
0,0187
0,0166
0,0158
0,0170
0,0012
20
0,0210
0,0270
0,0245
0,0242
0,0025
40
0,0343
0,0356
0,0341
0,0347
0,0007
60
0,051
0,0489
0,05445
0,0515
0,0023
70
0,1245
0,1185
0,1232
0,1221
0,0026
75
0,4987
0,4800
0,4942
0,4910
0,0080
80
0,6368
0,6348
0,63625
0,6360
0,0008
Etanol/ Agua
Pesos de Agua w1 (g)
Concentración
w3 /w2
nominal
Corrida
Corrida
Corrida
Valor
Desviación
1
2
3
promedio
estándar de
w1
w1
0
0,0089
0,0071
0,0074
0,0078
0,0008
10
0,0164
0,0151
0,0158
0,0158
0,0005
20
0,0556
0,0543
0,0537
0,0545
0,0008
40
0,1722
0,1765
0,1706
0,1731
0,0025
60
0,3623
0,3588
0,3600
0,3604
0,0015
65
0,5111
0,5019
0,5188
0,5106
0,0069
70
0,4900
0,4924
0,4897
0,4907
0,0012
80
0,7232
0,7289
0,7305
0,7275
0,0031
(porcentaje
peso)
Etanol/
Gasolina
sintética
- 82 -
Tabla I.8.- Pesos de agua (w1), y gasolina sintética (w2) utilizados para alcanzar el
punto de turbidez en la determinación de la curva binodal a T = 308,15 K
Concentración
w3 /w1
Etanol/ Agua
nominal
Pesos de Gasolina sintética w 2 (g)
Corrida
Corrida
(porcentaje
Gasolina
sintética
Desviación
promedio
estándar de
1
2
3
w2
w2
0
0,0129
0,0133
0,013
0,0131
0,0002
10
0,0208
0,02
0,0197
0,0202
0,0005
20
0,025
0,0278
0,0270
0,0266
0,0012
40
0,053
0,054
0,0511
0,0527
0,0012
60
0,0871
0,0881
0,0876
0,0876
0,0004
70
0,2045
0,2049
0,2071
0,2055
0,0011
75
0,463
0,4656
0,463306
0,4640
0,0012
80
0,7700
0,7670
0,7760
0,7710
0,0037
nominal
Pesos de Agua w1 (g)
Corrida
Corrida
Corrida
Valor
Desviación
1
2
3
promedio
estándar de
w1
w1
0
0,0111
0,0128
0,0112
0,0117
0,0008
10
0,0456
0,0498
0,0489
0,0481
0,0018
20
0,074
0,0789
0,0711
0,0747
0,0032
40
0,2105105
0,217924
0,2069226
0,2118
0,0046
60
0,4098
0,4156
0,4082
0,4112
0,0032
0,5838
0,0109
(porcentaje
peso)
Etanol/
Valor
peso)
Concentración
w3 /w2
Corrida
65
0,5761251 0,5992801 0,5761251
70
0,5811
0,5823
0,5859
0,5831
0,0020
80
0,8656
0,8640
0,8591
0,8629
0,0028
- 83 -
Tabla I.9.- Pesos de agua (w1), y gasolina sintética (w2) utilizados para alcanzar el
punto de turbidez en la determinación de la curva binodal a T = 318,15 K
Concentración
w3 /w1
nominal
Pesos de Gasolina sintética w 2 (g)
Corrida
Corrida
Corrida
(porcentaje
Valor
Desviación
promedio
estándar de
peso)
1
2
3
w2
w2
0
0,014
0,0187
0,0141
0,0156
0,0022
10
0,0321
0,0336
0,0375
0,0344
0,0023
20
0,0412
0,0365
0,0405
0,0394
0,0021
40
0,1038
0,1004
0,1051
0,1031
0,0020
60
0,1401
0,1367
0,1222
0,1330
0,0078
70
0,3152
0,3091
0,3069
0,3104
0,0035
75
0,5311
0,5329
0,5374327
0,5338
0,0027
80
1,052
1,041
1,0513
1,0481
0,0050
Etanol/ Agua
Pesos de Agua w1 (g)
Concentración
w3 /w2
nominal
Corrida
Corrida
Corrida
Valor
Desviación
1
2
3
promedio
estándar de
w1
w1
0
0,0181
0,0195
0,0185
0,0187
0,0006
10
0,0596
0,0572
0,0569
0,0579
0,0012
20
0,101
0,099
0,0976
0,0992
0,0014
40
0,2501
0,2421
0,2485
0,2469
0,0035
60
0,4355
0,4388
0,4349
0,4364
0,0017
65
0,6001
0,5971
0,5979
0,5984
0,0013
70
0,6579
0,6478
0,65915
0,6550
0,0051
80
1,0208
1,0201
1,0227
1,0212
0,0011
(porcentaje
peso)
Etanol/
Gasolina
sintética
- 84 -
Tabla I.10.- Pesos de agua (w1), y gasolina Magna (w2) utilizados para alcanzar el
punto de turbidez en la determinación de la curva binodal a T = 298,15 K
Concentración
w3 /w1
Etanol/ Agua
nominal
Pesos de Gasolina sintética w 2 (g)
Corrida
Corrida
(porcentaje
Gasolina
sintética
Desviación
promedio
estándar de
1
2
3
w2
w2
0
0,0110
0,0112
0,0128
0,0117
0,0008
10
0,0190
0,0156
0,0215
0,0187
0,0024
20
0,0343
0,0398
0,0353
0,0365
0,0024
40
0,0480
0,0472
0,0482
0,0478
0,0004
60
0,0783
0,0767
0,0674
0,0741
0,0048
70
0,1782
0,1766
0,1786
0,1778
0,0009
75
0,4201
0,4156
0,4203
0,4187
0,0022
80
0,8498
0,8534
0,8513
0,8515
0,0015
nominal
Pesos de Agua w1 (g)
Corrida
Corrida
Corrida
Valor
Desviación
1
2
3
promedio
estándar de
w1
w1
0
0,0085
0,0072
0,0077
0,0078
0,0005
10
0,0191
0,0178
0,0177
0,0182
0,0006
20
0,0790
0,0702
0,0737
0,0743
0,0036
40
0,2108
0,2156
0,2050
0,2105
0,0043
60
0,4123
0,4093
0,4073
0,4096
0,0020
65
0,5111
0,5019
0,5188
0,5106
0,0069
70
0,5801
0,5744
0,5843
0,5796
0,0041
80
0,8700
0,8656
0,8663
0,8673
0,0019
(porcentaje
peso)
Etanol/
Valor
peso)
Concentración
w3 /w2
Corrida
- 85 -
Tabla I.11.- Pesos de agua (w1), y gasolina Magna (w2) utilizados para alcanzar el
punto de turbidez en la determinación de la curva binodal a T = 308,15 K
Pesos de Gasolina w2 (g)
Concentración
w3 /w1
Etanol/ Agua
nominal
Corrida
Corrida
Corrida
(porcentaje
Desviación
promedio
estándar de
peso)
1
2
3
w2
w2
0
0,0154
0,016
0,0156
0,0157
0,0002
10
0,0344
0,0439
0,0268
0,0350
0,0070
20
0,0375
0,0353
0,0386
0,0371
0,0014
40
0,0745
0,0781
0,0619
0,0715
0,0069
60
0,133
0,1376
0,142575
0,1377
0,0039
70
0,3122
0,3145
0,30735
0,3114
0,0030
75
0,56
0,5765
0,5734382
0,5700
0,0072
80
1,154
1,1564
1,166325
1,1589
0,0053
Pesos de Agua w1 (g)
Concentración
nominal
Corrida
Corrida
Corrida
1
2
3
0
0,019
0,0181
10
0,0499
20
Etanol/
Gasolina
w3 /w2
Valor
Valor
Desviación
promedio
estándar de
w1
w1
0,019
0,0187
0,0004
0,0406
0,04525
0,0453
0,0038
0,0964
0,0992
0,091425
0,0957
0,0032
40
0,2763
0,2654
0,2745571
0,2721
0,0048
60
0,48654
0,4794
0,49746
0,4878
0,0074
65
0,5066
0,5026
0,5154
0,5082
0,0053
70
0,6842
0,6988
0,6915
0,6915
0,0060
80
0,6842
0,6988
0,6915
0,6915
0,0060
(porcentaje
peso)
- 86 -
Tabla I.12.- Pesos de agua (w 1), y gasolina Magna (w 2) utilizados para alcanzar el
punto de turbidez en la determinación de la curva binodal a T = 318.15 K
Pesos de Gasolina w2 (g)
Concentración
w3 /w1
Etanol/ Agua
nominal
Corrida
Corrida
Corrida
(porcentaje
Desviación
promedio
estándar de
peso)
1
2
3
w2
w2
0
0,0154
0,016
0,0156
0,0157
0,0002
10
0,0344
0,0439
0,0268
0,0350
0,0070
20
0,0375
0,0353
0,0386
0,0371
0,0014
40
0,0745
0,0781
0,0619
0,0715
0,0069
60
0,133
0,1376
0,142575
0,1377
0,0039
70
0,3122
0,3145
0,30735
0,3114
0,0030
75
0,56
0,5765
0,5734382
0,5700
0,0072
80
1,154
1,1564
1,166325
1,1589
0,0053
Pesos de Agua w1 (g)
Concentración
nominal
Corrida
Corrida
Corrida
1
2
3
0
0,019
0,0181
10
0,0499
20
Etanol/
Gasolina
w3 /w2
Valor
Valor
Desviación
promedio
estándar de
w1
w1
0,019
0,0187
0,0004
0,0406
0,04525
0,0453
0,0038
0,0964
0,0992
0,091425
0,0957
0,0032
40
0,2763
0,2654
0,2745571
0,2721
0,0048
60
0,48654
0,4794
0,49746
0,4878
0,0074
65
0,5066
0,5026
0,5154
0,5082
0,0053
70
0,6842
0,6988
0,6915
0,6915
0,0060
80
0,6842
0,6988
0,6915
0,6915
0,0060
(porcentaje
peso)
- 87 -
Tabla I.13.- Índices de refracción experimentales obtenidos en el ELL del sistema
gasolina sintética – etanol –agua a T = 298.15 K
Fase
Gasolina
sintética
Agua
Línea de
Unión
Índice de refracción (n D) experimental (T = 298.15 K)
Valor
Desviación
Corrida
Corrida
Corrida
promedio estándar de
1
2
3
nD
nD
1
1,4265
1,4266
1,4267
1,4266
0,0001
2
1,4264
1,4264
1,4262
1,4263
0,0001
3
1,4261
1,4258
1,4260
1,4260
0,0001
4
1,4250
1,4245
1,4250
1,4248
0,0002
5
1,4233
1,4233
1,4235
1,4234
0,0001
6
1,4224
1,4233
1,4235
1,4231
0,0005
7
1,4200
1,4205
1,4200
1,4202
0,0002
1
1,3430
1,3425
1,3430
1,3428
0,0002
2
1,3545
1,3547
1,3547
1,3546
0,0001
3
1,3629
1,3625
1,3629
1,3628
0,0002
4
1,3644
1,3645
1,3644
1,3644
0,0000
5
1,3700
1,3705
1,3703
1,3703
0,0002
6
1,3728
1,3730
1,3730
1,3729
0,0002
7
1,3754
1,3754
1,3750
1,3753
0,0001
- 88 -
Tabla I.14.- Índices de refracción experimentales obtenidos en el ELL del sistema
gasolina sintética – etanol – agua a T = 308.15 K
Fase
Gasolina
sintética
Agua
Línea de
Unión
Índice de refracción (n D) experimental (T = 308.15 K)
Valor
Desviación
Corrida
Corrida
Corrida
promedio estándar de
1
2
3
nD
nD
1
1,4265
1,4266
1,4267
1,4266
0,0001
2
1,4264
1,4264
1,4262
1,4263
0,0001
3
1,4261
1,4258
1,4260
1,4260
0,0001
4
1,4250
1,4245
1,4250
1,4248
0,0002
5
1,4233
1,4233
1,4235
1,4234
0,0001
6
1,4224
1,4233
1,4235
1,4231
0,0005
7
1,4200
1,4205
1,4200
1,4202
0,0002
1
1,3430
1,3425
1,3430
1,3428
0,0002
2
1,3545
1,3547
1,3547
1,3546
0,0001
3
1,3629
1,3625
1,3629
1,3628
0,0002
4
1,3644
1,3645
1,3644
1,3644
0,0000
5
1,3700
1,3705
1,3703
1,3703
0,0002
6
1,3728
1,3730
1,3730
1,3729
0,0002
7
1,3754
1,3754
1,3750
1,3753
0,0001
- 89 -
Tabla I.15.- Índices de refracción experimentales obtenidos en el ELL del sistema
gasolina sintética – etanol – agua a T = 318.15 K
Índice de refracción (nD) experimental (T = 318.15 K)
Fase
Gasolina
sintética
Agua
Línea de
Unión
Corrida
Corrida
Corrida
Valor
Desviación
promedio
estándar de
1
2
3
nD
nD
1
1,4156
1,4156
1,4156
1,4156
0,0000
2
1,4152
1,4153
1,4153
1,4153
0,0000
3
1,4151
1,415
1,4151
1,4151
0,0000
4
1,415
1,4145
1,4147
1,4147
0,0002
5
1,4137
1,414
1,4137
1,4138
0,0001
6
1,412
1,4121
1,4115
1,4119
0,0003
7
1,4105
1,4102
1,4101
1,4103
0,0002
1
1,3435
1,3434
1,3433
1,3434
0,0001
2
1,3501
1,35
1,35
1,3500
0,0000
3
1,3546
1,3547
1,3546
1,3546
0,0000
4
1,3588
1,3587
1,3586
1,3587
0,0001
5
1,369
1,3692
1,3692
1,3691
0,0001
6
1,372
1,3722
1,3722
1,3721
0,0001
7
1,3729
1,3732
1,373
1,3730
0,0001
- 90 -
Tabla I.16.- Índices de refracción experimentales obtenidos en el ELL del sistema
gasolina Magna – etanol – agua a T = 298.15 K
Índice de refracción (nD) experimental (T = 298.15 K)
Fase
Gasolina
sintética
Agua
Línea de
Corrida
Corrida
Corrida
Unión
Valor
Desviación
promedio
estándar de
1
2
3
nD
nD
1
1,4263
1,4264
1,4261
1,4263
0,0001
2
1,4260
1,4259
1,4260
1,4260
0,0000
3
1,4257
1,4259
1,4257
1,4258
0,0001
4
1,4253
1,4255
1,4255
1,4254
0,0001
5
1,4243
1,4243
1,4245
1,4244
0,0001
6
1,4229
1,4230
1,4229
1,4229
0,0000
7
1,4224
1,4225
1,4225
1,4225
0,0000
1
1,3428
1,3430
1,3428
1,3429
0,0001
2
1,3510
1,3507
1,3505
1,3507
0,0002
3
1,3545
1,3545
1,3546
1,3545
0,0000
4
1,3582
1,3581
1,3582
1,3582
0,0000
5
1,3680
1,3682
1,3682
1,3681
0,0001
6
1,3710
1,3705
1,3705
1,3707
0,0002
7
1,3732
1,3730
1,3725
1,3729
0,0003
- 91 -
Tabla I.17.- Índices de refracción experimentales obtenidos en el ELL del sistema
gasolina Magna – etanol – agua a T = 308.15 K
Índice de refracción (nD) experimental (T = 308.15 K)
Fase
Gasolina
sintética
Agua
Línea de
Corrida
Corrida
Corrida
Unión
Valor
Desviación
promedio
estándar de
1
2
3
nD
nD
1
1,4263
1,4264
1,4261
1,4263
0,0001
2
1,4260
1,4259
1,4260
1,4260
0,0000
3
1,4257
1,4259
1,4257
1,4258
0,0001
4
1,4253
1,4255
1,4255
1,4254
0,0001
5
1,4243
1,4243
1,4245
1,4244
0,0001
6
1,4229
1,4230
1,4229
1,4229
0,0000
7
1,4224
1,4225
1,4225
1,4225
0,0000
1
1,3428
1,3430
1,3428
1,3429
0,0001
2
1,3510
1,3507
1,3505
1,3507
0,0002
3
1,3545
1,3545
1,3546
1,3545
0,0000
4
1,3582
1,3581
1,3582
1,3582
0,0000
5
1,3680
1,3682
1,3682
1,3681
0,0001
6
1,3710
1,3705
1,3705
1,3707
0,0002
7
1,3732
1,3730
1,3725
1,3729
0,0003
- 92 -
Tabla I.18.- Índices de refracción experimentales obtenidos en el ELL del sistema
gasolina Magna – etanol – agua a T = 318.15 K
Índice de refracción (nD) experimental (T = 318.15 K)
Fase
Gasolina
sintética
Agua
Línea de
Corrida
Corrida
Corrida
Unión
Valor
Desviación
promedio
estándar de
1
2
3
nD
nD
1
1,4156
1,4156
1,4156
1,4156
0,0000
2
1,4152
1,4153
1,4153
1,4153
0,0000
3
1,4151
1,415
1,4151
1,4151
0,0000
4
1,415
1,4145
1,4147
1,4147
0,0002
5
1,4137
1,414
1,4137
1,4138
0,0001
6
1,412
1,4121
1,4115
1,4119
0,0003
7
1,4105
1,4102
1,4101
1,4103
0,0002
1
1,3435
1,3434
1,3433
1,3434
0,0001
2
1,3501
1,35
1,35
1,3500
0,0000
3
1,3546
1,3547
1,3546
1,3546
0,0000
4
1,3588
1,3587
1,3586
1,3587
0,0001
5
1,369
1,3692
1,3692
1,3691
0,0001
6
1,372
1,3722
1,3722
1,3721
0,0001
7
1,3729
1,3732
1,373
1,3730
0,0001
- 93 -
Tabla I.19.- Fracción masa en el ELL del sistema gasolina sintética – etanol – agua a T
= 298.15 K
Fracción masa componente en equilibrio w (T = 298.15 K)
Fase
Línea de Componente
Unión
(w)
1
2
3
Gasolina
sintética
4
5
6
7
1
2
3
Agua
4
5
6
7
Valor
promedio
w
Desviación
estándar de
w
0,0017
0,0017
0,0000
0,9918
0,9884
0,9907
0,0016
0,0019
0,0016
0,0016
0,0017
0,0001
Gasolina
0,9751
0,9918
0,9918
0,9862
0,0079
Agua
0,0022
0,0025
0,0022
0,0023
0,0001
Gasolina
0,9551
0,9384
0,9584
0,9506
0,0088
Agua
0,0025
0,0026
0,0026
0,0026
0,0000
Gasolina
0,9350
0,9317
0,9317
0,9328
0,0016
Agua
0,0029
0,0028
0,0027
0,0028
0,0001
Gasolina
0,9117
0,9150
0,9250
0,9172
0,0057
Agua
0,0028
0,0029
0,0031
0,0029
0,0001
Gasolina
0,9184
0,9117
0,8983
0,9095
0,0083
Agua
0,0043
0,0043
0,0043
0,0043
0,0000
Gasolina
0,8737
0,8720
0,8737
0,8732
0,0008
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
0,8541
0,0040
0,6433
0,0063
0,4596
0,0091
0,4108
0,0099
0,2342
0,0495
0,1682
0,1277
0,1572
0,1407
0,8474
0,0041
0,6414
0,0064
0,4371
0,0095
0,3958
0,0102
0,2416
0,0409
0,1560
0,1421
0,1560
0,1421
0,8528
0,0040
0,6433
0,0063
0,4296
0,0096
0,4071
0,0100
0,2354
0,0481
0,1597
0,1378
0,1536
0,1450
0,8515
0,0040
0,6427
0,0063
0,4421
0,0094
0,4046
0,0100
0,2371
0,0462
0,1613
0,1358
0,1556
0,1426
0,0029
0,0000
0,0009
0,0000
0,0128
0,0002
0,0064
0,0001
0,0032
0,0038
0,0051
0,0061
0,0015
0,0018
Corrida
Corrida
Corrida
1
2
3
Agua
0,0016
0,0016
Gasolina
0,9918
Agua
- 94 -
Tabla I.20.- Fracción masa en el ELL del sistema gasolina sintética – etanol – agua a T
= 308.15 K
Fracción masa componente en equilibrio w (T = 308.15 K)
Fase
Línea de Componente
Unión
(w)
1
2
3
Gasolina
sintética
4
5
6
7
1
2
3
Agua
4
5
6
7
Valor
promedio
w
Desviación
estándar de
w
0,0027
0,0027
0,0001
0,9929
0,9929
0,9921
0,0011
0,0036
0,0030
0,0025
0,0030
0,0005
Gasolina
0,9786
0,9881
0,9953
0,9873
0,0068
Agua
0,0036
0,0040
0,0036
0,0037
0,0002
Gasolina
0,9786
0,9738
0,9786
0,9770
0,0022
Agua
0,0044
0,0052
0,0044
0,0047
0,0004
Gasolina
0,9667
0,9547
0,9667
0,9627
0,0056
Agua
0,0077
0,0069
0,0077
0,0074
0,0004
Gasolina
0,9190
0,9309
0,9190
0,9229
0,0056
Agua
0,0108
0,0108
0,0111
0,0109
0,0002
Gasolina
0,8737
0,8737
0,8689
0,8721
0,0022
Agua
0,0187
0,0182
0,0176
0,0182
0,0004
Gasolina
0,8185
0,8247
0,8333
0,8255
0,0061
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
0,8206
0,0050
0,5753
0,0109
0,4245
0,0162
0,2882
0,0403
0,2450
0,0655
0,1404
0,1873
0,1283
0,2152
0,8123
0,0051
0,5732
0,0110
0,4360
0,0158
0,2808
0,0446
0,2524
0,0612
0,1391
0,1902
0,1276
0,2167
0,8189
0,0050
0,5753
0,0109
0,4245
0,0162
0,2783
0,0460
0,2462
0,0648
0,1404
0,1873
0,1264
0,2197
0,8172
0,0051
0,5746
0,0110
0,4283
0,0161
0,2824
0,0436
0,2479
0,0638
0,1399
0,1883
0,1274
0,2172
0,0036
0,0000
0,0010
0,0000
0,0054
0,0002
0,0042
0,0024
0,0032
0,0019
0,0006
0,0014
0,0008
0,0018
Corrida
Corrida
Corrida
1
2
3
Agua
0,0028
0,0027
Gasolina
0,9905
Agua
- 95 -
Tabla I.21.- Fracción masa en el ELL del sistema gasolina sintética – etanol – agua a T
= 318.15 K
Fracción masa componente en equilibrio w (T = 318.5 K)
Fase
Línea de Componente
Unión
(w)
1
2
3
Gasolina
sintética
4
5
6
7
1
2
3
Agua
4
5
6
7
Valor
promedio
w
Desviación
estándar de
w
0,0035
0,0040
0,0004
0,9862
0,9989
0,9921
0,0052
0,0054
0,0042
0,0044
0,0047
0,0005
Gasolina
0,9735
0,9887
0,9862
0,9828
0,0067
Agua
0,0073
0,0073
0,0076
0,0074
0,0002
Gasolina
0,9481
0,9481
0,9430
0,9464
0,0024
Agua
0,0082
0,0091
0,0081
0,0085
0,0005
Gasolina
0,9354
0,9227
0,9366
0,9316
0,0063
Agua
0,0105
0,0110
0,0116
0,0110
0,0005
Gasolina
0,9049
0,8973
0,8897
0,8973
0,0062
Agua
0,0139
0,0139
0,0129
0,0135
0,0004
Gasolina
0,8592
0,8592
0,8719
0,8634
0,0060
Agua
0,0164
0,0164
0,0164
0,0164
0,0000
Gasolina
0,8267
0,8267
0,8267
0,8267
0,0000
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
0,8488
0,0072
0,5901
0,0201
0,4286
0,0248
0,3354
0,0428
0,2569
0,0774
0,1683
0,1679
0,1533
0,1962
0,8439
0,0073
0,5722
0,0206
0,4107
0,0253
0,3306
0,0443
0,2504
0,0822
0,1693
0,1659
0,1523
0,1982
0,8555
0,0072
0,5722
0,0206
0,4286
0,0248
0,3306
0,0443
0,2461
0,0854
0,1683
0,1679
0,1533
0,1962
0,8494
0,0072
0,5782
0,0205
0,4227
0,0250
0,3322
0,0438
0,2511
0,0817
0,1686
0,1673
0,1530
0,1969
0,0048
0,0000
0,0085
0,0002
0,0085
0,0002
0,0023
0,0007
0,0044
0,0033
0,0005
0,0010
0,0005
0,0010
Corrida
Corrida
Corrida
1
2
3
Agua
0,0041
0,0044
Gasolina
0,9912
Agua
- 96 -
Tabla I.22.- Fracción masa en el ELL del sistema gasolina Magna – etanol – agua a T =
298.15 K
Fracción masa componente en equilibrio w (T = 298.15 K)
Fase
Línea de Componente
Unión
(w)
1
2
3
Gasolina
sintética
4
5
6
7
1
2
3
Agua
4
5
6
7
Valor
promedio
w
Desviación
estándar de
w
0,0016
0,0017
0,0001
0,9930
0,9957
0,9930
0,0022
0,0019
0,0019
0,0021
0,0020
0,0001
Gasolina
0,9875
0,9875
0,9820
0,9856
0,0026
Agua
0,0022
0,0025
0,0023
0,0024
0,0001
Gasolina
0,9792
0,9710
0,9765
0,9756
0,0034
Agua
0,0033
0,0038
0,0033
0,0035
0,0002
Gasolina
0,9490
0,9353
0,9490
0,9444
0,0065
Agua
0,0050
0,0050
0,0048
0,0049
0,0001
Gasolina
0,9023
0,9023
0,9078
0,9041
0,0026
Agua
0,0058
0,0050
0,0048
0,0052
0,0005
Gasolina
0,8776
0,9023
0,9078
0,8959
0,0131
Agua
0,0042
0,0034
0,0042
0,0040
0,0004
Gasolina
0,8707
0,8772
0,8707
0,8729
0,0031
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
0,8508
0,0058
0,7601
0,0049
0,4327
0,0137
0,3695
0,0198
0,2218
0,0895
0,1548
0,1618
0,1325
0,2097
0,8579
0,0057
0,7523
0,0051
0,4483
0,0132
0,3648
0,0207
0,2202
0,0913
0,1531
0,1655
0,1359
0,2024
0,8508
0,0058
0,7523
0,0051
0,4327
0,0137
0,3695
0,0198
0,2218
0,0895
0,1531
0,1655
0,1325
0,2097
0,8532
0,0058
0,7549
0,0050
0,4379
0,0135
0,3679
0,0201
0,2212
0,0901
0,1536
0,1642
0,1337
0,2073
0,0034
0,0001
0,0037
0,0001
0,0073
0,0002
0,0022
0,0004
0,0007
0,0008
0,0008
0,0017
0,0016
0,0035
Corrida
Corrida
Corrida
1
2
3
Agua
0,0018
0,0017
Gasolina
0,9902
Agua
- 97 -
Tabla I.23.- Fracción masa en el ELL del sistema gasolina Magna – etanol – agua a T =
308.15 K
Fracción masa componente en equilibrio w (T = 308.15 K)
Fase
Línea de Componente
Unión
(w)
1
2
3
Gasolina
sintética
4
5
6
7
1
2
3
Agua
4
5
6
7
Valor
promedio
w
Desviación
estándar de
w
0,0030
0,0027
0,0002
0,9946
0,9854
0,9905
0,0038
0,0031
0,0033
0,0031
0,0032
0,0001
Gasolina
0,9823
0,9792
0,9823
0,9813
0,0015
Agua
0,0036
0,0033
0,0036
0,0035
0,0001
Gasolina
0,9730
0,9792
0,9730
0,9751
0,0029
Agua
0,0042
0,0039
0,0039
0,0040
0,0001
Gasolina
0,9607
0,9669
0,9669
0,9648
0,0029
Agua
0,0058
0,0058
0,0055
0,0057
0,0001
Gasolina
0,9300
0,9300
0,9361
0,9320
0,0029
Agua
0,0084
0,0080
0,0084
0,0083
0,0002
Gasolina
0,8850
0,8890
0,8850
0,8864
0,0019
Agua
0,0103
0,0099
0,0099
0,0100
0,0002
Gasolina
0,8650
0,8690
0,8690
0,8677
0,0019
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
Agua
Gasolina
0,8300
0,0058
0,7025
0,0052
0,5810
0,0089
0,4257
0,0065
0,2039
0,1198
0,1308
0,2334
0,1110
0,2730
0,8270
0,0059
0,7129
0,0049
0,5810
0,0089
0,4293
0,0055
0,1952
0,1304
0,1353
0,2244
0,1128
0,2694
0,8300
0,0058
0,7198
0,0047
0,5776
0,0090
0,4257
0,0065
0,1952
0,1304
0,1353
0,2244
0,1173
0,2604
0,8290
0,0058
0,7117
0,0050
0,5799
0,0089
0,4269
0,0061
0,1981
0,1269
0,1338
0,2274
0,1137
0,2676
0,0014
0,0000
0,0071
0,0002
0,0016
0,0000
0,0017
0,0005
0,0041
0,0050
0,0021
0,0042
0,0026
0,0053
Corrida
Corrida
Corrida
1
2
3
Agua
0,0026
0,0025
Gasolina
0,9915
Agua
- 98 -
Tabla I.24.- Fracción masa en el ELL del sistema gasolina Magna – etanol – agua a T =
318.15 K
Fracción masa componente en equilibrio w (T = 318.15 K)
Fase
Línea de Componente
Unión
(w)
1
2
3
Gasolina
sintética
4
5
6
7
Valor
promedio
w
Desviación
estándar de
w
0,0039
0,0039
0,0000
0,9916
0,9916
0,9916
0,0000
0,0044
0,0043
0,0043
0,0043
0,0001
Gasolina
0,9820
0,9844
0,9844
0,9836
0,0011
Agua
0,0045
0,0047
0,0045
0,0046
0,0001
Gasolina
0,9796
0,9772
0,9796
0,9788
0,0011
Agua
0,0047
0,0053
0,0050
0,0050
0,0003
Gasolina
0,9772
0,9653
0,9701
0,9709
0,0049
Agua
0,0063
0,0059
0,0063
0,0061
0,0002
Gasolina
0,9462
0,9534
0,9462
0,9486
0,0034
Agua
0,0084
0,0083
0,0090
0,0085
0,0003
Gasolina
0,8982
0,8993
0,8925
0,8967
0,0030
Agua
0,0101
0,0104
0,0105
0,0103
0,0002
Gasolina
0,8812
0,8778
0,8767
0,8786
0,0019
0,8417
0,0010
0,0063
0,6540
0,0109
0,4913
0,0206
0,3486
0,0396
0,1930
0,1324
0,1602
0,1777
0,1223
0,2787
0,0000
0,0017
0,0001
0,0017
0,0001
0,0028
0,0008
0,0019
0,0041
0,0040
0,0106
0,0053
0,0140
Corrida
Corrida
Corrida
1
2
3
Agua
0,0039
0,0039
Gasolina
0,9916
Agua
Agua
0,8405
0,8417
0,8430
Gasolina
0,0063
0,0063
0,0063
Agua
0,6516
0,6552
0,6552
2
Gasolina
0,0110
0,0108
0,0108
Agua
0,4925
0,4889
0,4925
3
Gasolina
0,0206
0,0208
0,0206
Agua
0,3452
0,3486
0,3521
Agua
4
Gasolina
0,0406
0,0396
0,0386
Agua
0,1957
0,1916
0,1916
5
Gasolina
0,1266
0,1354
0,1354
Agua
0,1659
0,1574
0,1574
6
Gasolina
0,1627
0,1852
0,1852
Agua
0,1279
0,1153
0,1237
7
Gasolina
0,2638
0,2975
0,2750
Anexo II Curvas de calibración gasolina sintética – Índice de refracción
1
- 99 -
Anexo II Curvas de Calibración Sistemas gasolina – etanol – agua
-
Sistema Gasolina sintética
Fracción masa de Agua - Índice de Refracción
1,44
Indice de Refracción
1,42
1,4
1,38
Series1
1,36
1,34
1,32
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
Agua Fracción Masa
Figura II.1 Curva calibración fracción masa agua – Índice de refracción a 298.15 K
Fracción masa Gasolina sintética - Indice de refracción
1,44
Indice de Refracción
1,42
1,4
1,38
Series1
1,36
1,34
1,32
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
Fracción masa gasolina sintética
Figura II.2 Curva calibración fracción masa gasolina sintética – Índice de refracción a 298.15 K
- 100 -
Fracción masa Agua - Índice de Refracción
1,42
1,41
ïndice de refracción
1,4
1,39
1,38
1,37
1,36
1,35
1,34
1,33
1,32
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
Fracción masa Agua
Figura II.3 Curva calibración fracción masa agua – Índice de refracción a 308.15 K
Fracción masa gasolina sintética - índice de refracción
1,42
1,41
ïndice de refracción
1,4
1,39
1,38
1,37
1,36
1,35
1,34
1,33
1,32
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
Fracción masa gasolina sintética
Figura II.4 Curva calibración fracción masa gasolina sintética – Índice de refracción a
308.15 K
- 101 -
Índice de refracción
Fracción masa de Agua - Índice de Refracción
1,42
1,41
1,4
1,39
1,38
1,37
1,36
1,35
1,34
1,33
1,32
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
Fracción masa Agua
Figura II.5 Curva calibración fracción masa agua – Índice de refracción a 318.15 K
Fracción masa gasolina sintética - Índice de
refracción
1,42
1,41
Índice de refracción
1,4
1,39
1,38
1,37
1,36
1,35
1,34
1,33
1,32
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Fracción masa gasolina sintética
Figura II.6 Curva calibración fracción masa gasolina sintética – Índice de refracción a
318.15 K
- 102 -
Curvas de calibración Gasolina Magna – Índice de refracción
Fracción masa Agua - Índice de Refracción
1,44
Índice de refracción
1,42
1,4
1,38
1,36
1,34
1,32
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
Fracción masa Agua
Figura II.7 Curva calibración fracción masa agua – Índice de refracción a 298.15 K
Fracción masa gasolina Magna - Índice de refracción
1,44
Índice de refracción
1,42
1,4
1,38
1,36
1,34
1,32
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Fracción masa Gasolina Magna
Figura II.8 Curva calibración fracción masa gasolina Magna – Índice de refracción a 298.15 K
- 103 -
Fracción masa Agua -Índice de refracción
1,4300
1,4200
Índice de refracción
1,4100
1,4000
1,3900
1,3800
1,3700
1,3600
1,3500
1,3400
1,3300
1,3200
0,0000
0,2000
0,4000
0,6000
0,8000
1,0000
1,2000
Fracción masa Agua
Figura II.9 Curva calibración fracción masa Agua – Índice de refracción a 308.15 K
Fracción masa gasolina Magna -Índice de
refracción
1,4300
1,4200
Índice de refracción
1,4100
1,4000
1,3900
1,3800
1,3700
1,3600
1,3500
1,3400
1,3300
1,3200
0,0000
0,2000
0,4000
0,6000
0,8000
1,0000
1,2000
Fracción masa Agua
Figura II.10 Curva calibración fracción masa gasolina Magna – Índice de refracción a
308.15 K
- 104 -
Fracción masa agua - índice de refracción
1,4300
1,4200
Índice de refracción
1,4100
1,4000
1,3900
1,3800
1,3700
1,3600
1,3500
1,3400
1,3300
1,3200
0,0000
0,2000
0,4000
0,6000
0,8000
1,0000
1,2000
Fracción masa agua
Figura II.11 Curva calibración fracción masa agua – Índice de refracción a 318.15 K
Índice de refracción
Fracción masa gasolina Magna - índice
de refracción
1,4300
1,4200
1,4100
1,4000
1,3900
1,3800
1,3700
1,3600
1,3500
1,3400
1,3300
1,3200
0,0000
0,2000
0,4000
0,6000
0,8000
1,0000
1,2000
Fracción masa agua
Figura II.12 Curva calibración fracción masa gasolina Magna– Índice de refracción a
318.15 K
- 105 -
Anexo III
III. 1 Procedimiento determinación del índice de refracción
Para medir el índice de refracción se utilizará un refractómetro Erma modelo 16044, por
medio del siguiente procedimiento:
- Ajustar la escala del refractómetro.
- Comprobar que el prisma este limpio. Utilizar una pipeta para aplicar su muestra líquida al
prisma. Tener cuidado de no tocar el prisma con el extremo de la pipeta, esto puede rasguñar
el cristal suave del prisma.
- Colocar de 2 a 3 gotas de solución en el centro de la superficie del prisma.
- Cerrar cuidadosamente el prisma secundario.
- Encender la lámpara usando el interruptor en el lado izquierdo. Ajustarla lámpara para
asegurar el brillo adecuado en el prisma de medición.
- Observar por el ocular, girar la perilla de compensación de color hasta que aparezca una
línea clara y definida en el campo de visión.
- Girar la perilla de medición alineando la línea delimitadora con las líneas de intersección
(ajuste claro y oscuro al centro)
- Mover la palanca de la parte inferior izquierda y leer en la escala superior el índice de
refracción y repetir la operación en función del número de soluciones a usar. Registrar el
índice de refracción. Después leer el termómetro y registrarla temperatura.
- Después de terminar, limpiar el refractómetro
III. 2 Procedimiento de determinación de composición mediante Cromatografía de gases
Para la determinación de la concentración de cada componente en cada una de las fases en
equilibrio de los sistemas analizados, se utilizará la técnica del estándar interno.
Se prepararan varias muestras de diferente concentración y composición conocida en el
intervalo totalmente miscible con el objeto de cubrir el intervalo de concentración en el que se
espera determinar la región de medición del equilibrio líquido - líquido.
Para la preparación de la mezclas de concentración conocida se utilizan viales de 1 ml de
capacidad. En los viales se coloca el estándar interno con una masa constante de 0,2 gramos
- 106 -
que se debe medir con una balanza analítica que permita medir hasta la décima de miligramo
y después se agregan los demás componentes del sistema a estudiar con ayuda de una jeringa
en cada vial.
Los sistema se preparan de tal manera que cubra todo el intervalo de medición para los
análisis de fases en equilibrio, Se sugiere tentativamente preparar 14 mezclas para realizar la
curva de calibración de los sistema ternarios para los sistemas formados por benceno
ciclohexano y etanol acuoso.
Una vez que se preparen las mezclas, se agitan perfectamente para que sean homogéneas y
posteriormente se realiza el análisis en el cromatógrafo de gases.
De cada muestra de composición conocida se realizan tres inyecciones al cromatógrafo de
gases para obtener el área de cada componente y el área del estándar interno para obtener la
relación de áreas respectiva.
De las pesadas se obtiene la relación de pesos de los componentes y del estándar interno.
Con los cocientes de las áreas cromatograficas y de los pesos se hace el ajuste a una recta de
la relación de áreas en función de la relación de pesos para cada componente y se debe tener
un ajuste lineal
- 107 -
Anexo IV Análisis de reactivos y materias utilizadas
IV.1 Análisis de composición de Gasolina (Magna Pemex, 2012)
- 108 -
Cromatograma de la gasolina Magna
- 109 -
V.2 Análisis de calidad de etanol anhidro (EPPetroecuador, 2011)
- 110 -
Anexo IV
Fotos de equipos usados en el trabajo experimental
- 111 -
- 112 -