Análisis de octanaje

El petróleo es una de las sustancias más importantes y consumidas en el mundo.

Es una de las principales fuentes de energía útil para las industrias, la calefacción y

el transporte, entre otras actividades. El petróleo puede ser definido como una

mezcla compleja natural de hidrocarburos, generalmente en estado líquido, que

puede incluir compuestos de azufre, nitrógeno, oxígeno, metales y otros elementos

[12]. Está mezcla de compuestos también conocida como crudo, se transfiere a una

refinería para ser procesado y convertido en diversos productos. Los procesos que

se llevan a cabo se pueden clasificar en tres tipos: separación (destilación),

conversión (coquización y craqueo catalítico) y acabado (hidrotratamiento para la

eliminación de azufre) [13]. En la destilación fraccionada atmosférica y al vacío

(Figura 1), el crudo es separado en diferentes mezclas de compuestos o fracciones

debido a la diferencia entre sus puntos de ebullición (Tabla 1).

El diésel es uno de los productos obtenidos mediante la destilación atmosférica del

petróleo (Tabla 1). El diésel es una mezcla compleja de cientos de compuestos

individuales, generalmente conformados por cadenas de hidrocarburos en un rango

de C9–C20 [13]. Se compone de aproximadamente del 75% de hidrocarburos

saturados (parafinas normales, isoparafinas y cicloparafinas), e hidrocarburos

aromáticos en un 25% (en los que se están incluidos los naftalenos y

alquilbencenos) [14]. El diésel es principalmente utilizado como combustible en

máquinas de combustión interna de alta eficiencia. La concentración de los

componentes de los gases de la combustión corresponde a: 75,2% de Nitrógeno

(N2), 15% de Oxígeno (O2), 7,1% de Dióxido de Carbono (CO2), 2,6% de Agua (H2O)

y 0,09% de sustancias nocivas.

1.1 PROPIEDADES DEL DIESEL

En Colombia el Ministerio de Minas y Energía es el encargado de establecer la

estructuración de los programas de aseguramiento y control de calidad (QA/QC) de

los biocombustibles y sus mezclas con combustibles fósiles en Colombia, algunos

de los parámetros se presentan a continuación:

Número de cetano e índice de cetano.

El número de cetano es una medida de la calidad de ignición de un combustible e

influye en las emisiones de humo y en la calidad de la combustión; su determinación

se encuentra especificada en la norma ASTM D-613 [15]. En la práctica la

determinación del número de cetano es costosa y laboriosa, por lo cual el instituto

americano del petróleo propone una ecuación de dos parámetros (ASTM D-976)

para la estimación del número de cetano por medio del índice de cetano [16]. El

índice de cetano (IC) corresponde al porcentaje de cetano en una mezcla cetano –

heptametilnonano con las mismas características de ignición que la muestra de

diésel analizada.

De otro lado, el índice de cetano se incrementa a medida que aumenta la longitud

de la cadena. En general, los aromáticos y los alcoholes tienen un índice de cetano

bajo. Por ello el porcentaje de gasóleos desintegrados en el diésel, se ve limitado

por su contenido de aromáticos. La norma ASTM D-4737 reporta una regresión

basada en cuatro parámetros para calcular el IC (índice de cetano calculado) la cual

se presenta a continuación:

𝐶𝐼 = 45.2 + (0.0892)(𝑇10𝑁) + [0.131 + (0.901)𝐵][𝑇50𝑁]

+ [0.0523 − (0.420)𝐵][𝑇90𝑁] + [0.00049][(𝑇10𝑁)

2 − (𝑇90𝑁)

2] + 107𝐵

+ 60𝐵

2

(1)

Donde: 𝐵 = exp[−3,5(𝐷𝑁)] − 1 𝐷𝑁 = 𝜌15 − 0,85 𝑇10𝑁 = 𝑇10 − 215

𝑇50𝑁 = 𝑇50 − 260 𝑇90𝑁 = 𝑇90 − 310

T10 temperatura de ebullición recuperada al 10%, T50 temperatura de ebullición

recuperada al 50%, T90 temperatura de ebullición recuperada al 90% por la norma

ASTM D-86.

Sin embargo, la norma ASTM D 976 también reporta una regresión basada en dos

parámetros para calcular el IC (índice de cetano calculado), la cual se presenta a

continuación:

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