Mezclas de Alcoholes con Combustibles Diésel: Propiedades Condicionadas por las Interacciones Moleculares (2020)
RESUMEN: En vista de la creciente necesidad de implementar combustibles de origen fósil con una fracción de combustibles de base renovable en los motores de combustión interna, es necesario disponer de herramientas prácticas que verifiquen que las nuevas mezclas cumplan con las normas de regulación de combustibles. Variaciones de la Viscosidad Cinemática (VC) y la Temperatura de Punto de inflamación (TFP) del combustible podrían implicar modificaciones en el motor que garanticen su seguridad, rendimiento y emisiones. En la presente Tesis Doctoral se proponen métodos predictivos para la VC y la TFP de mezclas basados en interacción de grupos. El método para predecir la VC es aplicable a mezclas binarias y ternarias de sustancias puras conformadas por parafinas, alcoholes, aromáticos, naftenos y metilésteres. Los métodos para predecir la TFP son aplicables a mezclas complejas alcohol-diésel y alcohol-diésel-biodiesel de palma. El método propuesto para predecir la VC se basa en la Ecuación de Eyring, mientras que la energía libre de activación de exceso se obtuvo a partir del método UNIFAC del equilibrio líquido vapor. Fue necesario modificar sus parámetros de interacción de grupos para hacerlo aplicable a la viscosidad de mezclas. Para predecir la TFP se tomó como punto de partida la Ecuación de Liaw. Adicionalmente, se aplicó el método UNIFAC-Dortmund para predecir los coeficientes de actividad de las mezclas consideradas en este trabajo. Para conocer la constitución del diésel se propuso un método de caracterización que emplea una distribución tipo Gamma para cada familia en función del número de átomos de carbono de los constituyentes. También se propuso un método simplificado para el cálculo de la TFP basado en las ecuaciones de Liaw con Gibbs-Duhem, donde se empleó esta última para obtener un coeficiente de actividad representativo de las mezclas complejas diésel o diésel-biodiesel de palma. Al comparar con los datos experimentales, los resultados de VC y TFP obtenidos teóricamente en este trabajo arrojaron resultados satisfactorios. Además, la precisión y margen de aplicabilidad de estos métodos son mejores que aquellos disponibles a la fecha en la literatura. Al predecir la TFP de mezclas alcohol-diésel se obtuvo una máxima desviación promedio (AD) de -2.15°C, mientras que en mezclas alcohol-diésel-biodiesel la máxima AD fue 5.8°C. En la mayoría de los casos, el método menos preciso fue el que aplica solo la Ecuación de Liaw. El método para predecir la VC arrojó resultados satisfactorios, para la mayoría de grupos funcionales orgánicos, cuando se evaluó su versatilidad frente a la variación de la temperatura. Estos resultados fueron mejores que aquellos mencionados en la literatura que aplican métodos de contribución de grupo. Las mezclas alcohol-diésel y alcohol-diésel-biodiesel distan mucho del comportamiento ideal, por lo que hasta el momento era imposible predecir satisfactoriamente con los métodos conocidos. Se propone para trabajos futuros desarrollar un método para predecir la VC aplicable a mezclas complejas que tenga en cuenta la temperatura y los demás grupos funcionales de sustancias orgánicas que no se incluyeron en este trabajo.