UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORfacultad de ingenierÍa quÍmica carrera de ingenierÍa quÍmica estudio de las propiedades fisicoquÍmicas de la gasolina extra aditivada con alcoholes,

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA

ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DE LA GASOLINA

EXTRA ADITIVADA CON ALCOHOLES, EN LA REFINERÍA ESMERALDAS.

TRABAJO DE TITULACIÓN, MODALIDAD PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

PARA LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE INGENIERA QUÍMICA

AUTORAS: GABRIELA MICHELLE AGUIRRE IBARRA

LISSETH ALEJANDRA VACA BURGOS

TUTOR: Ing. LUIS CALLE GUADALUPE

QUITO

2017

ii

© DERECHOS DE AUTOR

Nosotras, LISSETH ALEJANDRA VACA BURGOS y GABRIELA MICHELLE

AGUIRRE IBARRA en calidad de autoras del trabajo de investigación: ESTUDIO DE

LAS PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DE LA GASOLINA EXTRA

ADITIVADA CON ALCOHOLES, EN LA REFINERÍA ESMERALDAS, autorizamos

a la Universidad Central del Ecuador hacer uso de todos los contenidos que nos

pertenecen o parte de los que contiene esta obra, con fines estrictamente académicos o

de investigación.

Los derechos que como autores nos corresponden, con excepción de la presente

autorización, seguirán vigentes a nuestro favor, de conformidad con lo establecido en

los artículos 5, 6, 8; 19 y demás pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual y su

Reglamento.

Asimismo, autorizamos a la Universidad Central del Ecuador para que realice la

digitalización y publicación de este trabajo de investigación en el repositorio virtual, de

conformidad a lo dispuesto en el Art. 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior.

En la ciudad de Quito, a los 07 días del mes de abril del 2017.

______________________ ______________________

Lisseth Alejandra Vaca Burgos Gabriela Michelle Aguirre Ibarra

180420652-0 171753833-2

[email protected] [email protected]

iii

APROBACIÓN DEL TUTOR

Yo, Ing. Luis A. Calle Guadalupe en calidad de tutor del trabajo de titulación,

modalidad proyecto de investigación ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES

FISICOQUÍMICAS DE LA GASOLINA EXTRA ADITIVADA CON ALCOHOLES,

EN LA REFINERÍA ESMERALDAS, elaborado por las estudiantes LISSETH

ALEJANDRA VACA BURGOS y GABRIELA MICHELLE AGUIRRE IBARRA de

la Carrera de Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería Química de la Universidad

Central del Ecuador, considero que el mismo reúne los requisitos y méritos necesarios

en el campo metodológico y en el campo epistemológico, para ser sometido a la

evaluación por parte del jurado examinador que se designe, por lo que lo APRUEBO, a

fin de que el trabajo sea habilitado para continuar con el proceso de titulación

determinado por la Universidad Central del Ecuador.

En la ciudad de Quito, a los 23 días del mes de febrero del 2017.

________________________

Luis A. Calle Guadalupe

TUTOR

iv

DEDICATORIA

La concepción de este trabajo está dedicada a Dios por ser mi protección en los

momentos difíciles.

A mis padres Sonia y Luis quienes son mi pilar más importante y a lo largo de mi vida

han velado por mi bienestar, mi educación, me han cuidado y me han dado fortaleza

para continuar en todo momento. Depositando su confianza en cada reto que se me ha

presentado sin dudar de mi inteligencia y capacidad.

A mi hermano Esteban por ser mi apoyo y mi cómplice. También dedico este proyecto a

mi tío Carlos por darme motivación y ser un padre más y un ejemplo de superación

profesional y rectitud moral. A mi tío Rodrigo por ser un amigo y un consejero.

Es por su infinito amor y dedicación que soy lo q soy ahora. Les amo.

Alejandra Vaca Burgos

v

DEDICATORIA

Dedico este proyecto a:

Dios por ser mi guía y darme sabiduría en momentos de indecisión, confusión,

poniendo a personas adecuadas que para diferente situación supieron darme fuerza y

aportar de una u otra manera en mi vida y así emprender con la realización de este

proyecto y dar culminación, a este momento importante de mi formación profesional.

A mi madre que es mi fuerza, que con su tiempo, apoyo, confianza y valores inculcados

supe demostrar y defenderme ante las adversidades que la vida supo presentarme.

A mi padre y hermanos: Jaison, Génesis, Vianca que me brindaron sus palabras de

aliento y motivación para poder seguir adelante.

A mi ñaño Iván, que a pesar de nuestra distancia física, siento que estás conmigo

siempre cada momento, cuidándome y guiándome, porque sé que este triunfo hubiera

sido tan especial e importante para ti, como lo es para mí.

A mi abuelita Amada y mis tías Janeth y Andrea que a pesar de la distancia siempre

estuvieron pendientes y brindándome su apoyo durante este arduo camino para

convertirme en una profesional.

A Naty, Silvi y Alejandra que llegaron a ser mi familia, ya que una amistad la convirtió

en hermandad en circunstancias de la vida, su apoyo sus consejos estuvieron cada

momento y dificultades que me ayudaron a vencer y así de esta manera cumplir con el

objetivo que ahora lo estoy alcanzando.

.

Gabriela Michelle Aguirre.

vi

AGRADECIMIENTOS

Las autoras expresan su agradecimiento a:

Familiares por ser un apoyo fundamental en la obtención de un logro más.

Facultad de Ingeniería Química por los conocimientos impartidos.

E. P. Petroecuador por el apoyo al desarrollo de la tesis.

Ingeniero Henry Troya, jefe del departamento de laboratorio y control de calidad de la

Refinería Esmeraldas, por brindarnos su apoyo, paciencia e impartirnos sus

conocimientos para el avance y culminación de la tesis.

Doctor Edgar Campoverde por su amistad y colaboración en el momento de la

realización de la tesis.

Ingeniero Luis Calle, Ingeniero Humberto González, por la gestión y apoyo para haber

tenido la oportunidad de realizar este proyecto de Investigación en E. P. Petroecuador.

Ingeniera Rosario Hidalgo, por el apoyo brindado en el proceso de la redacción y

culminación de la tesis.

A mis amigos Katy, Sofy, Jhoselin, Vero, Andre, Cristian, David, Riqui por estar

pendientes darme cada palabra de aliento para seguir adelante cuando a veces sentía que

ya no lo lograba y hacer una manera confortante, compartir momentos agradables que

siempre los recordaremos. (Gaby)

A mis padres, hermano, tíos, abuelitas, primos y amigos David, Paul, Henry, Andreita,

Gaby y Katy por llegar a ser parte de mi familia, por hacerme más llevaderos los malos

momentos y celebrar mis alegrías.

(Alejandra)

vii

CONTENIDO

Pág.

LISTA DE TABLAS .............................................................................................................. x

LISTA DE FIGURAS ........................................................................................................... xi

LISTA DE ANEXOS ........................................................................................................... xii

RESUMEN .......................................................................................................................... xiii

INTRODUCCIÓN .................................................................................................................. 1

1. MARCO TEÓRICO .......................................................................................................... 3

1.1 Gasolina ........................................................................................................................... 3

1.2 Propiedades fisicoquímicas de la gasolina ...................................................................... 3

1.2.1 Poder antidetonante. ..................................................................................................... 3

1.2.2 Presión de vapor. .......................................................................................................... 4

1.2.3 Aromáticos, benceno y olefinas.................................................................................... 5

1.3 Biocombustibles .............................................................................................................. 5

1.3.1 Gasohol ......................................................................................................................... 6

1.3.2 Metanol ......................................................................................................................... 6

1.3.3 Etanol ............................................................................................................................ 6

1.3.4 Butanol.......................................................................................................................... 7

1.4 Contexto nacional ............................................................................................................ 8

1.5 Estado actual de conocimiento ...................................................................................... 10

1.5.1 Brasil ........................................................................................................................... 10

1.5.3 Estados Unidos ........................................................................................................... 10

1.5.4 México ........................................................................................................................ 10

1.5.5 Colombia .................................................................................................................... 10

viii

2. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL ............................................................................ 11

2.1 Diseño experimental. ..................................................................................................... 12

2.1.1 Diagrama del diseño experimental ............................................................................. 12

2.2 Sustancias y reactivos .................................................................................................... 20

2.3 Materiales y equipos. ..................................................................................................... 20

2.4 Procedimiento ................................................................................................................ 21

2.4.1 Preparación de las muestras. ....................................................................................... 21

2.4.2 Presión de vapor (DVPE) ........................................................................................... 21

2.4.3 Octanaje ...................................................................................................................... 23

2.4.4. Destilación .................................................................................................................. 24

2.4.5 Azufre ......................................................................................................................... 30

2.4.6 Contenido de aromáticos, olefinas, benceno y oxígeno ............................................. 31

2.4.7 Estabilidad .................................................................................................................. 31

3. CÁLCULOS ..................................................................................................................... 32

3.1 Promedio propiedades fisicoquímicas ........................................................................... 32

3.1.1 Presión de vapor ......................................................................................................... 32

3.1.2 Octanaje ...................................................................................................................... 32

3.1.3 Destilación. ................................................................................................................. 32

3.1.4 Contenido de Azufre ................................................................................................... 33

3.2 Estabilidad ..................................................................................................................... 33

3.3 Contenido de oxígeno ..................................................................................................... 34

3.4 Porcentaje máximo de alcohol para no superar el 2.7% de oxígeno. ............................. 35

3.4.1 Etanol ........................................................................................................................... 35

3.4.2 Butanol......................................................................................................................... 35

3.4.3 Metanol ........................................................................................................................ 36

4. RESULTADOS ................................................................................................................ 37

4.1 Presión de vapor ............................................................................................................ 37

4.2 Octanaje ......................................................................................................................... 41

4.3 Destilación ..................................................................................................................... 45

4.4 Contenido de azufre ....................................................................................................... 47

4.5 Contenido de aromáticos, benceno, olefinas y oxigeno ................................................ 48

ix

4.6 Estabilidad ..................................................................................................................... 50

4.6.1 Estabilidad a 0° C ........................................................................................................ 50

34.6.2 Estabilidad al agua .................................................................................................... 51

5. DISCUSIÓN ..................................................................................................................... 54

6. CONCLUSIONES ............................................................................................................ 56

7. RECOMENDACIÓN ....................................................................................................... 58

CITAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................................................. 59

BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................. 60

x

LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 1. Propiedades de alcoholes ................................................................................... 8

Tabla 2. Datos de presión de vapor con etanol desnaturalizado .................................... 21

Tabla 3. Datos de presión de vapor con etanol grado reactivo, metanol y butanol ....... 22

Tabla 4. Datos de octanaje con etanol desnaturalizado ................................................. 23

Tabla 5. Datos de octanaje con etanol grado reactivo, metanol y butanol .................... 24

Tabla 6. Datos de destilación con etanol desnaturalizado ensayo 1 .............................. 25



Tabla 9. Datos de destilación con etanol grado reactivo, metanol y butanol ensayo 1 ....... 28

Tabla 10. Datos de destilación con etanol grado reactivo, metanol y butanol ensayo 2..... 29

Tabla 11. Datos de contenido de azufre con etanol desnaturalizado ............................. 30

Tabla 12. Datos de contenido de azufre con etanol grado reactivo, metanol y butanol ....... 30

Tabla 13. Presión de vapor con etanol desnaturalizado................................................. 37

Tabla 14. Presión de vapor con etanol grado reactivo, metanol y butano ..................... 37

Tabla 15. Octanaje con etanol desnaturalizado ............................................................. 41

Tabla 16. Octanaje etanol grado reactivo, metanol y butano ........................................ 42

Tabla 17. Resultados de destilación con etanol desnaturalizado ................................... 45

Tabla 18. Resultados de destilación con etanol grado reactivo, metanol y butanol ....... 46

Tabla 19 Contenido de azufre con etanol desnaturalizado ............................................ 47

Tabla 20 Contenido de azufre con etanol grado reactivo .............................................. 47

Tabla 21. Cromatografía con etanol desnaturalizado (Anexo I2-I8) ............................. 48

Tabla 22. Cromatografía con etanol grado reactivo (Anexo I9-I21) ............................. 49

Tabla 23. Estabilidad térmica a 0 ° C ............................................................................ 50

Tabla 24. Estabilidad al agua 18 °C ............................................................................... 51

xi

LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 1. Comercializadoras de Gasolina ecopaís (PRO ECUADOR, 2013) ................ 9

Figura 2. Etapas experimentales para el estudio de las propiedades fisicoquímicas ..... 11

Figura 3. Diagrama del diseño experimental con 1% de etanol grado reactivo. ........... 13





Figura 8. Diagrama del diseño experimental gasolina extra. ........................................ 17

Figura 9. Diagrama del diseño experimental 5% Butanol. ............................................ 18

Figura 10. Diagrama del diseño experimental 5% Metanol .......................................... 18

Figura 11. Diagrama del diseño experimental con alcohol desnaturalizado. ................ 19

Figura 12. Presión de vapor f= (porcentaje de etanol desnaturalizado) ........................ 39

Figura 13. Presión de vapor f= (porcentaje de butanol) ................................................ 39

Figura 14. Presión de vapor f= (porcentaje de etanol grado reactivo) .......................... 40

Figura 15. Presión de Vapor f= (Porcentaje de Alcohol) .............................................. 40

Figura 16. Octanaje f= (porcentaje de butanol) ............................................................. 42

Figura 17. Octanaje f= (porcentaje de alcohol) ............................................................. 43

Figura 18. Octanaje en función del porcentaje de etanol ............................................... 44

Figura 19. Estabilidad al agua mezcla de dos alcoholes................................................ 52

Figura 20. Estabilidad al agua mezcla de tres alcoholes. .............................................. 53

xii

LISTA DE ANEXOS

Pág.

ANEXO A. Norma NTE INEN 935 Novena revisión 2016-03 .................................... 62

ANEXO B. Norma NTE INEN 2478:2009 ETANOL ANHÍDRIDO .......................... 63

ANEXO C. Materiales para la preparación de las muestras.......................................... 64

ANEXO D. Equipo medidor de presión, ASTM D 5191 (DVPE) ................................ 64

ANEXO E. Motor Reserach ASTM D2699 .................................................................. 65

ANEXO F. Destilador modelo HDA620, ASTM D86 .................................................. 65

ANEXO G. Equipo y Reporte Contenido de Azufre...................................................... 66

ANEXO H. Equipo para medición de estabilidad, ASTM D6222 ................................ 67

ANEXO J. Reportes y Equipo de Cromatografía ........................................................... 67

ANEXO K. Resultados de PV de etanol grado reactivo con butanol y metanol ........... 88

ANEXO L. Resultados de PV de mezcla de tres alcoholes........................................... 88

ANEXO M. Resultados de Octanaje de etanol grado reactivo con butanol y metanol . 89

ANEXO N. Resultados de Octanaje con etanol, butanol y metanol ............................. 89

ANEXO P. Resultados de Octanaje de etanol grado reactivo ........................................ 90

ANEXO Q. Resultados de Destilación de gasolina- etanol grado reactivo ................... 90

ANEXO R. Resultados de Destilación de gasolina - etanol grado reactivo ................. 91

ANEXO S. Resultados de Destilación de etanol grado reactivo ................................... 91

ANEXO T. Resultados de Destilación de etanol grado reactivo .................................... 92

ANEXO U. Resolución No 15 386 Modificatoria 1 (2015-11-23) ................................ 93

ANEXO V. Decreto Ejecutivo No. 1831 ....................................................................... 94

xiii

ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DE LA GASOLINA

EXTRA ADITIVADA CON ALCOHOLES, EN LA REFINERÍA ESMERALDAS

RESUMEN

Estudio experimental de la estabilidad térmica de las mezclas de gasolina extra con

alcoholes y de las propiedades fisicoquímicas establecidas en la norma de calidad NTE

INEN 935: 2015, mediante ensayos ASTM.

A la gasolina extra y a mezclas de gasolina-alcoholes se determinaron las propiedades

de presión de vapor, octanaje, destilación, estabilidad, contenido de: azufre, aromáticos,

benceno, olefinas y oxígeno. Se evaluaron las variaciones de las propiedades al agregar

a la gasolina extra hasta un máximo de 5% de mezclas de alcoholes: etanol-butanol,

etanol-metanol y etanol-butanol-metanol; determinando que 23 mezclas de gasolina-

alcoholes cumplen con la norma de calidad.

De los resultados obtenidos se concluyó que las mezclas gasolina-metanol, gasolina-

etanol y gasolina-butanol, mejoran su octanaje en aproximadamente 3,5 RON; 2,7

RON; 0,4 RON respectivamente y son estables a bajas temperaturas.

PALABRAS CLAVES: / MEZCLA / ALCOHOLES / PROPIEDADES

FISICOQUÍMICAS / GASOLINA EXTRA / ESTABILIDAD /

xiv

STUDY OF PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES OF “EXTRA” GASOLINE

ADDITIVATED WITH ALCOHOLS, AT REFINERIA ESMERALDAS

ABSTRACT

Experimental study of thermal stability of “extra” gasoline with alcohols blends and the

physicochemical properties established in the quality standard NTE INEN 935:2015,

through ASTM methods.

The “extra” gasoline and gasoline-alcohols blends properties: vapor pressure, octane,

distillation, stability, content of: sulfur, aromatics, benzene, olefins and oxygen were

determined. The variations of these properties were evaluated by adding to “extra”

gasoline up to maximum 5% alcohol blends of ethanol-butanol, ethanol- methanol and

ethanol-butanol-methanol. It was determined that 23 alcohol- gasoline blends are within

the quality standards.

From the obtained results it was concluded that gasoline-methanol, gasoline-ethanol and

gasoline-butanol blends improve their octane rating by approximately 3.5 RON; 2.7

RON; 0.4 RON respectively, and are stable at low temperatures.

KEYWORDS: / BLEND / ALCOHOLS / PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES /

EXTRA GASOLINE / STABILITY/

1

INTRODUCCIÓN

El cuidado del medio ambiente y la reducción de contaminantes incentiva a tener

procesos más óptimos y realizar investigaciones de posibles sustitutos parciales tanto

del combustible de origen fósil como de sus aditivos. Países como Brasil, Estados

Unidos, Colombia, entre otros, han logrado reducir las emisiones de dióxido de carbono

(CO2) usando biocombustibles y promoviendo su agroindustria.

Brasil es el mejor referente de biocombustibles en América Latina esto se debe a que al

no ser un país petrolero y a la necesidad de no ser afectado por la variabilidad del precio

de barril aprovecha su extensión territorial para obtener etanol y usarlo como

combustible. En la actualidad usa aproximadamente hasta un 25% de etanol en sus

combustibles.

Ecuador también es parte de estos cambios y desde el 2010 promueve la producción de

gasolina ecopaís, cuya composición de acuerdo a la disposición general del decreto

ejecutivo No. 1831 puede alcanzar hasta 10% de etanol e incrementar en función de la

oferta nacional y requisitos técnicos definidos por la Agencia de Regulación y Control

Hidrocarburífero (ARCH). (Ministerio Coordinador de Sectores Estrategicos, 2012).

La gasolina ecopaís es comercializada en la provincia del Guayas y Los Ríos en 184

gasolineras desde enero del 2010 hasta agostos del 2016 se ha reducido la emisión de

233 mil de toneladas métricas de CO2 que equivale a que todos los vehículos de la

provincia de Cotopaxi dejen de circular por 1 año. (Ministerio Coordinador de

Producción, Empleo y Competitividad, 2016)

De acuerdo al informe del Banco Central del Ecuador referido al Sector Petrolero

Ecuatoriano indica que el consumo mensual de gasolina extra y gasolina súper son:

1499,8 miles de barriles y 469,9 miles de barriles respectivamente siendo las de mayor

consumo a nivel nacional (Banco Central del Ecuador, 2016).

2

La gasolina extra que fue parte de esta investigación es una mezcla de naftas producidas

en Refinería Esmeraldas. Por las características de los hidrocarburos del país no se logra

obtener naftas de alto octano lo que implica un déficit de gasolina razón por la cual es

necesario importarla y de acuerdo al informe estadístico de Petroecuador un promedio

de 1090 miles de barriles al mes son comprados con esta finalidad. Considerando la

salida de divisas que esto genera se empezó con el proyecto EcoPaís, mediante el cual al

añadir etanol a la mezcla se reduce el consumo de la nafta importada aproximadamente

en un 15%. (EP PETROECUADOR, 2016)

En el país se han realizado investigaciones sobre mezclas de gasolinas con metanol,

etanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol, sec-butanol y ter-butanol para

conocer como varían las propiedades fisicoquímicas de estas mezclas. De acuerdo a

estas investigaciones y considerando que en Refinería Esmeraldas se produce la mayor

cantidad de combustibles se realizó la investigación con las características de los

productos que se obtienen en la empresa.

¿Qué sucede si a la gasolina extra se adiciona etanol, mezclas etanol-metanol, etanol-

butanol o etanol-metanol-butanol, se mantiene estable, se conservan las propiedades

fisicoquímicas dentro de la norma técnica ecuatoriana para Productos derivados de

petróleo, NTE INEN 935:2015?

Mediante métodos experimentales y observación se identificó la variación de presión

de vapor, octanaje, destilación, estabilidad, contenido de azufre, aromáticos, benceno,

olefinas y oxígeno de las mezclas gasolina extra – alcohol, se determinó su estabilidad a

bajas temperaturas y cuantificó las mezclas que cumplen con los requisitos de la norma

de calidad. Para este propósito se realizaron tres tipos de mezclas de alcoholes como

etanol- metanol, etanol-butanol y etanol-metanol-butanol en diferentes porcentajes.

3

1. MARCO TEÓRICO

1.1 Gasolina

La gasolina es un combustible de origen fósil cuya composición va desde hidrocarburos

con carbonos C5 hasta C11, es usada para generar la energía requerida en la

transportación vehicular que emplean motores de ignición por chispa de combustión.

En las instalaciones de la Refinería Esmeraldas se produce gasolina extra y gasolina

súper cumpliendo la norma de calidad NTE INEN 935:2015 (ANEXO A) con

excepción del octanaje debido a la Resolución No 15 386 Modificatoria 1 (2015-11-23)

(ANEXO U) en la cual se indica que el octanaje se reduce de 87 RON a 85 RON en la

gasolina extra y 92 RON a 90 RON para la gasolina súper.

En caso de haber remanente del proceso de mezclado de naftas, se envía este producto

hacia Refinería La Libertad para obtener la gasolina ecopaís que es consumida en la

provincia del Guayas.

En la presente investigación se utilizó la gasolina extra de Refinería Esmeraldas cuya

composición aproximada de naftas es: 22% alto octano 93 RON (NAO), 21% tratada 92

RON (NT), 15% reformada 70-92 RON (NR), 15% pesada 54 RON (NP), 8% liviana

73 RON y 22% otras gasolinas, dando como producto final la gasolina de 87 octanos.

(EP.PETROECUADOR, 2016)

1.2 Propiedades fisicoquímicas de la gasolina

1.2.1 Poder antidetonante. Es una propiedad que se encuentra relacionada

directamente con la temperatura de inflamación de cada uno de sus componentes.

Permite conocer “la capacidad antidetonante de las gasolinas propiedad que influye en

4

el desempeño de las máquinas de combustión interna, de tal manera que se libere o se

produzca la máxima cantidad de energía útil” (Barroso, 2013).

Para la determinación de esta propiedad se usa hidrocarburos como es el iso-octano

(poco detonante) que tiene un índice de octano de 100 y al n-heptano (muy detonante)

un índice de octano de 0. Se tienen parámetros para la medición como son:

a) Número de octano experimental (RON): este valor es cuantificado a “una velocidad

de 600 revoluciones por minuto (rpm) y a una temperatura de entrada de aire de 125

°F (51.7 °C)”. (Barroso, 2013).

Este valor es con el cual se comercializa en las estaciones de servicio y es el ensayo

que se realiza en Refinería Esmeraldas. Puede mostrar el comportamiento que tendrá

el combustible por varias aceleraciones como pasa en la cuidad donde por

cuestiones de transito no es posible ir a altas velocidades.

b) Número de octano del motor (MON): este valor es obtenido “mediante una corrida

de prueba en una máquina operada a una velocidad de 900 revoluciones por minuto

y con una temperatura de entrada de aire de 300 °F (149 °C)”. (Barroso, 2013).

Este valor es medido con el motor estático es decir como si estuviera en la carretera

con pocas aceleraciones pera a velocidades mayores que en la ciudad. Se mide en el

mismo motor que determina el RON pero la diferencia radica en que se usa una

mezcla precalentada con un motor que este más revolucionado. Por lo general este

valor se encuentra 10 puntos por debajo del valor de RON.

1.2.2 Presión de vapor. Es un valor que permite conocer la estabilidad de los

compuestos considerando su volatilidad y determinar si un combustible se evaporará o

no en cantidades apreciables cuando su temperatura se eleve a 37,8 °C. Si un

combustible tiene cantidades significativas de componentes volátiles estos pueden

vaporizarse dando como resultado una pérdida de producto y un peligro latente debido a

que se crea una atmósfera.

5

1.2.3 Aromáticos, benceno y olefinas. Son componentes que se miden para conocer la

calidad de las gasolinas, hay 5 tipos de componentes que pueden estar presentes como:

parafinas normales o ramificadas, ciclo pentano, ciclo hexano, benceno y sus derivados

(Textos Cientificos, 2006).

La gasolina extra que se utilizó en este trabajo de grado tuvo un contenido de

aromáticos (28.54 %V/V), benceno (0.81 %V/V), olefinas (10,90%), azufre (0,0453%),

numero de octano research (85 RON), presión de vapor (45,5 kPa).

1.3 Biocombustibles

Son hidrocarburos obtenidos de una fuente de energía renovable, dependiendo del

origen de la materia prima se los denomina de primera generación como biodiesel y

etanol obtenido a partir de caña de azúcar, maíz, sorgo la palma africana, la soja entre

otros. Si son producidos a partir de materias que no son fuentes alimenticias se los

denomina biocombustibles de segunda generación como los que se obtienen por

procesos químicos. (Texo, Betancur, & Duque, 2009)

La importancia de los biocombustibles en el país se da a medida que se requiere reducir

el impacto del cambio climático y el uso eficiente de los recursos energéticos; esto hace

que cada vez se busque la manera de reducir el uso de combustibles que sean de origen

fósil. Siendo la gasolina extra un combustible muy usado 1499,8 miles de barriles de

consumo promedio mensual. (Banco Central del Ecuador, 2016), se trata de reducir la

cantidad su uso y con este también reducir la cantidad de Dióxido de Carbono (CO2)

producido.

Teniendo como antecedentes el uso de biocombustibles en varios países de América, se

requiere un cambio en la matriz energética del país y en el 2009 mediante el Decreto

Ejecutivo No. 1831 publicado en el Registro Oficial No. 641 del 24 de julio de 2009, se

establece que el país debe comercializar gasolina con un 5% de etanol partiendo de un

plan piloto que empieza en la provincia del Guayas.

6

1.3.1 Gasohol. Se la conoce como una mezcla de un hidrocarburo más un alcohol que

puede ser etanol (alcohol etílico) o metanol (alcohol metílico); hasta una proporción de

25%. Para poder nombrar la mezcla de etanol gasolina se escribe E10; es decir 10% de

etanol y 90% gasolina; el número se modifica de acuerdo al porcentaje de alcohol usado

para la mezcla. Para una mezcla con metanol la letra será remplazada por M; es decir

M10 será 10% metanol y 90% gasolina.

1.3.2 Metanol. Es de uso menos común debido a las características propias del alcohol

por ejemplo la toxicidad de este, cuando se realizan mezclas con gasolinas hasta un

porcentaje de aproximadamente un 2% se tiene un aumento significativo en la Presión

de Vapor (PV). Por esta razón se requiere que se haga una mezcla con otros alcoholes

que mantengan las propiedades de la gasolina como el PV dentro de la norma para su

comercialización.

1.3.3 Etanol. Alcohol de origen vegetal ó se lo puede obtener por hidratación del

etileno usando ácido sulfúrico como un acelerador químico.

Comparando la gasolina con el etanol tiene un 31% menos energía pero ayuda a

disminuir la dependencia del petróleo sobre todo a los países los cuales no son

productores del mismo. (Durán L, 2011)

En el Ecuador la producción de etanol artesanal va en aumento siendo parte del cambio

de la matriz energética. Hay cámaras y asociaciones encargados de la producción y

control del etanol; así tenemos a la Asociación de Productores de Alcohol del Ecuador

(APALE); Federación de Azucareros del Ecuador (FENAZUCAR); Unión Nacional de

Cañicultores del Ecuador; Centro de Investigación de la Caña de Azúcar del Ecuador

(CINCAE). En conjunto alcanzan una producción de aproximadamente 25.5 MM L/año

la cual para el 2018 se estima que alcanzará 66.6 MM L/año. (PRO ECUADOR, 2013).

El etanol para el país tiene las mejores propiedades en mezcla con gasolina, “Fenazucar

estima que la producción alcanzará 608.000 toneladas, incremento del 3% en relación al

año anterior. En los últimos 5 años, la producción de azúcar se ha incrementado en total

del 9%”. Existen nuevos proyectos de plantas de bioetanol en varias provincias del país

7

como: Bolívar, Guayas, Esmeraldas, Cotopaxi y Loja. En conjunto para el 2018 llegarán

a producir 131.8 MM L/ año. (PRO ECUADOR, 2013).

El etanol que se usa para la producción de la gasolina ecopaís presenta características

como ser un alcohol desnaturalizado o grado carburante lo cual hace que no sea usado

como bebida alcohólica, entre sus componentes que le dan esta característica se

encuentran metanol, isopropanol y benceno dando una característica tóxica al alcohol.

El etanol grado carburante o desnaturalizado cumple parámetros de acuerdo a la norma

NTE INEN 2478:2009 (ANEXO B).

1.3.4 Butanol. Este alcohol no es de producción nacional, pero por sus características

puede ayudar a conservar la presión de vapor dentro de las normas establecidas para la

comercialización. Se lo usa como un aditivo a la mezcla de metanol, pero no es muy

común debido a que no es de fácil producción y en muchos casos para su futuro uso se

debería realizar importaciones en cuyo caso resultaría un costo extra a la producción de

biocombustibles.

Existen diferentes maneras para la obtención de este alcohol entre las más conocidas

tenemos por hidroformilación de propeno seguido de una hidrogenación de los

productos formados como se muestra en la ecuación 1.

1

Proceso Reppe: este proceso consiste en la reacción de propeno con CO y agua en

presencia de un catalizador modificado de pentacarbonilo de hierro Fe (CO)5 con Ni

(CO)4 como se muestra en la ecuación 2.

( ) 2

8

Actualmente el butanol se puede producir por vía petroquímica o por vía de

fermentación, el Bio n-Butanol se hace a partir de la paja y el bagazo de caña de azúcar,

la misma materia prima que se utiliza para la fabricación de etanol y que es abundante

en Brasil.

El butanol a comparación al etanol tiene una presión de vapor menor lo que esto se

considera como la mejor alternativa que al usar etanol como biocombustible ya que es

menos corrosivo y menos soluble en el agua siendo así un combustible mejor para las

máquinas de combustión. (Sanz, 2012)

Los datos fisicoquímicos del metanol, etanol y butanol que se indican en las siguientes

tabla, fueron tomados de “Octane Numbers of Etanol and Methanol – Gasoline Blends

Estimated from Molar Concentrations” y “Chemical Engineers' Handbook”

Tabla 1. Propiedades de alcoholes

Propiedad METANOL ETANOL BUTANOL

Octanaje, (RON) 120 109 96

Densidad Energética, (MJ/L) 16 19.6 29.2

Mezcla Aire Combustible 6.4 9.0 11.1

Presión de Vapor, (kPa) 13,02 5,95 0,67

Temperatura de ebullición, (°C) 34,8 79 117,7

Densidad, (kg/L) 0,792 0,789 0,802

1.4 Contexto nacional

En Ecuador por los esfuerzos por cambiar la Matriz Energética Nacional y Matriz

Productiva se ha dispuesto la producción de biocombustibles en este caso con etanol,

actualmente se realizan las mezclas en Guayaquil en el la Terminal de Productos

Limpios de Pascuales.

En base a los primeros resultados obtenidos en la provincia del Guayas se tiene que se

ha reducido considerablemente la contaminación por CO2. Según el informe del

9

proyecto ecopaís “aproximadamente 60 000 toneladas de CO2 se han reducido”.

(Ministerio Coordinador de Producción, Empleo y Competitividad, 2016)

La distribución y comercialización de gasolina ecopaís (E-5) se empezó desde el 2010

en la provincia del Guayas mediante el decreto ejecutivo No. 1831 publicado en el

Registro Oficial No. 641 del 24 de julio de 2009 y progresivamente remplazará a la

gasolina Extra y se deberá implementar en todo el país.

Figura 1. Comercializadoras de Gasolina ecopaís (PRO ECUADOR, 2013)

La comercialización de esta gasolina disminuyó aproximadamente un 13% de consumo

de Nafta de Alto Octano (NAO) desde enero del 2010 hasta agosto del 2016 (Ministerio

Coordinador de Producción, Empleo y Competitividad, 2016). Principalmente es una

mezcla de 62% NAO, 33% Nafta de Bajo Octano (NBO) y 5% Bioetanol. (Ministerio

Coordinador de Producción, Empleo y Competitividad, 2016)

Norma de Regulación: en el país no se tiene una norma exclusiva del

biocombustible se rige de acuerdo a la norma NTE INEN 935:2015. Por esta razón

al momento de incrementar la comercialización de la gasolina ecopaís a nivel

nacional se hace necesario una normativa que sea exclusiva para el biocombustible.

10

1.5 Estado actual de conocimiento

1.5.1 Brasil. Desde 1975 es unos de los países de Sudamérica que tiene una gran

cantidad de vehículos que usan como combustible etanol E20 (20% Etanol) y E25 (25%

Etanol); ya que es más barato al no tener fuente de petróleo. Este país se lo puede

considerar como el segundo país con mayor producción de etanol. La mezcla de

gasolinas con etanol se lo denomina Programa Pró-Álcool.

1.5.3 Estados Unidos. El consumo de combustible con etanol ha aumentado

dramáticamente de 1.7 billones de galones en 2001 a cerca de 13.4 billones de galones

en el 2014. (U.S. Energy Information Administration, 2016). Se usan varias mezclas de

los combustibles para la comercialización como E10 (10% Etanol), E15 (15% Etanol),

E15 (15% Etanol) para modelos de autos nuevos. También se ha llegado a la venta de

E85 (85% Etanol) pero para autos FFV (vehículos de combustibles flexibles). Se tiene

170 plantas de etanol por lo que se lo considera como el mayor productor de etanol en

el mundo.

1.5.4 México. Se considera los combustibles de mezclas E10, E20 o E85. Es un país en

desarrollo de los biocombustibles del cual ya se han tenido varias investigaciones para

reducir la dependencia de los combustibles de otros países. Este país cuenta con una

Ley de Promoción y Desarrollo de los Bioenergéticos, en la cual se restringe el uso de

maíz como insumo para su producción. El etanol como combustible es un producto

nuevo, ya que más es utilizado para bebidas alcohólicas.

1.5.5 Colombia. Inicio un programa desde el 2002, actualmente se comercializan

mezclas de gasolina con etanol entre el 8% y 10% dependiendo de la región. Colombia

apunta a un aumento progresivo en el uso de biocombustibles mediante una ley en la

que obliga a que todos los automóviles nuevos tengan motores flex-fuel (mezclas de

hasta del 85 por ciento de etanol) y para el 2020 se llegará hasta 20% de etanol en

mezcla, gracias a esto es considerado como el segundo productor de etanol solo después

de Brasil. Actualmente opera con seis plantas de etanol, no solo con caña sino también

de yuca proyectándose a la futura demanda.

11

2. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL

La parte experimental se realizó en el Departamento y Laboratorio de Control de

Calidad de Refinería de Esmeraldas y el Laboratorio de Calidad de Productos Limpios

el Beaterio.

En la Figura 2 se detallan las diferentes etapas realizadas en la investigación propuesta.

Calibración del equipo de Octanaje Referencial.

Caracterización de la Gasolina Extra: Octanaje, PVR, Destilación ASTM, Contenido de Azufre, Benceno, Olefinas, Oxigeno

Caracterización de las muestras:- Octanaje ASTM D2699- PVR ASTM D5191- Destilación ASTM D86- Contenido de Azufre ASTM D4294- Contenido de Aromáticos ASTM D1319- Contenido de Benceno ASTM D3606- Contenido de Olefinas ASTM D1319- Contenido de Oxigeno ASTM D4815- Evaluación de Estabilidad ASTM D 6222-99 Repetir 3 veces cada ensayo

Mezcla Gasolina Extra con 5% V/V de Etanol (15

muestras)

Mezcla Gasolina – Etanol del 1 al 4% (4 muestras)

Comparación de resultados con la norma INEN 935 novena revisión.

Mezcla Gasolina Extra con 5% V/V de Etanol-Butanol

y Etanol- Metanol

Preparación de mezclas porcentaje volumen/volumen

- 1% alcohol 4% etanol- 2% alcohol 3% etanol- 3% alcohol 2% etanol- 4% alcohol 1% etanol- 5% alcohol

Mezcla Gasolina Extra con 5% V/V de

Etanol- Butanol-Metanol

Preparación de mezclas porcentaje volumen/volumen -1% etanol 1% butanol 3% metanol-1% etanol 2% butanol 2% metanol-1% etanol 3% butanol 1% metanol-2% etanol 1% butanol 2% metanol-2% etanol 2% butanol 1% metanol-3% etanol 1% butanol 1% metanol

Cuantificación de mezclas que cumplan con los requisitos de la Norma

Caracterización de las muestras:- Octanaje (ASTM D2699)- PVR (ASTM D5191)- Destilación (ASTM D86)- Contenido de Azufre (ASTM D4294)- Contenido de Aromáticos (ASTM D1319)- Contenido de Benceno (ASTM D3606)- Contenido de Olefinas (ASTM D1319)- Contenido de Oxigeno (ASTM D4815)- Evaluación de Estabilidad ( ASTM D 6222-99 )Repetir 3 veces cada ensayo

Caracterización de las muestras:- Octanaje (ASTM D2699)- PVR (ASTM D5191)- Destilación (ASTM D86)- Contenido de Azufre (ASTM D4294)- Contenido de Aromáticos (ASTM D1319)- Contenido de Benceno (ASTM D3606)- Contenido de Olefinas (ASTM D1319)- Contenido de Oxigeno (ASTM D4815)- Evaluación de Estabilidad ( ASTM D 6222-99 )Repetir 3 veces cada ensayo

Figura 2. Etapas experimentales para el estudio de las propiedades fisicoquímicas

de la mezcla gasolina extra con alcohol.

12

En esta tesis se realizó las mezclas de gasolina extra de la Refinería Esmeraldas con los

diferentes alcoholes y mezclas de alcoholes (etanol, butanol, metanol, etanol-butanol,

etanol-metanol, etanol-butanol-metanol); teniendo como referencia el 5% de alcohol

aproximadamente que corresponde a la gasolina ecopaís. A las mezclas se les realizó

los diferentes ensayos de laboratorio como: presión de vapor, octanaje, destilación y

contenido de azufre, aromáticos, olefinas, benceno, oxígeno y estabilidad.

2.1 Diseño experimental.

Para el diseño experimental, se estableció una variable independiente “porcentaje de

alcohol” y variables dependientes “octanaje, presión de vapor, destilación, contenido de

azufre, olefinas, aromáticos, benceno, oxígeno y estabilidad”.

2.1.1 Diagrama del diseño experimental. Para cada una de las mezclas, se realizó la

caracterización de los ensayos en el laboratorio basándonos en el diagrama del diseño

experimental que se encuentra en las siguientes figuras.

Teniendo la siguiente nomenclatura para las figuras:

A: octanaje

B: presión de vapor

C: destilación

D: contenido de azufre

E: cromatografía

F: estabilidad

R: réplica

X: butanol

Y: metanol

Z: gasolina extra

13

99% Z

B

D

C

F

E

A

R1

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R2

F1

R1

1% X – 3%Y- 95% Z

B

D

C

F

E

A

R1

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R2

F1

R1

4% X-95% Z

B

D

C

F

E

A

R1

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R2

F1

R1

2%X – 1% Y- 95% Z

B

D

C

F

E

A

R1

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R2

F1

R1

4% Y-95% Z

B

D

C

F

E

A

R1

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R2

F1

R1

1% X- 2%Y – 95% Z

B

D

C

F

E

A

R1

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R2

F1

R1

1% Etanol

F2

R1

R1

F2

R1

R1

F2

R1

R1

F2

R1

R1

F2

R1

R1F2

R1

R1

Figura 3. Diagrama del diseño experimental con 1% de etanol grado reactivo.

14

98% Z

B

D

C

F

E

A

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R1

1% X – 2%Y- 95% Z

B

D

C

F

E

A

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R1

3% X-95% Z

B

D

C

F

E

A

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R1

B

D

C

F

E

A

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R1

3% Y-95% Z

B

D

C

F

E

A

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R1

2% Etanol 2%X – 1% Y- 95% Z


15

97% Z

B

D

C

E

A

R1

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R2

R1

B

D

C

E

A

R1

R2

R1

R3

R2

R1

R2

R1

2% X-95% Z

B

D

C

E

A

R1

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R2

R1

2% Y-95% Z

B

D

C

E

A

R1

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R2

R1

3% Etanol

R1

R3

R2

1% X – 1%Y- 95% Z

F F1

F2

R1

R1

F F1

F2

R1

R1

F F1

F2

R1

R1

F F1

F2

R1

R1


16

96 % Z

B

D

C

E

A

R1

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R2

R1

1% X-95% Z

B

D

C

E

A

R1

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R2

R1

B

D

C

E

A

R1

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R2

R1

4% Etanol

1% Y-95% Z

F F1

F2

R1

R1

F F1

F2

R1

R1

F F1

F2

R1

R1


17

5% Etanol – 95% Z

B

D

C

F

E

A

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

F1

R1

F2

R1

R1


O% Etanol – 100% Z

B

D

C

F

E

A

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R1

F1

F2

R1

R1

Figura 8. Diagrama del diseño experimental gasolina extra.

18

5% X- 95% Z

B

D

C

F

E

A

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R1

F1

F2

R1

R1

Figura 9. Diagrama del diseño experimental 5% Butanol.

5% Y- 95% Z

B

D

C

F

E

A

R1

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R2

F1

R1

F2

R1

R1

Figura 10. Diagrama del diseño experimental 5% Metanol

19

100% Z

B

D

C

E

A

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

3% E – 2%X- 95% Z

B

D

C

E

A

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

1% E- 4% X-95% Z

B

D

C

E

A

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

4% E – 1% X- 95% Z

B

D

C

E

A

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

2% E- 3% Y-95% Z

B

D

C

E

A

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

5% E- 95% Z

B

D

C

E

A

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

R3

R2

R1

EtanolDesnaturalizado

(E)

F F1

F2

R1

R1

F F1

F2

R1

R1

F F1

F2

R1

R1 F F1

F2

R1

R1

F F1

F2

R1

R1

F F1

F2

R1

R1

Figura 11. Diagrama del diseño experimental con alcohol

desnaturalizado.

20

Solo los ensayos descritos en diseño experimental fueron los que se compararon con la

norma de calidad NTE INEN 925:2015, ya que al tener como base de las mezclas una

gasolina extra que cumplió previamente los requisitos de calidad. Los parámetros que

no se consideraron en la experimentación no son alterados por el alcohol añadido.

2.2 Sustancias y reactivos

Gasolina extra

Etanol C2H6O

Metanol CH3OH

Butanol C4H10O

Agua H2O (s)y(l)

2.3 Materiales y equipos.

Vasos de precipitación 250 mL, 500 mL, 1000 mL.

Probetas 10 mL, 100 mL, 1000 mL.

Botellas ámbar 1 L

Embudo

Equipo de protección Personal (guantes, mascarilla, mandil).

Equipo para medir la presión de vapor (Modelo ERAVAP).

Muestras preparadas de alcohol-gasolina extra.

Octanómetro Motor RESEARCH

Balón de destilación de 125 mL.

Termómetro de -2 °C a 300 °C

Destilador modelo HDA 620

Espectrofotómetro de fluorescencia de rayos X.

Celdas de película de plástico transparente de rayos X.

Viales

Cromatógrafo

Equipo de estabilidad térmica.

21

2.4 Procedimiento

2.4.1 Preparación de las muestras.

a) La gasolina extra es colocada en un recipiente ámbar y etiquetada ya que es la

base para comparar los resultados.

b) La mezclas se basan en el volumen total de 1000 mL, son realizadas con 50 mL

de alcohol de acuerdo a las diferentes proporciones (5% de mezcla de alcohol) y

950 mL de gasolina extra.

c) Se realiza al igual muestras que contienen del 1 al 4% de etanol, lo que significa

colocar 10 mL, 20 mL, 30 mL y 40 mL de etanol en 990 mL, 980 mL, 970 mL,

y 960 mL de gasolina extra respectivamente.

d) Las mezclas son colocadas en un recipiente de vidrio ámbar, etiquetadas y

puesto a refrigeración para conservar sus propiedades. (ANEXO C)

2.4.2 Presión de vapor (DVPE). Se usa el equipo de medición de presión de vapor

basado en la norma ASTM D-5191 (ANEXO D), este ensayo se realizó 3 veces para

todas las muestras. Los datos experimentales se muestran en la Tabla 2-3 y los

resultados en la Tabla 13-14.

Tabla 2. Datos de presión de vapor con etanol desnaturalizado

Muestras Composición Presión de vapor (kPa)

Gasolina

(%)

Ensayo

1

Ensayo

2

Ensayo

3

gasolina base 1 100 45,1 45,8 45,6

5% etanol (1) 95 53,3 53,4 53,6

5% etanol (2) 95 53,3 53,5 53,7

5% etanol (3) 95 53,2 53,4 52,1

5% etanol (4) 95 53,5 53,8 53,5

5% etanol (5) 95 53,6 53,7 53,6

5% etanol (6) 95 53,0 53,3 53,4

5% etanol (7) 95 52,4 52,6 52,6

5% etanol (8) 95 52,9 53,1 53,1

5% etanol (9) 95 53,0 53,1 53,3

5% etanol (10) 95 54,1 54,3 54,0

5% etanol (11) 95 53,2 53,3 53,1

22

Tabla 2. (Continuación)

Muestras Composición Presión de vapor (kPa)

Gasolina

(%)

Ensayo

1

Ensayo

2

Ensayo

3

5% etanol (12) 95 52,4 52,7 52,5

5% etanol (13) 95 53,0 53,4 53,3

5% etanol (14) 95 52,9 52,9 52,7

5% etanol (15) 95 53,3 53,5 53,4

4% etanol -1% butanol 95 52,9 53,2 52,3

3% etanol -2% butanol 95 50,4 50,6 50,8

2% etanol -3% butanol 95 49,2 49,5 49,1

1% etanol -4% butanol 95 46,9 50,2 46,8

5% butanol 95 50,2 50,3 50,2

Tabla 3. Datos de presión de vapor con etanol grado reactivo, metanol y butanol

Muestras Composición Presión de vapor, (kPa)

Gasolina

(%)

Ensayo

1

Ensayo

2

Ensayo

3

gasolina base 2 100 47,3 47,1 47,4

1% etanol 99 52,3 52,2 52,5

2% etanol 98 54,2 54,1 54,2

3% etanol 97 54,5 54,6 54,6

4% etanol 96 54,9 55,1 55

5% etanol 95 55,2 55,2 55,2

4% etanol -1% butanol 95 54,4 53,8 53,8

3% etanol -2% butanol 95 52,7 52,6 52,5

2% etanol -3% butanol 95 51,0 50,9 50,9

1% etanol -4% butanol 95 49,5 49,5 49,5

5% butanol 95 47,7 46,6 46,6

4% etanol -1% metanol 95 58,6 58,9 58,8

3% etanol -2% metanol 95 61,9 62,6 62,0

2% etanol -3% metanol 95 65,5 65,6 65,5

1% etanol -4% metanol 95 68,2 68,3 68,2

5% metanol 95 70,7 70,6 70,7

1% etanol -1% butanol -

3% metanol 95 66,2 65,3 65,4


2% metanol 95 61,4 61,1 61,2


1% metanol 95 56,8 56,7 56,7

23


Muestras Composición Presión de vapor, (kPa)

Gasolina

(%)

Ensayo

1

Ensayo

2

Ensayo

3


2% metanol 95 60,3 60,5 60,6


1% metanol 95 56,3 56,3 56,3


1% metanol 95 57,3 57,1 57,3

2.4.3 Octanaje. Para la obtención del número de octano se usó el octanómetro motor

RESEARCH (ANEXO E) basado en la norma ASTM D269. El ensayo se realizó tres

veces para las mezclas con etanol desnaturalizado y dos veces para las mezclas con

etanol grado reactivo. Los datos y resultados se muestran en las Tabla 4 – 5 y Tabla15-

16 respectivamente.

Tabla 4. Datos de octanaje con etanol desnaturalizado

Muestras Composición Octanaje, (RON)

Gasolina (%) Ensayo

1

Ensayo 2 Ensayo 3

gasolina base 1 100 85,0 85,0 85,0

5% etanol (1) 95 87,5 87,3 87,6

5% etanol (2) 95 87,6 87,6 87,7

5% etanol (3) 95 87,6 87,4 87,5

5% etanol (4) 95 87,5 87,3 87,5

5% etanol (5) 95 88,0 88,1 88,1

5% etanol (6) 95 88,0 88,2 88,0

5% etanol (7) 95 87,7 87,5 87,6

5% etanol (8) 95 87,6 87,3 87,5

5% etanol (9) 95 87,7 87,4 87,7

5% etanol (10) 95 87,9 87,7 87,8

5% etanol (11) 95 87,8 87,5 87,9

5% etanol (12) 95 87,7 87,5 87,8

5% etanol (13) 95 87,6 87,6 87,7

5% etanol (14) 95 87,7 87,5 87,6

5% etanol (15) 95 87,7 87,4 87,6

4% etanol -1% butanol 95 88,2 88,1 88,3

3% etanol -2% butanol 95 87,8 87,9 87,8

2% etanol -3% butanol 95 2 3 87,3

24



Gasolina (%) Ensayo

1

Ensayo 2 Ensayo 3

1% etanol -4% butanol 95 87,0 87,0 87,1

5% butanol 95 86,3 86,4 86,4

Tabla 5. Datos de octanaje con etanol grado reactivo, metanol y butanol


Gasolina

(%)

Ensayo 1 Ensayo 2

gasolina base 2 100 85,1 85,0

1% etanol 99 85,4 85,1

2% etanol 98 85,8 85,7

3% etanol 97 86,3 86,1

4% etanol 96 87,3 87,1

5% etanol 95 87,8 87,7

4% etanol -1% butanol 95 87,3 87,1

3% etanol -2% butanol 95 86,9 86,5

2% etanol -3% butanol 95 86,4 86,2

1% etanol -4% butanol 95 85,7 85,9

5% butanol 95 85,6 85,2

4% etanol -1% metanol 95 87,8 87,6

3% etanol -2% metanol 95 87,8 87,7

2% etanol -3% metanol 95 88,1 87,8

1% etanol -4% metanol 95 88,3 88,0

5% metanol 95 88,6 88,4

1% etanol -1% butanol -3% metanol 95 87,8 87,7






2.4.4. Destilación. El ensayo se realizó en los equipos de destilación (ANEXO F) tres

veces paras las muestras con etanol desnaturalizado y dos veces para las mezclas con

etanol grado reactivo. Los datos y resultados se muestran en las Tabla 6 – 10 y Tabla17-

18 respectivamente.

25

Tabla 6. Datos de destilación con etanol desnaturalizado ensayo 1

PI

(°C)

5

(°C)

10

(°C)

30

(°C)

50

(°C)

70

(°C)

90

(°C)

95

(°C)

PF

(°C)

Des

(°C)

Res

(°C)

Per

(°C)

gasolina base 1 41 56 62 84 109 131 166 180 189 99 1,0 0,0

5% etanol (1) 39 51 49 72 99 129 161 175 185 98 1,7 0,3

5% etanol (2) 44 53 56 75 106 131 161 172 185 98 1,9 0,1

5% etanol (3) 39 50 54 71 101 132 165 185 194 98 1,3 0,7

5% etanol (4) 38 50 53 63 100 130 163 176 194 98 1,4 0,6

5% etanol (5) 42 50 53 65 107 132 163 176 188 97 1,7 1,3

5% etanol (6) 39 51 55 74 102 131 162 175 192 98 1,5 0,5

5% etanol (7) 39 52 55 71 102 132 160 176 192 98 1,5 0,5

5% etanol (8) 39 50 54 72 104 129 159 171 190 98 1,2 0,8

5% etanol (9) 40 50 55 74 101 129 158 171 193 99 1,0 0,0

5% etanol (10) 40 50 55 71 100 128 160 173 190 97 1,3 1,7

5% etanol (11) 38 49 53 68 102 129 159 170 191 98 1,4 0,6

5% etanol (12) 39 48 51 66 100 137 160 169 178 99 1,0 0,0

5% etanol (13) 38 50 52 70 102 127 159 172 186 99 1,0 0,0

5% etanol (14) 41 50 53 71 103 131 161 174 188 98 1,6 0,4

5% etanol (15) 40 48 52 68 104 131 159 175 190 98 1,5 0,5

4% etanol -1% butanol 40 51 54 76 104 131 160 176 191 97 1,8 1,2

3% etanol -2% butanol 39 51 56 79 104 131 163 175 194 98 1,2 0,8

2% etanol -3% butanol 39 50 57 79 104 128 160 173 191 99 1,0 0,0

1% etanol -4% butanol 40 52 65 80 104 129 162 174 194 99 1,0 0,0

5% butanol 39 52 63 83 104 127 162 173 191 99 1,0 0,0

26


PI

(°C)

5

(°C)

10

(°C)

30

(°C)

50

(°C)

70

(°C)

90

(°C)

95

(°C)

PF

(°C)

Des

(°C)

Res

(°C)

Per

(°C)

gasolina base 1 45 61 64 85 109 135 164 178 189 97 1,8 1,2

5% etanol (1) 40 50 53 73 100 130 160 176 186 98 1,6 0,4

5% etanol (2) 43 53 57 76 105 131 160 172 186 99 1,0 0,0

5% etanol (3) 39 52 53 73 101 132 165 179 193 98 1,5 0,5

5% etanol (4) 38 51 54 63 102 130 163 176 193 98 1,4 0,6

5% etanol (5) 42 50 52 63 108 132 161 175 191 98 1,6 0,4

5% etanol (6) 39 51 55 73 104 131 161 175 192 98 1,5 0,5

5% etanol (7) 40 51 55 73 102 132 161 176 190 98 1,4 0,6

5% etanol (8) 39 52 55 72 104 129 159 171 190 98 1,2 0,8

5% etanol (9) 39 50 55 73 104 130 157 171 193 99 1,0 0,0

5% etanol (10) 41 51 55 72 101 129 160 173 191 97 1,3 1,7

5% etanol (11) 39 50 54 68 102 129 159 170 191 98 1,4 0,6

5% etanol (12) 38 48 52 68 101 137 160 170 178 99 1,0 0,0

5% etanol (13) 39 49 53 70 103 127 160 172 186 99 1,0 0,0

5% etanol (14) 42 50 53 71 104 132 161 175 188 98 1,5 0,5

5% etanol (15) 39 49 54 70 103 130 160 175 190 98 1,4 0,6

4% etanol -1% butanol 40 51 55 76 104 133 161 179 191 98 1,3 0,7

3% etanol -2% butanol 40 51 55 79 105 132 163 176 194 98 1,3 0,7

2% etanol -3% butanol 40 51 59 79 104 128 161 175 192 96 3,3 0,7

1% etanol -4% butanol 40 52 65 80 104 129 162 174 194 99 1,0 0,0

5% butanol 39 52 63 83 104 127 162 173 191 99 1,0 0,0

27


MUESTRAS PI

(°C)

5

(°C)

10

(°C)

30

(°C)

50

(°C)

70

(°C)

90

(°C)

95

(°C)

PF

(°C)

Des

(°C)

Res

(°C)

Per

(°C)

gasolina base 1 45 60 65 87 109 135 163 178 189 99 1,0 0,0

5% etanol (1) 40 51 53 73 101 130 160 176 187 99 1,0 0,0

5% etanol (2) 41 53 55 75 105 131 160 172 185 99 1,0 0,0

5% etanol (3) 40 51 53 72 102 130 165 187 193 98 1,6 0,4

5% etanol (4) 39 50 53 63 100 131 163 176 194 98 1,3 0,7

5% etanol (5) 41 50 52 63 107 132 161 175 192 98 1,5 0,5

5% etanol (6) 39 52 55 73 102 131 161 175 191 98 1,5 0,5

5% etanol (7) 40 50 55 72 102 132 161 176 190 98 1,5 0,5

5% etanol (8) 40 52 55 72 103 129 160 172 190 98 1,2 0,8

5% etanol (9) 39 50 55 75 104 130 157 171 193 99 1,0 0,0

5% etanol (10) 40 51 55 72 101 129 160 173 191 97 1,3 1,7

5% etanol (11) 40 50 55 68 102 129 160 170 191 98 1,4 0,6

5% etanol (12) 40 49 51 68 102 137 161 170 179 99 1,0 0,0

5% etanol (13) 39 50 53 70 102 127 159 172 186 99 1,0 0,0

5% etanol (14) 40 50 53 71 103 130 162 175 188 99 1,0 0,0

5% etanol (15) 39 51 54 102 104 132 160 174 191 98 1,7 0,3

4% etanol -1% butanol 39 52 55 77 105 132 161 177 192 98 1,7 0,3

3% etanol -2% butanol 39 51 56 78 106 133 162 175 192 98 1,2 0,8

2% etanol -3% butanol 40 53 58 78 102 128 160 164 191 96 3,4 0,6

1% etanol -4% butanol 40 53 64 80 103 130 162 175 193 99 1,0 0,0

5% butanol 39 53 62 84 104 127 162 173 191 99 1,0 0,0

28

Tabla 9. Datos de destilación con etanol grado reactivo, metanol y butanol ensayo 1

Muestras PI

(°C)

5

(°C)

10

(°C)

30

(°C)

50

(°C)

70

(°C)

90

(°C)

95

(°C)

PF

(°C)

Des

(°C)

Res

(°C)

Per

(°C)

gasolina base 2 40 52 57 76 102 128 160 171 185 99 1,0 0,0

1% etanol 37 51 57 76 100 128 160 171 191 99 1,0 0,0

2% etanol 37 48 52 71 93 124 158 169 189 99 1,0 0,0

3% etanol 37 49 53 74 102 128 158 173 193 99 1,0 0,0

4% etanol 37 50 53 70 100 127 160 173 192 98 1,3 0,7

5% etanol 35 47 50 62 92 121 155 165 189 99 1,0 0,0

4% etanol -1% butanol 38 49 54 71 98 121 161 170 194 99 1,0 0,0

3% etanol -2% butanol 38 50 53 73 99 128 160 174 192 98 1,4 0,6

2% etanol -3% butanol 39 52 58 77 99 127 160 174 192 99 0,1 0,9

1% etanol -4% butanol 39 54 60 72 99 129 160 174 193 98 1,0 1,0

5% butanol 37 48 60 79 99 126 158 173 193 99 1,0 0,0

4% etanol -1% metanol 38 48 51 67 99 126 159 171 192 99 1,0 0,0

3% etanol -2% metanol 37 42 50 71 100 121 158 171 191 98 1,2 0,8

2% etanol -3% metanol 38 46 49 72 103 128 150 174 191 98 1,4 0,6

1% etanol -4% metanol 38 46 49 72 100 126 158 170 192 98 1,6 0,4

5% metanol 36 45 47 72 102 128 162 174 193 98 1,5 0,5

1% etanol -1% butanol -3% metanol 36 45 48 73 100 128 151 174 192 98 1,2 0,8






29

Tabla 10. Datos de destilación con etanol grado reactivo, metanol y butanol ensayo 2

Muestras PI

(°C)

5

(°C)

10

(°C)

30

(°C)

50

(°C)

70

(°C)

90

(°C)

95

(°C)

PF

(°C)

Des

(°C)

Res

(°C)

Per

(°C)

gasolina base 2 40 52 57 76 102 128 160 171 185 99 1,0 0,0

1% etanol 37 51 57 76 100 128 160 172 191 99 1,0 0,0

2% etanol 37 48 52 71 93 124 158 169 189 99 1,0 0,0

3% etanol 37 49 53 74 102 128 158 173 193 98 1,2 0,8

4% etanol 36 50 53 70 100 127 160 173 192 98 1,4 0,6

5% etanol 36 47 49 62 95 123 158 176 190 98 1,7 0,3

4% etanol -1% butanol 38 45 49 60 97 125 161 178 185 98 1,3 0,7

3% etanol -2% butanol 38 50 54 73 99 128 160 174 192 98 1,4 0,6

2% etanol -3% butanol 39 52 59 78 99 127 160 174 191 99 0,1 0,9

1% etanol -4% butanol 39 54 60 73 99 129 160 175 193 98 1,0 1,0

5% butanol 37 48 60 79 99 127 158 173 193 99 1,0 0,0

4% etanol -1% metanol 38 48 51 67 99 126 159 171 192 99 1,0 0,0

3% etanol -2% metanol 37 42 50 71 100 121 158 171 191 98 1,2 0,8

2% etanol -3% metanol 38 46 49 72 103 128 150 174 191 98 1,4 0,6

1% etanol -4% metanol 38 46 49 72 100 126 158 172 192 98 1,6 0,4

5% metanol 36 45 47 72 102 128 161 174 193 98 1,5 0,5







30

2.4.5 Azufre. Para obtener datos del contenido de azufre para la gasolina y mezclas

realizadas se utilizó el espectrofotómetro de fluorescencia de rayos X que se basa en la

norma ASTM D4294 (ANEXO G1- G2). El ensayo se realizó tres veces para todas las

muestras preparadas. Los datos y resultados se muestran en las Tabla 11 – 12 y

Tabla19- 20 respectivamente.

Tabla 11. Datos de contenido de azufre con etanol desnaturalizado

Muestras Composición Azufre (%)

Gasolina (%) Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3

gasolina base 1 100 0,0356 0,0332 0,0330

5% etanol (1) 95 0,0486 0,0496 0,0496

5% etanol (2) 95 0,0340 0,0338 0,0342

5% etanol (3) 95 0,0526 0,0525 0,0523

5% etanol (4) 95 0,0515 0,0533 0,0545

5% etanol (5) 95 0,0535 0,0550 0,0569

5% etanol (6) 95 0,0452 0,0438 0,0431

5% etanol (7) 95 0,0482 0,0420 0,0482

5% etanol (8) 95 0,0431 0,0427 0,0424

5% etanol (9) 95 0,0464 0,0465 0,0464

5% etanol (10) 95 0,0493 0,0487 0,0487

5% etanol (11) 95 0,0578 0,0576 0,0575

5% etanol (12) 95 0,0653 0,0654 0,0652

5% etanol (13) 95 0,0478 0,0462 0,0465

5% etanol (14) 95 0,0417 0,0442 0,0439

5% etanol (15) 95 0,0494 0,0489 0,0489

4% etanol -1% butanol 95 0,0489 0,0488 0,0487

3% etanol -2% butanol 95 0,0356 0,0332 0,0330

2% etanol -3% butanol 95 0,0486 0,0496 0,0496

1% etanol -4% butanol 95 0,0340 0,0338 0,0342

5% butanol 95 0,0526 0,0525 0,0523

Tabla 12. Datos de contenido de azufre con etanol grado reactivo, metanol y

butanol

Muestras Composición Azufre, (%)

Gasolina (%) Ensayo

1

Ensayo

2

Ensayo

3

gasolina base 2 100 0,03081 0,02822 0,02758

1% etanol 99 0,02866 0,02478 0,02468

2% etanol 98 0,03231 0,03109 0,03170

3% etanol 97 0,02985 0,02560 0,02417

4% etanol 96 0,03458 0,03092 0,03008

5% etanol 95 0,03513 0,03354 0,03380

31


Muestras Composición Azufre, (%)

Gasolina (%) Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3

4% etanol -1% butanol 95 0,04851 0,04522 0,04524

3% etanol -2% butanol 95 0,03009 0,02757 0,02740

2% etanol -3% butanol 95 0,03374 0,03035 0,02966

1% etanol -4% butanol 95 0,03465 0,02981 0,02935

5% butanol 95 0,03305 0,03084 0,02995

4% etanol -1% metanol 95 0,02619 0,02272 0,02167

3% etanol -2% metanol 95 0,02677 0,02203 0,02510

2% etanol -3% metanol 95 0,02527 0,02203 0,02021

1% etanol -4% metanol 95 0,02778 0,02383 0,02368

5% metanol 95 0,03200 0,03000 0,03030

1% etanol -1% butanol -3%

metanol 95 0,03372 0,03336 0,03339


metanol 95 0,02972 0,02401 0,02567


metanol 95 0,03301 0,03400 0,03351


metanol 95 0,02592 0,02203 0,02136


metanol 95 0,03347 0,03246 0,03262


metanol 95 0,03503 0,03090 0,03156

2.4.6 Contenido de aromáticos, olefinas, benceno y oxígeno. Con el cromatógrafo de

gases Agillent Technologies (ANEXO J1) se obtuvo los resultados de contenido de

aromáticos y olefinas. Usando el equipo ERASPEC CRALYTICS se obtuvo los

resultados de benceno. El contenido de oxigeno se lo esto se obtuvo mediante un

balance de masa de acuerdo al porcentaje de cada alcohol (Tabla 21-22).

2.4.7 Estabilidad. Las mezclas son expuestas hasta una temperatura 0 °C considerando

que en el país se tienen como condiciones extremas 4 °C aproximadamente en las

regiones más frías del país. Mediante la norma ASTM D 6222-99, las muestras primero

fueron analizadas sin agregar agua y posteriormente se añade pequeñas cantidades de la

misma. (ANEXO H). Se observa si hay algún cambio físico de la mezcla por ejemplo si

se hace opaco, si se presentan gotas o dos fases; en caso de presentarse estas

características a 0 °C o antes de llegar a esta temperatura se consideran mezclas no

estables a estas condiciones. (Tabla 23-24)

32

3. CÁLCULOS

3.1 Promedio propiedades fisicoquímicas

Se determinó el promedio de los valores obtenidos en la experimentación mediante las

siguientes fórmulas:

3.1.1 Presión de vapor

( )

(3)

Donde: PV= Presión de Vapor Promedio (kPa)

PV 1= Presión de Vapor Ensayo 1 (kPa)



n= Numero de ensayos

3.1.2 Octanaje

(4)

Donde: RON= Octanaje Promedio

RON 1= Octanaje Ensayo 1




3.1.3 Destilación. Se realizó los cálculos para cada uno de los puntos obtenidos de la

destilación:

33

( )

(5)

Donde: PI= Punto Inicial de la Destilación Promedio (°C)

PI 1= Punto Inicial de la Destilación Ensayo 1 (°C)




3.1.4 Contenido de Azufre

( )

(6)

Donde: PI= Punto Inicial de la Destilación Promedio (%)

PI 1= Punto Inicial de la Destilación Ensayo 1 (%)




Cálculo modelo: ejemplo presión de vapor de las muestras.

( )

3.2 Estabilidad

Mediante un factor de conversión se transformó la cantidad de agua a ser usada:

(

) ( ) (

( )

) (7)

Donde: X concentración deseada en ppm

Y cantidad de agua en microlitros (uL) usada para aforar la muestra a 100 Ml.

34

Cálculo Modelo 100 ppm = X

(

)

( ) ( )

3.3 Contenido de oxígeno

Mediante balance de masa usando los pesos moleculares y la densidad de los alcoholes

y el oxígeno se determinó los factores de conversión que se muestran a continuación.

(

) (8)

( ) ( ) ( )

(9)

Donde: Xeta =fracción de etanol en volumen

Xbut =fracción de butanol en volumen

Xmet =fracción de metanol en volumen

ρeta =densidad de etanol en volumen en (kg/L)

ρbut = densidad de butanol en (kg/L)

ρmet = densidad de metanol en (kg/L)

ρmet = densidad de metanol en (kg/L)

%eta = porcentaje de etanol en volumen

%but = porcentaje de butanol en volumen

%met = porcentaje de metanol en volumen

Cálculo Modelo para 2% etanol 1% butanol 2% metanol

( )

( ) ( ) ( )

35

3.4 Porcentaje máximo de alcohol para no superar el 2.7% de oxígeno.

Usando cada uno de los alcoholes y reduciendo las ecuaciones 8 y 9 se obtuvo los

siguientes cálculos.

3.4.1 Etanol

( )( )

(10)

(11)

( ) (12)

(13)

Remplazando (13) en (11)

( ) (14)

Remplazando (14) y (12) en (10)

( )( )

( )( ) ( )( ) (15)

Remplazando %02 y despejando Xeta tenemos

Xeta=0.074

%etanol=7.4 este es el máximo porcentaje de alcohol que se puede agregar a la muestra.

3.4.2 Butanol

( )( )

(16)

(17)

( ) (18)

(19)


36

( ) (20)


( )( )

( )( ) ( )( ) (21)

Remplazando %02 y despejando Xbut tenemos

Xbut=0.1177

%butanol=11.77 este es el máximo porcentaje de alcohol que se puede agregar a la

muestra.

3.4.3 Metanol

( )( )

(22)

(23)

( ) (24)

(25)


( ) (26)


( )( )

( )( ) ( )( ) (27)

Remplazando %02 y despejando Xmet tenemos

Xmet=0.0513

%metanol=5.13 este es el máximo porcentaje de alcohol que se puede agregar a la

muestra.

37

4. RESULTADOS

4.1 Presión de vapor

Tabla 13. Presión de vapor con etanol desnaturalizado

Muestras Composición PV (kPa)

Gasolina (%) Etanol (%) Butanol (%) Promedio

gasolina base 100 - - 45,5

5% etanol 95 5 - 53,4

5% etanol 95 5 - 53,5

5% etanol 95 5 - 52,9

5% etanol 95 5 - 53,6

5% etanol 95 5 - 53,6

5% etanol 95 5 - 53,2

5% etanol 95 5 - 52,5

5% etanol 95 5 - 53,0

5% etanol 95 5 - 53,1

5% etanol 95 5 - 54,1

5% etanol 95 5 - 53,2

5% etanol 95 5 - 52,5

5% etanol 95 5 - 53,2

5% etanol 95 5 - 52,8

5% etanol 95 5 - 53,4

4% etanol -1% butanol 95 4 1 52,8

3% etanol -2% butanol 95 3 2 50,6

2% etanol -3% butanol 95 2 3 49,3

1% etanol -4% butanol 95 1 4 48,0

5% butanol 95 - 5 46,8

Tabla 14. Presión de vapor con etanol grado reactivo, metanol y butano


Gasolina (%) Promedio

gasolina base 2 100 47,4

1% etanol 99 52,5

2% etanol 98 54,2

3% etanol 97 54,6

4% etanol 96 55,0

5% etanol 95 55,2

4% etanol -1% butanol 95 53,8

38



Gasolina (%) Promedio




5% butanol 95 46,6

4% etanol -1% metanol 95 58,8




5% metanol 95 70,7


metanol 95 65,4


metanol 95 61,2


metanol 95 56,7


metanol 95 60,6


metanol 95 56,3


metanol 95 57,3

El valor de la presión de vapor aumenta al agregar alcohol a la gasolina extra, hay que

tener en cuenta que bajo la norma INEN NTE 935:2015 tiene un valor máximo de 60

kPa para este parámetro. Considerando que para este ensayo se tiene un rango de

acreditación de 11,2 – 82,6 kPa y una incertidumbre de ±3,1 kPa; los valores de presión

de vapor aceptados tienen un valor máximo de 63,1 kPa.

Los resultados para las mezclas de 5 % etanol desnaturalizado presentados en la Tabla

17 (ANEXO K-L) y gasolina extra muestran que se encuentran dentro de los parámetros

de la norma por lo cual se las considera como mezclas viables. En la Tabla 18 y Figura

15 para el caso de las mezclas de etanol con metanol se descarta las muestras de 3 %, 4

% y 5 % Metanol; para la mezcla de 3 alcoholes se descarta la combinación 1 % Etanol

-1 % Butanol -3 % Metanol. Las otras mezclas por sus características se consideran

factibles para mezclas futuras al encontrarse dentro del límite permitido en la norma

INEN.

39

Figura 12. Presión de vapor f= (porcentaje de etanol desnaturalizado)

En la Figura 12 se obtiene un aumento de la presión de vapor de aproximadamente 7,7

kPa partiendo de una gasolina con 45,5 kPa se tendrá un valor aproximado de 53,2 kPa

con lo cual se encuentra dentro de la norma establecida con un valor máximo de 60 kPa.

Figura 13. Presión de vapor f= (porcentaje de butanol)

Según la Figura 13 se puede observar que a medida que se aumenta la cantidad de

butanol y se reduce el etanol tiende a disminuir la presión de vapor. Comparando etanol

desnaturalizado tiene mayor efecto el agregar el butanol que en el caso del etanol grado

reactivo, esto se debe a las características del etanol desnaturalizado.

48,0

50,0

52,0

54,0

56,0

58,0

60,0

62,0

5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

PV

, (kP

a)

Porcentaje de Etanol, (%)

GASOLINA EXTRA - ETANOL

ETANOL

Dentro de Norma

40,0

45,0

50,0

55,0

60,0

65,0

0 1 2 3 4 5

PV

, (kP

a)

Porcentaje de Butanol, (%)

GASOLINA EXTRA -ETANOL-BUTANOL

Etanol Desnaturalizado

Etanol Reactivo

Dentro de Norma

40

Figura 14. Presión de vapor f= (porcentaje de etanol grado reactivo)

Figura 15. Presión de Vapor f= (Porcentaje de Alcohol)

Observando el comportamiento de la gasolina extra cuando se le agrega etanol en la

Figura 14 se observa claramente que al empezar agregar etanol a la gasolina se tiene un

aumento Muy significativo en la presión. Si tenemos una la ecuación del 0 % al 2 % y

del 3 % al 5 % se obtiene respectivamente:

45,0

47,0

49,0

51,0

53,0

55,0

57,0

59,0

61,0

0 1 2 3 4 5

PV

, (kP

a)

Porcentaje de Etanol, (%)

GASOLINA EXTRA - (1%-4%) ETANOL

Etanol

Dentro de Norma

45

50

55

60

65

70

75

1 2 3 4 5

PV

, (kP

a)

Porcentaje de Alcohol, (%)

GASOLINA EXTRA-ETANOL-BUTANOL

GASOLINA EXTRA-ETANOL-METANOL

GASOLINA EXTRA-ETANOL-BUTANOL-METANOL Etanol-Butanol

Etanol-Metanol

Dentro de

Norma

1%Etanol-

Butanol-

Metanol2%Etanol-

Butanol-

Metanol3%Etanol-

Butanol-

Metanol

41

( ) ( ) (28)

( ) ( ) (29)

Con los valores de las pendientes de 4,333 y 0,316 de los dos casos se determina qué; en

las primeras mezclas hay un aumento más significativo en la PV, pero a medida que se

aumenta el porcentaje de alcohol su cambio ya no es tan notorio tendiendo casi

mantenerse estable a pesar de tener más cantidad de etanol la muestra.

4.2 Octanaje

Tabla 15. Octanaje con etanol desnaturalizado

Muestras Composición Octanaje (RON)

Gasolina

(%)

Etanol

(%)

Butanol (%) Promedio

gasolina base 100 - - 85,0

5% etanol (1) 95 5 - 87,5

5% etanol (2) 95 5 - 87,6

5% etanol (3) 95 5 - 87,5

5% etanol (4) 95 5 - 87,4

5% etanol (5) 95 5 - 88,1

5% etanol (6) 95 5 - 88,1

5% etanol (7) 95 5 - 87,6

5% etanol (8) 95 5 - 87,5

5% etanol (9) 95 5 - 87,6

5% etanol (10) 95 5 - 87,8

5% etanol (11) 95 5 - 87,7

5% etanol (12) 95 5 - 87,7

5% etanol (13) 95 5 - 87,6

5% etanol (14) 95 5 - 87,6

5% etanol (15) 95 5 - 87,6

4% etanol -1%

butanol 95 4 1 88,2

3% etanol -2%

butanol 95 3 2 87,8

2% etanol -3%

butanol 95 2 3 87,4

1% etanol -4%

butanol 95 1 4 87,0

5% butanol 95 - 5 86,4

42

Tabla 16. Octanaje etanol grado reactivo, metanol y butano

Muestras Composición Octanaje

Gasolin

a (%)

Etanol

(%)

Butanol

(%)

Metanol

(%)

Promedio

(RON)

gasolina base 2 100 - - - 85,1

1% etanol 99 1 - - 85,3

2% etanol 98 2 - - 85,8

3% etanol 97 3 - - 86,2

4% etanol 96 4 - - 87,2

5% etanol 95 5 - - 87,8

4% etanol -1% butanol 95 4 1 - 87,2

3% etanol -2% butanol 95 3 2 - 86,7

2% etanol -3% butanol 95 2 3 - 86,3

1% etanol -4% butanol 95 1 4 - 85,8

5% butanol 95 - 5 - 85,4

4% etanol -1% metanol 95 4 - 1 87,7

3% etanol -2% metanol 95 3 - 2 87,8

2% etanol -3% metanol 95 2 - 3 88,0

1% etanol -4% metanol 95 1 - 4 88,2

5% metanol 95 - - 5 88,5

1% etanol -1% butanol -3% metanol 95 1 1 3 87,8






Figura 16. Octanaje f= (porcentaje de butanol)

84,0

84,5

85,0

85,5

86,0

86,5

87,0

87,5

88,0

88,5

0 1 2 3 4 5

Oct

anaj

e, (

RO

N)


GASOLINA EXTRA -ETANOL-BUTANOL

Etanol Desnaturalizado

Etanol Reactivo

43

Figura 17. Octanaje f= (porcentaje de alcohol)

Analizando los resultados de la Tabla 15, se observa que cuando se agrega etanol a la

gasolina extra de la Refinería Esmeraldas la cual parte desde un octanaje de 85 RON se

tiene un aumento de un promedio de 2,7 RON. Comparando los resultados de la Tabla

16, con el metanol, etanol y butanol al 5 % tiene un aumento de 3.5 RON, 2.7 RON,

0.4 RON, respectivamente. Esto demuestra que a mayor peso molecular del alcohol el

aumento del octanaje es mínimo.

En la Figura 16, se nota que a mayor cantidad de butanol y reduciendo la cantidad de

etanol el octanaje empieza a reducirse comparando este valor con la mezcla del 5% de

etanol grado reactivo y desnaturalizado. En el caso del etanol desnaturalizado la

reducción de octanaje es menor comparado con etanol grado reactivo. Debido a que el

etanol desnaturalizado tiene en su composición metanol.

En la Figura 17, se muestran los efectos de las mezclas de alcoholes en función del

porcentaje de alcohol usado. Podemos ver que las mezclas con mayor octanaje son 5 %

metanol: 88,5 RON; 2 % etanol -1 % butanol - 2 % metanol: 88,2 RON; 4% metanol

88,2 RON.

85

86

86

87

87

88

88

89

89

1 2 3 4 5

OC

TAN

AJE

, (R

ON

)


GASOLINA EXTRA-ETANOL-BUTANOL

GASOLINA EXTRA-ETANOL-METANOL

GASOLINA EXTRA-ETANOL-BUTANOL-METANOL

Etanol-Butanol

Etanol-Metanol

1%Etanol-Butanol-Metanol



Etanol

44

Figura 18. Octanaje en función del porcentaje de etanol

Comprando el coeficiente de determinación R2 del Anexo P (R

2=0.9606) con el valor de

la Figura 18 (R2=0.9894) se observó que dicho valor es mejor en el caso de considerar

una ecuación de segundo orden. La ecuación de segundo orden permite obtener una

aproximación del posible octanaje al agregar diferentes porcentajes de alcohol en la

gasolina. También permite determinar el porcentaje de etanol en caso de requerir un

octanaje específico como se muestra en las siguientes ecuaciones.

Ecuación para obtener octanaje aproximado de acuerdo a un porcentaje de etanol.

( ) (30)

Ecuación para obtener porcentaje de etanol aproximado de acuerdo a un valor de

octanaje

√

(31)

Donde: X= Porcentaje de etanol (%)

Ecuación : segun do orden Octanaje (RON)= 0,067x2 + 0,097x + 84,845

R² = 0,9894

83,5

84,0

84,5

85,0

85,5

86,0

86,5

87,0

87,5

88,0

88,5

0 1 2 3 4 5

Oct

anaj

e, (

RO

N)

Porcentaje de etanol, (%)

GASOLINA EXTRA - ETANOL (1% - 5%)

45

4.3 Destilación

Tabla 17. Resultados de destilación con etanol desnaturalizado

Muestras PI

(°C)

5

(°C)

10

(°C)

30

(°C)

50

(°C)

70

(°C)

90

(°C)

95

(°C)

PF

(°C)

Des

(°C)

Res

(°C)

Per

(°C)

gasolina base 44 59 64 85 109 134 164 179 189 98 1,3 0,4

5% etanol 40 51 52 73 100 130 160 176 186 98 1,4 0,2

5% etanol 43 53 56 75 105 131 160 172 185 99 1,3 0,0

5% etanol 39 51 53 72 101 131 165 184 193 98 1,5 0,5

5% etanol 38 50 53 63 101 130 163 176 194 98 1,4 0,6

5% etanol 42 50 52 64 107 132 162 175 190 98 1,6 0,7

5% etanol 39 51 55 73 103 131 161 175 192 98 1,5 0,5

5% etanol 40 51 55 72 102 132 161 176 191 98 1,5 0,5

5% etanol 39 51 55 72 104 129 159 171 190 98 1,2 0,8

5% etanol 39 50 55 74 103 130 157 171 193 99 1,0 0,0

5% etanol 40 51 55 72 101 129 160 173 191 97 1,3 1,7

5% etanol 39 50 54 68 102 129 159 170 191 98 1,4 0,6

5% etanol 39 48 51 67 101 137 160 170 178 99 1,0 0,0

5% etanol 39 50 53 70 102 127 159 172 186 99 1,0 0,0

5% etanol 41 50 53 71 103 131 161 175 188 98 1,4 0,3

5% etanol 39 49 53 80 104 131 160 175 190 98 1,5 0,5

4% etanol -1% butanol 40 51 55 76 104 132 161 177 191 98 1,6 0,7

3% etanol -2% butanol 39 51 56 79 105 132 163 175 193 98 1,2 0,8

2% etanol -3% butanol 40 51 58 79 103 128 160 171 191 97 2,6 0,4

1% etanol -4% butanol 40 52 65 80 104 129 162 174 194 99 1,0 0,0

5% butanol 39 52 63 83 104 127 162 173 191 99 1,0 0,0

46

Tabla 18. Resultados de destilación con etanol grado reactivo, metanol y butanol

Muestras PI

(°C)

5

(°C)

10

(°C)

30

(°C)

50

(°C)

70

(°C)

90

(°C)

95

(°C)

PF

(°C)

Des

(°C)

Res

(°C)

Per

(°C)

gasolina base 2 40 52 57 76 102 128 160 171 185 99 1,0 0,0

1% etanol 37 51 57 76 100 128 160 172 191 99 1,0 0,0

2% etanol 37 48 52 71 93 124 158 169 189 99 1,0 0,0

3% etanol 37 49 53 74 102 128 158 173 193 99 1,1 0,4

4% etanol 37 50 53 70 100 127 160 173 192 98 1,4 0,7

5% etanol 36 47 50 62 94 122 157 171 190 99 1,4 0,2

4% etanol -1% butanol 38 47 52 66 98 123 161 174 190 99 1,2 0,4

3% etanol -2% butanol 38 50 54 73 99 128 160 174 192 98 1,4 0,6

2% etanol -3% butanol 39 52 59 78 99 127 160 174 192 99 0,1 0,9

1% etanol -4% butanol 39 54 60 73 99 129 160 175 193 98 1,0 1,0

5% butanol 37 48 60 79 99 127 158 173 193 99 1,0 0,0

4% etanol -1% metanol 38 48 51 67 99 126 159 171 192 99 1,0 0,0

3% etanol -2% metanol 37 42 50 71 100 121 158 171 191 98 1,2 0,8

2% etanol -3% metanol 38 46 49 72 103 128 150 174 191 98 1,4 0,6

1% etanol -4% metanol 38 46 49 72 100 126 158 171 192 98 1,6 0,4

5% metanol 36 45 47 72 102 128 162 174 193 98 1,5 0,5







47

Las temperaturas en la destilación se ven afectadas por los alcoholes especialmente

hasta los 50 mL de destilado considerando que las temperaturas de ebullición del

metanol etanol, y butanol son 34.8, 79, 117.7 °C respectivamente y observando los

resultados de la Tabla 17, Tabla 18 y Anexos P, Q, R, S; se determina que hay una

reducción en las temperaturas cuando se inicia la destilación por ejemplo para la mezcla

de 5 % etanol cuando es desnaturalizado se reduce 1 °C pero en el caso de etanol grado

reactivo hay un efecto más notorio con reducción 3 °C. Al comprar con los resultados

con la norma INEN 935 donde se indica para las temperaturas máximas de acuerdo al

volumen de destilado son: 10% - 70 °C, 50% -121 °C, 90% 189 °C y punto final 220

°C. Los valores obtenidos se encuentran dentro de los valores máximos en este caso

todas las mezclas son viables para destilación.

4.4 Contenido de azufre

Tabla 19 Contenido de azufre con etanol desnaturalizado

Muestras (%) Muestras (%)

gasolina base 1 0,0453 5% etanol (11) 0,0461

5% etanol (1) 0,0337 5% etanol (12) 0,0427

5% etanol (2) 0,0401 5% etanol (13) 0,0465

5% etanol (3) 0,0385 5% etanol (14) 0,0489

5% etanol (4) 0,0339 5% etanol (15) 0,0576

5% etanol (5) 0,0493 4% etanol -1% butanol 0,0653




5% etanol (9) 0,0551 5% butanol 0,0488

5% etanol (10) 0,0440

Tabla 20 Contenido de azufre con etanol grado reactivo

Muestras (%) Muestras (%)

gasolina base 2 0,0289 2% etanol -3% butanol 0,0313

1% etanol 0,0260 1% etanol -4% butanol 0,0313

2% etanol 0,0317 5% butanol 0,0313

3% etanol 0,0265 4% etanol -1% metanol 0,0235



4% etanol -1% butanol 0,0463 1% etanol -4% metanol 0,0251

3% etanol -2% butanol 0,0284 5% metanol 0,0308

48


Muestras

(%)

1% etanol -1% butanol -3% metanol 0,0335






El contenido de azufre para todas las muestras se encuentran dentro de los parámetros

establecidos en la norma INEN 935 la cual indica un valor máximo de 0,065 %, para el

caso de la Refinería Esmeraldas siendo un método acreditado tiene una incertidumbre

de ±6,20 % lo cual tenemos un valor máximo de 0,06903 %, por esta razón se considera

a todas las muestras se encuentran dentro de la norma de calidad en contenido de azufre.

4.5 Contenido de aromáticos, benceno, olefinas y oxigeno

El ensayo se realizó para todas las muestras preparadas (Anexo J2- J21), los datos se

obtienen directamente del reporte de cromatografía y se muestran a continuación en la

siguiente tabla:

Tabla 21. Cromatografía con etanol desnaturalizado (Anexo J2-J8)

Muestras Aromáticos Benceno Olefinas Oxigeno

% w/w % V/V % w/w % V/V % w/w % V/V % w/w

gasolina base 1 33,11 28,54 0,95 0,81 10,01 10,90 0,00

5% etanol (1) 32,09 27,70 0,89 0,76 9,94 10,84 1,82

5% etanol (2) 32,85 28,40 0,94 0,81 9,75 10,67 1,82

5% etanol (3) 32,85 28,41 0,94 0,81 9,72 10,64 1,82

5% etanol (4) 32,90 28,45 0,94 0,81 9,70 10,63 1,82

5% etanol (5) 33,05 28,61 0,95 0,81 9,60 10,52 1,82

5% etanol (6) 33,27 28,82 0,92 0,79 9,56 10,48 1,82

5% etanol (7) 33,75 29,27 0,94 0,80 9,46 10,39 1,82

5% etanol (8) 31,45 27,19 0,89 0,76 9,43 10,30 1,82

5% etanol (9) 32,77 28,33 0,90 0,77 9,75 10,66 1,82

5% etanol (10) 33,93 29,42 0,98 0,84 9,41 10,35 1,82

5% etanol (11) 33,42 28,94 0,98 0,84 9,53 10,47 1,82

5% etanol (12) 34,61 30,05 1,01 0,86 9,25 10,20 1,82

49



% w/w % V/V % w/w % V/V % w/w % V/V % w/w

5% etanol (13) 34,69 30,13 0,95 0,81 9,22 10,17 1,82

5% etanol (14) 34,68 30,12 0,97 0,83 9,21 10,16 1,82

5% etanol (15) 34,61 30,06 0,96 0,83 9,22 10,16 1,82

4% etanol -1% butanol 35,22 30,62 1,07 0,92 8,99 9,96 1,69

3% etanol -2% butanol 34,07 29,57 0,95 0,82 9,29 10,24 1,56

2% etanol -3% butanol 33,17 28,75 0,93 0,80 9,47 10,41 1,42

1% etanol -4% butanol 33,26 28,84 0,94 0,81 9,44 10,39 1,29

5% butanol 35,41 30,85 1,06 0,92 8,89 9,86 1,15

Tabla 22. Cromatografía con etanol grado reactivo (Anexo JI9-J21)


% w/w % V/V % w/w % V/V % w/w % V/V % w/w

gasolina base 2 31,84 27,21 1,03 0,87 10,63 11,46 0,00

1% etanol 32,32 27,68 1,04 0,89 10,3 11,15 0,37

2% etanol 31,24 26,72 1,01 0,96 10,4 11,23 0,73

3% etanol 31,50 27 1,03 0,87 10,12 10,97 1,10

4% etanol 30,72 26,32 0,97 0,82 10,13 10,96 1,46

5% etanol 29,92 25,62 0,96 0,81 9,85 10,7 1,82

4% etanol -1% butanol 29,90 25,54 0,98 0,83 10,1 10,96 1,69

3% etanol -2% butanol 30,09 25,79 0,99 0,84 9,97 10,86 1,56

2% etanol -3% butanol 30,34 26,02 1 0,85 9,91 10,8 1,42

1% etanol -4% butanol 30,75 26,42 0,97 0,82 9,79 10,67 1,29

5% butanol 31,42 27,05 1,04 0,89 9,54 10,41 1,15

4% etanol -1% metanol 31,24 26,84 0,99 0,84 9,72 10,57 1,99

3% etanol -2% metanol 31,35 26,94 0,98 0,84 9,74 10,59 2,15

2% etanol -3% metanol 32,18 27,69 1,06 0,9 9,56 10,47 2,31

1% etanol -4% metanol 31,19 26,79 1,02 0,87 9,76 10,61 2,47

5% metanol 30,42 26,07 0,99 0,84 10,06 10,88 2,63


3% metanol 31,17 26,78 1,01 0,86 9,8 10,65 2,17


2% metanol 31,14 26,77 1,01 0,86 9,78 10,63 1,88


1% metanol 30,47 26,17 0,99 0,85 9,9 10,74 1,58


2% metanol 30,2 25,89 0,97 0,83 10,09 10,91 2,01


1% metanol 29,82 25,55 0,96 0,82 9,94 10,74 1,72


1% metanol 30,19 25,88 0,99 0,84 10,05 10,88 1,85

50

Según la norma INEN 935 establece como valor máximo en porcentaje de volumen para

aromáticos, benceno, olefinas y oxigeno de: 30 %, 1 %, 18 %, 2.5 % respectivamente;

en Refinería Esmeraldas los ensayos para determinar Aromáticos, y Olefinas tienen una

incertidumbre de 0,4 % y 1,6 % respectivamente.

Los datos obtenidos demuestran que las mezclas que no cumplen con los parámetros en

aromáticos son 4 % butanol -1 % etanol grado reactivo y 5 % butanol estas mezclas

parten de una gasolina extra con 28.54 % de aromáticos. Las mezclas restantes se

encuentran dentro de la norma de calidad para aromáticos, benceno olefinas y oxígeno.

4.6 Estabilidad

4.6.1 Estabilidad a 0° C. El ensayo se realizó para todas las muestras de la

investigación los resultados experimentales obtenidos se muestran a continuación en la

siguiente tabla:

Tabla 23. Estabilidad térmica a 0 ° C

Muestras Estabilida

d

Muestras Estabilida

d

Etanol desnaturalizado

5% etanol Estable 2% Etanol -3% Butanol Estable

4% etanol -1% butanol Estable 1% Etanol -4% Butanol Estable

3% etanol -2% butanol Estable 5% Butanol Estable

Etanol grado reactivo

5% etanol Estable 1% etanol -4% metanol Estable

4% etanol -1% butanol Estable 5% metanol Estable

3% etanol -2% butanol Estable 1% etanol -1% butanol -3% metanol Estable



5% butanol Estable 2% etanol -1% butanol -2% metanol Estable

4% etanol -1% metanol Estable 2% etanol -2% butanol -1% metanol Estable

3% etanol -2% metanol Estable 3% etanol -1% butanol -1% metanol Estable

2% etanol -3% metanol Estable

51

La estabilidad térmica es un parámetro importante para las mezclas de la presente

investigación debido a las propiedades de cada una de las mezclas, para este caso los

resultados fueron satisfactorios ya que hasta 0 °C las mezclas no presentaron ninguna

alteración en sus características.

4.6.2 Estabilidad al agua. El ensayo se realizó para las muestras con etanol grado

reactivo para que se pueda tener una base de comparación similar al momento de

conocer la influencia de cada alcohol al agregar agua a la muestra. Para el etanol

desnaturalizado no se realizó ya que se debería tener en estos casos metanol y butanol

desnaturalizado para tener la misma base de comparación los resultados experimentales

obtenidos se muestran a continuación en la siguiente tabla:

Tabla 24. Estabilidad al agua 18 °C

Muestras Cantidad de agua en (ppm)

Opaco Saturado Gotas Separación

5% etanol 1400 1600 2600 3000

4% etanol -1% butanol 1800 2600 2800 3000

3% etanol -2% butanol 1500 2100 2200 2400

2% etanol -3% butanol 1700 2200 2900 3600

1% etanol -4% butanol 1700 2400 3100 3800

5% butanol 400 800 1800 4200

4% etanol -1% metanol 1400 1500 1600 1800

3% etanol -2% metanol 1000 1200 1400 1500

2% etanol -3% metanol 700 - - 800

1% etanol -4% metanol 500 - - 700

5% metanol 400 500 600 700


metanol 1000 1200 1400 1500


metanol 1000 1300 1600 1800


metanol 1600 2000 2600 2700


metanol 900 1300 1600 1700


metanol 1100 1500 2000 2400


metanol 1500 1700 2500 3000

52

En base a la experimentación se nota que el butanol tiene una característica especial que

al empezar a ser mezclado con agua se hace rápidamente opaco como el metanol en este

caso a 400 ppm de agua, pero a medida que se empieza agregar agua el metanol este se

separa; algo que no sucede con el butanol el cual hasta su separación en dos fases tiene

hasta 4200 ppm. Comparando la separación entre metanol, etanol y butanol el etanol se

encuentra entre los otros dos alcoholes.

Para la mezcla de dos alcoholes como etanol-butanol y etanol- metanol y con los

resultados de la Tabla 24 y la Figura 18 se determinó que mayor cantidad de butanol la

estabilidad también aumenta. Para el caso de que se aumenta la cantidad de metanol se

produce lo contrario la estabilidad se reduce.

Figura 19. Estabilidad al agua mezcla de dos alcoholes

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Opaco Saturado Gotas Pequeñas Separación

Co

nte

nid

o d

e A

gua,

(p

pm

)

Condición Física

Estabilidad al Agua Mezcla de dos alcoholes

5% Etanol

4% Etanol -1% Butanol




5% Butanol

4% Etanol -1% Metanol




5% Metanol

53

Figura 20. Estabilidad al agua mezcla de tres alcoholes.

Cuando se tienen mezcla de tres alcoholes se observa en la Figura 19 que a mayor

cantidad de butanol la mezcla se presenta mejor estabilidad que si tuviera solo etanol y

metanol. La mezcla más estable es 3% etanol-1% butanol-1% metanol, seguida por la

mezcla 1 % Etanol -3 % Butanol -1 % Metanol y posteriormente la mezcla 2 % Etanol -

2 % Butanol -1 % Metanol.

En base a todos los ensayos realizados se descarta las muestras 4 % Etanol -1 % Butanol

y 5 % Butanol que parten de una gasolina extra con aromáticos de 28,54% y las

muestras de 2 % Etanol -3 % Metanol; 1 % Etanol -4 % Metanol y 5 % Metanol por

encontrarse fuera de los parámetros de la norma INEN 935, novena revisión.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Opaco Saturado Gotas Pequeñas Separación

Co

nte

nid

o d

e A

gua,

(p

pm

)

Condición Física

Estabilidad al Agua Mezcla de tres alcoholes

1% Etanol -1% Butanol-3%Metanol






54

5. DISCUSIÓN

En la investigación se tiene como limitante el 5 % de alcohol lo cual

corresponde al porcentaje que representa la gasolina ecopaís de acuerdo al

Decreto Ejecutivo No. 1831 publicado en el Registro Oficial No. 641 del 24 de

julio de 2009; página 2, párrafo 3 (ANEXO V). Las mezclas se hacen de 1 % y

no en cifras decimales ya que en la parte práctica y por las características de

producción de Refinería Esmeraldas no se hacen los cálculos de optimización

con porcentajes en cifras decimales considerando las dimensiones de cada uno

de los tanques, por esta razón es más fácil manipular cantidades más exactas de

cada uno de los componentes.

Los ensayos realizados se encuentran acreditados, por esta razón, los resultados

que aquí se presentan son confiables. Por las características de la gasolina extra

y su volatilidad las muestras fueron preparadas y almacenadas en refrigeración

para así evitar que se pudieran alterar sus propiedades. Asegurando de esta

manera la calidad de cada una de las muestras.

Para los ensayos se tiene en consideración los valores de incertidumbre y los

valores que se encuentran como limites en la norma de calidad INEN 935

novena revisión bajo estas condiciones se descartaron mezclas que no

cumplieron con el valor establecido y se descartan como posibles mezclas.

De acuerdo a la teoría y la experimentación se conoce que por cada 1 % de

alcohol se incrementa aproximadamente de 0,4 RON a 0,5 RON, es decir que

para la comercialización de gasolina desde Refinería Esmeraldas y de acuerdo a

la Resolución No 15 386 Modificatoria 1 (2015-11-23) (ANEXO U), se requiere

una gasolina de 85 RON, en este caso se deberá partir de una gasolina de

aproximadamente 82,5 RON para que al agregarle etanol se tenga la gasolina de

acuerdo a la norma de calidad.

55

Las muestras descartadas por presión de vapor son las mezclas que tienen

metanol como: 2 % etanol -3 % metanol; 1 % etanol -4 % metanol; 5 % metanol

y 1 % etanol -1 % butanol -3 % metanol, basándose en la teoría lo recomendable

seria agregar butanol en lugar de etanol para mitigar el impacto del metanol, sin

embargo estas mezclas no se realizan debido a que en el país se produce etanol

principalmente y es la base de la investigación y en la parte práctica de Refinería

Esmeraldas se realizarán mezclas principalmente con etanol.

Para el caso de las muestras que se descartan por cantidad de aromáticos que de

acuerdo a la norma INEN 935 y considerando la incertidumbre del método se

tiene un valor máximo de 30,4 %; como 5 % butanol (30,85 % aromáticos) del

primer grupo de mezclas se debe considerara el hecho que en este caso se usa

una gasolina extra la cual tiene una 28,54 % es decir muy cercano al límite

máximo permitido por esta razón esta muestra se descartó.

56

6. CONCLUSIONES

A partir de los ensayos realizados a las mezclas propuestas se logró establecer que

existen variaciones en las propiedades fisicoquímicas de cada una de ellas,

dependiendo del porcentaje y el tipo de alcohol usado, tal es el caso del octanaje el

cual se ve afectado al variar proporcionalmente el alcohol en la gasolina. Es así que

para la gasolina extra tiene un aumento hasta 2.7 unidades de RON; 0.4 unidades de

RON; 3.5 unidades de RON al agregar 5 % de etanol, butanol y metanol

respectivamente, en este ensayo todas las muestras se encuentran dentro de la norma

de calidad NTE INEN 935.

Para el caso de presión de vapor siendo un parámetro determinante en la norma de

calidad NTE INEN 935 novena revisión se indica: como valor máximo 60 kPa, en

base a esta consideración las mezclas a partir de 3% de metanol son desestimadas

con valores entre 65.4 kPa y 70.7 kPa. Las mezclas restantes tienen valores dentro

del límite máximo por lo cual se las considera viables.

El contenido de oxígeno que presenta la mezcla depende del alcohol que es usado.

Para el caso del etanol se puede considerar una mezcla hasta el 7.4% con el cual se

alcanza el límite máximo de oxigeno que de acuerdo a la norma NTE INEN 935

novena revisión es 2.7 % w/w. El porcentaje máximo de alcohol tiene una relación

directa con el peso molecular del mismo por ejemplo para el caso del metanol y

butanol el límite es 5.13% y 11.77% respectivamente. Estos valores permiten fijar

los porcentajes de alcohol que se puede adicionar a la gasolina para cumplir con la

norma de calidad vigente.

Las mezclas de gasolina con alcohol tienen condiciones de estabilidad limitada

cuando son expuestas a pequeñas cantidades de agua. Es así que para el caso de las

mezclas que tienen 5% de metanol en su composición presentan baja estabilidad y

con aproximadamente 400 ppm de agua se nota tiene una turbidez en la mezcla y

57

con 700 ppm hay una separación de fases. A medida que se reduce la cantidad de

metanol y se añade un alcohol de mayor peso molecular la estabilidad mejora; por

esta razón el butanol se presenta como mejor opción para mejorar la estabilidad de

las mezclas binarias y ternarias.

Cuando en la mezcla de 5% etanol y gasolina se agregó agua esta mantuvo sus

características hasta aproximadamente 1400 ppm donde se hizo opaca y a 3000 ppm

se produjo una separación de fases. La estabilidad de la mezcla etanol- gasolina es

mejorada al agregar 1% de butanol ya que bajo estas condiciones la mezcla se puede

agregar 1800 ppm de agua hasta que la muestra este opaca.

Para el caso de la estabilidad se determinó que el butanol es el mejor estabilizante

sin embargo se hace opaco al mismo tiempo que el metanol, pero esta característica

es aplacada por el hecho de que permite soportar más cantidad de agua que el

metanol el pudiendo agregar hasta 4200 ppm hasta que se produce una separación

de fases.

Al finalizar los ensayos de las mezclas gasolina extra con alcohol a diferentes

proporciones se tiene un número de 23 mezclas que cumplen con los parámetros

establecidos en la norma vigente y podrían tomarse en cuenta para una comparación

con la gasolina ecopaís.

Las mezclas que cumplen los parámetros que se presentan en la norma INEN 935 de

acuerdo a su porcentaje con la gasolina extra son:

5% etanol,

4% etanol-1% butanol,



1%etanol-4%butanol,

5%butanol

4% etanol-1% metanol

3% etanol-2% metanol

1% etanol-2% butanol-2% metanol





58

7. RECOMENDACIÓN

Realizar una caracterización del etanol desnaturalizado o grado carburante para

conocer sus componentes ya que dependiendo de cada uno de ellos se podrá

predecir el comportamiento del alcohol en la mezcla, por ejemplo para la

estabilidad se ve alterada con la presencia del metanol.

Por seguridad de la empresa es recomendable la verificación de extintores ya

que no se manejan el mismo tipo para el caso de tener solo gasolina que al tener

una mezcla de alcoholes.

Debido a que el país busca ampliar el uso de biocombustibles se debe considerar

que no se puede superar el 7,4% de etanol en las mezclas. Si se requiere llegar a

remplazar el 10% de etanol de acuerdo a las proyecciones indicadas por el

Ministerio Coordinador de la Producción se deberá modificar los valores que

corresponden al límite de oxigeno de la norma de calidad NTE INEN 935

novena revisión.

59

CITAS BIBLIOGRÁFICAS

Banco Central del Ecuador. (2016). Cifras del Sector petrolero ecuatoriano No 110-

21016

Barroso, Javier. (2013). ¿Qué es Octanaje? En Cultura Científica. [en línea]

Disponible en: < http://www.ref.pemex.com/octanaje/que.htm> [2016, octubre 23]

Durán, Luis. (2011). Blog de Luis Durán Rojo. En Reflexiones sobre el Perú. El

derecho, la cultura, la filosofía, la política y la teología. [en línea] Disponible en: <

http://blog.pucp.edu.pe/blog/luisduran/> [2016, octubre 25]

EP Petroecuador. (2016). Informe estadístico Enero-Julio.

EP Petroecuador. (2016). Simulación y Optimización Refinería Esmeraldas.

Ministerio Coordinador de Producción, Empleo y Competitividad. (2016). Proyecto

eco país (1) [en línea] Disponible en: < http:// http://www.produccion.gob.ec >

[2016, octubre 25]

Ministerio Coordinador de Producción, Empleo y Competitividad. (2016). Una

muestra del cambio de la matriz productiva (1). [en línea] Disponible en: < http://

http://www.produccion.gob.ec > [2016, octubre 25]

Ministerio Coordinador de Sectores Estratégicos. (2012). Decreto Ejecutivo 1831

(1). [en línea] Disponible en: < http://www.iea.org/> [2016, octubre 25]

PRO ECUADOR. (2013). Biocombustibles (1). [en línea] Disponible en: <

https://www.proecuador.gob > [2016, octubre 25]

Sanz, Ascención.(2012). Orgánica Industrial: Alcoholes de interés industrial. [en

línea] Disponible en: < https://www. .eii.uva.es/orgánica/ > [2016, octubre 27]

Texo J., Betancur C. y Duque J. (2009). Perspectivas generales de desarrollo de la

industria de los biocombustibles en Uruguay (Tesis de pregrado). Universidad de la

República, Montevideo, Uruguay.

Textos Científicos (2006). Combustibles líquidos Gasolinas. [en línea] Disponible

en: < https://www.textoscientificos.com/energia/combustibles/gasolinas > [2016,

octubre 27]

60

BIBLIOGRAFÍA

Ardenson J.E., Kramer U., Mueller S.A y Wallington T.J. (2010) Octanje

Numbers of Ethanol and Methanol – Gasoline Blends Estimated from Molar

Concentratio.

Calle, L., Garces, P., Mejia, D., Ayala, P. (1991). Mezclas de gasolinas con

alcoholes. Quito, Ecuador: Univiversidad Central del Ecuador.

Guazman, L., Helmer, G. (2013). Estudio de Factibilidad del uso de etanol

anhidro en mezclas con gasolinas en el Distrito Metropolitano de Quito.

(Maestría). Universidad Central del Ecuador.

Masson Ricafuerte Manuel Alejandro.(2012). Determinación de la eficiencia

de mezcla de gasolina de ochenta octanos con etanol anhídrido para su

utilización en motores de combustión interna de cuatro tiempos encendido por

chispa. (Tesis de pregrado). Escuela Superior Politécnica de Chimborazo.

Riobamba

61

ANEXOS

62

ANEXO A. Norma NTE INEN 935 Novena revisión 2016-03

63

ANEXO B. Norma NTE INEN 2478:2009 ETANOL ANHÍDRIDO

64

ANEXO C. Materiales para la preparación de las muestras.

ANEXO D. Equipo medidor de presión, ASTM D 5191 (DVPE)

65

ANEXO E. Motor Reserach ASTM D2699

ANEXO F. Destilador modelo HDA620, ASTM D86

66

ANEXO G. Equipo y Reporte Contenido de Azufre

ANEXO G1. Espectrofotómetro de fluorescencia de rayos X, ASTM D4294.

ANEXO G2. Formato de los resultados de los datos del contenido de azufre, ASTM

D4294

67

ANEXO H. Equipo para medición de estabilidad, ASTM D6222

ANEXO I.

ANEXO J. Reportes y Equipo de Cromatografía

ANEXO J1. Cromatógrafo de gases AgilentT technologies, ASTM D6222

68

ANEXO J2. Reporte de los resultados de aromáticos, benceno, olefinas y oxígeno

gasolina extra base 1.

69


gasolina extra base 1 con 5% de etanol

70


gasolina extra base 1 con 4% etanol y 1% butanol.

71



72



73



74


gasolina extra base 1 con 5% butanol.

75


gasolina extra base 2 con 5% etanol reactivo.

76


gasolina extra base 2 con 4% etanol reactivo y 1% butanol.

77



78



79



80


gasolina extra base 2 con 5 % butanol.

81


gasolina extra base 2 con 4% etanol reactivo y 1% metanol.

82



83



84



85


gasolina extra base 2 con 5% metanol.

86


gasolina extra base 2 con 1% etanol -1% butanol-3% metanol.

87


gasolina extra base 2 con 1 % etanol -2 % butanol-2% metanol.

88

ANEXO K. Resultados de PV de etanol grado reactivo con butanol y metanol

ANEXO L. Resultados de PV de mezcla de tres alcoholes

45,0

50,0

55,0

60,0

65,0

70,0

75,0

0 1 2 3 4 5

PV

, (kP

a)


GASOLINA EXTRA-ETANOL-BUTANOL GASOLINA EXTRA-ETANOL-METANOL

ETANOL-BUTANOL

ETANOL-METANOL

Dentro de Norma

50,0

52,0

54,0

56,0

58,0

60,0

62,0

64,0

66,0

68,0

1 2 3

PV

, (kP

a)



1% Etanol-Butanol-Metanol

2% Etanol-Butanol- Metanol


Dentro de Norma

89

ANEXO M. Resultados de Octanaje de etanol grado reactivo con butanol y

metanol

ANEXO N. Resultados de Octanaje con etanol, butanol y metanol

83,0

84,0

85,0

86,0

87,0

88,0

89,0

90,0

0 1 2 3 4 5

OC

TAN

AJE

, (kP

a)


GASOLINA EXTRA-ETANOL-BUTANOL GASOLINA EXTRA-ETANOL-METANOL

ETANOL-BUTANOL

ETANOL-METANOL

85,5

86,0

86,5

87,0

87,5

88,0

88,5

1 2 3

OC

TAN

AJE

, (R

ON

)




2% Etanol-Butanol- Metanol


90

ANEXO O.

ANEXO P. Resultados de Octanaje de etanol grado reactivo

ANEXO Q. Resultados de Destilación de gasolina- etanol grado reactivo

Ecuación:

RON = 0,5657x + 84,22

R² = 0,9606

84,0

84,5

85,0

85,5

86,0

86,5

87,0

87,5

88,0

0 1 2 3 4 5

Oct

anaj

e, (

RO

N)


GASOLINA EXTRA - ETANOL (1% - 5%)

0

20

40

60

80

100

120

PI (ml) 10 (ml) 50 (ml)

Tem

per

atu

ra, (

°C)

Volumen de Destilacion, (ml)

Destilación Gasolina - Etanol

GASOLINA BASE 2

1% Etanol

2% Etanol

3% Etanol

4% Etanol

5% Etanol

91

ANEXO R. Resultados de Destilación de gasolina - etanol grado reactivo

ANEXO S. Resultados de Destilación de etanol grado reactivo

0

20

40

60

80

100

120

PI (ml) 10 (ml) 50 (ml)

Tem

per

atu

ra, (

°C)


Destilacion Gasolina- Etanol- Butanol

GASOLINA BASE 2





5% Butanol

0

20

40

60

80

100

120

PI (ml) 10 (ml) 50 (ml)

Tem

per

atu

ra, (

°C)


Destilacion Gasolina- Etanol- Metanol

GASOLINA BASE 2





5% Metanol

92

ANEXO T. Resultados de Destilación de etanol grado reactivo

0

20

40

60

80

100

120

PI (ml) 10 (ml) 50 (ml)

Tem

per

atu

ra, (

°C)


Destilacion Gasolina- Etanol-Butanol-Metanol

GASOLINA BASE 2

1% Etanol -1% Butanol -3%Metanol






93

ANEXO U. Resolución No 15 386 Modificatoria 1 (2015-11-23)

94

ANEXO V. Decreto Ejecutivo No. 1831

Publicado en el Registro Oficial No. 641 del 24 de julio de 2009. HOJA 2

Documents

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORfacultad de ingenierÍa quÍmica carrera de ingenierÍa quÍmica estudio de las propiedades fisicoquÍmicas de la gasolina extra aditivada con alcoholes,