Determinación de la estabilidad de la mezcla de etanol con naftas mediante la medición de sus propiedades dieléctricas y refractométricas

Introducción: El uso de las mezclas de etanol con gasolina o nafta tiene el problema de la tendencia natural de esta mezcla a separarse en dos fases, ya que el etanol es una sustancia formada por moléculas polares, mientras que en las naftas son apolares. La completa miscibilidad del etanol en las n...

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Autores:: García Reina, Francisco

Tipo de recurso:: Article of journal

Fecha de publicación:: 2020

Institución:: Corporación Universidad de la Costa

Repositorio:: REDICUC - Repositorio CUC

Idioma:: spa

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description	Introducción: El uso de las mezclas de etanol con gasolina o nafta tiene el problema de la tendencia natural de esta mezcla a separarse en dos fases, ya que el etanol es una sustancia formada por moléculas polares, mientras que en las naftas son apolares. La completa miscibilidad del etanol en las naftas es fuertemente dependiente de las interacciones moleculares entre estas moléculas de diferentes polaridades y la determinación de la constante dieléctrica y el índice de refracción da una valiosa información de estas interacciones. Objetivo: Determinar la estabilidad de las mezclas de etanol con naftas usando tecnologías de medición de la constante dieléctrica y el índice de refracción. Metodología: Para esto se usó un metro LCR digital con celdas capacitivas cilíndricas y un refractómetro de Abbe, con los que se pueden hacer estas mediciones con gran precisión y permiten caracterizar a las mezclas de etanol con hidrocarburos en todo el rango de aplicaciones prácticas. Resultados: Fueron obtenidos con mezclas de etanol anhidro y tres naftas cubanas: la nafta reformada (NR), la nafta virgen ligera (NVL) y la nafta virgen pesada (NVP), las cuales conforman los distintos tipos de gasolina usadas en Cuba. Los resultados experimentales se correlacionan con un estudio termodinámico de la estabilidad de las mezclas, usando la energía libre de Gibbs. Conclusiones: En las mezclas estudiadas queda claro que las naftas y gasolinas derivadas de la NR son más estables que las NVL y NVP, además se demuestra que hasta una concentración de 15 % de etanol la entalpía de vaporización se mantiene por debajo de la gasolina, por lo que en el proceso de evaporación y combustión el etanol añadido a la mezcla no disminuye la eficiencia de la combustión por este concepto.
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Metodología: Para esto se usó un metro LCR digital con celdas capacitivas cilíndricas y un refractómetro de Abbe, con los que se pueden hacer estas mediciones con gran precisión y permiten caracterizar a las mezclas de etanol con hidrocarburos en todo el rango de aplicaciones prácticas. Resultados: Fueron obtenidos con mezclas de etanol anhidro y tres naftas cubanas: la nafta reformada (NR), la nafta virgen ligera (NVL) y la nafta virgen pesada (NVP), las cuales conforman los distintos tipos de gasolina usadas en Cuba. Los resultados experimentales se correlacionan con un estudio termodinámico de la estabilidad de las mezclas, usando la energía libre de Gibbs. Conclusiones: En las mezclas estudiadas queda claro que las naftas y gasolinas derivadas de la NR son más estables que las NVL y NVP, además se demuestra que hasta una concentración de 15 % de etanol la entalpía de vaporización se mantiene por debajo de la gasolina, por lo que en el proceso de evaporación y combustión el etanol añadido a la mezcla no disminuye la eficiencia de la combustión por este concepto.Introduction— The use of the ethanol mixtures with gasoline or naphtha has the problem of this mixture’s natural tendency to separate in two phases, since the ethanol is a substance formed for polar molecules, while that in the naphtha they are non-polar. Completes miscibility of the ethanol in the naphtha is strongly dependent upon the molecular interactions among these molecules of different polarities and the determination of the dielectric constant and the refraction index gives valuable information about these molecular interaction’s. Objective— Determination of the ethanol-naphtha mixtures stability using measurement technologies of the dielectric constant and the refraction index. Methodology— Digital LCR meter with cylindrical capacitive cells and Abbe’s refractometer are used for these measurements with a high precision and they permit to characterize to the ethanol mixtures with hydrocarbons in all the practical- applications range. Results— They results were obtained with the mixtures of anhydrous- ethanol with three Cubans naphtha: the Reformed Naphtha (NR), the Light virgin Naphtha (NVL) and the Heavy Virgin Naphtha (NVP), which conform the distinct gasoline types used in Cuba. The experimental results are correlated with a thermodynamic study of mixture’s stability, using Gibbs’s free energy. Conclusions— It is clear that the mixture of ethanol with NR is more stable than NVL and NVP, besides one proves that to a concentration of 15% of ethanol its vaporization enthalpy remains underneath the gasoline, for it that the ethanol once was added does not decrease the efficiency of the combustion for this concept to the mixture in the evaporation and combustion process.application/pdftext/htmlapplication/xmlspaUniversidad de la CostaINGE CUC - 2020http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0info:eu-repo/semantics/openAccessEsta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.http://purl.org/coar/access_right/c_abf2https://revistascientificas.cuc.edu.co/ingecuc/article/view/2688ethanol gasoline mixturedielectric constantrefraction indexmiscibilityvaporization enthalpymezclas etanol gasolinaconstante dieléctricaíndice de refracciónmiscibilidadentalpía de vaporizaciónDeterminación de la estabilidad de la mezcla de etanol con naftas mediante la medición de sus propiedades dieléctricas y refractométricasDetermination of the stability of the ethanol mixture with naphtha through the measurement of his dielectric and refractometric propertiesArtículo de revistahttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1Textinfo:eu-repo/semantics/articleJournal articlehttp://purl.org/redcol/resource_type/ARTinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Inge CucP.W. Atkins, & J. De Paula, Physical Chemistry,11 ed.. Ldn., UK: Oxon, pp. 601–644, Feb. 2018.Martínez Ibáñez L., “Desarrollo de una técnica experimental para medición de la permitividad dieléctrica compleja en mezclas de alcohol gasolina a distintas concentraciones y su efecto en la estabilidad de la mezcla.,” M. S: Thesis. Dpto. Mec. Apl. UCMCAV, CA, CU, 2010. J. C. Jones, Hydrocarbons – Physical properties and their relevance to utilization. NY., USA: J.C. Jones and Ventus Publishing ApS, 2010.L. Goual & A. Firoozabadi, “Measuring asphaltenes and resins, and dipole moment in petroleum fluids.,” AIChE J., vol. 48 no. 11, pp. 2646–2663, 2002. https://doi.org/10.1002/aic.690481124 M. Kötcher , “Dipole moment and molar refraction,” in Advanced experiment. Block III: Kineties, PTC / FU: Be., DE, pp. 213–265, 2013. M. Lapuerta, J. Rodríguez-Fernández, R. Patiño-Camino, A. Cova-Bonilla, E. Monedero & Y. M. Meziani, “Determination of optical and dielectric properties of blends of alcohol with diesel and biodiesel fuels from terahertz spectroscopy,” Fuel, vol. 274, no. 15, pp. 117–127, Aug. 2020. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117877 K.K. Gupta & P.J. Singh , “Fluid structure and molecular interaction of acetophene derivatives.,”Pramana Journal of Physics, vol. 62, no. 5, pp. 1129–1137, May. 2004. https://doi.org/10.1007/BF02705259 Y. Liu & P. H. Daum, “Relationship of refractive index to mass density and self- constency of mixing rules for multicomponent mixtures like ambient aerosols,” J Aerosol Sci, vol. 39, no. 11, pp.974–978, Nov. 2008. https://doi.org/10.1016/j.jaerosci.2008.06.006 J. Hildebrand & R. L Scott, The Solubility of Nonelectrolytes. 3rd ed. NY, USA: Reinhold, 1950. J. H. Hildebrand & R. L. Scott ,,”Regular Solutions, Prentice-Hall Inc, NJ, USA: Englewood Cliffs, 1962. A. Stengele, R. Stephanie & H. Leuenberger, “A novel approach to the characterization of polar liquids. Part 1: pure liquids,” Int J Pharm, vol. 225, no. 1-2, pp. 123–134, Aug. 2001. https://doi.org/10.1016/S0378-5173(01)00771-2 T. N. C. Anand, A. Madan, & R. V. Ravikrishna, “Spray characterization of gasoline-ethanol blends from a multi-hole port fuel injector,” Fuel, vol. 102, pp. 613–623, Dec. 2012. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2012.06.107 N. Novas, J. A Gázquez & R. M. García, “Alcohols and alcohols mixtures as liquid biofuels: A review of dielectric properties,”Renew Sust Energ Rev, vol. 66, pp. 556–571, Dec. 2016. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.08.032Kar, K., Last, T., Haywood C. & Raine, R., “Measurement of vapor pressures and enthalpies of vaporization of gasoline and ethanol blends and their effects on mixture preparation in an SI engine,”SAE Int J Fuels Lubr, vol. 1, no. 1, pp. 132–144, 2009. https://doi.org/10.4271/2008-01-0317150141216https://revistascientificas.cuc.edu.co/ingecuc/article/download/2688/2974https://revistascientificas.cuc.edu.co/ingecuc/article/download/2688/3535https://revistascientificas.cuc.edu.co/ingecuc/article/download/2688/3565Núm. 2 , Año 2020 : (Julio-Diciembre)PublicationOREORE.xmltext/xml2654https://repositorio.cuc.edu.co/bitstreams/00b33143-a24b-4800-bb8f-2085acc75ec7/downloadce7afaad0266759edfc5ca9d74ed68f5MD5111323/12256oai:repositorio.cuc.edu.co:11323/122562024-09-17 14:18:03.53http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0INGE CUC - 2020metadata.onlyhttps://repositorio.cuc.edu.coRepositorio de la Universidad de la Costa CUCrepdigital@cuc.edu.co

Determinación de la estabilidad de la mezcla de etanol con naftas mediante la medición de sus propiedades dieléctricas y refractométricas

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