DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE CETANO CALCULADO 1. RESUMEN EJECUTIVO El presente trabajo aborda el estudio del índice de cetano, según el procedimiento especificado en la norma INEN 1495, a fin de determinar el índice de cetano calculado de una muestra de diesel. Para el desarrollo de la metodología se obtuvo el valor de la temperatura del 50% de recuperación y de la densidad API, ambas determinadas en prácticas anteriores, y se lo introdujo en ecuaciones aplicables a combustibles de obtención directa. Así, se llegó a determinar que el índice de cetano calculado de la muestra analizada es 51,12.
2. OBJETIVOS 2.1.OBJETIVO 2.1. OBJETIVO GENERAL
Calcular el índice de cetano de una muestra de diesel mediante el procedimiento especificado en la norma INEN 1495.
2.2.OBJETIVOS 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Conocer el procedimiento técnico que se debe emplear para la determinación del índice de cetano calculado de muestras de diesel. Comparar los resultados obtenidos para el índice de cetano de la muestra analizada con los datos presentados presentados en bibliografía. Comparar los índices de cetano obtenidos con las diferentes ecuaciones que se indican en la norma INEN 1495.
3. INTRODUCCIÓN El número o índice de cetano guarda relación con el tiempo que transcurre entre la inyección del carburante y el comienzo de su combustión, denominado intervalo de encendido. Una combustión de calidad ocurre cuando se produce una ignición rápida, seguida de un quemado total y uniforme del carburante. Así, cuanto más elevado es el número de cetano de un combustible, menor es el retraso de la ignición, mejorando su calidad. Por el contrario, los carburantes con un bajo número de cetano requieren mayor tiempo para que ocurra la ignición y después se queman rápidamente, produciendo la elevación de presión. [1] Asimismo, si el número de cetano es demasiado bajo, la combustión es inadecuada y da lugar a un ruido excesivo, aumento de las emisiones, reducción en el rendimiento del vehículo y aumento de la fatiga del motor. [1] El diesel no requiere de una chispa para la combustión, pues hace explosión tan solo por compresión al mezclarse con el oxígeno. Por tanto, es lógico que el principal parámetro para calificar la calidad de un combustible diesel sea su capacidad de auto inflamación, expresada por el índice de cetano. [1] El índice de cetano mínimo que puede ser utilizado para un diesel es 40, pero es mejor utilizar combustibles con índices de cetano mayores a 50. Entonces, bebido a la
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4. PARTE EXPERIMENTAL 4.1.MÉTODO Para el desarrollo de la metodología especificada en la norma INEN 1495, se aplicó los tres métodos indicados para la determinación del índice de cetano.
5. DATOS BIBLIOGRÁFICOS En seguida se muestran, en la Tabla 5.1, los datos bibliográficos utilizados en la presente práctica. Éstos se refieren a las especificaciones de calidad del diesel respecto al índice de cetano calculado. Tabla 5.1. Límites para el índice de cetano calculado del diesel Fuente: (INEN, 2011), (REGLAMENTO TÉCNICO CENTROAMERICANO, 2006)
Combustible Índice de cetano calculado Método Diesel Mínimo 45 ASTM D – 976 Diesel 1 Mínimo 45 NTE INEN 1495 Diesel 2 Mínimo 40 NTE INEN 1495
6. DATOS EXPERIMENTALES Y RESULTADOS A continuación se presentan, en la Tabla 6.1, los datos experimentales necesarios para el cálculo del índice de cetano con las ecuaciones especificadas en la norma INEN 1495. Éstos se refieren a la densidad API de la muestra corregida a 60/60 ℉ (), a la temperatura en ℉ del 50% de destilado corregida para las condiciones barométricas estándar ( ), a la densidad específica de la muestra a 15 ℃ () y a la temperatura en ℃ del 50% de destilado corregida para las condiciones barométricas estándar ( ), todas determinadas en prácticas anteriores. Tabla 6.1. Datos experimentales necesarios para el cálculo del índice de cetano
Parámetro ( ) (℉) () (℃)
Valor 37,74 506,04 0,84 263,36
En seguida se muestran, en la Tabla 6.2, los resultados finales obtenidos para el índice de cetano de la muestra de diesel analizada por medio de los tres métodos establecidos en la norma INEN 1495. Tabla 6.2. Índice de cetano de la muestra de diesel analizada (Norma: INEN 1495)
Índice de cetano Punto de inflamación ( ) Ecuación 1 51,12 Ecuación 2 51,12
2
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51,50
7. DISCUSIÓN DE RESULTADOS Como se observa en la Tabla 6.2, y comparando los resultados presentados en la misma con la información presentada en la Tabla 5.1, se advierte que los valores obtenidos están de acuerdo a los límites que se presentan en bibliografía (INEN, 2011). También se advierte que el índice de cetano calculado de la muestra analizada es mucho mayor al rango inferior del diesel 2, y más cercano al rango inferior del diesel 1, aunque esto no determina de ningún modo la naturaleza del diesel estudiado. Por otro lado, en la Tabla 6.2 se observa que los valores del índice de cetano calculado, estimados con los distintos métodos, son prácticamente iguales, y de hecho las dos ecuaciones indicadas en la norma INEN 1495 entregan exactamente el mismo resultado. Esto es importante, ya que implica que se puede aplicar cualquier metodología para determinar esta propiedad fundamental de los combustibles diesel. Finalmente cabe indicar que el diesel analizado, al registrar un índice de cetano calculado mayor a 50, resulta ser un buen combustible desde el punto de vista de la calidad de la combustión. Sin embargo, se tendrían que analizar otras propiedades para verificar la eficacia de la muestra estudiada.
8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 8.1.CONCLUSIONES Las conclusiones a las que se llegó luego del desarrollo de la presente práctica son:
El índice de cetano de la muestra de diesel analizada es 51,12, cuando ha sido determinado con la norma técnica INEN 1495. Los resultados obtenidos experimentalmente están de acuerdo a los datos presentados en bibliografía, siendo el diesel 1 el que presenta el límite inferior más cercano al valor obtenido. El índice de cetano obtenido por los tres métodos diferentes indicados en la norma INEN 1495 no mostró una variación significativa, de modo que se puede emplear cualquiera para hallar el índice de cetano calculado de una muestra de diesel.
8.2.RECOMENDACIONES Para facilitar y mejorar el desarrollo de la práctica, se recomienda lo siguiente:
Leer la norma técnica que se va a aplicar antes del desarrollo de la práctica. Determinar el índice de cetano calculado de combustibles distintos al utilizado en la presente práctica, a fin de verificar si la metodología de la norma INEN 1495 es igualmente aplicable como en el caso del diesel. Desarrollar la metodología propuesta por la norma INEN 1495 con una mezcla de combustibles, a fin de determinar cómo esto afecta los resultados.
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9. BIBLIOGRAFÍA [1]. GUERRA JOSÉ, 2004, “Índice de cetano”, http://www.naikontuning.com/mecanica/alimentacion-diesel/indc-cetano/, (Septiembre, 2011) [2]. INSTITUTO ECUATORIANO DE NORMALIZACIÓN INEN, 2008, “Norma 1489:99. Productos derivados del petróleo. Diesel. Requisitos”, Quito, Ecuador, Págs. 1 – 6 [3]. INSTITUTO ECUATORIANO DE NORMALIZACIÓN INEN, 1986, “Norma 1495. Determinación del índice de cetano calculado”, Quito, Ecuador, Págs. 1 – 4 [4]. REGLAMENTO TÉCNICO CENTROAMERICANO, 2006, “Productos del petróleo. Aceite combustible diesel. Especificaciones”, http://www.reglatec.go.cr/descargas/COMIECO_diesel-0002.pdf , (Septiembre, 2011)
10. ANEXOS 10.1.
Cálculo del índice de cetano
El índice de cetano calculado se determina utilizando las siguientes ecuaciones: ( ) () Ecuación 10.1
Donde es el índice de cetano calculado; es la densidad API de la muestra; y M es la temperatura, en ℉, del 50% de destilado cuando ha sido determinada por el método indicado en la norma INEN 926 y corregido para las condiciones barométricas estándar. ( ) () Ecuación 10.2
Donde es el índice de cetano calculado; es la densidad específica de la muestra a 15℃; y B es la temperatura, en ℃, del 50% de destilado, cuando ha sido determinada por el método indicado en la norma INEN 926 y corregido para las condiciones barométricas estándar. Reemplazando los datos respectivos, cuyos valores se encuentran en la Tabla 6.1, en las ecuaciones 11.1 y 11.2, se tiene que el índice de cetano de la muestra analizada es: ( ) () () () (()) () ( ) ( ) () () () (()) ( )
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