4.5. RESULTADOS Y TABLAS

Transcripción

1 4.5. RESULTADOS Y TABLAS Para la explicación de los ensayos realizados para la viscosidad y densidad de cada muestra, hay que tener en cuenta, que cuando hablemos de tiempo invertido, nos estaremos refiriendo al tiempo invertido para los ensayos de la viscosidad. Dentro del mismo baño termostático teníamos sumergidos ambos instrumentos de medición, el viscosímetro con la muestra, y el tubo kjeldhal que contenía la misma muestra a analizar. Los tiempos invertidos para las pruebas de viscosidad, dependían de cada tipo de muestra y de la temperatura a la que realizábamos el ensayo. En cambio, para la densidad, una vez la muestra contenida ha alcanzado la temperatura del baño, la duración del ensayo es de aproximadamente un minuto, el cual comprende el tiempo que tarda el densímetro en sumergirse en la muestra, y el tiempo en el que se estabiliza su flotación. Para cada tipo de aceite se realiza una tabla de valores, para así obtener la gráfica representativa viscosidad / temperatura y densidad / temperatura. En el caso de la viscosidad, se hallará también la gráfica en función de la siguiente relación, que es la que nos da la relación más precisa Temperatura /. (47) η = Α exp B/ T η = viscosidad ( csk ) T = temperatura absoluta ( K ) A,B = constantes específicas para cada aceite Una vez hallada la relación x = 1/T, donde T es temperatura absoluta ( K ), la ecuación resultante, con la que representaremos las gráficas, es la siguiente: η = A e B x Esta gráfica nos dará la ecuación teórica de la viscosidad, a partir de la cual se podrá obtener por sustitución cualquier viscosidad a la temperatura deseada. 5

2 Aceite de colza Para los ensayos del aceite de colza, se invirtió aproximadamente un tiempo de 8 horas y media. Teniendo en cuenta la elevada viscosidad de la muestra, los ensayos a baja temperatura representaban una gran parte del tiempo invertido. Para los análisis a T = 1ºC, además, se sumaba la dificultad de mantener el baño termostático a una temperatura constante, ya que se tenían que ir añadiendo bloques de hielo para que la temperatura no ascendiera. Para este tipo de aceite, se puede observar un cambio importante una vez hemos pasado la barrera de los 3ºC, es a partir de este punto donde el tiempo de los ensayos comienzan a disminuir notablemente. Realizando cada ensayo por triplicado se asegura una mayor fiabilidad en los datos, a pesar de que analizando los mismos se puede ver que entre cada uno de los ensayos existen como mucho diferencias de un par de segundos. Hay que tener en cuenta, que esta desviación puede ser dada a un mínimo error experimental, ya que al detener el cronómetro manualmente unas décimas de segundo antes o después, puede ocasionar estas diferencias. Se utilizó un viscosímetro 15, debido al margen de viscosidades. Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 t (seg) Viscosímetro g/cm3 (k/m3) K Densímetro Vc (csk) , ,5,3837,9-,95 126, ,6 15, ,5,3834,9-,95 75, ,985 98,3,3831,9-,95 5, ,6 15,95 95,3828,85-,95 34, , ,3825,85-,95 26, ,6 15, ,3822,85-,95 19, ,6 15, ,3819,85-,95 15, , ,3816,85-,95 12, ,3 15, ,3813,85-,95 9, ,6 15, ,381,85-,95 8,6 Tabla 11. Datos de ensayo del aceite de colza 51

3 / Figura 11. Relación T / del aceite de colza ACEITE DE COLZA T (K) 1/T Vc (csk) 1 283,15, , ,15, ,6 3 33,15, , ,15, , ,15, , 6 333,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, ,6 Tabla 12. Valores 1/T // 52

4 1/T // ,3x y =,17e R 2 =,9924,25,27,29,31,33,35,37 1/T Figura 12. Relación 1/T // del aceite de colza,93 /,92,91,9,89,88,87,86 y = -,611x +,92833 R 2 =, Figura 13. Relación T/ del aceite de colza Aceite de colza de primera prensada Para los ensayos del aceite de colza de primera prensada utilizamos dos viscosímetros idénticos. Para esta muestra se realizaron todos los ensayos con un primer viscosímetro, pero realizando tareas de limpieza uno de los capilares quedó en mal estado, teniendo que reemplazarlo por otro de idénticas características. 53

5 Para ver que con el nuevo viscosímetro se obtenían los mismos resultados, se repitieron por triplicado todos los ensayos a partir de 5ºC, ya que la duración de los mismos era menor. Los resultados que se obtuvieron eran prácticamente iguales, con la diferencia de algún segundo de diferencia, probablemente debido a un error de tipo experimental (tiempo de reacción al accionar el cronómetro). A partir de estas conclusiones, los ensayos a 1, 2, 3, 4, y 5, se realizaron con alguna repetición menos, debido al coste de tiempo que ello implicaría. Aun así, con el primer viscosímetro, se invirtió un tiempo total aproximado de 8 horas, y los ensayos del segundo viscosímetro ocuparon un volumen de tiempo de 4 horas y media aproximadamente. Para este aceite, nos encontramos con los inconvenientes de la mayoría de muestras que hemos utilizado en este proyecto, y es el tiempo elevado de los ensayos a baja temperatura, sumado a la dificultad de mantener el baño a T = 1ºC. Se utilizó un viscosímetro 15, debido al margen de viscosidades. Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 t (seg) Viscosímetro (g/cm3) (kg/m3) K Densímetro Vc (csk) , ,3877,85-,95 117, , ,3874,85-,95 76, ,91 91,3871,85-,95 5, ,94 94,3868,85-,95 35, ,5 15, ,3865,85-,95 25, ,7 15, ,3862,85-,95 18, ,7 15, ,3859,85-,95 14, ,3 15,88 88,3856,85-,95 11, ,7 15, ,3853,85-,95 9, , 15, ,385,85-,95 7,9 Tabla 13. Datos de ensayo del aceite de colza de primera prensada 54

6 / Figura 14. Relación T / del aceite de colza de primera prensada ACEITE DE COLZA DE 1ª PRENSADA T (K) 1/T Vc (csk) 1 283,15, , ,15, ,3 3 33,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, ,9 Tabla 14. Valores 1/T // 55

7 1/T // x y =,15e R 2 =,996 2,25,27,29,31,33,35,37 1/T Figura 15. Relación 1/T // del aceite de colza de primera prensada /,93,92,91,9,89,88,87,86 y = -,68x +, R 2 =, Figura 16. Relación T / del aceite de colza de primera prensada Aceite de colza de segunda prensada Para los ensayos del aceite de colza de segunda prensada se tuvieron que realizar, igual que en el caso anterior, los ensayos con los dos viscosímetros, por lo que como se puede observar en la tabla, no todos los ensayos están realizados por triplicado, ya que con el primer 56

8 viscosímetro se realizaron por triplicado obteniendo exactamente los mismos resultados que con el viscosímetro con el que se acabó la totalidad de ensayos del proyecto. En este tipo de aceite en concreto, nos encontramos sobretodo con el problema de mantener la temperatura del baño a 1ºC, ya que el ensayo a 1ºC es de 1 hora y 7 minutos. Teniendo en cuenta que cada uno de los ensayos se ha hecho por triplicado, obtenemos un tiempo total de ensayo de 8 horas y 47 minutos para el primer viscosímetro, y un tiempo de 5 horas y 36 minutos con el segundo viscosímetro. En las tablas podemos confirmar la elevada viscosidad de la muestra a bajas temperaturas, iniciando un descenso notable de esta cuando la temperatura supera los 2ºC. Se utilizó un viscosímetro 15, debido al margen de viscosidades. Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 t (seg) Viscosímetro (g/cm3) (kg/m3) K Densímetro Vc (csk) , ,3877,85-,95 156, , ,3874,85-,95 73, , ,3871,85-,95 46, ,3 15,94 94,3868,85-,95 32, ,7 15, ,3865,85-,95 23, ,3 15, ,3862,85-,95 18, ,3 15, ,3859,85-,95 13, ,88 88,3856,85-,95 11, ,3 15, ,3853,85-,95 9, , 15,87 87,385,85-,95 7,9 Tabla 15. Datos de ensayo del aceite de colza de segunda prensada / Figura 17. Relación T / del aceite de colza de segunda prensada 57

9 ACEITE DE COLZA DE 2ª PRENSADA T (K) 1/T Vc (csk) 1 283,15, , ,15, ,8 3 33,15, , ,15, , ,15, , ,15, , 7 343,15, , ,15, , ,15, , ,15, ,9 Tabla 16. Valores 1/T // 1/T // ,8x y =,9e R 2 =, ,25,27,29,31,33,35,37 1/T Figura 18. Relación 1/T // del aceite de colza de segunda prensada 58

10 /,93,92,91,9,89,88,87,86 y = -,65x +,9286 R 2 =, Figura 19. Relación T / del aceite de colza de segunda prensada Biodiesel 1 Los ensayos para el Biodiesel 1 fueron unos de los más rápidos de obtener. Debido a su baja viscosidad a temperatura ambiente se invirtió un tiempo total de 2 horas y 42 minutos. Para la realización de estos ensayos se utilizó un viscosímetro 1, en lugar del viscosímetro 15 que habíamos utilizado hasta ahora. Este viscosímetro está diseñado para muestras de más baja viscosidad, con lo que los diámetros interiores de los capilares son más reducidos, pudiendo de esta manera analizar con más exactitud este tipo de muestras. Observamos en la tabla de valores que el intervalo de viscosidad entre 1 y 1ºC es mucho menor al de resto de aceites. Aquí ya podemos apreciar la similitud de características físicas entre el biodiesel y el gasoil. Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 t (seg) Viscosímetro (g/cm3) (kg/m3) K Densímetro Vc (csk) ,7 1, , ,8-,9 9, ,3 1, ,152635,8-,9 7, ,7 1, , ,8-,9 6, ,3 1, , ,8-,9 4, , 1, ,151765,8-,9 3, , , ,8-,9 3, ,7 1, , ,8-,9 2, ,3 1, , ,8-,9 2, ,7 1, , ,8-,9 2, , , ,8-,9 2,1 Tabla 17. Datos de ensayo del biodiesel 1 59

11 / Figura 2. Relación T / del biodiesel 1 BIODIESEL 1 T (K) 1/T Vc (csk) 1 283,15, , ,15, ,5 3 33,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, ,1 Tabla 18. Valores 1/T // 6

12 1/T // ,7x y =,127e R 2 =,9898 2,25,27,29,31,33,35,37 1/T Figura 21. Relación 1/T // del biodiesel 1 /,89,88,87,86,85,84,83,82,81 y = -,668x +, R 2 =, Figura 22. Relación T / del biodiesel Aceite de soja Los ensayos para el aceite de soja los realizamos directamente con el viscosímetro que se adquirió posteriormente a la rotura del primero, con lo que se realizaron todas las pruebas por triplicado. 61

13 Este aceite en concreto presenta una viscosidad intermedia a temperatura ambiente, de ahí que los tiempos experimentales sean algo más bajos que en el caso del aceite de colza. Obteniendo un tiempo de ensayo total de 7 horas y 15 minutos. Se utilizó un viscosímetro 15, debido al margen de viscosidades. Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 t (seg) Viscosímetro (g/cm3) (kg/m3) K Densímetro Vc (csk) , ,3837,85-,95 15, ,3 15, ,3834,85-,95 64, ,3 15, ,3831,85-,95 44, ,98 98,3828,85-,95 31, ,91 91,3825,85-,95 23, ,7 15, ,3822,85-,95 17, ,3 15, ,3819,85-,95 13, ,3 15, ,3816,85-,95 11, ,7 15, ,3813,85-,95 9, ,3 15, ,381,85-,95 8, Tabla 19. Datos de ensayo del aceite de soja / Figura 23. Relación T / del aceite de soja 62

14 ACEITE DE SOJA T (K) 1/T Vc (csk) 1 283,15, , ,15, ,2 3 33,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, , Tabla 2. Valores 1/T // 12 1/T // ,5x y =,23e R 2 =,9922 2,25,27,29,31,33,35,37 1/T Figura 24. Relación 1/T // del biodiesel 1 63

15 /,93,92,91,9,89,88,87,86 y = -,616x +,9326 R 2 =, Figura 25. Relación T / del biodiesel Gasoil normal Para el gasoil normal utilizamos de nuevo el viscosímetro 1, debido a que las viscosidades que presenta a temperatura ambiente son mucho más bajas que el resto de aceites analizados. En el gasoil normal, como también pasaba en el biodiesel 1, nos encontramos una disminución notable del tiempo de ensayo, que alcanza 1 hora y 56 minutos, siendo de esta manera la muestra de menor viscosidad a temperatura ambiente de todas. Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 t (seg) Viscosímetro (g/cm3) (kg/m3) K Densímetro Vc (csk) , 1, , ,8-,9 5, ,7 1, ,152635,8-,9 4, ,7 1, , ,8-,9 3, , 1, , ,8-,9 3, , 1,81 81,151765,8-,9 2, ,82 82, ,8-,9 2, ,7 1, , ,8-,9 1, ,7 1, , ,8-,9 1, ,3 1, , ,8-,9 1, , , ,8-,9 1,3 Tabla 21. Datos de ensayo del gasoil normal 64

16 / Figura 26. Relación T / del gasoil normal GASOIL T (K) 1/T Vc (csk) 1 283,15, , ,15, ,7 3 33,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, ,3 Tabla 22. Valores 1/T // 65

17 1/T // ,6x y =,15e R 2 =,9985 1,25,27,29,31,33,35,37 1/T Figura 27. Relación 1/T // del gasoil normal /,84,83,82,81,8,79,78,77,76 y = -,74x +,8428 R 2 =, Figura 28. Relación T / del gasoil normal Aceite de maíz Para las pruebas para el aceite de maíz, al igual que el aceite de soja, se realizaron todos los ensayos directamente con el viscosímetro que se adquirió posteriormente al viscosímetro que sufrió la rotura de uno de sus capilares. 66

18 En el análisis del aceite de maíz, se realizaron todos los ensayos por triplicado, invirtiendo un tiempo total de 8 horas y 4 minutos. Se utilizó un viscosímetro 15, debido al margen de viscosidades. Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 t (seg) Viscosímetro (g/cm3) (kg/m3) K Densímetro Vc (csk) ,33 15, ,3877,85-,95 117, ,92 92,3874,85-,95 67, ,67 15, ,3871,85-,95 48, ,3 15,98 98,3868,85-,95 33, ,92 92,3865,85-,95 24, ,3 15, ,3862,85-,95 18, ,3 15, ,3859,85-,95 14, , ,3856,85-,95 11, ,7 15,88 88,3853,85-,95 1, ,3 15, ,385,85-,95 8,4 Tabla 23. Datos de ensayo del aceite de maíz / Figura 29. Relación T / del aceite de maíz 67

19 ACEITE DE MAÍZ T (K) 1/T Vc (csk) 1 283,15, , ,15, ,5 3 33,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, ,4 Tabla 24. Valores 1/T // 1/T // ,9x y =,21e R 2 =,9912 2,25,27,29,31,33,35,37 1/T Figura 3. Relación 1/T // del aceite de maíz 68

20 /,93,92,91,9,89,88,87 y = -,572x +, R 2 =, Figura 31. Relación T / del aceite de maíz Aceite de pepita de uva Para este aceite utilizamos directamente el nuevo viscosímetro 15, realizando por triplicado todos los ensayos, invirtiendo un tiempo total de 7 horas y 18 minutos. Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 t (seg) Viscosímetro (g/cm3) (kg/m3) K Densímetro Vc (csk) ,33 15, ,3877,85-,95 15, ,67 15, ,3874,85-,95 67, ,67 15, ,3871,85-,95 45, ,7 15,99 99,3868,85-,95 31, ,33 15,92 92,3865,85-,95 23, ,7 15, ,3862,85-,95 17, ,3 15, ,3859,85-,95 13, ,67 15, ,3856,85-,95 11, ,3 15, ,3853,85-,95 9, ,7 15, ,385,85-,95 7,9 Tabla 25. Datos de ensayo del aceite de pepita de uva 69

21 / Figura 32. Relación T / del aceite de pepita de uva ACEITE DE PEPITA DE UVA T (K) 1/T Vc (csk) 1 283,15, , ,15, ,9 3 33,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, ,9 Tabla 26. Valores 1/T // 7

22 1/T // ,3x y =,21e R 2 =,9938 2,25,27,29,31,33,35,37 1/T Figura 33. Relación 1/T // del aceite de pepita de uva /,94,93,92,91,9,89,88,87,86 y = -,616x +,9344 R 2 =, Figura 34. Relación T / del aceite de pepita de uva Aceite de palma cruda El aceite de palma cruda tiene una particularidad con respecto al resto de aceites analizados, a temperatura ambiente se presenta en forma sólida. Al tener que iniciar los ensayos con una temperatura de inicio de 4ºC, ya que por debajo de esta comenzaba a solidificarse, 71

23 carecemos de datos a temperatura ambiente. De aquí que podamos deducir la gran viscosidad de esta muestra. Utilizando directamente el viscosímetro que se adquirió después del dañado, y realizando cada ensayo por duplicado, debido a la alta viscosidad de la muestra, obtenemos un tiempo total de ensayo de 3 horas y 18 minutos Se utilizó un viscosímetro 15, debido al margen de viscosidades. Ensayo 1 Ensayo 2 t (seg) Viscosímetro (g/cm3) (kg/m3) K Densímetro Vc (csk) ,93 93,3868,85-,95 1, , ,3865,85-,95 27, ,5 15, ,3862,85-,95 2, ,5 15, ,3859,85-,95 15, , ,3856,85-,95 11, , ,3853,85-,95 9, , ,385,85-,95 7,2 Tabla 27. Datos de ensayo del aceite de palma cruda / Figura 35. Relación T / del aceite de palma cruda 72

24 ACEITE DE PALMA CRUDA T (K) 1/T Vc (csk) 1 283,15, ,15, ,15, ,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, , ,15, ,2 Tabla 28. Valores 1/T // Ya en punto 4.4, análisis y preparación de muestras, se explicaba que los ensayos para este aceite se iniciaron a partir de 4ºC, debido a que por debajo de esta la muestra presentaba partículas sólidas y obstruía los capilares del viscosímetro. Observando los resultados obtenidos, llegamos a la conclusión de que esta temperatura de ensayo tampoco es válida para el caso de la palma cruda. La viscosidad cae bruscamente una vez la muestra pasa de los 4ºC, es este salto el que nos demuestra que a 4ºC la palma cruda todavía contiene trazas de partículas sólidas, dificultando el cálculo de la viscosidad. 3 1/T // ,8x y =,14e R 2 =,9979 5,26,27,28,29,3,31,32 1/T Figura 36. Relación 1/T // del aceite de palma cruda 73

25 /,895,89,885,88,875 y = -,531x +,91719,87 R 2 =,974169,865, Figura 37. Relación T / del aceite de palma cruda Aceite de palma refinada En el caso del aceite de palma refinada comenzamos los ensayos a una temperatura de inicio de 4ºC, pero por motivos diferentes al de palma cruda. El aceite de palma refinado a temperatura ambiente se presenta en forma líquida, pero a pesar de esto presenta pequeñas partículas sólidas por debajo de esta temperatura. Una vez dicho esto, observando los análisis a 4ºC de la palma refinada, podemos afirmar de que esta es de menor viscosidad que la palma cruda. Para este tipo de aceite, utilizando directamente el viscosímetro nuevo, y analizando por duplicado cada uno de los ensayos, invertimos un tiempo total aproximado de 2 horas. Se utilizó un viscosímetro 15, debido al margen de viscosidades. Ensayo 1 Ensayo 2 t (seg) Viscosímetro (g/cm3) (kg/m3) K Densímetro Vc (csk) ,5 15,91 91,3868,85-,95 41, , ,3865,85-,95 29, ,5 15, ,3862,85-,95 22, , ,3859,85-,95 16, ,5 15, ,3856,85-,95 13, ,5 15, ,3853,85-,95 1, ,5 15, ,385,85-,95 9,1 Tabla 29. Datos de ensayo del aceite de palma refinada 74

26 / Figura 38. Relación T / del aceite de palma refinada ACEITE DE PALMA REFINADA T (K) 1/T Vc (csk) 1 283,15, ,15, ,15, ,15, , ,15, , ,15, , 7 343,15, , ,15, , ,15, , ,15, ,1 Tabla 3. Valores 1/T // 75

27 1/T // ,9x y =,28e R 2 =,9956 1,26,27,28,29,3,31,32,33 1/T Figura 39. Relación 1/T // del aceite de palma refinada /,95,9,895,89,885,88,875,87,865,86 y = -,539x +,9267 R 2 =, Figura 4. Relación T / del aceite de palma refinada 76