Caracterizacion de biodiésel (principales parámetros de calidad)

23 de Febrero 2006

CARACTERIZACIN DE BIODIESEL

(principales parmetros de calidad)

cemitecItziar Landa

CARACTERIZACIN CARACTERIZACIN DE BIODIESEL DE BIODIESEL

(principales (principales parmetros de calidad)parmetros de calidad)

cemitecItziar LandaItziar Landa

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cemitec es un Centro Tecnolgico Multidisciplinar que tiene por misin contribuir a la mejora de la competitividad de las empresas a travs del desarrollo de proyectos de I+D, servicios tecnolgicos y otras actividades de fomento de la innovacin.

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cemitec est especializado en las siguientes disciplinas:

Electrnica Mecnica de fluidos e Ingeniera Trmica Materiales:

Metlicos Polimricos Biocombustibles

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ndicendice1. Definicin de biodiesel2. Reduccin de azufre y fomento del uso de

biocarburantes3. Biodiesel en sustitucin del gasleo-Biodiesel de

Calidad4. Anlisis de biodiesel s/n UNE EN 14214

Parmetros a determinar Especificacin Tcnica empleada Depende/Indica/Provoca

5. El biodiesel como aditivo del gasleo6. CONCLUSIONES

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1. DEFINICIN DE BIODIESEL1. DEFINICIN DE BIODIESEL

Se denomina BIODIESEL al combustible renovablecompuesto por steres metlicos o etlicos de cidosgrasos que se obtiene a partir de aceites vegetales y/ograsas animales.

Lo ms habitual es que los steres que componen elbiodiesel sean metlicos y entonces se denomina FAME(Fatty acid methyl ester).

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1. Es renovable y biodegradable.2. Es menos contaminante:

No contiene azufre ni aromticos polinucleares Los gases que se producen en su combustin

contienen menos cantidad de combustible no quemado, monxido de carbono y aldehdos.

El biodiesel se plantea como alternativa a loscombustibles fsiles.

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2. REDUCCIN DE AZUFRE Y FOMENTO 2. REDUCCIN DE AZUFRE Y FOMENTO DEL USO DE BIOCARBURANTES DEL USO DE BIOCARBURANTES

Actualmente, se emplean combustibles fsiles (gasleoy gasolina) que contaminan el medio ambiente debido a los gases que salen del tubo de escape en su combustin.

S H2SO4 Lluvia cida

Tendencia mundial: reducir el contenido de azufre

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El Real Decreto 1700/2003 transpone las Directivas2003/17/CE y 2003/30/CE:

Directiva 2003/17/CE: Fomenta la disminucin de azufre en gasleos y gasolinas.

Directiva 2003/30/CE: Fomenta la utilizacin debiocarburantes y combustibles renovables.

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Directiva 2003/17/CE:

(Anterior a 01/01/2005: Gasleos Clase A: S

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Directiva 2003/30/CE:

Debe comercializarse un mnimo de 5,75% de biocarburantes u otros combustibles renovables

Debe comercializarse un mnimo de 2% de biocarburantes u otros combustibles renovables

31/12/1031/12/05

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En Estados Unidos se pretende que para el ao 2006todo gasoil que se expenda contenga un valor 0 deAzufre.

En Argentina se pretende que la cantidad mxima deazufre que contenga el gasoil sea 50 ppm.

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Una de las vas para conseguir estos objetivos esintroducir biodiesel:

1. En sustitucin del gasoil

2. Como aditivo del gasoil

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3. BIODIESEL EN SUSTITUCIN DEL 3. BIODIESEL EN SUSTITUCIN DEL GSOLEOGSOLEO--BIODIESEL DE CALIDAD BIODIESEL DE CALIDAD

No requiere ninguna modificacin en el motor

Cambio de juntas y manguitos de goma natural (NBR)antes de usar biodiesel (modelos antiguos)

Cambio de filtros de combustible tras usar biodiesel(coches usados con disel)

Esto se cumple si el biodiesel es de calidad

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3. BIODIESEL EN SUSTITUCIN DEL 3. BIODIESEL EN SUSTITUCIN DEL GSOLEOGSOLEO--BIODIESEL DE CALIDAD BIODIESEL DE CALIDAD

La calidad del biodiesel depende:1. Del aceite o grasa de partida

Contenido en agua, impurezas, insaponificables y ceras Acidez Contenido en fsforo Estabilidad a la oxidacin ndice de yodo-Distribucin de cidos grasos

2. Grado de correcta fabricacin

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4. ANLISIS DE BIODIESEL S/N UNE EN 4. ANLISIS DE BIODIESEL S/N UNE EN 14214 14214

Norma UNE EN 14214:2003Especifica los requisitos y los mtodos de ensayo de los FAMES comercializados y suministrados para su empleo como:

Combustible de automocin en motores diesel (100% biodiesel)

Diluyente para diesel (norma EN 590)

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ENSAYO UNIDADES VALOR LMITE NORMA DE ENSAYOContenido en ester % (m/m) min 96,5% UNE EN 14103Densidad a 15C kg/m3 860 - 900 EN ISO 3675Viscosidad a 40C mm2/s 3,50 - 5,00 UNE EN ISO 3104Flash Point C min 120 ISO 3679Contenido en azufre mg/kg 10,0 ISO 20846Nmero de cetano 51,0 EN ISO 5165Residuo carbonoso % (m/m) 0,30 ISO 10370Contenido en cenizas de sulfatos % (m/m) 0,02 ISO 3987Contenido en agua mg/kg 500 EN ISO 12937Contaminacin total mg/kg 24 EN 12662Corrosin en lmina de cobre Clasificacin Clase 1 EN ISO 2160Estabilidad a la Oxidacin horas min 6,0 UNE EN 14112Valor cido mg KOH/g muestra 0,50 UNE EN 14104ndice de yodo g I/100g muestra 120 UNE EN 14111M.E. Linolnico % (m/m) 12,0 UNE EN 14103M.E. Poliinsaturados % (m/m) 1Contenido en metanol % (m/m) 0,20 UNE EN 14110Contenido en monoglicridos % (m/m) 0,80 UNE EN 14105Contenido en diglicridos % (m/m) 0,20 UNE EN 14105Contenido en triglicridos % (m/m) 0,20 UNE EN 14105Glicerina libre % (m/m) 0,02 UNE EN 14105Glicerina total % (m/m) 0,25 UNE EN 14105

Contenido en fsforo mg/kg 10,0 UNE EN 14107CFPP C EN 116

mg/kgMetales grupo II (Ca+Mg) 5,0

Metales grupo I (Na+K) mg/kg 5,0 UNE EN 14108/14109

prEN 14538

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4. ANLISIS DE BIODIESEL S/N UNE EN 4. ANLISIS DE BIODIESEL S/N UNE EN 1421414214

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CONTENIDO EN AGUA S/N EN ISO 12937

Mximo 500 mg/kg. En el biodiesel, el agua puede estar: Disuelta (satura a 1000 mg/kg) No disuelta

Valorador columbimtrico Karl Fischer. Es un parmetro que depende exclusivamente del

proceso de produccin del biodiesel.

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CONTENIDO EN AGUA S/N EN ISO 12937 Un exceso de agua en el biodiesel provoca:

Reacciones de hidrlisis (aparicin de cidos grasos libres).En el motor, el agua no disuelta puede dar problemas de corrosin.Crecimientos bacteriolgicos (obstruccin de filtros y aparicin de trazas de H2SO4).

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NDICE DE ACIDEZ S/N UNE EN 14104

Mximo 0,50 mg KOH/g muestra Valoracin cido-base Es un valor que depende de:

Materia prima Proceso de produccin

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NDICE DE ACIDEZ S/N UNE EN 14104

Valores altos de acidez indican:Presencia de cidos grasos libresPresencia de cidos inorgnicos

Valores altos de acidez provocan:Corrosin en diversas partes del motorAumento de la velocidad de degradacin del biodiesel

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CONTENIDO EN METANOL S/N UNE EN 14110

Mximo contenido en metanol: 0,20%(m/m) Se determina mediante Head Space-Cromatografa

de gases

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Depende exclusivamente del proceso de produccin del biodiesel

Valores altos de metanol indican que no se ha eliminado correctamente durante el proceso

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Restos de metanol en el biodiesel provocan:Baja temperatura de inflamacin, viscosidad y densidadCorrosin en piezas de aluminio y cinc

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CONTENIDO EN MONO- Y DIGLICRIDOS S/N UNE EN 14105

Para monoglicridos se establece un valor mximo de 0,80%(m/m) y para diglicridos de 0,20%(m/m).

Se determina mediante cromatografa de gases.

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Ambos parmetros dependen del proceso de transesterificacin.

Indican reaccin incompleta ya que son restos de aceite que no han terminado de reaccionar.

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Valores altos de monoglicridos y diglicridos provocan:

Depsitos (inyectores y cilindros)Cristalizacin (los monoglicridos tienen un punto de fusin alto y una solubilidad baja por lo que cristalizan si no se mantiene el biodiesel a alta temperatura)

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CONTENIDO EN TRIGLICRIDOS S/N UNE EN 14105

Contenido mximo de 0,20%(m/m).

Se determinan por cromatografa de gases junto con mono- y diglicridos.

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CONTENIDO EN TRIGLICRIDOS S/N UNE EN 14105

Depende exclusivamente del proceso de transesterificacin.

Un valor alto de triglicridos indica presencia de aceite o grasa sin reaccionar.

Provocan:Viscosidad elevada del biodieselDepsitos en cilindros y vlvulas

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CONTENIDO EN GLICEROL LIBRE S/N UNE EN 14105

Mximo: 0,02%(m/m). Se determina por cromatografa gaseosa junto con

mono-, di- y triglicridos.

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CONTENIDO EN GLICEROL LIBRE S/N UNE EN 14105

Depende del proceso de produccin de biodiesel. Valores altos de glicerina indican una mala

decantacin y lavado del biodiesel. La presencia de glicerina provoca:

Incremento en las emisiones de aldehdos y acrolena

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CONTENIDO EN (Na+K) y (Ca+Mg) s/n UNE EN 14108 y prEN 14538

Mximo (Na+K): 5,0 mg/kg Mximo (Ca+Mg): 5,0 mg/kg Segn UNE EN 14108, Na y K se determinan por

Absorcin Atmica. Segn prEN 14538, Ca y Mg se determinan por

ICP-AES.

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La presencia de estos metales en el biodiesel depende exclusivamente del proceso de produccin.

Presencia de Na y/o K indican restos de catalizador.

Presencia de Ca y/o Mg indican presencia de jabones insolubles.

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Los metales en el biodiesel provocan:

DepsitosCatalizan reacciones de polimerizacin

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CFPP POFF s/n EN116

(Punto de obstruccin de filtros en fro) El valor requerido depende del clima y de la

estacin.En Espaa, se exige un POFF de 0C en verano y de-10C en invierno.

Se determina utilizando equipos normalizados.

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CFPP POFF s/n EN116

El valor de POFF depende: De la materia prima (distribucin de cidos

grasos del aceite/grasa de partida) Del proceso de produccin (impurezas

mecnicas) El valor de POFF es un indicador de los lmites de

operabilidad y tiene mucha importancia para el transporte y almacenaje del combustible.

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ESTABILIDAD A LA OXIDACIN S/N UNE EN 14112

Tiempo mnimo 6 horas Equipo normalizado

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El valor de estabilidad a la oxidacin depende de:

Materia prima

Proceso de produccin

Un valor bajo de estabilidad a la oxidacin indica:Aceite de partida degradado

Degradacin del biodiesel en el proceso

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Un tiempo inferior de estabilidad a la oxidacin no asegurara la estabilidad del biodiesel durante su almacenaje y distribucin.

Se permite el uso de aditivos para mejorar este parmetro.

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NDICE DE YODO S/N UNE EN 14110 Mximo 120 g de yodo/100 gramos de muestra(en Espaa se acepta hasta 140 g de yodo/100 gramosde muestra) Valoracin redox Es un valor que depende de exclusivamente de la

materia prima y que cuantifica el grado de insaturacin

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NDICE DE YODO S/N UNE EN 14110

Valores altos de ndice de yodo indican:Gran presencia de dobles enlaces

Valores altos ndice de yodo favorecen:Procesos de polimerizacinProcesos de hidrlisis

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NDICE DE YODO S/N UNE EN 14110

00,5 a 3125-130GIRASOL

-55 a 10125-130SOJA

-105 a 10 112-114COLZA

POFF(C)

ESTABILIDAD A LA OXIDACIN (h)

NDICE DE YODO(g I/100 gramos)

BIODIESEL(materia prima)

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5. EL BIODIESEL COMO ADITIVO DEL 5. EL BIODIESEL COMO ADITIVO DEL GASLEO GASLEO

Cuando el biodiesel se utilice como aditivo del gasleo para mejorar su lubricidad, debe cumplir los 25parmetros mencionados y que son requisitos de lanorma UNE EN 14214 y, adems, existe otro anlisis arealizar para controlar el grado de aditivacin del gasleo:

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5. EL BIODIESEL COMO ADITIVO DEL 5. EL BIODIESEL COMO ADITIVO DEL GASLEO GASLEO

CONTENIDO EN FAME DE UN GASLEO S/N EN 590

Se determina con un FT-IR (Espectrofotmetro de Infrarrojo por Transformada de Fourier).

4000,0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 550,03,5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

105

110112,6

cm-1

%T

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6. CONCLUSIONES6. CONCLUSIONES

Para garantizar biodiesel de calidad y que pueda serutilizado en vehculos sin ocasionar problemas, resulta imprescindible el control de las materias primas (aceites y/o grasas) y del biodiesel producido.

EL BIODIESEL DEBE CUMPLIR TODOS LOS PARMETROS DE LA NORMA UNE EN 14214

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cemitec lleva 5 aos analizando aceites y biodiesel yactualmente dispone de los medios y conocimientosimprescindibles para determinar los parmetrosexigidos por la normativa vigente.

cemitec, es el primer centro nacional en obtener laAcreditacin ENAC para anlisis de biodiesel

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www.cemitec.com

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