Abrir - ANNQ

Influência da Temperatura nas Propriedades Fluidodinâmicas das
Misturas Biodiesel/Diesel de Óleo de Peixe
1
Pontes, A.S.G.C. (IC), Vasconcelos, A.F.F.
1,2
1
1
(PQ); Bicudo, T.C. (PQ) Santos, I.M.G. (PQ); e
Souza, A.G.1 (PQ).
1
Departamento de Química, CCEN, Universidade Federal da Paraíba, Campus I, João Pessoa,
58059-900, PB, Brasil.
2
Departamento de Química e Biologia, CECEN, Universidade Estadual do Maranhão, MA,
Brasil.
E-mail: [email protected]
Resumo
A viscosidade é uma das propriedades mais importantes dos combustíveis, pois está
diretamente relacionada ao funcionamento dos motores, influenciando na circulação e
injeção dos combustíveis. Além disso, a viscosidade está associada ao processo de
combustão e, conseqüentemente, à eficiência do motor. Uma alta viscosidade diminui
a sua volatilização implicando assim em uma combustão incompleta. O objetivo deste
trabalho é discutir a viscosidade do biodiesel e das suas misturas binárias, em
diferentes temperaturas.
Palavras-chave: Viscosidade, biodiesel, misturas binárias.
Introdução
Quedas bruscas na temperatura ambiente são responsáveis pelo aumento da
viscosidade e pela cristalização de ésteres graxos saturados presentes no biodiesel,
que, possivelmente, poderão interferir no funcionamento do motor. Esse problema não
é exclusivo desse biocombustível, pois o diesel convencional também é composto por
hidrocarbonetos saturados que, em baixas temperaturas, tendem a formar cristais
[KNOTHE, 2005]. A viscosidade é uma das propriedades mais importantes dos
combustíveis, pois influencia a circulação e a injeção do combustível no
funcionamento de motores de injeção. A eficiência do motor no processo de
combustão depende da sua viscosidade. Uma alta viscosidade diminui a sua
volatilização implicando assim em uma combustão incompleta.
O biodiesel adicionado ao diesel mineral induz uma melhoria das características
do diesel quanto às emissões dos gases resultantes da combustão para a atmosfera.
A redução dos impactos ambientais causados pelas emissões é um fator de grande
relevância, pois o meio ambiente precisa ser preservado. O teor de enxofre e de
hidrocarbonetos aromáticos, além da combustibilidade, são características importantes
inerentes aos impactos das emissões [CONCEIÇÃO et al., 2005]. É neste sentido que
este trabalho foi desenvolvido, para verificar a viscosidade do biodiesel e de suas
misturas binárias em altas e baixas temperaturas.
Experimental
Síntese do biodiesel
O processo de produção do biodiesel a partir do óleo de peixe foi realizado pela
transesterificação utilizando a rota metílica, na presença de KOH como catalisador
(PONTES, 2007).
Preparação das misturas binárias
Foram preparados 100 ml de cada mistura biodiesel/diesel, nas seguintes proporções:
B2, B5, B10, B15, B20 e B25 (em que B2 equivale a 2% de biodiesel e 98% de diesel, assim
sucessivamente para as demais misturas).
Viscosidade
As amostras foram avaliadas por medidas de viscosidade, utilizando um
viscosímetro marca Brookfield modelo LV-DVII, na temperatura de 25°C, usando um
adaptador para quantidades pequenas de amostra, acoplado a um controlador de
temperatura. As medidas foram realizadas em diferentes taxas de cisalhamento, a fim
de determinar o comportamento reológico das amostras (DANTAS, 2006).
Resultados e Discussão
A Tabela 1 ilustra os valores referentes à viscosidade dinâmica do óleo de peixe,
do biodiesel e de suas misturas binárias. A viscosidade absoluta comprova o êxito da
transesterificação, pois o derivado do óleo de peixe (biodiesel) diminui em dez vezes a
sua viscosidade.
Pode ser observado que a viscosidade da mistura B2 é muito
próxima a do diesel, e que aumenta com a elevação da proporção de biodiesel em
relação diesel, ou seja, a viscosidade aumenta de B2 a B100. Isso se deve ao fato de
o biodiesel (B100) apresentar uma viscosidade superior a do diesel.
Com os valores da viscosidade absoluta e da massa específica foi calculada a
viscosidade cinemática. Os resultados encontram-se dentro das normas da ANP, com
exceção do B100, que apresentou viscosidade cinemática ligeiramente superior ao
estabelecido pela ANP.
Tabela 1: Viscosidade dinâmica absoluta e viscosidade cinemática do diesel, do óleo de
peixe, do biodiesel e suas misturas binárias
Viscosidade Dinâmica
Amostra
Diesel
B2
B5
B10
2 -1
Absoluta (mPa.s)
(mm s )
-1
4,26 ± 2,2.10
4,31 ± 2,9.10
4,33 ± 7,48.10
5,14
-2
4,35 ± 4,1.10
5,16
2,5 - 5,5
-2
B20
4,45 ± 6,1.10
(mm2s-1)
5,12
-2
4,42 ± 3,6.10
Especificação ANP
5,07
-2
B15
B25
Viscosidade Cinemática
5,23
-2
5,25
-2
4,48 ± 2,0.10
5,27
-1
B100
5,34 ± 4,4.10
6,05
Óleo
54,69 ± 3,2
59,37
-
A Figura 1 mostra que o aumento da concentração do biodiesel na mistura
conduz a um aumento na viscosidade, contudo essa viscosidade expressa em valor
numérico se aproxima dos valores para o diesel mineral, tornando-as possível na
Viscosidade (mPa.s)
utilização em motores do ciclo-diesel.
10
Diesel
B2
B5
B10
B15
B20
B25
B100 Óleo Neut.
Amostra
Figura 1: Viscosidade referente ao óleo de peixe, biodiesel, diesel e às misturas
binárias (B2, B5, B10, B15, B20 e B25).
A partir da Figura 2 pode ser observado que a viscosidade do óleo de peixe é
mais dependente da temperatura do que o biodiesel. As curvas indicam que a
viscosidade do óleo e do biodiesel diminuem com o aumento da temperatura, e que
esse comportamento é mais pronunciado no óleo. O diesel apresenta uma variação
diferenciada da do óleo e do biodiesel. No início, a elevação da temperatura provoca
diminuição significativa na viscosidade, semelhante, porém com maior intensidade, ao
observado para o óleo de peixe. A partir de aproximadamente 15 ºC, esta queda na
viscosidade é menos acentuada, e o comportamento assemelha-se observado para o
biodiesel.
12
10
8
6
4
14
Viscosidade (mPa.s)
Óleo
Biodiesel
Diesel
14
Viscosidade (mPa.s)
B2
B5
B10
B20
B25
16
16
12
10
8
6
4
2
2
0
0
-2
0
20
40
60
80
100
Temperatura (ºC)
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Temperatura (ºC)
Figura 2: Variação da viscosidade em função da temperatura para as amostras de
diesel metropolitano, óleo de peixe, biodiesel de peixe e misturas binárias.
As misturas binárias apresentaram um perfil semelhante ao diesel, com o
mesmo intervalo de viscosidade, como visto na Tabela 2. No intervalo de aquecimento
de 5 - 15 °C, a variação de viscosidade entre as misturas foi muito semelhante, com
queda brusca na viscosidade, com o aumento da temperatura. Por outro lado, no
intervalo 15 – 100 °C houve uma ligeira diferença no comportamento da mistura B2,
para a qual a redução na viscosidade em cada temperatura considerada foi
ligeiramente superior a das demais amostras. Esse fato sugere que B2 é mais
adequado para a utilização em regiões de clima mais ameno, ou seja, com a
diminuição da temperatura, a viscosidade de B2 reduz-se mais lentamente do que as
viscosidades das outras misturas binárias analisadas.
90
100
110
Conclusão
Após
a
reação
de
transesterificação
a
viscosidade
do
óleo
diminui
consideravelmente. Com o aumento da concentração do biodiesel no diesel, a
viscosidade
das misturas
binárias
aumenta,
porém
permanece
dentro
das
especificações da ANP. A partir das curvas de viscosidade em função da temperatura,
observou-se que as misturas binárias apresentam perfil semelhante ao do diesel, com
redução brusca na viscosidade com o aumento da temperatura na faixa de 5 a 15 ºC.
A partir dos resultados, conclui-se que as misturas binárias são uma alternativa para a
substituição do óleo diesel em motores do ciclo Diesel, pois a viscosidade, apesar de
aumentada, permanece dentro dos limites permitidos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Conceição, M.M.; Candeia, R.A.; Dantas, H.J.; Soledade, L.E.B.; Fernandes Jr., V.J.;
and Souza, A.G.; Rheological Behavior of Castor Oil Biodiesel. Energy & Fuels, 19,
2185-2188, 2005.
Ferrari, A.R; Oliveira, V. S. & Seabio, A.; Química Nova, 28(1): 19-23, 2005.
Knothe, G.; Dependence of biodiesel fuel properties on the structure of fatty acid
alkyl esters. Fuel Process Tech, 86, 1059-1070, 2005.
Machado, J.C.V.; Reologia e Escoamento de Fluidos: Ênfase na indústria de
Petróleo-Rio de Janeiro: Interciência: Petrobras, 2002.
Parente, E.J.S.; Biodiesel – Uma aventura tecnológica num país engraçado. 1ª ed.
Tecbio. Fortaleza, 2003.
Pontes. A.S.G.C.; Caracterização e estudo reológico do biodiesel metílico do óleo
de peixe. João Pessoa, departamento de química, UFPB. Relatório técnico – cientifico
final. 2007.
Rocha, A.M.J.; Estimativa da incerteza associada á determinação da viscosidade
cinemática de óleos lubrificantes, Metrologia, Sociedade Brasileira de Metrologia,
2003.