Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / As propriedades fÃsico-quÃmicas do Ãster EtÃlico do Ãleo de Mamona (EEOM) foram estimadas a partir de modelos teÃricos e anÃlises experimentais. Por nÃo ser um combustÃvel comercial, o EEOM foi manufaturado por meio de um processo de fabricaÃÃo denominado (Transesterification Double Step Process) TDPS. AtravÃs do mÃtodo de contribuiÃÃo de grupos, as propriedades crÃticas e o ponto de ebuliÃÃo normal foram estimados. Utilizando os valores das propriedades crÃticas e correlaÃÃes matemÃticas, estimaram-se a tensÃo superficial, a entalpia de vaporizaÃÃo, a pressÃo de vapor, a condutividade tÃrmica, a viscosidade e a densidade. A anÃlise experimental do EEOM foi conduzida utilizando tÃcnicas tradicionalmente associadas à pesquisa de densidade e viscosidade de combustÃveis. Na anÃlise experimental de viscosidade utilizou-se um viscosÃmetro copo Ford. TambÃm foram analisadas experimentalmente as misturas ternÃrias do EEOM, etanol e diesel comercial em diversas fraÃÃes volumÃtricas. A anÃlise das misturas ternÃrias vem como uma alternativa para amenizar os valores de viscosidade e densidade do EEOM no combustÃvel de uso final, estimando os valores de fraÃÃes volumÃtricas que podem atender as normas brasileiras e europeias. Os resultados das propriedades fÃsico-quÃmicas servirÃo como base para rotinas computacionais de simulaÃÃo aplicadas ao estudo de emissÃes de poluentes e formaÃÃo do jato combustÃvel para o EEOM. / The physicochemical properties of the Ethyl Ester of Castor Oil (EECO) were estimated from theoretical models and experimental analysis. As it is not a comercial fuel, the EECO has been manufactured by a special fabrication process denominated (Transesterification Double Step Process) TDPS. Through the group contribution method, critical properties and normal boiling point were estimated. Using the values of the critical properties and mathematical correlations, were surface tension, enthalpy vaporization, vapor pressure, thermal conductivity, viscosity and density estimated. The experimental analysis of EEOM was conducted using techniques traditionally associated with research of density and viscosity of fuel. In the experimental analysis of viscosity it was used a Ford cup viscometer. As an alternative to alleviate the values of viscosity and density of the fuel EECO in ultimate use, as well as analyzed mixtures EECO, ethanol and diesel trade in various volume fractions, estimating the values that can meet the Brazilian and European standards. The results of the physical and chemical properties will serve as a basis for computer simulation routines applied to the study of emissions and formation of jet fuel for EECO.

Made available in DSpace on 2016-08-19T12:56:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kiany Sirley Ribeiro Brandao.pdf: 3595459 bytes, checksum: 4bf2be7f9783249e665a73b2e2a52d6f (MD5) Previous issue date: 2007-08-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The biodiesel is a biofuel obtained from renewable sources, as vegetable oils and animal fats. The castor seeds (Ricinus communis L.) have a medium content of oil of 47%. This oil when transformed in biodiesel produces a fuel with a series of environmental advantages in relation to petroleum diesel. Therefore in this work it was made the optimization of the production process of the methyl and ethyl biodiesel from castor oil, varying the reaction time, the catalyst amount and the oil:alcohol ratio (methanol or ethanol) using a Central Rotatable Composite Design (CRCD) symmetrical and of second order, constituted of two parts: the factorial 2n, with central points, and the axial part. With base in this factorial planning, surfaces and curves of responses and variance analysis, it was evaluated the effects and the significance of the models for the responses variables, biodiesel yield in mass and the esters content. For the production of methyl biodiesel, the greater biodiesel yield in mass is reached when oil/methanol molar ratio 1:4-1:5; 0,4-1,2% of KOH and time reaction 20-100 min, is used. In function of the esters content, the oil/methanol molar ratio should be between 1:10 and 1:11,36, KOH concentration between 1,4 and 2,34 and reaction time between 120 and 140 min. The regression models of the methyl biodiesel for ANOVA appropriately explained at the level of 95%, the data variation (R2 = 0,90567, for yield biodiesel and R2 = 0,7654, for the esters content). For the production of the ethyl biodiesel, the results of the factorial planning 23 showed that the oil/ethanol ratio and the KOH concentration went statisticaly significant to the biodiesel yield in mass and content of esters. The maximum yield can be reached when oil/ethanol molar ratio between 1:10,4 and 1:12,35; 1,4 to 2% of KOH and 60- 100 min of reaction, is used. In function of the esters content, the oil/ethanol molar ratio should be between 1:10,5 and 1:12,35, concentration of KOH between 1,4 and 2,0 % and time of reaction between 60 and 120 min. The regression models explained the variation of the data appropriately (R2 = 0,71811, for biodiesel yield and for esters content, R2 = 0,95217) and they acted significantly, to 95% of trust limit, the relationship between the independent variables and the response. The samples of the methyl and ethyl biodiesel of castor oil, in the optimized conditions, they are inside of the limits preset by National Agency of the Petroleum, Natural Gas and Biofuels. / O biodiesel é um biocombustível obtido a partir de fontes renováveis como óleos vegetais e gorduras animais. As sementes de mamona (Ricinus communis L.) possuem um teor médio de óleo de 47 %, que ao ser transformado em biodiesel produz um combustível com uma série de vantagens ambientais em relação ao diesel de petróleo. Portanto neste trabalho fez-se a otimização do processo de produção do biodiesel metílico e etílico a partir de óleo de mamona, variando o tempo de reação, a quantidade de catalisador e a relação de óleo:álcool (metanol ou etanol) empregando um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) simétrico e de segunda ordem, constituído de duas partes: o fatorial 2n, com pontos centrais, e a parte axial. Com base neste planejamento fatorial, superfícies e curvas de respostas e análise de variância foram realizadas a avaliação dos efeitos e a significância dos modelos para as variáveis de respostas, rendimento em massa do biodiesel e o teor de ésteres. Para a produção de biodiesel metílico, o maior rendimento em massa de biodiesel é alcançado quando se usa razão molar óleo/metanol 1:4-1:5; 0,4-1,2 % de KOH e 20-100 min de reação. Em função do teor de ésteres, a razão molar óleo:metanol deve estar entre 1:10 e 1:11,36, concentração de KOH entre 1,4 e 2,34 e tempo de reação entre 120 e 140 min. Os modelos de regressão do biodiesel metílico avaliados pela ANOVA explicaram adequadamente ao nível de 95%, a variação dos dados (R2 = 0,90567, para rendimento biodiesel e R2 = 0,7654, para o teor de ésteres). Para a produção do biodiesel etílico, os resultados do planejamento fatorial 23 mostraram que a razão óleo:etanol e a concentração de KOH foram estatisticamente significativos para o rendimento em massa de biodiesel e teor de ésteres. O máximo rendimento pode ser alcançado quando se usa razão molar óleo/etanol entre 1:10,4 e 1:12,35; 1,4 a 2 % de KOH e 60-100 min de reação. Em função do teor de ésteres, a razão molar óleo:etanol deve estar entre 1:10,5 e 1:12,35, concentração de KOH entre 1,4 e 2,0 % e tempo de reação entre 60 e 120 min. Os modelos de regressão explicaram adequadamente a variação dos dados (R2 = 0,71811, para rendimento biodiesel e para o teor de ésteres, R2 = 0,95217) e representaram significativamente, a 95% de limite de confiança, a relação entre as variáveis independentes e a resposta. As amostras do biodiesel metílico e etílico de mamona, nas condições otimizadas, encontram-se dentro dos limites preestabelecidos pela Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis.