Efecto de las interacciones moleculares sobre las propiedades macroscópicas de las mezclas alcohol-diésel

Resumen

Las propiedades macroscópicas de los combustibles y sus mezclas tienen su origen, entre otras cosas, en los diferentes tipos y magnitudes de interacciones moleculares. Las mezclas de etanol y n-butanol con diésel y biodiésel, estudiadas como alternativas a los combustibles convencionales, han mostrado comportamientos no lineales en algunas de sus propiedades macroscópicas más importantes, como la tensión superficial y la viscosidad. Los comportamientos no lineales de estas propiedades en estas mezclas se han logrado modelar con diversas expresiones, empíricas, semi empíricas y con fundamento fisicoquímico y termodinámico. Estas no linealidades, a su vez, influyen en comportamientos atípicos en los fenómenos que gobiernan el funcionamiento de los motores alimentados con estas mezclas. Este comportamiento está relacionado con la presencia del grupo hidroxilo del alcohol, formador de puentes de hidrógeno, en combustibles moderadamente polares en los que dominan las fuerzas de dispersión. Para el estudio de estas interacciones se hace uso de las propiedades ópticas y dieléctricas medidas en el rango espectral de terahercios, debido a que en este rango se manifiestan movimientos vibracionales y rotacionales de las moléculas polares. Para los alcoholes estudiados, tanto el coeficiente de absorción como el índice de refracción decrecen a medida que se incrementa la longitud de la cadena alquílica. Esto indica que las interacciones dispersivas cobran relevancia con respecto a las interacciones por puente de hidrógeno en las mezclas. La constante dieléctrica compleja ha demostrado mayor dependencia con la frecuencia a medida que aumenta la polaridad de las moléculas. Los resultados han sido ajustados al modelo de relajación de Debye. Según este ajuste, el tiempo de relajación más rápido del alcohol en las mezclas de bajo contenido de alcohol es mayor que en los alcoholes puros. Esto demuestra que la relajación eléctrica de los dipolos en las mezclas es entorpecida por las interacciones dispersivas. Otras propiedades macroscópicas evaluadas, como la miscibilidad, las propiedades relativas a la volatilidad y las propiedades de flujo en frío, aunque también se ven afectadas por las interacciones moleculares, son dominadas por otros procesos propios de la separación de fases, tales como la cristalización que caracteriza a las parafinas y a las largas cadenas alquílicas de los ésteres, o por la alta volatilidad de estos alcoholes. Se ha demostrado que disponer de una descripción detallada de las interacciones moleculares en mezclas con alcoholes, supone una estimable ayuda para la predicción e interpretación de algunas de sus propiedades macroscópicas, si bien esta información no es suficiente para la correcta predicción de otras.