Ciencia  y  Tecnología,  28(1  y  2):  1-­‐‑12,  2012  
ISSN:  0378-­‐‑0524  
CARACTERIZACIÓN  DEL  PRODUCTO  DEL  PROCESO  DE  VISCO-­‐‑REDUCCIÓN,  
PARA  LA  CONVERSIÓN  DE  ACEITE  VEGETAL,  ACEITE  DE  ALGA  Y  BÚNKER    
  
Alexander  Davis  Barquero1    y  Adolfo  Ulate  Brenes2*.  
  
  
1,2  Escuela  de  Ingeniería  Química,  Ciudad  Universitaria  Rodrigo  Facio,  Universidad  de  Costa  Rica,  11501-­‐‑2060,  San  José,  Costa  Rica.  
  
  
Recibido  13  de  agosto  del  2012;  aceptado  30  de  noviembre  del  2012  
  
  
Resumen  
  
Mediante  el  empleo  de  un  reactor  de  alta  presión  y  alta  temperatura,  se  simulan  las  condiciones  
de  viscorreducción  con  el  objetivo  de  producir   combustibles  verdes,   sustituyendo  una   fracción  
de  aceite  combustible  #6  por  aceites  vegetales.  En  una  primera  fase  del  proceso  se  establecen  las  
condiciones   de   operación   y   se   caracteriza   la   materia   prima.   Se   utiliza   un   25%   (m/m)   de  
sustitución   con   aceite   vegetal   de   palma   (Elaeis   guineensis),   castor   (Ricinus   communis),   jatrofa  
(Jatropha  curcas)  y  en  otro  caso  de  10%  de  alga  (Undaria  pinatifida),  450  °C  y  5  min  como  tiempo  de  
reacción.  Los  productos  obtenidos   se   compararon   con   los   estándares  utilizados   en   la  Refinería  
Costarricense  de  Petróleo  (RECOPE).  Dentro  de  los  resultados  más  importantes  se  encuentra  que  
la  sustitución  de  un  25%  m/m  de  aceite  vegetal  aumenta  en  un  6,1%  la  fracción  de  diesel  total  y  
gasóleo,  mejora  el  índice  de  cetano,  disminuye  la  viscosidad,  la  cantidad  de  material  aromático,  y  
la   cantidad  de   azufre   con   respecto   al   blanco  de   100%  búnker.  Reactores  de   lecho   fluidizado   o  
sustitución  con  hidrógeno  se  recomiendan  para  lograr  un  mayor  grado  de  saturación  en  futuras  
investigaciones.  
  
Abstract  
  
Through   the   use   of   a   high   pressure   and   high   temperature   reactor   conditions   a   visbreaking   is  
simulated,   with   the   purpose   of   producing   green   fuels,   replacing   a   fraction   fuel   oil   #6   with  
vegetable   oils.   A   25%   (m/m)   of   palm   (Elaeis   guineensis),   castor   (Ricinus   communis),   jatropha  
(Jatropha  curcas)  and  10%  algae  (Undaria  pinatifida)  oils,  450  °  C  and  5  min  of  reaction  time  were  
utilize  and  the  products  were  compared  with  the  standards  used  by  RECOPE.  The  replacement  
of  25%  m/m  by  vegetable  oil,  increases  by  6,1%  the  fraction  of  total  diesel  oil,  improves  the  cetane  
index,  decreases  viscosity  the  amount  of  aromatic  material  and  the  amount  of  sulphur  respect  to  
100%   bunker   The   use   of   fluidized   bed   reactors   or   hydrogen   mix   for   increase   the   saturated  
products  are  recommended  for  future  research.  
  
  
Palabras   clave:   aceite   vegetal,   combustible   verde,   aceite   combustible   #6,   biodiesel,  
viscorreducción,   aceite   de   palma   (Elaeis   guineensis),   aceite   de   castor   (Ricinus   communis),   jatrofa  
(Jatropha  curcas)  y  aceite  de  alga  (Undaria  pinatifida).  
  
Key  words:  vegetable  oils,  vegetable,  visbreaking,  palm  oil  (Elaeis  guineensis),  castor  oil  (Ricinus  
communis),  jatropha  oil  (Jatropha  curcas)  and  algae  oil  (Undaria  pinatifida),  fuel  oil  #  6.  
  
  
  
                                                
*  Autor  para  correspondencia:  adolfo.ulate@ucr.ac.cr 
A.D.  BARQUERO  –  A.  ULATE-­‐‑BRENES  
Ciencia  y  Tecnología,  28(1  y  2):  1-­‐‑12,  2012-­‐‑  ISSN:  0378-­‐‑0524  2 
I. INTRODUCCIÓN  
  
La  búsqueda  de  nuevas  fuentes  energéticas  ha  generado  una  carrera  contra  el  tiempo  en  el  
ámbito  internacional,  produciendo  un  ambiente  de  duda  ante  el  cuestionamiento  de  si  es  posible  
disminuir  la  dependencia  directa  del  petróleo  [1].  Junto  con  este  contexto  surge  un  nuevo  concepto  
de   biocombustible,   denominado   combustible   verde,   producto   de   procesos   de   craqueo   térmico,  
visco-­‐‑reducción,   craqueo   catalítico   e   hidrogenación   de   biomasa,   material   de   celulosa,   aceites  
vegetales  y  algas.  Este  biocombustible  comparado  con  el  etanol  y  biodiesel,  posee  un  mayor  calor  
de  combustión  y  una  disminución  significativa  de  las  emisiones  de  material  contaminante  [2].  
Un  proceso  de  conversión  térmica  depende  de  varios  factores  pero  los  más  significativos  a  
considerar   son   la   materia   prima,   temperatura,   presión   y   tiempo   de   la   reacción   [3].   La   materia  
prima   que   contiene   altas   concentraciones   de   aromáticos   disminuye   la   velocidad   de   reacción  
respecto  a  materia  prima  de  mayor  contenido  parafínico,  esto  ya  que  los  procesos  de  condensación  
como  producto  de   la  descomposición  de   la  materia  prima  aromática  conducen  a   la   formación  de  
coque.  Tanto  la  temperatura  como  el  tiempo  de  reacción  ejercen  un  efecto  sobre  el  rendimiento  y  la  
calidad  de  los  productos  de  la  conversión  térmica,  a  determinadas  temperaturas  son  mutuamente  
sustituibles.  Al  aumentar  la  temperatura  de  reacción  y  disminuir  el  tiempo  de  residencia  es  posible  
obtener  la  misma  profundidad  de  descomposición,  que  para  una  temperatura  baja  pero  con  mayor  
duración  del  proceso.  
La  descomposición  térmica  de  los  hidrocarburos  comienza  en  el   intervalo  de  380  °C  a  400  
°C,   al   incrementar   la   temperatura,   la   velocidad   de   reacción   aumenta,   lo   cual   conduce   a   la  
formación  de  componentes  ligeros  y  al  incremento  en  la  presión  del  sistema.    
El   aumento   en   la   temperatura   produce   un   incremento   en   el   rendimiento   a   derivados  
gaseosos,   no   obstante   tiene   la   particularidad   de   favorecer   el   contenido   de   hidrocarburos  
insaturados,   lo   cual   en   caso   de   buscar   un   mercado   de   combustibles   disminuiría   la   oferta   del  
producto,  este  comportamiento  sería  aprovechable  si  se  tiene  como  objetivo  otro  tipo  de  industria  
como  la  de  polímeros.  
El   efecto   de   la   presión   no   es   significativo   respecto   a   la   velocidad   de   reacción   ni   el  
rendimiento  a  naftas.  Sin  embargo,  el   incremento  de   la  presión  permite  elevar   la   temperatura  de  
ebullición  de  la  materia  prima  y  de  los  productos,  así  como  la  alteración  del  estado  de  fase  en  la  
unidad  de  reacción.  
Las  reacciones  primarias  (descomposición  y  deshidrogenación)  no  dependen  de  la  presión,  
pero  las  reacciones  secundarias  (polimerización  y  condensación)  se  aceleran  con  el  aumento  de  la  
presión.  Por  esta  razón  una  conversión  térmica  con  alta  presión  produce  menor  concentración  de  
hidrocarburos  insaturados  con  respecto  a  una  en  condiciones  de  baja  presión.  
La  influencia  de  la  presión  en  una  conversión  térmica  en  fase  líquida  de  materia  prima  de  
clases   pesadas,   no   es   significativa.   No   obstante   en   fase   mixta   la   presión   contribuye   a   la  
homogenización  de  la  materia  prima,  lo  cual  permite  reducir  tiempos  de  residencia  y  disminuir  las  
pérdidas  en  forma  de  gas.  
  
  
II.     METODOLOGÍA  EXPERIMENTAL  
  
Selección  reactor  de  alta  presión  en  alta  temperatura  
Para  simular  el  proceso  de  termo-­‐‑conversión,  se  realiza  una  selección  de  un  reactor  de  alta  
presión  en  alta  temperatura  que  cumpla  tanto  con  los  requerimientos  experimentales,  como  con  las  
condiciones   de   seguridad   requeridas.   Se   opta   por   reacondicionar   un   reactor   de   alta   presión  
Caracterización  del  producto  del  proceso  de  visco-­‐‑reducción  de  aceites. 
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existente  en  el  Laboratorio  de  Ingeniería  Química  de  la  Universidad  de  Costa  Rica,  el  cual  es  de  la  
compañía   fabricante   PARR   INTRUMENTS,   modelo   4622   el   cual   cuenta   con   un   sistema   de  
calentamiento   con   resistencia   de   tipo   eléctrica,   control   automático   de   temperatura   y   sistema   de  
medición  de  presión  con  manómetro  regulado  hasta  30  MPa.    
Condiciones  de  reacción  
De   acuerdo   con   la   literatura,   las   temperaturas   de   ruptura   de   moléculas   orgánicas   de  
cadenas   hidrocarbonadas   son   igual   o   superiores   de   400   °C,   sin   embargo   la   composición   de   la  
materia   prima   define   este   valor   [3].   Para   el   caso   del   bunker   6,   se   debe   de   utilizar   450   °C   o  
superiores   [4].   Este   último   criterio   define   la   temperatura   que   se   utiliza   en   la   simulación   del  
proceso.  
La  relación  entre  tiempo  de  reacción  y  temperatura  está  definida  en  otros  estudios  [5].  Por  
lo  anterior  se  decide  utilizar  cinco  minutos  como  tiempo  de  reacción.  
Si   bien   es   cierto   la   presión   se   relaciona   con   la   conversión   de   la  materia   prima   para   este  
estudio  se  decide  solo  medirla  y  no  se  considera  como  variable  de  estudio.  Las  condiciones  reales  
de  viscorreducción  la  presión  del  sistema  es  de  3,4  MPa.  
  
Caracterización  de  la  materia  prima  
En   los   cuadros   1,   2,   3   y   4   se   presentan   los   resultados   obtenidos   de   las   pruebas   de  
caracterización   realizadas   a   los   aceites   vegetales   y   de   alga   utilizados   como  materia   prima   en   la  
mezcla  con  búnker.  Al  comparar  las  densidades  de  los  cuatro  aceites  a  utilizar,  se  observa  que  los  
derivados   de   la   palma,   jatrofa   e   higuerilla   poseen   valores   cercanos   a   los   900   kg/m3   y   el   de   alga  
presenta  la  mayor  diferencia  en  este  parámetro  de  caracterización,  con  710  kg/m3.  El  alga  Undaria  
pinnatifida   poseé   como   principal   componente   de   los   triacilglicéridos   al   ácido   linoleico,   que   en  
comparación  con  los  demás  ácidos  grasos  posee  el  mayor  número  de    insaturaciones,  por  lo  tanto  
al  incrementar  el  grado  de  ramificación,  la  densidad  molecular  tiende  a  disminuir.  
Las  pruebas  se  realizaron  en  el  laboratorio  de  Ingeniería  Química  de  la  UCR  y  Laboratorio  
de  Servicios  Analíticos  a  La  Industria  de  la  Escuela  de  Química  de  la  UCR.  (L.A.S.A.)  
  
Cuadro  1.  Propiedades  físico-­‐‑químicas  para  el  aceite  crudo  de  palma  rojo  (Elaeis  guineensis).  
Propiedad   Unidad   Valor   Método  
Densidad  40  ºC   kg/m3   900   ASTM  D1217  
Índice  refracción  nd40   Adimensional   1,462   ASTM  D1218  
Índice  de  Yodo   g/  100  g  aceite   54,9   A.O.C.S.  1-­‐‑25  
Índice  de  Saponificación   g  KOH/g   0,18   LASA  
Ácidos  Grasos  Libres   %  m/m   3,5   LASA  
Perfil  triacilgliceroles     
Mirístico   %   No  Detectado  
Cromatografía  
Gases    
LASA  
Palmítico   %   18,8  
Esteárico   %   9,6  
Oleico   %   52,8  
Linoleico   %   16,4  
Araquidónico   %   No  Detectado  
Ricinoleico   %   No  Detectado  
Palmitoleico   %   2,5  
A.D.  BARQUERO  –  A.  ULATE-­‐‑BRENES  
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Cuadro  2.  Propiedades  físico-­‐‑químicas  para  el  aceite  de  higuerilla  (Ricinus  communis).  
Propiedad   Unidad   Valor   Método  
Densidad  40  ºC   kg/m3   960   ASTM  D1217  
Índice  refracción  nd20   Adimensional   1,478   ASTM  D1218  
Índice  de  Yodo   g/  100  g  aceite   85,68   A.O.C.S.  1-­‐‑25  
Índice  de  Saponificación   g  KOH/g   0,18   LASA  
Ácidos  Grasos  Libres   %  m/m   4,7   LASA  
Perfil  triacilgliceroles     
Mirístico   %   0,7  
Cromatografía  
Gases    
LASA  
Palmítico   %   28,4  
Esteárico   %   3,2  
Oleico   %   25,0  
Linoleico   %   6,1  
Araquidónico   %   No  Detectado  
Ricinoleico   %   36,6  
Palmitoleico   %   No  Detectado  
  
Cuadro  3.  Propiedades  físico-­‐‑químicas  para  el  aceite  de  jatrofa  (Jatropha  curcas).  
Propiedad   Unidad   Valor   Método  
Densidad  40  ºC   kg/m3   920   ASTM  D1217  
Índice  refracción  nd20   Adimensional   1,466   ASTM  D1218  
Índice  de  Yodo   g/  100  g  aceite   77,14   A.O.C.S.  1-­‐‑25  
Índice  de  Saponificación   g  KOH/g   0,18   A.O.C.S.  8b-­‐‑90  
Ácidos  Grasos  Libres   %  m/m   0,6   LASA  
Perfil  triacilgliceroles     
Mirístico   %   No  Detectado  
Cromatografía  
Gases  
  LASA  
Palmítico   %   11,8  
Esteárico   %   6,0  
Oleico   %   46,6  
Linoleico   %   32,0  
Araquidónico   %   2,4     
Ricinoleico   %   No  Detectado     
Palmitoleico   %   1,3     
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
Caracterización  del  producto  del  proceso  de  visco-­‐‑reducción  de  aceites. 
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Cuadro  4.  Propiedades  físico-­‐‑químicas  para  el  aceite  alga  (Undaria  pinnatifida)  
Propiedad   Unidad   Valor   Método  
Densidad  40  ºC   kg/m3   710   ASTM  D1217  
Índice  refracción  nd20   Adimensional   1,399   ASTM  D1218  
Índice  de  Yodo   g/  100  g  aceite   87,45   A.O.C.S.  1-­‐‑25  
Índice  de  Saponificación   g  KOH/g   0,17   A.O.C.S.  8b-­‐‑90  
Ácidos  Grasos  Libres   %  m/m   0,9   LASA  
Perfil  triacilgliceroles     
Mirístico   %   No  Detectado  
Cromatografía  
Gases    
LASA  
Palmítico   %   11,2  
Esteárico   %   10,8  
Oleico   %   31,3  
Linoleico   %   39,6  
Araquidónico   %   2,4  
Ricinoleico   %   No  Detectado  
Palmitoleico   %   1,3  
  
Por  otro  lado,  el  cuadro  5  presenta  los  resultados  del  aceite  combustible  búnker  empleado  
como  sustrato  de  reacción  en  mezcla,  con  el  fin  de  simular  el  proceso  semi-­‐‑continuo  existente  en  la  
Refinería  Costarricense  de  Petróleo   (RECOPE).  Este  búnker   corresponde  a  un  aceite   combustible  
equivalente  al  fondo  de  destilación  atmosférico  y  se  obtuvo  de  la  sección  de  calderas  del  Plantel  de  
Distribución   del  Alto   de  Ochomogo  RECOPE.   El   búnker   fue   caracterizado   en   el   Laboratorio   de  
Producción  en  Limón.  
  
Cuadro  5.    Propiedades  físico-­‐‑químicas  del  búnker  de  fondo  de  destilación  
Prueba   Unidad   Método  de  Prueba   Valor  
Contenido  de  azufre   %  m/m   ASTM  D-­‐‑2622   2,47  
Densidad  a  25  ºC   kg/m3   ASTM  D-­‐‑1480   930  
Viscosidad  a  50  ºC   cSt   ASTM  D445   1700  
Temperatura  de  inflamación   º  C   ASTM  D-­‐‑3838   168  
Agua  y  sedimento   %  v/v   ASTM  D-­‐‑1796   0,2  
Punto  de  fluidez   ºC   ASTM  D-­‐‑97   5  
Residuos  carbonosos   %  m/m   ASTM  D-­‐‑189   10,7  
Contenido  de  cenizas   %  m/m   ASTM  D-­‐‑482   0,05  
  
  
III.   RESULTADOS    
  
Caracterización  de   la   fracción  de  diesel   total  y  gasóleo  del  producto  de  visco-­‐‑reducción  de   las  
mezclas  aceite-­‐‑búnker  
Una   vez   caracterizadas   las   materias   primas   a   utilizar   para   la   simulación   del   proceso   de  
visco-­‐‑reducción   a   escala,   se   realiza   la   experimentación   con   mezclas   al   25   %   m/m   de   aceite,  
utilizando   los   tipos:   crudo  de  palma   roja  del   tipo  Elaeis   guineensis,   higuerilla   (Ricinus   communis),  
jatrofa   (Jatropha   curcas)   y   el   alga   marina  Undaria   pinnatifida.   Esta   última   se   emplea   al   10%   por  
A.D.  BARQUERO  –  A.  ULATE-­‐‑BRENES  
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disponibilidad   de   materia   prima.   Las   muestras   se   identifican   como   P25,   H25,   J25,   A10,  
respectivamente.    
Se   realiza   el   proceso   de   reacción   para   cada   sistema.   El   producto   obtenido   se   procede   a  
separar  mediante  destilación  al  vacío,   a  un   corte  de  400   °C  TBP   (temperatura  de  ebullición   real)  
según  la  norma  ASTM  D-­‐‑1160,  con  el  propósito  de  recuperar  la  fracción  de  diesel  total  y  gasóleo  
formada   en   cada  muestra.   Además,   se   efectúa   un   ensayo   con   100%   búnker   (denominado   como  
blanco)   a   las   mismas   condiciones   de   operación   especificadas   para   el   proceso   a   escala   de  
viscorreducción,  con  el  fin  de  comparar  las  características  de  los  combustibles  obtenidos.  
En  la  figura  1  se  observa  el  gráfico  con  las  curvas  de  destilación  al  vacío  de  las  mezclas  de  
hidrocarburos,  así  como  la  muestra  de  control,  que  no  presenta  puntos  de  inflexión  en  el  intervalo  
de  200  a  400  °C.    
Al  realizar  la  mezcla  con  los  aceites,  se  nota  un  incremento  en  las  fases,  principalmente  para  
el  aceite  de  palma  y   jatrofa;  el  de  higuerilla  aún  continua  en   la  última  sección  de  destilación  por  
debajo  de  la  curva  del  blanco.  Finalmente  el  derivado  de  la  mezcla  al  10%  de  aceite  de  alga  es  de  
gran   importancia,   ya   que   se   observa   la   disminución   en   la   pendiente   de   la   curva,   aunque   no   lo  
suficiente  para  generar  que  la  inflexión  que  incremente  las  fracciones  de  diesel  total  y  gasóleo  en  
este  intervalo.    
  
  
FIGURA  1.  Curvas  de  destilación  al  vacío  de  1  mm  Hg  para  muestras  de  200  mL,  corte  a  400  ºC  según  
ASTM  D-­‐‑1160.  
  
Por  lo  tanto  al  mezclar  aceite  en  búnker  para  el  proceso  de  termo-­‐‑conversión,  se  beneficia  la  
destilación  multi-­‐‑componentes   al   aumentar   específicamente   la   fracción  de  diesel   total   y   gasóleo.  
En  el  cuadro  6  se  presenta  el  porcentaje  respectivo  de  volumen  recuperado,  en  donde  se  ve  que  el  
ensayo  del  blanco  genera  la  menor  recuperación  con  un  24,9%,  mientras  que  al  realizar  una  mezcla  
con  aceite  de  palma  se  alcanza  un  máximo  de  31,0%,  lo  que  representa  un  incremento  del  6,1%  con  
respecto  al  blanco.  
El  porcentaje  de  azufre  en  las  muestras  es  de  suma  importancia  para  comprobar  el  craqueo  
de   un   producto   distinto   al   generado   del   rompimiento   del   búnker.   Para   la   muestra   blanco   se  
obtiene  un  porcentaje  de  azufre  de  1,5283%,  mientras  que  para  las  mezclas  de  palma,  higuerilla  y  
jatrofa   ningún   valor   sobrepasa   los   1,1343%,   incluso   para   la   palma   se   logra   disminuir   hasta  
1,0379%.   Por   lo   tanto,   hay   evidencia   de   que   la   mezcla   con   aceites   vegetales   produce   una  
disminución  de  hasta  un  0,5%  en  el  azufre  del  producto  destilado  con  respecto  al  ensayo  blanco  sin  
mezcla,   utilizando   un   remplazo   de   un   25%  de   combustible   fósil.   Para   el   caso   del   aceite   de   alga  
200,0
250,0
300,0
350,0
400,0
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0
Volumen Destilado (%)
T
 (º
C
)
P25
H25
J25
A10
Blanco
Caracterización  del  producto  del  proceso  de  visco-­‐‑reducción  de  aceites. 
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donde  la  concentración  es  menor  en  la  mezcla  inicial,  se  produce  un  valor  de  1,5583%.  Por  lo  tanto  
no  es  posible  concluir  si  este  sustrato  disminuye  la  cantidad  de  azufre  presente.  
  
Cuadro  6.  Caracterización  producto  destilado  al  corte  400  ºC  diesel  total-­‐‑gasóleo  
Propiedad   Unidad   Blanco   P  25   H  25   J  25   A  10  
Densidad  25  ºC   kg/m3   894   899   895   884   895  
Índice  refracción  nD20   Adim.   1,529   1,507   1,509   1,510   1,527  
Índice  de  Yodo   g/  100  g   50,94   84,66   68,84   54,75   63,42  
Viscosidad  a  50  ºC   cSt   6,8   9,3   7,5   9,9   7,8  
Contenido  de  azufre   %  m/m   1,5283   1,0379   1,1342   1,1343   1,5585  
Índice  de  cetano   Adim.   45,3   45,1   45,4   49,0   45,0  
Punto  inicial  TBP   ºC   202,9   219,7   224,1   226   226,4  
TBP  50%  destilado   ºC   345   363   351   363   345  
Punto  de  corte  TBP   ºC   400   400   400   400   400  
Volumen  recuperado   %v/v   24,9   31,0   27,5   29,1   28,9  
Masa  molecular  relativa   g/mol   283   302   301   301   283  
Distribución  de  carbonos  
Carbonos  de  alcanos   %  m/m   40   59,3   56,6   56,9   44,7  
Carbonos  de  aromáticos   %  m/m   54,5   27,8   37,9   37,7   52  
Carbonos  de  condensados   %  m/m   60   40,7   43,4   43,14   55,3  
Carbonos  de  naftenos   %  m/m   5,4   12,91   5,5   37,7   3,3  
Blanco:  Corte  producto  de  reacción  de  búnker  100%;  P25:  Corte  mezcla  de  reacción  de  palma  al  25%;  H25:  Corte  mezcla  de  reacción  
de  higuerilla  al  25%;  J25:  Corte  mezcla  de  reacción  de  jatrofa  al  25%;  A10:  Corte  mezcla  de  reacción  de  alga  al  10%.  
Respecto   al   índice   de   yodo   muestra   que   todos   los   productos   derivados   de   mezclas   con  
aceites  presentan  un  mayor  número  de   enlaces  no   saturados,   lo   cual   indica  que   el   rompimiento  
molecular   se   está   dando   en   la   molécula   del   aceite,   ya   que   posee   mayor   extensión   y   menor  
ramificación  respecto  a  los  naftenos  del  búnker.  Además,  el  aceite  de  alga  aún  al  estar  en  mezcla  al  
10%,  no  presenta  la  menor  cantidad  de  insaturaciones.  De  acuerdo  a  los  resultados,  el  derivado  del  
aceite  de  jatrofa,  es  el  producto  con  menor  rompimiento  de  insaturaciones.  
Del  análisis  de  distribución  de  carbonos,  se  observa  como  la  cantidad  de  alcanos  presentes  
se  incrementa,  principalmente  en  el  aceite  de  palma  con  un  59,3%,  el  derivado  del  aceite  de  jatrofa  
con   56,9%,   y   la   higuerilla   presenta   una   valor   de   56,6%.   El   producto   del   blanco   tiene   la   menor  
cantidad  de  alcanos  con  solo  un  40%,  mientras  que  al  realizar  la  mezcla  de  aceite  de  alga  al  10%  se  
logra  aumentar.  La  cantidad  de  hidrocarburos  aromáticos  disminuye  del  54,5%  del  blanco,  hasta  
27,8%  para  el  caso  del  producto  del  aceite  de  palma.    Esta  variación  es  de  suma  importancia  ya  que  
baja  la  carga  de  componentes  tóxicos  generados  ante  el  eventual  uso  como  combustible  de  venta  a  
nivel  nacional.  
El   índice   de   cetano   no   es   un   parámetro   normado   del   diesel   total   según   reglamentos  
técnicos.  Sin  embargo,  es   importante  utilizarlo  como  punto  de  comparación,  ya  que  en   todos   los  
casos   se   obtiene   un   combustible   con   cetanaje   mayor   a   45,   por   lo   que   todos   cumplen   con   las  
especificaciones  del   diesel   ligero.  Además  por   tener   todos   los   productos  un  punto  de   inicio  por  
encima  de  los  200  °C,  se  espera  un  punto  de  inflamación  característico  del  diesel  pesado  para  un  
mínimo   de   87   °C,   según   promedios      del  manual   de   productos   de   la   Refinería   Costarricense   de  
Petróleo  (RECOPE).  
A.D.  BARQUERO  –  A.  ULATE-­‐‑BRENES  
Ciencia  y  Tecnología,  28(1  y  2):  1-­‐‑12,  2012-­‐‑  ISSN:  0378-­‐‑0524  8 
Al  analizar   la  viscosidad  a  50   °C,   se  observa  que   todas   las  muestras  derivadas  de  aceites  
presentan  una  mayor  viscosidad  respecto  al  blanco  de  búnker,  no  obstante  aún  para  el  valor  más  
alto  de  9,9  cSt,  para  el  producto  de  la   jatrofa,  este  valor  se  encuentra  por  debajo  de  la  viscosidad  
promedio  del  diesel  pesado,  según  el  manual  de  productos  de  RECOPE,  valor  que  se  aproxima  a  
los  18  cSt.  Por  lo  tanto,  para  efectos  de  disminución  de  capacidad  de  bombeo,  sin  perder  de  vista  la  
importancia   de   la   lubricidad   en   los   combustibles   específicos   tipo   diesel,   el   producto  
correspondiente   a   la   fracción   destilada   cumple   con   el   parámetro   de   viscosidad   de   regulación  
interno  de  refinería.  
  
Caracterización  global  del  producto  de  visco-­‐‑reducción  de  la  mezcla  aceite-­‐‑búnker  de  fondo  de  
destilación  atmosférica  
A   partir   de   la   caracterización   de   las   fracciones   de   diesel   y   gasóleo,   se   obtiene   que   los  
productos  con  características  superiores   respecto  al  blanco  en  viscorreducción,   son   los  derivados  
de  la  mezcla  con  aceite  de  palma,  por  lo  tanto  se  procede  a  realizar  un  ensayo  adicional.  Para  esto  
se  mantienen  las  condiciones  de  reacción:  la  temperatura  de  450  °C,  25%  en  mezcla  de  aceite  crudo  
de  palma  rojo  y  5  min  de  reacción.  
Al   finalizar   el   proceso   de   reacción   se   almacenan   los   gases   en   una   bolsa   de  muestreo,   de  
3x10-­‐‑4  m3  y   se   envían  a   analizar.   Se   realiza  una  destilación  al  vacío   a  un   corte   riguroso   según   la  
unidad   existente   de   360   °C,   del   producto   líquido   final,   con   el   fin   de   separar   específicamente   el  
gasóleo  y  conservar  en  el  balón  la  fracción  equivalente  al  búnker  de  viscorreducción.  
En   el   cuadro   7   se   presentan   los   resultados   obtenidos   de   la   caracterización   del   producto   líquido  
equivalente   a   la   fracción   rigurosa   de   diesel   total   y   gasóleo.   La   densidad   cumple   la   norma   y   se  
encuentra  en  el  intervalo  de  830  a  860  kg/m3  para  el  aceite  combustible  diesel,  una  viscosidad  a  50  
°C  de  4,4  cSt,  la  cual  se  encuentra  por  abajo  del  intervalo  de  5,5  a  25  cSt  en  el  que  se  clasifica  como  
gasóleo,   por   lo   tanto   se   aceptaría   como   un   diesel   ligero.   El   contenido   de   azufre   presente   en   la  
muestra   es   de   1,0725%      no   cumple   con   los   requerimientos   para   utilizarse   en   sistemas   de  
combustión   interna,  pero  si   se  encuentra  por  abajo  del  mínimo  reportado  en  gasóleo  de  1,0800%  
derivado  del  petróleo.    
El  índice  de  cetano  de  52,3  representa  un  punto  de  ebullición  medio  adecuado  y  superior  al  
del  diesel  ligero  que  se  utiliza  en  la  actualidad  (48,3  según  los  promedios  obtenidos  en  el  manual  
de  productos);  siendo  un  buen  indicativo,  ya  que  un  número  alto  de  cetano,  muestra  nuevamente  
la   obtención  de  un  producto  distinto   respecto   al   craqueo  del   búnker   y   evidencia   la   viabilidad   a  
nivel   de   reacción   química   del   proceso   con   mezcla   de   aceite.   Es   importante   destacar   que   a   la  
temperatura   de   corte   de   360   °C   el   volumen   recuperado   disminuye,   en   este   caso   hasta   14,2%,   al  
igual   que   la   cantidad   de   alcanos   presentes   con   19,1%,   además   presenta   mayor   cantidad   de  
aromáticos  respecto  al  material  saturado  de  las  moléculas.  Por  lo  tanto  para  recuperar  el  máximo  
de  producto  ligero  como  fracción  de  diesel  se  debe  realizar  el  corte  a  mayor  temperatura.    
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
Caracterización  del  producto  del  proceso  de  visco-­‐‑reducción  de  aceites. 
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Cuadro  7.  Caracterización    del  producto  con  palma  al  25%  destilado  corte  360  °C.  
Propiedad   Unidad   Valor  
Densidad  25  ºC   kg/m3   855  
Gravedad  API   Adimensional   34  
Índice  refracción  nD20   Adimensional   1,5025  
Índice  de  yodo   g/  100  g  aceite   54,96  
Viscosidad  a  50  ºC   cSt   4,4  
Contenido  de  azufre   %  m/m   1,0725  
Índice  de  cetano   Adimensional   52,3  
Punto  inicial  TBP   º  C   219,3  
TBP  50%  destilado   º  C   305  
Punto  de  corte  TBP   º  C   360  
Volumen  recuperado   %v/v   14,2  
Masa  molecular  relativa   g/mol   245  
Distribución  de  carbonos  
Carbonos  de  alcanos   %  m/m   19,1  
Carbonos  de  aromáticos   %  m/m   44,7  
Carbonos  de  condensados   %  m/m   81  
Carbonos  de  naftenos   %  m/m   36,3  
  
Respecto  al  residuo  superior  a  360  °C,  se  cataloga  como  búnker  de  palma.  En  el  cuadro  8  se  
presentan  los  resultados  obtenidos  según  la  caracterización  con  los  respectivos  métodos  ASTM  del  
Laboratorio  de  Control  de  Producción  de  RECOPE.  
  
Cuadro  8.  Caracterización    del  búnker  de  palma  destilado  corte  mayor  a  360  °C  
Propiedad   Unidad   Valor  
Densidad  25  ºC   kg/m3   980  
Gravedad  API   Adimensional   12,9  
Viscosidad  a  50  ºC   cSt   1570  
Contenido  de  azufre   %  m/m   1,9552  
Punto  de  corte  TBP   º  C   +360  
Carbón  CONRADSON   %  m/m   13,05  
Calor  de  combustión   MJ/kg   36,010  
Compatibilidad   Adimensional   1  
  
La   densidad   es   semejante   al   producto   de   viscorreducción   presentado   en   la   sección   de  
caracterización  del  búnker  de  la  unidad  existente.  La  viscosidad  de  1570  cSt  a  50  °C,  es  menor  a  la  
del   producto   de   búnker   típico,   el   cual   tiene   un   valor   promedio   de   1685   cSt   a   esta   misma  
temperatura,  lo  cual  representa  una  disminución    de  115  cSt.  
La  cantidad  de  azufre  es  de  1,9552%  y  se  encuentra  por  arriba  del  valor  típico  de  1,91%  para  
el  promedio  del  residuo.  Este  incremento  muestra  que  la  cantidad  de  azufre  por  arriba  de  la  media  
es  ocasionada  por  el  craqueo  de  una  molécula  distinta  a  la  del  búnker  de  residuo  atmosférico.  Esto  
se   nota   porque   la   disminución   de   azufre   de   aproximadamente   0,5%   en   la   fracción   de   diesel  
A.D.  BARQUERO  –  A.  ULATE-­‐‑BRENES  
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obtenida,   es   el   exceso   que   se   encuentra   en   el   búnker,   lo   cual   refuerza   que   el   sustrato   de   aceite  
vegetal  en  mezcla  es  el  que  presenta  la  principal  reacción  de  craqueo  térmico.  
Respecto   al   contenido   de   residuo   carbonos   CONRADSON   para   la   muestra   del   búnker  
producto   de   la   reacción   de  mezcla   con   aceite   de   palma   al   25%,   se   obtiene   un   valor   de   13,05%,  
menor   con   respecto   al   15,5%   típico   del   producto   de   la   unidad   existente,   por   lo   tanto   hay   un  
beneficio  directo  en  la  disminución  de  residuo  carbonoso  y  formación  de  coque.  
Para   corroborar   que   cumple   con   las   características   adecuadas   para   su   utilización   como  
combustible,  se  realiza  una  medición  del  calor  de  combustión.  La  prueba  da  valor  de  36,010  MJ/kg,  
semejante  al  valor  típico  de  40  MJ/kg  que  posee  el  búnker  de  venta  para  hornos  y  calderas  a  nivel  
nacional,  según  el  promedio  del  manual  de  productos  de  RECOPE.  Para  comprobar  que  no  existen  
problemas  de  separación  se  realiza  una  prueba  de  compatibilidad;  en  la  escala  del  método  ASTM  
D-­‐‑2781,   El   valor   que   se   obtiene   es   de   1,   lo   cual   indica   que   no   se   producen   problemas   por  
separación  de  fases  y  se  considera  el  producto  físicamente  compatible.  
La   caracterización   el   producto   ligero  gaseoso  obtenido   se   realiza  mediante   cromatografía  
HPLC.  Los  resultados  obtenidos  para  el  análisis  de  la  muestra  se  presentan  en  el  cuadro  9.  
  
Cuadro  9.  Caracterización    del  producto  gaseoso  de  viscorreducción  de  la  mezcla  de  aceite  crudo  de  palma  
al    25%.    
Analito   Resultado  
Propano   53,85  
Isobutano   23,13  
n-­‐‑Butano   23,01  
  
La  presencia  del  butano  e  isobutano  se  explica  por  el  rompimiento  molecular  de  las  cadenas  
hidrocarbonadas   del   aceite,   los   cuales   generan   reacciones   de   sustitución   estabilizando   el   doble  
enlace   del   craqueo   térmico   en   las  moléculas   de  mayor   tamaño,   dejando   saturadas   las  menores:  
propano   y   butano.   Además,   por   las   condiciones   de   reacción,   el   butano   tiende   a   isomerizar   a  
temperaturas  mayores  a  400  °C,  con  lo  cual  se  explica  la  composición  de  material  gaseoso.  
  
IV.     CONCLUSIONES  
  
• La   alimentación   de   búnker   enriquecido   con   aceite   vegetal   mejora   la   conversión   de  
viscorreducción   experimental   en   un   6,1%   de   la   fracción   equivalente   de   diesel   total   y  
gasóleo.  
• La   calidad   de   la   fracción   diesel   total   y   gasóleo   que   se   obtiene   cuando   se   utiliza   la  
alimentación  enriquecida  con  aceite  vegetal,  mejora  en  cuanto  a  índice  de  cetano,  aumento  
de  fase  de  alcanos,  menor  viscosidad,  menor  cantidad  de  material  aromático  y  disminución  
de  la  cantidad  de  azufre  con  respecto  al  blanco  de  100%  búnker.    
• El  producto  de  viscorreducción  de  mezclas  aceite-­‐‑búnker  presenta  un  mayor  porcentaje  de  
diesel   total   en   la   fase  de   200   °C  a   400   °C      con   respecto   al   blanco.  Específicamente   24,9%,  
31,0%,  27,5%,  29,1%,  28,9%,  para  la  muestra  blanco,  palma  25%,  higuerilla  25%,  jatrofa  25%  
y  alga  al  10%,  respectivamente.  
• Según  la  distribución  de  carbonos  el  producto  de  corte  a  400  °C  con  mayor  porcentaje  de  
alcanos  es  el  derivado  del  aceite  de  palma,  con  un  59,3%.  
Caracterización  del  producto  del  proceso  de  visco-­‐‑reducción  de  aceites. 
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• El    producto  de  corte  a  400  °C  con  menor  porcentaje  de  azufre  es  el  derivado  del  aceite  de  
palma,   con  1,0379%,  mientras  que  para   el  blanco  de  100%  búnker   se  obtiene  un  valor  de  
1,5283%.  
• El   producto   de   corte   a   360   °C   derivado   de   la   palma   a   25%,   450   °C   y   5  min   de   reacción,  
cumple   con   las   especificaciones   de   densidad,   viscosidad   e   índice   de   cetano   respecto   al  
aceite  combustible  diesel,  y  de  azufre  con  respecto  al  combustible  tipo  gasóleo.  
• El  búnker  producto  de  la  viscorreducción  de  la  mezcla  con  aceite  crudo  de    palma  al  25%  
cumple   con   las   especificaciones   de   densidad,   viscosidad,   contenido   de   azufre,   carbón  
CONRADSON,  calor  de  combustión  y  prueba  de  compatibilidad.  
• El  producto  gaseoso  de   la  viscorreducción  de   la  mezcla  palma  al  25%  está   compuesto  de  
53,85%  propano,  23,13%  isobutano  y  23,01%  n-­‐‑butano.  
  
  
V.   REFERENCIAS  
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Mundim,  K.C.,  Rubim,  J.C.,  Suarez,  P.A.Z.  J.  Anal.  App.  Pyrol.,  2004,  71,  987-­‐‑996.  
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1988.  
4. Nelson,   W.   Petroleum   Refinery   Engineering   (4   ª   Edición).   New   York,   Estados   Unidos:   Mc  
Graw-­‐‑Hill,  1969.  
5. Handwerk,   G.   E.   Petroleum   Refining   (4ª   Edición).   New   York,   Estados   Unidos:   Marcel  
Dekker,  Inc.,  2001.  
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Reduced   Pressure   .  Método   de   Prueba   Estándar   para   Destilación   de   Productos   de   Petróleo   a  
Presión  Reducida  .  
7. ASTM  D-­‐‑1218.  (n.d.).  Standard  Test  Method  for  Refractive  Index  and  Refractive  Dispersion  
of   Hydrocarbon   Liquids   .  Método   de   Prueba   Estándar   para   Índice   de   Refracción   e   Índice   de  
Refracción  de  Hidrocarburos  Líquidos  .  
8. ASTM  D-­‐‑1796.   (n.d.).  Standard  Test  Method   for  Water  and  Sediments   in  Fuel  Oils  by   the  
Centrifuge   Method   (Laboratory   Procedure).   Método   de   Prueba   Estándar   para   Agua   y  
Sedimentos  en  Aceites  Combustibles  por  el  Método  de  la  Centrífuga  (Procedimiento  de  Laboratorio)  .  
9. ASTM  D-­‐‑189.   (n.d.).   Standard   Test  Method   for  Conradson  Carbon  Residue   of   Petroleum  
Products.  Método  de  Prueba  Estándar  para  Residuo  de  Carbón  Conradson  de  Productos  de  Petróleo.  
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Products  by  Dispersive  X-­‐‑ray  Fluorescence  Spectrometric   .  Método  de  Prueba  Estándar  para  
Determinación   de  Azufre   Total   en  Productos   del   Petróleo   por   Espectrometría   de   Fluorescencia   de  
Dispersión  de  Rayos  X  .  
11. ASTM   D-­‐‑287.   (n.d.).   Standard   Test   Method   for   API   Gravity   of   Crude   Petroleum   and  
Petroleum   Products   .  Método   de   Prueba   Estándar   para   Gravedad   API   del   Petróleo   Crudo   y  
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12. ASTM  D-­‐‑3238.   (n.d.).   Standard   Test  Method   for   Calculation   of   Carbon   Distribution   and  
Structural   Group   Analysis   of   Petroleum   Oils   by   the   n-­‐‑d-­‐‑M   Method   .  Método   de   Prueba  
Estándar  para  el  Cálculo  de  la  Distribución  de  Carbono  y  Grupos  Estructurales  del   los  Aceites  del  
Petróleo  por  el  Método  n-­‐‑d-­‐‑M.  ASTM  D-­‐‑4057.  (n.d.).  Standard  Practice  for  Manual  Sampling  
A.D.  BARQUERO  –  A.  ULATE-­‐‑BRENES  
Ciencia  y  Tecnología,  28(1  y  2):  1-­‐‑12,  2012-­‐‑  ISSN:  0378-­‐‑0524  12 
of  Petroleum  and  Petroleum  Products  .  Práctica  Estándar  para  Muestreo  Manual  de  Petróleo  y  
Productos  de  Petróleo  .  
13. ASTM   D-­‐‑445.   (n.d.).   Standard   Test   Method   for   Kinematic   Viscosity   of   Transparent   and  
Opaque   Liquids   (and   the   Calculation   of   Dynamic   Viscosity  Método   de   Prueba   Estándar  
para   Viscosidad   Cinemática   de   Líquidos   Transparentes   y   Opacos   .   Método   de   Prueba  
Estándar   para   Viscosidad   Cinemática   de   Líquidos   Transparentes   y   Opacos   (y   el   Cálculo   de   la  
Viscosidad  Dinámica).    
14. ASTM  D-­‐‑613.  (n.d.).  Standard  Test  Method  for  Cetane  Number  of  Diesel  Fuel  Oil.  Método  de  
Prueba  Estándar  para  Número  de  Cetano  de  Aceite  Combustible  Diesel  .  
15. ASTM  D-­‐‑93.   (n.d.).  Standard  Test  Method  for  Flash  Point  by  Pensky-­‐‑Martens  Closed  Cup  
Tester.  Método  de  Prueba  Estándar  para  Punto  de  Inflamación  por  el  Probador  Pensky-­‐‑Martens  de  
Copa  Cerrada.