Simulación del proceso para la obtención de biodiesel a partir de aceites usados usando datos obtenidos a nivel de laboratorio

Texto completo

(1)Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO. ría. Qu. ím. ica. UN T. FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE. In ge nie. BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. TESIS. ca. de. PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO QUÍMICO. ot e. AUTORES :. Bi bli. Br. DAVID GALLEGOS ARDILES Br. ENRIQUE JOSE RODOLFO LLANOS VELESVILLE. ASESOR. :. Dr. LUIS MONCADA ALBITRES TRUJILLO – PERU 2013. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(2) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. PRESENTACIÓN. Señores Catedráticos, Miembros del Jurado:. ica. M.Sc. Manuel Vera Herrera. Dr. Manuel Flores Barbarán. Qu. ím. Dr. Luis Moncada Albitres. En mérito a lo dispuesto en el Reglamento de la Universidad Nacional de. ría. Trujillo, cumplo con someter a vuestra consideración y elevado criterio el presente trabajo titulado: "SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA. In ge nie. OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO". Que sustentamos como tesis para la obtención del título de Ingeniero Químico, si vuestro dictamen es favorable.. Bi bli. ot e. ca. de. Trujillo, Enero del 2013. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página ii. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(3) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. ím. ica. UN T. JURADO DICTAMINADOR. In ge nie. ría. Qu. M.Sc. MANUEL VERA HERRERA. Bi bli. ot e. ca. de. Dr. MANUEL FLORES BARBARÁN. Dr. LUIS MONCADA ALBITRES. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 333. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(4) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. AGRADECIMIENTO. Esta tesis, si bien ha requerido de esfuerzo y mucha dedicación por parte de los autores y su asesor de tesis, no hubiese sido posible su. ica. finalización sin la cooperación desinteresada de todas y cada una de las personas que a continuación se citará y muchas de las cuales han sido un. ím. soporte muy fuerte en momentos de angustia y desesperación.. Qu. Primero y antes que nada agradecemos al Señor Jesucristo, nuestro Señor y Dios, por enseñarnos el camino correcto de la vida, guiándonos y fortaleciéndonos cada día con su Santo Espíritu.. ría. A nuestros Padres, por apoyarnos en todas las decisiones que hemos. In ge nie. tomado en la vida.. De igual manera un especial agradecimiento a nuestros maestros, en especial al Dr. Luis Moncada Albitres, por sus consejos y por compartir desinteresadamente sus amplios conocimientos y experiencia. A nuestros compañeros y compañeras de clases, por el apoyo y. de. motivación que de ellos hemos recibido.. En general quisiéramos agradecer a todas y cada una de las. ca. personas que han vivido con nosotros la realización de esta tesis, con sus altos y bajos y que no necesitamos nombrar porque tanto ellas como. ot e. nosotros sabemos que desde los más profundo de nuestros corazones les agradecemos el habernos brindado todo el apoyo, colaboración, ánimo y todo. cariño. y. amistad.. Bi bli. sobre. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 444. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(5) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. DEDICATORIA Dedico esta tesis y toda mi carrera universitaria a Dios por ser quien ha estado a mi lado en todo momento dándome las fuerzas necesarias para. continuar luchando día tras día y seguir adelante rompiendo todas las. ica. barreras que se me presenten. Le agradezco a mi mamá Luisa de Gallegos y mi papá David Gallegos ya que gracias a ellos soy quien soy hoy en día,. ím. fueron los que me dieron ese cariño y calor humano necesario, son los que han velado por mi salud, mis estudios, mi educación, alimentación entre. Qu. otros, son a ellos a quien les debo todo, horas de consejos, de regaños, de reprimendas, de tristezas y de alegrías de las cuales estoy muy seguro que las han hecho con todo el amor del mundo para formarme como un ser. ría. integral y de las cuales me siento extremadamente orgulloso. Les agradezco a mis hermanas las cuales han estado a mi lado, han compartido todos esos. In ge nie. secretos y aventuras que solo se pueden vivir entre hermanos y que han estado siempre alerta ante cualquier problema que se pueda presentar. También les dedico a mis amigos más cercanos, a esos amigos que siempre me han acompañado y con los cuales he contado desde que los conocí, Enrique Llanos un amigo por siempre, un amigo que quiero como a. de. un hermano que ha vivido conmigo todas esas aventuras durante nuestra estadía en la Universidad Nacional de Trujillo.. ca. También agradezco a todos los profesores que me han apoyado una. y otra vez en mi carrera universitaria a quienes no menciono por lo extensa. Bi bli. ot e. que sería la lista.. David Gallegos Ardiles. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 5. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(6) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. Dedico este proyecto de tesis a Dios, a mis padres Enrique Llanos y Gladys Velesville, a mi abuela Catalina Beltrán y a mi tía Zelideth Llanos.. A Dios porque ha estado conmigo a cada paso que doy, cuidándome y. ica. dándome fortaleza para continuar. A mis padres, quienes a lo largo de mi vida han velado por mi bienestar y educación siendo. mi apoyo en todo. ím. momento. A mi abuela y mi tía que siempre han estado conmigo en todo. Qu. momento brindándome su apoyo incondicional y su cariño. Depositando su entera confianza en cada reto que se me presentaba sin dudar ni un solo. ría. momento en mi inteligencia y capacidad. Sin ellos, jamás hubiese podido. In ge nie. conseguir lo que hasta ahora he logrado.. También dedico este proyecto a mis compañeros universitarios, inseparables durante estos últimos años, en especial a David Gallegos, un gran amigo de toda la vida, por estar estos cinco años de vida universitaria a mi lado brindándome todo su apoyo en todo momento.. Porque en esta. de. armonía grupal, hemos pasado momentos alegres y divertidos y otros no tan. ca. alegres; pero siempre hemos estado juntos.. ot e. Por último a mis profesores a quienes les debo gran parte de mis. conocimientos, gracias a su paciencia y enseñanza; y finalmente un eterno. Bi bli. agradecimiento a esta prestigiosa universidad la cual abrió sus puertas a jóvenes como nosotros, preparándonos para un futuro competitivo y formándonos como personas de bien.. Enrique José Rodolfo Llanos Velesville. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 6. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(7) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. RESUMEN En este trabajo de investigación se realiza un estudio a nivel de laboratorio. del proceso de transesterificación del aceite usado para la obtención del y su escalamiento mediante un simulador de reacciones. ica. biodiesel. con el fin de presentar otro medio que contribuya a la. ím. CHEMCAD;. desarrollo socio económico del país.. Qu. disminución de la dependencia de combustibles fósiles y permitir un. El proceso de producción de biodiesel comprende las siguientes etapas:. ría. preparación del aceite usado, transesterificación del aceite con metanol en. In ge nie. presencia de un catalizador básico potente como hidróxido de sodio, separación, lavado y secado del biodiesel. El biodiesel se caracterizó mediante pruebas físico-químicas, cuyos resultados. fueron. comparados. con. las. especificaciones. técnicas. estipuladas en las normas internacionales ASTM.. de. Los resultados del balance de materiales que se obtuvieron de la. ca. simulación, muestran que los parámetros obtenidos a nivel de laboratorio óptimos.. Bi bli. ot e. fueron. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página vii. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(8) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ABSTRACT In. this. research. work,. we. do. a. laboratory. UN T. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. scale. study. about. ica. transesterefication process of used oil to obtain biodiesel and its scaling. ím. with the help of a reaction simulator: ChemCAD; with the purpose of showing another way to reduce the fossil fuels dependence and also. Qu. maintaining the national economic and social development. The process of biodiesel production comprises the following stages:. a strong base. catalyst such. as. sodium. hydroxide,. separation,. In ge nie. of. ría. preparation of oil used, oil transesterification with methanol in the presence. washing and drying of biodiesel.. The biodiesel was characterized by physical and chemical tests, the results were compared with the technical specifications of ASTM international standards.. the. obtained. parameters. at. the. laboratory. were. optimal.. Bi bli. ot e. ca. that. de. The material balance results that were obtained from the simulation show. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 8888. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(9) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. TABLA DE CONTENIDOS. Pág.. ica. Caratula…………………………………………………………………………….i. Presentación………………………………………………………...…………….ii. ím. Jurado Dictaminador……………………………………………………………..iii. Qu. Agradecimiento………………………………………………………………..….iv Dedicatoria…………………………………………………………………………v. ría. Resumen………………………………………………………………………….vii Abstract…..………………………………………………………………………viii. In ge nie. Tabla de Contenidos…………………………………………………………..…ix CAPÍTULO I: INTRODUCCION…………………………………………….....01 CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO………………………………………….…05 2.1. Antecedentes…………………………………………………………….05. de. 2.2. Justificaciones…………………………………………………………...06 2.3. Biocombustibles…………………………………………………….......07. ca. 2.4. Los biocombustibles como alternativa………………………………..08. ot e. 2.5. Biodiesel………………………………………………………………….09 2.5.1. Definición Peruana de Biodiesel………………………………..10. Bi bli. 2.5.2. Definición de Biodiesel por American Standards for Testing and Materials (ASTM D6751)…………………………………………..10 2.5.3. Especificaciones del Biodiesel………………………………….10 2.5.4. Generalidades sobre el biodiesel………………………………11 2.5.5. Desarrollo histórico del biodiesel……………………………….12. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 9. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(10) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. 2.5.6. Análisis del biodiesel……………......………………………......13 2.5.6.1. Ventajas del Biodiesel…………………………………….13 2.5.6.2. Desventajas del Biodiesel………………………………..16. ica. 2.5.7. Marco Legal del Programa Peruano de la Producción del. Biodiesel…………………………………………………………….........20. ím. 2.6. Materias Primas…………………………………………………………21. Qu. 2.6.1. Aceites vegetales convencionales……………………………..22 2.6.2. Aceites Vegetales alternativos………………………………….22. ría. 2.6.3. Aceites vegetales modificados genéticamente……………….23 2.6.4. Aceites de fritura usados………………………………………..23. In ge nie. 2.6.5. Grasas animales……...……………………………………….....24 2.6.6. Aceites de otras fuentes………………………………………...24 2.7. Proceso de Producción de Biodiesel………………………………….25 2.7.1. Preparación del Aceite…………………………………………..25. de. 2.7.2. Transesterificación……………………………………………….27 2.7.2.1. Preparación de Reactivos………………………………..27. Bi bli. ot e. ca. 2.7.2.1.1. Tipo, calidad y cantidad de alcohol utilizado…….27 2.7.2.1.2. Tipo y cantidad de catalizador usado…………….30 2.7.2.1.2.1. Hidróxido de Potasio (. )…………….....31. 2.7.2.1.2.2. Hidróxido de Sodio (. )……………......31. 2.7.2.2. Proceso de Transesterificación……………………….....32 2.7.2.2.1. Principios Básicos de la Transesterificación…….32 2.7.2.2.2. Tipos de Catálisis para la Transesterificación…..34 2.7.2.2.2.1. Catálisis homogénea………………………..34. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 10. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(11) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. 2.7.2.2.2.1.1. Catálisis básica……………………….34 2.7.2.2.2.1.2. Catálisis Ácida………………………..36 2.7.2.2.2.2. Catálisis heterogénea………………………36. ica. 2.7.2.2.2.3. Catálisis enzimática…………………………37 2.7.2.2.3. Condiciones físicas del proceso……………….…38. ím. 2.7.2.2.3.1. Temperatura y Presión……………………..38. Qu. 2.7.2.2.3.2. Tiempo de Reacción………………………..38 2.7.2.2.3.3. Grado de mezcla…………………………....39. ría. 2.7.3. Separación de las fases………………………………………....39 2.7.4. Lavado del biodiesel……………………………………..……...39. In ge nie. 2.7.5. Secado del biodiesel………………………………………….....40 2.8. Control de calidad del Biodiesel…………………………….…….......41 2.8.1. Estándares de calidad………………………………….…….....41 2.8.2. Principales Propiedades Del biodiesel…………………….......41. de. 2.8.2.1. Densidad relativa(15ºC)…………………….….……......41 2.8.2.2. Punto de inflamación………………………….……….....42. ca. 2.8.2.3. Destilación ASTM………………………………………....42. Bi bli. ot e. 2.8.2.4. Viscosidad cinemática…………………………………....43 2.8.2.5. Agua y sedimentos……………………………………......43 2.8.2.6. Índice de ácidez…………………………………………...44 2.8.2.7. Residuo carbonoso conradson………………………….44 2.8.2.8. Glicerina libre……………………………………………...45 2.8.2.9. Glicerina Total……………………………………………..45 2.8.2.10. Índice de cetano………………………………………….45. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 11. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(12) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. 2.8.2.11. Porcentaje de cenizas…………………………………..46 2.8.2.12. Poder calorífico…………………………………………..46 2.9. Análisis Estadístico……………………………………………………..47. ica. 2.9.1. Promedio……………………………………………………….....47. 2.9.2. Desviación estándar…………………………………………......47. ím. 2.9.3. Coeficiente de variación………………..………………….........48. Qu. CAPÍTULO III: MATERIALES Y METODOS………………………………...49 3.1. Lugar de Ejecución…………………………………………………......49. ría. 3.2. Materiales……………………………………………………………......49 3.2.1. Material Principal………………………………………………....49. In ge nie. 3.2.2. Reactivos Químicos……………………………………………...49 3.2.3. Equipos e instrumentos………………………………………....50 3.2.4. Uso Personal……………………………………………………..50 3.3. Metodología…………………..………………………………………....51. de. 3.3.1. Esquema y Montaje Experimental……………………………..51 3.3.1.1. Esquema Experimental…………………………………..51. ca. 3.3.1.2. Montaje Experimental………………………………….....52. Bi bli. ot e. 3.3.2. Obtención de Biodiesel………………………………………….53 3.3.2.1. Preparación del Aceite……………………………………53 3.3.2.2. Transesterificación…………..…………………………....53 3.3.2.2.1. Preparación de Reactivos…………………………53 3.3.2.2.1.1. Preparación de Hidróxido de Sodio……….53 3.3.2.2.1.1.1. Proceso de Valoración……………….54. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página xii. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(13) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. 3.3.2.2.1.1.2. Cálculo de la Cantidad de Hidróxido de Sodio…………………………………………………...55. 3.3.2.2.1.2. Preparación del Metanol…………………....56. ica. 3.3.2.2.1.2.1. Obtención de Densidades del Aceite y. Metanol………………………………………………...57. ím. 3.3.2.2.1.2.2. Determinación de la masa de aceite. Qu. usado…………………………………………………..57 3.3.2.2.1.2.3. Determinación de la masa de. ría. metanol………………………………………………...57 3.3.2.2.1.2.4. Determinación del volumen de. In ge nie. metanol………………………………………………...58. 3.3.2.2.1.3. Preparación del Metóxido de Sodio……….59. 3.3.2.2.2. Proceso de Transesterificación…………………...59. 3.3.2.3. Separación del Biodiesel………………………………....60. de. 3.3.2.4. Lavado del Biodiesel……………………………………...60 3.3.2.5. Secado del Biodiesel…………………………………......61. ca. 3.3.3. Métodos Analíticos para la determinación de la calidad del. Bi bli. ot e. biodiesel……………………………………………………………….....61 3.3.3.1. Rendimiento…………………………………………….....63 3.3.3.2. Densidad Relativa…………………………………….......63 3.3.3.3. Gravedad API……………………………………………...63 3.3.3.4. Viscosidad Cinemática…………………………………...63 3.3.3.5. Índice de acidez…………………………………………..63 3.3.3.6. Agua y Sedimentos……………………………………….63. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 13131313. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(14) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. 3.3.3.7. Destilación ASTM…………………………………………63 3.3.3.8. Índice de cetano…………………………………………..63. 3.3.3.9. Poder calorífico………………………………………..…..63. ica. CAPÍTULO IV: RECOLECCIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS…….64 4.1. Planteamiento………….…………………………………………….....64. ím. 4.2. Análisis de Resultados………………………………………………....65. Qu. 4.2.1. Caracterización de Biodiesel…..………………………………..69 4.2.1.1. Apariencia del Biodiesel……………………………….…69. ría. 4.2.1.2. Densidad del Biodiesel…………………………….……..70 4.2.1.3. Gravedad API…………………………………………......72. In ge nie. 4.2.1.4. Viscosidad Cinemática……………………………………73 4.2.1.5. Índice de Acidez…………………………………………..74 4.2.1.6. Agua y Sedimentos……………………………………….75 4.2.1.7. Destilación ASTM………………………………………....77. de. 4.2.1.8. Índice de Cetano……………………………………….….78 4.2.1.9. Poder Calorífico……………………………………………79. ca. 4.3. Discusión de Resultados……………………………………………….79. ot e. CAPÍTULO V: DISEÑO Y SIMULACIÓN DEL PROCESO DE OBTENCIÓN DE BIODIESEL……………………….………………………………………....80. Bi bli. 5.1. Chemcad 6.2.0……………………………………………………….....80. 5.2. Diagrama de Flujo……………………………………………………....81 5.3. Descripción del Proceso para la Obtención de Biodiesel…………..85 5.4. Simulación del Proceso………….……………………………………..86 5.5. Balance de Materiales……………………………………………….....88. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 141414. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(15) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. CAPÍTULO VI: CONCLUSIONES…………………………………………….89 CAPÍTULO VII: RECOMENDACIONES……………………………………...91 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS…………………………………………93. ica. LISTA DE ANEXOS……………………..…………………………………….104 ANEXOS………………………………………………………………………..106. ím. LISTA DE FIGURAS…………………..………………………………………125. Bi bli. ot e. ca. de. In ge nie. ría. Qu. FIGURAS……………………………………………………………………….127. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 15. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(16) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN En la actualidad, la humanidad necesita disminuir los niveles de. contaminación del medio ambiente fundamentalmente la que hace. ica. referencia al calentamiento global y al efecto invernadero al que estamos. ím. expuestos. El consumo de combustibles fósiles, entre ellos el petróleo, el carbón y el gas natural, da lugar a emisiones de dióxido de carbono que. Qu. contribuyen al calentamiento gradual del planeta. Las repercusiones previstas del cambio climático, incluidas la elevación del nivel del mar, la. ría. mayor frecuencia e intensidad de las tormentas, la extinción de diversas. In ge nie. especies, el agravamiento de las sequías y las malas cosechas, afectarán a todas las naciones del mundo. Ello implica que los países deben dirigir acciones encaminadas al desarrollo de nuevas tecnologías para mejorar la eficiencia energética y al uso de energías alternativas y renovables; así como también establecer políticas para la reducción de emisiones,. de. promoviendo el desarrollo sustentable en la agricultura y tomando acciones de reforestación.1. ca. La búsqueda de formas de energía alternativas a los combustibles fósiles. ot e. se intensifica cuando los precios del crudo atraviesan por una espiral alcista. Es así, que se empieza explorando la producción de combustibles. Bi bli. alternativos a partir de aceites vegetales, entre ellos los aceites de colza, girasol, palma, soja, aunque también se pueden utilizar los aceites de. fritura usados y las grasas animales, como también la obtención de etanol a partir de celulosa.2. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 1. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(17) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. En el Perú, el agro nacional, especialmente en la sierra y en la selva, se encuentra deprimido debido a la falta de tecnificación y por las deficiencias en las vías de comunicación, entre otros problemas. La producción de. ica. biodiesel a partir de productos agrícolas, como parte de los programas sociales del gobierno, asociado a la participación de capitales privados. ím. posibilitaría que miles de peruanos que actualmente se encuentran. Qu. subempleados y bajo condiciones inadecuadas, mejoren sus condiciones de vida.. ría. La posibilidad de descentralizar la producción de combustibles, el nuevo impulso a la agricultura especialmente en países en desarrollo, la creación. In ge nie. de puestos de trabajo, y el sueño de la soberanía energética; además de su naturaleza renovable, el balance nulo de emisiones de efecto invernadero que se puede tener con un manejo adecuado, y la significativa reducción de otro tipo de emisiones contaminantes durante su combustión,. de. convierten al biodiesel en un producto acorde con el paradigma vigente del desarrollo sostenible.3. ca. En relativamente poco tiempo, los biocombustibles han dejado de ser un. ot e. tema casi inadvertido en el Perú y muchos otros países, para convertirse. en noticia de primeras planas. Esto, desde que los gobiernos de Estados. Bi bli. Unidos y de la Unión Europea acordaron incrementar paulatinamente el porcentaje de biocombustibles que debe mezclarse con carburantes convencionales derivados del petróleo. La razón explícita es el intento de. reducir las emisiones de. resultantes de la utilización del petróleo y. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 2. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(18) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. derivados, mediante la combinación de las gasolinas y diesel con combustibles biológicos, y así reducir su impacto en el cambio climático. 4. En el Perú, la producción de Biocombustibles se viene fomentando desde. ica. que se aprobó la Ley Nº 28054, ley que promueve el mercado de los. Biocombustibles y su Reglamento, existiendo voluntad para trabajar. ím. ampliamente en este tema porque el sector agrícola cuenta con. Qu. productores capaces de generar la materia prima e industriales interesados en procesarla.. ría. Las propiedades fisicoquímicas del biodiesel son muy similares a las del diesel de petróleo y su uso no requiere mayores cambios en los motores. In ge nie. diesel. Así, puede emplearse directamente en el motor, pudiéndose también utilizar como aditivo, mezclado en cualquier proporción con el diesel. Puede ser bombeado, almacenado y manipulado con los mismos equipos, procedimientos e infraestructura que el diesel. El encendido,. de. rendimiento, torque y potencia de los motores no varía significativamente, pero el consumo puede incrementarse hasta en un 5%. 5. ca. Por tales motivos, en esta investigación, se presenta un estudio. ot e. experimental a escala de laboratorio orientado a la producción de biodiesel a partir de aceites usados en frituras, para después de obtenido los. Bi bli. mejores. parámetros. en. el. laboratorio,. simular. el. proceso. de. transesterificación gracias a la ayuda de un simulador que nos va a ayudar a. optimizar. las. condiciones. del. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. proceso.. Página 3. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(19) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. Este tipo de investigación se realizó, planteándose el siguiente problema: ¿Se pueden encontrar los mejores parámetros de operación para producir biodiesel a partir de aceites vegetales usados?.  Hacer. un. estudio. a. nivel. de. ica. Como objetivo general se planteó: laboratorio. del proceso. de. ím. transesterificacióndel aceite usado para la obtención del biodiesel y. Los objetivos específicos fueron:. Qu. su escalamiento mediante un simulador.. ría.  Diseñar el proceso de transesterificación..  Encontrar una alternativa más para la obtención del biodiesel con el. In ge nie. fin de presentar otro medio que contribuya a la disminución de la dependencia de combustibles fósiles y permitir un desarrollo socio económico del país..  Determinar las variables de diseño más relevantes para el proceso. de. de obtención de biodiesel, con un desarrollo experimental llevado a cabo en el laboratorio.. ca.  Construir un diagrama de flujo del proceso (PFD) de acuerdo a las. ot e. pruebas experimentales para definir claramente el proceso de del. biodiesel.. Bi bli. obtención. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 4. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(20) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO 2.1. Antecedentes. Cada vez el hombre va descubriendo nuevas formas de aplicar la energía. ica. de forma más eficiente, aprovechando al máximo la capacidad energética. de la materia; paralelamente, se va creando una consciencia de que el. ím. desperdicio de la energía y su excesivo uso, afectan el equilibrio de la. Qu. naturaleza.6. Los gases responsables del efecto invernadero provienen,en su mayor parte, de la quema de combustibles fósiles, siendo éstos: recursos no. ría. renovables. Por lo tanto, lograr un combustible menos agresivo con el. In ge nie. medio ambiente y proveniente de recursos renovables es un hecho doblemente valioso. Entre otras razones, esto llevó al auge actual de las energías alternativas.7. En el mundo, diversos países están fomentando para el sector del transporte, el uso de biocombustibles, los cuales pueden ser aptos para. de. motores de gasolina (bioalcoholes) o para motores diesel (aceites. ca. vegetales). A este último grupo, se le conoce con el nombre de biodiesel, que hoy es usado en más de 20 países del mundo, entre ellos: Austria,. ot e. Alemania y otros países de Europa Central, Estados Unidos y Argentina; y. Bi bli. Países Tropicales como Malasia e Indonesia. El biodiesel es producido a partir del proceso de esterificación y transesterificación de aceites vegetales y grasas animales, utilizándose. mayormente los aceites de maíz, soya, canola, palma y olivo.8. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 5. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(21) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. En el pasado, la única forma para la obtención de biodiesel era a través de los aceites vegetales nuevos o de grasas animales. Y se determinaba experimentalmente a nivel laboratorio y se estimaban si. se. podía. llevar. a. cabo. a. nivel. industrial.. ica. evaluar. los costos para. Algunos de los experimentos para la obtención de biodiesel a partir de. ím. aceites más conocidos en el Perú son los siguientes:. Qu.  Pruebas realizadas en ITDG y la UNALM (2000)..  Proyecto piloto de producción de biodiesel en la selva amazónica de. ría. las provincias de Tambopata (Madre de Dios) y Padre Abad (Ucayali) (2001).. In ge nie.  Proyecto “Planta demostrativa de refinación de aceites y elaboración de biodiesel a partir de recursos naturales renovables” (2001).9. 2.2. Justificaciones. de. La utilización de biocombustibles en la actualidad cobra gran importancia debido a que parecen ser un gran instrumento de lucha contra el deterioro. ca. ambiental ya que su uso permite la disminución de gases de efecto. ot e. invernadero, con lo cual se contribuye al mejoramiento de la calidad del aire.. Bi bli. El análisis del proceso de obtención de biodiesel a partir de aceites vegetales nuevos o grasas animales, son por el momento las únicas materias primas para su obtención. Esto nos conduce a investigar si hay otras materias primas relacionadas para la obtención del biodiesel. El empleo de aceites vegetales usados provenientes, en este caso del. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 6. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(22) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. comedor de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Trujillo, nos permitirá averiguar si es posible también la obtención de biodiesel a partir de éstos.. ica. Las principales ventajas que presenta el uso de biocombustibles, radica en los siguientes puntos:. ím.  Disminución de forma notable de las principales emisiones de los. Qu. vehículos, como son el monóxido de carbono y los hidrocarburos volátiles, en este caso de los motores de gasolina y las partículas, en. ría. el de los motores diesel..  La producción de hidrocarburos supone una alternativa de uso del. In ge nie. suelo que evita los fenómenos de emisión y desertificación a los que pueden quedar expuestas aquellas tierras agrícolas que, por razones de mercado, están siendo abandonadas por los agricultores.  Supone un ahorro de entre un 25% a un 80% de las emisiones de. de. producidas por los combustibles derivados del petróleo, constituyendo así un elemento importante para disminuir los gases de invernadero. ot e. ca. producidos por el transporte.10. 2.3. Biocombustibles. Bi bli. Los biocombustibles son alcoholes, éteres, ésteres y otros compuestos orgánicos, producidos a partir de biomasa, como las plantas herbáceas y leñosas, residuos de la agricultura y actividad forestal, y en gran cantidad de desechos industriales, como los desperdicios de la industria alimentaria.. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 7. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(23) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. El término biomasa hace referencia a toda materia que puede obtenerse a través de la fotosíntesis. La mayoría de las especies vegetales utilizan la. energía solar para crear azúcares, partiendo de sustancias simples como el. moléculas de glucosa, almidón, aceite, etc.. ica. agua y el dióxido de carbono, almacenando esta energía en forma de. ím. Entre los biocombustibles se pueden incluir el bioetanol, biodiesel,. ría. bioetanol y el biodiesel.11. Qu. biometanol, entre otros. Los más desarrollados y empleados son el. 2.4. Los biocombustibles como alternativa. In ge nie. Una de las propuestas para contribuir a la solución del problema energético que está avanzando más rápidamente, es la de los biocombustibles líquidos. Se emplean en calderas para la producción de calor y electricidad o en motores de combustión interna, en cuyo caso se denominan. de. biocarburantes.12. La primera rama de los biocarburantes la constituye el bioetanol obtenido. ca. de materias primas azucaradas (caña, remolacha), amiláceas (maíz, yuca) o la celulosa. El proceso a partir de almidón y la celulosa es más complejo. ot e. que a partir de sacarosa, pues implica procesos adicionales de. Bi bli. pretratamiento de la materia prima (algunas veces residuos vegetales de otros procesos), para que la biomasa pueda ser luego atacada por enzimas hidrolizantes en reactores de fermentación.13 La segunda rama de biocarburantes en la cual centra su investigación esta tesis, está constituida por el biodiesel, obtenido inicialmente a partir de. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 8. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(24) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. plantas oleaginosas convencionales, tales como la palma africana, la soja, la colza; o a partir de oleaginosas alternativas (Jatropha, Cynaracardunculus, higuerilla, etc.) o los aceites de fritura usados.. ica. El abastecimiento regular de energía limpia y renovable es uno de los mayores retos de la humanidad. Se buscan combustibles que suplan las. ím. necesidades energéticas de la población y al mismo tiempo protejan al. Qu. medio ambiente, aunque los biocombustibles no son una solución al problema energético por sí solos. La cuestión de fondo no es sólo buscar. ría. un reemplazo para el petróleo, sino tratar de reducir el consumo energético y mejorar la eficiencia, lo cual requiere un cambio de hábitos y de. In ge nie. tecnología. El biodiesel y el bioetanol pueden ser sólo soluciones parciales, y quizás temporales. Además, susproducciones y usos aún tienen barreras sociales, ambientales, técnicas y políticas que superar o por lo menos aclarar.4Si los sistemas de producción no son los adecuados y la. de. planeación no es ética e inteligente, el cultivo en gran escala de oleaginosas para producir biodiesel puede tener serios impactos sociales y. ot e. ca. ambientales.14. 2.5. Biodiesel. Bi bli. Históricamente el término biodiesel se ha empleado para referirse a toda clase de combustibles alternativos como: Aceites vegetales, mezcla de aceites vegetales con gasóleo, microemulsiones de aceites vegetales, productos de pirólisis de aceites vegetales, ésteres metílicos y etílicos. preparados a partir de aceites vegetales o grasa de animales.15 Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 9. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(25) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. Sin embargo, con la creciente producción y desarrollo de los ésteres metílicos y etílicos, como combustible diesel, el término biodiesel se refiere cada vez más a dichos ésteres.16. ica. 2.5.1. Definición Peruana de Biodiesel. Combustible renovable derivado de aceites o grasas de origen vegetal o. ím. animal. El prefijo “bio” hace referencia a su naturaleza renovable y biológica en contraste con el combustible diesel tradicional derivado del petróleo.. Qu. Como combustible, el biodiesel puede ser usado en forma pura o mezclado. ría. con diesel de petróleo.4. 2.5.2. Definición de Biodiesel por American Standards for Testing and. In ge nie. Materials (ASTM D6751). Ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga derivados de lípidos renovables tales como aceites vegetales y que se emplea en los motores de ignición de compresión o en calderas de calefacción.17 Técnicamente es definido como un éster alquílico de ácidos grasos, de. la. de. obtenido. reacción. de. transesterificación. de. cualquier. ca. triglicérido(aceites y grasas vegetales o animales) con alcohol de cadena corta(metanol o etanol).18. ot e. 2.5.3. Especificaciones del Biodiesel. Bi bli. La calidad del biodiesel es generalmente controlada en base a ciertos. parámetros físicos y químicos establecidos por normas técnicas aprobadas en cada país. Las principales normas técnicas para el biodiesel son la europea. (EN. 14214). y. la. estadounidense. (ASTM. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. D6751).. Página 10. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(26) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. Es importante recalcar que, aunque es necesario garantizar una adecuada calidad para que los usuarios se animen a consumir el producto, los estándares de calidad deben estar de acuerdo con la realidad nacional. 4. ica. 2.5.4. Generalidades sobre el biodiesel. El biodiesel o FAME (FattyAcidMethyl Ester) es un combustible renovable. ím. proveniente de aceites vegetales o grasas de origen animal, que puede ser usado total o parcialmente para reemplazar el combustible diesel de los. Qu. motores de autoignición sin requerir una modificación sustancial de los mismos.19. ría. El uso del biodiesel como combustible y aditivo ha sido aprobado en. In ge nie. Estados Unidos por la Agencia de Protección del Medio Ambiente (EPA). La mezcla de biodiesel-diesel más común es la que tiene 20% de biodiesel y 80% de diesel, más conocida como B20. Pero en algunos países industrializados ha sido usado con eficacia en mayores proporciones (B30), e incluso en su forma pura (B100). El biodiesel también se usa como. de. combustible para calefacción.20. ca. Los aceites vegetales y grasas animales están constituidos por moléculas (ésteres) de ácidos grasos y glicerina. A este último, los aceites y grasas le. ot e. deben su elevada viscosidad. Mediante la transesterificación se reemplaza. Bi bli. la glicerina (alcohol trivalente) por un alcohol monovalente (“más ligero”), usualmente metanol o etanol, formando moléculas más pequeñas (ésteres monoalquílicos o FAME) con una viscosidad similar a la del combustible diesel derivado del petróleo. También se produce glicerina como. subproducto, sustancia que tiene numerosos usos en diversas industrias. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 11. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(27) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. 2.5.5. Desarrollo histórico del biodiesel La idea de usar aceites vegetales como combustible para los motores de combustión interna data de 1895, cuando Rudolf Diesel desarrollaba su. ica. motor. En la presentación del motor diesel en la Exposición Mundial de París en 1900, el Ing. Diesel usó aceite de maní como combustible.21. ím. Sin embargo la alta viscosidad de los aceites (aproximadamente 10 veces. Qu. más que el diesel) fue limitante en su utilización, debido a que ésto implicaba una pobre atomización del combustible y se obtenía una. ría. combustión incompleta. También debido al alto punto de ignición de los aceites vegetales y su tendencia a oxidarse térmicamente complicó su uso,. In ge nie. debido a la formación de depósitos en las boquillas de los inyectores y una disminución de la lubricidad. No obstante, se intentó modificar sus propiedades para aproximarse a las del diesel por medio de otros métodos como la dilución o microemulsión, la pirólisis o la transesterificación.22 Pero,. de. el bajo precio que por entonces tenía el petróleo, hizo que enseguida el diesel ocupase el lugar preferencial y se abandonase el aceite como. ca. alternativa.23. Paradójicamente, el resurgimiento de la idea de Diesel de emplear aceites. ot e. vegetales en sus motores, empieza a cobrar fuerza nuevamente hacia. Bi bli. finales del siglo XX, esta vez bajo la forma de biodiesel (que no es sino aceite vegetal modificado) impulsado principalmente por preocupaciones ambientales relacionadas con el cambio climático y la necesidad de encontrar alternativas al uso de combustibles fósiles. Hasta hace pocos. años era posible identificar otras motivaciones, además de las ecológicas, Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 12. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(28) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. para impulsar su uso en diferentes regiones; por ejemplo, los excedentes de la producción de soja en los Estados Unidos, o los excedentes de la. producción agraria en Europa, que impulsaron la política de poner tierras. ica. en descanso para no afectar los precios de los productos agrícolas. No. obstante, requería aún de importantes impuestos tributarios para asegurar. Qu. sustancialmente mayores que los del diesel.24. ím. su viabilidad, ya que los precios de los aceites vegetales eran. Fue con la gran subida de los precios del petróleo a partir del 2004, y en. ría. julio de 2008 (133.90 dólares el barril de Brent25) que los precios de los aceites vegetales y las grasas animales se empiezan a equiparar con los. In ge nie. del diesel y generan este reciente boom de los biocombustibles líquidos a nivel mundial, que incluye también al bioetanol (que es básicamente etanol), el cual puede utilizarse como complemento de la gasolina. 2.5.6. Análisis del biodiesel. de. Es muy importante y necesario conocer las ventajas del biodiesel y sus deficiencias para intentar corregirlas. Este reto nos debe motivar a trabajar. ca. de modo más intenso, buscando espacios, insumos y procedimientos que. ot e. hagan esta alternativa más viable técnica, social y económicamente. 2.5.6.1. Ventajas del Biodiesel. Bi bli. Actualmente los países de la Unión Europea, Estados Unidos, Francia, Brasil, Argentina y Colombia entre muchos otros, han apoyado la utilización de biocombustibles con el objetivo de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, impulsar la descarbonización de los combustibles del. transporte, diversificar las fuentes de su abastecimiento, desarrollar Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 13. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(29) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. alternativas al petróleo a largo plazo, utilizar tierras vacías y reforestar la capa vegetal.26. Se espera también que el incremento de la producción de biocombustibles. zonas rurales o de bajos recursos.4. ím.  Disminución en emisiones contaminantes. ica. ofrezca nuevas oportunidades para diversificar la renta y el empleo en las. Un estudio hecho por la EPA (EnvironmentalProtection Agency) en el. Qu. año 2002, muestra que la utilización de este biocombustible presenta ventajas medioambientales, ya que usándolo puro se logra una. ría. reducción del 90% de hidrocarburos (. ) y una reducción del 75-90%. In ge nie. en hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs). De igual manera reduce las emisiones de dióxido de carbono (78% menos) y dióxido de azufre (. ), material particulado (. monóxido de carbono (. ), metales pesados,. ), y compuestos orgánicos volátiles.27. de. Por otro lado, el biodiesel puede aumentar o disminuir los óxidos de nitrógeno (. ) dependiendo del método de medición y del tipo de. ca. motor.28. Según algunos investigadores, lo que favorece este aumento son los. ot e. aceites que tienen una gran composición de ácidos insaturados.21. Bi bli. La siguiente tabla hace una comparación de las emisiones entre el. diesel. y. el. biodiesel. según. el. informe. de. la. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. EPA. 2002.. Página 14. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(30) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. Tabla 1. Variación de las emisiones del biodiesel (B100) y su mezcla con diesel (B20) con respecto al diesel de petróleo.. B20 (%). -93 -50 -30 +13. -30 -20 -22 +2. -100 -80 -50. -20 -13 -10. ím. No Reguladas Sulfatos Hidroc. Arom. Policicl. (HAP) Potencial de ozono de HC especiados. B100 (%). ica. Tipo de Emisión Reguladas Hidrocarburos ( ) Monóxido de carbono( ) Material Particulado( ). Fuente: EPA. (2002). 29. Qu. 1. 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 2. 2.1. 2.2. 2.3.. ría.  Compatibilidad y seguridad. In ge nie. El biodiesel, además de provenir de una fuente renovable, puede ser almacenado en los mismos lugares donde se almacena el diesel de petróleo sin necesitar cambios de infraestructura. Es un combustible más seguro y fácil de manipular debido a su alto punto de ignición (aproximadamente 150°C) comparado con el del diesel que es. de. aproximadamente 60°C.30. ca.  Lubricidad. El contenido de oxígeno del biodiesel mejora el proceso de. ot e. combustión y disminuye su potencial de oxidación. La eficiencia de. Bi bli. combustión es más alta que el diesel debido al aumento de homogeneidad de la mezcla oxígeno con el combustible durante la combustión. El biodiesel contiene 11% de oxígeno en peso y no contiene azufre. Por esta razón el uso de biodiesel puede extender la vida útil de los motores porque posee mejores cualidades lubricantes. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 15. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(31) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “SIMULACIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES USADOS USANDO DATOS OBTENIDOS A NIVEL DE LABORATORIO”. UN T. que el combustible de diesel de petróleo, mientras el consumo, encendido, rendimiento, y el par del motor (torque) varían muy poco respecto a sus valores normales.22. ica.  Biodegradabilidad y toxicidad. El biodiesel es no tóxico y se degrada 4 veces más rápido que el. ím. diesel de petróleo. Su contenido de oxígeno mejora el proceso de. Qu. degradación. Los estudios de biodegradabilidad de varios tipos de biodiesel en ambientes acuáticos reportaron una fácil degradabilidad. ría. para todos ellos. Después de 28 días todos los biodiesel fueron biodegradados en un 77-89%, mientras que el combustible diesel sólo. In ge nie. lo hizo en un 18%.31. La mezcla de biodiesel con diesel o con gasolina incrementa la biodegradabilidad del combustible, debido a efectos sinérgicos de cometabolismo. Así, el tiempo necesario para alcanzar un 50% de (mezcla. de. biodegradación se reduce de 28 a 22 días en el caso del. de 5% de biodiesel y 95% de diesel) y de 28 a 16 días en el caso del. ca. .32. ot e. 2.5.6.2. Desventajas del Biodiesel. Los problemas técnicos del biodiesel se relacionan con su alta viscosidad,. Bi bli. menor poder calorífico, comportamiento deficiente a bajas temperaturas, ligero aumento en las emisiones de. , coquización del inyector,. desgaste en el motor y mayor dilución en el lubricante del motor. Además su mayor problema es el alto costo y la disponibilidad de la materia prima.19. Br. Gallegos Ardiles, David – Br. Llanos Velesville, Enrique Jose Rodolfo. Página 16. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.