Producción y caracterización de biodisel para su uso en motores diesel de combustion interna

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(2) INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY CAMPUS MONTERREY DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE GRADUADOS EN I N G E N I E R Í A. TECNOLÓGICO DE MONTERREY PRODUCCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE BIODIESEL PARA SU USO EN MOTORES DIESEL DE COMBUSTIÓN INTERNA TESIS PRESENTADA COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL GRADO ACADÉMICO DE MAESTRO EN CIENCIAS ESPECIALIDAD EN SISTEMAS DE MANUFACTURA. JOSÉ LUIS SÁNCHEZ PINA. MONTERREY. N L.. DICIEMBRE DE 2003.

(3) INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY CAMPUS MONTERREY DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA. PRODUCCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE BIODIESEL PARA SU USO EN MOTORES DIESEL DE COMBUSTIÓN INTERNA. TESIS PRESENTADA COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL GRADO ACADÉMICO DE MAESTRO EN CIENCIAS ESPECIALIDAD EN SISTEMAS DE MANUFACTURA. JOSÉ LUIS SÁNCHEZ PIÑA. MONTERREY, N. L.. DICIEMBRE DE 2003.

(4) INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY CAMPUS MONTERREY DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA. Los miembros del comité de tesis recomendamos que el presente proyecto de tesis del Ing. José Luis Sánchez Piña sea aceptado como requisito parcial para obtener el grado académico de Maestro en Ciencias con especialidad en: SISTEMAS DE MANUFACTURA. Comité. Dr. Oliver M. Probst Oleszewski ASESOR. Dr. César A. Nuñez López SINODAL. Dr. Mario M. Martínez Hernández SINODAL. Federico Viramontes Brown, Ph.D. Director del Programa de Graduados en Ingeniería DICIEMBRE DE 2003.

(5) Agradecimientos: A Dios A mis padres Yolanda y José Luis que supieron inculcarme el valor de utilizar mis habilidades y conocimientos para ayudar a los demás... A mi hermano Ramón que siempre me apoyó para que no perdiera el rumbo de mi investigación... Al Ing. Antonio C. Elizondo, por haberme dado la oportunidad de realizar mis estudios de postgrado trabajando con el y por haberme guiado en mi desarrollo profesional y espiritual... Al Dr. Oliver Probst, por haberme mostrado mi vocación de ingeniero de ingeniero innovador de fuentes de energía, por sus consejos y colaboración en la realización de este trabajo... A Volkswagen de México, por haber depositado su confianza en mi y apostar por el futuro sustentable de la industria automotriz mexicana. A la Ing. Karla Topete por haber planeado la ejecución de los experimentos de laboratorio y en momentos de debilidad, haberme empujado sin piedad a alcanzar la excelencia... Al Centro de Biotecnología, por haber confiado en mí, facilitando las instalaciones de laboratorio para la ejecución de los primeros experimentos de transesterificación... Al Dr. César A. Nuñez, por su ayuda en la revisión de este trabajo y su sinceridad a la hora de decir las cosas como son... Al Dr. Mario A. Martínez, por haberme proporcionado un lugar donde poner equipo experimental, por brindarme su tiempo y experiencia para lograr los objetivos de esta investigación... Al Ing. Ramón de la Peña por haberme mostrado con el ejemplo que se pueden balancear las actividades académicas y de promoción humana para alcanzar la felicidad. Al Dr. Carlos Mijares por su apoyo incondicional en la formación de Acciones por México y sus invaluables consejos profesionales y personales... A mis amigos los Escaleros: Eliezer, Karen, Jorge, Linda, Raúl e Iván, que me ayudaron a aprender constantemente y darle otro enfoque más humano y agradable a la vida.... A los misioneros de las frates de San Antonio y anexos, San Francisco Villacorona, La Luz y Vascogil por haberme apoyado en mi búsqueda de la verdad en la Sierra de Durango... A los JMIs, que me aguantaron mis coletazos de Grillosaurio... A Iván Garza, Faustino García, Romeo Treviño, Oziel González, Mario Covarrubias, César Rivas, Javier Aranda, Miguel Velasco, Paco Gaytán, Angelo, JAMO y el resto de la bola de canallas que me echaron la mano en mis locos proyectos... A Sayuri y Emma, por ser tan buenas amigas... Especialmente quiero agradecer al Dr. Federico Viramontes por sus aportaciones a mi desarrollo profesional, por no perder el ímpetu de mejorar las cosas en el ITESM y por ser un amigo en todo momento.... i.

(6) índice. Agradecimientos índice Lista de tablas Lista de figuras. i ii iv v. Capítulo 1: Introducción 1.1. ¿Qué es el biodiesel? 1.2 Características generales del biodiesel. 1 2. Capítulo 2: Antecedentes del uso de biodiesel. 2.1 Historia del biodiesel 2.2. Biodiesel en Europa 2.3. Biodiesel en Japón 2.4. Biodiesel en Canadá 2.5. Biodiesel en los Estados Unidos. 9 10 13 13 13. Capítulo 3: Justificaciones para el uso de biodiesel. 3.1 El petróleo se está acabando 3.2 Fenómeno de calentamiento global 3.3 El Biodiesel puede ser rentable en México (Perspectivas de negocio del biodiesel). 17 20 24. Capítulo 4: Principios básicos de los motores diesel. 4.1. Funcionamiento de un motor diesel con ciclo de cuatro tiempos 4.2. Funcionamiento de un motor diesel con ciclo de dos tiempos 4.3. Sistemas principales de un motor diesel 4.4. Clasificación de los motores diesel. 31 34 35 40. Capítulo 5: Producción y caracterización de biodiesel. 5.1. Proceso de Transesterifícación 5.2. Alcohol (Etanol o Metanol) 5.3. Tipos de Catalizadores 5.4. Tipos de Aceite Vegetal 5.5. Proceso de Transesterificación de aceites vegetales con metóxido de sodio 5.6. Planta de transesterificación de aceites vegetales para la producción de biodiesel. 44 46 47 49 52 55. Capítulo 6: Experimentos de laboratorio, proyecto biodiesel. 6.1. Transesterifícación de aceite vegetal nuevo variando el tiempo de reacción 6.2. Transesterificación de aceite nuevo variando la concentración de NaOH 6.3. Producción de Biodiesel con aceite vegetal usado 6.4. Búsqueda de la mejor opción para separar los metilésteres de la glicerina 6.5. Solidificación del glicerol a 4°C para su separación del biodiesel. 60 61 63 64 67 ii.

(7) 6.6. Separación de muestras de metilesteres de aceite usado sin el uso de refrigeración 6.7. Determinación del índice de yodo de las muestras de metilesteres 6.8. Obtención de biodiesel a altas temperaturas 6.9. Recuperación de glicerina en muestras transesterificadas a 65°C 6.10. Medición de densidad de distintas muestras de biodiesel 6.11. Medición del índice de Refracción de glicerina de distintas muestras 6.12. Monitoreo de pH de las muestras después de lavarse 6.13. Prueba de viscosidad de biodiesel hecho de distintos aceites 6.14. Caracterización de muestras de biodiesel hechas a partir de mezclas de aceite de maíz Mazóla/aceite de coco y aceite Gardenia de reuso/aceite de coco. 68 68 71 72 72 74 75 77 78. Capítulo 7: Posibles efectos del uso de biodiesel en un motor de combustión interna. 7.1. Grado de saturación y naturaleza del aceite vegetal 83 7.2. Comportamiento del aceite lubricante del motor con respecto al uso de aceite vegetal y/o metilesteres como combustible 86 7.3. Fallas posibles por residuos de glicerina 88 7.4. Fallas posibles por catalizador básico 89 7.5. Alcohol sin reaccionar 90 7.6. Presencia de agua 90 7.7. Compatibilidad del biodiesel con distintos materiales 90 7.8. Falla de paro total del motor por engaño de sensores electrónicos 92. Capítulo 8: Conclusiones Conclusiones. 95. Resúmenes y anexos Resumen y Anexo del Capítulo 1 Resumen y Anexo del Capítulo 2 Resumen y Anexo del Capítulo 3 Resumen y Anexo del Capítulo 4 Resumen y Anexo del Capítulo 5 Resumen y Anexo del Capítulo 6 Resumen y Anexo del Capítulo 7 Norma Europea DIN 51606 para Biodiesel. 100 102 108 110 112 116 118 121. iii.

(8) Lista de Tablas Tabla l.l.Promedio de reducción de emisiones en motores Cummins y DDC de hidrocarburos no quemados (HC), monóxido de carbono (CO), material particulado (PM) y dióxidos de azufre (SOx), usando mezclas de biodiesel 100%(B100) y biodiesel 20%(B20) con respecto al petrodiesel 100% Tabla 2.1. Porcentajes de compra de vehículos AFV en nuevas compras según lo estipulado por EPACT Tabla 3.1. Rendimientos de producción de aceite en litros por hectárea por ciclo agrícola para distintas especies vegetales. 5 14 25. Tabla 3.2. Comparación de costos del biodiesel con relación a otros combustibles en un camión diesel Tabla 5.1. Efectos de la presencia de agua en la transesterificación de 100 grs de aceite de coco usando etanol basándose en el porcentaje de obtención de glicerina con respecto al que se obtendría estequiométricamente. 46. Tabla 5.2. Porcentajes de catalizador consumido después de participar en una reacción de transesterificación durante 20 minutos. 49. Tabla 6.1. Recuperación de biodiesel y glicerina después de transesterificar a temperatura ambiente con distintas cantidades de catalizador Tabla 6.2. Recuperación de biodiesel y glicerina después de transesterificar aceite usado a 25°C con distintas cantidades de catalizador Tabla 6.3. índices de yodo obtenidos para 4 muestras de aceite distintas Tabla 6.4. Posibles escenarios de errores en el cálculo del índice de yodo causados por errores de medición de B y S de más / menos 1 mililitro Tabla 6.5. Obtención de glicerol como medida de compleción de reacción de transesterificación a 65°C para distintos aceites Tabla 6.6. Densidad de muestras de biodiesel hechas a partir de distintos aceites vegetales Tabla 6.7. índices de refracción de muestras de glicerol hechas a partir de distintos aceites vegetales Tabla 6.8. Monitoreo a largo plazo de PH de muestras de biodiesel después de un lavado Tabla 6.9. Viscosidad de distintas muestras de biodiesel a 25°C Tabla 6.10. Mezclas de biodiesel compuesto: aceite vegetal/aceite de coco Tabla 6.11. Resultados de pruebas de caracterización de biodiesel hecho a partir de mezclas de aceite Mazóla o aceite de reuso con distintas proporciones de aceite de coco. 26. 62 64 70 70 72 73 74 76 78 79 79. Tabla 7.1 Velocidades relativas de oxidación de distintos tipos de ácidos grasos con relación a la velocidad de oxidación del ácido palmítico. 84. Tabla 7.2 Comportamiento de mezcla de aceite lubricante/metilester de soya: viscosidad a 40°C y a 100°C , Total Acid Number (TAN), Total Base Number (TBN), Compuestos insolubles en heptano y compuestos insolubles en benceno. g7. Tabla 7.3. Comparación de efectos que tienen los metilesteres de soya con respecto al petrodiesel sobre distintos materiales comunes en las partes del motor diesel. 91. Tabla 8.1. Relación de posibles fallas del motor diesel cuando use biodiesel como combustible especificando su posible causa, origen y solución vista desde el punto de vista del proceso para hacer biodiesel con el fin de evitar futuras fallas. iv.

(9) Lista de Figuras Fig 1.1. Los metilésteres pertenecen a una familia de ácidos grasos formados por 16-19 cadenas H-C-H unidas con 2 átomos de oxigeno Fig 1.2. Reacción de transesterificación de aceites vegetales para producción de metilésteres Fig.1.3. Consumo de combustible de motores Cummins y DDC con mezclas biodiesel 100% (B100), biodiesel 20%(B20)y Petrodiesel 100% Fig. 1.4. Potencia al freno de motores Cummins y DDC usando mezclas biodiesel 100% (B100), biodiesel 20%(B20)y petrodiesel 100% Fig.1.5. Emisiones de hidrocarburos no quemados en motores Cummins y DDC usando mezclas de biodiesel 100% (B100), biodiesel 20% (B20) y petrodiesel 100%. 2 2 3 4 4. Fig. 1.6. Emisiones de monóxido de carbono en motores Cummins y DDC usando mezclas biodiesel 100% (B 100), biodiesel 20% (B20) y petrodiesel 100%. 5. Fig. 1.7. Ejemplo genérico de un diagrama de flujo de la energía usada para producir aceite a partir de plantas vegetales (en este caso semillas de cáñamo). 7. Fig. 2.1. El Dr. Rudolf Diesel (1858-1913) y el primer motor diesel desarrollado en los talleres de AugsburgKrupp (actual MAN ONE) de 1892 a 1897. 9. Fig 2.2. Ventas de automóviles en Europa Occidental 1988-2002 Fig.2.3. Venta de automóviles con motor diesel en Europa Occidental Fig. 3.1. Producción mundial de petróleo 1900-2050 según estimados de EIA Fig.3.2. Después de 2016-2020, la demanda de energéticos superará la producción de petróleo posible. Para 2050 esta brecha será el doble de la producción de petróleo de 2001. 11 12 18. Fig.3.3. Explicación de efecto invernadero Fig.3.4. En esta gráfica se puede observar el aumento de emisiones anuales de carbono desde el inicio de la revolución industrial Fig. 3.5. Cambios en la temperatura de la atmósfera de la Tierra 1850-2000 Fig. 3.6. El uso de combustibles fósiles provoca que aumente la cantidad neta de carbono en la atmósfera mientras que el uso de biocombustibles no incrementa la cantidad de carbono en la atmósfera, evitando así la agudización del problema de calentamiento global. 20. Fig. 3.7. Camión escolar International serie 3400 Fig. 4.1. Diagrama donde se muestran los componentes principales de un motor diesel Fig. 4.2. Carrera de admisión de ciclo diesel de cuatro tiempos Fig. 4.3. Carrera de compresión del ciclo diesel de cuatro tiempos Fig. 4.4. Carrera de potencia del ciclo diesel de cuatro tiempos Fig. 4.5. Carrera de escape del ciclo diesel de cuatro tiempos Fig.4.6. Operación del motor diesel de dos tiempos Fig. 4.7. Sistema Mecánico de inyección de combustible Fig. 4.8. Sistema de inyección electrónico Motor Navistar DT 444E Fig. 4.9. Sistema de admisión de aire con turbocargador de motor Detroit Diesel V6-92 Fig. 4.10. El sistema de compresión brinda aire comprimido al sistema de frenos de los camiones de servicio pesado Fig. 4.11. Sistema de escape típico, con múltiple de escape, tubo de escape, silenciador y pipa de salida Fig. 4.12. Sistema de lubricación del motor diesel Fig. 4.13. Componentes principales de un sistema de enfriamiento y sus funciones Fig. 4.14. La válvula de ventilación del cárter controla el flujo de los vapores desde la cubierta de la válvula hasta el múltiple de admisión. 26 30 31 32 33 33 34 35 36 36. 19. 21 22. 23. 37 37 38 39 39 V.

(10) Fig. 4.15. El turbocargador es un par de turbinas separadas pero a la vez conectadas por un eje que se usa para aumentar la presión de admisión de aire al motor usando la energía del flujo de los gases de escape Fig. 4.16. Sistema de inyección indirecta con precámara de combustión Fig. 4.17. Cámara de combustión de inyección directa Fig. 5.1. Efecto de exceso de alcohol en la transesterificación de aceite de girasol Fig. 5.2. Cinética de transesterificación de aceite de girasol para diferentes tipos de alcoholes Fig. 5.3 . Características de cinética de transesterificación para aceites de soya y girasol usando distintos catalizadores. 41 41 42 45 47 48. Fig. 5.4. Acido oleico en cadena totalmente descrita Fig. 5.5 Acido oleico representado por número de cadenas H-C-H con un solo enlace doble Fig. 5.6. Acido Linoleico Fig. 5.7. Acido Linolénico Fig. 5.8. Acido Esteárico Fig. 5.9. Contenido de ácidos grasos para distintas grasas vegetales usadas en la industria alimenticia Fig. 6.1. Preparación del metóxido de sodio Fig.6.2. Todas las muestras de biodiesel hechas en los apartados 6.1 y 6.2 fueron sometidas a centrifugación después de la separación por diferencia de densidades Fig.6.3. Diagrama del destilador usado para separación de los componentes de una mezcla Fig.6.4. Sistema de filtrado usado para intentar separar el glicerol del biodiesel Fig. 6.5. En el momento de usar la bureta para dosificar el tiosulfato de Sodio, es necesario tener en cuenta que el nivel de lectura del líquido debe ser la parte inferior del menisco que se forma por tensión superficial entre el líquido y las paredes interiores de la bureta. 50 50 50 50 50 51 61. Fig. 6.6. El tiosulfato de Sodio debe agregarse poco a poco hasta que el líquido del matraz quede transparente. Fig.6.7. Matraz volumétrico o pignómetro usado en las operaciones de medición de densidad de muestras de biodiesel Fig.6.8. Refractómetro de mano usado para medir el índice de refracción de muestras de glicerol Fig.6.9. Gráfico en donde se relaciona el índice de refracción de muestras de glicerol con la temperatura de la reacción de transesterificación (aceite Lirio nuevo) Fig.6.10. Gráfico en donde se relaciona el índice de refracción de muestras de glicerol con la temperatura de la reacción de transesterificación (aceite Gardenia usado) Fig.6.11. Medidor digital de pH usado para medir el pH de las muestras de biodiesel Fig.6.12. Viscosímetro de Oswald Fig.6.13. Gráfica en donde se comparan la viscosidad y el índice de yodo para muestras de biodiesel hecho a partir de distintas mezclas de aceite Mazóla / aceite de coco Fig.6.14. Gráfica en donde se comparan la viscosidad y el índice de yodo para muestras de biodiesel hecho a partir de distintas mezclas de aceite de reuso / aceite de coco Fig.7.1.Comportamiento del valor del índice de yodo de aceite de soya y 100% metilester de soya con respecto al tiempo, muestras sometidas a un flujo de aire de 30 1ts/hr a 140°C FÍg.7.2.Comportamiento de la viscosidad de aceite de soya, 50% aceite/50% metilester, 70%aceite/30% metilester y 100% metilester de soya con respecto al tiempo, muestras sometidas a un flujo de aire de 30 Its/hr a 140°C. 71. Fig 7.3. La figura muestra la boquilla de un inyector de combustible enviando un chorro atomizado de diesel en la cámara de combustión Fig. 7.4. El aceite lubricante de motor adulterado con una cantidad mayor a 5% de biodiesel, después de ser expuesto a un flujo de aire caliente por más de 150 horas, puede aumentar su viscosidad formando depósitos. 63 65 66. 70. 73 74 74 75 76 77 80 81 84. 85 85. vi.

(11) sólidos que pueden tapar las venas de lubricación del motor provocando fallas catastróficas Fig. 7.5. Corte transversal de un pistón donde se muestran las zonas de concentración de temperatura provocadas por plastas de disacryl en áreas superficiales del pistón Fig 7.6. Trazas de catalizador en el biodiesel pueden reaccionar con los gases de la combustión del motor formando carbonates de calcio que se acumulan en las válvulas y manifold de escape. 88 89 90. vii.

(12) Capítulo 1: Introducción Este trabajo se enfoca en la producción y caracterización de metilesteres de aceites vegetales, comúnmente llamados biodiesel, para su uso en motores diesel de combustión interna. Los datos obtenidos en esta investigación se usarán para diseñar el proceso de producción de un combustible que cumpla con las características necesarias para asegurar que un motor diesel funcione con éste de tal manera que su desempeño sea similar al obtenido cuando se utiliza diesel de petróleo. En el análisis de las características deseables de un biodiesel para su uso en un motor de combustión interna y el desarrollo de un proceso de producción de biodiesel, se integran algunas herramientas tales como el diseño de experimentos, análisis de procesos, diseño de producto e integración de equipos de trabajo especializados en distinta áreas del conocimiento. El conocer y controlar las condiciones de producción de biodiesel permitirá evitar la presencia de sustancias indeseables en el combustible que puedan dañar los componentes de un motor de combustión interna. El uso de reactores de producción de metilesteres fomentará un desarrollo sustentable para la industria automotriz mexicana, dado que los motores que usen combustible biodiesel emitirán menos residuos contaminantes tales como dióxido de azufre e hidrocarburos no quemados a la atmósfera. El uso de biocombustibles evita también que el problema de calentamiento global aumente pudiendo también ser un factor de reversión de sus efectos a largo plazo. El uso de biodiesel tiene la ventaja de que no se tendrán consecuencias económicas adversas en términos de cambios sustanciales a procesos de manufactura necesarios para la fabricación de motores actuales de combustión interna en el momento en que se agoten las reservas mundiales de hidrocarburos. Las operaciones agrícolas de siembra, cosecha y procesamiento de plantas productoras de aceites vegetales y alcoholes, favorecerán el desarrollo sustentable del sector agrícola de México. 1.1. ¿Qué es el biodiesel? El biodiesel es un combustible hecho a partir de grasas vegetales o animales procesadas mediante un proceso químico llamado transesterificación. Las grasas vegetales o animales están conformadas a partir de triglicéridos. Los triglicéridos son esteres compuestos de glicerol y de uno a tres ácidos grasos. El glicerol es un alcohol trihídrico. Los ácidos grasos son ácidos carboxílicos orgánicos. Los esteres son compuestos orgánicos cuya fórmula general es RCO2R' (donde R y R' son cadenas de ácidos grasos). Se les denomina como aceite a las grasas vegetales o animales en estado líquido. La transesterificación es un proceso químico en el que se mezcla alcohol (etanol o metanol) con un catalizador que puede ser hidróxido de potasio o hidróxido de sodio para después ser agregado al aceite vegetal virgen. Este proceso tiene la finalidad obtener glicerina y esteres de ácidos grasos como productos de la reacción. Los esteres de ácidos grasos son 9 veces menos viscosos que los triglicéridos de aceites vegetales con aproximadamente el mismo poder calorífico. Los esteres líquidos se filtran y se separan de la glicerina precipitada para pasar a un proceso de purificación consistente en lavado con agua, secado al vacío y filtrado. Nos referiremos con el término de metilesteres a los esteres obtenidos usando metanol y etilésteres a los esteres obtenidos usando etanol.. 1.

(13) Fig 1.1. Los metilésteres pertenecen a una familia de esteres de ácidos grasos formados por 16-19 cadenas H-C-H unidas con 2 átomos de oxígeno.. CH2-OH. CH2-O-CO-R CH2-O-CO-R' + 3NaOCH3. •>3CH3-O-CO-R + CH-OH. CH2-O-CO-R" Triglicérido de aceite vegetal. CH2-OH Metóxido de sodio. Metil-Ester. ílicerina. Fig 1.2. Reacción de transesterificación de aceites vegetales para producción de metilésteres. Los términos R, R' y R" se refieren a cadenas de ácidos grasos hechas de Oxígeno, Hidrógeno y Carbono cuyos enlaces son sencillos o múltiples.. 1.2 Características generales del biodiesel. El metilester de aceite vegetal, o biodiesel, es muy similar al diesel usado en motores de combustión interna. La viscosidad del biodiesel duplica en valor a la viscosidad del diesel de petróleo, por lo que es relativamente cercana en valor. La viscosidad del aceite vegetal es de 10 a 18 veces mayor que la del diesel de petróleo. Por esto el biodiesel es más susceptible de ser usado en los sistemas de inyección de los motores diesel de combustión interna sin causar problemas o modos de falla. El biodiesel tiene mejores propiedades de lubricidad con respecto al diesel de petróleo, por lo que no requiere azufre como aditivo lubricante. El mezclar tan sólo un 1% de biodiesel al petrodiesel (desde este momento referiremos con este término al diesel de petróleo), mejora la lubricidad del combustible enun65%[l]. El biodiesel debe cumplir con algunos estándares de calidad dictados por los fabricantes de motores diesel para ser considerado como un combustible adecuado, con esto se minimiza la variabilidad en el desempeño y se asegura un ciclo de vida normal para los motores diesel existentes que usen este combustible en relación con los que usan diesel de petróleo. El biodiesel tiene una capacidad calorífica similar a la del petrodiesel independientemente del aceite y tipo de alcohol usado para su producción. Por ejemplo, el biodiesel hecho a partir de aceite de cañóla y metanol tiene un poder calorífico de 40.5 kJ/kg, el biodiesel hecho a partir de aceite de cañóla y etanol tiene también un poder calorífico de 40.5 kJ/kg, 2.

(14) en comparación con el poder calorífico del petrodiesel, que es de 45.5 kJ/kg [1]. El biodiesel tiene también un punto de vaporización de 153° C,3 veces más alto que el del petrodiesel, por lo que se puede manejar y transportar biodiesel a mayores temperaturas en relación con las temperaturas de manejo del petrodiesel con un menor riesgo de tener vapores potencialmente inflamables. Los motores diesel presentan características parecidas de desempeño con respecto a consumo de combustible, torque y potencia al freno con respecto al petrodiesel, independientemente de que se use biodiesel puro, una mezcla de biodiesel y petrodiesel o petrodiesel puro como combustible [2]. Potencia al freno es la potencia del motor medida en la flecha de salida de potencia motriz mediante un dinamómetro. Lo anterior se muestra en las Figuras 1.3 y 1.4 presentadas a continuación.. Consumo de Combustible enKg combustible /Hp-Hr. O .2 5 -T. O .2. 0.15. O .1. 0.05. O. u m m in s N 14. D D C S e r i e 50. u m m in s B 5 .9. Figura 1.3. Consumo de combustible de motores Cummins y DDC con mezclas biodiesel 100% (B100), biodiesel 20% (B20) y Petrodiesel 100%[2], El consumo con biodiesel 100% es de un 10 a un 15% mayor que usando petrodiesel 100%.. 3.

(15) Potencia del motor en HP. C u m m in s N 14. D D C S e r i e 50. u m m in s B 5 .9. Fig.1.4. Potencia al freno de motores Cummins y DDC usando mezclas biodiesel 100% (B100), biodiesel 20% (B20) y petrodiesel 100% [2]. La potencia con biodiesel 100% es de un 5 a un 10% menor que usando petrodiesel 100%.. En lo referente a emisiones de monóxido de carbono (CO), hidrocarburos no quemados (HC), dióxidos de azufre (SOx) y material particulado (PM), con el uso de biodiesel los motores se comportan de la siguiente manera [2]:. Emisiones totales de Hidrocarburos. HC'sÍ2r/HP-Hr) 0.3 5. J. I^ÜHIV. B100 B20. Petrodiesel. O. C u m m i n s N 14. D D C S erie 5O. C u m m i n s B 5 .9. Fig.1.5. Emisiones de hidrocarburos no quemados en motores Cummins y DDC usando mezclas de biodiesel 100% (B100), biodiesel 20% (B20) y petrodiesel 100%[2]. Las emisiones de HC's con biodiesel 100% son de un 80 a un 90% menores que usando petrodiesel 100%..

(16) Emisiones de Monóxido de carbono. CO (gr/HP-Hr). O .5 O. C u m m in s N 14. D D C S e r i e 50. C u m m in s B 5 .9. Fig.1.6. Emisiones de monóxido de carbono en motores Cummins y DDC usando mezclas biodiesel 100% (B100), biodiesel 20% (B20) y petrodiesel 100%[2]. Las emisiones de CO con biodiesel 100% son 40% menores que usando petrodiesel 100%.. Comparación de emisiones de Biodiesel contra Petrodiesel 100%[2] Contaminante HC. B100 VS. Petrodiesel. B20 VS. Petrodiesel. -80% a -90%. -20% a -30%. CO. -40%. -10% a -20%. Material Particulado (PM). -30% a -50%. -5% a -15%. PM con catalizador. -50% a -60%. -10% a -22%. SOx. -100%. -20%. Tabla 1.1.Promedio de reducción de emisiones en motores Cummins y DDC de hidrocarburos no quemados (HC), monóxido de carbono (CO), material particulado (PM) y dióxidos de azufre (SOx), usando mezclas de biodiesel 100%(B100) y biodiesel 20%(B20) con respecto al petrodiesel 100%.. 5.

(17) El biodiesel presenta algunas características específicas en lo que respecta a su interacción con los componentes de un motor de combustión interna: •. •. •. •. • •. No se requiere hacer grandes modificaciones para que un motor diesel antiguo funcione con biodiesel (y en modelos nuevos ninguna). Con esto se evitan gastos de cambiar la capacidad instalada en talleres, gasolineras y refaccionarias para atender las demandas de los usuarios. El biodiesel presenta un número de cetano más alto que el petrodiesel ( 51 del biodiesel contra el 42 presente en el petrodiesel común). El número de cetano o cetanaje nos permite medir el grado de golpeteo del motor al arrancar (entre más alto, menos golpeteo). Es por esto que el arranque y funcionamiento de un motor que usa biodiesel es más suave que con el uso de petrodiesel [1]. El biodiesel tiene mayores características solventes en relación con el petrodiesel, por lo que tiene un efecto de limpieza de componentes tales como el tanque de combustible, mangueras, la bomba de inyección y los inyectores de combustible del motor. El biodiesel tiene una mayor lubricidad con respecto al petrodiesel. La lubricidad es la capacidad que tiene el combustible para evitar el desgaste de algunas partes móviles internas tales como las boquillas de los inyectores, los asentamientos de las válvulas de admisión y escape, las partes internas de la bomba de inyección y a los anillos de pistón durante el arranque. En el petrodiesel, la lubricidad se obtiene al mantener un cierto contenido de azufre en el combustible. Este azufre es el principal factor de las emisiones contaminantes de bióxido de azufre. El biodiesel, al no requerir azufre para lubricidad, presenta emisiones casi nulas de bióxido de azufre [1]. Al usar biodiesel como combustible, el consumo de aceite lubricante es casi igual que el consumo observado en un motor que funcione con petrodiesel. Las características específicas de desgaste de los componentes metálicos del motor son similares que cuando se usa petrodiesel.. Cada litro de biodiesel puede llegar a reemplazar de 0.9 a 0.95 litros de petrodiesel con relación a su aportación de poder calorífico al sistema del motor, esto es debido a que su poder calorífico es de 5 a 10% menor. Por cada watt/hr (Wh) de energía usada para producir un litro de biodiesel, se pueden obtener de 3.47 a 4.2 Wh al quemar este litro de biodiesel, (los Wh de diferencia son aportados por la energía solar que incide en las plantas de las que se obtienen los aceites para fabricar biodiesel). La relación de Wh de energía obtenible del biodiesel con respecto a los Wh de energía auxiliar usada para obtenerlo (factor de cosecha energética), depende de la variedad vegetal usada, la susceptibilidad de usar el bagazo de la planta en la producción de otras fuentes de energía (como el biogás), el tipo de alcohol usado y la eficiencia de la máquina térmica usada para obtener fuerza motriz o calor [3]. Adicionalmente, al usar biodiesel se reduce la cantidad actual de bióxido de carbono que emite un motor a la atmósfera en 78% en relación a lo que se emitiría si se usa petrodiesel como combustible [1]. Esto es debido a que los cultivos usados para obtener los aceites que se usan para fabricar biodiesel consumen grandes cantidades de carbono al efectuar el proceso de fotosíntesis necesario para su desarrollo.. 6.

(18) ENERGÍA SOLAR 161.1 J IMPUREZAS 1.9J. LABRANZA 17 J Ell'Ó Fig. 1.7. Ejemplo genérico de un diagrama de flujo de la energía usada para producir aceite a partir de plantas vegetales (en este caso semillas de cáñamo). En la parte izquierda del diagrama se pueden observar las entradas de energía (solar y auxiliar) hasta los productos (paja, bagazo, impurezas, aceite y energía no utilizable). Se puede observar que con 22 unidades de energía auxiliar que entran al sistema inicialmente, se obtienen 46.6 unidades de energía en forma de aceite, 27.4 unidades de bagazo y 85.2 unidades de paja, estos dos últimos productos se pueden usar como materia prima para hacer biogás o fertilizante que después reingresa al sistema [Véase referencia 4]. Algunos datos adicionales que podemos enumerar del biodiesel con respecto a sus efectos en la salud del ser humano son [1]: • • • • • •. El biodiesel es 10 veces menos tóxico por concentración en peso para nosotros que ¡a sal de mesa (La dosis letal para una persona de 70Kg. es la ingestión de 17.4 litros de biodiesel). El biodiesel tiene el mismo grado de biodegradabilidad que la dextrosa presente en el azúcar. El biodiesel no contiene azufre ni elementos carcinogénicos como el benceno. No produce irritaciones en la piel. El biodiesel aumenta la biodegradabilidad del petrodiesel en un 500%, por lo que frecuentemente se usa para limpiar derrames de hidrocarburos fósiles. Las emisiones de HC's y material particulado se reducen de un 50 a 90% al usar biodiesel, estos dos contaminantes son los que tienen un mayor efecto en la salud de las personas cercanas a los motores durante su funcionamiento.. Debido a que se tiene una reserva finita de hidrocarburos fósiles en el mundo, llegará el momento en que éstos se agotarán o será incosteable su extracción para uso en motores de combustión interna. Cuando llegue ese momento, será necesario redefmir la tecnología necesaria para obtener fuerza motriz para diversas aplicaciones, especialmente en el ramo automotriz y de generación de energía eléctrica. Dicha redefínición de la tecnología para obtener fuerza motriz costará mucho en términos de cambio de toda la maquinaria que se 7.

(19) usaba para manufacturar las piezas de un motor de combustión interna dependiendo de los nuevos requerimientos que tenga la nueva tecnología motriz. En el caso de que se pudiera tener un motor de combustión interna de diseño actual que funcione con un combustible renovable, es decir que se pudiera producir de nuevo en un tiempo razonable (tal como sucede con el biodiesel), no sería necesario cambiar toda la maquinaria existente instalada para manufacturarlo, aparte de que no sería necesario volver a capacitar intensivamente al capital humano para operar y dar servicio a las nuevas unidades de potencia motriz.. Referencias. 1. Información general del ciclo de vida del biodiesel, National Biodiesel Board (USA) http://www.biodiesel.org/pdf files/LifeCycle Summary.PDF 2. Chris Sharp, performance of diesel engines using biodiesel, Southwest Research Institute, San Antonio Texas 1998. 3. Charles L. Peterson, Todd Hustrulid, Carbón Cycle for rapeseed oil biodiesel fuels, Biomass and Bioenergy Vol. 14, N° 2, pp. 91-101, published by Elsevier Science Ltd, London UK, 1998. http://www.uidaho.edu/bae/biodiesel/research/past research.html , Página de web de investigaciones en biodiesel de la Universidad de Idaho (USA). 4. http://www.elsbett.com , Página de web de Elsbett AG de Alemania (Compañía dedicada a la fabricación de motores diesel que usen aceite vegetal).. 8.

(20) Capítulo 2: Antecedentes del uso de biodiesel. 2.1 Historia del biodiesel. Los orígenes del biodiesel se remontan a la propia invención del motor diesel. Un ingeniero mecánico alemán, el Dr. Rudolf Diesel, desarrolló el motor de ignición por compresión (al que ahora llamamos motor diesel) entre los años de 1889 y 1895. La intención inicial del Dr. Diesel fue que este tipo de motor de combustión interna funcionara con una gran variedad de combustibles incluyendo al aceite destilado de petróleo y al aceite vegetal virgen de distintas variedades de cultivos. El Dr. Diesel mostró su motor en la feria Mundial de París de 1900 usando aceite de cacahuate como combustible. En esa misma exposición, el Dr. Diesel asombró a los visitantes afirmando que: "Este motor patentado por mi, puede funcionar con casi cualquier tipo de hidrocarburo, desde gasolina a aceite de cacahuate" [1]. En 1911 el Dr. Diesel afirmó que: "El motor Diesel puede utilizar aceites vegetales como combustible, lo que podría ayudar al desarrollo de la agricultura en los países donde se use". En 1912 el Dr. Diesel afirmó que: "El uso de aceites vegetales como combustible para motores de compresión puede parecer insignificante el día de hoy, pero tal uso de aceite vegetal podría adquirir la misma importancia que hoy tienen el petróleo y el carbón mineral" [1]. En la región norte de Europa se vio que era mucho más económico fabricar combustible para motores de compresión a base de petróleo, que obtener este tipo de combustible a partir de cultivos de oleaginosas (variedades vegetales productoras de aceite), dado que el rendimiento de éstas últimas era pobre en términos de la relación entre la energía usada para cultivar plantas de aceite vegetal y la energía proporcionada por dicho aceite vegetal una vez tratado. Después del fallecimiento del Dr. Diesel en 1913, el motor diesel se redisefió y modificó a través de las décadas para usar el combustible más barato posible de aquel entonces y hasta la fecha: el aceite destilado de petróleo (los efectos ambientales no se habían tomado en cuenta en aquel entonces). La mayoría de estas modificaciones se enfocó en optimizar el funcionamiento del motor usando los destilados de petróleo que son mucho menos viscosos que el aceite vegetal con el que podía funcionar el motor diesel en un principio. La industria petrolera incluso bautizó al destilado de petróleo usado en los motores de ignición por compresión como "diesel".. Fig. 2.1. El Dr. Rudolf Diesel (1858-1913) y el primer motor diesel desarrollado en los talleres de Augsburg-Krupp (actual MAN ONE) de 1892 a 1897.. 9.

(21) Desde 1913 hasta principios de la década de los 1970's, el uso de aceites vegetales para funcionar como combustible de motores diesel se efectuó sólo en casos especiales en los que no se contaba con aceite destilado de petróleo. El uso de aceites vegetales y sus derivados corno combustible se introdujo por primera vez a gran escala para su uso en camiones y maquinaria pesada en Sudáfrica poco antes de la Segunda Guerra Mundial dada la escasez de hidrocarburos que tuvo el Imperio Británico en esos tiempos. Durante la primera mitad del siglo XX, no se dejaron de investigar los procesos de producción y refinación de aceites vegetales principalmente debido al aumento de la demanda de productos de consumo tales como aceite vegetal comestible, jabón y glicerina. Del desarrollo de estos productos químicos se derivan las técnicas de obtención de esteres de ácidos orgánicos (biodiesel). En las décadas de los 1950's y 1960's se llevó a cabo "la Revolución Verde" en la que mediante el uso de nuevas técnicas de mecanización agropecuaria aunado al uso de fertilizantes y técnicas genéticas se aumentó el rendimiento de los cultivos en un 250% en promedio. Esto dio pie a que en la década de los 70's se tomara al biodiesel como una alternativa rentable al petrodiesel que era escaso dada la ofensiva de la OPEP de 1973. Desde entonces se crearon varias agencias públicas y privadas en Estados Unidos y Europa dedicadas al estudio, desarrollo y comercialización del biodiesel. Algunas universidades tales como las de Missouri e Idaho en Estados Unidos y Graz en Austria han investigado y probado extensamente el biodiesel. Europa es el mayor productor de biodiesel en la actualidad, usándolo para aplicaciones de calefacción y en mezclas con petrodiesel de hasta un 50%. En Francia, Austria y Alemania es común encontrar bombas de despacho de biodiesel junto a las de petrodiesel y gasolina convencional. Estos países están promoviendo el uso de biodiesel para satisfacer sus necesidades energéticas no sólo por cuestiones ambientales, sino también para disminuir su dependencia en el petróleo importado y fomentar su sector agropecuario. 2.2 Biodiesel en Europa El crecimiento de la producción de biodiesel en Europa se debe primordialmente a dos factores: Primero, en 1992 se aprobó la Política Comunitaria de Agricultura (Common Agricultural Policy) en la que se regula la cantidad de excedentes de productos agrícolas mediante la regulación de "apartado " de tierras agrícolas. Esta legislación, provee también un subsidio sustancial a la producción de productos agrícolas no alimenticios para evitar que la sobreproducción de alimentos afecte los precios de venta en los mercados (y las ganancias de los productores). En algunas instancias, el subsidio de "apartado de tierras" es incrementado si las tierras apartadas se usan para obtener materias primas para producción de biodiesel. Dado que esto es bastante rentable para los productores, se llegó a un acuerdo con Estados Unidos (Blair House Agreement) en el que se estipuló un límite de producción europea de oleaginosas para fines no alimenticios que equivale a 1.0 millones de toneladas de semillas de soya. En respuesta a esta política de "apartado" de tierras, el área de cultivos de oleaginosas para producción de biodiesel se incrementó un 50% en la temporada 1995-96 hasta alcanzar 0.9 millones de hectáreas. En caso de continuar esta tasa de crecimiento, se estima que el límite de producción estipulado por el Blair House Agreement se alcanzará en un futuro cercano [2]. Segundo, en Europa los impuestos al petrodiesel y otros combustibles fósiles normalmente constituyen un 50% del precio al consumidor. En Febrero de 1994 el Parlamento Europeo estipuló una taza de exención de impuestos del 90% al biodiesel en los países de EU-15. 10.

(22) (Comunidad Europea) [2]. Desde 1997, se han aprobado leyes para exención de impuestos al biodiesel en Austria, Francia, Alemania, Italia, Irlanda, Noruega, Suecia, Polonia, Eslovaquia, y República Checa. En Francia por ley es obligatorio que todos los dieseis usados para transporte y maquinaria pesada deben contener al menos un 5% de biodiesel. La combinación de estos dos factores ha provocado que el biodiesel europeo alcance un precio competitivo con respecto al petrodiesel en la mayoría de los países de EU-15 (alrededor de 1.5 Euros/litro). La capacidad instalada de producción de biodiesel en los países de EU-15 alcanzó 1.1 millones de toneladas en 1995 [2]. Otro factor que favorece la producción de biodiesel en Europa es que el parque vehicular de vehículos con motores diesel se ha incrementado constantemente en la década de los 90's, independientemente de las ventas totales de vehículos, tal como se muestra en las siguientes gráficas: ir-. Venta total de automóviles en Europa Occidental 1988-2002. 1968. 1383. 1330. 1391. 1332. < Mensual. 1333. 133* —. 1395. 1336. Promedio. 1937. 1933. 1333. •. Total anual. 3000. 3001. 3002. Fig.2.2. Ventas de automóviles en Europa Occidental 1988-2002 [3].. 11.

(23) Ventas de automóviles diesel en Europa Occidental —« 7 0) '. ^»^^ ^. 8 6 6. o. =. i *-". #^^. ^5. S*. A. *t. 0) o . (0 ^. ^ o. ^s'. ^^^. 2 2 , *~ ^^ = 11990. i. i. i. 1995. 2000. 2005. 2010. Año Fig.2.3. Venta de automóviles con motor diesel en Europa Occidental [4].. Las ventas de unidades diesel han alcanzado un 40% del mercado de los países de EU-15, por lo que normalmente todo el biodiesel producido encuentra mercado. Sin embargo, no todo son buenas noticias en el mercado europeo de biodiesel. Aparte del límite impuesto por el acuerdo de Blair House, algunos gobiernos de países del EU-15 miran con desconfianza la producción de oleaginosas para fines energéticos debido a alegatos de pérdida de fertilidad en los suelos a largo plazo y conflictos por el uso y manejo del agua de riego (lo cual es evitable mediante técnicas de labranza mínima). Curiosamente, estos mismos gobiernos están en favor de la construcción de gasoductos para traer gas natural de Siberia (lo cual aumenta las ventas de tuberías y turbocompresores de sus industrias metal-mecánicas locales). Europa Occidental está considerando limitar la producción de biodiesel mediante transesterifícación debido a que esta produce también grandes cantidades de glicerina que saturan su industria, bajando el valor de productos químicos y farmacéuticos de exportación. El total de excedentes de glicerina en los países de EU-15 es de 80,000 toneladas anuales. Alemania dispone de sus excesos de glicerina mediante incineración, y actualmente está favoreciendo el desarrollo de nuevas técnicas de producción de biodiesel que no impliquen exceso de producción de glicerina (incluyendo el uso de aceites vírgenes sin procesar) [2].. 12.

(24) 2.3. Biodiesel en Japón En 1995 Japón comenzó un programa para evaluar la factibilidad del uso de biodiesel para vehículos de transporte y carga. Se construyó una planta de reciclaje para los aceites vegetales usados en el área de Tokio. Esta planta produce actualmente 200,000 toneladas de biodiesel por año. Japón importa anualmente 4.9 millones de toneladas de semillas de soya y 2.04 millones de toneladas de semillas de cañóla. Es probable que con el fin de sacar más provecho económico a lo que se pagó por importar dichas oleaginosas, el número de plantas de proceso de aceites vegetales usados para producir biodiesel aumente en un futuro cercano [2]. 2.4. Biodiesel en Canadá. A principios de la década de los 90's, los productores canadienses decidieron aumentar su producción de semillas de cañóla en respuesta a los costos relativamente altos de producción, manejo y transporte de cereales tales como maíz y trigo. Canadá produce 6.0 millones de toneladas de semillas de cañóla, de los cuales obtiene 1.3 millones de toneladas de aceite vegetal. El uso de nuevas variedades de cañóla tales como la Brassica Juncia y mejoras en el control de plagas promete incrementos de producción de un 50% en el mediano plazo. La mayoría de la producción de aceite vegetal se usa para consumo interno y exportación a Estados Unidos y Japón. Sin embargo, el ministerio de agricultura Canadiense estudia la posibilidad de usar semillas de cañóla mermadas por plagas o heladas para su uso en la fabricación de biodiesel (esto es de un 5 a un 10% de su producción anual) [2]. El Acta Canadiense de Combustibles Alternos estipula que un 50% de todas las compras de vehículos gubernamentales deben ser hechas en unidades que usen combustibles alternos y se requerirá que este porcentaje aumente a 75% para 2004. Sin embargo se toma como combustible alterno a cualquier combustible que no provenga de petróleo, por lo que realmente no se tiene legislación alguna que fomente el uso de biodiesel. Tampoco se estipulan exenciones fiscales por el uso de biodiesel, por lo que el mercado del biodiesel en Canadá es limitado. En Canadá el biodiesel producido actualmente se utiliza como aditivo para aumentar el cetanaje del petrodiesel en pequeñas flotas locales de autobuses urbanos y de transporte de carga. 2.5. Biodiesel en los Estados Unidos. En los Estados Unidos se produce biodiesel con fines comerciales, aunque en menor escala que en Europa. Procter & Gamble es hasta ahora el único fabricante de biodiesel a escala comercial que existe en los Estados Unidos. La mayor parte del biodiesel producido en los Estados Unidos es fabricado a partir de aceite de soya. Esto es debido a que Estados Unidos produce 96'552'120 metros cúbicos de soya al año (1998) y cada uno de estos metros cúbicos puede producir 165 Its de biodiesel (Aunque realmente muy poco de esta producción anual se usa para fines energéticos, dado que el aceite de soya es una materia prima poco idónea). A pesar del potencial que tiene Estados Unidos para producir biodiesel, sólo unos pocos vehículos gubernamentales usan biodiesel como combustible en su totalidad. La mayoría del biodiesel producido en Estados Unidos es usado como aditivo para disminuir las emisiones contaminantes de los motores diesel. La mezcla más común usada en Estados Unidos es 20% biodiesel y 80% petrodiesel. En la temporada 1997-1998, se produjeron 9.1 millones de toneladas de bioaceites (soya, maíz, algodón, cacahuate y cártamo) y se importaron 1.6 millones de toneladas (girasol, cañóla, coco y oliva). Si todo este aceite se usara sólo para producir biodiesel, se obtendrían 12.8 millardos de litros. Esta cantidad equivale a 14% del consumo total de diesel en los Estados Unidos (91.5 millardos de litros). Sin embargo, es imposible que toda la producción de oleaginosas en 13.

(25) Estados Unidos se use para fines energéticos, por lo que el Departamento de Energía del Gobierno de Estados Unidos a través de su Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL por sus siglas en inglés) investiga formas de cultivar especies susceptibles de producir aceite [5.]. En 1992, el Congreso Estadounidense aprobó un proyecto de ley llamado Acta de Políticas Energéticas (EPACT por sus siglas en inglés). El objetivo de EPACT es disminuir el uso de petróleo de Estados Unidos en un 10% para el año 2000 y 30% para 2010 con respecto a los niveles de uso de 1992. Después de la aprobación de EPACT, se implementaron subsidios gubernamentales en el desarrollo de vehículos eléctricos, vehículos que usen etanol, metanol y biodiesel, así como otras fuentes alternas de energía. Regulaciones de EPACT. EPACT requiere que se aumente el porcentaje de compra de vehículos de transporte que usen combustibles alternos (Alternative Fuel Vehicles o AFV por sus siglas en inglés) para todas las flotas de transporte que circulen por las carreteras de Estados Unidos. EPACT requiere porcentajes de compra de unidades AFV para: • Cualquier flota federal o estatal, incluyendo patrullas de policía, unidades postales, autobuses escolares, etc. • Cualquier flota de camiones de distribución de combustibles alternos. • Cualquier persona que posea, opere, rente o controle de cualquier forma 50 o más vehículos de trabajo dentro de Estados Unidos, tomando en cuenta que 20 o más de esos vehículos operen principalmente dentro de un área con una población registrada de al menos 250,000 habitantes en el censo de 1980 o que 20 o más de estos vehículos sean proveídos de combustible de manera centralizada o capaces de ser proveídos de combustible de esta manera [6].. Año. Flotas Federales. Flotas Estatales. Distribuidores de Combustible Alterno. Flotas Municipales y Privadas. 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006. 50% 75% 75% 75% 75% 75% 75% 75%. 15% 25% 50% 75% 75% 75% 75% 75% 75%. 50% 70% 90% 90% 90% 90% 90% 90% 90%. 20% 40% 60% 70% 70%. 75%. Tabla 2.1. Porcentajes de compra de vehículos AFV en nuevas compras según lo estipulado por EPACT [6].. Según EPACT, se puede clasificar como combustibles alternos al gas propano, gas natural, combustibles líquidos derivados del carbón, hidrógeno, biocombustibles, autos eléctricos y 14.

(26) cualquier otra forma de combustible no derivado de petróleo. El propano, el gas natural y los combustibles líquidos derivados de carbón son combustibles fósiles y no contribuyen a disminuir las emisiones de carbono a la atmósfera, lo único que los diferencia del petróleo es que no se importan de fuera de Estados Unidos, por lo cual su supuesta equivalencia para fines del EPACT es muy cuestionable. EPACT considera que cualquier mezcla de biodiesel-petrodiesel B20 o mayor cumple con los requerimientos de un combustible alterno. En Enero de 2001, el Departamento de Transporte de Estados Unidos (DOE por sus siglas en Inglés) promulgó un sistema de "créditos" de uso de combustible alterno que equivalen a la adquisición de un vehículo de combustible alterno. Para el caso del biodiesel, se toma como un "crédito" cualquier compra de 450 galones de biodiesel 100% o su equivalente en la compra de mezclas. Las flotas pueden usar estos "créditos" de uso de combustible alterno para cubrir sus requerimientos de cumplimiento de las normas de EPACT hasta en un 50%; con excepción de las flotas de reparto de combustible alterno, que pueden cumplir sus requerimientos de cumplimiento de las normas hasta en un 100% [7]. Por ejemplo, si se maneja una flota federal de vehículos de transporte y se requieren adquirir 50 unidades en 2001, se requiere que el 75% de éstas use combustible alterno, el esquema para cumplir con las normas de EPACT puede ser el siguiente: • • • • •. Comprar 6300 galones de biodiesel puro o su equivalente en mezclas (ej. 31500 galones de B20) para ser usados en sólo 19 unidades, usar otras 19 unidades que usen gas natural o etanol. Adaptar 19 unidades para que usen etanol como combustible, adaptar 19 unidades para que funcionen con gas natural como combustible. Adaptar 38 unidades para que usen etanol como combustible. Adaptar 38 unidades para que usen gas natural como combustible. Adaptar 38 unidades para que funcionen con baterías eléctricas.. Como se puede observar, los grupos de interés de las compañías de combustibles fósiles tuvieron algo de influencia en los legisladores que aprobaron esta regulación. El uso de mezclas de biodiesel les permite a los gerentes de tráfico de las flotas federales cumplir con parte de los requerimientos de EPACT de una manera económica y casi instantánea, ya que no requieren hacer modificaciones mecánicas a sus unidades ni cambiar las estaciones centralizadas de despacho de combustible. Sin embargo, no les permite cumplir con las normas de EPACT totalmente, gracias a esto, los gerentes de tráfico en el año 2000 utilizaron los "créditos" de biodiesel en tan sólo 2% de sus adquisiciones de cumplimiento de las normas de EPACT (105 de un total de 8598 adquisiciones). Aún así, el uso de biodiesel en Estados Unidos aumentó un 600% de 1999 a 2000 (12 flotas usando 86,000 galones en 1999 a 28 flotas usando 563,000 galones en 2000). Al momento de la escritura de este capítulo (año 2001), se estima que la producción anual de biodiesel en Estados Unidos alcanzará 20 millones de galones (unas 69,300 toneladas métricas). Según el Buró Nacional de Biodiesel de Estados Unidos (NBB por sus siglas en Inglés), la capacidad de producción de biodiesel en Estados Unidos alcanzará 80 millones de galones anuales (277,200 toneladas métricas) en 2002 [7].. 15.

(27) Referencias. 1. Joshua and Kaia Tickell, "From the Fryer to the Fuel Tank: The complete guide to using vegetable oil as an alternative fuel", Tickell Energy Consulting, Sarasota Florida, 1999 pp. 23 2. Ted Gowan, Bi-weekly bulletin, August 30 1996, gobierno Winnipeg, Canadá. http://www.agr.gc.ca/policy/winn/biweeldy/English/biweekly/volume9/v9nl7e.htm. 3. Reporte de ventas de automóviles, 4 de Abril de 2002. http://lmc.co. uk/autos/Montly_Commentary.html 4. Informe "Diesel Sales Take Off in Europe" 4 Febrero, 2002. http://wardsauto.com 5. Lewis M. Brown, Biodiesel from microalgae: complementary in a fuel development strategy, National Renewable Energy Laboratory, Golden Colorado, 1999. 6. Joshua and Kaia Tickell, "From the Fryer to the Fuel Tank: The complete guide to using vegetable oil as an alternative fuel", Tickell Energy Consulting, Sarasota Florida, 1999 pp. 43-45 7. U.S. Department of Energy, Office of Transportation Technologies, EPAct Fleet Information and Regulations, Reporting Biodiesel Fuel Credits, August 2001.. 16.

(28) Capítulo 3: Justificaciones para el uso de biodiesel. 3.1. El petróleo se está acabando. Los motores de combustión interna actuales utilizan combustibles fósiles tales como petrodiesel y gasolina para obtener energía calorífica para activar sus componentes mecánicos. Por esto ahora hablaremos un poco acerca de éstos y la fuente de donde provienen en su mayoría: el petróleo. Se les denomina combustibles fósiles a todos aquellos derivados de petróleo y otros hidrocarburos obtenidos del subsuelo. El petróleo, principal fuente de combustibles fósiles, se formó hace millones de años, cuando algas, heléchos y otras plantas primitivas fueron atrapadas en capas sedimentarias de la corteza terrestre donde fueron calentadas por aplastamiento, de tal manera que los ácidos grasos presentes en esta materia orgánica se convirtieron en una sopa de hidrocarburos de consistencia aceitosa a la que llamamos petróleo. El petróleo se extrae de las capas superiores de la corteza terrestre y se transporta a una refinería donde se calienta hasta su punto de ebullición para llevar a cabo un proceso de destilación. En esta destilación se separan las distintas moléculas constitutivas de los hidrocarburos aromáticos presentes en el petróleo para fabricar combustible y otros productos industriales. La destilación del petróleo ocurre dentro de una torre alta de acero inoxidable a la que se denomina torre de destilación. Los vapores del petróleo calentado se levantan hasta el centro de la torre donde enfrían con una ráfaga de aire fresco. Los vapores condensan en líquidos que se recolectan por medio de canaletas colocadas dentro del interior de la torre. Las canaletas se colocan en diversos niveles de la torre para recolectar hidrocarburos de distinta densidad y pureza. Los hidrocarburos pesados, como el aceite del motor, condensan en el fondo de la torre mientras que los hidrocarburos ligeros, como gasolina, condensan en la parte superior de la torre. En términos prácticos, existe una cantidad finita de petróleo en la corteza terrestre, dado que para que se lleve a cabo el proceso para crear nuevo petróleo se requiere de millones de años. Por esto a los combustibles obtenidos de hidrocarburos de la corteza terrestre se les denomina combustibles "fósiles". El consumo mundial de petróleo se ha incrementado en un 2.2% anual desde 1993, alcanzando 75.6 millones de barriles diarios en el primer semestre de 2000. La Administración de Información Energética del Departamento de Energía de Estados Unidos (EIA pos sus siglas en Inglés) efectuó un estudio en el que se estima que la demanda mundial de petróleo se incrementará 1.1-2.7 % anual en promedio. Siguiendo una tendencia conservadora de incremento de 2% anual, la EIA estimó que la máxima producción de petróleo posible se alcanzará alrededor del año 2010-2015 [1], después de eso, la cantidad de petróleo disponible disminuirá constantemente. Debido a esta constante disminución de petróleo disponible, es probable que el combustible fósil de pronto aumente su precio llegando a una situación de crisis de energéticos.. 17.

(29) Producción de Petróleo 1900-2050 (O. o (O JD 0). •o. 8E 00. 1900 1925 1950 1975 2000 2025 2050. Año Fig. 3.1. Producción mundial de petróleo 1900-2050 según estimados de EIA. El máximo de producción se alcanzará en 2016, después de esto, la producción disminuirá paulatinamente [1].. Una crisis de energéticos ocurre cuando hay un aumento repentino y sostenido del precio del petróleo después de una disminución de disponibilidad. En estas situaciones de crisis, petróleo podría convertirse en un artículo demasiado costoso para que el público lo use como fuente de potencia para vehículos automotores, favoreciendo su uso para la obtención de polímeros y químicos industriales de más valía. Un ejemplo de esto sucedió en los años 70, cuando las naciones del Oriente Medio refrenaron la producción petrolífera, controlando el precio mundial del petróleo. En 1973, la Organización de Países Exportadores de Petróleo (la OPEP), llegó a controlar un 36% de la producción petrolera mundial. Actuando juntos, estos países aumentaron el precio internacional del petróleo de $10 a $56 USD por barril, empujando las economías occidentales a un estancamiento económico [2] (aunque esto impulsó el desarrollo de fuentes alternas y esquemas para el uso eficiente de la energía). Los países occidentales, reconociendo su vulnerabilidad en materia de energéticos, contraatacaron buscando nuevos yacimientos de petróleo dentro de su control. México, Alaska, el Mar del Norte, y otros lugares, comenzaron a proveer más petróleo que nunca a los mercados de Estados Unidos, Europa y Japón. Para 1986, la participación de los países del Medio Oriente en el mercado petrolero mundial había caído al 16% y el precio del hidrocarburo había caído a $6 USD por barril. Esta disminución del precio del petróleo costó mucho a algunos sectores de la economía de Texas y Alaska en Estados Unidos, así como a México, Noruega y la URSS, pero en general fue una época de bonanza económica para la mayoría de las economías occidentales. Sin embargo, si ocurriera una nueva crisis de energéticos (tal y como sucedió en 1991 y en 2000), los países occidentales no contarían con nuevas reservas que puedan usar para influir en los mercados petroleros, dado que la producción mundial de petróleo fuera de la región del Golfo Pérsico está llegando a su 18.

(30) máximo. Es importante señalar que un 75% del petróleo producido actualmente proviene de tan sólo 360 campos petroleros "gigantes" (campos con reservas de mas de 500 millones de barriles). Sin embargo, pocos de estos campos gigantes se han descubierto en las últimas dos décadas, incluso con técnicas de exploración sísmica de tres dimensiones, por lo que es dudoso que haya nuevos descubrimientos significativos por efectuarse[3]. La EIA estima que de seguir las tendencias actuales de demanda mundial de energéticos y decline de producción de petróleo, para el aflo 2050 habrá una brecha de demanda-producción de energéticos equivalente a 50 millardos de barriles de petróleo anuales (145 millones de barriles diarios, o sea casi el doble que la producción diaria de 2001).. Brecha demanda-producción 2016-2050. Brecha energética Demanda Producción. 1960. 1985. 2010. 2035. Año Fig.3.2. Después de 2016-2020, la demanda de energéticos superará la producción de petróleo posible. Para 2050 esta brecha será el doble de la producción de petróleo de 2001 [1].. De cualquier manera, la incertidumbre de disponibilidad de energéticos aunado a su creciente aumento en la demanda, causará que para 2010 el público deje de pensar en los combustibles fósiles como única solución a las demandas energéticas de la industria, lo que hará que se busquen fuentes de energía alternas más certeras y asequibles tales como los biocombustibles basados en triglicéridos de plantas vegetales transesterificados (Biodiesel).. 19.

(31) 3.2 Fenómeno de Calentamiento Global. En 1957, Año Geofísico Internacional, Charles D. Keeling propuso el medir la concentración de CÜ2 en la atmósfera como parte de su tesis doctoral. Keeling realmente no esperaba encontrar diferencias significativas en la concentración de este gas con respecto al tiempo, sin embargo, se observaron diferencias entre la concentración de los meses de Primavera-Verano con respecto a los meses de Otoño-Invierno en el hemisferio norte. El Dr. Keeling atribuyó esto a la descomposición otoñal de hojas, troncos y demás materia vegetal de los bosques de América del Norte, Europa y Asia. Al analizar las lecturas de las mediciones de los siguientes dos años, el Dr. Keeling observó un aumento en la concentración promedio anual [4]. Al principio, la mayoría de los investigadores de fenómenos climáticos no dieron mucha importancia al asunto, sin embargo, para mediados de la década de los 1970, unos pocos comenzaron a ligar este fenómeno con un aumento gradual de la temperatura media global, acuñando el término de "calentamiento global". Actualmente, la gran mayoría de los meteorólogos y climatólogos están convencidos de que el calentamiento global es causado por el efecto de invernadero. El efecto de invernadero se refiere a la capacidad de los gases de la atmósfera de la Tierra de mantener el planeta caliente. Los gases de efecto invernadero permiten el paso de la luz solar a través de la atmósfera terrestre, pero no permiten que parte de su calor salga como si existiera una cubierta de vidrio alrededor de la Tierra.. Radiación solar. 30% de la radiación solar inicial es reflejada al espacio exterior. 70% de la radiación solar inicial es absorbida por la atmósfera y el suelo. En la noche, el suelo devuelve el calor absorbido a la atmósfera. * 50-70% del calor devuelto por el suelo se emite al espacio exterior. * 30-50% del calor devuelto por el suelo es atrapado en la atmósfera por las moléculas de gases de efecto invernadero. Fíg.3.3. Explicación de efecto invernadero. * Los porcentajes de devolución de calor al espacio exterior dependen de la concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera así como la presencia de vapor de agua [4].. 20.

(32) Es natural y necesario el tener una cierta cantidad de bióxido de carbono, metano, vapor de agua y otros gases en la atmósfera terrestre para mantener el calor de la radicación solar diurna y tener una temperatura media global de 15°C. Si el efecto invernadero como fenómeno natural no existiera, durante las noches la temperatura media de la atmósfera bajaría a -17.7°C [4]. En la actualidad, se considera que el exceso de emisiones de gases de efecto invernadero producto de las actividades humanas ha incrementado los efectos que tiene este fenómeno en la temperatura media global. A pesar de que algunos científicos continúan debatiendo acerca de la posibilidad de que el bióxido de carbono sea el causante del aumento global de temperatura, existen pruebas contundentes de que el calentamiento global está ocurriendo. Existen también pruebas de que los niveles de gases de efecto invernadero emitidos por actividades humanas se están incrementando en la atmósfera terrestre. Mediciones de cantidad de CÜ2 atmosférico efectuadas en estaciones de monitoreo del Volcán Mauna Loa de Hawaii, Lago Vostok en la Antártida y la meseta central de Groelandia, muestran que hemos aumentado la cantidad de este gas de 315 PPM en 1957 a 370 PPM en 1999 [4]. También se observó durante este período que la temperatura media de la atmósfera aumentó en unas pocas décimas de grado centígrado (aunque este calentamiento fue mas evidente en las zonas áridas de las masas continentales). En 1945 las actividades industriales de la humanidad emitían mil millones de toneladas de carbono a la atmósfera cada año, en el año 2001, se emitieron casi siete mil millones de toneladas [5].. Emisiones Mundiales de Carbono (Anual) 7000. .§ o. H. 8. 17SO. 1800. £50. 1900. 1950. 2000. Año Fig.3.4. En esta gráfica se puede observar el aumento de emisiones anuales de carbono desde el inicio de la revolución industrial [5]. El gran total de emisiones de carbono por actividades industriales durante este período es de 270,000 millones de tonelada métricas. El Carbono se mantiene en la atmósfera alrededor de 100 años antes de ser absorbido por medio de procesos de fotosíntesis. 21.

(33) Nuestro planeta está experimentando actualmente un período de calentamiento global, La temperatura mundial media ha aumentado 0.6°C de 1900 a 1996 [6]. Anomalías de Temperatura °C 1866-1999. Anomalías en Temperatura °C. b).. 0.5 -. C). 0.0 -. -0.5. -. 1860. 1880. 1900. 1920. 1940. 1960. 1980. Fig. 3.5. Cambios en la temperatura de la atmósfera de la Tierra (a) global, (b) Hemisferio Norte, (c)Hemisferio Sur. Los años más cálidos registrados en la historia han ocurrido entre 1980 y 2001. Año base: 1970 [6].. Los datos mencionados anteriormente parecen indicar que el quemar combustibles fósiles contribuye al incremento de los niveles de bióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero en la atmósfera de la Tierra. De ser este el caso, para detener el incremento de la concentración de los gases de invernadero, primero se debe detener el uso de combustibles fósiles. Al usar combustible fósil, se toma carbono almacenado en depósitos de hidrocarburos que están dentro de la corteza terrestre, para después emitirlo a la atmósfera una vez efectuada la combustión. Este carbono emitido por los combustibles fósiles no estaba en la atmósfera en un principio, por lo que existe un aumento neto de la concentración de carbono en la atmósfera. Para tener una idea de la magnitud de la contribución del ciudadano común al incremento de la concentración de gases de efecto invernadero, se puede decir que por cada litro de gasolina usado por el motor de un automóvil, se producen 2.63 kilogramos de bióxido de carbono que se emiten a la atmósfera (de los cuales, 0.71 kilogramos son Carbono).. 22.

(34) Con el uso de biocombustibles obtenidos a partir de subproductos de plantas vegetales se evita el aumento neto de la concentración de carbono en la atmósfera, ya que la planta toma el carbono de la atmósfera para usarlo en su proceso de fotosíntesis. Los productos de la fotosíntesis (azúcares, triglicéridos, celulosa) se procesan hasta hacerlos susceptibles de ser usados como fuente de energía para un motor de combustión interna. Estos biocombustibles al ser quemados en la cámara de combustión del motor, no provocan un aumento neto en la concentración de carbono en la atmósfera en partes por millón., ya que el carbono presente en los gases de escape es el mismo que tomó la planta de la atmósfera en un principio. Un ejemplo de esto lo podemos observar en el esquema mostrado a continuación que muestra el ciclo de carbono para una hectárea sembrada con Cañóla [7]. Es necesario notar que parte del Carbono procesado mediante fotosíntesis queda "secuestrado" por un tiempo en forma de rastrojo, raíces, bagazo de semilla, etc. El tiempo de "secuestro" del Carbono depende de la variedad vegetal del cultivo, tipo de suelo usado (arcilloso, arenoso), uso que se le dé al rastrojo (forraje, combustible, abono), clima (temperatura, humedad, etc) y actividad de micro organismos en el suelo.. Biodiesel: Ciclo de Carbono en una hectárea de Cañóla -Atmósfera: 13280 Kg de CO* (3634.5 Kg de Carbono) 606.6 K& de C se emiten como C Oí inmediatamente. 1405.3 Kg. de C vuelven como CBi 1-12 meses después.. 216 Kg. de C vuelven comoCK» 3ams después. Emisiones de motor diesel. ..Después de ttansestenficar se db tienen 820 Kg de hx»dKsel(el alcohol añade caibono.)*. 907 litaos de aceite vegetal (606.6 Kg de C. 7850!íg/Hadebiomisa (3634.5 kg de C). Rastrojo: 5600 Kg/H (2318KgdeC.) . 30% se da al ganado. Rastrojo, bagaz» de s emulas us ados como alimento animal, abono (1405.3 Kg de C.). Fig. 3.6. El uso de combustibles fósiles provoca que aumente la cantidad neta de carbono en la atmósfera mientras que el uso de biocombustibles no incrementa la cantidad de carbono en la atmósfera, evitando así la agudización del problema de calentamiento global [7], Las etapas marcadas con " * *' denotan etapas del ciclo donde puede haber conexión con otros ciclos de carbono (ciclo del combustible fósil usado en los tractores y producción de electricidad para la agroindustria o el ciclo de carbono del cultivo del que se obtuvo el alcohol) 23.

Figure

Fig 1.1. Los metilésteres pertenecen a una familia de esteres de ácidos grasos formados por 16-19 cadenas H-C-H unidas con 2 átomos de oxígeno.

Fig 1.1.

Los metilésteres pertenecen a una familia de esteres de ácidos grasos formados por 16-19 cadenas H-C-H unidas con 2 átomos de oxígeno. p.13
Tabla 1.1.Promedio de reducción de emisiones en motores Cummins y DDC de hidrocarburos no quemados (HC), monóxido de carbono (CO), material particulado (PM) y dióxidos de azufre (SOx), usando mezclas de biodiesel 100%(B100) y biodiesel 20%(B20) con respect

Tabla 1.1.Promedio

de reducción de emisiones en motores Cummins y DDC de hidrocarburos no quemados (HC), monóxido de carbono (CO), material particulado (PM) y dióxidos de azufre (SOx), usando mezclas de biodiesel 100%(B100) y biodiesel 20%(B20) con respect p.16
Fig. 1.7. Ejemplo genérico de un diagrama de flujo de la energía usada para producir aceite a partir de plantas vegetales (en este caso semillas de cáñamo)
Fig. 1.7. Ejemplo genérico de un diagrama de flujo de la energía usada para producir aceite a partir de plantas vegetales (en este caso semillas de cáñamo) p.18
Fig. 2.1. El Dr. Rudolf Diesel (1858-1913) y el primer motor diesel desarrollado en
Fig. 2.1. El Dr. Rudolf Diesel (1858-1913) y el primer motor diesel desarrollado en p.20
Tabla 2.1. Porcentajes de compra de vehículos AFV en nuevas compras según lo estipulado por EPACT [6].

Tabla 2.1.

Porcentajes de compra de vehículos AFV en nuevas compras según lo estipulado por EPACT [6]. p.25
Fig. 3.1. Producción mundial de petróleo 1900-2050 según estimados de EIA. El máximo de producción se alcanzará en 2016, después de esto, la producción disminuirá paulatinamente [1].
Fig. 3.1. Producción mundial de petróleo 1900-2050 según estimados de EIA. El máximo de producción se alcanzará en 2016, después de esto, la producción disminuirá paulatinamente [1]. p.29
Tabla 3.2. Comparación de costos del biodiesel con relación a otros combustibles en un camión diesel [9].

Tabla 3.2.

Comparación de costos del biodiesel con relación a otros combustibles en un camión diesel [9]. p.37
Fig. 4.1. Diagrama donde se muestran los componentes principales de un motor diesel (Navistar International Corporation)
Fig. 4.1. Diagrama donde se muestran los componentes principales de un motor diesel (Navistar International Corporation) p.41
Fig. 4.2. Carrera de admisión de ciclo diesel de cuatro tiempos.
Fig. 4.2. Carrera de admisión de ciclo diesel de cuatro tiempos. p.42
Fig. 4.3. Carrera de compresión del ciclo diesel de cuatro tiempos.
Fig. 4.3. Carrera de compresión del ciclo diesel de cuatro tiempos. p.43
Fig. 4.4. Carrera de potencia del ciclo diesel de cuatro tiempos.
Fig. 4.4. Carrera de potencia del ciclo diesel de cuatro tiempos. p.44
Fig. 4.5. Carrera de escape del ciclo diesel de cuatro tiempos.
Fig. 4.5. Carrera de escape del ciclo diesel de cuatro tiempos. p.44
Fig. 4.7. Sistema Mecánico de inyección de combustible. 1. Balancín, 2. Tornillo de fijación, 3
Fig. 4.7. Sistema Mecánico de inyección de combustible. 1. Balancín, 2. Tornillo de fijación, 3 p.46
Fig. 4.9. Sistema de admisión de aire con turbocargador de motor Detroit Diesel V6-92
Fig. 4.9. Sistema de admisión de aire con turbocargador de motor Detroit Diesel V6-92 p.47
Fig. 4.8. Sistema de inyección electrónico Motor Navistar DT 444E.
Fig. 4.8. Sistema de inyección electrónico Motor Navistar DT 444E. p.47
Fig. 4.11. Sistema de escape típico, con múltiple de escape, tubo de escape, silenciador (el cual incluye un filtro de hollín y un convertidor catalítico) y pipa de salida (Deere and Company Inc.)
Fig. 4.11. Sistema de escape típico, con múltiple de escape, tubo de escape, silenciador (el cual incluye un filtro de hollín y un convertidor catalítico) y pipa de salida (Deere and Company Inc.) p.48
Fig. 4.13. Componentes principales de un sistema de enfriamiento y sus funciones (Deere and Company).
Fig. 4.13. Componentes principales de un sistema de enfriamiento y sus funciones (Deere and Company). p.50
Fig. 5.1. efecto de exceso de alcohol en la transesterificación de aceite de girasol [6].
Fig. 5.1. efecto de exceso de alcohol en la transesterificación de aceite de girasol [6]. p.56
Fig. 5.2. Cinética de transesterificación de aceite de girasol para diferentes tipos de alcoholes [6], Nótese que se requiere mayor temperatura al usar alcoholes etítlico y butílico [6].
Fig. 5.2. Cinética de transesterificación de aceite de girasol para diferentes tipos de alcoholes [6], Nótese que se requiere mayor temperatura al usar alcoholes etítlico y butílico [6]. p.58
Fig. 5.3 . Características de cinética de transesterificación para aceites de soya y girasol usando distintos catalizadores [8]:
Fig. 5.3 . Características de cinética de transesterificación para aceites de soya y girasol usando distintos catalizadores [8]: p.59
Fig. 5.9. Contenido de ácidos grasos para distintas grasas vegetales usadas en la industria alimenticia [9].
Fig. 5.9. Contenido de ácidos grasos para distintas grasas vegetales usadas en la industria alimenticia [9]. p.62
Tabla 6.2. Recuperación de biodiesel y glicerina después de transesterificar aceite usado a 25°C con distintas cantidades de catalizador.

Tabla 6.2.

Recuperación de biodiesel y glicerina después de transesterificar aceite usado a 25°C con distintas cantidades de catalizador. p.75
Tabla 6.3. índices de yodo obtenidos para 4 muestras de aceite distintas

Tabla 6.3.

índices de yodo obtenidos para 4 muestras de aceite distintas p.81
Tabla 6.6. Densidad de muestras de biodiesel hechas a partir de distintos aceites vegetales.

Tabla 6.6.

Densidad de muestras de biodiesel hechas a partir de distintos aceites vegetales. p.84
Tabla 6.7. índices de refracción de muestras de glicerol hechas a partir de distintos aceites vegetales.

Tabla 6.7.

índices de refracción de muestras de glicerol hechas a partir de distintos aceites vegetales. p.85
Tabla 6.8. Monitoreo a largo plazo de PH de muestras de biodiesel después de un lavado.

Tabla 6.8.

Monitoreo a largo plazo de PH de muestras de biodiesel después de un lavado. p.87
Tabla 6.10. Mezclas de biodiesel compuesto: aceite vegetal/aceite de coco.

Tabla 6.10.

Mezclas de biodiesel compuesto: aceite vegetal/aceite de coco. p.90
Tabla 7.1 Velocidades relativas de oxidación de distintos tipos de ácidos grasos con relación a la velocidad de —

Tabla 7.1

Velocidades relativas de oxidación de distintos tipos de ácidos grasos con relación a la velocidad de — p.95
Fig 7.3. La figura muestra la boquilla de un inyector de combustible enviando un chorro atomizado de diesel en la cámara de combustión

Fig 7.3.

La figura muestra la boquilla de un inyector de combustible enviando un chorro atomizado de diesel en la cámara de combustión p.96
Fig 7.6. Trazas de catalizador en el biodiesel pueden reaccionar con los gases de la combustión del motor formando carbonatos de calcio que se acumulan en las válvulas y manifold de escape, provocando fallas tales como la &#34;decapitación&#34;, que es cua

Fig 7.6.

Trazas de catalizador en el biodiesel pueden reaccionar con los gases de la combustión del motor formando carbonatos de calcio que se acumulan en las válvulas y manifold de escape, provocando fallas tales como la &#34;decapitación&#34;, que es cua p.101

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