Determinar los intervalos de las variables de operación para la producción de biodiésel a partir de aceites de frituras reciclados en los restaurantes de Bucaramanga, utilizando un sistema de reacción a escala de laboratorio

El presente trabajo hace parte de un proyecto interno de investigación del grupo GIRES del programa de ingeniería en energía titulado: Determinar los intervalos de las variables de operación para la producción de biodiesel a partir de aceites de frituras reciclados en los restaurantes de Bucaramanga...

Full description

Autores:
Osma Lobo, Diego Miguel
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2013
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
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Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/1427
Palabra clave:
Energy efficiency
Fuels
Alternatives for Diesel engines
Energy engineering
Research
Biofuels
Biodiesel
Used cooking oils
Energy sustainability
Rendimiento energético
Combustibles
Alternos para motores Diesel
Ingeniería en energía
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description El presente trabajo hace parte de un proyecto interno de investigación del grupo GIRES del programa de ingeniería en energía titulado: Determinar los intervalos de las variables de operación para la producción de biodiesel a partir de aceites de frituras reciclados en los restaurantes de Bucaramanga, utilizando un sistema de reacción a escala de laboratorio. En la actualidad los aceites de frituras de cocina son considerados un desecho y son vertidos directamente al sistema de alcantarillado sin ningún control y en el mejor de los casos son reciclados para utilizarse en fabricación de múltiples productos de la industria. Y aunque puede ser utilizado como materia prima para la obtención del biodiesel, esta aplicación tiene poca participación en nuestro país. Las tendencias mundiales han demostrado, con el transcurrir del tiempo y avances tecnológicos, que estos aceites tienen un gran potencial al ser reutilizados en procesos de obtención de los metil ésteres de ácidos grasos, también llamados fame´s componente principal del biodiesel. Las variables a manipular durante el proceso de transesterificación son el exceso de metanol, la cantidad de catalizador y tiempo de reacción; para esto se determinó una metodología y se elaboró un diseño de experimento de tipo factorial 32. Los indicadores seleccionados para la evaluación del proceso son el rendimiento y la conversión; el primero determinó la cantidad de biodiesel producido por la reacción de transesterificación y el segundo la calidad del biocombustible (cantidad de fame’s).
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En la actualidad los aceites de frituras de cocina son considerados un desecho y son vertidos directamente al sistema de alcantarillado sin ningún control y en el mejor de los casos son reciclados para utilizarse en fabricación de múltiples productos de la industria. Y aunque puede ser utilizado como materia prima para la obtención del biodiesel, esta aplicación tiene poca participación en nuestro país. Las tendencias mundiales han demostrado, con el transcurrir del tiempo y avances tecnológicos, que estos aceites tienen un gran potencial al ser reutilizados en procesos de obtención de los metil ésteres de ácidos grasos, también llamados fame´s componente principal del biodiesel. Las variables a manipular durante el proceso de transesterificación son el exceso de metanol, la cantidad de catalizador y tiempo de reacción; para esto se determinó una metodología y se elaboró un diseño de experimento de tipo factorial 32. Los indicadores seleccionados para la evaluación del proceso son el rendimiento y la conversión; el primero determinó la cantidad de biodiesel producido por la reacción de transesterificación y el segundo la calidad del biocombustible (cantidad de fame’s).INTRODUCCIÓN 10 1. OBJETIVOS 13 1.1 Objetivo General 13 1.2 Objetivos específicos 13 1.2.1 Primera Etapa 13 1.2.2 Segunda Etapa 14 2. PLANTEAMIENTO Y JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO 15 3. ANTECEDENTES 16 4. ESTADO DEL ARTE 22 5. MARCO TEÓRICO 26 5.1 Generalidades 26 5.1.1 Biocombustibles 26 5.1.2 Clasificación de biocombustibles: 26 5.1.3 Beneficios ambientales 27 5.1.4 Ventajas económicas 27 5.1.5 Sostenibilidad energética 28 5.1.6 Normatividad Colombiana sobre Biocombustibles 28 5.1.7 Proyectos de biodiesel actuales y en construcción 30 5.2 Aceites vegetales 31 5.2.1 Aceites Vegetales Gastados 32 5.3 Refinamiento de aceites gastados 33 5.4 Metil ésteres de ácidos grasos 33 5.5 Proceso de producción de metil ésteres de ácidos grasos 34 5.6 Materias primas para la producción de biodiesel 36 5.7 Propiedades del biodiesel 38 5.7.1 Punto de inflamación o Flash Point 39 5.7.2 Viscosidad 39 5.7.3 Cenizas sulfatadas 40 5.7.4 Azufre 40 5.7.5 Número de cetano 40 5.7.6 Punto de nube 41 5.7.7 Carbón residual 41 5.7.8 Número ácido 41 5.7.9 Glicerina libre 42 5.7.10 Glicerina total 42 5.7.11 Contenido de fósforo 42 5.7.12 Destilación a presión reducida 43 5.8 Conceptos básicos y técnicos para la obtención de biodiesel 43 5.9 Producción de biodiesel 46 5.9.1 Catalizador y alcohol 46 5.9.2 Mezclado y neutralización 49 5.9.3 Transesterificación y separación 49 5.9.4 Purificación o lavado de biodiesel crudo 51 5.10 Factores importantes en el proceso de transesterificación 53 5.10.1 Cantidad de alcohol 53 5.10.2 Tiempo de reacción 54 5.10.3 Temperatura de reacción 55 5.10.4 Cantidad de catalizador 55 6. DISEÑO METODOLÓGICO 57 6.1 Primera Etapa 57 6.2 Segunda Etapa 58 7. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES 60 8. TEORÍA EXPERIMENTAL 61 8.1 Identificación de variables 61 8.1.1 Variables independientes 61 8.1.1.1 Caracterización materia prima 61 8.1.1.2 Variables independientes seleccionadas 62 8.1.1.3 Variables fijas en el proceso de producción del biodiesel 64 8.1.1.4 Variables dependientes del proceso de producción del biodiesel 65 8.2 Interacción de variables 65 8.2.1 Diseño Factorial 66 8.2.2 Diseño seleccionado: Tipo Factorial 23 67 8.3 Procedimiento experimental 69 8.4 Equipo y material de laboratorio 71 8.5 Estandarización de los aceites usados 75 8.6 Ensayos experimentales 77 8.6.1 Ensayos preliminares aceite tipo A 78 8.6.2 Ensayos preliminares aceite tipo B 81 8.7 Desarrollo experimental 82 8.7.1 Cálculos de reactivos y catalizador 83 a. Peso del aceite base 83 b. Rendimiento de la reacción 84 c. Peso del catalizador 85 d. Peso del alcohol 85 8.8 Evaluación del biodiesel producido 88 8.9 Cromatografías y análisis de resultados 88 9. COSTO DE PROYECTO 93 10. CONCLUSIONES 95 11. RECOMENDACIONES 97 BIBLIOGRAFÍA 98 ANEXO A 103 ANEXO B 109 ANEXO C 118PregradoThis work is part of an internal research project of the GIRES group of the energy engineering program entitled: Determine the intervals of the operating variables for the production of biodiesel from recycled frying oils in Bucaramanga restaurants, using a laboratory scale reaction system. At present, cooking frying oils are considered a waste and are dumped directly into the sewage system without any control and in the best of cases they are recycled to be used in the manufacture of multiple products of the industry. And although it can be used as a raw material to obtain biodiesel, this application has little participation in our country. World trends have shown, with the passing of time and technological advances, that these oils have great potential as they are reused in processes for obtaining fatty acid methyl esters, also called fame's main component of biodiesel. The variables to be manipulated during the transesterification process are the excess of methanol, the amount of catalyst and reaction time; For this, a methodology was determined and a factorial type experiment design was developed 32. The indicators selected for the evaluation of the process are performance and conversion; the first determined the quantity of biodiesel produced by the transesterification reaction and the second the quality of the biofuel (quantity of fame's).Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaDeterminar los intervalos de las variables de operación para la producción de biodiésel a partir de aceites de frituras reciclados en los restaurantes de Bucaramanga, utilizando un sistema de reacción a escala de laboratorioTo determine the intervals of the operation variables for the production of biodiesel from recycled frying oils in the restaurants of Bucaramanga, using a reaction system on a laboratory scale.Ingeniero en EnergíaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería en Energíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPEnergy efficiencyFuelsAlternatives for Diesel enginesEnergy engineeringResearchBiofuelsBiodieselUsed cooking oilsEnergy sustainabilityRendimiento energéticoCombustiblesAlternos para motores DieselIngeniería en energíaInvestigacionesBiocombustiblesBiodieselAceites usados de cocinaSostenibilidad energéticaOsma Lobo, Diego Miguel, Jaimes Reatiga, Luis Eduardo (2013). Determinar los intervalos de las variables de operación para la producción de biodiésel a partir de aceites de frituras reciclados en los restaurantes de Bucaramanga, utilizando un sistema de reacción a escala de laboratorio. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABBiodiesel en el mundo. Artículo publicado por Eco2site. S.A. Argentina 2004. Disponible en web: www.eco2site.com/informes/biodiesel-m.aspAbreu C. Ángela y Acosta B. Carolina. Producción de biodiesel a partir de la grasa del pollo en la planta de procesamiento de Distraves S.A.[Tesis de grado] 2007.Los biocombustibles: un modelo energético que se viene. La implementación en Argentina. Artículo publicado por sala de redacción ANRed, Aiuto María Inés. Argentina 2004. Disponible en web: www.odg.catBiocombustibles. Artículo publicado por la Agencia para el desarrollo económico y productivo (ADEPRO), Argentina. 2006. Disponible en web: www.adepro.org.arCartilla de biodiesel: Una energía limpia del campo para Colombia. Publicación de Usos alternativos de Cenipalma y el programa de mercadeo y promoción de mercados de Fedepalma. 2006. Disponible en web: www.fedepalma.orgCooperación científica España-Colombia: Demuestran que los aceites usados en cocina no generan más emisiones de CO2 que los aceites puros para la producción de biodiesel. M. Lapuerta, J. Rodríguez-Fernández, J. R. Agudelo. M. Lapuerta, J. Rodríguez-Fernández, J. R. Agudelo. Artículo 99 publicado por Biodisol, Argentina. 2007. Disponible en web: www.biodisol.comObtención de Metil ésteres a partir de aceites Vegetales Usados. Arrieta M. Mónica y Forero B. Sandra Y. [Tesis de grado] Universidad Industrial de Santander. 2006.Proyectos para la producción de biodiesel en Latinoamérica Convenio Grupo Energético e Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey. Noticia publicada por Quiminet, México. 2005. 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