Apunte Biodiesel

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    07-Jun-2015
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  • 1. http:://www.ingenieroambiental.com Energas Alternativas Documento obtenido del Portal del Ingeniero Ambientalhttp://www.ingenieroambiental.comBiodiesel.1

2. http:://www.ingenieroambiental.comBiodiesel. BIOCOMBUSTIBLES:Introduccin.Ha pasado ms de un siglo desde que surgiera el primer motor de combustin interna. A pesar de que en el transcurso de ese tiempo ha logrado avances en cuanto al rendimiento de los mismo, en lo que respecta a la fuente de alimentacin se debe mencionar que no a logrado modificaciones relevantes. Debido a que la nica fuente masiva de alimentacin de dichos motores ha sido el petrleo el consumo de este combustible ha ido en aumento, llegando a un punto tal que si el consumo energtico mundial contina al ritmo actual las reservas de los combustibles fsiles no existiran dentro de 30 aos. Se debe recordar que el uso del petrleo est asociado a varias fuentes de contaminacin que van desde los gases de efecto invernadero hasta las contaminaciones de numerosos cuerpo de agua. Por esto se debera buscar una alternativa eficiente para reemplazar este recurso agotable, contaminante. Una de las posibles soluciones, dentro del conjunto de las llamadas Energas Alternativas, es la de la utilizacin de Biocombustibles. Estos combustibles se muestran como competidores de peso. A diferencia de los combustibles tradicionales (petrleo, carbn, gas) no se encuentran almacenados en la tierra, sino que proceden de las plantas en su mayora, obteniendo sus constituyentes por medio de la utilizacin del CO2 contenido en la atmsfera (este CO2 es el mismo que desprenden los motores como producto de la combustin). Este es por tanto un ciclo cerrado. El ciclo de los combustibles fsiles tradicionales es abierto, puesto que el material se encuentra almacenado y es limitado. Cuando se quema nafta, se lanza a la atmsfera gases que en su origen se estaban enterrados, con lo que se contribuye a aumentar la concentracin global. Es posible la obtencin de aceites ( que luego se utilizarn como combustibles) de ms de 300 especies vegetales, fundamentalmente extrados a partir de semilla y frutos. El aceite se obtiene normalmente por comprensin y extraccin debindose modificar luego su composicin para su utilizacin en motores de combustin interna, pudindose tambin modificar directamente el motor para la utilizacin directa de los aceites.Mtodos de obtencin del biodiesel:La fabricacin de biodiesel es sencilla, y no requiere de economa de escala ( refirindose a la generacin por medio de plantas de gran envergadura). Se parte de un aceite vegetal, que se somete a un proceso llamado de transesterificacin. Como resultante de esto se obtiene biodiesel, y un subproducto genricamente conocido como glicerol, que tiene ms de 1600 usos en el agro, industria, medicina, cosmticos y alimentacin. La transesterificacin puede hacerse a temperatura ambiente, mediante mezcla mecnica de un alcohol, un lcali y el aceite vegetal. Al cabo de cierto tiempo de mezcla y reposo, se separan por decantacin el biodiesel y el glicerol. El biodiesel que se obtiene solo requiere filtrado previo antes de ser usado. Este biodiesel es 100% biodegradable. En menos de 21 das desaparece toda traza de l en la tierra. Su toxicidad es inferior a la se la sal comn de mesa, la combustin genera, de acuerdo al aceite utilizado, un olor similar al de las galletas dulces o al de las papa fritas. en un proceso completo de molienda y proceso qumico, los litros de biodiesel que se obtiene por hectreas dependern del cultivo que da origen al aceite vegetal: Soja: 420 litros; Arroz 770 litros; coco 2510 litros; girasol 890 litros. La ecuacin econmica del biodisel depender tambin del tipo de residuo solid que la extraccin del aceite genera. si este residuo es apto para uso humano o para alimentos balanceado, el costo del aceite vegetal ser proporcionalmente menos. Si por el contrario slo sirve para ciertos alimentos balanceados, o para uso industrial entonces el costo del aceite vegetal ser mayor. El alcohol se utiliza en una proporcin del 15-20% y el lcali es menos del 1% de la mezcla inicial. La proporcin del alcohol utilizada es similar a la proporcin de glicerol que se obtiene como subproducto. Se puede recuperar una parte del alcohol usado durante el proceso. El glicerol que se obtiene puede venderse tal cual, o transformarse en otros productos de mayor valor agregado ( por ejemplo jabn de glicerina) o a ser procesado para obtener un producto de mayor pureza que pueda ser tipificado. El biodiesel, adems de las ventajas ambientales, permite un ahorro substancial en los costos de produccin del sector agropecuario. Representa la nica respuesta econmicamente vlida a los subsidios del sector agropecuario en los pases industriales.2 3. http:://www.ingenieroambiental.com Proceso de transesterificacin.PLANTA LC 400 ( tomada a modo de ejemplo) A) ANTECEDENTES La transesterificacin de los aceites vegetales transforma a estos en glicerol, y en esteres alcoholicos de acidos grasos, comnmente llamados biodiesel.B) DESCRIPCION La LC - 400 esta diseada para el proceso base de transesterificacin de aceites vegetales. Consta de dos reactores, dotados de unidades de agitacin independientes. En el menor de los reactores, llamado reactor metxido, se mezcla el alcohol con el catalizador. Este reactor tiene una capacidad de proceso de 100 litros. En el reactor mayor, llamado reactor biodiesel, se mezcla el metxido con el aceite vegetal, bajo condiciones de temperatura y presin. Este reactor tiene una capacidad de proceso de 500 litros. La planta esta montada sobre un patn-base estructural, lo que la hace fcilmente trasladable; no requiere cimientos. Un compresor de 1.5 HP montado en el patin-base provee el aire comprimido necesario para la presurizacin. La planta incluye asimismo una bomba de vaco, con su correspondiente columna de destilacin, para el recupero del alcohol excedente. La tensin de trabajo es de 3 x 380 v.c.a., 50 ciclos. Otras tensiones pueden proveerse a pedido. En total la planta requiere una instalacin de 16 HP. El proceso por lote (batch) permite obtener en promedio 400 litros de biodiesel y 60 litros de glicerol cada 11 horas. Los circuitos de llenado de alcohol y aceite vegetal mantienen automticamente los niveles pre-fijados por el operador. La planta tambin esta dotada de niveles pticos en redundancia de los sensores elctricos. El catalizador se agrega manualmente al reactor metxido. La temperatura y presin de reaccin se mantienen automticamente. El rango de las mismas puede ser variado por el operador. Los circuitos de temperatura y presin incluyen instrumentos anlogos de control. Ambos reactores poseen venteo independiente, para cumplimentar las normas existentes de seguridad industrial y ambiental. La planta se provee con un sistema de filtrado que permite obtener biodiesel libre de impurezas mayores a cinco micrones. La planta no genera efluentes de ningn tipo. El panel de control agrupa todos los mandos de la planta. Incluye sealizacin visual, y controles de corte rpido para los agitadores. Todos los circuitos estn protegidos por fusibles, o reles termomagnticos, en concordancia con la normativa DIN vigente.C) BREVE DESCRIPCION DEL PROCESO 3 4. http:://www.ingenieroambiental.com Se dosifica el catalizador, y se agrega al alcohol en el reactor metxido. Una vez completada la reaccin, se transvasa el metxido al reactor biodiesel, donde es mezclado con el aceite vegetal, bajo condiciones de temperatura y presin . Se decanta por gravedad la mezcla resultante, lo que resulta en la estratifiacacin del glicerol y el biodiesel. Una vez lograda la estratificacion, se recupera el alcohol excedente, mediante temperatura y vaco. Los componentes estratificados libres de alcohol excedente se vierten por separado, filtrndose el biodiesel al ser transvasado a su almacenamiento final. Alternativas frente a los costos de transesterificacin:Una posibilidad frente al elevado costo que representara la implementacin de una planta de transesterificacin surge de la modificacin de los motores diesel teniendo en cuenta exigencias referentes al bajo consumo de energa. Si se lograra la utilizacin de este tipo de motores la obtencin del combustible se reducira notoriamente El motor: consiste bsicamente en una adaptacin del motor ciclo diesel, transformndolo en un diseo destinado a quemar tanto gasoil como cualquier aceite vegetal crudo sin refinacin ni transesterificaicn. Se trata de un motor policarburente porque resulta capaz de funcionar usando como combustible una gama amplia de sustancias, las que deben cumplir pocos requisitos: un alto poder calrico, que estn limpias de impurezas y que sean suficientemente fluidas para circular por el sistema que alimenta de combustible al motor. El motor adems es semi-adiabtico porque logra un funcionamiento de su ncleo de combustin al doble de temperatura de un motor convencional ( requisito necesario para que el combustible entre en combustin, ya que posee un punto de ignicin de 150C frente a los 50C del gasoil). Las modificaciones bsicas son: nuevos diseos en cuanto al pistn, al sistema de enfriamiento, al sistema de inyeccin de combustible y a la cmara de combustin.Ventajas de la utilizacin de biocombustibles:4 5. http:://www.ingenieroambiental.com - No incrementa los niveles de CO2 en la atmsfera. - Proporcionan una fuente de energa reciclable, inagotable. - Revitalizan las economas rurales y generan empleo al favorecer la puesta en marcha de un nuevo sector en el mbito agrcola. - Se podra reducir los excedentes agrcolas que se han registrado en las ltimas dcadas. (tomemos el ejemplo del girasol) - La energa total contenida en el combustible es mayor que la que se invierte en su proceso de fabricacin. - No emite xido de azufre, agente responsable de la lluvia cida. - Mejora el aprovechamiento de tierras con poco valor agrcola y que en ocasiones se abandonan por la escasa rentabilidad de los cultivos tradicionales. - Mejora