Manual de construccin y uso deReactor para produccinde biodisel a pequea escala

Fernando Acosta, Paula Castro, Elsa Cortijo

Serie Manuales 37

Manual de construccin y uso de reactor paraproduccin de biodisel a pequea escala

Fernando Acosta, Paula Castro, Elsa Cortijo

Hecho el depsito legal en la Biblioteca Nacional del Per N 2008-06519

Primera edicin: 2008Soluciones Prcticas-ITDGRazn social: Intermediate Technology Development Group, ITDGDomicilio: Av. Jorge Chvez 275, Miraflores. Casilla postal 18-0620 Lima 18, PerTelfonos: (51-1) 444-7055, 446-7324, 447-5127 Fax: (51-1) 446-6621Correo-e: info@solucionespracticas.org.pe http://www.solucionespracticas.org.pe

Autores: Fernando Acosta, Paula Castro, Elsa CortijoRevisin: Javier Coello, Jorge ElliotColaborador: Jos ChiroqueCoordinacin: Alejandra VisscherCorreccin de estilo: Dante Oliva, Jaime Vargas LunaDiseo y diagramacin: AxigrafSupervisin grfica: Carmen JavierImpreso por: Forma e ImagenImpreso en el Per, junio 2008

Acosta, Fernando

Manual de construccin y uso de reactor para produccin de biodisel a pequea escala/ Fernando Acosta, Paula Castro, Elsa Cortijo. - Lima: Soluciones Prcticas-ITDG; 2008

p. 54

ISBN: 978-9972-47-158-2

BIOMASA/ CULTIVOS ENERGTICOS / ENERGA DE LA BIOMASA / FUENTES DE ENERGA / BIODISEL / TECNOLOGAS APROPIADAS / ACEITES Y GRASAS / METANOL / ALCOHOL / AGUA / CONSTRUCCIN / EQUIPO / INSUMO PRODUCTO / COMBUSTIBLES / TECNOLOGA DE LA ENERGA / ENERGA / CATALIZADOR / CONTROL DE CALIDAD/ USOS / PER

224.3/ C28A

Clasificacin SATIS. Descriptores OCDE

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ndice1. Introduccin ..............................................................................................................................................................................................72. Conceptos generales ...........................................................................................................................................................................7 2.1. Qu es el biodisel? ................................................................................................................................................................7 2.2. Ventajas del biodisel ..............................................................................................................................................................73. Insumos y suministros .........................................................................................................................................................................8 3.1. Aceite ................................................................................................................................................................................................8 3.2. Alcohol .............................................................................................................................................................................................8 3.3. Catalizador .....................................................................................................................................................................................8 3.4. Agua .................................................................................................................................................................................................8 3.5. Energa ............................................................................................................................................................................................8 3.6. Insumos opcionales ...................................................................................................................................................................84.- Descripcin de los equipos ...........................................................................................................................................................85.- Construccin del equipo .............................................................................................................................................................10 5.1. Construccin del tanque de metxido ......................................................................................................................10 5.2. Construccin del reactor ...................................................................................................................................................14 5.3. Construccin del condensador ......................................................................................................................................14 5.4. Construccin de la estructura .........................................................................................................................................15 5.5. Instalacin de las tuberas ...................................................................................................................................................15 5.6. Construccin de decantador, sistema de purificacin y secado ..................................................................17 5.7. Instalacin del sistema elctrico .....................................................................................................................................196. Operacin de la planta y seguridad .........................................................................................................................................20 6.1. Aceite usado: pretratamiento ...........................................................................................................................................20 6.1.1. Recepcin ........................................................................................................................................................................20 6.1.2. Filtrado...............................................................................................................................................................................21 6.1.3. Almacenamiento y sedimentacin de slidos finos .................................................................................22 6.1.4. Determinacin de la humedad ...........................................................................................................................22 6.1.5. Secado del aceite ........................................................................................................................................................22 6.1.6. Determinacin de la acidez ...................................................................................................................................22 6.1.7. Neutralizacin del aceite ........................................................................................................................................23 6.2. Transesterificacin ...................................................................................................................................................................23 6.3. Control de calidad del proceso de transesterificacin .....................................................................................24 6.4. Postratamiento del biodisel (lavado, secado y filtrado) ..................................................................................25 6.4.1. Lavado................................................................................................................................................................................25 6.4.2. Secado ...............................................................................................................................................................................25 6.4.3. Filtrado...............................................................................................................................................................................26 6.5. Manejo de insumos qumicos...........................................................................................................................................26 6.5.1. Ropa y equipamiento de seguridad ..................................................................................................................26 6.5.2. Compatibilidad de materiales ..............................................................................................................................267. Solucin de problemas frecuentes ...........................................................................................................................................268. Anexos ......................................................................................................................................................................................................31Anexo 1: Estndares de calidad del biodisel segn normas tcnicas internacionales y nacionales ....... 31Anexo 2: Cartillas de seguridad de insumos qumicos utilizados en la produccin de biodisel ............. 32Metanol .........................................................................................................................................................................................................32Hidrxido de potasio (KOH) ...........................................................................................................................................................38Hidrxido de sodio (NaOH) ...........................................................................................................................................................43Anexo 3: Plano general del reactor .............................................................................................................................................47Anexo 4: Tanque de metanol A .....................................................................................................................................................48Tanque de metanol B ............................................................................................................................................................................49Anexo 5: Reactor A ..............................................................................................................................................................................50Reactor B ......................................................................................................................................................................................................51Anexo 6: Soporte de reactor .........................................................................................................................................................52

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ABREVIATURAS EMPLEADAS

ACGIH: Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales. ASTM: American Society for Testing Materials (Sociedad Estadounidense para pruebas de materiales).CAS: Chemical Abstracts Service (Servicio de Abstractos Qumicos de EE UU).cm: Centmetro.CO: Monxido de carbono.CO2: Dixido de carbono.DIN: Deutsches Institut fr Normung (Instituto Alemn de Normalizacin).EPA: Enviromental Protection Agency (Agencia de Proteccin al Medio Ambiente, EE UU). gr : Gramos.GAL: Galones.HDPE: High-density polyethylene (Polietileno de alta densidad).Hg: Mercurio.HHAG: Grupo de Evaluacin de la Salud Humana.hp: Caballo de fuerza.IARC: Agencia Internacional para las Investigaciones sobre el Cncer.J: Joule.KOH: Hidrxido de Potasio.l: Litros.mx: Mximo. mg: Miligramos.mn: Mnimo.ml: Mililitros.mm: Milmetros.mm2: Milmetros cuadrados. MSHA: Administracin de Salud y Seguridad de Minas (EE UU).NAERG: Gua Norteamericana de Respuestas a Emergencias. NaOH: Hidrxido de sodio. NCI: Instituto Nacional de Cncer (EE UU).NFPA: Asociacin Nacional para la Proteccin contra los Incendios (EE UU). NIOSH: Instituto Nacional para la Salud y Seguridad Ocupacionales (EE UU).NTP: Programa Nacional de Toxicologa (EE UU).OSHA: Administracin de Salud y Seguridad Ocupacionales (EE UU).PNTP: Proyecto de Norma Tcnica Peruana.ppm: Partes por milln.Pulg: Pulgadas.rpm: Revoluciones por minuto.SOx: xidos de azufre.TLV: Valor umbral lmite.W: Vatios.

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1. INTRODUCCIN

El presente documento describe los pasos para construir un reactor que permita producir 50 litros de biodisel por lote. Este diseo se realiz en el marco de un trabajo conjunto llevado a cabo entre la Universidad Nacional Agraria la Molina (UNALM) y el organismo de cooperacin tcnica internacional Soluciones Prcticas - ITDG, quienes vienen integrando esfuerzos desde el ao 2003 en el desarrollo de modelos tecnolgicos apropiados para la produccin de biodisel en zonas alejadas y con difcil acceso a combustibles lquidos.

El reactor que se describe en este manual es de tipo batch, y puede ser utilizado por pequeos productores de biodisel con niveles mximos de produccin de hasta 50 toneladas al ao; fue diseado en la UNALM, donde viene siendo utilizado regularmente. Tambin veremos una lista de accesorios que debe tener el sistema para complementar el circuito que debe seguir el biodisel en todo el proceso de produccin.

Este manual est dirigido a todo interesado en la produccin de biodisel a pequea escala, que cuente con la materia prima para producirlo. Tambin es un documento que puede ser tomado como referencia para la construccin de un reactor para produccin a pequea escala, pudindose remplazar materiales o modificar algunas partes o accesorios de acuerdo con el material que se tenga a disposicin.

2. CONCEPTOS GENERALES

2.1. Qu es el biodisel?

Es un combustible compuesto por steres monoalqulicos de cidos grasos de cadena larga derivados de lpidos renovables, como aceites vegetales, empleado en motores de ignicin de compresin, tanto como en calderas de calefaccin. Dicho en trminos ms simples: el biodisel es un combustible de origen orgnico producido a partir de aceites vegetales o grasas animales; asimismo, puede ser utilizado como sustituto o aditivo del disel 2 convencional. El trmino bio hace referencia a su naturaleza renovable y biolgica en contraste con el combustible disel tradicional derivado del petrleo; por su parte, disel alude a su uso en motores de este tipo.

2.2. Ventajas del biodisel

Respecto a la disminucin de la contaminacin del aire, dos son los principales efectos del uso del biodisel: la disminucin de emisiones de gases de efecto invernadero, especialmente de CO2, y la reduccin de la mayora de emisiones txicas o contaminantes. Dado que en el Per el sector transporte constituye la principal fuente de estas emisiones, la produccin de biodisel est orientada a la mejora de las caractersticas de estas emisiones, reemplazando total o parcialmente el disel convencional empleado por vehculos automotores.

El disel y el biodisel, a lo largo de todo su ciclo de vida, producen cantidades similares de CO2. La gran diferencia radica en que la mayor parte del CO2 emitido por el segundo ha sido fijado previamente por las plantas oleaginosas utilizadas para su produccin, que a lo largo de su vida han consumido mayor cantidad de CO2 que la que emitirn una vez convertidas en biodisel. Incluso, diversos estudios sealan que el biodisel emite, finalmente, menos CO2 que el fijado mediante el proceso de fotosntesis por estas mismas plantas oleaginosas. Por ello, es posible afirmar que sustituyendo o complementando el disel con el biodisel se puede ayudar a combatir uno de los principales efectos del uso de combustibles fsiles: el problema del cambio climtico.

El biodisel, al ser un combustible oxigenado y no contener azufre, tiene una combustin ms completa que su antecesor y, por ello, una composicin notoriamente mejor en sus emisiones. Asimismo, el biodisel, an usado en mezclas de solo 10% por 90% de disel convencional, reduce notablemente las emisiones de monxido de carbono (CO), xidos de azufre (SOx), compuestos aldehdicos como el formaldehdo y el acetaldehdo y, prcticamente, elimina las emisiones de benceno, que es un peligroso compuesto cancergeno. La combustin del biodisel produce menos humo visible y menos olores desagradables que su antecesor derivado del petrleo, por lo que su uso como sustituto o complemento del disel puede contribuir a disminuir la polucin del aire y los riesgos a la salud pblica relacionados con ella.

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3. INSUMOS Y SUMINISTROS

3.1. Aceite

El aceite es el principal insumo para la produccin de biodisel. Puede ser producido a partir de cualquier aceite o grasa de origen orgnico (animal o vegetal), incluyendo aceites residuales ya usados en frituras o recuperados de trampas de grasas, etc. Sin embargo, de la calidad de este insumo depender la necesidad de un pretratamiento ms o menos complejo que har el proceso ms o menos caro. No es posible elaborar biodisel a partir de aceites minerales como los lubricantes.

3.2. Alcohol Se emplea alcohol metlico o metanol de 95% de pureza. La cantidad requerida para la elaboracin de biodisel es de aproximadamente el 15% 20% del volumen de aceite a procesar. Esta sustancia es txica cuando se ingiere, se inhala o tiene contacto con la piel, es altamente inflamable y arde con llama incolora. Su manipulacin debe hacerse tomando todas las precauciones del caso.

De hecho, tambin se puede utilizar alcohol etlico o etanol, siempre y cuando sea anhidro o tenga una pureza de 99.5%.

3.3. Catalizador

El catalizador puede ser hidrxido de sodio (NaOH, soda custica) o hidrxido de potasio (KOH, potasa custica), de grado industrial, en escamas o en perlas. Se ha preferido el hidrxido de potasio pues presenta ventajas al momento de disolverlo en el alcohol: favorece una transformacin ms completa del aceite en biodisel, en caso se desee purificar la glicerina para su venta; permite obtener un subproducto utilizable como fertilizante (fosfato de potasio); en caso de trabajar con grasas, la glicerina se mantiene en estado lquido al enfriar, mientras que el NaOH se solidifica y hace difcil su separacin del biodisel por decantacin en el reactor.

La cantidad a aplicar de catalizador depende de la acidez del aceite a tratar. Tanto el NaOH como el KOH son corrosivos para diversos materiales, y resultan irritantes para la piel y las mucosas.

3.4. Agua

Se requiere agua corriente para el proceso de lavado del biodisel. El efluente resultante es alcalino y tiene un contenido significativo de jabones, grasas y trazas de metanol.

3.. Energa

Se necesita energa elctrica (monofsica o trifsica, de 220 voltios) para los motores, bombas y otros equipos utilizados en el proceso de produccin.

3.. Insumos opcionales

Si de acuerdo con la normatividad nacional fuera necesario tratar el efluente antes de descargarlo al desage, se requerir de sulfato de magnesio como floculante. Tambin se puede utilizar una trampa de grasa para separar las emulsiones formadas durante el proceso de purificacin.

Asimismo, para la neutralizacin y parcial purificacin de la glicerina se requiere cido fosfrico. Este cido tambin puede ser utilizado para facilitar y mejorar los resultados de la tapa de lavado del biodisel, aunque no resulta imprescindible.

4. DESCRIPCIN DE LOS EQUIPOS

Tal como lo indican la Tabla 1 y el Grfico 1, el sistema cuenta con dos mdulos, el reactor y un purificador, adems de los tanques de almacenamiento de insumos qumicos. A continuacin, describiremos brevemente las partes.

El tanque de almacenamiento de aceite (T1) puede ser un cilindro de metal o de HDPE vertical abierto y con una tapa y un suncho, que sirve para limpiar y eliminar los restos de slidos que queden en el aceite despus de filtrarlo en el momento del almacenamiento. Por su parte, el tanque de metanol (T2) es el cilindro en el que venden el metanol industrial, que debe mantenerse siempre en un lugar fresco y seco, bajo sombra, y alejado de cualquier lugar donde se puedan generar chispas.

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Los tanques T3 y T4 pertenecen al reactor. El primero es el tanque de produccin de metxido, que es donde se prepara el catalizador, y el segundo es el reactor en s, donde se realiza el proceso de la transesterificacin. Este cuenta con un panel elctrico que controla los motores de agitacin y la resistencia del reactor. Tal como se aprecia en el Grfico 2, el panel tiene un display elctrico, que marca la temperatura actual dentro del reactor, as como un sistema manual para fijar la temperatura mxima a la que el termostato deber desconectar la resistencia. Tambin estn los tres interruptores de encendido y apagado de los motores (M1 para el tanque de metxido, M2 para el reactor principal) y de la resistencia (R1). Cuando alguno de ellos est encendido se prende la luz roja inmediatamente superior. Finalmente, para seguridad de los equipos, se cuenta con tres fusibles, uno para cada motor y uno para la resistencia.

Tabla 1: Relacin de equipos para la planta de biodisel

Cdigo Descripcin Cantidad Tamao Material

T1 Tanque de aceite 1 200 L Acero o HDPE

T2 Tanque de metanol 1 200 L Acero

T3 Tanque de metxido 1 15 L Acero inoxidable 304

T4 Reactor 1 70 L Acero inoxidable 304

T5 Decantador 1 200 L Acero

T6 Tanque de lavado/secado 1 200 L Acero

BM1 Bomba metanol 1 - Fierro

BM2 Bomba manual aceite 1 - Fierro

B1 Bomba de transferencia 1 - Fierro

F1 Filtro 1 - HDPE, celulosa

C1, C2 Panel elctrico 2 - Metal

V1 - V13 Vlvulas 13 - Acero inoxidable 304

T6

T3

T4

BM1

B1

T2T1

V-1

V-9

V-2

M1

M2

V-3

R 1

V-10V-11

V-12

V-5

V-4

V-8

V-6 V-7

F 1V-13

BM 2 T5

Drenaje glicerina

Drenaje glicerina /agua

Drenaje agua

BD para uso

R 2

A

B

C1

A

B

C2

Grfico 1: Esquema de la planta de produccin de biodisel

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Grfico 2: Panel elctrico del reactor

M1 M2R1

Temperatura

Nivel de temperatura

Fusibles

Luces indicadoras

Interruptores

Los tanques T5 y T6 pertenecen al mdulo de purificacin del biodisel. Este mdulo puede ser construido de manera opcional utilizando diferentes materiales. En el caso del equipo propuesto en este manual, el biodisel producido por el reactor se trasvasa hacia ellos por la bomba B1. El primer tanque T5 puede ser utilizado como decantador, y el segundo tanque (T6) puede ser utilizado como lavador y secador. Tambin los dos pueden usarse para cumplir las tres funciones. Es necesario preparar un panel elctrico, que podra ser similar al utilizado en el mdulo del reactor, para controlar la temperatura, las resistencias y la bomba.

5. CONSTRUCCIN DEL EQUIPO

La Tabla 2 muestra una lista de materiales que pueden utilizarse para la construccin del reactor, y sus caractersticas correspondientes. Algunas partes pueden construirse empleando otros materiales diferentes a los indicados, siempre y cuando sean compatibles con el biodisel (Tabla 5) y los insumos que se necesitan para su elaboracin. Es preferible trabajar con acero inoxidable para la construccin del reactor y no utilizar cobre, bronce, aluminio o fierro galvanizado, pues estos materiales no son compatibles con el biodisel. Por ltimo, la Tabla 3 muestra los materiales necesarios para construir la estructura y los tanques cnicos del sistema de purificacin.

.1. Construccin del tanque de metxido

Se corta en la plancha de acero inoxidable un rectngulo de 785 mm por 290 mm, el cual se utilizar para la construccin del cilindro del tanque y, adicionalmente, se debern preparar dos planchas circulares de 250 mm y 280 mm de dimetro, con las que se construir la tapa y el cono del tanque.

Para la construccin del cono se mide y calcula el dimetro del borde exterior del cilindro. Esta medida es la ms importante, por lo tanto tiene que ser precisa para evitar errores en los clculos que se harn posteriormente para su construccin. En el Grfico 3 se puede ver un esquema del fondo cnico, donde:

D1 es el dimetro del cilindro, r es el radio, h es la altura del cono, y hi es la medida que indica el largo del cono o la altura inclinada.

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Para construir el cono, primero tenemos que hallar la medida de hi, que se calcula mediante el teorema de Pitgoras:

22 hrhi +=

hi va a indicar el radio del crculo que deber tener la plancha para construir el cono. La suma de hi + hi va a dar D2, que es el dimetro del crculo que se debe hacer para construir el cono. En el Grfico 4 se puede apreciar el corte que se debe hacer para poder preparar el cono antes de soldarlo.

Grfico 3: Medidas del tanque y del cono

Grfico 4: Distancias de la circunferencia para formar el cono

r

h

hi

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D2

h i

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Tabla 2: Materiales necesarios para construir los reactores

N Concepto DescripcinDimensiones

Unidad CantidadEspesor Largo Ancho Dimetro

REACTOR

1 Plancha Acero inoxidable 304 L 2 2418 1219 mm 1

2 Tubera Acero inoxidable 304 L

1/2 pulgadas 1

3 Tubera Acero inoxidable 304 L - cdula 10 4 pulgadas 1

4 Varilla Acero inoxidable 304 L 1/2 pulgadas 1

5 Tee Acero inoxidable 304 1/2 pulgadas 3

6 Tapn Acero inoxidable 304 macho 1/2 pulgadas 1

7 Vlvula Acero inoxidable 304 de 2 cuerpos 1/2 pulgadas 4

8 Tapn Acero inoxidable 304 L, hembra 4 pulgadas 2

9 Visor de nivel para caldera Acero al carbn 1/2 pulgadas 2

10 Tubo de cristal Termo resistente, tamao varia con tanque 1/2 pulgadas 2

11 Tubo flexible cobre 1/4 pulgadas 1

12 Unin Acero inoxidable 304 L 2 1 1/2 pulgadas 10

13 Prisioneros Acero inoxidable 304 L 2 1 pulgadas 4

14 Tornillos Tornillo cabeza hexagonal, rosca total 1 1/4 pulgadas

15 Tuercas Hexagonal 1/4 pulgadas

16 Espiga Acero al carbn 1/2 pulgadas 4

17 Unin universal Acero inoxidable 304 1/2 pulgadas 1

ESTRUCTURA

18 ngulos Alta resistencia grado 50 1.5x1.5x3/16 3/16 6 m 3

19 Tubo de acero ASTM A500 6,4 m 1 1/2 1

Tabla 3: Materiales necesarios para construir el sistema de decantacin y secador

N Concepto DescripcinDimensiones

Espesor Largo Ancho Dimetro

SISTEMA DE PURIFICACION

20 Plancha de acero ASTM A569 2 2400 1100 mm 2

21 ngulos Alta resistencia grado 50 2x2x3/16 3/16 6 m 1

22 Tubo de acero Serie estndar (S) 1/2 pulgadas 1

23 Tee Acero al carbn, roscada 1/2 pulgadas 6

24 Unin universal Acero al carbn, roscada 1/2 pulgadas 2

25 Manguera Vitn 6 m 1/2

26 Espiga Acero al carbn 1/2 pulgadas 4

Unidad Cantidad

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Una vez preparada la pieza de dimetro D2 se marca el centro, donde se colocar el niple para la tubera de descarga (punto o). Luego, para formar el cilindro del cono hay que calcular la seccin del crculo que se tiene que eliminar para construirlo. Primero se debe calcular el permetro del cilindro (P1) y el del crculo con que se preparara el cono (P2), ya que la base del cono debe tener exactamente el mismo dimetro, para lo que se debe utilizar la siguiente frmula:

Una vez calculados los dos permetros, se resta P2 con P1, la diferencia de los permetros (arco ab) nos va a indicar el sector que debe ser retirado del crculo para formar el cono. Por su parte, el ngulo del sector circular se calcula por medio de la siguiente frmula:

Una vez calculado, se procede a cortar el sector para formar el crculo. El volumen del cilindro (Vc) se calcula empleando la siguiente frmula:

Por su parte, el volumen del cono (V2) se calcula empleando la siguiente frmula:

Este mismo sistema de preparacin del cono se va a utilizar tambin para la construccin del cono del reactor y de los tanques decantadores, lavadores y secadores. En el caso del tanque de metxido se est escogiendo una altura del cono relativamente baja, con un ngulo de 29. La altura del cono es de 63 mm desde la base del cilindro hasta la conexin con el niple. El conjunto del cilindro y el cono deben tener una altura aproximada de 353 mm.

Al momento de soldar el cono del tanque de metxido hay que colocar y soldar una pequea malla de acero inoxidable en su parte ms estrecha, para impedir que el KOH o NaOH atoren la tubera, en caso el metxido no se disuelva dentro del tanque. Luego, en el cono, se soldar una unin donde se colocar un niple.

En el cilindro, una vez soldado el cono, se mide y se marcan los lugares donde se harn los agujeros en los que irn los accesorios; se hacen los agujeros tomando las distancias que se indican en los Anexos 4 y 5 y se sueldan las uniones (hembra). Luego, con los sobrantes del metal, se preparan los soportes para los motores de acuerdo con lo que indican los planos del anexo sealado. Una vez terminados los soportes, se presentan con las tapas de los tanques T3 y T4 para marcar los lugares donde irn los pernos y donde se soldarn las tuercas.

El motor se coloca en el soporte correspondiente. En caso los motores tengan dimensiones mayores, se trabajar tomando como referencia estas dimensiones para hacer un soporte adecuado. La inclinacin de dicha plataforma tiene un ngulo para que no entre perpendicularmente en el reactor. Esta posicin est dada para evitar la formacin de un vrtice en el fluido, a fin de evitar que la mezcla pueda escapar por las tapas y que los tanques sean ms altos.

Al eje del motor se le coloca un prisionero de acero inoxidable de 32.5 mm x 50 mm de largo, para sujetar una varilla de . Con otro prisionero de las mismas dimensiones se prepara la aleta o el agitador, con un retazo de una plancha de acero inoxidable de 5 mm; se cortan dos rectngulos de 50 x 30 mm, los cuales se sueldan al prisionero con un ngulo de 45. Este se sujeta a un extremo de la varilla, tal como se indica en los planos de los Anexos 4 y 5.

Antes de soldar las tapas se hace el agujero para el ingreso de productos, la tapa y el soporte donde ir el agitador. Junto con este ltimo, adems, se hacen los agujeros donde irn los pernos. Es preferible soldar las tuercas para los pernos en la parte interna de la tapa, para as facilitar el ensamble; en caso contrario, ser casi imposible sujetar el soporte para el agitador con el tanque de metxido.

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Cuando ya se tiene listo el tanque, se sueldan cuatro orejas en la parte inferior, en la lnea del cono, las cuales sirven para fijar el tanque a la estructura. Ellas se deben colocar de tal manera que no interfieran con el visor de volumen, de preferencia a 45 respecto de este, como se indica en el Grfico 5.

Grfico 5: Vista superior del tanque de metxido

.2. Construccin del reactor

La construccin del reactor se hace de la misma manera que el tanque de metxido. La diferencia, adems del tamao, estriba en que en la parte posterior del tanque se deben preparar los agujeros para colocar la termocupla y la resistencia; los planos respectivos se pueden apreciar en el Anexo 5. En el caso de la resistencia, esta debe ir en la parte baja del cilindro, preferentemente entre 50 y 80 mm sobre la lnea del cono; la termocupla debe estar 50 mm por encima de la resistencia en la misma lnea.

Antes de soldar la tapa al cuerpo del cilindro, se debe colocar una pequea unin en el centro de la tapa, donde ir la conexin que va al serpentn para condensar el alcohol, en caso se quiera recuperar el exceso de alcohol que se le aade al aceite para hacer la reaccin. Los soportes, a su vez, tambin se colocan de la misma manera y con el mismo ngulo que en el tanque de metxido.

.3. Construccin del condensador

El condensador se construye utilizando un tubo de 76 mm (3), que puede ser de acero inoxidable o de PVC. Al tubo, en caso sea de acero, se le debe hacer un par de agujeros de 1/2 y se le suelda dos de uniones, a las cuales se les colocar una espiga para luego poder conectar la manguera por donde entrar y saldr el agua de refrigeracin.

Para el caso del tubo de acero, los bordes se deben roscar, luego se prepara una tapa roscada tambin, con un agujero en el medio del dimetro exacto del exterior del tubo de cobre que se vaya a utilizar. En las tapas se prepara un sistema de reten para evitar la prdida del agua, que se puede conseguir en las ferreteras.

Se calcula la distancia que habr entre la salida del reactor y el condensador, se deja esa medida libre en el tubo de cobre y el resto se enrolla en un tubo de menor dimetro hasta llegar al largo del tubo de 3 donde ir colocado. El tubo enrollado se coloca dentro del tubo de acero de 3, despus se colocan las tapas y se aseguran al tubo de cobre con los retenes. Al tubo se le sueldan dos orejas para luego colocarlo en la base del reactor. Se puede apreciar esto en los planos del Anexo 5.

45 Visor de nivel

Orejas de soporte

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.4. Construccin de la estructura

La estructura del reactor se hace utilizando ngulos de 1.5 x 1.5 x 3/16 y tubos de 1 . Tal como lo indica el Anexo 6 aquella sirve para soportar el reactor y el tanque de metxido. Si observamos que existen problemas al instalar los visores de nivel al momento de presentar los tanques en la estructura, entonces se prepara un par de cubos con los sobrantes de los ngulos y se sueldan donde van las orejas. Esto ltimo sirve para levantar los tanques y que no haya problemas al momento de la instalacin.

.. Instalacin de las tuberas

La conexin en el reactor se divide en tres partes, las cuales describimos seguidamente:

Conexin del tanque de metxido reactor

Esta es una conexin de acero inoxidable en todo el tramo, cuya funcin es dejar pasar el metxido al reactor. Consta de dos vlvulas, una unin universal, una tee y un tapn. La tubera sale del tanque de metxido y se conecta a una vlvula de bola, la cual sirve para contener el metanol en el tanque del reactor. En la parte inferior hay una tee, con un tapn, que al retirarse sirve para limpiar la tubera en caso de que el hidrxido las atore o se quiera utilizar el tanque de metxido para hacer un batch de biodisel con una pequea cantidad de aceite. El tubo horizontal cuenta con una universal, para poder desarmar la tubera en caso haya algn problema y otra vlvula que sirve para que en caso se haga otro batch de biodisel este no pase al reactor.

Grfico 6: Conexin tuberas entre tanques

Salida del reactor

La purga del reactor tiene dos salidas: una para eliminar o drenar la glicerina (en caso se use el reactor como decantador) y la otra va a la bomba para trasvasar el decantador o a los tanques de lavado. En este caso, estamos ante una instalacin sencilla a una tee y dos vlvulas de acero inoxidable. Antes de conectarse a la bomba se instala una tee ms, la cual servir para recircular el biodisel lavado y pasarlo al secador o, en todo caso, succionar el biodisel del tanque de secado para luego pasarlo por el filtro y tenerlo listo par su utilizacin.

Tanque de metxido

ReactorTapn

Unin universal

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Grfico 7: Conexiones a la salida del reactor

Grfico 8: Conexin de la bomba

Salida de la bomba y recirculacin

A la salida de la bomba se coloca una tee en una de las salidas. Se instala una vlvula y, seguida de esta, una espiga que puede ser de acero al carbn, pero no de plstico ya que su tiempo de vida sera muy corto; luego se coloca una manguera que va a llevar el biodisel a la parte superior de los cilindros donde se va a trasvasar. Es preferible poner, a la salida de la vlvula, una manguera de nitrilo o vitn, que llegue hasta 10 centmetros por dentro del cilindro para evitar salpicaduras.

A la salida de los tanques, al igual que en el caso del reactor, se coloca una tee, la cual va conectada a dos vlvulas: la inferior es la purga de agua o glicerina y la lateral se conecta a una tubera a su vez conectada a la bomba. Esta tubera sirve para recircular el biodisel y para enviarlo al proceso de filtrado.

A la bombaEspiga

Drenaje de glicerina

Reactor

A tanques de lavado

De reactor

Para usar

B 1

De tanques de lavado

Filtro

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5.6. Construccin del decantador, sistema de purificacin y secado

Los equipos para estos mdulos pueden construirse con los materiales que vamos a indicar a continuacin, aunque tambin podr utilizarse material reciclado, como cilindros de HDPE que hayan tenido otros usos, cilindros de 55 GAL que pueden reacondicionarse, entre otros.

Todo el sistema se puede basar en uno o dos cilindros de 200 litros de capacidad, los cuales pueden cumplir las mismas funciones dependiendo de cmo sean instalados. Estas funciones seran las de decantar, lavar y secar ; en el caso de ser dos cilindros, estas funciones podran repartirse.

Las dimensiones de los cilindros se indican en el Grfico 9, el fondo cnico sirve para ayudar en la decantacin de la glicerina y la separacin del agua en el caso del lavado. Opcionalmente, se puede colocar un visor de nivel en el cual se podr ver la separacin de fases.

Grfico 9: Dimensiones de los cilindros de lavado

Para el caso del secador, se puede usar el mismo cilindro, pero se le pueden instalar un par de resistencias en la parte inferior del cilindro, lo ms cercano a la lnea del cono. En la parte inferior se le soldar un nicle, al cual ir conectada una tee y las vlvulas de purga y de recirculacin a la bomba. La instalacin de las tuberas se hace como se indica en el Grfico 10. Por su parte, la estructura se hace con los mismos ngulos usados para el reactor de 2 x 2 x 3/16. Pero con las dimensiones que indica el Grfico 11 (en milmetros), este puede ser para uno o dos tanques.

Las uniones de las tuberas, en algunas partes, pueden hacerse con mangueras para facilitar su movilidad y adaptabilidad. Asimismo, tambin se pueden utilizar mangueras para hacer el trasvase desde la bomba hasta los tanques T5 y T6, aunque a la salida de estos, en la parte inferior, s es necesario que sea un sistema slido. La unin de estas tuberas con la bomba, como en los otros casos, tambin podr hacerse por medio de una manguera.

110,

000

mm

500 mm

50 m

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Grfico 10: Instalacin de tuberas en el sistema de purificacin

Grfico 11: Dimensiones de la estructura del sistema de purificacin

Vista superior

Vista frontal

R 2

T5 T6

Esquema frontal

Desfogue o purga

A la bomba

Esquema lateral

500200

1300

1400

500

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.. Instalacin del sistema elctrico

En el diseo de cualquier se planta debe considerar el abastecimiento de energa para el funcionamiento de los diferentes equipos, requerimiento de potencia que est relacionado con la dimensin de la planta; considerando esto y definiendo el punto de alimentacin hay que hacer un diagrama de instalaciones elctricas para alimentar los equipos. Las instalaciones elctricas de la planta, para la instalacin de los motores, una electro bomba y una resistencia elctrica, se muestran en el Grfico 12,; este mismo esquema se puede utilizar para el tablero del sistema de purificacin, en caso se construya. Es importante tener un sistema elctrico adecuado y seguro, usando cables y accesorios que den garanta a la instalacin, a fin de evitar posibles accidentes.

En caso se construyan los dos tableros, es recomendable instalarlos de manera independiente, tal como se muestra en el Grfico 1: el primer tablero, en el reactor (C1), con el que se controlarn los motores, el termostato del reactor (T4) y la resistencia (R1); el segundo tablero de control (C2), que sirve para controlar la bomba (B1), la resistencia (R2) y el termostato, se colocar en el sistema de purificacin. El sistema elctrico del reactor se instala de acuerdo con el esquema mostrado en el Grfico 12. La Tabla 4, seguidamente, muestra los materiales necesarios para la construccin del tablero de control del reactor de biodisel.

Tabla 4: Equipos y accesorios para sistema elctrico del reactor

N Concepto Descripcin Potencia Voltaje Amperaje Cantidad

1 Motor elctrico Con variador de velocidad entre 200 y 700 rpm 1/2 hp 110 220 1

2 Motor elctrico Con variador de velocidad entre 200 y 700 rpm 1/4 hp 110 220 1

3 Bomba centrfuga Monofsica 1/2 hp 220 1

4 Termocupla tipo J Con rosca de 1/2, lectora hasta 100C 1

5 Display Lee y controla la temperatura 1

6 Fusibles Protege motores y resistencia 2 y 10 3

7 Botoneras Para arranque y parada 3

8 Caja de metal 15 x 45 x 30 cm 2

9 Interruptor Trmico 30 1

10 Contactor Para proteccin de resistencia 6 - 10 1

11 Relay trmico Para control de temperatura (termostato) 6 - 10 1

12 Resistencia Monofsica, con rosca de 2 1500 w 220 1

13 Borneras Tipo riel DIN, para cable N 14 2

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6. OPERACIN DE LA PLANTA Y SEGURIDAD

El proceso de produccin de biodisel se resume en el flujograma mostrado en el Grfico 13. Dentro de este flujograma cada una de las actividades unitarias se realiza como veremos seguidamente.

.1. Aceite usado: pretratamiento

La primera operacin es la purificacin del aceite de cocina usado. Luego del proceso de fritura, el aceite puede venir con restos slidos de comida, tantos gruesos (filtrables) como finos (separables ms fcilmente por decantacin), con agua de los alimentos y con un grado de degradacin variable (segn la temperatura y el tiempo que se ha usado para frer). Para cada lote de aceite, lo ideal es primero filtrarlo y luego verificar si contiene agua y determinar su ndice de acidez, que indicar cun degradado est y cunto catalizador se deber utilizar en la transesterificacin.

6.1.1. Recepcin

El aceite debe ser recibido en cilindros o depsitos de plstico o metal. En caso de ser produccin propia, este debe ser almacenado, preferentemente, en cilindros o baldes de 20 a 50 litros, para una fcil manipulacin de estos.

Por lo general, rpidamente se depositan en el fondo restos slidos de comida. En lo posible hay que tratar de no remover los restos slidos de comida, para no ensuciar el aceite ni dificultar el filtrado.

Es preferible llevar un registro de la cantidad y calidad del aceite recibido, con la finalidad de poder conocer las caractersticas del aceite recibido por cada proveedor.

Grfico 12: Esquema de la instalacin elctrica

CM1 CM2

RTM1 RTM2

M1 M2

TM R

PLC

TF

220 V 110 V

BORNERA

I1

I2 I3

CR

ESQUEMA DE INSTALACIN ELCTRICA

SMBOLO DESCRIPCINTEM

1

I

F

220 V 110 VT

C

RT

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6

7

8

9

10

INTERRUPTOR BIPOLAR 40 A TERMICO

M

PLC

R

TM

FUSIBLES

TRANSFORMADOR 220 - 110 V

CONTACTOR

RELAY TERMICO

MOTOR 0,8 KW, 150 RPM

PIROMETRO LECTOR CONTROLADOR

RESISTENCIA 1,5 KW

TERMOCUPLA TIPO J

BORNERA

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6.1.2. Filtrado

La operacin de filtrado del aceite se realiza manualmente, con ayuda de una bomba manual.

Grfico 13: Flujograma del proceso de produccin de biodisel

Se pasa el aceite a travs de una malla metlica y un filtro grueso, lo cual sirve para separar las partculas gruesas que se encuentran en suspensin en el aceite, y se conduce el aceite filtrado al cilindro de almacenamiento T1.

Si el aceite es muy viscoso, el filtrado se facilita calentndolo ligeramente.

Luego del filtrado, se registra para cada envase la tara de slidos remanentes y la tara del envase vaco.

Los slidos se almacenan en baldes o latas para destinarlos al compostaje o alimentacin animal.

Recoleccin de aceite

Filtrado de slidos gruesos

Sedimentacin en los cilindros

Determinacin de acidez

Slidos

> 2g KOH /L

Evaporacin de agua en el aceite

Neutralizacin de cidos grasos libres

Transesterificacin Glicerina

Lavado / secado / filtrado

Biodisel

USO

Filtrado de cidos saponificados

Alcohol + catalizador

Si

No

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6.1.3. Almacenamiento y sedimentacin de slidos finos

El aceite filtrado se almacena en uno de los cilindros de plstico destinados a este fin (T1).

Se debe mantener el cilindro tapado para evitar el ingreso de impurezas, como polvo o insectos.

En el fondo del tanque se irn depositando slidos finos que formarn una especie de lodo. As, peridicamente, ser necesario limpiar el tanque para descargar tal impureza.

El lodo ser separado y destinado al compostaje o alimentacin animal.

6.1.4. Determinacin de la humedad

Se toma una muestra pequea de aceite de no ms de medio litro, se pone en una cocina o plancha elctrica y se calienta hasta llegar a los 100 C. Si el aceite empieza a burbujear, a crepitar o crujir, es indicador de que contiene agua; entonces habr que secarlo antes de transformarlo en biodisel.

6.1.5. Secado del aceite

Como veremos seguidamente, el secado del aceite se puede realizar de dos maneras, aunque resulta ms recomendable la segunda:

Se emplea un cilindro de 50 GAL abierto. Se calienta hasta 90C y se deja que concluya el proceso de burbujeo y crujido; es importante un cuidadoso control de la temperatura para evitar que se queme el aceite, se acidifique o se rancie. No se recomienda utilizar el secador de biodisel ya que quedara sucio con aceite; es preferible emplear un recipiente que tenga base cnica, con un desfogue en el centro del cono, con la finalidad de ir purgando el agua que se vaya separando del aceite cuando se calienta. Esto ahorra tiempo y energa.

Empleando el mismo reactor de biodisel (T4), se calienta hasta aproximadamente 60 70 C y despus se deja sedimentar. Por diferencia de densidades, el agua se depositar al fondo y se podr separar manualmente por la vlvula de drenaje inferior. Despus de esto, el aceite est listo para la transesterificacin.

6.1.6. Determinacin de la acidez

Este paso es muy importante para saber qu cantidad de catalizador es necesaria para la reaccin. Se necesita un equipamiento bsico de laboratorio para medir pesos y volmenes exactos.

Materiales necesarios:

Equipo para titulacin: bureta, soporte, vaso pequeo, matraz.

Pipetas de 1 ml y 10 ml.

Solucin al 0.1% de KOH en agua destilada (1 gr de KOH diluido en 1 l de agua destilada).

Fenolftalena.

Etanol.

Muestra de aceite.

Procedimiento:

Tomar 1 ml de muestra de aceite con la pipeta y ponerlo en el matraz.

Diluir con 10 ml de etanol. Mezclar bien. Si no se diluye totalmente, calentar ligeramente.

Aplicar 5 gotas de fenolftalena y volver a mezclar.

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Llenar la bureta con solucin de KOH 0.1%.

Dejar caer la solucin de la bureta a la mezcla de aceite y alcohol gota a gota hasta que el color se torne rosado (este procedimiento se denomina titulacin).

Anotar el gasto de KOH. Llamaremos a este valor X.

Repetir la prueba un mnimo de tres veces para asegurar que los resultados sean exactos.

Significado de la prueba:

La cantidad X de KOH gastado en la titulacin indica la acidez del aceite, causada por la presencia de cidos grasos libres, liberados cuando se fre en exceso. Esta es tambin la cantidad de catalizador necesaria para neutralizar la acidez del aceite, la cual se expresa de esta manera: X gramos de KOH / litro de aceite.

Si X es menor a 2 gr KOH/litro, entonces se puede hacer la transesterificacin directamente. En este caso, la cantidad de catalizador a utilizar sera de 7+X por cada litro de aceite que se vaya a procesar.

Si X es mayor a 2 gr KOH/litro, puede haber problemas de formacin de jabones, lo cual interferira en la produccin de biodisel. Se requerir entonces neutralizar el aceite.

6.1.7. Neutralizacin del aceite

Se pone el aceite en un recipiente grande, de preferencia de acero inoxidable, y nunca de aluminio, pues este se corroe de forma rpida con el KOH o el NaOH.

Por cada litro de aceite a procesar, disolver X gramos de KOH en 20 ml de agua. Este procedimiento debe hacerse con cuidado, utilizando guantes y lentes de proteccin, pues el KOH es irritante y podra quemar las manos.

Cuando la solucin est bien disuelta, esta se debe agregar lentamente y con mucho cuidado al aceite, removiendo con constancia.

Se ver que se empiezan a formar pequeos grumos, que son jabones producidos al reaccionar el KOH con los cidos grasos libres.

Despus de que todo est bien mezclado, filtrar nuevamente el aceite a fin de separar el jabn que se form.

Por ltimo, volver a titular el aceite para determinar si disminuy la acidez. Si esta es menor a 2 gr KOH/litro, se proceder a la transesterificacin.

6.2. Transesterificacin

Los siguientes pasos se deben tomar en cuenta al momento de operar el reactor:

Asegurarse de que todas las vlvulas que entran al reactor (T4) y salen de l estn cerradas (V1, V2, V3 y V4).

Transferir el aceite desde el tanque de almacenamiento hasta el reactor T4, mediante la bomba manual correspondiente (BM2) y la manguera de aceite, y a travs de la tapa superior del reactor.

Encender la resistencia (R1) y el motor de agitacin del reactor (M2) y calentar el aceite hasta 50C con agitacin constante.

Usar un mnimo de 40 litros de aceite o una cantidad que cubra por completo la resistencia para que esta no se malogre. Una vez lleno el reactor con la cantidad de aceite, taparlo.

Mezclar en el tanque de metxido (T3) el catalizador (potasa custica, KOH) con el alcohol (metanol) en las proporciones calculadas con el mtodo de la titulacin. El metanol se transfiere con ayuda de la bomba manual de metanol (BM1). Tapar bien, encender el motor M1 y agitar hasta que la potasa se disuelva (mnimo 15 minutos).

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Evitar respirar vapores del alcohol o la potasa, ni tocarlos con las manos, ya que ambos son dainos.

Es preferible poner tefln en la rosca de las tapas de los tanques T3 y T4 para evitar escape de los gases formados por el metanol y el hidrxido de potasio en los tanques.

Evitar dejar la potasa en contacto con el aire mucho tiempo porque se humedece y carbonata, perdiendo su actividad cataltica.

Registrar las cantidades de insumos utilizados (aceite, metanol y catalizador) y cualquier otro parmetro que afecte la reaccin.

Cuando el aceite llegue a los 50C, se debe abrir las vlvulas que comunican el tanque de metxido con el reactor (V1 y V2).

Cuando se haya transferido todo el metxido al reactor, volver a cerrar ambas vlvulas.

Dejar la mezcla en agitacin por 1.5 horas manteniendo una temperatura constante.

Apagar el equipo y dejar reposar hasta el da siguiente (mnimo 8 horas). En caso de hacer varios lotes al da, pasar la mezcla utilizando la bomba de transferencia (B1) al tanque decantador (T5).

Luego del reposo, se habrn separado dos productos: el biodisel (arriba) y la glicerina (abajo).

Drenar primero la glicerina abriendo las vlvulas V3 (en caso se haya decantado en el reactor) o V11 en caso se haya utilizado el decantador. Almacenar la glicerina en una galonera aparte. La glicerina se reconoce por su color marrn oscuro y porque es bastante viscosa (espesa). Al drenar, no forma espuma. Cuando el lquido se empiece a aclarar y hacer menos espeso, es que ya est saliendo una mezcla de glicerina y biodisel. En este momento, se debe cerrar la vlvula que se est utilizando, esperar unos segundos a que el contenido del reactor se asiente y, luego, volver a abrirla ligeramente, para drenar lo ltimo que quede de glicerina.

En el proceso de drenaje de la glicerina, usar una mscara protectora para vapores y evitar respirar cualquier emanacin, ya que la glicerina sigue conteniendo cantidades significativas de metanol. Es preciso utilizar guantes.

Transferir el biodisel al tanque de lavado utilizando la bomba. Para esto, cerrar la vlvula V3, V6, V12 y V13; luego, abrir las vlvulas V4, V5 y V7. Prender la bomba, y apagarla apenas empiece a succionar aire.

En caso de haber usado el decantador (T5), el biodisel se puede lavar en el mismo tanque o se puede transferir al secador y realizar ah el lavado. Para esto se cierran las vlvulas V4, V6, V8, V9, V11 y V13. y se abren las vlvulas V10, V12, V5 y V7; y se hace el trasvase utilizando la bomba B1.

6.3. Control de calidad del proceso de transesterificacin

Para verificar que la transesterificacin se haya realizado con xito, se deben controlar dos puntos:

Se debe observar una separacin de fases marcada de biodisel y glicerina. Si no hay separacin, entonces no ha habido reaccin. En este caso se debe evaluar cul es el motivo de este problema (ver seccin Solucin de problemas frecuentes).

Observar que la prueba de lavado del biodisel sea exitosa. La prueba de lavado consiste en tomar una pequea muestra de biodisel (100 a 200 ml), ponerla en una botella limpia de vidrio o plstico, agregar aproximadamente la misma cantidad de agua, agitar por 10 a 15 segundos hasta que el agua y el biodisel se mezclen completamente, y dejar reposar por algunos segundos. Si se da una separacin rpida de ambos lquidos (30 minutos aproximadamente), significa que el biodisel es de buena calidad. Si se separan, pero entre ambas fases hay una capa de espuma o jabn, se puede continuar con el lavado de todo el lote aadiendo cido fosfrico al agua para facilitar la separacin, y se debe procurar mejorar el proceso de transesterificacin. Si el agua y el biodisel no se separan adecuadamente, sino que permanecen mezclados formando una emulsin lechosa, quiere decir que el proceso de transesterificacin no ha sido completo (ver seccin Solucin de problemas frecuentes, punto 7).

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6.4. Postratamiento del biodisel (lavado, secado y filtrado)

6.4.1. Lavado

Se realizarn tres lavados durante los tres das posteriores a la transesterificacin. La metodologa para cada lavado es la siguiente:

Agregar 25 litros de agua al tanque de lavado al que previamente se ha transferido el biodisel.

Soltar la piedra aireadora hasta el fondo del tanque de lavado y conectar la bomba de aire con las mangueras destinadas a tal fin.

Prender la bomba de aire y dejar funcionar por lo menos durante 6 horas.

A ltima hora de la tarde o a primera hora del da siguiente desconectar la bomba de aire.

Dejar reposar por varias horas hasta que el agua se asiente al fondo.

Drenar el agua sucia por la vlvula V9 y desechar.

Cuando se haya drenado toda el agua de lavado, volver a echar otros 25 l de agua al tanque y conectar de nuevo la bomba de aire. En la tarde volver a desconectar.

Al siguiente da drenar el agua, volver a echar 25 litros de agua limpia y conectar la bomba de aire. En la tarde volver a desconectar.

Cuando se separa el agua de lavado, en algn momento empezar a salir una mezcla de biodisel con agua, posiblemente en forma de emulsin (color blanco a amarillo lechoso). Colectar esta emulsin en un balde o recipiente aparte y dejar reposar por 2 a 3 das. Lentamente, se separar una capa de biodisel en la parte superior. Recuperar este biodisel y mezclarlo con el que se est lavando. Desechar el agua con el jabn restante.

6.4.2. Secado

El secado se realizar una vez se hayan terminado los tres lavados y se haya dejado tiempo suficiente (mnimo 6 a 8 horas) para que el agua y el biodisel se separen completamente. En este momento se transferir el biodisel al tanque de secado (T6) por medio de una manguera conectada a la vlvula V10.

Primero verificar que salga biodisel y no agua, y que el biodisel est relativamente transparente, no mezclado con agua. Si esto no es as, puede deberse a dos causas:

- Demasiada agua en el tanque y por lo tanto an estamos drenando la capa de agua en lugar de drenar la capa de biodisel. En este caso, utilizando la vlvula V11 drenar un poco de agua de lavado (aprox. 5 litros) y descartar.

- Una capa de emulsin, es decir mezcla de biodisel con agua, que se produce por la presencia de impurezas. Esta emulsin (lquido de color lechoso, amarillento o blancuzco) se debe separar del biodisel limpio. En este caso, drenar la emulsin en un balde por la vlvula V10 hasta que empiece a salir biodisel limpio y dejar reposar durante unos das para que el biodisel se vaya separando en la parte de arriba. Este biodisel se recupera y el resto se puede descartar.

Una vez que se tenga buen biodisel saliendo por la vlvula V10, conectar una manguera desde V10 hasta V7 y otra manguera desde V8 hasta el tanque de secado; abrir las vlvulas V10, V7 y V8; y encender la bomba. Se debe cuidar que las dems vlvulas estn cerradas).

Despus de realizar el lavado, se prende la resistencia R2 y se calienta el biodisel manteniendo una temperatura constante de 90 C, evitando llegar a temperaturas mayores a 100 C pues el biodisel se degrada y acidifica. Mientras se va calentando, hay que purgar poco a poco el secador abriendo la vlvula V9 para eliminar el agua que se vaya acumulando en la base, con esta operacin se ahorra tiempo y energa.

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El biodisel estar totalmente seco cuando:

- No se vea formacin de burbujas ni se oigan crujidos del agua hirviendo.

- El lquido est totalmente translcido (y se pueda ver el fondo). Si est un poco turbio, es que an tiene agua o jabn.

6.4.3. Filtrado

Luego del secado, el biodisel se filtra para evitar todo tipo de impurezas.

Asegurarse de que el biodisel no est demasiado caliente antes del filtrado (la temperatura no debe superar los 50 C).

Se abren las vlvulas V8, V12 y V13 y se filtra el biodisel utilizando la Bomba B1. Una vez filtrado est listo para ser utilizado puro o mezclado con disel 2.

Poner una galonera o conectar la salida a un depsito de almacenamiento a la salida del filtro.

Rotular y controlar adecuadamente la cantidad obtenida. Asimismo, llevar el registro de la cantidad de biodisel obtenido en cada lote.

.. Manejo de insumos qumicos

Es muy importante tener en cuenta que se est trabajando con insumos qumicos peligrosos: el metanol es altamente inflamable y txico por inhalacin, ingestin y contacto; el KOH es corrosivo, irritante si se inhala el polvo y quema la piel si se toca. Por ello, la adecuada seleccin de ropa y equipamiento de seguridad, as como de los materiales que estarn en contacto con estos qumicos, es fundamental. En el Anexo 2 se encuentran las cartillas de seguridad de los insumos qumicos utilizados para la produccin de biodisel.

6.5.1. Ropa y equipamiento de seguridad

Guantes:

- Emplear guantes de jebe (o de preferencia de nitrilo) todo el tiempo que se trabaje con metanol y con KOH o NaOH.

- Enjuagar los guantes de jebe inmediatamente con abundante agua luego de manipular el KOH o NaOH, porque estas sustancias atacan el caucho.

- Emplear guantes de cuero cuando se trabaje con superficies calientes.

Mscara:

- Usar mscara con respirador para gases orgnicos y para partculas.

- Utilizarla obligatoriamente cuando se trabaje con metanol y con KOH o NaOH.

Lentes protectores:

- Usar lentes de proteccin cuando se trabaje con metanol y con KOH o NaOH.

Mandil:

- Uso obligatorio todo el tiempo.

Botas:

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- Botas de jebe.

Extintores:

- Se debe contar con extintores de espuma o de polvo seco en todo lugar donde se almacene y/o manipule metanol, aceite y biodisel, o mezclas de ellos.

- Ubicarlos en lugares de fcil acceso y adecuadamente marcados.

Saco de arena:

- Como medida extra para casos de incendio, contar con un saco o barril lleno de arena en un lugar visible y adecuadamente marcado.

Ducha de emergencia:

- Contar con ducha de emergencia para casos de derrame o salpicadura con metanol o con soluciones concentradas de KOH, NaOH o cidos.

- Asimismo, contar con dispositivo de lavado de ojos para los mismos casos.

..2. Compatibilidad de materiales

En la Tabla 5 se presenta una relacin de materiales comunes segn su compatibilidad con las sustancias utilizadas en la produccin de biodisel. Tener en cuenta este listado para fines de compra de repuestos y envases, ampliacin de la planta, etc.

7. SOLUCIN DE PROBLEMAS FRECUENTES

A continuacin, se da una lista de posibles problemas que se pueden presentar durante la produccin de biodisel y las soluciones propuestas a los mismos:

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Tabla 6: Problemas frecuentes y soluciones

Problema Posible causa Solucin

No se da separacin entre biodisel y glicerina luego de la transesterificacin.

No se agreg suficiente metanol al aceite.

Revisar el registro de insumos utilizados y verificar que la cantidad de metanol utilizada sea al menos de un 20% del aceite usado. Si hay duda al respecto, aadir ms metanol al lote de biodisel, calentar a 50 C y mezclar por 1 hora ms.

No se agreg suficiente catalizador para que se diera la reaccin.

Revisar el registro de insumos utilizados y verificar que la cantidad de catalizador corresponda a lo requerido segn la acidez del aceite. Si hay dudas al respecto, aadir ms catalizador disuelto en una pequea cantidad de metanol al lote de biodisel, calentar a 50C y mezclar por 1 hora ms.

Alguno de los insumos (metanol o catalizador) se encuentra vencido o no es el apropiado.

Verificar los envases de los insumos para determinar que sean los apropiados, se encuentren dentro de la fecha de expiracin, tengan buen estado y estn adecuadamente guardados (el NaOH o KOH no deben estar en contacto con el aire o agua). Hacer una prueba pequea de biodisel para verificar si ah funcionan los insumos.

La determinacin de acidez del aceite no se hizo adecuadamente, por lo que falta o sobra catalizador en la reaccin.

Volver a titular el aceite para verificar que su acidez sea la correcta y corregir la cantidad de catalizador aadido en caso haga falta.

Cuando se hace la prueba de lavado, se forma una emulsin de biodisel y agua que no se puede separar.

No se dej la mezcla reaccionar durante suficiente tiempo.

Volver a calentar a 50 C la mezcla de aceite, metanol y catalizador y dejar en agitacin durante 1 hora ms.

No se agreg suficiente catalizador para que la reaccin sea completa.

Revisar el registro de insumos utilizados y verificar que la cantidad de catalizador corresponda a lo requerido segn la acidez del aceite. Si hay duda al respecto, aadir ms catalizador disuelto en una pequea cantidad de metanol al lote de biodisel, calentar a 50 C y mezclar por 1 hora ms.

No se agreg suficiente metanol al aceite y la reaccin no ha sido completa.

Revisar el registro de insumos utilizados y verificar que la cantidad de metanol utilizada sea al menos un 20% del aceite usado. Si hay duda al respecto, aadir ms metanol al lote de biodisel, calentar a 50 C y mezclar por 1 hora ms.

La determinacin de acidez del aceite no se hizo adecuadamente, por lo que falta o sobra catalizador en la reaccin.

Volver a titular el aceite para verificar que su acidez sea la correcta, y corregir la cantidad de catalizador aadido en caso haga falta. Volver a poner la mezcla a reaccionar durante 1 hora ms.

Alguno de los insumos (metanol o catalizador) se encuentra vencido o no es el apropiado, y la reaccin no ha sido completa.

Verificar los envases de los insumos para comprobar que sean los apropiados, se encuentren dentro de la fecha de expiracin, se encuentren en buen estado y adecuadamente guardados (el NaOH o KOH no deben estar en contacto con el aire o agua). Hacer una prueba pequea de elaboracin de biodisel para corroborar si funcionan los insumos.

Cuando se abre la vlvula inferior del reactor para sacar la glicerina, no sale nada.

La tubera de salida del reactor se puede haber obstruido con glicerina o jabn solidificados.

Utilizando guantes de jebe y con un balde debajo, introducir un alambre por la tubera de salida y tratar de remover la sustancia que haya quedado atorada.

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En la transesterificacin, en lugar de biodisel y glicerina, se obtiene un producto lechoso o jabonoso.

El aceite o alguno de los insumos contenan agua, por lo que se produjo jabn en lugar de biodisel.

Este lote de aceite se pierde. Controlar adecuadamente la calidad de los insumos antes del proceso.

Cuando enciendo el motor de agitacin del reactor, este no gira.

El reactor se encuentra desconectado.

Verificar la conexin a la toma de corriente.

El fusible se quem.Verificar el estado del fusible correspondiente ubicado en la parte delantera del panel de control del reactor y, de ser necesario, reemplazarlo por uno nuevo.

El motor est atascado.Apagar el interruptor del motor y, manualmente, dar un par de vueltas al eje del motor para desatascarlo. Volver a encender el interruptor.

Hay un problema elctrico en el reactor.

Llamar a un tcnico especializado para revisar el sistema elctrico.

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8. ANEXOS

Anexo 1: Estndares de calidad del biodisel segn normas tcnicas internacionales y nacionales

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PNTP 321.12:200

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14214:2002UNIDADES

1 Contenido de calcio y magnesio, combinado 5 mx 5 mx ppm (g/g)

2 Punto de inflamacin (copa cerrada) 93 mn 130.0 mn 120.0 mn. C

3 Control de alcohol

1. Contenido de metanol 0.2 mx 0.2 mx % volumen

2. Punto de inflamacin 130.0 mn C

4 Agua y sedimento 0.050 mx 0.050 mx % volumen

5 Viscosidad cinemtica a 40 C 1.9 - 6.0 1.9 - 6.0 5.00 mx mm2/s

6 Ceniza sulfatada 0.020 mx 0.020 mx 0.020 mx % masa

7 Azufre 0.0015 mx 0.05 mx 0.001 mx % masa (ppm)

8 Corrosin a la lamina de cobre N 1 N 3 mx N 1

9 Nmero de cetano 47 mn 47 mn 51.0 mn

10 Punto de nube reportar reportar C

11 Residuo de carbn 0.050 mx 0.050 mx 0.30 mx % masa

12 Nmero de acidez 0.50 mx 0.50 mx 0.50 mx Mg KOH

13 Glicerina libre 0.020 mx 0.020 mx 0.02 mx % masa

14 Glicerina total 0.240 mx 0.240 mx 0.250 mx % masa

15 Contenido de fsforo 0.001 mx 0.001 mx 0.0001 mx % masa

16 Temperatura de destilacin, 90% recuperado 360 mx 360 mx C

17 Contenido de sodio y potasio, combinado 5 mx 5 mx 6.0 mn ppm (g/g)

18 Estabilidad a la oxidacin 3 mn 3 mn horas

19 Contenido de ster 96.5 mn % (m/m)

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Anexo 2: Cartillas de seguridad de insumos qumicos utilizados en la produccin de biodisel

METANOL: HOJA DE SEGURIDAD

FRMULA H4O, CH3OH

PESO MOLECULAR 32.04 g/mol

COMPOSICIN C: 37.48 %, H: 12.58 % y O: 49.93 %

SINNIMOS Alcohol metlico, hidrato de metilo, hidrxido de metilo, metilol, carbinol, alcohol de madera

RESUMEN DE LOS RIESGOS

El metanol puede afectarle al respirarlo y cuando pasa a travs de su piel.

El metanol es un teratgeno. Trtese a esta sustancia con mucho cuidado.

El metanol puede irritar los ojos y causar visin borrosa y/o ceguera.

Respirar el metanol puede irritar la nariz, la boca y la garganta, y causar tos y respiracin con silbido.

El contacto puede causar irritacin de la piel. La exposicin repetida o prolongada puede causar resecamiento y grietas en la piel.

Es posible que el metanol cause dao al hgado.

La exposicin a concentraciones altas puede causar dolor de cabeza, nuseas, vmitos y mareo. Puede causar la muerte.

El metanol es un lquido inflamable y presenta un peligro de incendio.

GENERALIDADES

El metanol es un lquido incoloro, venenoso, con olor fuerte parecido al etanol y cuando est puro puede tener un olor repulsivo; arde con flama no luminosa. Es utilizado industrialmente como solvente y como materia prima en la obtencin de formaldehdo, metil-ter-butil eter, esteres metilicos de acidos orgnicos e inorganicos. Tambien es utilizado como anticongelante en radiadores de autos; en gasolinas y diesel; en la extraccion de aceites de animales y vegetales, y agua de combustibles de automoviles y aviones; en la desnaturalizacion de etanol; como agente suavizante de plsticos de piroxilina, y otros polimeros; y como solvente en distintas industrias.

El metanol se obtiene por destilacion destructiva de madera a altas temperaturas; por hidrogenacion catalitica de CO a presin y temperatura altas, con catalizadores de cobre-oxido de cinc; por oxidacin de hidrocarburos y como subproducto en la sintesis de Fischer-Tropsch.

NMEROS DE IDENTIFICACIN

CAS: 67-56-1

UN: 1230

NIOSH: PC 1400000

RCRA: U154

NOAA: 3874

STCC: 4909230

RTECS: PC1400000

HAZCHEM CODE: 2 PE

NFPA: Salud: 1 Reactividad: 0 Fuego: 3

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El producto esta incluido en CERCLA, 313MARCAJE: Lquido inflamable, venenoso.

SINNIMOS EN OTROS IDIOMAS

Ingls: Methanol, Methyl alcohol Wood spirit, Biekeskis solution, Colonial spirit, Columbian spirit, Pyroxylic spirit, Wood naphta.

Francs: Alcool methylique

Alemn: Methylalkohol

Polaco: Metylowy alcohol

Italiano: Metanolo, Alcool metilico

PROPIEDADES QUMICAS

Este producto reacciona violentamente con bromo, hipoclorito de sodio, dietil-cinc, disoluciones de compuestos de alquil-aluminio, trioxido de fosforo, cloruro cianurico, acido nitrico, peroxido de hidrogeno, sodio, ter-butoxido de potasio y perclorato de plomo. En general, es incompatible con acidos, cloruros de acido, anhdridos, agentes oxidantes, agentes reductores y metales alcalinos.

PROPIEDADES FSICAS Y TERMODINMICAS

Densidad (g/ml): 0.81 g/ml (0/4C), 0.7960 (15/C), 0.7915 (20/4C), 0.7866 (25/4C).

Punto de fusion: -97.8C.

Punto de ebullicion (C): 64.7 (760 mm de Hg), 34.8 (400 mm de Hg), 34.8 (200 mm de Hg), 21.2 (100 mm de Hg), 12.2 (60 mm de Hg), 5 (40 mm de Hg).

ndice de refraccin a 20C: 1.3292

Densidad de vapor (aire = 1): 1.11

Punto de inflamacin (Flash point): 12C.

Punto de congelacin: -97.68C.

Temperatura de ignicion: 470C.

Limites de explosividad (% en volumen en el aire): 6-36.5

Temperatura critica: 240C.

Presion critica: 78.5 atm

Volumen critico: 118 ml/mol

Temperatura de autoignicion: 380C.

Tension superficial (din/cm): 22.6

Calor especifico (J/g K): 1.37 (vapor a 25C) y 2.533 (liquido a 25C).

Presion de vapor (mm de Hg): 127.2 (a 25C).

Viscosidad (cP): 0.541 (liquido a 25C).

Conductividad termica (W/m K): 0.202 (a 25C).

Formacin de azeotropos con muchos compuestos.

Solubilidad: miscible con agua, etanol, eter, benceno, cetonas y muchos otros disolventes organicos. Disuelve una gran variedad de sales inorganicas; por ejemplo: 43% de yoduro de sodio, 22% de cloruro de calcio, 4% de nitrato de plata, 3.2% de cloruro de amonio y 1.4% de cloruro de sodio.

NIVELES DE TOXICIDAD

RQ: 5000

IDLH: 25000 ppm

LDLo (oral en humanos): 4.28 mg/kg

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LD50 (oral en ratas): 5628 mg/kg

LC50 (inhalado en ratas): 64000 ppm/4h

LD50 (en piel con conejos): 15800 mg/kg

Niveles de irritacion a piel de conejos: 500 mg/24 h, moderada

Niveles de irritacion a ojos de conejos: 40 mg, moderada

Estados Unidos:

TLV TWA: 260 mg/m3 (200 ppm)

TLV STEL: 310 mg/m3 (250 ppm)

Reino Unido:

Periodos largos: 260 mg/m3 (200 ppm)

Periodos cortos: 310 mg/m3 (250 ppm)

Francia:

VME: 260 mg/m3 (200 ppm)

VLE: 1300 mg/m3 (1000ppm)

Alemania:

MAK: 260 mg/m3 (200 ppm)

MANEJO

VestimentaEvite todo contacto de la piel con el alcohol metlico. Se debe usar ropa y guantes antidisolventes; asimismo, toda la ropa de proteccin (trajes, guantes, calzado, gorros y cascos) debe estar limpia, disponible y emplearse cada da de trabajo. ACGIH califica el caucho de nitrilo o viton como material de proteccin muy bueno.

Proteccin de los ojosCuando trabaje con lquidos, emplee gafas a prueba de salpicaduras de sustancias qumicas y un escudo de proteccin de cara, o proteccin respiratoria con pieza facial de cara completa. No deben usarse lentes de contacto al utilizar metanol.

Manipulacin

Donde sea posible, limitar las operaciones a un lugar cerrado con ventilacin de escape local en el lugar de las emisiones qumicas. Si no se usa un lugar cerrado o ventilacin de escape local, deben usarse respiradores (mscaras protectoras), y el lugar debe estar siempre bien ventilado.

Donde sea posible, bombear el alcohol metlico lquido en forma automtica desde los tambores u otros recipientes de almacenamiento a los recipientes de procesamiento. Al trasvasar pequenas cantidades con pipeta, utilizar propipetas, y nunca aspirar con la boca. Asimismo, no se debe comer, fumar o beber donde se manipula, procesa o almacena el metanol, pues se puede tragar la sustancia qumica.

Debe haber un lavado cuidadoso de manos antes de comer o fumar, inmediatamente despus de exponerse al alcohol metlico y al trmino de la jornada de trabajo. Asimismo, resulta importante lavarse las partes del cuerpo que hayan podido estar en contacto con el metanol aunque usted no est seguro si se produjo o no un contacto con la piel.

Si existe la posibilidad de exposicin de la piel, deben suministrarse instalaciones para duchas de emergencia. Los trabajadores cuya ropa haya sido contaminada por el alcohol metlico deben cambiarse inmediatamente y ponerse ropa limpia.

ALMACENAMIENTO

Cuando se trata de cantidades grandes, el metanol debe almacenarse en recipientes de acero al carbon rodeado de un dique, y con sistema de extinguidores de fuego a base de polvo quimico seco o dioxido de carbono; en el caso de cantidades pequenas,

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