BALANCE MASICO Y ENERGETICO EN PROBLEMAS AMBIENTALESFASE 3: EVALUACION NACIONAL POR PROYECTO

PRESENTADO POR:EDWIN ANTONIO AGUILAR CODIGO: 97611520GRUPO: 12

PRESENTADO A:JANET BIBIANA GARCIADirectora del curso

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNADESCUELA DE CIENCIAS AGRCOLAS, PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTEPROGRAMA DE INGENIERIA AMBIENTALDiciembre de 2014

ETAPAS SELECCIONADAS PARA OBTENER BIODIESEL A PARTIR DE MALEZA HMEDAGRUPO: 12Etapa 1: secado al sol.Etapa 2: Secrecin directa de aceite.Etapa 3: Tamices moleculares.Etapa 4: Hidrotratamiento.Etapa 5: Absorcin. CORRIENTES MSICAS DEL PROCESO 1. Entrada de maleza hmeda al secador = 12 *100 = 1200 kg/hora1. Masa de agua que entra al secador = 90% *1200= 1080 kg/hora1. Porcentaje de aceite en la maleza (despus de secarla) = 12%1. El hidrogeno ingresado para la transformacin de aceite en biodiesel se consume en un 100%.1. En la etapa de purificacin de biodiesel ingresa absorbente, este sale en la corriente de residuos.TECNOLOGAEFICIENCIAENTRADAS ADICIONALESMASA DE ADICIONALES (KG/HORA)

1.1100%NINGUNA0

2.693%NINGUNA0

3.1100%NINGUNA0

4.6100%HIDROGENO12*9=108

5.9100%ABSORBENTE12*50=600

DIAGRAMA DE FLUJO

Tabla de resultados de balance de materia- grupo colaborativo # 12

1. tecnologas seleccionadas

Nombre : EDWION ANTONIO AGUILAR

Etapa 0. Materia primaEtapa 1. Secado

Etapa 2. Extraccinde aceiteEtapa 3. Purificacinde aceite

Etapa 4.Transformacin de aceiteEtapa 5. Purificacin de biodiesel

Maleza de PTARSecado al solSecrecin directa de aceiteTamices molecularesHidrotratamientoAbsorcin

2. Balance de materia por etapa

EtapaNombre de la corrienteComponente dela corrienteFlujo msico del componente (kg/ hora)% del totalFlujo total de la corriente( kg/hora)

1. SECADOENTRADA 1Agua108090.001200

Maleza12010.00

SALIDA 1Agua evaporada1080100.001080

SALIDA 2Maleza seca120100.00120

2. EXTRACCIN DE ACEITEENTRADA 1Maleza seca120100.00120

SALIDA 1Aceite extrado13.3100.0013.3

SALIDA 2Maleza desgrasada105.698.90106.7

Aceite no extrado1.11.03

3. PURIFICACIN DE ACEITEENTRADA 1Aceite extrado13.3100.0013.3

SALIDA 1

Aceite purificado13.3100.0013.3

4. TRANSFORMACIN DE ACEITEENTRADA 1Aceitepurificado13.3100.0013.3

ENTRADA 2Hidrogeno108100.00108

SALIDA 1Biodiesel13.3100.0013.3

5. PURIFICACIN DEL BIODIESEL

ENTRADA 1Biodiesel13.3100.0067.7

ENTRADA 2Absorbente600100.00600

SALIDA 1Biodieselpurificado13.3100.0013.3

SALIDA 2

Absorbente600100.00600

BALANCE DE ENERGIA EN SISTEMAS ABIERTOSLa frmula que se aplica para estos casos es: En estos procesos no hay energa cintica, ni energa potencial, ni trabajo. La ecuacin queda: H es la energa interna; entonces los flujos de energa para hallar Q son:Q =m1*H1+m2*H2+m3*H3En las etapas 2, 3 y 5 se realizan con temperatura ambiente; por tal razn su Q=0 Sin embargo se realizara el clculo de energa solar para la etapa 1.ETAPA 1: SECRECION DIRECTA DE ACEITE.Las entradas no son tenidas en cuenta; solo se realiza el clculo de energa en la salida de cada tecnologa; pues es donde vara la temperatura.Salida 1Masa del agua evaporada=1080 (kg/hora)Sistema de referencia 25 C =298 K 1 atm esta ser la temperatura 1 a la que se trabajara.La frmula para hallar entalpias es: H= Cp (t2-t1) cp= calor especifico del agua a 100CCalor de vaporizacin del agua: 2257 kJ/kg. t2=100C = 373KH= Cp (t2-t1)+ calor de vaporizacin del aguaH =4,216 kJ/K*kg (373K - 298K) + calor de vaporizacin del agua.H= 2573.2 kJ/kgSalida 2Masa de maleza seca= 120 (kg/hora)t1= 298 K t2=373 K H =4,216 kJ/K*kg (373K-298K) H= 316.2 kJ/kg Q=H1*m1+H2*m2Q=2573, 2 kJ/kg (1080kg/ h) + 316,2 kJ/kg (120 kg/h)Q1=2817000 kJ/hETAPA 4Salida 1Masa de Biodiesel= 13.3 (kg/hora)La temperatura de ebullicin del hidrogeno = -252.9 C-252, 9 C = 273+(-252,9 C) = 20.1 K t2= 20.1 KH= Cp (20.1 K -299K)La capacidad calorfica del biodiesel es 2.22

H= 2.22 (20.1 K -299 K)

H= -619.15 kJ/ Kg

Q= H*mQ= -619.15 kJ/ Kg (13.3 Kg/h)

Q4= -8234.7 kJ/ h

ETAPAFlujo msico del componente (kg/ hora)T1 (K)T2 (K)cp (kJ / kg.K)Entalpia (H) (Kj/kg.K)CALOR Q (kJ/ h)

1. SECADOSalida 1Agua evaporada10802983734.2162573.2(2817000)Energa solar

Salida 2Maleza seca1202983734.216316.2

2. EXTRACCIN DE ACEITESalida 1Aceite extrado13.3298298000

Salida 2Maleza desgrasada105.629829800

Aceite no extraido1.1

3. PURIFICACIN DE ACEITESalida 1Aceite purificado13.3298298000

4.TRANSFORMACIN DEL ACEITESalida 1Biodiesel13.329820.12.22-619.15-8234.7

5.PURIFICACIN DEL BIODIESELSalida 1Biodiesel purificado13.3298298000

Salida 2Absorbente6002982980

BALANCE DE MATERIA POR ETAPA

EXPLICACIN DE LA TECNOLOGIA SELECCIONADAEn este caso se seleccionaron tecnologas que no implicaban gasto de energa, teniendo en cuenta criterios ambientales, econmicos, energticos y de rendimiento.Secado al sol: la etapa principal es la encargada de realizar el secado al sol, se evidencia un gasto de energa; es generada por el sol; quiere decir que no se le aplica energa externa. Estas tecnologas se caracterizan por ser rentables eficientes; aunque el secado al sol es lento, por tal razn se debe elegir la masa indicada para el secado, pues teniendo en cuenta diferente criterios se tendra que seleccionar otro tipo de proceso. Absorcin es la operacin unitaria que consiste en la separacin de componente con la ayuda de un solvente; en esta etapa ingreso absorbente para realizar el proceso.La etapa de secrecin directa de aceite, tiene una eficiencia de 93% en donde se evidencia que ingresa 120 kg/h y al realizar esta etapa, en su salida hay una reduccin a 13.3 kg/h; lo ideal sera que la eficiencia aumentara y tambin se pudiera incrementar el aceite que se extrae en este proceso.El proceso mediante tamices moleculares se encarga de extraer el aceite para ser llevado a la purificacin; este se realiza a temperatura ambiente y as sus entalpias son cero y su calor igual.El hidrotratamiento tiene una eficiencia de 100%, por esta razn el hidrogeno se consume con igual porcentaje y tiene como funcin generar el biodiesel a partir del aceite que ingresa purificado y prepararlo para su respectiva purificacin.La obtencin de biocombustibles a partir de microalgas permitir que la tierra necesaria para el cultivo de vegetales que pueden ser utilizados como alimentos, no sea explotada. As, no se alterara el precio de estos ni su disponibilidad.

El crecimiento de microalgas requiere dixido de carbono que toman de la atmosfera y en la combustin este es liberado al aire; se realiza un balance y contribuye con el efecto invernadero y restablece el equilibrio trmico del planeta.

CONCLUSIONES

A partir de las temticas tratadas en la materia balance msico y energtico se realizaron los clculos de las entradas y salidas, para analizar cada corriente y poder calcular que tan rentable es la tecnologa seleccionada y la energa necesaria para su rendimiento.Se analizaron diferentes tipos de procesos que pueden traer beneficios econmicos, en produccin y reduccin de contaminantes; con el fin de aumentar la produccin de biodiesel, sin necesidad de suministrar tanta energa.La etapa de secado al sol se encargo de utilizar la energa que proporciona el sol para secar la maleza y poder ingresar a la extraccin de aceite. Este proceso no requiere aplicar energa.La etapa de secado, extraccin directa de aceite, tamices moleculares y absorcin no requieren de energa en forma de calor para su funcionamiento.Se escogi el hidrotratamiento para la transformacin de aceite, este es utilizado por las industrias petroleras con el fin de mejorar las caractersticas de los combustibles mediante el hidrogeno. Este requiere gasto de energa pero produce un combustible limpio en trminos ambientales.

BIBLIOGRAFIAGarca, J. (2014). Balance msico y energtico en problemticas ambientales, Gua nica Trabajo colaborativo. Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNADMonthieu C. Estudio tcnico econmico de la extraccin de los lpidos de las microalgas para la produccin de biodiesel. Recuperado el 28 de Noviembre de 2014, de http://www.iit.upcomillas.es/pfc/resumenes/4c2200f964f8e.pdfSuperintendencia de industria y comercio. (2013). Biocombustibles avanzados, procesos de hidrotratamiento . Recuperado el 28 de Noviembre de 2014, de http://issuu.com/quioscosic/docs/bocombustibles_avanzados