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UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA(Creada por Ley N. 25265)

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERAAGROINDUSTRIAL

ESPECIALIDAD DE INGENIERA AGROINDUSTRIAL

PROYECTO DE INVESTIGACION CIENTIFICA


2/53

NDICE

CAPITULO I: PROBLEMA .................................................................................................. 5

1.1. Planteamiento del Problema ...................................................................................... 5

1.2. Formulacin del Problema ......................................................................................... 7

1.3. Objetivo: ..................................................................................................................... 7

1.3.1. Objetivo General ........................................................................................... 7

1.3.2. Objetivo Especfico ....................................................................................... 7

1.4. Justificacin ............................................................................................................... 8

CAPITULO II: MARCO TERICO .................................................................................... 10

2.1. Antecedentes ........................................................................................................... 10

2.2. Bases Tericas ........................................................................................................ 12

2.2.1. Caractersticas generales de la chirimoya .................................................. 12

2 2 1 1 Cl ifi i b t i 13


3/53

2.2.9. Transesterificacin ...................................................................................... 21

2.2.9.1. Catlisis de la reaccin de transesterificacin ............................ 22

2.2.9.2. Catlisis homognea bsica ....................................................... 23

2.2.10. Decantacin o separacin de fases ............................................................ 25

2.2.11. Lavado del biodiesel ................................................................................... 25

2.2.12. Secado........................................................................................................ 25

2.2.13. Variables que afectan al proceso de transesterificacin ............................. 26

2.2.13.1. Acidez y humedad ...................................................................... 26

2.2.13.2. Tipo de catalizador y concentracin ........................................... 26

2.2.13.3. Relacin molar de alcohol-aceite y tipo de alcohol ..................... 28

2.2.13.4. Efecto del tiempo y temperatura ................................................. 29

2.2.14. Caractersticas de calidad del biodiesel ...................................................... 30


4/53

2.6. Definicin Operativa De Variables E Indicadores .................................................... 36

CAPTULO III: METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN .............................................. 37

3.1. mbito De Estudio ................................................................................................... 37

3.2. Tipo De Investigacin .............................................................................................. 37

3.3. Nivel De Investigacin ............................................................................................. 37

3.4. Mtodo De Investigacin ......................................................................................... 37

3.5. Diseo De Investigacin .......................................................................................... 38

3.6. Poblacin, Muestra, Muestreo ................................................................................. 39

3.6.1. Poblacin .................................................................................................... 39

3.6.2. Muestra ....................................................................................................... 39

3.6.3. Muestreo ..................................................................................................... 39

3.7. Tcnicas e Instrumentos De Recoleccin De Datos ................................................ 39


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CAPITULO I: PROBLEMA

1.1.Planteamiento del Problema

El impacto ocasionado en el medio ambiente por el uso de hidrocarburos y

combustibles fsiles ha motivado la necesidad de buscar otros tipos de energas

sostenibles. El biodiesel representa una de las alternativas ms interesantes, al

reemplazar parcial o totalmente el disel de origen mineral.

En la produccin de biodiesel obtenido partir del aceite de semillas de chirimoya nace

como una alternativa a falta disponibilidad de combustibles fsiles y contrarrestar el

cambio climtico, pero en un grado insipiente, porque las condiciones ptimas de su

produccin no estn definidas precisamente para tal fuente oleaginosa, ya que se

asemejan a otras producciones ya optimizadas de la produccin de biodiesel y su

di i t i i i


6/53

reaccin de transesterificacin se ve afectado por la variacin de los niveles del factor

concentracin del catalizador (CC), situacin que no se presenta con la variacin del

factor relacin molar alcohol : aceit (REA). Al existir interaccin entre los factores,

no todas las combinaciones de los tratamientos presentan el mismo efecto en el

rendimiento de biodiesel (Zuleta et al., 2008).Existe otro aspecto que es necesario considerar a la hora de fijar la cantidad de

alcohol a utilizar, el alcohol no se solubiliza en los triglicridos en proporciones

molares mayores de 3:1, lo que provoca, al principio de la reaccin, la existencia de

tres fases, en el caso de la utilizacin de un catalizador slido. La existencia de tres

fases en el momento inicial de la reaccin dificulta el contacto entre ambos reactivos

y el catalizador (Vicente et al., 2001). En la reaccin de transesterificacin son

necesarias 3 moles de alcohol por cada mol de triglicridos. En la prctica, se utiliza

siempre exceso de alcohol, la conversin de equilibrio de este proceso es usualmente

baja a temperaturas moderadas (Ma et al.,1998).

La presencia de cidos grasos libres y agua produce efectos negativos como son la


7/53

biodiesel, es por tal razn que se plantea el presente proyecto de investigacin, con

el objetivo de evaluar el efecto de las variables como son: la temperatura,

concentracin del catalizador, relacin molar alcohol : aceite y tiempo en el proceso

de transesterificacin de esta manera maximizar el rendimiento y poder calrico de

biodiesel obtenido a partir del aceite de semilla de chirimoya (Annona cherimola).

1.2.Formulacin del Problema

Qu efecto tienen la temperatura, concentracin del catalizador, relacin molar

alcohol : aceite y tiempo de transesterificacin en el rendimiento de biodiesel obtenido

a partir del aceite de semilla de chirimoya (Annona cherimola)?

1.3.Objetivo:

1.3.1. Objetivo General

Evaluar el efecto de la temperatura, concentracin del catalizador, relacin

molar alcohol: aceite y tiempo de transesterificacin en el rendimiento y poder


8/53

- Determinar los rangos de temperatura, concentracin de catalizador, la

relacin de alcohol : aceite y tiempo, que optimicen el proceso de

transesterificacin que por ende maximicen el rendimiento y poder

calrico de biodiesel obtenido del aceite de semilla de chirimoya (Annona

cherimola).

- Caracterizar el biodiesel de mayor rendimiento y poder calrico.

1.4. Justificacin

En el presente proyecto de investigacin se justifica en la necesidad de evaluar el

efecto las variables como son: El tiempo, la temperatura, la relacin molar alcohol :

aceite y la concentracin de catalizador en proceso de transesterificacin, con el

objetivo de optimizar el mismo proceso, que por efecto maximice el rendimiento del

biodiesel y poder calrico obtenido a partir del aceite de semillas de chirimoya

(Annona cherimola)

El biodiesel obtenido a partir de las semillas de chirimoya posee caractersticas


9/53

catalizador, 5. Velocidad de agitacin. Adems La reaccin de transesterificacin se

puede optimizar tambin con la eleccin del alcohol a utilizar y la relacin molar

alcohol aceite, la eleccin del catalizador ms adecuado, la temperatura y presin de

la reaccin y por ltimo, el tiempo de reaccin.

La relacin molar alcohol: aceit es una das variables ms importantes que afectan el

rendimiento de la reaccin. Segn su estequiometria, la reaccin de

transesterificacin requiere 3 moles de un alcohol y 1 mol de triglicridos para dar 3

moles de ster monoalqulico de cido graso y 1 mol de glicerina. Sin embargo,

considerando que la reaccin de transesterificacin es un equilibrio qumico, se

puede conseguir un desplazamiento del mismo a la derecha utilizando relaciones

metanol: aceit superiores a la estequiomtrica. Cuando se utiliza un 100% de

exceso de alcohol, la reaccin transcurre a una alta velocidad llegndose tambin a

altos rendimientos de steres metlicos (biodiesel).

En la actualidad existen muchos estudios que han descubierto la diversidad de

fuentes oleaginosas no comestibles, la cual es destinada para su transformacin a


10/53

CAPITULO II: MARCO TERICO

2.1.Antecedentes

Segn Romero et al., (2009) en su investigacin Obtencin y caracterizacin del

aceite de semillas de frutos de chirimoya (Annona cherimolla) y su

transformacin a biodiesel, realizaron la caracterizacin fisicoqumica del aceite

de semillas de chirimoya en las semillas de chirimoya tiene una longitud (1.87 0.13

cm), adems el rendimiento de la extraccin del aceite de la almendra y cscara de lasemilla de (Annona cherimola) por el mtodo de Soxhlet y maceracin fue de

22.8889% y, 0.6152% respectivamente, lo cual indica que se obtiene mayores

rendimientos con el mtodo de Soxhlet ya que se aplica calor para la extraccin y de

la cscara se obtiene un rendimiento pobre. El aceite de las semillas de (Annona

h i l )


11/53

mediante transesterificacin bsica con etanol. Que se trabaj con El aceite de palma

africana utilizado en el proyecto present una acidez de 2.372% y una humedad de

0.251%, valores que aunque son manejables en la reaccin de transesterificacin,

disminuyen el rendimiento de biodiesel. Se utiliz un diseo factorial 32. Los factores

de entrada fueron la relacin etanol/aceite y la concentracin de catalizador, mientras

que el factor de salida fue el rendimiento de biodiesel. A partir del diseo

experimental se realiz un anlisis de varianza y un anlisis de superficie de

respuesta. La concentracin de catalizador tiene efectos principales sobre el

rendimiento de biodiesel, mientras que la relacin etanol/aceite no tiene efecto

principal; existe interaccin entre estas variables. Las mejores condiciones son 0.59

% de catalizador y una relacin molar etanol/aceite de 6.0, para un rendimiento de

biodiesel del 77.21%.

Segn Del guila et al. (2011) En su investigacin Evaluacin por el mtodo de

superficie de respuesta del efecto de la temperatura y tiempo de

transesterificacin en el rendimiento y poder calrico del biodiesel obtenido a


12/53

0,011 % peso y glicerina total: 0,212 % peso, cumplen con lo establecido en dichas

normas.

Tambin se realizaron estudios de la metanlisis del aceite de soja usado, ha

obtenido 85% de rendimiento de esteres, con una concentracin de 1,3% de

hidrxido potsico cuando se compar con hidrxido de sodio, a 25C de

temperatura, en relaciones molares desde 4.5 hasta 9:1 con metanol (Tomasevic,

2001).

(Yuan et al., 2008). Usando la metodologa de superficie de respuesta, encontr los

resultados. Con la catlisis alcalina, el porcentaje en peso de catalizador entre 0.5 y

1%, alcanza rendimientos entre 94 y 99% de obtencin de alquilsteres.

La conversin aumenta con el tiempo de reaccin. (Freedman et al.1984) realizo la

transesterificacin del aceite de cacahuete, semilla de algodn, girasol y soja con una

relacin molar de 6:1 de metanol, con un catalizador de metxido sdico al 0.5% a

60C segn el autor. Despus de 1 minuto se observ un rendimiento de

aproximadamente el 80% para la soja y el girasol, despus de una hora la conversin


13/53

La planta tiene una longevidad de 15 aos aproximadamente y entra en

produccin a los tres o cuatro aos.

2.2.1.1. Clasificacin botnica

De acuerdo a Cdigo internacional de nomenclatura botnica

(C.I.N.B.) la clasificacin es la siguiente:

Reino : Plantae

Divisin : Magnoliophyta

Clase : Magnoliopsida

Orden : Magnoliales

Familia : Annonaceae

Subfamilia : Annonoideae

Gnero : Annona

Especie :Annona cherimola


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anonceas tienen un efector farmacolgico beneficioso, por ejemplo

contra algunos tipos de canceres.

-Dos nuevas acetogeninas adyacentes bis-tetrahidrofurnicas,

citotxicas, denominadas molvizarin y motrilin, han sido

aisladas del extracto metanlico de las semillas de Annona

cherimolia (Cortes et al.1991).

-Dos nuevas acetogeninas no adyacentes bis-tetrahidrofurnicas,

cherimolin-2 y almunequin, han sido aisladas del extracto

metanlico bioactivo de las semillas de Annona cherimolia

(Cortes et al.1993).

-Efecto citotxico de las semillas de Annona cherimola en cultivos

de cncer de crvix, mama y leucemia mieloide crnica (Quispe

et al.2009)

-Se ha reportado que la Annona cherimola posee diversos

compuestos naturales de inters biolgico tales como


15/53

2.2.3.1. Utilidad de aceite de semillas de chirimoya

Se realizaron investigaciones de aceite de semilla de chirimoya

referentes al aprovechamiento destinado tanto como fuente

alimenticia como no alimenticia.

En cuanto al rendimiento de aceite extrado de las semillas de

chirimoya por el mtodo de soxhlet (para la parte de almendra) y

maceracin (para la parte de la cascara) fueron de 22.888% y

0.6152% respectivamente que fueron destinados como materia

prima para la obtencin de biodiesel que obtuvieron un rendimiento

de 84% con caractersticas aceptables para el mercado de

biocombustibles. (Romero et al.,(2009))

(Restrepo & Vinasco 2010) En esta investigacin que el objetivo fue

la evaluacin fisicoqumica de la fraccin lipdica, los resultados

muestra que poseen un contenido de aceite (22%) similar a las

semillas de algodn (23%) y la soya (18%) y ms alto que el maz


16/53

Tabla N2: Anlisis fisicoqumico del extracto lipdico de lassemillas deAnnona cherimolia

Anlisis Chirimoya (Annona

cherimola)

% extracto estero 22 0.4

ndice de refraccin (a 30 C) 1.4599 0.001ndice de yodo 84.7 0.8

Fosforo (ppm) 289 0.9

ndice de cidos graso (mg NaOH/g) 5.7 0.2

Acidez (% cido oleico) 4.0 0.7

Fuente: Restrepo & Vinasco., (2010)

En las tablas se tiene los datos que son apropiados y cumplen los

requerimientos para ser utilizados como fuente de materia prima

para la su transformacin a biodiesel.


17/53

El biodiesel es un combustible compuesto por esteres mono-alqulicos de

cidos grasos de cadena larga derivado de aceites y grasas vegetales o

animales, designado B100.(NTP., 2008)

La ASTM (American Standars For Testing And Materials) lo define como

esteres monoalquilicos de cidos grasos de cadena larga derivados de

lpidos renovables tales como aceite vegetales y que se emplean en los

motores de ignicin de compresin (motores disel) o en caldera de

calefaccin

Este combustible puede utilizarse puro (B100, conocido como gasoil verde),

o en mesclas de diferentes concentraciones con el disel del, petrleo, la

mezcla ms utilizada en nuestros das es el 20%, es decir 20 partes de ter

vegetal y 80 partes de petrodiesel. Cuando se utiliza como aditivo sus

concentraciones normalmente no superan el 5% (Stratta, 2000; Demirbas,

2007)

Uno de los principales beneficios del biodiesel es su bajo contenido de azufre


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-Aceite de frutos oleaginosos:palma y pin.

-Aceite de semillas oleaginosas alternativas: brassica carinta, camelina

sativa, pogianus.

-Aceite de semillas oleaginosas modificadas genticamente: aceite de

girasol de alto oleico

-Aceites reciclado e cocina.

2. Grasa animales: sebo de distintas calidades

Adems la norma europea EN 14214:2013 V2 determina que cualquier

fuente de triglicridos de origen animal o vegetal, incluyendo aceites de fritura

usados, puede ser usado para la obtencin de biodiesel.

2.2.6.1. Aceites de origen vegetal de primer uso

Luego de la molienda de la planta oleaginosa, se obtiene el aceite

crudo sin refinar, con el cual ya se puede elaborar biodiesel. Este

aceite es ms barato que el aceite refinado, pero puede contener


19/53

causar la saponificacin de ester y consumir el catalizador y reducir la

eficacia del mismo adems la presencia de agua tiene un efecto negativo

mayor que los cidos grasos libres. (Ma et al., 1998) indicaron que el

contenido en de agua debe de estar por debajo de 0.06% para asegurar una

correcta reaccin y as evitar la formacin de jabn. Para una mejor

eficiencia el contenido mximo de cidos grasos libres debe de ser 0.5%

(CORPODIB, 2003). Segn (Zhang et al., 2003) citado en Castro & Coello

(2007) un contenido de cidos grasos libres superior al 0,5% p/p tienen

influencia en la eficiencia del proceso de transesterificacin (menor es la

conversin), por lo tanto es muy probable que no se llevara a cabo el proceso

de saponificacin y se favoreciera en mayor parte la transesterificacin del

triglicrido. El ndice de acides inferior al 2% es un dato que revela que es un

lmite suficiente para permitir la obtencin de biodiesel (como esteres

metlicos de cidos grasos) por la reaccin de transesterificacin alcalina.

Cuadro N1: efecto del aceite en la en la produccin de biodiesel.Ef t b l d d i


20/53

2.2.8. Mtodos de obtencin de biodiesel

Los mtodos que se utilizan para transformacin de los aceites vegetales en

carburantes son cuatro, pero el mtodo de transesterificacin es donde

realmente se obtiene un verdadero biodiesel, los cuatro mtodos son:

Cuadro N2: Diferentes mtodos de produccin de biodiesel.Mtodos

Uso directo y mezcla con gasleoDefinicin Uso directo como combustible disel o mezcla con gasleo

VentajasNaturaleza lquida-portabilidadContenido de calor (80% del combustible disel)Fcilmente disponibles. Renovable

DesventajasMayor viscosidadBaja volatilidadReactividad de las cadenas de hidrocarburos insaturadas

Problemas deutilizacin en

Formacin de coqueDepsitos de carbonoFormacin de un anillo de lubricacin adherente en el


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DefinicinReaccin de un aceite o grasa con un alcohol en presenciade un catalizador para formar steres y glicerina

Ventajas

RenovableMayor nmero de cetanoMenos emisionesAlta eficiencia de combustin

Desventajas Eliminacin de subproductos (glicerina y aguas residuales)Fuente: Singh, (2010).

2.2.9. Transesterificacin

En la reaccin de transesterificacin de un aceite o grasa animal, los

triglicridos reaccionan con un alcohol, generalmente metanol o etanol,

produciendo steres (biodiesel) y glicerina. Para que la reaccin transcurra a

una velocidad adecuada, es necesaria la presencia de un catalizador en el

medio (Marchetti et al., 2007).


22/53

Figura 2: etapas de la reaccin de transesterificacin de un triglicerido.En el primer paso, de los triglicridos se obtiene el diglicrido, a continuacin,

del diglicrido se produce el monoglicrido y en el ltimo paso, de los

monoglicridos se obtiene la glicerina. Como consecuencia de lo anterior,durante el proceso se liberan tres molculas de steres metlicos, es decir,

tres molculas de biodiesel. La relacin estequiomtrica entre el alcohol y el

aceite es 3:1. Sin embargo, dado el carcter reversible de las reacciones, un

exceso del alcohol es apropiado para desplazar la reaccin hacia la derecha,


23/53

velocidad de la reaccin sigue siendo baja, por lo que se precisa de

la presencia de un catalizador que acelere la reaccin.

Los catalizadores se pueden clasificar en tres tipos, homogneos,

heterogneos y enzimticos dentro de los primeros y el segundo se

diferencia tanto cido como bsico presentando caractersticas

diferentes y siendo favorecidos cada uno por diferentes condiciones

de reaccin (Leung, et al.,2010)

2.2.9.2. Catlisis homognea bsica

Los catalizadores homogneos son aquellos que son solubles enlos alcoholes utilizados para la reaccin de transesterificacin.

Concretamente los catalizadores homogneos bsicos suelen ser

sustancias con carcter bsico fuerte, el mecanismo de la reaccin

de transesterificacin cuando se usa este tipo de catalizadores y


24/53


25/53

para evitar este fenmeno se puede utilizar directamente los

metxido de potasio y sodio. Con estos catalizadores se evita el

paso previo descrito en el mecanismo de la figura (3) evitando as la

formacin de cierta cantidad de agua. Sin embargo, con estos

compuestos es necesario mayor cuidado pues son muy

hidroscopicos, txicos e inflamables, adems de ser ms costosos.

2.2.10. Decantacin o separacin de fases

Al final de la reaccin existen dos productos principales glicerina y esteres.

Estos dos productos tienen densidades diferentes. Los esteres tiene

densidades de orden 0,83 g/cm3, mientras que el glicerol tiene una densidadde orden de 1,05 g/ cm3 o ms. La densidad de la fase de glicerol depende d

la cantidad de alcohol, agua y catalizador que contenga. Esta diferencia de

densidad es suficiente para que las faces puedan ser separadas por

gravedad en un decantador. La glicerina arrastra consigo la mayor parte del


26/53

Por ltimo, el biodiesel sufre un proceso de secado antes de ser enviado para

almacenamiento. En algunos sistemas industriales, se procede aun a la

destilacin del biodiesel con vista a la obtencin de un producto de mayor

pureza (CORPODIB., 2003)

El proceso de secado, se lleva a cabo a 90 C en un tanque de secado por un

tiempo de 15 minutos, con la finalidad de eliminar el contenido de agua

presente en el biodiesel. (INA., 2012)

2.2.13. Variables que afectan al proceso de transesterificacin

El proceso de transformacin de aceite a biodiesel se basa en el proceso de

transesterificacin, en la cual se resaltan variables ms relevantes (Ma, 1999)- Materia prima

- Temperatura de la reaccin

- Relacin molar alcohol: aceite vegetal;

- Tipo y cantidad del catalizador;


27/53

La transesterificacin de los triglicridos requiere la presencia de

un catalizador adecuado. Los catalizadores utilizados son

clasificados de la siguiente manera:

a)Catalizadores alcalinos: entre los que se encuentra el hidrxido

de sodio (NaOH), hidrxido de potasio (KOH), metilato de

sodio (NaOMe).

b)Catalizadores cidos: tenemos el cido sulfrico, cido

fosfrico, cido clorhdrico, cido sulfonico.

c)Catalizadores enzimticos: lipasas

d)Catalizadores heterogneos:catalizadores en fase slida.

Catalizadores alcalinos, en este tipo de catalizadores es muy

importante que los catalizadores se mantengan en un estado

anhdrido. Debe evitarse su contacto prolongado con el aire, pues

este disminuye su efectividad debido a la interaccin con la


28/53

Es caustico e irritante, hidroscopio (adsorbe humedad del medio

ambiente), lo cual hace que los cristales se peguen entre si y

sean ms difciles de manipular, y adems reduce su eficacia.

La reaccin con el alcohol es exotrmica (genera calor) y el

tanque donde se realiza esta disolucin debe mantenerse

refrigerado para evitar que se evapore el alcohol. Esto causa

prdidas de este insumo, riesgo de incendio y daos al que lo

manipula. (Vrtiz, 2009).

2.2.13.3. Relacin molar de alcohol-aceite y tipo de alcohol

Los alcoholes usados para la reaccin de transesterificacindeben ser alcoholes de cadena corta como son metanol, etanol,

propanol o butanol.

Entre los alcoholes, el metanol y el etanol son los que se utilizan

con ms frecuencia. El metanol, por su bajo coste y sus ventajas


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solubilidad. Cuando la glicerina permanece en la solucin,

favorece el desplazamiento del equilibrio hacia la izquierda,

disminuyendo la conversin de los steres. La relacin molar

alcohol: aceit es asociada al tipo de catalizador empleado.

Catlisis cidas requieren cantidades de alcohol mayores de que

catlisis bsicas, para alcanzar la misma porcentaje de

conversin, en el mismo tiempo de reaccin (Meher et al.,2006).

2.2.13.4. Efecto del tiempo y temperatura

La temperatura influye claramente en la reaccin de

transesterificacin y en el rendimiento del producto biodiesel. Unatemperatura elevada puede disminuir la viscosidad del aceite,

dando lugar a un aumento de la velocidad de reaccin y a una

disminucin del tiempo de reaccin. Sin embargo algunos autores

mostraron que cuando la temperatura de reaccin aumenta por


30/53

aceite refinado con metanol (6:1) al 1% NaOH, la reaccin se

estudi a tres temperaturas diferentes. Despus de 6 minutos los

rendimientos fueron 94%, 87% y 64% para temperaturas de 60,

45 y 32C, respectivamente. Despus de una hora la formacin

del ster era idntica para 60 y 45C y ligeramente menor para

32C.

El tiempo necesario para alcanzar altas conversiones depende del

tipo de catalizador utilizado. Cuando se utiliza catalizadores

qumicos se pueden lograr conversiones completas en 30 minutos

de reaccin. Con catalizadores enzimticos y solventes orgnicos

la reaccin puede alcanzar una conversin mxima en 5 horas.

Utilizando enzimas en fluidos presurizados se pueden obtener

conversiones completas con 2 horas de reaccin (Demirbas,

2005). Estos resultados dependen de las condiciones de reaccin

(temperatura, cantidad de catalizador, etc.) y de los materiales y


31/53

metlicosDensidad a15C

Kg/m3 860 ------- EN ISO 3675

Viscosidad a40C

mm2/s 3,50 ------- EN ISO 3104

Punto de

inflamacin C 120 ------- ISO 3679Contenido deazufre

mg/Kg ------- 10,0 prEN 20846

Residuoscarbonosos

% (m/m) ------- 0,30 EN ISO 10370

Numero de

cetano

------- 51,0 ------- EN ISO 5165

Contenido decenizas desulfatos

% (m/m) ------- 0,02 ISO 3987

Contenido deagua

mg/Kg ------- 500 EN ISO 12937

Contaminacin


32/53

triglicridosGlicerina libre %(m/m) ------- 0,02 prEN 14105Glicerina total %(m/m) ------- 0,25 prEN 14105Metales grupo I(Na+K)

mg/Kg ------- 5,0prEN

14108/14109Metales grupo II

(Ca+Mg) mg/Kg ------- 5,0 prEN 14538Contenido defosforo

mg/Kg ------- 10,0 prEN 14107

POFFC -------

Segnpoca y

pasEN 116

Fuente: Snchez, (2015)Tabla N4: especificaciones del biodiesel (B100)Propiedad Mtodo de

ensayo (a)Biodiesel B100 Unidades

Contenido de calcio ymagnesio, combinado

EN 14538 5 Max. ppm (g/g)


33/53

Contenido de fosforo ASTM D 4951 0,001 Mx. % masaTemperatura dedestilacin.Temperatura del 90%de recuperadoequivalente a presin

atmosfrica.

ASTM D 1160 360 Mx. C

Contenido de sodio ypotasio, combinado

EN 14538 5 Mx. ppm (g/g)

Estabilidad a laoxidacin

EN 14112 3min. horas

Fuente: NTP., (2008)

2.2.15. Propiedades de biodiesel obtenido a partir del aceite de semillas de

chirimoya

En la cuadro 7 se muestran las principales propiedades fsico-qumicas del

biodiesel obtenido a partir del aceite que fue obtenido por dos mtodos

(Soxhlet y maceracin) de semillas de chirimoya y su comparacin con la


34/53

2.3.Hiptesis

H0: No existe efecto de la temperatura, concentracin del catalizador, relacin molar


a partir del aceite de semilla de chirimoya (Annona cherimola).

Ha: Existe efecto de la temperatura, concentracin del catalizador, relacin molar


a partir del aceite de semilla de chirimoya (Annona cherimola).

2.4.Definicin De Trminos

2.4.1. Transesterificacin

Proceso al que se somete al aceite para reemplazar el glicerol por un alcoholsimple, como el metanol o el etanol, de forma que se produzcan steres

metlicos o etlicos de cidos grasos. Este proceso permite disminuir la

viscosidad del aceite, la cual es principalmente ocasionada por la presencia

de glicerina en la molcula. La alta viscosidad del aceite impide su uso


35/53

El compuesto qumico metanol, tambin conocido como alcohol metlico o

alcohol de madera, es el alcohol ms sencillo. Es un lquido ligero, incoloro,

inflamable y altamente txico, por lo que no debe ser ingerido, inhalado o

derramado sobre el cuerpo. Su frmula qumica es CH3OH.

Puede usarse como insumo alcohol, al 95% de pureza, para la elaboracin

de biodiesel. La reaccin qumica, que se da como parte del proceso de

produccin, es ms rpida y fcil de desarrollar, que con el etanol, teniendo

un menor precio de venta en el mercado peruano (Castillo, 2007). El punto

de ebullicin del metanol es de 68 C (Darnoko, 2000)

2.4.5. GlicerinaEs un lquido orgnico, de sabor dulce, incoloro, espeso y viscoso, tambin

denominado 1, 2,3 propanotriol o glicerol

La glicerina es miscible (puede mezclarse) en alcohol y agua, pero es

inmiscible en ter. Su punto de ebullicin lo alcanza a una temperatura de
http://deconceptos.com/ciencias-naturales/liquidohttp://deconceptos.com/ciencias-naturales/liquido


36/53

- Relacin molar de alcohol : aceite de transesterificacin

- Tiempo de transesterificacin

2.5.2. Variables Dependientes

- Rendimiento de biodiesel.

- Poder calrico.

2.6.Definicin Operativa De Variables E Indicadores

Cuadro N3: definicin operativa de variables e indicadoresNominacin Definicin operativa indicadores

Independiente

Temperatura de transesterificacin. C

Concentracin del catalizador de

transesterificacin.

%

Relacin molar de alcohol : aceite de

transesterificacin.

mol

Tiempo de transesterificacin. min

rendimiento del Biodiesel %


37/53

CAPTULO III: METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN

3.1.mbito De Estudio

El proyecto de investigacin se realizara en la planta piloto de produccin de biodiesel

de la estacin experimental agraria El Porvenir del Instituto Nacional De

Investigacin Agraria (INIA)San Martin.

-

Ubicacin poltica:Departamento : San Martn.

Provincia : San Martn.

Distrito : Juan guerra.

- Ubicacin geografica:


38/53

variables en el proceso de transesterificacin. Que maximicen el rendimiento del

biodiesel.

3.5.Diseo De Investigacin

El diseo a utilizar ser el Diseo Compuesto Central Rotacional (DCCR) para lograr

optimizar el rendimiento de biodiesel; del siguiente tipo DCCR 2n+ 2*n + pc; de la

Metodologa Superficie Respuesta (MRS) para determinar los niveles ptimos de las

variables en el proceso de transesterificacin, la codificacin de es la siguiente:

Tabla N6: niveles de factores a evaluar.Variables -2 -1 0 1 2

Concentracin decatalizador

0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

Temperatura 50.0 54.0 58.0 62.0 65.0

Relacin molaralcohol : aceite

(RMAA)

16.0 17.0 18.0 19.0 20.0

Tiempo 40.0 52.0 65.0 78.0 90.0


39/53

12 12 0 0.6 0 58.0 0 18.0 0 65.013 14 -1 0.5 -1 54.0 1 19.0 1 78.0

14 13 0 0.6 0 58.0 0 18.0 0 65.015 18 -1 0.5 1 62.0 -1 17.0 -1 52.016 20 1 0.7 -1 54.0 -1 17.0 -1 52.017 17 -1 0.5 1 62.0 -1 17.0 1 78.0

18 16 1 0.7 1 62.0 1 19.0 1 78.019 11 1 0.7 -1 54.0 1 19.0 -1 52.020 15 1 0.7 1 62.0 1 19.0 -1 52.0

21 2 0 0.6 0 58.0 0 18.0 0 65.022 6 0 0.6 -2 50.0 0 18.0 0 65.023 10 0 0.6 0 58.0 0 18.0 -2 40.024 7 0 0.6 0 58.0 -2 16.0 0 65.0

25 4 0 0.6 2 65.0 0 18.0 0 65.026 3 0 0.6 0 58.0 2 20.0 0 65.027 5 0 0.6 0 58.0 0 18.0 0 65.028 1 0 0.6 0 58.0 0 18.0 2 90.029 8 2 0.8 0 58.0 0 18.0 0 65.030 9 -2 0.4 0 58.0 0 18.0 0 65.0


40/53

Cuadro N4: tcnicas e instrumentos de recoleccin de datos.Tcnicas Instrumentos Recoleccin de datos

Medida de la

concentracin de

catalizador

calculo de porcentaje Concentracin Catalizador

de transesterificacin

Medida de la temperatura Termmetro Temperatura de

transesterificacin

Medida de la relacin

molar alcohol : aceite

Estiquiometria Relacin molar

alcohol:aceite de

transesterificacin

Medida del tiempo Cronometro Tiempo de

transesterificacin

Determinacin del

rendimiento de biodiesel

Balance de materia Cantidad de biodiesel

Determinacin del poder metodologa descrita por Cantidad de poder


41/53

Se realizara un anlisis fisicoqumico al aceite extrado, enfocado al uso como

Semillas de chirimoya

Seleccin

Prensado

Decantacin

Filtrado

Secado

Deshidratado

Aceite

Torta

Partculasgroseras

Partculaspequeas

Agua

Agua


42/53

En el proceso de transesterificacin se trabajaran con los datos de las variables

codificadas en el software minitad v.16

Al finalizar en proceso se determinara las variables con las q se obtuvieron un

mayor rendimiento del biodiesel para ser evaluadas por la metodologa

superficie respuesta.

3.8.1. Anlisis a realizarse.

Los anlisis que se realizaran en el desarrollo del presente proyecto de

investigacin referente al biodiesel de mayor rendimiento, sern de acuerdo a

la norma tcnica peruana de biodiesel. 321.125-2008.

3.9.Tcnica De Procesamiento Y Anlisis De DatosLa tcnica de procesamiento y anlisis de datos se har a travs de la metodologa

superficie respuesta usando el software Minitab versin 16, y se obtendrn los

resultados que se tendrn que interpretar y sacar las conclusiones que el caso

amerite.


43/53

CAPITULO IV: ASPECTO ADMINISTRATIVO

4.1.Potencial humano

4.1.1. AUTOR:

Nombre : Pedro CUICAPUSA QUISPE.

Escuela : Acadmico Profesional de Ingeniera Agroindustrial.

Facultad : Ciencias AgrariasUNH.

4.1.2. ASESOR:

Nombre : Ing. Rafael MALPARTIDA YAPIAS.

Categora : Auxiliar D.E.

Condicin : Nombrado

Escuela : Acadmico Profesional de Ingeniera Agroindustrial.

Facultad : Ciencias AgrariasUNH.


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d)Equipos.

Termmetro

acidmetro.

Balanza analtica de sensibilidad 0.00 g.

Estufa.

Agitador magntico.

e) Maquinaria.

Prensa de tornillo extractora de aceite.

Biorreactor.

4.3.Cronograma de actividades

Cuadro N5: Cronograma de actividades.

ACTIVIDADESMESES

Agosto Setiembre Octubre Noviembre Diciembre

Recopilacin X


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4.4.Presupuesto

A.Costos directos

Tabla N8: Costos directos.

DescripcinUnidades Cantidad

Precio

Unitario

Total

(S/.)Materia: semillas de chirimoya Kg 100 2 50,00

Reactivos (metanol, hidroxidode sodio, fenolftaleina)

- - 100 100,00

Viticos meses 2 200 400,00

Alquiler de equipo ymaquinaria

meses 2 100 200,00

Anlisis de laboratorio das 3 450 1350,00

Tipeos e impresiones unidad 700 0,5 350,00

Empastado de informe final unidad 6 25 150,00

Fotocopias unidad 300 0,25 75,00


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47/53

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Stratta, J. BIOCOMBUSTBLES: Los aceites vegetales como constituyentes principales del

biodiesel, dpartamento de capacitacin y desarrollo de mercado, bolsa de comercio de


51/53

ANEXO


52/53

52

Anexo 01:Matriz de consistenciaCuadro N 11. Matriz de consistencia del proyecto de investigacin

PROBLEMA OBJETIVOS HIPTESIS VARIABLES INDICADORES

Qu efecto tienen la

temperatura,

concentracin del

catalizador, relacin

molar alcoholaceite

y tiempo de

transesterificacin en

el rendimiento y

poder calrico de

biodiesel obtenido a

partir del aceite de

semilla de chirimoya

(Annona cherimola)?

Objetivo General.

Evaluar el efecto de la temperatura, concentracin del

catalizador, relacin molar alcohol aceite y tiempo

de transesterificacin en el rendimiento y poder

calrico del biodiesel obtenido a partir del aceite de

semilla de chirimoya (Annona cherimola)

Objetivo Especfico.

Evaluar el efecto de la temperatura de

transesterificacin en el rendimiento y poder calrico

de biodiesel obtenido a partir del aceite de semilla de

chirimoya (Annona cherimola).

Evaluar el efecto de concentracin del catalizador de

transesterificacin en el rendimiento y poder calricode biodiesel obtenido a partir del aceite de semilla de


H0: No existe efecto de

la temperatura,

concentracin del


molar alcohol : aceite y

tiempo de

transesterificacin en el

rendimiento de




(Annona cherimola).

Ha: Existe efecto de la

temperatura,

- Temperatura de

reaccin de

transesterificacin.

-

Concentracin del

catalizador de

transesterificacin.

-

Relacin molar de

alcohol/aceite de

transesterificacin

-

Tiempo de

reaccin. de

transesterificacin

-

Rendimiento de

biodiesel

-

Poder calrico.

C

%

Mol/mol

Min

%

Kcal/Kg


53/53

53

Evaluar el efecto de la relacin alcohol : aceite de

transesterificacin en el rendimiento y poder calrico

de biodiesel obtenido a partir del aceite de semilla de


Evaluar el efecto del tiempo de transesterificacin en

el rendimiento y poder calrico del biodiesel obtenido

del aceite de semilla de chirimoya (Annona

cherimola).

Determinar los rangos de temperatura, concentracin

de catalizador, la relacin de alcohol aceite ytiempo, que optimicen el proceso de

transesterificacin que por ende maximicen el

rendimiento y poder calrico de biodiesel obtenido

del aceite de semilla de chirimoya (Annona

cherimola).

Caracterizar el biodiesel de mayor rendimiento y

poder calrico.

concentracin del


molar alcohol : aceite y

tiempo de

transesterificacin en el

rendimiento de




(Annona cherimola).

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