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PROYECTO_BIODIESELIng. Alejandro Cevallos

CURSO PROYECTO DE AUTOMATIZACION INDUSTRIAL PROYECTO 7: BIODIESEL

1. DESARROLLAR EL MARCO CONCEPTUAL DEL PROYECTO2. DIAGRAMA DE PROCESO3. PROGRAMACION CON PLC O DCS4. IDENTIFICAR LOS LAZOS DE CONTROL Y USAR FUNCIONES PID EN EL PROGRAMA5. DIAGRAMA P&ID EN 2D Y 3D6. INDICAR INSTRUMENTOS UTILIZADOS PARA LAS MEDICIONES7. EVALUAR COSTO DEL PROYECTO.

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NATURALEZA DEL BIODIESEL

El biodiesel se obtiene a partir de una gran variedad de vegetales como :

soya, maíz,colza o palma,

reutilización de aceites usado en cocina o grasa animal.

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ACEITE DE PALMA

El aceite de palma es el más utilizado del mundo, por delante del de soja o el de colza. Es una materia global para la elaboración de una gran cantidad de productos de la industria alimenticia y cosmética. Está desplazando a las grasas hidrogenadas,

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BIODIESEL A PARTIR DE ACEITE DE PALMA CRUDO

El biodiesel se produce a partir de Aceite de Palma, uno de los aceites vegetales que mayor cantidad de ácidos grasos.

Debido a esta situación el aceite de palma no es recomendado para la nutrición, ya que sus cadenas pueden formar deposiciones en las vías sanguíneas, además de otros factores como la alta temperatura de fusión.

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BIODIESEL

El biodiesel es un combustible alternativo a los combustibles fósiles, fabricado a partir de vegetales. La combustión de motores emite a la atmósfera CO2 que es absorbida por vegetales en el proceso de fotosíntesis, por consiguiente un motor de encendido por biodiesel no modifica el ciclo de carbono sólo adiciona CO2 de la energía necesaria a la fabricación del combustible

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VENTAJAS DEL MEDIO AMBIENTALES DEL BIODIESEL

El Biodiesel es un combustible biodegradable que se disuelve fácilmente en la naturaleza sin crear contaminación del ambiente, en caso de derrame accidental.

El biodiesel permite una reducción notable de las emisiones nocivas comparativas con los combustibles fósiles. Tiene un balance neutro en CO2 porque se consume por fotosíntesis el dióxido de carbono emitido en vegetales que se pueden usar para fabricar de nuevo biodiesel.

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MATERIA BASE: CULTIVOS OLEAGINOSOS

Las plantas vegetales utilizadas en la producción de biodiesel son aquellas que permiten extraer su aceite, estos vegetales se llaman oleaginosos.

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ACEITES PARA LA FABRICACION DEL BIODIESELLo aceites vegetales obtenidos de diferentes plantas y mezclando conAlcohol Metanol produce la transesterificacion, en ingles tienen las Denominaciones:

RME :Rape Methyl Ester (aceite de colza)SME: Soja/Sunflower Methyl Ester (aceite de soya o girasolPME: Palm Methyl Ester (aceite de palma)

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Uno de los aceites vegetales que presenta mayores ventajas, es el aceite de palma por su sostenibilidad de producción industrial agraria. La plantación de palma presenta altos rendimientos por hectárea. Usa menos insumos para la elaboración de biodiesel.

ACEITES PARA LA FABRICACION DEL BIODIESEL

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TECNOLOGIAS DE FABRICACION DEL BIODIESEL

Hay dos tecnologías : Transesterificacion catalítica y no catalíticala transesterificacion catalítica emplea una base como catalizador Alcalino como el (NaOH) hidróxido de sodio conocida como soda caustica , el (KOH) hidróxido potasio potasa caustica. Otro catalizador es el acido sulfúrico (H2SO4) que es agresivo y peligroso.

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METODOLOGIAS DE FABRICACION DEL BIODIESEL

La transesterificacion catalítica básica es una mezcla con metanol y un catalizador de carácter básico, esta mezcla produce biodiesel y glicerina.

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OTROS INSUMOS Y SUMINISTROS

Se requiere agua en el lavado del biodiesel. El efluente resultante es alcalino y tiene un contenido significativo de jabones, grasas y trazas de metanol.

Insumos opcionales: de acuerdo con las normas nacionales, antes de descargar los residuos al desagüe, se debe usar sulfato de magnesio como floculante. Para la neutralización y parcial purificación de la glicerina se requiere ácido fosfórico. Este ácido también puede ser utilizado para facilitar y mejorar los resultados de la tapa de lavado del biodiesel, aunque no resulta imprescindible.

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DIAGRAMA BFD: TANQUES DE ALMACENAMIENTO EN LA PRODUCCIÓN DE BIODIÉSEL

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OPERACIÓN DE LA PLANTASe requiere 6 tanques. El tanque (T1) almacena aceite. El tanque (T2) es para el metanol.

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REACTOR TANQUE T4

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HMI: PANEL DE CONTROLEl sistema debe disponer de HMI para controlar el proceso, activar los motores de agitación (M1) y (M2), la resistencia del reactor (R1).Mostrar la temperatura del reactor, así mismo permitir digitar la temperatura de trabajo. Cuando se activen los motores debe prenderse la luces indicadoras.

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OPERACIÓN DE LA PLANTA Y SEGURIDAD

1. Según el diagrama de tiempos antes de operar el reactor las válvulas (V1, V2, V3 y V4) deben estar cerradas 2.Transferir el aceite desde el tanque (T1), mediante la bomba (BM2) al reactor, cuando el sensor de máxima indique lleno, se activa3. El motor M2 de agitación y se calienta la resistencia R1 hasta 50°c

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TRANSESTERIFICACIÓN4. En el tanque (T3) se mezcla el catalizador (potasa cáustica, KOH) con el alcohol (metanol). Al encender el motor M1 se agita la potasa hasta que se disuelva (mínimo 15 minutos).

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TRANSESTERIFICACIÓN: ACTIVACION DEL REACTOR (T4)5. Después de haberse calentado el aceite a 50ºC, abrir las válvulas (V1 y V2) y transferir todo el metóxido al reactor (T4), cerrar ambas válvulas.6. Dejar en el reactor la mezcla en agitación por 1.5 hs y manteniendo una temperatura constante.

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OPERACIÓN DE LA PLANTA Y SEGURIDADEn caso de hacer varios lotes al día, pasar la mezcla utilizando la bomba de transferencia (B1) al tanque decantador (T5). dejar reposar (mínimo 8 horas). Finalmente apagar

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TRANSESTERIFICACIÓN : REPOSOLuego del reposo, se habrán separado dos productos: el biodiesel (arriba) y la glicerina (abajo). • Drenar primero la glicerina abriendo las válvulas 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.

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TRANSESTERIFICACIÓN : REPOSOLa glicerina se reconoce por su color marrón oscuro y porque es bastante viscosa (espesa). Al drenar, no forma espuma. Cuando el líquido se empiece a aclarar y hacer menos espeso, es que ya está saliendo una mezcla de glicerina y biodiésel. En este momento, se debe cerrar la válvula que se esté utilizando, esperar unos segundos a que el contenido del reactor se asiente y, luego, volver a abrirla ligeramente, para drenar lo último que quede de glicerina.

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TRANSESTERIFICACIÓNEn el proceso de drenaje de la glicerina, usar una máscara protectora para vapores y evitar respirar cualquier emanación, ya que la glicerina sigue conteniendo cantidades significativas de metanol. Es preciso utilizar guantes. • Transferir el biodiesel al tanque de lavado utilizando la bomba. Para esto, cerrar la válvula V3, V6, V12 y V13; luego, abrir las válvulas V4, V5 y V7. Prender la bomba, y apagarla apenas empiece a succionar aire

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

TRANSESTERIFICACIÓN

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MANEJO DE INSUMOS QUÍMICOSEs muy importante tener en cuenta que se está trabajando con insumos químicos peligrosos: el metanol es altamente inflamable y tóxico por inhalación, ingestión y contacto; el KOH es corrosivo, irritante si se inhala el polvo y quema la piel si se toca. Por ello, la adecuada selección de ropa y equipamiento de seguridad, así como de los materiales que estarán en contacto con estos químicos, es fundamental.

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ROPA Y EQUIPAMIENTO DE SEGURIDAD1. 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.

2. Usar máscara con respirador para gases orgánicos y para partículas. Utilizarla obligatoriamente cuando se trabaje con metanol y con KOH o NaOH.3. Usar lentes de protección cuando se trabaje con metanol y con KOH o NaOH.4 Mandil: Uso obligatorio todo el tiempo.5 Botas de jebe:

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6. Se debe contar con extintores de espuma o de polvo seco en todo lugar donde se almacene y/o manipule metanol, aceite y biodiésel, o mezclas de ellos. Ubicarlos en lugares de fácil acceso y adecuadamente marcados.7. Como medida extra para casos de incendio, contar con un saco o barril lleno de arena en un lugar visible y adecuadamentemarcado.8. Contar con ducha de emergencia para casos de derrame o salpicadura con metanol o con soluciones concentradas deKOH, NaOH o ácidos. Asimismo, contar con dispositivo de lavado de ojos para los mismos casos.

ROPA Y EQUIPAMIENTO DE SEGURIDAD

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T1 Tanque de aceite 200 L Acero o HDPET2 Tanque de metanol 200 L AceroT3 Tanque de metóxido 15 L Acero inoxidable 304T4 Reactor 70 L Acero inoxidable 304T5 Decantador 200 L AceroT6 Tanque de lavado/secado 200 L Acero

BM1 Bomba metanol FierroBM2 Bomba manual aceite FierroB1 Bomba de transferencia FierroF1 Filtro 1 - HDPE, celulosaC1, C2 Panel eléctrico MetalV1 - V13 Válvulas Acero inoxidable 304

PLANTA DE BIODIESEL

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PLANTA DE BIODIESEL