UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

BALANCE MSICO Y ENERGTICO EN PROBLEMAS AMBIENTALES

PROYECTO FINAL

MABEL ROCO ORTIZ PREZ CD 1.110.491.306

BALANCE MSICO Y ENERGTICO EN PROBLEMAS AMBIENTALES

GRUPO 358081-52

JANET BIBIANA GARCIA

TUTORA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

ESCUELA DE CIENCIAS AGROPECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE ECAPMA

INGENIERA AMBIENTAL

IBAGU

2014

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BALANCE MSICO Y ENERGTICO EN PROBLEMAS AMBIENTALES

PRODUCCIN DE BIODIESEL A PARTIR DE MALEZA

1. DESCRIPCIN DEL PROCESO

Tabla 1. Tecnologas disponibles por etapa para la obtencin de biodiesel de maleza PTAR.

Para la obtencin de Biodiesel a partir de maleza se ha seleccionado el proceso comprendido por las siguientes etapas:

Secado al Sol, por medio del cual se expone la maleza al aire libre y al sol con el fin de eliminar la humedad residual, para ello se deben

alcanzar temperaturas altas por un tiempo prolongado para que se logre evaporar toda el agua presente en la maleza; dicho proceso tiene una

eficiencia del 100% permitiendo que el resto de la maleza pueda ser sometida al resto de las etapas para la obtencin del biodiesel.

El paso siguiente es someter la maleza seca a la etapa de Extraccin de aceite por medio de la secrecin directa, que consiste en la

extraccin de aceite a travs de un proceso mecnico con una eficiencia del 93% y en el cual no se incluye entradas adicionales de

compuestos qumicos al proceso.

Purificacin de aceite a travs de decantacin, para separar la fase acuosa de la fase oleosa, el proceso de decantado puede durar de una

a dos horas y se obtiene como resultado una mezcla de triglicridos y aceite purificado con un rendimiento del 100%.

Posteriormente se procede a realizar la Transformacin de aceite por Hidrotratamiento procesando el aceite segn un procedimiento de

refinera que consiste en someter el aceite a una reaccin qumica con hidrgeno como catalizador y alta temperatura (350 C).

Por ltimo se realiza la Purificacin de Biodiesel por medio de la Decantacin, con el fin de separar el biodiesel del glicerol aprovechando

que el biodiesel es inmiscible en agua, dicho proceso se realiza con una eficiencia del 100% para obtener combustible listo para ser usado con

un alto contenido energtico y sobre todo amigable con el medio ambiente, caracterizado por reducir en gran medida la cantidad de emisiones

de gases efecto invernadero a la atmsfera.

Etapa 0. Materia Prima

Etapa 1. Secado

Etapa 2. Extraccin de aceite

Etapa 3. Purificacin de

aceite

Etapa 4. Transformacin de

aceite

Etapa 5. Purificacin de

Biodiesel

Maleza de PTAR 1.1 Secado al sol 2.6 Secrecin directa

de aceite 3.7 Decantacin 4.6 Hidrotratamiento 5.5 Decantacin

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2. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO

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3. TABLA DE RESULTADOS DEL BALANCE DE MATERIA DEL PROCESO

Tabla de resultados de balance de materia del grupo N 52

1. Tecnologas seleccionadas

Nombre: Mabel Roco Ortiz Prez

Etapa 0. Materia Prima

Etapa 1. Secado

Etapa 2. Extraccin de

aceite

Etapa 3. Purificacin

de aceite

Etapa 4. Transformaci

n de aceite

Etapa 5. Purificacin de

Biodiesel

Maleza de PTAR 1.1 Secado al sol 2.6 Secrecin

directa de aceite 3.7

Decantacin 4.6

Hidrotratamiento 5.5 Decantacin

2. Balance de materia por etapa

Etapa Nombre de la

corriente Componente de

la corriente

Flujo msico del

componente (Kg/hora)

% del total Flujo total de la corriente (Kg/hora)

1. Secado

Entrada secador Agua 4680 90.00

5200 Maleza 520 10.00

Salida 1 secador Agua evaporada 4680 100.00 4680 Salida 2 secador Maleza seca 520 100.00 520

2. Extraccin de aceite

Entrada 1 Extractor Maleza seca 520 100.00 520 Salida 1 Extractor Aceite extrado 251.47 100.00 251.47

Salida 2 Extractor Maleza desgrasada 249.6 92.95

268.53 Aceite no extrado 18.93 7.05

3. Purificacin de aceite

Entrada 1 Embudo de Decantacin

Aceite extrado 251.47 100.00 251.47

Salida 1 Embudo de Decantacin

Aceite purificado 251.47 100.00 251.47

4. Transformacin de aceite

Entrada 1 Reactor Aceite purificado 251.47 100.00 251.47

Entrada 2 Reactor Hidrgeno 468 100.00 468

Salida 1 Reactor Hidrgeno 468 100.00 468

Salida 2 Reactor Biodiesel 251.47 100.00 251.47

5. Purificacin de Biodiesel

Entrada 1 Embudo de Decantacin

Biodiesel 251.47 100.00 251.47

Salida 1 Embudo de Decantacin

Biodiesel purificado 251.47 100.00 251.47

4. TABLA DE RESULTADOS DEL BALANCE DE ENERGA DEL PROCESO

Tabla de resultados de balance de energa del grupo N 52

Etapa Nombre de la

corriente

Flujo msico componente

(Kg/hora)

T1 (K)

T2 (K)

Cp (Kj/Kg K)

Entalpa H

Calor Q

1. Secado Salida 1 (Agua) 4680 298 398 4.184 418.4 1.95*10

6

Salida 2 (Maleza) 520 298 398 4.184 418.4 0.21*106

2. Extraccin de aceite

Salida 1 (Aceite) 251.47 298 298 1.675 0 0 Salida 2 (Maleza desgrasada)

249.6 298 298 4.184 0 0

Salida 2 (Aceite no extrado)

18.93 298 298 4.184 0 0

3. Purificacin de aceite

Salida 1 (Aceite purificado)

251.47 298 298 1.675 0 0

4. Transformacin

de aceite

Salida 1 (Hidrgeno)

468 298 623 14.267 4636.77 2.17*106

Salida 2 (Biodiesel) 251.47 298 623 1.78 578.5 0.14*106

5. Purificacin de Biodiesel

Salida 1 (Biodiesel purificado)

251.47 298 298 1.78 0 0

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5. EXPLICACIN DEL PROCESO BASADO EN CRITERIOS AMBIENTALES,

ECONMICOS, ENERGTICOS Y DE RENDIMIENTO.

La ruta seleccionada para la obtencin de biodiesel se implemento teniendo en cuenta que

las etapas de secado al sol, purificacin de aceite por decantacin, transformacin de aceite

por Hidrotratamiento y purificacin de biodiesel a travs de decantacin presentan un

rendimiento del 100%, junto con la etapa de extraccin de aceite por medio de la secrecin

directa con un 93% de rendimiento, permitiendo el aprovechamiento mximo de la maleza

para la produccin. De igual manera la eleccin de esta ruta representa beneficios

econmicos, teniendo en cuenta que se utiliza materia prima derivada de una PTAR

considerada como residuo y que puede ser aprovechable sin representar ningn costo para

el productor, adems el proceso no incluye compuestos qumicos adicionales a excepcin

de la etapa de transformacin del aceite en el cual se debe utilizar Hidrgeno.

A nivel ambiental los beneficios son mltiples, teniendo en cuenta que el 80% de las etapas

no presentan entradas adicionales por lo cual no se van a generar residuos peligrosos para

el ambiente o que tengan influencia negativa en la calidad de vida de la poblacin o los

recursos naturales. Aunado a ello, el gasto energtico es mnimo si se tiene en cuenta que

para el proceso de produccin de biodiesel se implementan etapas como la de secado, en la

que se utiliza energa solar como recurso natural permitiendo la implementacin de

tecnologas limpias; y en la purificacin de aceite y biodiesel la decantacin que es un

mtodo mecnico y no requiere la utilizacin de energa ni compuestos qumicos

adicionales.

Por otro lado, la produccin y posterior utilizacin del biodiesel reduce las emisiones de

gases de efecto invernadero, los cuales representan un 2% de las emisiones totales en el

mundo.

4. CONCLUSIONES

El proceso de elaboracin de biodiesel se realiza de forma mecnica, por lo cual no hay

necesidad de consumir energa elctrica minimizando los impactos ambientales y hace ms

eficiente el proceso a nivel ambiental, permitiendo la aplicacin de tecnologas amigables

con el ambiente.

La posibilidad de implementar procesos para mejorar la calidad de los combustibles es una

oportunidad para aprovechar los residuos provenientes de diferentes actividades y

transformarlos en compuestos tiles para mejorar la calidad de vida del ser humano sin

perjudicar el medio ambiente y los recursos naturales que de l hacen parte.

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BIBLIOGRAFIA

Cabrera, R. (2007). Calorimetra, calor y temperatura. Buenos Aires, Argentina. Tomado de:

http://neuro.qi.fcen.uba.ar/ricuti/No_me_salen/TERMO/TEOR_calorimetria.html

Ecopetrol (2013). Hidrotratamiento de aceites para produccin de Biocombustibles: Una

tendencia. Departamento de Biocombustibles Ecopetrol S.A. Tomado de:

http://www.ecopetrol.com.co/documentos/80766_Entorno_Verde_Vol__9.pdf

Ferrero, A., Rosa, I. & Veneciano E. (2010). Proceso de purificacin de la glicerina obtenida

del biodiesel a pequea escala. Universidad Tecnolgica Nacional CITELAC. Tomado de:

http://www.edutecne.utn.edu.ar/cytal_frvm/CyTAL_2010/Trabajos%20y%20Prologo/Trabajos

%20CyTAL%202010/TF%20-%20007%20-

%20%20Procesos%20de%20Purificaci%C3%B3n.pdf

Mdulo de Balance y materia de energa. Universidad Nacional Abierta y a Distancia. Bogot

2013

Morales, W., Polich, N., Sequeira, A., Chamorro E. & Herrero, E. (2010). Purificacin de

glicerol obtenido a partir de sntesis de biodiesel de aceite crudo de algodn. Avances en

energas renovables y medio ambiente, vol. 14. Argentina. Tomado de:

http://www.frre.utn.edu.ar/?site=quimobi&mode=clean&mod=files&func=get&item=1024

Scielo. (2007). Dossier Ingeniera y medio ambiente. [Artculo en PDF]. Tomado de:

http://www.scielo.org.co/pdf/ring/n26/n26a8.pdf

Uribe, M. (2010). Simulacin de una planta piloto para la produccin de biodiesel en el

laboratorio de operaciones unitarias de la ESIQIE. Escuela Superior de Ingeniera Qumica e

Industrias Extractivas. Departamento de Ingeniera Qumica Petrolera. Mxico, D.F. Tomado

de: http://www.riieeme.mx/docs/tesismoraymabiodiesel2.pdf