Producción de Bodiesel a partir de grasa animal obtenida del Camal Municipal de Abancay.

1. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL
DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN REACTOR PARA LA OBTENCION DE BIODIESEL, A
PARTIR DE GRASAS DE ORIGEN ANIMAL GENERADAS EN EL CAMAL MUNICIPAL
DE LA CIUDAD DE ABANCAY – APURIMAC
INTEGRANTES:
1. MARIA PIEDAD BUENO MOLINA
2. HARVEY ADOLFO TELLO FELIX
3. LUIS IVAN FLORES BARAZORDA
1
Abancay, 2012

2. PRESENTACIÓN
La presente tesina está orientada al „‟Diseño y Construcción De Un Reactor
para la obtención de Biodiesel, a partir de grasas de origen animal
generadas en el Camal Municipal de la ciudad de Abancay – Apurímac
„mediante un proceso de transesterificación. En vista de lo que se vive
actualmente con respecto al uso de combustibles fósiles, debido al aumento del
costo del petróleo por la reducción del abastecimiento del mismo, se hace
necesario realizar estudios que propongan soluciones alternativas de
producción de combustibles que favorezcan la economía y la provisión de
energía. Por ello la necesidad de crear combustibles limpios, que no
propaguen el problema del efecto invernadero, ya que se ha demostrado que
este incremento se debe principalmente a la oxidación de carbono orgánico
(producto de la combustión de combustibles fósiles) y la deforestación, esto ha
provocado que la concentración de CO2 actual sea mayor en los últimos
650.000 años. Ponemos este trabajo a disposición del docente del curso para
su posterior revisión.
2

3. INDICE
Presentación……………………………………………………………….………….…..2
Resumen Ejecutivo………………………………………...……...……………………..4
Abstract………………………………………………….......……….…………….……...5
Introducción………………………………………….……………..................................6
Estado Del Arte………………………………………........................................….……7
Objetivos……………………………................................................................………..9
Objetivo General………………………………………………………………………….9
Objetivos Específicos ………………………..........................................................…..9
Justificación………………………………………………………………………………..10
Limitaciones De La Investigación…………………………………………..…………...11
CAPITULO I……………………………………………………………………………….12
1. Marco Teórico – Conceptual Y Referencial………………………………….……...12
1.1. Generalidades………………………………………………………………………..12
1.2. Descripción De La Materia Prima E Insumos………………….……..…………..12
1.3. Productos Resultantes…………………………………….………………………..16
A. ¿Qué Es El Biodiesel?.........................................................................................16
Ventajas Del Biodiesel…………………………………………………….……..……….18
Inconvenientes Del Biodiesel…………………………………….……….……………..18
Aplicaciones…………………………………………………………..…………..……….18
Control De Calidad Del Producto………………………………………………….…….20
1.4. Reactor…………………………………………………………………..……..…….21
Características……………………………………………………………………….…….21
2. Diseño De Reactores…………………………………………………...….……..22
Marco Referencial - Marco Legal De Los Biocombustibles………………..……….…23
CAPITULO II…………………………………...............................................................24
Ingeniería Del Proyecto………………………………………………..………………….24
2.1. Descripción Del Proceso De Obtención De La Grasa Animal………………..….24
2.1.1. Selección……………………………………………………………..........………..24
2.1.2. Extracción De Las Grasas………………………………………….………......….24
2.1.3 Almacenamiento…………………………………………………………........…….25
2.2. Descripción Del Proceso De Obtención Del Producto…………………………25
2.2.1. Mezclado……………………………………………………………………………25
2.2.2. Proceso De ReacciónQuímica (Transesterificaciòn)………………………….25
2.2.3. Separación De Productos………………………………………………..…….….26
2.3. Control De Calidad…………………………………………………………..…..27
2.4. Almacenamiento……………………………………………………………….….27
2.5. Comercialización…………………………………………………………….……..27
2.6. Criterios Para la Construcción ………………………………………………………28
2.7. Proceso de Obtención de Biodiesel…………………………………………………28
2.8. Diagrama De Flujo Cualitativo……………………………………………..………...29
2.9. Diagrama De Flujo Cuantitativo…………………………………………………….30
CAPITULO III……………………………………………………………………….………31
3.1. Resultados De La Investigación………………………………….………..……….31
3.1.1. Resultados Objetivo General…………………………………………….………..31
3.1.2. Resultados De Objetivos Específicos………………………………...…………31
3.2. Balance De Masa………………………………………………………...…………31
CAPITULO IV…………………………………………………………………..…..……….32
Discusión Y Conclusión De Resultados…………………………………..……………..32
4.1. Para Resultados Del Objetivo General……………………………………32
4.2. Para Resultados Objetivos Específicos……………………….………….32
ANEXOS………………………………………………………………………....………….33
3

4. RESUMEN EJECUTIVO
El camal de la ciudad de Abancay actualmente genera cerca 5400 kg de
residuos al año aproximadamente, los que son vertidos directamente al rio
Mariño, siendo así un factor de contaminación, las grasas animales
representan aproximadamente el 47% de estos residuos ,por ello se escogió
como materia prima a estas, para la producción de biodiesel como objetivo
principal mediante el diseño y construcción de un birreactor para la obtención
de este biocombustible ,con características adecuadas y así proponer una
posible alternativa de solución a la inadecuada disposición final de dicho
elemento.
La metodología utilizada fue la selección de tejidos grasos para luego realizar
la fundición y filtración e la grasa ya liquida, la cual fue mezclada en un
biorreactor a motor con metanol e hidróxido de sodio como catalizador
produciéndose así una reacción de transesterificación dando como resultados
finales biodiesel y glicerina.
Luego de haber realizado la reacción de transesterificación, se logró obtener
una solución lista para el proceso de decantación, a partir del cual se pudo
obtener los productos finales esperados. Se logró obtener grasa de
característica liquida, fundida a 50°C por 24 horas para evaporar todo el agua
excedente y evitar la formación de jabones en la mezcla.
El diseño del reactor se realizó teniendo en cuenta el pH de la reacción (en
medio básico) y la posterior construcción en el que se realizó el proceso de
obtención del biodiesel de la forma requerida. El objetivo general de la presente
investigación, es el de obtener Biodiesel a partir grasa animal, producto final
que se pudo obtener, sin embargo no con las características deseadas, debido
a las limitaciones en cuanto a la adquisición de los insumos necesarios.
La obtención de la materia prima utilizada, es decir, la grasa animal fue
conseguida acudiendo al camal municipal de Abancay, donde se nos facilitó 4.5
kg de sebo de vaca (fase sólida), parte de la cual (2 kg) fue sometida a un
proceso de fundición en estufa (fase líquida) para su posterior filtrado, evitando
de esta manera la presencia de sólidos suspendidos.
Palabras clave: biodiesel, biorreactor, grasa animal, transesterificación,
contaminación ambiental.
4

5. ABSTRACT
The slaughterhouse of the city of Abancay currently generates about 5400 kg of
waste a year or so, which are tossed into the river Marino, making it a source of
pollution, animal fats represent about 47% of this waste was chosen so these
feedstock for biodiesel production as its main objective by designing and
construction of a bioreactor for the production of this biofuel, with appropriate
characteristics and propose a possible alternative solution to the inadequate
disposal of the item.
The methodology used was the selection of fatty tissue and then make melting
and filtration and the fat and liquid, which was mixed in a bioreactor engine with
methanol and sodium hydroxide as a catalyst thereby producing a
transesterification reaction as the final results giving biodiesel and glycerin.
After completing the transesterification reaction, it was possible to obtain a
solution ready for decanting process, from which it was possible to obtain the
desired final products. Was achieved characteristic liquid fat, melted at 50 ° C
for 24 hours to evaporate any excess water and prevent the formation of soap
in the mixture.
The reactor design was performed taking into account the pH of the reaction
(middle core) and the subsequent construction was performed in which the
process of obtaining the required shape biodiesel. The overall objective of this
research is to obtain biodiesel from animal fat, final product could be obtained,
but not with the desired characteristics, due to limitations in the acquisition of
the necessary inputs.
Obtaining the raw material used, ie, animal fat was achieved by going to the
municipal slaughterhouse Abancay, where we provided 4.5 kg of beef tallow
(solid phase), part of which (2 kg) underwent a melting process in an oven
(liquid phase) for further filtration, thus avoiding the presence of suspended
solids.
Keywords: biodiesel, bioreactor, animal fat transesterification, environmental
pollution
5

6. INTRODUCCIÓN
En la actualidad, los distintos países dependen del petróleo y sus productos,
sin embargo, en los últimos años ha descendido la disponibilidad mundial de
esta materia, y su costo relativo ha aumentado, lo que abarca la probabilidad
de que a mediados del siglo XXI el petróleo ya no se use comercialmente de la
forma habitual.
Esto sostenido por estudios basados en el análisis de la producción y reservas
de petróleo (informe estadístico de energía mundial hecho por
BeyondPetroleum), el cual estimó que las reservas durarían unos 40 años si se
mantiene el ritmo de extracción actual.
Cabe mencionar que el uso de combustible fósiles fortalece el problema de
efecto invernadero, el cual por un aumento en la retención de la radiación solar
se está originando el calentamiento de la atmósfera y de la superficie terrestre
(calentamiento global), y también el problema de las lluvias ácidas, que es un
problema no solo ambiental sino también de salud pública.
Una solución alternativa es la creación de combustibles limpios como los
biocombustibles, entre estos se encuentra el biodiesel, el cual tiene una
interesante forma de obtención, ya que consiste en un combustible líquido
derivado de aceites o grasas de origen vegetal o animal y que además puede
usarse con seguridad en motores de ciclo diesel.
Este proyecto pretende estudiar y obtener biodiesel a partir de grasa bovina
aprovechandoun residuo que actualmente no genera un valor .Investigaciones
experimentales muestra que el sebo bovino puede ser fácilmenteesterificado,
obteniendo una sustancia con propiedades similares a los ésteres de
aceitesvegetales. Experiencias muestran que la transesterificación alcalina de
sebo bovino con metanolproduce un biodiesel de alta calidad y también con
una buena tasa de conversión.
6

7. ESTADO DEL ARTE
El uso por primera vez de aceites vegetales como combustibles, se remontan al
año de 1900, siendo Rudolph Diesel, quien lo utilizara por primera vez en su
motor de ignición - compresión y quien predijera el uso futuro de
biocombustibles.
Durante la segunda guerra mundial, y ante la escasez de combustibles fósiles,
se destacó la investigación realizada por Otto y Vivacqua en el Brasil, sobre
diesel de origen vegetal, pero fue hasta el año de 1970, que el biodiesel se
desarrolló de forma significativa a raíz de la crisis energética que se sucedía en
el momento, y al elevado costo del petróleo.
Las primeras pruebas técnicas con biodiesel se llevaron a cabo en 1982 en
Austria y Alemania, pero solo hasta el año de 1985 en Silberberg (Austria), se
construyó la primera planta piloto productora de RME (RapeseedMethyl Ester -
metiléstero aceite de semilla de colza).
Se desarrollaron diversas investigaciones antes que la primera planta de
produc-ción de biodiesel proveniente de estos aceites fuera creada en Mureck,
Austria en 1993 (Mittelbach, 2002). La elaboración de biodiesel en Austria,
incrementó a 15,000 t para el año 2001.
En América del sur, existen diversos países que se encuentran actualmente
traba-jando en el tema: Bolivia ha instalado una planta de producción de
biodiesel de aceite de soya ubicada en la provincia de Santa Cruz; Argentina es
el mayor productor de biodiesel en Sudamérica y posee diversas plantas
instaladas donde utilizan aceite de soya proveniente de los excedentes de
producción; Brasil, granproductor de etanol para su utilización en mezclas con
gasolina, produce biodiesel de aceite de soya utilizando alcohol etílico debido a
la gran producción que tiene de este insumo; y finalmente en Colombia, la
Universidad de los Llanos ha trabajado a escala experimental con aceite de
palma y actualmente comercializan sus produc-tos como aditivo para motores
diesel.
En el laboratorio del Centro de Investigaciones en Tecnologías Lacto-cárnicas
(CITELAC) de Argentina, se están haciendo investigaciones con el objetivo de
obtener un combustible a base de grasa animal para uso en motores,
maquinarias agrícolas y vehículos (Universia Argentina, 2006).
En Perú la Universidad Nacional Agraria La Molina (UNALM), en consorcio con
IntermediateTechnologyDevelopmentGroup (ITDG), realiza investigaciones en
este campo, las cuales se iniciaron con el proyecto: “Producción de biodiesel a
pequeña escala a partir de,recursos oleaginosos amazónicos”. Este proyecto
7

8. obtuvo el financiamiento del Consejo Nacional de Ciencia y
Tecnología(CONCYTEC), y se llevó a cabo desde Junio del 2003 hasta Mayo
del 2004. Uno de los objetivos fue la construcción de un modelo tecnológico
para la elaboración de biodiesel, el cual ha sido utilizado como equipamiento
base para esta investigación.
En Abancay , alumnos de la Universidad Alas Peruanas realizaron un trabajo
de obtención de biodiesel a partir de aceite residual producto de frituras,
utilizando reactivos como el metanol e hidróxido de sodio.
8

9. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Obtener biodiesel a partir de grasa de origen animal generada en el
camal municipal.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Obtener la grasa con características adecuadas para la obtención de
biodiesel.
Diseñar y construir un reactor para la obtención de biodiesel.
Obtener el biodiesel con características adecuadas.
9

10. JUSTIFICACIÓN
Aspecto técnico.
La elaboración de biodiesel se puede realizar de forma casera, con
diferentes insumos, como grasas vegetales y solventes así como
catalizadores en medio alcalinos.
Los usuarios pueden hacer sus propias mezclas fácilmente antes de su
uso. No es necesario una manipulación especial y la mezcla se
mantiene estable.
Aspecto social
Se podrían generar nuevos empleos.
Se tendría una nueva alternativa para la población
Aspecto económico
El uso de las grasas animales como materia prima reduce la
dependencia de otras materias primas agrícolas convencionales. El
costo del biodiesel depende del precio de mercado de los aceites
animales, al ser este insumo de bajo costo la producción de biodiesel
tendría un coste menor al de los biodiesel de aceite vegetal y diesel en
general.
No requiere modificaciones en los motores y mantiene las mismas
prestaciones y consumo que el gasoil.
Aspecto ambiental
Al utilizar los residuos del camal como la grasa vacuna para la
producción del biodiesel, se reduce el vertimiento de estas directamente
al Rio Mariño disminuyendo así en gran medida la contaminación.
El Biodiesel puro o en mezclas reduce significativamente las emisiones
de partículas ensuspensión, de las cuales se sospecha pueden ser
cancerígenas.
Reducción en las emisiones de gases contaminantes a la atmósfera.
El biodiesel no produce emisiones de dióxido de azufre, lo que previene
la lluvia ácida y disminuye comparativamente la concentración de
partículas en suspensión emitidas de metales pesados de monóxido de
carbono.
Contribuyen a la disminución de la contaminación de suelos, por tratarse
de combustibles rápidamente biodegradables y no tóxicos.
10

11. Aspecto energético
Los biocombustibles constituyen una fuente de energía renovable y
limpia.
El incremento del uso de los biocombustibles, contribuye a la reducción
de la dependenciaenergética de los combustibles fósiles, y por tanto
tiene efectos positivos para la seguridad deabastecimiento energético.
LIMITACIONES DE LA INVESTIGACION
1. Existen limitaciones al conseguir los insumos químicos ya que estos se
encuentran fiscalizados.
2. Poca información en Abancay sobre investigaciones realizadas del
proceso y producción de biodiesel.
3. Los equipos de laboratorio se encuentran en mal estado como el caso
de los medidores de pH, básicamente para el control de calidad del
producto.
11

12. CAPITULO I
1. MARCO TEORICO – CONCEPTUAL Y REFERENCIAL
1.1. GENERALIDADES
El presente capitulo describe los conceptos de las materias primas e insumos
utilizados para la mejor comprensión y entendimiento del lector.
1.2. DESCRIPCION DE LA MATERIA PRIMA E INSUMOS
A. Materia prima
 GrasasAnimales
Las grasas animales, y más concretamente el sebo de vaca, pueden utilizarse
como materia prima de la transesterificación para obtener biodiesel. Se
denomina “sebo” a las grasas procedentes del tejido adiposo de ganado
bovino (vaca-buey), ovino y caprino. El sebo tiene diferentes grados de calidad
respecto a su utilización en la alimentación, empleándose los de peor calidad
en la formulación de los alimentos de animales. La aplicación de grasas
animales surgió a raíz de la prohibición de su utilización en la producción de
piensos, como salida para los mismos como subproducto. Sin embargo,
actualmente no existe un nivel de aplicación industrial en Perú.
Se utilizó estas grasas como materia prima para disminuir su emisión al rio
Mariño y disminuir así la contaminación.
Las grasas presentan las siguientes propiedades:
12

13. Propiedadesquímicas
1. Hidrólisis: Las grasas se pueden hidrolizar hirviéndolas con álcalis, con
lo que se forma, glicerina y jabones. Esto puede ocurrir de forma natural
por la acción del grupo de enzimas llamadas lipasas.
2. Oxidación: Los ácidos grasos no saturados se oxidan con facilidad en el
carbono adyacente al doble enlace formando hiperóxido que pueden
romperse formando aldehídos y cetonas.
3. Antioxidante: Las grasas naturales tienen una gran resistencia a la
oxidación debido a la presencia de sustancia antioxidante que protegen
a los ac. Grasos hasta que ellas mismas son transformadas en cuerpos
inertes. Hay una serie de sustancias que poseen capacidades
antioxidantes, entre ellas tenemos los fenoles, quinonas, tocoferoles, ac.
gálico y galato.
4. Hidrogenación: Es el proceso mediante el cual se fija hidrógeno a los
dobles enlaces de los ácidos no saturados de una grasa convirtiéndolos
en los saturados correspondientes. Este proceso tiene importancia
comercial, ya que, permite tener de los aceites de los vegetales y
pescado grasa consistente para la fabricación de las margarinas.
Propiedades físicas:
1. Carácter anfipático: Son aquellos lípidos que contienen una parte
hidrófila, es decir que atrae al agua y otra parte hidrófoba que repele al
agua.
2. Punto de fusión: Esta propiedad depende de la cantidad de carbonos
que exista en la cadena hidrocarbonada y del número de enlaces dobles
que tenga esa cadena. Mayor será el punto de fusión cuanto más
energía sea necesaria para romper los enlaces, es por ello que las
grasas saturadas tiene un punto de fusión más alto que las insaturadas.
B. INSUMOS
1. Alcohol Metílico
Metanol, Alcohol Metílico, Metil Alcohol, Carbinol, Hidroximetano, Metilol,
Monohidroximetano, espíritu de la madera, alcohol de madera.
El Metanol es un líquido incoloro, volátil e inflamable con un ligero olor
alcohólico en estado puro. Es miscible en agua, alcoholes, esteres, cetonas y
muchos otros solventes; además, forma muchas mezclas azeotrópicas
binarias. Es poco soluble en grasas y aceites. Se emplea alcohol metílico o
13

14. metanol de 95% de pureza. La cantidad requerida para la elaboración de
biodiésel es de aproximadamente el 15% ó 20% del volumen de aceite a
procesar. Esta sustancia es tóxica cuando se ingiere, se inhala o tiene contacto
con la piel, es altamente inflamable y arde con llama incolora. Su manipulación
debe hacerse tomando todas las precauciones del caso. De hecho, también se
puede utilizar alcohol etílico o etanol, siempre y cuando sea anhidro o tenga
una pureza de 99.5%.
Propiedadesfísicas del Metanol
Propiedad Valor
Peso Molecular (g/mol) 32,04
Punto de Ebullición (ºC) 67,4; 760 mmHg
Punto de Fusión (ºC) -97,8
Presión de Vapor (mmHg) 92; 20 ºC
126; 25ºC
160; 30 ºC
Gravedad Específica (Agua 0.7915; 20/4 °C
= 1) 0.7866; 25 °C
Densidad del Vapor (Aire = 1,11
1)
pH No Reportado
Solubilidad en agua Miscible
Log Kow -0,67
Límites de Inflamabilidad 5,5 – 44
(% vol)
Temperatura de Auto 470
Ignición (ºC)
Punto de Inflamación (ºC) 15,6; copa abierta
12,2; copa cerrada
Fuente: Ministerio Del Ambiente
Propiedadesquímicas
El Metanol presenta reacciones que son típicas para alcoholes de su clase. Las
reacciones de particular importancia en la industria son principalmente
deshidrogenación y deshidrogenación oxidativa sobre óxido de Plata o
Molibdeno-Hierro para la producción de Formaldehído; la reacción con
Isobutileno usando catalizadores ácidos, para formar metiltertiarilbutil éter
(MTBE); carbonación a ácido acético usando como catalizador Cobalto o
Rodio; esterificación con ácidos orgánicos y derivados ácidos; eterificación;
adición a enlaces no saturados y reemplazo del grupo hidroxilo.
El Metanol líquido y sus vapores son sustancias muy inflamables y que al
contacto con el aire pueden llegar a ser explosivas. Estorepresentaunproblema
de seguridadpotencialmentegrande.
14

15. 2. Catalizador (Hidróxido de sodio)
El catalizador puede ser hidróxido de sodio (NaOH, soda cáustica) o hidróxido
de potasio (KOH, potasa cáustica), de grado industrial, en escamas o en
perlas.
La desventaja de la Soda Caústica (NaOH) es que se solidifica y hace difícil su
separación del biodiesel por decantación 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.
Propiedadesfísicas
PROPIEDAD VALOR
Peso Molecular (g/mol) 40,0
Estado Físico Sólido
Punto de Ebullición(ºC)(760 1.390; puro
mmHg) 105; solución acuosa 6% en peso
120; solución acuosa 34% peso
150; soluciónacuosa 55% en peso
Punto de Fusión (ºC) 318; puro
Presión de Vapor (mmHg) 0; puro
GravedadEspecífica (Agua = 1) 2,13; puro
1.219; 20% solución acuosa
1.430; 40% solución acuosa
1.525; 50% solución acuosa
Densidad del Vapor (Aire = 1) No Aplica
PH 14 Solución
Solubilidad en Agua (g/ml) 1,11
Fuente: MinisteriodelAmbiente
15

16. Propiedadesquímicas
1. El Hidróxido de Sodio es una base fuerte, se disuelve con facilidad en
agua generando gran cantidad de calor y disociándose por completo en
sus iones, es también muy soluble en Etanol y Metanol. Reacciona con
ácidos (también generando calor), compuestos orgánicos halogenados
y con metales como el Aluminio, Estaño y Zinc generando Hidrógeno,
que es un gas combustible altamente explosivo, El Hidróxido de Sodio
es corrosivo para muchos metales. Reacciona con sales de amonio
generando peligro de producción de fuego, ataca algunas formas de
plástico, caucho y recubrimientos.
2. En presencia de la humedad del ambiente, el hidróxido de sodio
reacciona con el Dióxido de Carbono para generar Carbonato de Sodio.
Reacciona con el Monóxido de Carbono bajo presión para dar formato
de Sodio, también en presencia de humedad.
1.3. PRODUCTOS RESULTANTES
A.¿Qué es el biodiesel?
Es un combustible compuesto por esteres mono alquílicos de ácidos grasos de
cadena larga derivados de lípidos renovables, empleado en motores de ignición
de compresión, tanto como en calderas de calefacción. Dicho en términos más
simples: el biodiesel es un combustible de origen orgánico producido a partir de
aceites vegetales o grasas animales; asimismo, puede ser utilizado como
sustituto o aditivo del diesel 2 convencional. El término bio hace referencia a su
naturaleza renovable y biológica en contraste con el combustible diesel
tradicional derivado del petróleo; por su parte, diesel alude a su uso en motores
de este tipo.
16

17. PropiedadesFisicoquímicasdel Biodiesel
Parámetro Unidades Diesel Biodiesel
PoderCalórifico Kcal/L 8.74 7.795
Densidad (15ºC) g/cc 0.820-0.845 0.860.0.900
Punto de Inflamación ºC 55(mínimo) 101(mínimo)
Azufre Ppm 350(máximo) 10(máximo)
Contaminación Total Ppm 24(máximo) -
Agua Ppm 200(máximo) 500(máximo)
ViscosidadCinemática cSt 2.0-4.5 3.5-5.0
De acuerdo con la tabla anterior se puede decir que:
 El poder calórico del biodiesel es menor que el combustible fósil, por lo
tanto en proporción de 1 Litro de Petro Diesel equivale a 1.1 (app) Litro
de Biodiesel.
 La densidad y la viscosidad aumentan con respecto al diesel, por lo
tanto influyen en el transporte y almacenamiento del combustible. En el
caso de la densidad, mientras mayor es la densidad aumenta la energía
térmica. Mientras que la viscosidad tiene que ser menor para evitar
fugas en el motor.
 El punto de inflamación en el biodiesel es mucho mayor que el gasoil,
por ello es menos explosivo y más seguro de transportar.
 La cantidad de Azufre es mucho mayor en el diesel, esto contribuye al
desgaste del motor, a la aparición de depósitos que afectan el
funcionamiento del motor y el control de emisiones perjudiciales para el
medio ambiente.
Ventajas del biodiesel
17

18. 1. Respecto a la disminución de la contaminación del aire, dos son los
principales efectos del uso del biodiesel: la disminución de emisiones de
gases de efecto invernadero, especialmente de CO2, y la reducción de
la mayoría de emisiones tóxicas o contaminantes.
2. Diversos estudios señalan que el biodiesel emite, finalmente, menos
CO2 que el fijado mediante el proceso de fotosíntesis por estas mismas
plantas oleaginosas. Es posible afirmar que sustituyendo o
complementando el diesel con el biodiesel se puede ayudar a combatir
uno de los principales efectos del uso de combustibles fósiles: el
problema del cambio climático.
3. El biodiesel, es oxigenado y no contiene azufre, tiene una combustión
más completa que su antecesor y, por ello, una composición
notoriamente mejor en sus emisiones. Asimismo, el biodiesel, aún usado
en mezclas de solo 10% por 90% de diesel convencional, reduce
notablemente las emisiones de monóxido de carbono (CO), óxidos de
azufre (SOx), compuestos aldehídicos como el formaldehído y el
acetaldehído y, prácticamente, elimina las emisiones de benceno, que es
un peligroso compuesto cancerígeno.
4. La combustión del biodiesel produce menos humo visible y menos olores
desagradables que su antecesor derivado del petróleo, por lo que su uso
como sustituto o complemento del diesel puede contribuir a disminuir la
polución del aire y los riesgos a la salud pública relacionados con ella.
Inconvenientesdel Biodiesel
1. Podría generar un aumento de la deforestación de bosques, expansión
indiscriminada de la frontera agrícola, desplazamiento de cultivos
alimentarios y ganadería.
2. A bajas temperaturas puede llegar a solidificarse y producir
obstrucciones en los conductos.
3. Es incompatible con algunos materiales ya que en estado puro puede
llegar a dañar por ejemplo el caucho y algunas pinturas.
4. El contenido energético del biodiésel es algo menor que el del diésel
(12% menor en peso u 8% en volumen), por lo que su consumo es
ligeramente mayor.
5. El biodiésel de baja calidad (con un bajo número de cetano) puede
incrementar las emisiones de NOx (óxidos de nitrógeno), pero si el
18

19. número de cetano es mayor que 68, las emisiones de NOx serían
iguales o menores que las provenientes del diésel fósil .
APLICACIONES
El empleo más frecuente del biodiesel se encuentra en el sector del
transporte.Pero existen otros sectores, como puede ser el de generación
eléctrica, en los quetambién puede utilizarse.Las aplicaciones más destacadas
se listan a continuación:
1. Combustión en calderas. Se trata de una aplicación que no precisa
deespecificaciones especiales, en la que posiblemente pueda emplearse el
aceitedirectamente sin esterificar. El problema reside en el coste relativo a
otroscombustibles, incluida la biomasa.
2. Aplicación a motores diesel estacionarios para generación de
energíaeléctrica o para motobombas en las propias zonas de cultivo. La
ventaja consiste enque estos motores no necesitan combustibles tan
sofisticados como los deautomoción.
3. Aplicación a tractores agrícolas y otra maquinaria agrícola. Además de
contarcon la ventaja mencionada anteriormente, se reduce el coste del
transporte si elbiocarburante es producido en las cercanías del cultivo.
4. Aplicación a motores de barcos marinos o fluviales, con
planteamientossimilares.
5. Aplicación a vehículos diesel pesados (camiones y autobuses) y ligeros
(pequeños camiones, microbuses y turismos). Los vehículosantiguos, así
como los diseñados para trabajo pesado, donde las exigencias relativas
aprestaciones y emisiones no son extremas, pueden emplear combustibles con
unas especificaciones menos exigentes que las de los automóviles ligeros en
Europa, EEUU oJapón. Así, un vehículo diesel de diseño antiguo, equipado con
sistemas de controlmecánico de inyección, no exige un carburante, y en
particular un biodiesel, conespecificaciones muy estrictas. Éstas corresponden
al biodiesel de automoción paramotores de combustión interna en vehículos
ligeros
CONTROL DE CALIDAD DEL PRODUCTO
19

20. Dado que la calidad del biodiésel producido es un factor fundamental, que
define el modo de funcionamiento y el tiempo de vida de un motor, es esencial
garantizar un producto de calidad.Rendimiento en volumen (biodiesel :aceite)
1. Se debe observar una separación de fases marcada de biodiésel y
glicerina. Si no hay separación, entonces no ha habido reacción. En este
caso se debe evaluar cuál es el motivo de este problema.
2. Para ser aceptado como combustible, el biodiésel debe cumplir con
todas las especificaciones impuestas por la normativa vigente. Esta
normativa es independiente de los procesos de producción y del tipo de
materia prima utilizado, por lo que el proceso de refinado de los ésteres
obtenidos de la transesterificación es extremadamente importante.
B. Glicerina
La glicerina (glicerol o glicol) es la cadena de 3 alcoholes más simple. Esta
aparece cuando los triglicéridos de los aceites vegetales se rompen en
ácidos grasos libres y una molécula de glicerina. Los ácidos grasos
reaccionan con el metanol para formar el biodiesel.
La glicerina es un líquido muy viscoso y de densidad alta (1,26 Kg/l). El
nombre proviene de la palabra griega glykys que significa dulce.
La cantidad de glicerina que se forma en la reacción depende de la cantidad
de AGL que tiene el aceite que se usa en el proceso. Esta varía entre un
10% y 30% de la cantidad de dicho aceite utilizado.
1.4. REACTOR
20

21. Un reactor químico es un equipo en cuyo interior tiene lugar una reacción
química, estando éste diseñado para maximizar la conversión y selectividad de
la misma con el menor coste posible. Si la reacción química es catalizada por
una enzima purificada o por el organismo que la contiene, hablamos
de biorreactores. Por lo general se busca conocer el tamaño y tipo de reactor,
así como el método de operación, además en base a los parámetros de diseño
se espera poder predecir con cierta certidumbre la conducta de un reactor ante
ciertas condiciones, por ejemplo un salto en escalón en la composición de
entrada. Reactores son comúnmente cilíndricos, variando en tamaño desde
algunos mililitros hasta metros cúbicos y son usualmente fabricados en acero
inoxidable. El reactor usado es el reactor tanque agitado o Reactor tipo Batch.
CARACTERISTICAS
El reactor es recargado mediante dos orificios de la parte superior del tanque.
Cuando la reacción se está llevando a cabo, ningún compuesto ingresa o sale
del reactor hasta que la reacción culmine. El calentamiento o enfriamiento se
lo realiza fácilmente con el uso de una chaqueta o sistema de enfriamiento o
calentamiento.
2. DISEÑO DE REACTORES
21

22. El diseño del reactor se realizo con materiales de acero inoxidable y tubos de
agua de resistencia a altas temperaturas. El modelo usado es de pequeña
escala y puede ser utilizado por pequeños productores de biodiésel.
También veremos una lista de accesorios que debe tener el sistema para
complementar el circuito que debe seguir el biodiésel en todo el proceso de
producción.
1. 3 tanques de acero inoxidable de 1 y 2 litros.
2. Tubo de resistencias a altas temperaturas de 1 metro de longitud y 4
codos del mismo material.
3. Estructura de hierro como soporte.
4. Un motor de 300 revoluciones aprox. Para la agitación del mezcla.
5. Termómetro para el control de la temperatura de reacción.
MARCO REFERENCIAL - MARCO LEGAL DE LOS BIOCOMBUSTIBLES
El Perú cuenta con el siguiente marco legal específico para la promoción de
los biocombustibles líquidos:
1. Ley Nº 28054: Ley de Promoción del Mercado de Biocombustibles
(agosto del 2003).
2. Decreto Supremo N° 013-2005-EM: Reglamento de la Ley de Promoción
del Mercado de Biocombustibles (marzo del 2005).
3. Decreto Supremo Nº 021–2007–EM: Reglamento para la
Comercialización de Biocombustibles (abril del 2007).
4. Directiva Nº 004-2007: Lineamientos del Programa de Promoción del
Uso de Biocombustibles – PROBIOCOM (marzo del 2007).
22

23. 5. Resolución Ministerial Nº 165-2008-MEM-DM: Disposiciones relativas a
la calidad y métodos de ensayo para medir las propiedades de los
combustibles diesel B2, diesel B5 y diesel B20 (abril del 2008).
6. Decreto Supremo Nº 064-2008-EM: Modificación del Reglamento para la
Comercialización de Biocombustibles (diciembre de 2008).
7. Decreto Supremo N° 016-2008-AG: Declaración de interés nacional la
instalación de plantaciones de piñón e higuerilla como alternativa para
promover la producción de biocombustibles en la selva (julio de 2008).
8. Decreto Supremo N° 075-2009-PCM: Decreto Supremo que crea la
Comisión Multisectorial de Bioenergía (noviembre de 2009)
9. Decreto Supremo N° 091-2009-EM: Modificación del Reglamento para la
Comercialización de Biocombustibles (diciembre de 2009).
10. Este marco legal se creó respondiendo a diversos intereses ambientales
y económicos.
11. La Ley Nº 28054 establece en su Artículo 1 “el marco general para
promover el desarrollo del mercado de los biocombustibles sobre la base
de la libre competencia y el libre acceso a la actividad económica, con el
objetivo de diversificar el mercado de combustibles, fomentar el
desarrollo agropecuario y agroindustrial, generar empleo, disminuir la
contaminación ambiental y ofrecer un mercado alternativo en la lucha
contra las drogas”
23

24. CAPITULO II
INGENIERIA DEL PROYECTO
Equipos:
1. Equipo reactor de acero inoxidable construido por los alumnos
responsables del trabajo.
Materiales: provenientes del laboratorio de la universidad alas peruanas
Vasos precipitados de 250, 500 ml
Erlenmeyer de 250 , 500 ml
Balanza de precisión
Telas de filtrado
2. Reactivos: proporcionados por la universidad alas peruanas
El catalizador: hidróxido de sodio al 0.1 N
los residuos grasos animales fueron obtenidos del matadero municipal
de la ciudad de Abancay ,
Metanol solvente: también proporcionado por el laboratorio de la
universidad Alas Peruanas
2.1. DESCRIPCION DEL PROCESO DE OBTENCION DE LA GRASA
ANIMAL
2.1.1. SELECCIÓN
Se selecciona una cantidad necesaria de tejido adiposo equivalente a 2.18 gra-
mos, se procede a realizar la limpieza de impurezas.
24

25. 2.1.2. Extracción de las grasas
1º Las porciones sólidas de grasa son cortadas en porciones aún más
pequeñas.
2º Se extrajo la grasa mediante calentamiento en estufa a una temperatura
de 50 °C durante 24 horas.
Así se separó los tejidos y se eliminó el agua de las muestras obtenidas de
residuos orgánicos de res (conteniendo porciones visibles de grasa). Trabajo
realizado de manera artesanal. El líquido obtenido se hace pasar por un tamiz
para evitar la presencia de residuos sólidos.
2.1.3 ALMACENAMENTO
Finalmente se almacena la grasa obtenida a 20 grados centígrados para su
posterior uso.
2.2. DESCRIPCION DEL PROCESO DE OBTENCION DEL PRODUCTO
2.2.1. MEZCLADO
Se mezcló la grasa+metanol +hidróxido de sodio = Metóxido de sodio, en una
proporción de 500ml de grasa + 100 ml de metanol + 1.9 gr de hidróxido d
sodio.
Se mezcló el aceite proveniente del primer tanque y el metóxido de sodio
proveniente del segundo tanque .Una vez tuvimos la mezcla de metanol y sosa
preparada, se vertió esta sobre el aceite sin dejar de remover con el motor a
300 revoluciones dentro del tanque reactor durante al menos 1 hora. La
temperatura ideal para hacer una buena reacción es 50ºC, por lo que tuvimos
que mantener una temperatura lo más cercana posible a esos 50º durante todo
el proceso.
25

26. 2.2.2.PROCESO DE REACCION QUIMICA (TRANSESTIFICACION)
Consiste en una reacción de transesterificación, este tipo de reacción es el
proceso de intercambiar el grupo alcoxi (grupo alquilo unido a un átomo de
oxígeno, es decir, RO) de un éster por otro alcohol, son frecuentemente
catalizadas mediante la adición de un ácido o una base. Cuando el glicerol se
sustituye por el alcohol (metanol o hexano) obtenemos tres moléculas de
metiléster (biodiesel) y una molécula de glicerina.
En la figura 1 se presenta la obtención general del biodiesel
En la reacción de transesterificación se utiliza un catalizador para mejorar la
velocidad de reacción y el rendimiento final, sin este no sería posible esta
reacción. El catalizador utilizado es hidróxido de sodio, ya que es un catalizador
homogéneo básico que se suele utilizar a escala comercial y actúa mucho más
rápido y además permite operar en condiciones moderadas.
La transesterificación es una reacción reversible, por lo cual es importante
adicionar un exceso de alcohol para favorecer la producción de biodiesel, la
relación molar estequiométrica aceite-alcohol es de 1:3, pero la relación
comprobada experimentalmente para sebo vacuno debe ser de 1:6, ya que en
esta relación se encontró un valor aceptable para la viscosidad. Por ello se
utiliza una proporción de 200 ml de solvente y 3.8 g de hidróxido de sodio para
producción de un litro de biodiesel
2.2.3. SEPARACION DE PRODUCTOS
Después del paso anterior se deja reposar la mezcla por una hora.Dado que el
biodiesel tiene una menor densidad que la glicerina, siempre va a quedar
encima de esta. El separado de la glicerina se puede hacer fácilmente
drenando esta por la parte inferior del decantador después de dejar el tiempo
suficiente para que se sedimente.
La glicerina es separada del biodiesel por centrifugación, basado en la
diferencia de densidades en diferentes envases.
26

27. 2.3. CONTROL DE CALIDAD
Se realizó las mediciones de acuerdo a lo ya explicado anteriormente.
1. Rendimiento en volumen (biodiesel : aceite)
2. Viscosidad cinemática comparada
3. Densidad
4. Poder calorífico
5. Punto de inflamación
6. Contenido de agua y sedimentos
2.4. ALMACENAMIENTO
Es almacenado a temperatura ambiente en galoneras de color oscuro, para
evitar reacciones de fotooxidación. La luz causa un pequeño incremento en los
parámetros de oxidación y acidez, especialmente para un biodiesel
almacenado a altas temperaturas. Estudios de estabilidad de los metilésteres
de ácidos grasos, reportan que el biodiesel debe ser almacenado en
contenedores herméticos con una temperatura de almacenamiento menor a
30ºC (Knothe, 2003). Los productores de BD aconsejan almacenarlo por no
más de tres a seis meses, a menos que se utilicen aditivos para estabilizarlo.
El uso de ter-butilhidroquinona (TBHQ), un inhibidor de la oxidación para
aceites vegetales, tiene efectos beneficiosos en su estabilidad (Ugolini, 2000).
2.5. COMERCIALIZACION
Los principales consumidores serán:
1. Transporte y pasajeros de carga mediante grifos y estaciones de servicio
debidamente inscritos en el DGH
2. Industrias, pesca.
3. Generación de energía.
27

28. 2.6. CRITERIOS PARA LA CONSTRUCCION
Se tomaron en cuenta los siguientes criterios
1. Se tuvo en cuenta el pH de la solución catalizadora, y la acidez de las
grasas. Por eso se utilizó acero inoxidable como material de los tanques
para evitar la corrosión y producir una reacción limpia de impurezas el
espesor del acero es de 1.3 mm, ya que la solución a preparar es a
pequeña escala.
2. Los tanques deben tener fondo cónico”. Dicha característica permite
aprovechar la ventaja de la presión hidrostática que aunada a la
reducción del área de salida, incrementa la “velocidad de descarga” y de
y de este modo puede gobernarse adecuadamente la evacuación tanto de la
glicerina como la del biodiesel resultantes del proceso.
3. La cantidad de biodiesel a producir.
4. El costo de los materiales.
2.7. PROCESO DE OBTENCION DE BIODIESEL
El proceso para obtener Biodiesel se ha realizado tanto a nivel laboratorio
como a nivel planta piloto, estructura donde se cuenta con tres tanques;
1. En el primero se almacena la materia prima, es decir la grasa refinada
que se obtuvo (proceso descrito en el punto anterior),
2. En el segundo tanque se almacena la solución de mezcla de Metanol +
Hidróxido de Sodio (METÓXIDO), y
3. En el tercer tanque (REACTOR) se lleva a cabo la reacción; este
“reactor” tiene acoplado un motor con el cual se realiza la agitación a
300 rpm, además está conectado a un sistema de calefacción para
mantener la temperatura a 65° C. Luego, en el siguiente proceso se da
la decantación, para la posterior separación del biodiesel y la glicerina.
1º La grasa se calienta a 50°C (aproximadamente).
28

29. 2º Se combina con una mezcla de Metanol + Hidróxido de Sodio en una
proporción determinada.
3º Se realiza la agitación a 300 rpm utilizando el motor incorporado por un
tiempo determinado.
4º Se mantienen por 3 horas para realizar la reacción de transesterificación. La
temperatura se incrementa a 65°C (aproximadamente)
5º Se procede a realizar la decantación por un periodo aproximado de 5 horas.
6º El siguiente paso es separar la glicerina del Biodiesel. Almacenarlos
independientemente.
7º Realizar el lavado del Biodiesel usando solución salina y separar el Biodiesel
limpio. (Opcional)
2.8. DIAGRAMA DE FLUJO CUALITATIVO
100 ml
1.9 gr
500 ml
CONTROL DE
CALIDAD ALMCEN COMER
M. C.
500 ml Grasa+ 1.9 gr hidrox+100 ml
metanol (1.11 kg/l) = 120ml glicerina
+ 480ml biodiesel
29

30. 2.9. DIAGRAMA DE FLUJO CUANTITATIVO
Grasa +alcohol
CONTROL DE
CALIDAD ALMCEN COMER
M. C.
30

31. CAPITULO III
3.1. RESULTADOS DE LA INVESTIGACION
3.1.1. RESULTADOS OBJETIVO GENERAL
Luego de haber realizado la reacción de transesterificación, se logró
obtener una solución lista para el proceso de decantación, a partir del
cual se pudo obtener los productos finales esperados.
3.1.2. RESULTADOS DE OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Se logro obtener grasa de característica liquida, fundida a 50°C por 24
horas para evaporar todo el agua excedente y evitar la formación de
jabones en la mezcla.
2. El diseño del reactor se realizó teniendo en cuenta el pH de la reacción
(en medio básico) y la posterior construcción en el que se realizo el
proceso de obtención del biodiesel de la forma requerida.
3.2. BALANCE DE MASA
Recurso/ producto Ud. Entrada Salida
Aceite de grasa ml 500
animal
Metanol ml 100
Na(OH) gr 1.9
Biodiesel ml 480
Glicerina ml 120
1. Del total de la mezcla (600ml) de las cantidades tanto de metoxido como
de grasa animal diluida, se tiene que el 80% es biodiesel y el 20%
glicerina
Lo cual expresado en datos numéricos se tiene: 480 ml de biodiesel y 120 ml
de glicerina.
31

32. CAPITULO IV
DISCUSICION Y CONCLUSIÓN DE RESULTADOS
4.1. PARA RESULTADOS DEL OBJETIVO GENERAL
El objetivo general de la presente investigación, es el de obtener Biodiesel a
partir grasa animal, producto final que se pudo obtener, sin embargo no con las
características deseadas, debido a las limitaciones en cuanto a la adquisición
de los insumos necesarios.
4.2. PARA RESULTADOS OBJETIVOS ESPECIFICOS
La obtención de la materia prima utilizada, es decir, la grasa animal fue
conseguida acudiendo al camal municipal de Abancay, donde se nos facilitó 4.5
kg de sebo de vaca (fase sólida), parte de la cual (2 kg) fue sometida a un
proceso de fundición en estufa (fase líquida) para su posterior filtrado, evitando
de esta manera la presencia de sólidos suspendidos.
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33. ANEXOS
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