Proyecto FFP10 - Universidad del Valle de Guatemala
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Producción de biodiesel y su evaluación en vehículo experimental Proyecto USDA-UVG FFP10 (40210) Centro de Procesos Industriales – CPI Octubre 2013 Ing. Gamaliel Zambrano Investigadores • • • • Ing. Gamaliel Zambrano R., Investigador 1 Ing. José Andrés Hernández G., Investigador 2 Ing. Danilo Mirón P., Investigador 3 Ing. Cristián Rossi S., Asistente Técnico Objetivos • Producción de biodiésel de diferentes fuentes de aceite, incluyendo sorgo dulce. • Monitoreo del rendimiento de un vehículo movido con biodiésel en la mezcla de combustible. Objetivo No. 1: Producción de biodiesel de diferentes fuentes de aceite, incluyendo sorgo dulce Biodiesel: • Combustible producido a partir de la reacción de trans-esterificación de aceites y grasas, usando un alcohol y una base fuerte como catalizador. • Se produce glicerina como subproducto. Extracción y obtención de aceites – Jatropha curcas (piñón) Aceite obtenido: 12.75% en promedio – Palma Africana Aceite obtenido: 30.0% en promedio Extracción y obtención de aceites – Macadamia 71.0% en promedio, base nuez – Hule 38.9% en base a semilla Extracción y obtención de aceites – Aceite quemado – Sorgo dulce 2% de aceite Métodos de Extracción Extracción de aceite por medio de: • Solventes orgánicos: hexano, éter, etc. Métodos de Extracción • Por medio mecánico: cocción y presión • Por combinación de los anteriores Nota: Todos los aceites y grasas deben ser filtrados y decantados para remover las partículas sólidas y sedimentos presentes Análisis del aceite Para la determinación de la calidad del aceite obtenido se realizan pruebas de: • Humedad por peso • Acidez • Viscosidad • Densidad • Derivatización/cromatografía Producción de Biodiésel • Preparación del aceite o grasa • Transesterificación con catálisis ácida o alcalina • Separación de fases y sedimentación • Lavado • Secado • Caracterización Producción de Biodiésel Planta Piloto Balance de materiales para la producción de Biodiésel Base: 100 kg de aceite 100 kg aceite 5.93 kg CH3OH 18.421 kg CH3OH 0.768 kg NaOH 19.189 kg Metox Tanque de Metóxido 46.371 kg agua lavado 91.570 kg Bio crudo 97.6 % Bio puro 2.4 % Impureza 96.00 % CH3OH 4.00 % NaOH Tanque Reactor 14.166 kg vapor 89.372 kg Biodiesel puro Tanque de Almacenamiento de Biodisel Tanque de Lavado 10.180 kg vapor 10.180 kg condensado 21.689 kg Glicerol crudo 96 % Glicerol 4 % Metanol 305.606 kg agua fría 0.8679 kg Vapor de CH3OH Condensador 305.606 kg agua caliente Tanque de Glicerina 5.239 kg vapor 5.239 kg condensado 0.8679 kg CH3OH 20.821 kg Glicerol 14.166 kg condensado 48.569 kg agua desecho 96 % agua 4 % interfase Biodiésel Calidad del Biodiésel • Viscosidad (determinación de capacidad de flujo y propiedades cinemáticas) • Densidad • Número ácido • Análisis 327 • Agua y sedimentos por centrifugación • Potencial ácido (pH) • Combustión • Cromatografía Objetivo No. 2: Monitoreo del rendimiento de un vehículo movido con Biodiésel en la mezcla de combustible • Vehículo: – Características: Pick-Up, doble cabina, 4X4, turbo diésel. – Recorrido: 64,000 km desde el inicio de la evaluación – Servicio/apoyo: Taller representante de la marca. Unopetrol para evaluación de aceite de motor. • • • • Se inició con 5% de Biodiésel Terminó en 100% de Biodiésel Inicio 0 kilómetros Actualmente, 64,000 kilómetros con Biodiésel al 100% • Ningún problema reportado por el taller Vehículo Emisiones 3000 rpm 1000 900 800 700 600 promedio CO promedio NO 500 promedio NO2 promedio Nox 400 promedio Nox 300 200 100 0 B10 B15 B20 B25 B30 B35 B40 B45 B50 B60 B70 B80 B90 B100 Reducción • 3000 rpm (80km/h) • Se redujo a una tercera parte la emisión de CO • Como las investigaciones indican el Nox incrementa Emisiones 750 rpm 700 600 500 promedio CO 400 promedio NO promedio NO2 300 promedio Nox promedio Nox 200 100 0 B10 B15 B20 B25 B30 B35 B40 B45 B50 B60 B70 B80 B90 B100 Reducción • 750 rpm • Se redujo a casi una tercera parte la emisión de CO • Como las investigaciones indican el Nox incrementa Servicios de Agencia Ventajas del Biodiésel • Combustión más limpia • Emisiones de gases efecto invernadero bajas • Lubricidad para el motor • Aceite reciclado (ayuda a prevenir la contaminación de recursos hídricos) • Los motores diesel no necesitan modificaciones • Se puede utilizar en mezclas con combustibles fósiles Desventajas • En zonas donde las temperaturas son muy bajas el biodiesel tiende a congelarse • Uso de Metanol • El biodiésel descompone el hule o caucho natural, por lo que es necesario sustituir éste por elastómeros sintéticos en caso de utilizar mezclas con alto contenido del mismo. CONTACTO MSc. Ing. Gamaliel Zambrano Director Centro Procesos Industriales –CPI-, Instituto de Investigaciones Universidad del Valle de Guatemala zambrano@uvg.edu.gt Oficina E-110
