Proyecto Final Balance Masico
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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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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD
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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BALANCE MSICO Y ENERGTICO EN PROBLEMAS AMBIENTALES
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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BALANCE MSICO Y ENERGTICO EN PROBLEMAS AMBIENTALES
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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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
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energas renovables y medio ambiente, vol. 14. Argentina. Tomado de:
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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