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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
E.A.P. Ingeniería Mecánica de Fluídos
EMPLEO DE BIOCOMBUSTIBLES COMO FUENTE DE ENERGIA CALORIFICA EN EL PERU
Autores:Deudor Malpazo, YhonSivipaucar Gómez, ClodoaldoMarcos Huatuco, RubénOlivera Macedo, Lorena
Asesores:Ph.D. Ing. Valderrama Romero, Andrés
Ing. Gamboa Alarcón, Nykue
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Plantas Oleaginosas para la obtención del Biodiesel
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OBTENCION DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES OBTENCION DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES VEGETALESVEGETALES
ACEITE VEGETAL + METHANOL CATALIZADOR ESTERES + GLICERINA
1 TON + 0.15 TON 1.05 TON + 0.1 TON
CalentamientoCalentamiento
Aceites vegetales
FiltraciónFiltración
Transesterificación y separación de fases
Transesterificación y separación de fases
Preparación de
catalizador
Preparación de
catalizadorAlcohol Catalizador
Fase livianaBiodiesel
Fase pesadaAlcohol + glicerina
Tratamiento de glicerina
Tratamiento de glicerina
Lavado(S)Lavado(S)
Agua
Aguas de lavado
Biodiesel purificado
NeutralizaciónNeutralización
Glicerina
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Que son los BIOCOMBUSTIBLES?
• Son sustancias que se pueden quemar en estufas, hornos, calderos, motores y otros, para producir energía térmica; son producidas por animales o plantas, por lo tanto son fuente de energía renovable.
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Sustancia DensidadKg/l
ComponentesPrincipales% en peso
Temperatura ebullición
°C
Calor de vaporacióKj/kg1)
Poder Calorífic
oMJ/Kg1)
Querosene 0,77…..0,83 87 C, 13H 170….260 - 43
Combustible Diesel
0,815…0,855 86C, 13H 180….360 250 42,5
Petróleo 0,70…1.0 80…83C 25…360 222..352 39,8…46,1
EtanolC2H5OH
0,79 52C,13H,35O 78 904 26,8
Metanol 0,79 38C,12H,50O 65 1110 19,7
Biodiesel 0.89 50C,35H,12º 108 - 40
Características Físico químicas de los diferentes combustibles - biodiesel
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Ventajas
• Nueva fuente de energía en el Perú.• Oportunidad para el país para reducir la contaminación
ambiental.• Promover la agricultura y la agroindustria, en la zonas alto
andinas y en la selva.• Generar nuevas inversiones y fuentes de trabajo• Fuente de energía económica y ecológica• Revalorar los métodos de sembrado y cosecha de la cultura
andina.• No es necesario cambios en el sistema para su uso en
mezclas menores de 10% de biodiesel.
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Objetivos• Mostrar la viabilidad de aplicación de los
biocombustibles como una nueva alternativa a solucionar parte del problema energético ambiental y económico en el Perú
• Demostrar que se puede reemplazar los combustibles líquidos convencionales (petróleo D2, Kerosene) para la obtención de energía calorífica en el Perú,
• Demostrar experimentalmente las ventajas ecológicas y económicas del reemplazo del D2 por mezclas de D2 con Biodiesel en las cocinas domesticas e industriales.
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Estudio• Aplicación del biodiesel en los
quemadores convencionales de baja presión ubicados en cocinas domésticas e industriales , pudiendo emplearse en quemadores industriales que poseen los calderos ubicadas en las industrias, reemplazando de esta manera los combustibles tradicionales y el gas.
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Demanda de combustibles en el Perú
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Precios Promedio de Combustibles a Nivel Nacional
Fuente: Datos obtenidos de Osinerg
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Consumo estimado
Demanda estimada de combustibles derivados
hasta el año 2010
Fuente: Datos obtenidos de Osinerg
AñoDemand
aDiesel
Demanda ajustada Diesel
Oil
5% Vol. de
Biodiesel
2001200220032004200520062007200820092010
56.256.758.559.664.968.272.771.774.477.2
47.748.249.951.156.459.664.263.265.968.6
2.382.412.502.552.822.983.213.163.303.43
Dem. 2010(103
bb/año)
28163 25054 1253
Demanda de biodiesel (DGH-MEN):
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Análisis experimental
• Se desarrollo las siguientes etapas1.-Elaboración de los biodiesel a partir de los aceites
vegetales, metanol, hidróxido de sodio.2.-Determinación de las características físico
químicas del D2, kerosene y las mezclas (B5, B10, B20, B30, B40, B50).
3.-Ensayos experimentales en una cocina de uso doméstico
4.-Análisis de resultados
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Preparación del Biodiesel
Banco de muestras
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Ensayos de Combustión
Termómetro Ambiental
Flama optima
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Intensidad de la flama B20
Expansion de la flama B20
Intensidad de la flama B20
Expansion de la flama B20
B50
Disipador
Pulverizador
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Resultados de Laboratorio Medición de la Viscosidad
D2 + %Biodiesel Soya Girasol
D2 + 5% Biodiesel 3.637 3.521
D2 + 10% Biodiesel 3.645 3.71
D2 + 20% Biodiesel 3.783 3.688
D2 + 30% Biodiesel4.015 3.783
D2 + 50% Biodiesel 4.117 4.626
100% Biodiesel 5.034 4.675
VISCOSIDAD A 40º (ASTM)
3
3,5
4
4,5
5
5,5
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Porcentaje de mezcla
Vis
cosi
dad
viscosidad de la soya
viscosidad del girasol
Polinómica (viscosidad de lasoya)
Polinómica (viscosidad delgirasol)
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Resultados de Laboratorio Medición de la densidad
0.7
0.75
0.8
0.85
0.9
D2 D2 + 10% D2 + 20% D2 + 100%
porcentaje
de
ns
ida
d
densidad de la soya
densidad del girasol
ENSAYOS DE LAS PROPIEDADES FISICAS% BIODIESEL
0 10 20 100
D2 0.785 g/ml
D2 + soya 0.785 g/ml 0.79 g/ml 0.80 g/ml 0.83 g/ml
D2 + girasol 0.785 g/ml 0.78 g/ml 0.7925 g/ml 0.8275 g/ml
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Análisis de resultados
DIESEL 2 + SOYA
01234567
D2 +0%
D2 +5%
D2 +10%
D2 +20%
D2 +30%
D2 +40%
D2 +50%
% BIODIESEL
L(c
m)
32 PSI
24 PSI
16 PSI
8 PSI
1.LONGITUD DE LA FLAMA EN QUEMADORES DOMÉSTICOS TRABAJANDO CON MEZCLAS DE DIESEL2 Y BIODIESEL
Longitud de la flama de las mezclas de diesel 2 con aceite de soya
A un mismo % de mezcla y aun aumento de presión la longitud de la flama aumenta
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Longitud de la flama de las mezclas de diesel 2 con aceite de girasol
DIESEL 2 + GIRASOL
012345678
D2 + 0% D2 + 5% D2 +10%
D2 +20%
D2 +30%
D2 +40%
D2 +50%
% BIODIESEL
L (
cm)
32 PSI
24 PSI
16 PSI
8 PSI
A un mismo % de mezcla y aun aumento de presión la longitud de la flama aumenta.
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Tiempo empleado para hervir 1 litro de agua con los quemadores domésticos con mezclas de diesel 2 y biodiesel
Tiempo para hervir 1 litro de agua con mezclas de diesel 2 con aceite de soya
DIESEL 2 + SOYA
00:00
01:12
02:24
03:36
04:48
06:00
07:12
08:24
09:36
10:48
D2 + 0% D2 + 5% D2 + 10% D2 + 20% D2 + 30% D2 + 40% D2 + 50%
% BIODIESEL
t(m
in)
32 PSI
24 PSI
16 PSI
8 PSI
Variación del tiempo que demora para hervir 1 litro de agua con las mezclas de diesel 2 y aceite de soya.Se puede observar tres zonas (0% - 10% ;10% -20% ; 20% - 50%).
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Tiempo para hervir 1 litro de agua con mezclas de diesel 2 con aceite de girasol
DIESEL 2 + GIRASOL
00:00
02:24
04:48
07:12
09:36
12:00
14:24
D2 + 0% D2 + 5% D2 + 10% D2 + 20% D2 + 30% D2 + 40% D2 + 50%
% BIODIESEL
t(min
)
32 PSI
24 PSI
16 PSI
8 PSI
Variación del tiempo para hervir 1 litro de agua en función del porcentaje de aceite de girasol en la mezcla.
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Conclusiones
1.- De acuerdo a la formación de la mezcla, forma de la flama, longitud de la flama y tiempo que demora para hervir 1 litro de agua el porcentaje óptimo de aceite de soya en mezcla con el petróleo diesel 2 es de 20% en volumen.
2.- De acuerdo a los resultados obtenidos se demuestra que la presión óptima que debe mantenerse en el tanque de la cocina para las mezclas de B20 es de 24 PSI.
3.- La longitud del dardo a 24 PSI para la mezcla de diesel 2 con 20% de aceite de soya es de 4.30 cm. y la longitud del dardo a 24 PSI para la mezcla de diesel 2 con 20% de aceite de girasol es de 5.20 cm.
4.- Emplear una excesiva presión de pulverización en ambas mezclas por encima de 24 PSI, produce la aparición de hollín y residuos grasosos quemados en el agujero de la salida del pulverizador.
5.-Se ha demostrado que es posible el uso de biocombustible en quemadores.
6.-A mayor presión se obtiene mejores característicos de quemado.
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Recomendaciones
1.-Se debe encontrar los parámetros de diseño para la fabricación de una cocina que emplee mezclas de petróleo diesel 2 con aceite de soya y aceite de girasol.
2.-Toda cocina con quemador que trabaje con presiones superiores a 1 bar (14,7 PSI), debe emplear un manómetro instalado en el tanque de mezcla.@
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