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Producción de biodiésel a partir de aceite refinado de palma mediante transesterificación con etanol evaluando el efecto en una planta térmica piloto: caracterización física y medio ambiental.
dc.contributor.advisor | Mago, María Gabriela | |
dc.contributor.author | Guzmán Laverde, Jorge Vicente | |
dc.contributor.author | Galindo Mendoza, Francisco Javier | |
dc.date.accessioned | 2021-02-15T21:54:07Z | |
dc.date.available | 2021-02-15T21:54:07Z | |
dc.date.issued | 2020 | |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ecci.edu.co/handle/001/858 | |
dc.description.abstract | Esta investigación trata sobre la PRODUCCIÓN DE BIODIÉSEL a partir de ACEITE REFINADO DE PALMA mediante TRANSESTERIFICACIÒN CON ETANOL y la EVALUACIÓN DEL EFECTO EN UNA PLANTA TÈRMICA PILOTO realizando la CARACTERIZACIÒN FÍSICA Y MEDIO AMBIENTAL La obtención de biocombustible es un ejemplo claro, que las energías renovables tienen una doble ventaja sobre combustibles de tipo fósil, ya que posibilitan la diversificación energética reduciendo la dependencia del petróleo y disminuyendo las emisiones globales de CO2 y CO. Por lo tanto, la finalidad de este trabajo es la producción de biodiésel a partir del aceite refinado de palma (ARP) mediante transesterificación utilizando dos (2) catalizadores (hidróxido de potasio y etanol) a escala de laboratorio y luego producirlo industrialmente en la planta piloto de biodiésel de la Fundación Universitaria de Colombia - UNIAGRARIA. Este producto se caracteriza de acuerdo a la norma ASTM D 6751, y posteriormente, se utiliza como combustible en la planta térmica piloto de la Universidad ECCI en donde se determina ambientalmente a través de medición de emisión de gases y físicamente con la potencia eléctrica y mecánica generada por la planta térmica piloto. De acuerdo a lo anterior, se obtuvo que el biodiésel producido a nivel laboratorio cumple con la norma ASTM D6751 por lo que se continuó con su producción industrial obteniendo también un biodiésel similar al anterior, luego se empleó como combustible para generación eléctrica, con diferentes mezclas entre biodiésel y diésel propiamente; en donde se obtienen resultados sobre el consumo de combustible en donde las mezclas B100 y B70 son las de mejor rendimiento, resultados sobre las emisiones atmosféricas de O2, CO2, CO, NO, NOX encontrando que las mezclas B70 y B100 son las mejores para el ambiente, resultados sobre la cantidad de aire requerido para una combustión eficiente en donde las mezcla B70 es la mejor, también resultados de la temperatura de salida de gases de combustión en donde los gases se emiten por debajo de los niveles requeridos por normas internacionales, y por último, resultados de la potencia eléctrica y mecánica generada por cada una de las mezclas de biocombustible, en donde la potencia no es dependiente las mezclas utilizadas en la planta térmica piloto utilizada. Se concluye cual es la mezcla óptima de biodiésel en cuanto a los resultados obtenidos comparados con el diésel puro y de acuerdo a lo anterior se establecen posibles trabajos a futuro que se pueden realizar sobre el estudio con la mezcla entre el ARP obtenido con un aceite vegetal usado, para obtener un comparativo y observar si el efecto puede ser de utilidad al ambiente porque podría dársele un uso alternativo a este último aceite producido industrialmente. | |
dc.description.abstract | This research is about the PRODUCTION OF BIODIESEL from REFINED PALM OIL by ETHANOL TRANSESTERIFICATION and THE EVALUATION ON A PILOT THERMAL PLANT carrying out PHYSICAL AND ENVIRONMENTAL CHARACTERIZATION. Biofuel´s obtention is a clear example that renewable energies have a double advantage over fossil fuels, since they enable energy diversification by reducing dependence from oil and falling down global CO2 and CO emissions. Therefore, this work´s purpose is biodiesel´s production from refined palm oil (RPO) by transesterification, using two (2) catalysts (sodium hydroxide and ethanol) in laboratory scale for later produce biodiesel industrially in its biodiesel’s plant pilot. After that, this product is characterized according to ASTM D 6751, and subsequently, it is used as a fuel in the ECCI University´s thermal plant pilot, it is determined environmentally through measurement of gas emissions and physically trough the electrical power generated by the pilot thermal plant. According to the above, the biodiesel produced at laboratory level complies with the ASTM D6751 standard, so it continued with its industrial production, obtaining also a biodiesel similar to the previous one, then it was used as fuel for electrical generation, with different mixtures between biodiesel and diesel itself; the results obtained about fuel consumption show B100 and B70 mixtures are the ones with the best performance, results about atmospheric emissions of O2, CO2, CO, NO, NOX, show that the B70 and B100 mixtures are the best for the environment, results on the amount of air required for efficient combustion demonstrated that B70 mixture is the best, also results on the flue gas outlet temperature show the gases are emitted below the levels required by international standards, and finally, results of the electrical and mechanical power generated by each of the biofuel mixtures, prove that power is not dependent on the mixtures used in the pilot thermal plant used. In conclusion, this work, shows the optimal biodiesel mixture in terms of the results obtained compared to pure diesel and according to the above, possible future work is established that can be carried out on the study with the mixtures between the ARP obtained with a vegetable oil used, to obtain a comparison and see if the effect can be useful to the environment because an alternative use could be given to the latter industrially produced oil. | |
dc.description.tableofcontents | DEDICATORIA 4 AGRADECIMIENTOS 5 LISTA DE TABLAS 9 LISTA DE FIGURAS 10 LISTA DE GRÁFICAS 12 LISTA DE ANEXOS 13 LISTA DE ECUACIONES 14 INTRODUCCIÓN 15 RESUMEN 17 SUMMARY 18 CAPITULO I. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 19 1.1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 19 1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 20 1.3. OBJETIVO GENERAL 20 1.4. OBJETIVOS ESPECIFICOS 21 1.5. JUSTIFICACIÒN DEL PROBLEMA 21 1.6. DELIMITACIÓN 22 1.7. LIMITACIONES 22 CAPITULO II. MARCO TEORICO 24 2. GENERALIDADES DEL BIODIÉSEL 24 2.1. RESEÑA HISTÓRICA DEL DESARROLLO DEL BIODIÉSEL 25 2.2. PROPIEDADES FÍSICAS DEL BIODIÉSEL 26 2.3. COMPARATIVO ENTRE DIÉSEL Y BIODIÉSEL 27 2.4. MÉTODOS DE OBTENCIÓN DE BIODIÉSEL 28 2.4.1. TRANSESTERIFICACIÓN 28 2.4.2. OTROS MÉTODOS 29 2.4.3. NUEVAS TECNOLOGÍAS DE PRODUCCIÓN 30 2.5. MATERIAS PRIMAS PARA EL BIODIÉSEL 31 2.5.1. ACEITES Y GRASAS 32 2.5.1.1. ACEITE DE PALMA 33 2.5.2. CATALIZADORES 33 2.5.2.1. Catalizadores alcalinos o básicos 34 2.5.2.2. Catalizadores ácidos 34 2.5.2.3. Catalizadores enzimáticos 34 2.5.2.4. Catalizadores Heterogéneos 34 2.5.3. ALCOHOLES 35 2.5.4. EFECTO DE LAS EMISONES EN LA ATMÓSFERA 36 2.6. ESTADO DEL ARTE 37 2.6.1. INTERNACIONAL 37 2.6.2. LATINOAMERICANO 40 2.6.3. COLOMBIANO 42 2.7. MARCO CONCEPTUAL 43 CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO 46 3.1. TIPO Y DISEÑO DE INVESTIGACIÒN 46 3.2. TECNICAS DE RECOLECCION DE DATOS 46 3.3. FASES METODOLOGICAS 48 3.3.1. PRODUCCIÓN DE BIODÍESEL A ESCALA LABORATORIO 48 3.3.1.1. IDENTIFICACIÓN DE MATERIAS PRIMAS 49 3.3.2. DESARROLLO DEL EXPERIMENTO EN LABORATORIO 50 3.3.3. CARACTERIZACIÓN DEL BIODIÉSEL 53 3.3.3.1. Densidad 54 3.3.3.2. Viscosidad (cinemática a 40ºC) 54 3.3.3.3. Número Ácido 54 3.3.3.4. Punto de flama 54 3.3.4. PRODUCCIÓN DE BIODÍESEL EN PLANTA PILOTO 55 3.3.4.1. BALANCE ESTEQUIOMÉTRICO 56 3.3.5. CARACTERIZACIÓN DEL BIODIÉSEL EN PLANTA TÉRMICA PILOTO 57 3.3.5.1. Consumo 57 3.3.5.2. Ambiental 58 3.3.5.3. Caracterización Física 58 3.4. LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO 59 3.4.1 MAQUINARIA Y EQUIPOS 60 3.4.1.1 ENSAYOS DE LABORATORIO 60 3.4.1.2 PLANTA PILOTO DE BIODIÉSEL 60 3.4.1.3 ANALIZADOR DE EMISIÓN DE GASES 74 3.5. POBLACIÓN Y MUESTRA 75 3.5.1. DISEÑO EXPERIMENTAL 76 3.5.1.1. Diseño experimental del proceso de obtención de biodiésel a nivel laboratorio 76 3.5.1.2. Diseño experimental en la planta térmica piloto 77 3.5.1.2.1. Consumo de biodiésel por mezcla 80 3.5.1.2.2. Diseño experimental de emisiones del biodiésel 80 3.5.1.2.3. Diseño experimental de la cantidad de aire (Xs) requerido para la combustión 80 3.5.1.2.4. Diseño experimental de la temperatura de los gases emitidos por la combustión 81 CAPITULO IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 82 4.1. PRODUCCIÓN DE BIODIÉSEL A NIVEL LABORATORIO 82 4.1.1. RESULTADOS DE LA ETAPA EXPERIMENTAL 82 4.1.2. CARACTERIZACIÓN DEL BIODIÉSEL PRODUCIDO 83 4.1.2.1. NÚMERO ACIDO 83 4.1.2.2. DENSIDAD 85 4.1.2.3. VISCOSIDAD CINEMÁTICA 86 4.1.2.4. PUNTO DE FLAMA 87 4.2. PRUEBAS REALIZADAS EN PLANTA TÉRMICA PILOTO 90 4.2.1. CONSUMO DE BIODIÉSEL 90 4.2.2. EMISIONES DE 02 DEL BIODIÉSEL 92 4.2.3. EMISIONES DE CO2 DEL BIODIÉSEL 93 4.2.4. EMISIONES DE CO DEL BIODÍESEL 95 4.2.5. EMISIONES DE NO DEL BIODIÉSEL 96 4.2.6. EMISIONES DE NOx DEL BIODIÉSEL 97 4.2.7. CANTIDAD DE AIRE REQUERIDO PARA LA COMBUSTIÓN 99 4.2.8. TEMPERATURA DE SALIDA DE GASES (T) 100 4.2.9. CARACTERIZACIÓN FÍSICA 102 4.3. DISCUCIÓN 103 4.3.1. BIODIÉSEL A NIVEL LABORATORIO 103 4.3.2. BIODIÉSEL FABRICADO EN PLANTA PILOTO 103 4.3.3. CONSUMO DE BIODIÉSEL EN PLANTA TÉRMICA PILOTO 103 4.3.4. EMISIONES ATMOSFÉRICAS 104 4.3.5. POTENCIA 106 CAPITULO V 107 5.1. CONCLUSIONES 107 5.2. PROSPECTIVA 108 BIBLIOGRAFIA 109 ANEXOS 113 | |
dc.format.extent | 147 p. | spa |
dc.format.mimetype | application/pdf | spa |
dc.language.iso | spa | spa |
dc.rights | Derechos Reservados - Universidad ECCI, 2020 | |
dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ | spa |
dc.title | Producción de biodiésel a partir de aceite refinado de palma mediante transesterificación con etanol evaluando el efecto en una planta térmica piloto: caracterización física y medio ambiental. | |
dc.type | Trabajo de grado - Maestría | spa |
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