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TITULO

Estudio de prefactibilidad para la generación de biodiesel a partir de

aceite quemado en el restaurante Tip Top, Estelí, Nicaragua.

AUTORES

Br. Edduar Gilberto García Sánchez

Br. Yesser Adiath Alfaro López

Br. Manuel Esteban Ruiz Ortega

TUTOR

Ing. Fernando José López Artola

Managua, 10 de Febrero de 2012

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE TECNOLOGIA DE LA INDUSTRIA

INGENIERIA INDUSTRIAL

Dedicatoria.

Autor: Edduar García Sánchez A Dios, quien me dio la fe, la fortaleza, la salud y la esperanza

para terminar este trabajo.

A mis padres, quienes me enseñaron desde pequeño a luchar para

alcanzar mis metas. Mi triunfo es el de ustedes.

A mis hermanos, tíos, primos, abuelos, novia, amigos y maestros.

Gracias por haber fomentado en mí el deseo de superación y el

anhelo de triunfo en la vida.

Mil palabras no bastarían para agradecerles su apoyo, su

comprensión y sus consejos en los momentos difíciles.

A todos gracias, porque creyeron en mi y porque me sacaron

adelante, dándome ejemplos dignos de superación y entrega,

porque en gran parte gracias a ustedes, hoy puedo ver alcanzada

mi meta, ya que siempre estuvieron impulsándome en los

momentos más difíciles de mi carrera, y porque el orgullo que

sienten por mí, fue lo que me hizo ir hasta el final. Va por ustedes,

por lo que valen, porque admiro su fortaleza y por lo que han

hecho de mí.

A todos, espero no defraudarlos y contar siempre con su valioso

apoyo, sincero e incondicional.

Autor: Manuel Esteban Ruiz Ortega

A Dios Padre todo poderoso por haberme dado la vida, salud,

sabiduría e inteligencia para poder lograr este sueño tan

importante en mi vida que tanto anhelé, el cual es culminar mis

estudios universitarios y ser un profesional, quien ha sido mi

guía por el camino del bien, instruyéndome y llevándome de

su mano permitiéndome levantarme cuando estuve débil y

mirar al horizonte con la esperanza de que llegaría a mi meta.

A mis padres Manuel de Jesús Ruíz García y Juana del

Socorro Ortega Hernández pero muy en especial a mi madre

por brindarme la confianza, el apoyo y la motivación constante

que me han permito alcanzar con éxito mis metas. Por todos

los consejos que me dieron y los valores inculcados, los que

me permitieron ser una persona de bien.

A mis hermanos Reynaldo de Jesús Ruíz Ortega y Maura del

Carmen Ruíz Ortega quienes me ayudaron a darme cuenta de

que sin ellos yo no sería nadie y no hubiera podido lograr este

sueño porque me inspiraron a luchar por esta meta para sacar

adelante nuestra familia.

A mis abuelitas Maura Catalina Hernández Pérez y María del

Carmen García Torrez quienes están hoy en día en la gloria de

nuestro señor Jesucristo, ellas me inspiraron y sirvieron de

ejemplo para siempre viviera cada día con humildad y poder

ayudar a las demás personas cuando tengan alguna necesidad.

A mis familiares y amigos que creyeron y me dieron ese

aliento de que podía llegar a ser un Ingeniero.

Agradezco primeramente a Dios por darme la oportunidad de

finalizar otra etapa de mi vida, de permitirme tener otras

experiencias, está escrito en la palabra de Dios que la hoja de

un árbol no se puede mover si no es la voluntad de Él, y fue su

voluntad la que hizo que se moviera esta hoja de mi vida y así

pudiera terminar mis estudios y esta monografía, Gracias

Agradezco primeramente a Dios por darme la oportunidad de

finalizar otra etapa de mi vida, de permitirme tener otras

experiencias, está escrito en la palabra de Dios que la hoja de

un árbol no se puede mover si no es la voluntad de Él, y fue su

voluntad la que hizo que se moviera esta hoja de mi vida y así

pudiera terminar mis estudios y esta monografía, Gracias

Padrecito Santo por estar siempre a mi lado a lo largo de mi

carrera por que se que sin ti no hubiese podido lograr mis

sueños.

Agradezco a mi Madre que sin ella este logro no sería realidad,

gracias por tu apoyo incondicional en mis estudios

universitarios madrecita.

Agradezco a mis familiares y amigos universitarios en

especial a esos grandes amigos que Diosito me permitió

conocer en la Universidad, con los cuales pude compartir y

disfrutar momentos inolvidables y logros Universitarios estos

son mis casi hermanos, Evert Humberto González Parrales,

Edduar Gilberto García Sánchez, Yesser Adiath Alfaro López,

Edgar José Baltodano Corea, entre otros(as) los cuales fueron

muy especiales en mi vida.

Autor: Yesser Adiath Alfaro López

Cada día estoy corriendo la carrera de la fe y

muchas veces pensé que a la meta no llegaría,

cansado y sediento vine a Dios y me dio su

aliento, a la meta llegue y solo con Dios lo pude

lograr.

A la mujer buena, amorosa, sacrificada. A

la mujer que sin límite de tiempo ni espacio

ha sido mi sustento, mi fuerza, la razón que

tengo para seguir creciendo como ser humano.

A ella que es mi orgullo le dedico este

triunfo al culminar esta etapa de estudio, para

usted mamita Sidalia López Oviedo.

A mi familia por su cariño, apoyo y sus

sabios consejos que me han permitido ser

cada día una mejor persona.

A mis amigos con quienes he compartido mis

inquietudes y aciertos.

A cada uno de los docentes que fortalecieron,

que sembraron en mi vida las enseñanzas de

cada uno de las especialidades y ramas de la

ingeniería, los docentes que estuvieron de una

forma directa en la realización de este estudio

tales como: Ing. Eddie González, Ing. Fernando

López Artola, Ing. Sandra Blandón, Ing. Alba

Díaz, Ing. Luis María Dicovski, Ing Gustavo

Moreno.

Resumen del Tema

En la actualidad los países han apoyado la utilización de biocombustibles con el objetivo

de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, impulsar la descarbonización

de los combustibles de transporte, diversificar las fuentes de su abastecimiento,

desarrollar alternativas al petróleo a largo plazo, utilizar tierras no cultivadas (en

barbecho) y reforestar la capa vegetal. Se espera también que el incremento de la

producción de biodiesel y bioetanol ofrezca nuevas oportunidades a los países que los

producen como fuente de ingresos, empleo en las zonas rurales o de bajos recursos.

El biodiesel es un combustible renovable proveniente de aceites vegetales o grasas de

origen animal, que puede ser usado total o parcialmente para reemplazar el combustible

diesel de los motores de ignición sin requerir una modificación sustancial de los mismos.

Tradicionalmente el biodiesel es obtenido mediante una transesterificación de aceites o

grasas, haciendo reaccionar un alcohol de cadena corta (usualmente metanol o etanol),

en presencia de un catalizador, usualmente NaOH o KOH, aunque también se ha

investigado el uso de metóxidos, ácidos inorgánicos y lipasas. Las materias primas más

frecuentes para la producción de biodiesel son los aceites de las oleaginosas de

producción mundial, tales como colza, girasol, soja y palma africana, aunque también

se están experimentando numerosas fuentes alternativas como son los aceites de

fritura reciclados y las grasas animales. Además hay una gran expectativa por lo que

puedan ofrecer especies exóticas características de cada región, como son la Jatropha

o las algas, entre muchas otras.

El biodiesel es una alternativa energética que ha ganado una especial atención en el

mercado global. Países como Alemania y EEUU lo han usado e implementado con éxito

en las dos últimas décadas en los vehículos. A pesar de esto, muchas veces ha sido

cuestionado y aún está sujeto a superar varios problemas y muchos prejuicios. Es por

eso que se hace necesario seguir investigando lugares, insumos y procedimientos que

hagan esta alternativa más viable, técnica, social y económicamente.

El principal problema del biodiesel es su precio, debido a los altos costos de las

materias primas, además de los procesos necesarios de extracción, pretratamiento y

transesterificación de los aceites, los cuales dependen de las características del tipo de

aceite seleccionado y del lugar donde se produce la oleaginosa de donde proviene.

El principal problema del biodiesel es su precio, debido a los altos costos de las

materias primas, además de los procesos necesarios de extracción, pretratamiento y

transesterificación de los aceites, los cuales dependen de las características del tipo de

aceite seleccionado y del lugar donde se produce la oleaginosa de donde proviene.

Por estas razones en este trabajo se utilizó aceite vegetal quemado obtenido del

proceso de fritura del restaurante Tip Top panamericana de la ciudad de Esteli para la

producción de biodiesel. Es importante señalar que los aceites vegetales quemados

obtenidos del proceso de fritura son considerados como una de las alternativas más

económicas para la producción de biodiesel y con su utilización se busca la

optimización de este desperdicio para alcanzar eficiencia energética que beneficie al

restaurante Tip Top panamericana.

El presente trabajo está dividido en seis partes principales:

7. Estimación del potencial del aceite quemado

En este campo de estudio de los aceites quemados, se analizaron algunos parámetros

físicos y químicos de los aceites procedentes de los restaurantes que se seleccionaron

de la ciudad de Estelí, esto, para realizar un análisis comparativo. Es importante señalar

que es de vital importancia el estudio de los aceites ya que nos presentan un panorama

de las características y de los posibles efectos que se generen en la elaboración de

biodiesel en el restaurante Tip Top panamericana, además de realizar las prácticas de

laboratorio para el pretratamiento de esta materia prima.

8. Producción de Biodiesel

Para producir biodiesel se determinaron las cantidades necesarias de materia prima

(metanol, hidróxido de sodio y aceite vegetal quemado) para poder obtener biodiesel,

dichas cantidades son por cada litro de aceite quemado de restaurante Tip Top Estelí

200 ml de metanol y 5.39 gramos de hidróxido de sodio. La producción de biodiesel a

escala laboratorio se realizo en el laboratorio de agroindustria de la Universidad

Nacional de Ingeniería UNI-RUACS.

También se realizaron pruebas de calidad al biodiesel para asegurar el buen

desempeño de este en plantas generadoras de energía eléctrica tales pruebas fueron:

Nacional de Ingeniería UNI-RUACS.

También se realizaron pruebas de calidad al biodiesel para asegurar el buen

desempeño de este en plantas generadoras de energía eléctrica tales pruebas fueron:

densidad a 15 0C, viscosidad a 40 0C, punto nube, transferencia de calor, prueba en

mechero, rendimiento de la reacción y porcentaje de glicerina.

Además se realizó biodiesel en un prototipo de procesador de biodiesel para determinar

la eficiencia futura de la propuesta de planta productora de biodiesel de restaurante Tip

Top Estelí.

Finalmente se hicieron pruebas en dispositivos que funcionan con diesel (motor

estacionario, automóvil y planta eléctrica) para comprobar mediante la práctica la

calidad del biodiesel producido del aceite quemando de restaurante Tip Top Estelí.

13. Estudio Técnico.

Este estudio se permite verificar la posibilidad técnica de fabricación del producto que

se pretende elaborar a partir del desperdicio obtenido del proceso de fritura en el

restaurante Tip Top, permitiendo un análisis sistemático para diseñar el tamaño óptimo,

los equipos que se necesitan para la generación de biodiesel, las instalaciones de la

planta y la organización requeridos para la producción, proceso de producción,

distribución de planta, seguridad e higiene, proyecciones de materia prima.

14. Estudio Financiero

En esta parte del estudio se presenta la forma de ordenar y sistematizar la información

de carácter monetario que proporcionan las etapas anteriores que sirven de base para

lograr la evaluación financiera. Incluye un detalle de las inversiones del proyecto,

clasificado en inversiones fijas y diferidas del capital de trabajo y estimaciones basadas

en pronósticos, costos de producción, gastos de administración, gastos financieros y

pago de impuestos. Además refleja las proyecciones financieras, estado de pérdidas y

ganancias y flujos proyectados.

ganancias y flujos proyectados.

17. Evaluación Financiera.

En esta fase se aplicaron indicadores económicos tales como: El valor presente neto, la

relación beneficio costo, la tasa interna de retorno y un análisis de sensibilidad.

18. Impacto ambiental.

En esta parte se trató cada uno de los posibles impactos ambientales de las etapas que

se llevaran a cabo en la ejecución de este proyecto, debido a esto se determinó que el

proyecto se podrá ejecutar sin ningún peligro ya que no se encontró ningún posible

impacto perjudicial al medio, a sus alrededores y por ende a sus ejecutores.

Para que pudiéramos determinar que este proyecto no será perjudicial analizamos

Factores ambientales físicos (Aire, Agua, Suelo, temperatura del ambienten, entre

otros) y Factores ambientales bióticos o biológicos (Flora y Fauna) en cada una de las

etapas (construcción del edificio y funcionamiento de la planta).

Se diseñado un programa de medidas correctoras para reducir el nivel de impacto

negativo. Además, el Programa la Vigilancia Ambiental permitirá monitorizar la

adecuada implantación de las medidas diseñadas y comprobar su eficacia.

Se realizaron pruebas de calidad a las aguas residuales como pH, debido a esto se

determinó tratar las por medio de una planta de tratamiento que permitan cumplir con

los parámetros establecidos en la Norma Técnica para el Vertido de Aguas Residuales

en Cuerpos Receptores y Alcantarillados Sanitarios eliminando grasas, arenas, y otros

residuos impuros que puedan dañar o perjudicar el ambiente.

1. INTRODUCCIÓN _____________________________________________ 1

2. OBJETIVOS _________________________________________________ 3

2.1. Objetivo General _________________________________________ 3

2.2. Objetivos Específicos _____________________________________ 3

3. JUSTIFICACIÓN _____________________________________________ 4

4. mARCO TEORICO ____________________________________________ 6

Capitulo 1. LA QUIMICA DE LOS ACEITES VEGETALES QUEMADOS ___ 7

4.1. Introducción al Aceite Quemado _____________________________ 8

4.2. Propiedades y Composicion del Aceite antes de Utilizar en el Proceso de Fritura _____________________________________________ 9

4.3. Alteraciones en la Composición del Aceite de Fritura __________ 11

4.3.1. Ácidos grasos lires ____________________________________ 12

4.3.2. Compuestos de oxidación primaria _______________________ 14

4.3.3. Compuestos no volátiles de oxidación secundaria __________ 15

4.3.4 Compuestos volátiles de oxidación secundaria _____________ 17

4.3.5 Monómeros cíclicos de los ácidos grasos _________________ 19

4.3.6 Dímeros y polímeros de los triacilgliceroles ________________ 21

4.3.6.1 Dímeros apolares ___________________________________ 22

4.3.6.2 Dímeros polares ____________________________________ 24

4.3.6.3 Oligómeros ________________________________________ 26

4.3.7 Esteroles oxidados ____________________________________ 27

4.4 Métodos para la determinación de la alteración hidrolítica _____ 30

4.4.1. Indice de acidez _________________________________________ 30

4.5. Metodos fisicos para la determinacion de la alteracion del aceite _ 33

4.5.1 Índice de refracción ____________________________________ 33

4.5.2 Índice de espuma ______________________________________ 33

4.5.3 Constante dielectrica ___________________________________ 34

4.5.4 Punto de humo ________________________________________ 36

4.5.5 Viscosidad ___________________________________________ 36

4.5.6 Color ________________________________________________ 37

4.6. Métodos basados en la composicion para la determinacion de la alteracion del aceite ___________________________________________ 38

4.6.1 Disminución del contenido en AGPI ______________________ 38

4.6.2 Índice de yodo ________________________________________ 39

Capitulo 2. CARACTERIZACION DEL BIODIESEL ___________________ 42

4.7. El hombre y su adicción energética _________________________ 43

INDICE GENERAL

4.5.6 Color ________________________________________________ 37

4.6. Métodos basados en la composicion para la determinacion de la alteracion del aceite ____________________________________________________ 38

4.6.1 Disminución del contenido en AGPI ______________________ 38

4.6.2 Índice de yodo ________________________________________ 39

Capitulo 2. CARACTERIZACION DEL BIODIESEL ___________________ 42

4.7. El hombre y su adicción energética _________________________ 43

4.8. El cambio climático _______________________________________ 49

4.9. La cumbre de Copenhague ________________________________ 51

4.10. Los biocombustibles como alternativa _______________________ 53

4.11. Generalidades sobre el biodiesel ___________________________ 54

4.12. Desarrollo histórico del biodiesel ___________________________ 56

4.13. Una mirada objetiva sobre el biodiesel _______________________ 58

4.13.1. Ventajas ____________________________________________ 59

4.13.2. Desventajas _________________________________________ 62

4.14. Los biocombustibles: desafio inteligente para países en vías de desarrollo 66

4.15. Materia prima y reactivos __________________________________ 72

4.15.1. Aceites vegetales tradicionales (1ª generación) ___________ 73

4.15.2 Materias primas alternativas ___________________________ 73

4.15.2.1. Aceites de fritura usados ___________________________ 76

4.16. Etapas de producción de biodiesel __________________________ 79

4.16.1. Transesterificación ___________________________________ 79

4.16.1.1. Principios químicos de la reaccion de transesterificación 80

4.16.1.2. Catálisis homogenia _______________________________ 83

4.16.1.2.1. Catálisis básica __________________________________ 83

4.16.1.2. 2. Catálisis ácida ___________________________________ 86

4.16.1.3. Catálisis heterogénia _______________________________ 88

4.16.1.4. Catálisis enzimática ________________________________ 89

4.16.1.5. Alcoholes ________________________________________ 89

4.16.1.6. Temperatura y Presión _____________________________ 91

4.16.1.7. Tiempo de reacción ________________________________ 92

4.16.2. homogenización de los reactivos ________________________ 92

4.16.3. separación de face ____________________________________ 93

4.16.4. purificación de biodiesel _______________________________ 94

4.16.5. secado y Almacenaje __________________________________ 94

4.17. Procesos de producción de biodiesel ________________________ 96

4.17.1. Proceso discontinuo (batch) ____________________________ 96

4.17.2. Proceso en continuo __________________________________ 98

4.16.3. separación de face ____________________________________ 93

4.16.4. purificación de biodiesel _______________________________ 94

4.16.5. secado y Almacenaje __________________________________ 94

4.17. Procesos de producción de biodiesel ________________________ 96

4.17.1. Proceso discontinuo (batch) ____________________________ 96

4.17.2. Proceso en continuo __________________________________ 98

4.18. Control de calidad del biodiesel ___________________________ 100

4.18.1. Estandares de calidad ________________________________ 100

4.18.2. Propiedades del biodiesel y Métodos evaluativos _________ 106

4.18.3. Normas para analizar la composicion del biodiesel ________ 108

4.18.3.1. Contenido de metiléster (EN 14103) __________________ 108

4.18.3.2. Contenido de mono-, di-, y triglicéridos (EN 14105) _____ 110

4.18.3.2. Contenido de glicerol libre y total (EN 14105, EN14106) __ 111

4.18.3.4. Contenido de metanol (EN 14111)____________________ 112

4.18.3.5. Contenido de agua (EN ISO 12937) ___________________ 113

4.18.3.6. Contenido de azufre (EN ISO 20846, EN ISO 20884) _____ 114

4.18.3.7. Contenido de cenizas sulfatadas (EN ISO 3987) ________ 115

4.18.3.8. Contenido de fosforo (EN 14107) ____________________ 117

4.18.3.9. Contenido de metales alcalinos (EN 14108, EN 14109, EN 14538) ______________________________________________________ 117

4.18.3.10. Contaminantes totales (EN 12662) ___________________ 118

4.18.3.11. Corrosión a la lámina de Cobre (EN ISO 2160) _________ 118

4.18.3.12. Estabilidad a la oxidación (EN 14112) ________________ 119

4.18.3.13. Indice de Yodo (UNE 14110) ________________________ 120

4.18.3.14. Número de cetano ________________________________ 121

4.18.3.15. Índice de cetano __________________________________ 122

4.18.3.16. Densidad (EN ISO 3675, EN ISO 12185) _______________ 123

4.18.3.17. Viscosidad (EN ISO 3104) __________________________ 124

4.18.3.18. Índice de acidez (UNE EN 14104) ___________________ 125

4.18.3.19. Punto de inflamación (EN ISO 3679) _________________ 126

4.18.3.20. Punto de obstruccion de filtro fío (POFF) (EN 116) _____ 127

4.18.3.21. Cold Soak filterability ASTM 6217 (ANEXO A1 de D6751) 129

4.18.3.22. Destilación (ASTM D1160) _________________________ 130

4.18.3.23. Lubricidad ______________________________________ 132

4.18.3.24. Residuo carbonoso Conradson (EN ISO 10370) _______ 132

Capitulo 3 . ESTUDIO ORGANIZACIONAL Y TÉCNICO ______________ 134

4.19. Resumen ejecutivo de la empresa Tip Top ___________________ 135

4.19.1. Historia ____________________________________________ 135

4.19.2. Expanción __________________________________________ 136

Capitulo 3 . ESTUDIO ORGANIZACIONAL Y TÉCNICO _______________ 134

4.19. Resumen ejecutivo de la empresa Tip Top ___________________ 135

4.19.1. Historia _____________________________________________ 135

4.19.2. Expanción __________________________________________ 136

4.19.3. Matriz FODA _________________________________________ 137

4.20. Resumen del estudio técnico ______________________________ 138

4.21. Localización óptima del proyecto ___________________________ 140

4.21.1. Estudio de macro localización __________________________ 140

4.21.2. Estudio de micro localización __________________________ 142

4.22. Ingenieria del proyecto ___________________________________ 144

4.22.1. Producción general de biodiesel a partir de aceite quemadoo 144

4.22.2. diagrama de flujo del proceso __________________________ 146

4.22.3. diagrama de proceso para la generación de biodiesela partir de aceite quemado ______________________________________________ 149

4.22.3.1. Nomenclatura de los equipos que se utilizan en el proceso de generación de biodiesel _______________________________________ 150

4.23. Maquinaria a utilizar ______________________________________ 152

4.23.1. planta de generación FG Wilson ________________________ 152

4.23.2. Determinación de los equipos para el proceso de elaboración de biodiesel ____________________________________________________ 156

4.23.2.1 Factores relevantes que determinan la adquición de los equipos y maquinaria __________________________________________________ 161

4.23.3. Distribucion de la planta de biodiesel a partir de aceite quemado 162

4.23.3.1. Diseño en tres dimenciones de la planta de generacion de biodiesel. ___________________________________________________ 164

4.24. Seguridad e higiene ____________________________________ 166

4.24.1. Condiciones de los equipos de proteccion personal para los trabajadores _________________________________________________ 166

4.24.2. Obligaciones del trabajador ____________________________ 167

4.24.3. Obligaciones del empleador____________________________ 167

4.25. Mapa de riesgos _______________________________________ 168

4.25. Proveedores __________________________________________ 170

4.26. Proyecciones de materia prima __________________________ 172

Capitulo 4 . ESTUDIO FINANCIERO ______________________________ 174

4.27. Inversin total inicial: fija y diferida ________________________ 175

4.27.1. Presupuesto de obra civil ______________________________ 175

4.27.2. Activo fijo de producción ______________________________ 176

4.27.3. Activo fijo tangible ___________________________________ 178

4.27.4. Activo fijo intangible __________________________________ 179

Capitulo 4 . ESTUDIO FINANCIERO _____________________________ 174

4.27. Inversin total inicial: fija y diferida _______________________ 175

4.27.1. Presupuesto de obra civil _____________________________ 175

4.27.2. Activo fijo de producción _____________________________ 176

4.27.3. Activo fijo tangible ___________________________________ 178

4.27.4. Activo fijo intangible _________________________________ 179

4.27.5. Capital de trabajo____________________________________ 180

4.27.6. Inversion total del proyecto ___________________________ 180

4.28. Determinación de los costos ____________________________ 181

4.28.1. Costos de energía eléctrica ___________________________ 181

4.29. Estado de resultado en PRO-FORMA _____________________ 182

4.29.1. Estado de resultado sin financiamiento _________________ 183

4.29.2 Estado de resultado con financiamiento _________________ 184

4.29. Costo de capital o tasa minima aceptable de rendimiento (TMAR) 185

Capitulo 5 . ANÁLISIS FINANCIERO _____________________________ 188

4.31. Evaluación del proyecto sin financiamiento _______________ 189

4.31.1. Valor presente neto sin financiamiento __________________ 189

4.31.2. Tasa interna de rendimiento (TIR) ______________________ 191

4.31.3. Plazo de recuperación de la inversión sin descontar ______ 193

4.32. Evaluación del proyecto con financiamiento _______________ 194

4.32.1. Determinación del costo de capital o TMAR ______________ 194

4.32.2. Cálculo del valor presente neto (VPN) con financiamiento __ 195

4.32.3. Determinación de la tasa interna de rendimiento (TIR) con financiamiento ______________________________________________ 197

4.33. Relación beneficio costo _______________________________ 198

4.34. Análisis de sensibilidad ________________________________ 199

4.34.1. Aumento en los volúmes de aceite quemado para generar biodiesel ___________________________________________________ 199

4.34.2. Aumento del 20% del costo de la tarifa energética ________ 202

Capitulo 6 . ANÁLISIS Y PRESENTACIÓN DE RESULTADOS ________ 204

5.1. Análisis químicos de los aceites quemados ________________ 205

5.1.1. Análisis fisico-quimico de las muestras de aceites quemados de los restaurantes de la ciudad de Estelí __________________________ 205

5.1.1.1. Metodología ________________________________________ 205

5.1.1.1.1. Caracterización de la materia prima ___________________ 205

5.1.2. Analisis fisico-quimico para el aceite quemado del restaurante Tip Top ubicado frente al monumento el Centenario de la ciudad de Estelí 209

5.1.2.1. Diseño de filtro de aceite quemado _____________________ 210

5.1.1.1. Metodología ________________________________________ 205

5.1.1.1.1. Caracterización de la materia prima ___________________ 205

5.1.2. Analisis fisico-quimico para el aceite quemado del restaurante Tip Top ubicado frente al monumento el Centenario de la ciudad de Estelí 209

5.1.2.1. Diseño de filtro de aceite quemado _____________________ 210

5.2. Producción de biodiesel ________________________________ 211

5.2.1. Metodología _________________________________________ 211

5.2.2. Recolección de aceite _________________________________ 211

5.2.3. Elaboración de biodiesel, a partir de aceite usado a escala de laboratorio __________________________________________________ 212

5.2.4. Selección de reactivos _________________________________ 212

5.2.4.1. Metanol ____________________________________________ 212

5.2.4.2. Hidróxido de sodio __________________________________ 213

5.2.5. Tiempos y temperaturas de procesamiento ________________ 213

5.2.6. Seguridad ___________________________________________ 214

5.2.6.1. Precauciones de seguridad importantes _________________ 214

5.2.7. Titulación ____________________________________________ 215

5.2.7.1. Procedimiento ______________________________________ 215

5.2.7.1. Cálculo ____________________________________________ 217

5.2.8. Proceso y reacción del biodiesel ________________________ 218

5.2.8.1. Primer lavado _______________________________________ 219

5.2.8.2. Segundo lavado _____________________________________ 220

5.2.9. Determinación de las características de biodiesel __________ 221

5.2.9.1. Densidad a 15 0C ____________________________________ 221

5.2.9.1.1. Instrumentos utilizados _____________________________ 221

5.2.9.1.2. Materiales ________________________________________ 221

5.2.9.1.3. Procedimientos ____________________________________ 221

5.2.9.2. Viscosidad a 40 0C __________________________________ 222

5.2.9.2.1. Prueba de viscosidad paso a paso ____________________ 222

5.2.9.2.2. Viscosidad dinámica _______________________________ 223

5.2.9.2.3. Viscosidad cinemática ______________________________ 224

5.2.9.3. Punto nube (cloud point) _____________________________ 225

5.2.9.3.1. Materiales ________________________________________ 225

5.2.9.3.2. Procedimientos ____________________________________ 225

5.2.9.4. Transferencia de calor _______________________________ 226

5.2.9.4.1. Materiales ________________________________________ 226

5.2.9.4.2. Procedimientos ____________________________________ 226

5.2.9.3.2. Procedimientos ____________________________________225

5.2.9.4. Transferencia de calor ________________________________226

5.2.9.4.1. Materiales _________________________________________226

5.2.9.4.2. Procedimientos ____________________________________226

5.2.9.5. Rendimiento de la reacción (lts de biodiesel/ ltrs de aceite usado).. ____________________________________________________228

5.2.10. Elaboración de biodiesel a partir de aceite quemado del restaurante Tip Top, haciendo uso del procesador semi-industrial ___ .230

5.2.11. Realizacion de pruebas de biodiesel en diferentes dispositivos que funcionan con diesel. ______________________________________232

5.2.11.1. Prueba en motor estacionario en taller de mantenimiento del norte _______________________________________________________232

5.2.11.2. Prueba de motor estacionario de riesgo _________________232

5.2.11.3. Prueba en automóvil diesel ___________________________232

5.2.11.4. Prueba en planta eléctrica ____________________________232

5.3. Impacto ambiental ______________________________________233

5.3.1. Metodología de avaluación de impacto ambiental ___________233

5.3.2. Etapa de construcción de la obra civil _____________________233

5.3.2.1. Indicadores de impacto en la fase de construcción_________235

5.3.2.1.1. Suelo del area a construir ____________________________235

5.3.2.1.2. Agua superficial en la fase de construcción _____________236

5.3.2.1.3. Agua subterranea en el area de construcción ____________236

5.3.2.1.4. Emisiones a la atmósfera ____________________________237

5.3.2.1.5. Paisaje exixtente en el área que se destino construir ______238

5.3.2.2. Relaciones impactantes _______________________________240

5.3.2.3. Identificación y valoración de los impactos ambientales(Matrices) _________________________________________240

5.3.2.4. Jerarquización de impactos en la fase de construcción _____242

5.3.2.4.1. Impactos negativos moderados _______________________243

5.3.2.4.2. Impactos negativos compatibles ______________________243

5.3.2.4.3. Impactos positivos __________________________________243

5.3.2.5. Agregación de impactos. Valoracion global del impacto producido ___________________________________________________244

5.3.2.6. Medidas preventivas y correctoras ______________________244

5.3.3. Etapa de operación en el proceso de producción ____________246

5.3.3.1. Lista indicativa de indicadores de impacto en el proceso de generación de biodiesel _______________________________________246

5.3.3.1.1. Suelo del área de producción de biodiesel ______________246

5.3.3.1.2. Agua superficial ____________________________________247

5.3.3.1.3. Aguas descargadas del proceso de lavado del biodiesel …… ________________________________________________________248

5.3.3.1. Lista indicativa de indicadores de impacto en el proceso de generación de biodiesel _______________________________________ 246

5.3.3.1.1. Suelo del área de producción de biodiesel______________ 246

5.3.3.1.2. Agua superficial ___________________________________ 247

5.3.3.1.3. Aguas descargadas del proceso de lavado del biodiesel …… ________________________________________________________ 248

5.3.3.2. Medio perceptual del proceso en la planta de producción….. 250

5.3.3.2.1. Imagen de la planta procesadora de aceite quemado en el restaurante Tip Top __________________________________________ 250

5.3.3.3. Relaciones impactantes en la fase de operación __________ 251

5.3.3.4. Aguas descargadas del proceso de lavado del biodiesel ___ 251

5.3.3.5. Sustancias desprendidas durante el proceso _____________ 252

5.3.3.6. Recomendaciones generales para la reducción de residuos y emisiones del rubro biodiesel __________________________________ 253

5.3.3.6.1. Resíduos sólidos __________________________________ 253

5.3.3.6.2. Reutilización y reciclaje _____________________________ 254

5.3.3.7. Identificación y valoración de los impactos ambientales ___ 255

5.3.3.8. Manejo y almacenamiento del bi-combustible, impacto ambiental y pruebas ___________________________________________________ 255

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES __________________ 257

7. BIBLIOGRAFÍA ______________________________________ 263

Tabla 1 Composicóon (%) de los ácidos grasos mayoritarios de los aceites más utilizados en fritura __________________________________________ 10

Tabla 2 Principales grupos de compuestos formados en los aceites y grasas durante el proceso de fritura ________________________________ 11

Tabla 3 Compuestos volátiles (Pg/Kg) mas abundantes, originados en la oxidación de aceites vegetales ____________________________________ 18

Tabla 4 Determinación de diferentes especies polares en aceite girasol utilizado para la fritura ___________________________________________ 27

Tabla 5 Características de diferentes métodos para la determinación de la ácidez libre ___________________________________________________ 32

Tabla 6 Comparación de propiedades fisicoquimicas de un aceite y un biodiesel de palma y diesel de petrolio ______________________________ 55

Tabla 7 Variación de las emiciones del biodiesel de soja (B100) y su mexcla con diesel (B20) con respecto al diesel de petrólio ______________ 61

Tabla 8 Requerimientos del biodiesel según la norma europea ________ 101

Tabla 9 Requerimientos para el diesel según la norma europea _______ 103

Tabla 10 Algunas propiedades de aceites vegetales usados en la producción de biodiesel _________________________________________ 106

Tabla 11 Algunas propiedades de biodiesel de diferentes orígenes _____ 107

Tabla 12 Matriz FODA _______________________________________ 137

Tabla 13 Datos técnicos de la planta de generación de energía eléctrica _ 152

Tabla 14 Datos técnicos de los equipos que se utilizaran en la planta de generación de biodiesel a partir de aceite quemado en el restaurante Tip Top, Estelí _______________________________________________________ 156

Tabla 15 Proveedores de materia prima para el proceso de producción de biodiesel ____________________________________________________ 170

Tabla 16 Proyecciones de materia prima para el año 2011 ___________ 172

Tabla 17 Proyecciones de materia prima para los próximos 5 años _____ 172

Tabla 18 Costos de los equipos para el proceso de generación de biodiesel177

Tabla 19 Inversión fija del proyecto ______________________________ 178

Tabla 20 Inversión intangible del proyecto ________________________ 179

Tabla 21 Capital de trabajo ____________________________________ 180

Tabla 22 Cálculo del costo de energía ____________________________ 181

Tabla 23 Estado de resultado sin financiamiento, proyectado para los proximos 5 años ______________________________________________ 184

Tabla 24 Estado de resultado con financiamiento, proyectado para los proximos 5 años ______________________________________________ 185

Tabla 25 Fujos netos de efectivo sin financiamiento _________________ 190

Tabla 26 Porcentaje de aportación del banco e inversionista __________ 194

Tabla 27 Fujos netos de efectivo con financiamiento ________________ 195

INDICE DE TABLA

Tabla 24 Estado de resultado con financiamiento, proyectado para los proximos 5 años ______________________________________________ 185

Tabla 25 Fujos netos de efectivo sin financiamiento _________________ 190

Tabla 26 Porcentaje de aportación del banco e inversionista __________ 194

Tabla 27 Fujos netos de efectivo con financiamiento ________________ 195

Tabla 28 Relación beneficio costo del proyecto _____________________ 198

Tabla 29 Cambio en los volúmenes de aceite ______________________ 199

Tabla 30 Estado de resultado pro-forma sin financiamiento ___________ 201

Tabla 31 Estado de resultado pro-forma con financiamiento __________ 201

Tabla 34 Parámetro medidos de 6 muestras de aceite quemado (Yesser, 2011) _______________________________________________________ 206

Tabla 35 Parámetros medidos de 6 muestras de aceite quemado (Esteban,2011) _______________________________________________ 206

Tabla 36 Parámetros medidos de 6 muestras de aceite quemado (Edduar, 2011) _______________________________________________________ 206

Tabla 37 Parámetros medido de una muestra de aceite quemado del restaurante (autores, 2011) ______________________________________ 209

Tabla 38 Cantidad de materia prima a utilizar por cada litro de aceite usado 218

Tabla 39 Tiempos de cada líquido en bajar las distancias entre dos puntos 223

Tabla 40 Viscosidad del biodiesel _______________________________ 224

Tabla 41 Resultados del punto de nube de cada muestra de biodiesel __ 225

Tabla 42 Punto nube promedio del biodiesel Tip Top y biodiesel Pollo Rico 225

Tabla 43 Resultados obtenidos para el calor de combustible utilizando una cuchara y metanol como iniciador _________________________________ 227

Tabla 44 Prueba en mechero __________________________________ 228

Tabla 45 Análisis de resultados ________________________________ 229

Figura 1 Alteración hidrolítica (Perkin,1996) ____________________ 12

Figura 2 E-escisión de un éster de hidroperóxido a un aldehído volátil y a un éster de un ácido aldehídico (Kamal-Eldin y col., 1997). _______ 15

Figura 3 ESTRUCTURAS CORRESPONDIENTES A MONÓMEROS CÍCLICOS DE AG, IDENTIFICADOS COMO ESPECIES MAYORITARIAS EN

ACEITES DE GIRASOL CALENTADOS (LE-QUERE Y SEBEDIO, 1996). __ 20

Figura 4 FORMACIÓN NO RADICALARIA DE DÍMEROS Y ÁCIDOS

GRASOS CÍCLICOS (GERTZ Y COL., 2000) _______________________ 24

Figura 5 ESTRUCTURAS DE DÍMEROS POLARES (CHANG Y COL.,

1978) ____________________________________________________ 25

Figura 6 Productos de oxidación de esteroles.R:H, colesterol; CH3,.campesterol; C2H5; sitoesterol; C2H5 Δ22, estigmasterol. *O2,O3, E= h*v,T (lútjohann,2004 ) ___________________________________ 29

Figura 7 EMISIONES ESTIMADAS DE CARBONO PROVENIENTES DE

COMBUSTIBLES FÓSILES (CDIAC, 2009) ________________________ 46

Figura 8 REACCIÓN DE TRANSESTERIFICACIÓN. _______________ 80

Figura 9 Otra formulación para realizar la reacción de transesterificación __________________________________________ 81

Figura 10 Etapas en la reacción de transesterificación ___________ 82

Figura 11 Mecanismos de la transesterificación con catálisis básica para los triglicéridos ________________________________________ 83

Figura 12 Reacciones de saponificación y neutralización _________ 85

Figura 13 Mecanismos de la transesterificación con catálisis ácida __ 87

Figura 14 Proceso de transesterificación en discontinuo __________ 97

Figura 15 Macro localización del proyecto a nivel de América y de Nicaragua _______________________________________________ 141

Figura 16 Macro localización a nivel departamental _____________ 142

Figura 17 Micro localización de la planta interna en el restaurante Tip Top ____________________________________________________ 142

Figura 18 Muestra las etapas para la generación de biodiesel a partir de aceite quemado ________________________________________ 146

Figura 19 Representa el proceso de generación de biodiesel a partir de aceite quemado ________________________________________ 149

Figura 20 Areas de trabajo para el proceso productivo __________ 162

Figura 21 Leyenda de mapa de riesgo _______________________ 169

Figura 22 Flujos netos de efectivo, sin financiamiento ___________ 191

Figura 23 Representación esquemática de la TIR vs TMAR, sin financiamiento ____________________________________________ 193

INDICE DE FIGURA

Figura 21 Leyenda de mapa de riesgo _______________________ 169

Figura 22 Flujos netos de efectivo, sin financiamiento ___________ 191

Figura 23 Representación esquemática de la TIR vs TMAR, sin financiamiento ____________________________________________ 193

Figura 24 Flujos netos de efectivo, con financiamiento __________ 196

Figura 25 Representación esquemática de la TIRvs TMAR, con financiamiento ____________________________________________ 197

“Estudio de prefactibilidad para la generación de biodiesel a partir de aceite quemado en el restaurante Tip Top, Estelí,

Nicaragua”.

Estudio de prefactibilidad para la generación de biodiesel a partir de aceite quemado del restaurante Tip Top,

Estelí, Nicaragua

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Autores: Br. Alfaro López Yesser A.; Br. Ruiz Ortega Manuel E.; Br. García Sanchez Edduar G.

1. INTRODUCCIÓN

Los dos últimos siglos han sido marcados por dos ciclos de fuentes de

energía. Siglo XIX: el carbón, Siglo XX: el petróleo. El Siglo XXI será de

fuentes alternativas, con un fuerte peso del uso de la biomasa.

Los acontecimientos mundiales con relación al comercio del petróleo, a partir

de mayo 2008, ha llegado a marcar los cientos treinta y nueve dólares (U$

139) por barril de crudo, obligando a los países que no tienen posos

petroleros (Nicaragua, Costa Rica, Honduras, etc.) pero que dependen del

mismo, ha buscar alternativas viables que les permita producir aceites y una

de esas vías es la producción agrícola para producir aceites vegetales que

puedan ser utilizados como mezclas en los motores de combustión (Coto,

2008). La producción agrícola esta siendo una de las opciones en países

latinoamericanos tales como; Brasil, Argentina, Perú y El Salvador los cuales

han iniciado con el estudio de la factibilidad de los biocombustibles.

Es válido señalar que algunos países entre ellos Estados Unidos están

procesando los aceites que han sido usados en los restaurantes como la

McDonald, para procesarlo y utilizarlo en la elaboración de Biodiesel e

implementar su uso como combustibles en camiones repartidores y en

plantas energéticas internas.

Por consiguiente, el presente estudio propone el diseño de una planta piloto,

para la producción de biodiesel teniendo como materia prima el aceite

quemado del restaurante Tip-Top de la ciudad de Estelí, este aceite es

considerado como desperdicio. Con este proyecto se intenta aprovechar el


Estelí, Nicaragua

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potencial energético del aceite quemado, mediante el reciclado del mismo en

búsqueda de optimizar recursos energéticos.


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2. OBJETIVOS

2.1 Objetivo General

Realizar un estudio de prefactibilidad para la generación de biodiesel a partir

de aceite vegetal quemado del restaurante Tip-Top de la ciudad de Estelí.

2.2 Objetivos Específicos

Estimar el potencial del aceite vegetal que ha sido usado en los

restaurantes TIP-TOP Estelí mediante el análisis de muestras.

Evaluar las características del biodiesel obtenido y estandarizar los

parámetros físicos-químicos de acuerdo con las normas

internacionales de calidad.

Desarrollar un Estudio Técnico que brinde las pautas para establecer

el tamaño de la planta piloto en cuanto a recursos humanos, equipos,

espacio y estructura física.

Realizar estudio y análisis financiero que permita valorar la factibilidad

de ejecución de la planta piloto, en base al uso del biodiesel de

acuerdo a las condiciones físicas con las que cuenta el restaurante

TIP-TOP Estelí.

Describir los posibles impactos ambientales que se generan producto

de la descarga de aguas cargadas de alcoholes de cadena corta e

hidróxidos metálicos.


Estelí, Nicaragua

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3. JUSTIFICACIÓN

En los últimos años, Nicaragua ha enfrentado una crisis a causa de los altos

precios del petróleo lo que ha llevado a un incremento en los costos de

operación del restaurante TIP-TOP Estelí, lo que se ve reflejado en los

precios de venta de los productos de dicho restaurante que de una manera

directa afectan la economía de las familias estilianas que consumen

productos de este restaurante.

Los aceites vegetales usados generados por los diferentes usuarios

(Restaurantes, kioscos de comida rápida, o en nuestros hogares, etc.),

algunos lo vierten a la red de agua de desecho municipal, o en la tierra

(monte) o se lo regalan a sus trabajadores y a personas que lo piden. Debido

a esto nos preguntamos, si se pueden ¿reutilizar estos aceites vegetales

usados y que puedan producir algún producto de uso no contaminante y de

bajo costo?

Debido a las interrogantes, este trabajo brinda un enfoque de optimización

de recursos dirigido a comedores y restaurantes que por ende obtienen

aceite usado al preparar sus productos que ofertan a sus clientes, por esta

razón, dicho aceite se puede utilizar mediante un proceso, para la obtención

de biodiesel. Permitiendo de esta forma utilizarlo ya sea para vehículos y

plantas para la obtención de energía eléctrica, de esta manera se permite su

implementación como estrategia empresarial para la minimización de costos

y responsabilidad social al contribuir a la protección y conservación del

medio ambiente.

Es por estas razones, se ha enfocado este trabajo investigativo en la

búsqueda de una implementación que conlleva al ―diseño de una planta


Estelí, Nicaragua

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piloto para la producción de biodiesel a partir de aceite usado de la cadena

de restaurantes TIP-TOP Estelí-Nicaragua‖, lógicamente se debe de aplicar

una metodológica en la cual se introduce un conjunto de fases que se

reflejan en el diseño metodológico, este estudio beneficiara a la institución.

Pero, para realizarlo se necesitara de la disposición de las máximas

autoridades; muestras de aceite usado, datos relevantes para un estudio

técnico y determinar la factibilidad del estudio de este proyecto. En víspera

de una posible ejecución, de acuerdo a sus criterios como organización

quedar a decisión de la misma.

Los autores de esta tesis se reunieron para darle seguimiento a una idea,

esta idea se convirtió luego en un conjunto de oportunidades, que como

estudiantes se aprovecharon al máximo, donde a la vez se compartió y

disfruto, siempre con el sentir de ver un mundo mejor en el que las practicas

no destruyan, sino mas bien construir ideas en las cuales se promueva el

desarrollo, que luego se conviertan en bienestares.

Para bien o para mal, este espíritu está intrínsicamente atado al biodiesel

desde el primer día, y lo hemos venido hablando desde el segundo año de la

carrera de Ingeniería Industrial, luego surgieron participaciones en diferentes

ferias científicas y culturales, tanto en la UNI-Norte como en la UNI-

Managua.


Estelí, Nicaragua

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4. MARCO TEÓRICO


Estelí, Nicaragua

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CAPÍTULO 1. LA QUIMICA DE LOS ACEITES VEGETALES QUEMADOS


Estelí, Nicaragua

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4.1 Introducción al aceite vegetal quemado

La abundancia del aceite quemado es uno de los mayores factores

contribuyentes al movimiento biodiesel de habla inglesa. La gran mayoría de

los aceites quemados provienen de restaurantes y panaderías, pero también

es posible conseguir aceite de plantas industriales de producción de

alimentos. Usualmente, el aceite quemado se guarda en barriles o tanques

pequeños.

El aceite quemado existe en una gran variedad de calidades—desde seco,

limpio y bajo en ácidos grasos libres hasta muy contaminado con agua,

animales muertos, trozos de comida. Hay que tratar de encontrar el aceite de

mayor calidad posible para facilitar el proceso de transesterificación. No

obstante, los cocineros de restaurantes pueden tomar muchas precauciones

para mejorar la calidad del aceite, tales como filtrar el aceite antes de

desecharlo en un barril, mantener el aceite bien tapado para evitar el

contacto con agua de lluvia y cambiar el aceite más frecuentemente. Hacer

amistad con el personal del restaurante, ayudar a mantener los barriles

limpios y comprar comida/aceite de su restaurante son cosas que se pueden

hacer para mantener una buena relación y asegurar un recurso de aceite

usado estable.

Las cantidades de aceite quemado en los Estados Unidos y varios otros

países de habla inglesa son muy abundantes ya que las leyes requieren la

renovación constante del aceite que se usa para freír. Dado que estas leyes

no existen generalmente en Centroamérica, el aceite quemado para el

proceso transesterificación es mucho más escaso. Puede que encuentre un

buen recurso en restaurantes y panaderías de confianza.


Estelí, Nicaragua

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4.2 Propiedades y Composición del Aceite antes de Utilizar en

el Proceso de Fritura.

En general, la selección del aceite y grasa de fritura está muy determinada

por su precio y disponibilidad, así como por sus características tecnológicas.

Una amplia variedad de aceites y grasas refinadas son utilizados como

medio de fritura (Tabla 1), donde los aceites mayoritariamente

monoinsaturados son los más utilizados, ya que presentan ventajas respecto

a las grasas saturadas o parcialmente hidrogenadas por cuestiones

relacionadas con la salud, y también respecto a los aceites poli insaturados,

por cuestiones de estabilidad y calidad sensorial (Sakurai y col., 2003;

Kristott, 2002; Brinkman, 2000; Stevenson y col., 1984). El uso de mezclas

de aceites es una posibilidad real para conseguir una mayor flexibilidad en la

disponibilidad de los mismos.

Antecedentes Bibliográficos

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C

Tabla 1. Composición (%) de los ácidos grasos mayoritarios de los aceites más utilizados en fritura (Pantzaris, 1999; Souci, 1994).

Aceite

de oliva

Aceite de

girasol

Aceite

de soja

Aceite de

maíz

Aceite de

algodón

Aceite de

colza

Aceite de

cacahuete Aceite de

coco Palmiste

Aceite de

palma

Oleína de

palma

C8:01

7,6 4,75

C10:0 5,75 3,80

C12:0 44,9 44,80 0,3

C14:0 1,18 0,23 17,15 15,25 0,96 1,05

C16:0 10,66 5,95 9,60 10,25 22,00 4,05 9,85 8,60 8,10 41,55 40,55

C16:1 1,23 0,50 0,50 0,50 0,940 0,60 0,50 0,20

C18:0 2,40 4,30 3,50 2,15 3,60 1,45 3,05 2,60 2,40 4,75 4,25

C18:1n-9 72,35 20,50 20,40 28,45 17,75 58,55 53,65 6,70 13,80 37,05 41,85

C18:2n-6 8,05 62,65 54,20 52,25 48,80 19,70 21,55 1,65 2,40 10,10 11,55

C18:3n-3 0,85 0,50 7,70 0,93 0,74 9,15 0,50 0,35

C20:0 0,41 0,39 0,50 0,50 0,49 2,40 0,50 0,4

C20:1 4,45 1,40

C22:0 2,90

C22:1 0,53

C24:0 0,60 1,40

1 8:0

(ácido caprílico), C

10:0

(ácido cáprico), C

12:0

(ácido láurico), C

14:0

(ácido mirístico), C

16:0

(ácido palmítico), C

16:1

(ácido palmitoleico), C

18:0

(ácido esteárico), C

18:1n-9

(ácido oleico), C

18:2n-3

(ácido

linoleico), C18:3n-3 (ácido linolénico), C20:0 (ácido araquídico), C20:1 (ácido eicosenoico), C22:0 (ácido behénico), C22:1n-9 (ácido erúcico), C24:0 (ácido lignocérico).


Esteli, Nicaragua

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4.3 Alteraciones en la Composición del Aceite de Fritura.

La fritura es un proceso de naturaleza muy compleja, en la que se ven

implicadas numerosas reacciones que afectan a los componentes de la

materia grasa que se utiliza como medio de fritura (Gertz, 2000; Orthoefer y

col., 1996; Fedeli, 1988), tanto los componentes mayoritarios (TG), como los

componentes del insaponificable (esteroles, tocoferoles, carotenos, etc.). A

partir de tres agentes (agua, oxígeno y temperatura elevada), que actúan

favoreciendo diversas reacciones, los componentes de los aceites sometidos

a fritura experimentan diversas alteraciones tal como recoge la siguiente

tabla (Tabla 2):

Tabla 2. Principales grupos de compuestos formados en los aceites y grasas durante el

proceso de fritura (Dobarganes y col. 2002; Gertz, 2000; Gertz y col., 2000). Tipo de alteración Agente causante

Hidrolítica Humedad

Ácidos grasos libres.

Diacilgliceroles.

Monoacilgliceroles.

Oxidativa Aire

Monómeros oxidados (TG).

Dímeros y polímeros oxidados

(TG) Compuestos volátiles

(aldehídos,

Cetonas, hidrocarburos, etc.).

Óxidos de esteroles.

Térmica

Temperatura

Dímeros y polímeros no polares

(TG) Monómeros cíclicos (TG).

Isómeros trans (TG) y de posición.

Compuestos nuevos

resultantes


Esteli, Nicaragua

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4.3.1 Ácidos grasos libres

La reacción del agua con el aceite durante la fritura conduce a la liberación

de ácidos grasos y ésteres parciales del glicerol, a partir de los

triacilgliceroles (ver Figura 1).

Figura 1. Alteración hidrolítica (Perkins, 1996).

Los derivados de hidrólisis, es decir, ácidos grasos libres, mono y

diacilgliceroles, aunque no son muy relevantes desde un punto de vista

cuantitativo (2,5-4% de acidez en aceites desechables), presentan una

velocidad de oxidación y reactividad generalmente superior a la de los


Esteli, Nicaragua

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triacilgliceroles de origen, por lo que se facilita la alteración en general. La

intensidad de este proceso de hidrólisis, que puede medirse mediante la

acidez libre, depende de diversos factores (McSavage y Trevisan, 2001;

Handel y Guerrieri, 1990):

La cantidad de agua en contacto con el aceite o grasa de fritura. El

agua se introduce a través del producto que se sumerge para freír y,

por lo tanto, la humedad relativa del alimento es un factor clave, que

en el caso de la patata puede llegar a ser del 80%.

La superficie del alimento sumergido, o mejor dicho, la relación

superficie/volumen de producto. A mayor valor de esta relación, mayor

contacto entre el aceite y el agua del producto.

La temperatura de fritura. Una temperatura elevada favorece la

formación de ácidos grasos libres (AGL).

La presencia excesiva de partículas sólidas residuales en el aceite de

fritura acelera la formación de ácidos grasos libres. En cambio, la

formación de espuma en la superficie del aceite minimiza esta

reacción hidrolítica.

El desarrollo de la acidez libre en el aceite sigue un curso paralelo al de otras

reacciones de alteración durante la fritura (Orthoefer y Cooper, 1996b). Por

ello, dicha acidez suele ser un parámetro muy utilizado para el control de los

aceites usados en la cuba de fritura. Los ácidos grasos libres son además un

factor negativo, pues favorecen la formación de humo.


Esteli, Nicaragua

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4.3.2. Compuestos de oxidación primaria

Un primer tipo de compuestos derivados de la oxidación de los ácidos grasos

insaturados (AGI) y de otras moléculas insaturadas son los hidroperóxidos

(HP) que son los compuestos de oxidación primaria más característicos y

abundantes, y que su estructura vendrá determinada por la mezcla de ácidos

grasos (especialmente los poli insaturados) presentes en el aceite de fritura

(Frankel, 1998; Min, 1998).

La oxidación transcurre a través de reacciones en cadena, mediadas por

radicales libres en un proceso complejo en el cual intervienen los radicales

libres y el oxígeno.

A las temperaturas de fritura, la oxidación de los ácidos grasos depende de

la concentración de oxígeno en estas grasas calentadas, convirtiéndose la

disponibilidad del oxígeno en un factor limitante. Por ello, a temperatura de

fritura, los hidroperóxidos existen de una forma transitoria debido a su baja

termoestabilidad y se descomponen en productos volátiles y no volátiles

(Frankel, 1998; Warner, 1998). Los dos mecanismos que han sido

postulados para la oxidación a altas temperaturas de las grasas insaturadas

son:

descomposición térmica por interacción entre radicales libres, cuando

los ácidos grasos insaturados son continuamente calentados a

elevadas temperaturas.

descomposición inducida a través de la formación de hidroperóxidos a

partir de ácidos grasos insaturados cuando son sujetos a

calentamiento intermitente. Bajo estas condiciones, los hidroperóxidos


Esteli, Nicaragua

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se acumulan a bajas temperaturas contribuyendo a la formación de

radicales cuando los aceites son recalentados; por ello se considera la

fritura discontinua más destructiva que la fritura continua.

Sin embargo, la naturaleza inestable de los radicales libres y de

los hidroperóxidos a la temperatura de fritura, les resta relevancia por sí

mismos y sólo debemos contemplar su papel como intermediarios de

reacción (Stevenson y col., 1984; Fritsch, 1981).

Sin embargo son el punto de partida de la formación de numerosos

compuestos de alteración (dímeros, monómeros cíclicos, compuestos

carbonílicos, alcoholes, hidrocarburos, etc.) (Warner, 1998; White, 1991).

4.3.3. Compuestos no volátiles de oxidación secundaria

Los compuestos no volátiles de oxidación secundaria son productos

formados durante el proceso de fritura, como consecuencia de diversas

reacciones sufridas por los peróxidos lipídicos (Figura 2).

Figura 2. E-escisión de un éster de hidroperóxido a un aldehído volátil y a un éster de un ácido

aldehídico (Kamal-Eldin y col., 1997).


Esteli, Nicaragua

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Los peróxidos pueden sufrir reacciones de fisión, formando alcoholes,

aldehídos, ácidos e hidrocarburos, o bien reacciones de deshidratación que

forman cetonas, mientras los radicales peroxilo pueden también dar lugar a

la formación de dímeros, trímeros, epóxidos, éteres, etc., compuestos de

elevado peso molecular indicadores fiables de la alteración de la grasa

debido a su acumulación (Stevenson y col., 1984; Fritsch, 1981). Muchos

de ellos son productos no volátiles, que permanecen por tanto en el aceite

y cuya concentración determina el cambio de numerosas propiedades

físicas, como el color, la viscosidad, la constante dieléctrica, la capacidad de

formar espuma (Stevenson y col., 1984). La formación de diferentes tipos de

compuestos secundarios estará en relación con la naturaleza y proporción

de los ácidos insaturados presentes en el medio de fritura. El conocimiento

de los niveles de derivados lipídicos no volátiles en la grasa de fritura y

producto frito es de gran importancia, ya que son retenidos en el aceite y, por

tanto, serán absorbidos por los productos fritos y llegarán al consumidor

(Kamal-Eldin y col., 1997; Smith y col., 1986). Es precisamente esta

estabilidad y evolución en el tiempo en el aceite usado y el producto frito lo

que los convierte en parámetros muy útiles para el control del desarrollo de

las reacciones oxidativas durante la fritura. En consecuencia, se determinan

mediante diferentes métodos los cambios físicos (ej. la viscosidad, el color,

el punto de humo), o los cambios químicos (ej. el incremento en ácidos

grasos libres, el aumento en compuestos de naturaleza carbonílica como

aldehídos y cetonas, el aumento del índice de hidroxilo o el aumento en la

formación de compuestos de elevados peso molecular) (White, 1991; Melton

y col., 1994).


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4.3.4. Compuestos volátiles de oxidación secundaria

Los compuestos volátiles de oxidación tienen una gran repercusión desde el

punto de vista sensorial y son los responsables del aroma propio (a bajas

concentraciones), así como del olor a rancio y de posibles aromas y gustos

no deseables de los aceites de fritura utilizados y de los productos fritos en

los mismos (Melton y col., 1994; Pangloli y col., 2002). Por esta razón, su

caracterización es importante, tanto para el conocimiento de las reacciones

que se producen en la fritura como para la calificación de estos productos,

aunque su significación como posibles compuestos nocivos para el

organismo es poco importante, ya que su concentración en el aceite suele

ser siempre baja. Por otra parte, algunos compuestos volátiles de oxidación

forman parte del flavor característico de los alimentos sometidos a fritura y

el conocimiento del mismo puede permitir el desarrollo de flavor de fritura

en productos no sometidos a la misma. Entre ellos destacan algunos

hidrocarburos, alcoholes, aldehídos y cetonas y, en menor proporción, los

furanos y ácidos carboxílicos (White, 1991).

La determinación de los compuestos volátiles se realiza principalmente

mediante cromatografía de gases, ya sea directa o bien mediante espacio

en cabeza estático o dinámico (Perkins, 1996; Takeoka y col., 1996;

Snyder y col., 1986). Mediante el análisis cromatográfico de muestras con

elevado contenido graso se determinan los compuestos volátiles más

estables que permanecen en la grasa después de ser sometidos a

diferentes tratamientos, siendo en el aceite de fritura la mayor parte

provenientes de la descomposición de productos de oxidación lipídica.

Un elevado número de compuestos han sido identificados en aceites

calentados o de fritura. Chang y col., (1978) identificaron 220 compuestos


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volátiles en diversos aceites sometidos a fritura, mientras 26 compuestos

fueron identificados en patatas fritas en aceites de colza parcialmente

hidrogenados (Melton y col., 1993).

Su concentración se incrementa con el tiempo de fritura y su máximo

se encuentra a las 70 horas (Perkins, 1996). La Tabla 3 recoge datos de los

principales compuestos volátiles formados en la oxidación de aceites

vegetales.

Tabla 3. Componentes volátiles (Pg/Kg) más abundantes, originados en la oxidación de aceites

vegetales (Snyder y Mounts, 1990).

Componente

Maíz

IP=3,0

Colza (b.er.)

IP=3,5

Soja

IP=4,5

Girasol

IP=19,6

Girasol (a.ol.)

IP=6,7

Propanol

8,9

10,9

4,5

2,8

4,0

Pentano 53,4 39,9 91,9 281,0 134,4

Pentanal 24,0 59,5 44,0 40,1 20,5

Pentanol

4,6

1,6 3,4

Hexanal 85,5 64,0 70,6 118,9 35,0

2-pentenol

5,8 3,6

2-hexenal 5,7 5,7 6,4 7,3 10,4

2-heptenal 18,4 21,2 30,1 34,8 20,7

Octen-3-ol 0,7 3,1 1,1 1,2

2,4-heptadienal

60,3 50,0

Nonanal 3,4 8,6 3,4 1,0 23,8

2,4-decadienal 16,0 14,8 16,4 30,4 24,5

IP = índice de peróxidos; b.er. = bajo en ácido erúcico; a.ol. = alto en ácido oleico.


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4.3.5. Monómeros cíclicos de los ácidos grasos

Uno de las principales reacciones que induce el tratamiento térmico intenso

que supone la fritura es la ciclación de las moléculas de los ácidos grasos.

No obstante, la compleja composición de un aceite (elevado número de

ácidos grasos diferentes), así como la dificultad del procedimiento de

identificación, ha llevado a que este campo se encuentre en fase de estudio

intermedia. No obstante, existen ya muchos trabajos que identifican una

amplia serie de monómeros cíclicos de los ácidos grasos en diferentes

aceites calentados o sometidos a fritura (Dobson y col., 1996; Le-Quere y

Sebedio, 1996; Gardner y col, 1992; Sebedio y col., 1996).

Los aceites vegetales son los más utilizados para la fritura y éstos pueden

clasificarse en dos grupos fundamentales, los que contienen ácido

linoleico (C18:2n-6) como AGPI mayoritario (oliva, girasol y maíz) y los que

contienen proporciones apreciables de AGPI de la serie n-3 (ácido

linolénico, C18:3n-3), aunque en mezcla con elevadas cantidades de ácido

linoleico (colza, soja). La superior reactividad del ácido linolénico ha

llevado a que las recomendaciones para aceites destinados a la fritura

indiquen que no se superen contenidos del 2% de este ácido graso, para

asegurar una adecuada estabilidad frente a la fritura (Firestone, 1996).

Esta mayor reactividad del ácido linolénico, así como las diferencias

estructurales entre los ácidos linoleico y linolénico, hacen que la estructura

y concentración de los monómeros cíclicos que se forman en estos

aceites dependa de los contenidos respectivos de ambos ácidos grasos en

el aceite (Le-Quere y Sebedio, 1996).


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Como ya hemos indicado, la elucidación de las estructuras de estos

monómeros cíclicos es muy laboriosa y requiere sucesivas etapas de

aislamiento, derivatización e hidrogenación, utilizando diferentes técnicas

analíticas como la cromatografía, espectrometría de masas y

espectrofotometría infrarroja con transformada de Fourier para la

identificación. De esta forma, en la actualidad, se han podido ya caracterizar

algunos componentes típicos en aceites calentados y de fritura (Sebedio y

col., 1989a; Christie y Dobson, 2000; Sebedio y col., 1996). Estas

estructuras son siempre penta o hexacíclicas, conteniendo frecuentemente

un doble enlace.

Figura 3. Estructuras correspondientes a monómeros cíclicos de AG, identificados como

especies mayoritarias en aceites de girasol calentados (Le-Quere y Sebedio, 1996).


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Debido a la complejidad de la elucidación estructural, existen discrepancias

entre diversos analistas a la hora de fijar las estructuras definitivas de estos

componentes. Igualmente, podemos decir que los procedimientos analíticos

para su determinación cuantitativa en un aceite calentado son complejos, y

que esta cuantificación generalmente se realiza mediante aislamiento y

concentración (por formación de aductos con urea o por HPLC) y

determinación por GC/MS. Por esta razón, la reproducibilidad de los

resultados no es muy buena y es necesario validar y normalizar dichos

procedimientos. A pesar de ello, se han dado ya algunas cifras de

contenidos totales de monómeros cíclicos en aceites calentados, que

van de 0,2 a 4,6 % (Le-Quere y Sebedio, 1996).

4.3.6. Dímeros y polímeros de los triacilgliceroles

Este grupo de compuestos de alteración, presentes en los aceites de fritura,

es el más importante desde un punto de vista cuantitativo y su formación

está también catalizada por las altas temperaturas del proceso, debido a que

la formación de radicales libres de los ácidos grasos y triacilgliceroles es

mucho mayor a elevada temperatura, a consecuencia de hallarse

incrementada la descomposición bimolecular de los peróxidos lipídicos

(Frankel, 1998; Dobarganes y Márquez- Ruiz, 1996). Por ello, estos

compuestos están íntimamente relacionados con la calidad de la grasa y con

una pérdida significativa de su valor nutritivo (Márquez- Ruiz y Dobarganes,

1996a).

De esta forma, como puede deducirse de estos mecanismos de formación,

los dímeros, trímeros y otros polímeros que irán apareciendo pueden ser de

dos tipos, en función de que se combinen radicales oxidados o no oxidados.


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Así, se clasifican estos compuestos en dos grupos fundamentales, que

atienden a la presencia o no de grupos oxidados (Dobarganes y Márquez-

Ruiz, 1996):

- Dímeros y polímeros apolares (no oxidados).

- Dímeros y polímeros polares (oxidados)

4.3.6.1 Dímeros apolares

Las reacciones de polimerización a elevada temperatura pueden seguir

también una vía directa a partir de los triacilgliceroles, sin intervención del

oxígeno, por ejemplo mediante la reacción de radicales alilo. Se han

propuesto diferentes reacciones para la formación de dímeros apolares

(Dobarganes y Marquez-Ruiz, 1996):

la formación de dehidrodímeros por combinación de dos radicales alilo;

formación de dímeros no cíclicos por adición intermolecular de un

radical alilo sobre un doble enlace de una molécula insaturada y

posterior estabilización mediante otra molécula insaturada de otro

triacilglicerol;

formación de dímeros cíclicos por adición intramolecular de un radical

dimérico sobre un doble enlace de la misma molécula y posterior

estabilización mediante la abstracción de hidrógeno a partir de otra

molécula insaturada,

reacción de Diels-Alder entre dos moléculas, una de las cuales actúa


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como dienófilo que se adiciona a un dieno conjugado de la segunda

molécula para formar una estructura ciclohexénica tetrasustiuida;

En consecuencia, la diversidad de productos de polimerización resultantes

puede llegar a ser muy elevada.

Estudios con modelos experimentales, que emplean mezclas de oleato de

metilo y linoleato de metilo (ésteres metílicos de los AG insaturados

mayoritarios en los aceites vegetales), así como el aislamiento de

componentes a partir de aceites vegetales calentados, han llevado a concluir

que las estructuras bicíclicas y tricíclicas intermoleculares y la práctica

ausencia de estructuras monocíclicas son las características principales de

este grupo de compuestos (Gupta y Scharmann, 1968; Wheeler y White,

1966; Paschke y col., 1964).

Diversos dehidrodímeros formados a través de la reacción de Diels-Alder

han sido también identificados (Christopoulou y Perkins, 1989b). La

cuantificación de estos dímeros apolares (por GC, o CLAE de exclusión

molecular) muestra que son, con toda seguridad, los compuestos de

alteración más abundantes en los aceites de fritura o calentados pudiendo

incluso superar hasta el 30% (Dobarganes y Márquez-Ruiz, 1995).

Además, Brütting y Spitteller (1994) proponen la formación de dímeros por

un mecanismo no-radicalario basado en la formación de productos por

mecanismos catiónicos, siendo el intermedio de reacción estabilizado por

efectos mesoméricos y formando posteriormente diversos monómeros,

dímeros y polímeros sin presencia del oxígeno como nexo (Figura 4).


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DÍMERO

Figura 4. Formación no radicalaria de dímeros y ácidos grasos cíclicos (Gertz y col., 2000).

4.3.6.2 Dímeros polares

Al contrario que en el caso anterior, a consecuencia de sus mecanismos de

formación y de la gran variabilidad de los compuestos de partida, las

estructuras de estos dímeros oxidados son aún poco conocidas debido a:

numerosos grupos que presentan oxígeno (grupos

carbonílicos, carboxílicos y éteres) están presentes en monómeros

oxidados antes de la formación de dímeros; los dímeros polares

también pueden generarse por oxidación de dímeros no polares;

más de un grupo funcional con oxígeno puede estar presente en el

mismo dímero;


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el oxígeno puede o no estar implicado en la unión del dímero.

Por esta complejidad de origen, así como por la diversidad de

reacciones posibles, es una familia de compuestos mucho más heterogénea

que los compuestos diméricos apolares (Dobarganes y Márquez-Ruiz, 1996).

Estudios que parten de peróxidos de linoleato de metilo (Márquez-Ruiz y col.

1996b; Christopoulou y Perkins, 1989a) parecen confirmar el origen

radicalario de esta formación de dímeros polares, pero los mecanismos

parecen aún demasiado complejos para una explicación completa,

basados en la combinación de radicales intermedios alquilo, alcoxilo y

peroxilo. Los ensayos llevados a cabo en aceites, a temperatura de fritura y

con aireación, llevaron a concluir la formación de derivados oxidados de

uniones C-C, C-O o O-O entre monómeros (Frankel, 1998; Dobarganes y

Márquez-Ruiz, 1996).

Figura 5. Estructuras de dímeros polares (Chang y col., 1978)


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4.3.6.3 Oligómeros

La caracterización estructural de los polímeros de mayor orden es muy

dificultosa, lo que ha conducido a que los trabajos de elucidación de la

misma no estén aún muy avanzados y sólo se haya trabajado

considerablemente en su determinación conjunta. Estudios de la fracción de

los trímeros han mostrado que su peso molecular medio estaría situado en

860, con una media de 3,5 dobles enlaces por molécula y con una

proporción de oxígeno superior a la de los dímeros (Perkins y Kummerov,

1959). En cuanto a la fracción polimérica global en aceites sometidos a

calefacción (200 ºC), diversos estudios han mostrado un intervalo de peso

molecular entre 692 y 1790, lo que sugiere una posible mezcla desde

trímeros hasta pentámeros (Firestone y col., 1961).

En cuanto a la concentración que podemos encontrar de estos

componentes, es muy dependiente de la composición en ácidos grasos del

aceite utilizado y de las condiciones de fritura. Dobarganes y Márquez-Ruiz

(1995) dan resultados en muestras reales de aceites de fritura desechados,

que presentan valores de % de compuestos polares entre 5,8 y 57,7 %, en

los cuales él % total de polímeros correspondía a valores de 1,7 a 35 %,

respectivamente. Ello pone de relieve la importancia de los polímeros como

compuestos mayoritarios, entre los productos de alteración en los aceites de

fritura (Dobarganes y Márquez-Ruiz, 1996).

A continuación, la Tabla 4 recoge un ejemplo de interés, relativo a las

diferentes proporciones de compuestos de alteración que se generan en

un aceite de girasol, en función del tiempo de fritura. No obstante,

recordemos que las diferencia en cuanto a condiciones del proceso y


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composición del aceite pueden hacer variar estas cifras entre márgenes

apreciables.

Tabla 4. Determinación de diferentes especies polares en aceite de girasol utilizado para la

fritura

(Dobarganes y Márquez-Ruiz, 1996).

T frituras Monómeros Diacil Ácidos Total

Muestra (horas)

Oligómeros

Dímeros

oxidados

Gliceroles

grasos

libres

compuestos

polares***

TG* 3 2,1 5,7 6,9 2,0 0,7 17,4

EM** 3 0,4 3,2 3,5 7,1

TG 5 5,8 8,6 9,6 2,2 1,0 27,2

EM 5 1,0 5,0 5,2 11,2

TG 8 13,3 12,1 13,0 2,3 0,8 41,5

EM 8 2,5 7,8 8,5 18,8

* TG = determinación directa sobre el aceite; ** EM = determinación después de la transformación en ésteres

metílicos; ***Compuestos polares= total de compuestos polares determinados por el método oficial.

4.3.7. Esteroles oxidados

El estudio de los derivados oxidados del colesterol está recibiendo una

atención importante en los últimos años, debido a que se han observado

numerosos efectos biológicos para estos compuestos. La mayoría de estos

efectos son negativos y pueden estar relacionados con ciertas

enfermedades cardiovasculares y otras enfermedades degenerativas

(García-Cruset y col., 2002, Guardiola y col., 2002). El estudio de la

oxidación de los fitosteroles y los posibles efectos nocivos de sus derivados

oxidados es mucho más reciente y existen aun escasos estudios (Guardiola,

2004).


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En los aceites vegetales sometidos a fritura se observan la presencia de

fitosteroles y de sus productos de oxidación, así como la presencia de

colesterol y de sus compuestos oxidados cuando se fríen alimentos de

origen animal. Algunos trabajos (Zhang y col., 1991; Park y Addis, 1986; Lee

y col., 1985) han determinado una serie de derivados oxidados del colesterol

en grasas y aceites calentados y patatas fritas, entre los que predominan los

D y E-epóxidos, los D y E 7-hidroxicolesteroles, el 25-hidroxicolesterol, el 7-

cetocolesterol y el colestantriol. También se han referido datos de contenidos

de óxidos de fitosteroles en aceites de fritura y productos fritos. No obstante,

muchos estudios se han realizado en modelos con patrones puros de

fitosteroles o de sus ésteres, proceso que presenta diferencias respecto

a la fritura real. No obstante, ya comienzan a existir datos de contenidos de

óxidos de fitosteroles en productos fritos, sobre todo en patatas fritas. Dutta

(1997) presenta unos niveles de esteroles oxidados en patatas fritas

entre 32,0-53,7 mg/Kg de producto frito según el tipo de aceite. Además, un

estudio anterior (Dutta y Appelquist, 1996) pone de manifiesto la temperatura

de fritura como un factor muy relevante para la formación de estos

compuestos oxidados.

A su vez, los fitosteroles muestran un leve aumento en la formación de sus

óxidos durante el almacenamiento durante 25 semanas a temperatura

ambiente, en patatas fritas en aceites de diferente naturaleza (Dutta y

Appelquist, 1997).


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Figura 6. Productos de oxidación de esteroles. R: H, colesterol; CH3, campesterol; C2H5,

sitoesterol; C2H5, Δ22, estigmasterol. *O2, O3, E=h*v, T (Lütjohann, 2004).

Diversos autores (Kochhar, 2000; Boskou, 1999; Jadhav y col., 1996;)

han descrito la actividad antioxidante de ciertos fitosteroles que contienen un

grupo etildieno en su cadena lateral. Esta actividad se atribuye a la

formación de un radical alilo en el C29 y posterior isomerización a un radical

terciario estable en el C24. Cabe resaltar entre estos fitosteroles con mayor

capacidad antioxidante, el '5-avenasterol, el fucosterol y el citrostadieno.


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4.4 Métodos para Determinación de la Alteración Hidrolítica.

4.4.1 Índice de acidez

Existen diferentes procedimientos normalizados (AOCS Cd 3d-63, ISO

660:1996, UNE 55.011 y 55.063, AFNOR 60.221, IUPAC 2.201), que difieren

únicamente en algunos detalles. La valoración debe realizarse siempre

con una solución etanólica de hidróxido potásico (KOH), mientras que la

materia grasa a valorar debe disolverse en un disolvente adecuado. Existen

dos tipos de procedimientos propuestos, los que utilizan el etanol como

disolvente y los que utilizan una mezcla de un alcohol con un disolvente

orgánico como puede ser la mezcla etanol/éter etílico (50:50, v/v). La

elección del disolvente parece tener pocas repercusiones en el resultado,

pero éste depende de forma crítica de la naturaleza de la muestra, así como

de una agitación continua y efectiva.

Generalmente, predominan los métodos que usan el etanol como

disolvente único, sistema propuesto por Bishop y col. (1922), que estableció

también los sistemas indicadores más adecuados. Estos métodos tienen la

dificultad de que, aunque los AG libres son solubles en etanol, los TG no, lo

que provoca un sistema bifásico que requiere muchas precauciones para

una buena reproducibilidad y exactitud en la determinación, ya que la

observación del punto final es compleja. Para la determinación del punto final

es más recomendable utilizar un sistema potenciométrico, ya que la

coloración propia de muchas materias grasas puede dar lugar a errores en la

utilización de los indicadores visuales de coloración. En el caso de utilizar

estos indicadores, el más recomendado es la fenolftaleína, aunque

algunos autores sugieren que se obtienen puntos finales más exactos con


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la timolftaleína y el azul de timol. La Tabla 5 resume las características de

diferentes procedimientos propuestos para la determinación de este índice.

Como ya hemos comentado antes, los procesos hidrolíticos afectan de forma

importante a la grasa o aceite sometido a fritura. Por ello, la evaluación de la

acidez libre es un parámetro que tiene una cierta significación. Aunque

la evolución (incremento) de los valores del índice de acidez en las grasas

de fritura presenta una clara influencia sobre otros índices, especialmente el

punto de humo, no obstante, en la práctica no siempre presenta una elevada

correlación con aquellos parámetros indicadores de la alteración global (%

compuestos polares, constante dieléctrica). Cabe señalar que sólo se

observa una correlación aceptable con los parámetros de oxidación para la

fritura industrial en continuo con aceites controlados, dependiendo bastante

de la acidez inicial del aceite, de las condiciones de fritura, del tipo de

alimento frito, etc. Por estas razones, la normativa de algunos países recoge

valores máximos de acidez libre para los aceites de fritura.


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Tabla 5. Características de diferentes métodos para la determinación de la acidez libre

(Mehlenbacher, 1977).

Método Muestra Peso (g) Disolvente Indicador

AOCS1

Todas las grasas, excepto aceites 3,5-56,4 Etanol Fenolftaleína

Secantes

AOCS

Aceites secantes

1,0-20,0

Isopropanol-

Tolueno (1:1)

Fenolftaleína

AOAC

Todas las grasas

7,05-56,4

Etanol

Fenolftaleína

NCPA

Aceites vírgenes

Vegetales

7,05

Etanol

Fenolftaleína

BSI-1

Todas las grasas,

excepto las de BSI-2

2,0-50,0

Etanol-Benceno

(2:1)

Fenolftaleína

1 AOCS (American Oil Chemistry Society); AOAC (Association of Official Analytical Chemists); NCPA (National

Cottonseed Products Association), BSI (British Standards Institution), IUPAC (International Union of Pure and Applied

Chemistry).

BSI-2

Lanolina, aceites

oxidados y

polimerizados

2,0-50,0

Agua caliente

Timolftaleína o

Azul alcalino 6B

IUPAC

Todas las grasas

5-10

Eter etílico-

Etanol

(1:1)

Fenolftaleína

Ames y Licata

(1948)

Todas las grasas

10

Benceno-

Isopropanol-

Agua

(50:49 5:0,5)

Fenolftaleína


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4.5. Métodos físicos para la determinación de la

alteración del aceite

Diversas técnicas instrumentales se han utilizado para medir alguna

propiedad física de los aceites y grasas calentados que evolucione de forma

paralela a la formación de compuestos de alteración y, especialmente, a los

compuestos polares. Entre ellas destacan los siguientes:

4.5.1 Índice de refracción

Existen diferentes procedimientos normalizados para esta determinación

física (IUPAC 2102, AFNOR 60212, AOAC 28.009, UNE 55.015, ISO 6320,

AOCS Cc7- 25). Sus valores aumentan al ir aumentando la alteración en el

aceite de fritura, aumento que puede alcanzar hasta un 3-5%. No obstante,

la nula selectividad y escasa sensibilidad de esta medida hace que su

utilización no sea excesivamente interesante a estos efectos, ya que las

variaciones debidas a la estructura de los triacilgliceroles y a su insaturación

son mayores que las variaciones causadas por la alteración.

4.5.2. Índice de espuma

Como otras propiedades físicas, las propiedades de superficie de las grasas

calentadas también varían respecto a la grasa original, debido a la presencia

de polímeros. La formación de espuma en los aceites de fritura que no se

disipa o dispersa es un indicador de que el aceite debe ser descartado. Este

índice puede ser afectado por la solubilización de componentes del alimento


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frito que modifican las características de la grasa.

El fundamento del método cuantitativo es la calefacción del aceite a

ensayar en un tubo graduado durante un cierto tiempo, y el registro del

comportamiento de la espuma, que sube hasta un máximo, se estabiliza y

luego desciende. Se anotan los volúmenes medio y máximo de espuma.

4.5.3. Constante dieléctrica

La alteración de la grasa por la fritura también produce un aumento

significativo en su constante dieléctrica. Este es el fundamento de un

sistema introducido en la práctica rutinaria, por su bajo coste, rapidez y

buena correlación con el contenido en compuestos polares. Existen

diversos aparatos comercializados, como el FOS (Food Oil Sensor), que

resultan muy útiles para la medida a pie de cuba de fritura.

Esta ventaja de la sencillez de aplicación se une al hecho de la excelente

correlación (0,991, según datos de Fritsch y col., 1979, en diferentes

shortenings) que presenta con los valores del % total de compuestos

polares, por lo que podría sustituir dicha determinación con garantías.

Valores de 3,0 a 4,0 de la constante medida con el FOS (según la

composición de la grasa) se corresponden a unos valores de 25-27% de

compuestos polares (Croon y col., 1986; Fritsch y col., 1979). Diferentes

autores han estudiado la correlación entre los valores de la constante

dieléctrica y otros parámetros de alteración en grasas de fritura y calentadas

y muestran una correlación significativa para diferentes tipos de aceites

(aceite de soja refinado y sus mezclas con oleína de palma y aceite de

sésamo; shortenings con un rango de AGI/AGS de 2,9-3,4, hidrogenados

y no hidrogenados), así como en diferentes condiciones de temperatura y


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con o sin adición de antioxidantes (Perrin, 1992; Chu, 1991; Smith y col.,

1986; Fritsch y col., 1979). Así, según datos de Fritsch y col. (1979), la

correlación es excelente en shortenings calentados con la disminución del

índice de yodo (0,947), pero no tan buena con el color (0,785), el índice de

peróxidos (0,773) y el contenido de dienos conjugados (0,745), siendo

menor la correlación con el Índice de acidez (0,569). Otros autores refieren

que la correlación es excelente también, para el aceite de soja, entre la

constante dieléctrica y los índices de refracción, de carbonilos y de p-

anisidina. Resulta muy interesante el trabajo de Paradis y Nawar (1981a),

que intenta dilucidar que tipo de componentes de alteración son los que

más afectan al incremento del valor de la constante dieléctrica. Observaron

que dicha constante refleja el equilibrio entre fracciones polar y no polar del

aceite de fritura y, más concretamente, detectaron un efecto de aumento de

dicha constante al aumentar la humedad, los dímeros oxidados, y los

componentes volátiles oxidados (aldehídos), siendo menos significativo el

efecto de los diacilgliceroles. Por el contrario, un efecto depresor de dicha

constante fue hallado para los ácidos grasos libres, los dehidrodímeros o

los compuestos volátiles no oxigenados. Zhang y Addis (1990) utilizan

este método junto con el valor de acidez como métodos para la predicción

de los niveles de óxidos de colesterol en sebo calentado, obteniendo una

elevada correlación (r=0,94; p<0,01).


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4.5.4. Punto de humo

El punto de humo de un aceite o grasa desciende a lo largo del proceso de

fritura, debido a la formación de AGL y otros compuestos de menor peso

molecular que los TG. El seguimiento de los valores de este parámetro

puede ser también un buen sistema para controlar el avance de la alteración

global. Tiene la ventaja de ser una determinación sencilla y que no requiere

instrumental específico (AOCS 9a-48). En contra tiene el hecho de su

escasa sensibilidad y la notable variabilidad en su medida. En la

práctica, sólo se encuentran excelentes correlaciones con el índice de

acidez, siendo menores con parámetros de alteración global, como el % de

compuestos polares.

4.5.5. Viscosidad

Como es lógico suponer, la formación de polímeros conduce a un

incremento de la viscosidad del aceite o grasa a lo largo de la fritura. Por

esta razón, numerosos autores han utilizado con éxito esta medida para

evaluar la calidad de estos aceites y grasas. No existen aparatos

específicos y, de hecho, puede utilizarse cualquier tipo de viscosímetro,

como son los de tipo Ostwald (NF T 51032), los capilares de

Ubbelohde/Cannon-Fenske (AFNOR 60-100), etc. No obstante, en la medida

de la viscosidad deben tenerse siempre presentes los valores del aceite de

partida y la necesidad de una temperatura definida a la cual realizar la

medida ya que este parámetro afecta de manera inversamente

proporcional a su resultado.


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4.5.6. Color

El proceso de fritura comporta un oscurecimiento del color. Algunos autores,

como Yaghmur y col. (2001) y Fritsch y col. (1979) utilizan la medida de la

absorción a 420 nm de una solución de la grasa en isooctano (1 mg/mL),

como índice de evolución de la coloración durante la fritura. Se obtienen

excelentes correlaciones de esta medida, en diferentes grasas y aceites con

parámetros habitualmente utilizados, como puede ser el % total de

compuestos polares, la constante dieléctrica o la disminución del índice de

yodo.

Sin embargo, la determinación del color mediante un colorímetro Lovibond

se encuentra más extendida, prueba de ello es la inclusión de la misma en

métodos oficiales (AOCS Cc 13e-92 y Cc13a-43). Este colorímetro visual

diseñado para potenciar al máximo el uso de filtros de vidrio, especialmente

el rojo y el amarillo en el caso de aceites y grasas ha sido ampliamente

utilizado para medir la alteración de aceites de fritura (Xu, 2003; Chu y Hsu

2001; Maes, 1997; Belbin 1993, 1994).

El oscurecimiento del color es un proceso complejo donde intervienen

diferentes productos de descomposición, polimerización e hidrólisis además

de compuestos minoritarios como los pigmentos del aceite e incluso los

componentes del producto que se ha frito (Xu, 2003). Es por ello un método

poco fiable para determinar la alteración de los aceites de fritura (Orthoefer y

Cooper, 1996a).


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4.6. Métodos basados en la composición para la

determinación de la alteración del aceite

4.6.1. Disminución del contenido en AGPI

La determinación de la composición en ácido grasos por cromatografía de

gases es un método de práctica habitual en el laboratorio de análisis de

lípidos y, en este caso, su aplicación puede resultar un índice de interés,

centrándonos en los AGPI, que son especialmente afectados por la fritura.

Así, en algunos casos se observan disminuciones superiores al 25% en

AGPI, por lo que algunos autores (Miller y White, 1988) lo proponen como un

índice muy sensible, especialmente para aceites con elevado contenido en

AGPI. Los aceites cuando se someten a fritura, experimentan un cambio en

el perfil de los ácidos grasos poliinsaturados (AGPI), ya que la introducción

de moléculas de oxígeno en sus dobles enlaces puede conllevar la

desaparición de AG insaturados. El descenso observado en el contenido en

ácido linoleico o linolénico de los aceites de fritura (los dos ácidos grasos

poliinsaturados mayoritarios en los aceites comestibles) es debido a su

destrucción por oxidación, polimerización, etc., y puede suponer un

parámetro excelente para conocer la alteración global del aceite (Romero y

col., 2000). Las pequeñas diferencias que pueden encontrarse entre aceites

con diferente grado de alteración no serían significativas, si en este análisis

se cometen errores experimentales (Pantzaris, 1998). Los resultados

obtenidos en este mismo estudio muestran, sin embargo, que se

observan valores muy similares para la reducción en porcentaje de ácidos

linoleico y linolénico en oleína de palma y aceites de soja y oliva, mientras la

reducción fue mucho mayor para el aceite de girasol.


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La forma de expresión de la disminución del contenido de AGPI no es

uniforme, algunos autores lo han expresado como la reducción en

porcentaje de los ácidos linoleico y linolénico (Pantzaris, 1998; Miller y

White, 1988) o reducción en porcentaje del total de ácidos grasos

insaturados (Pantzaris, 1999), considerando el cambio absoluto respecto a

un estado inicial. Sin embargo, otros autores expresan el cambio relativo en

forma de cociente, ya sea mediante la relación de la suma de ácidos grasos

saturados/ suma de ácidos grasos insaturados (Smith y col., 1986; Coll y

Rueda, 1984) o las relaciones entre determinados ácidos grasos como el

cociente entre los ácidos linoleico/palmítico (C18:2n6/C16:0) (Augustin y col,

1987; Al-Kahtani, 1991) o bien mediante la relación de perdida entre

ciertos ácidos grasos (pérdida de C18:2n-6/ pérdida C18:1n-9) (Jorge y col.,

1997). Este tipo de cociente, entre un ácido graso representante mayoritario

de los ácidos grasos poliinsaturados respecto a uno de los

mayoritarios entre los saturados, proporciona una idea sobre la

evolución del perfil de AG y la disminución del contenido de AGPI.

Augustin y col. (1987) obtuvo unas elevadas correlaciones (r=-0,99;

p<0,001) entre el cociente (C18:2n-6/C16:0) y el % CP o la constante dieléctrica

en oleínas de palma refinadas, tanto calentadas como sometidas a fritura.

4.6.2. Índice de yodo

Se trata de un método químico relacionado con el grado de insaturación de

las grasas o aceites, y es por ello que depende intrínsecamente de la

composición en AGPI de los mismos. Está basado en una valoración

volumétrica por retroceso, donde la etapa inicial consiste en una fijación de

un reactivo halogenado adicionado en exceso (usualmente monocloruro

de yodo o monobromuro de yodo) a los dobles enlaces de los ácidos


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grasos mono- y poliinsaturados. Posteriormente este exceso de halógeno se

hace reaccionar con yoduro, formándose triyoduro que es valorado con

una solución de concentración conocida de tiosulfato, utilizando el

engrudo de almidón como indicador. Existen diferentes métodos para la

determinación del índice de yodo (AOCS Cd 1-25, IUPAC 2.205, AOAC

920.158, 920.159, 993.20), entre ellos cabe destacar los métodos de Wijs y

Hanus, y sus modificaciones. La principal diferencia entre ambos se

encuentra en el reactivo halogenado, ya que el de Hanus utiliza un

reactivo bromado y el de Wijs un reactivo clorado. El monobromuro de

yodo se considera un reactivo muy tóxico por inhalación y además

origina más problemas medioambientales. Además, el método de Hanus

no define el peso de muestra, simplemente indica que una vez realizada la

reacción deberá quedar sin absorber una cantidad de yodo igual, por lo

menos, al 60%-70% de la cantidad total de yodo añadida, mientras el

método de Wijs indica el peso de la muestra según el índice de yodo

previsto (que ira íntimamente ligada a la naturaleza del aceite o grasa).

Aunque las diferencias numéricas entre ambos métodos son escasas, la

AOCS (American Oil Chemists´ Society) recomienda el método de Wijs.

El método de Wijs ha sufrido ciertas modificaciones como la sustitución

del tetracloruro de carbono por una mezcla de ciclohexano: ácido

acético (1:1, v/v). Sin embargo, esta modificación puede originar

resultados erróneos en aceites con valores de índice de yodo entre 100-

120 y especialmente en aceites poliinsaturados de origen marino. Este

hecho se puso de manifiesto en un estudio realizado por la IUPAC

(International Union of Pure and Applied Chemistry) indicando la posible

necesidad de requerir una mayor tiempo de reacción, entre 2-3 horas,

en dichos aceites. El Reglamento 2568 de la Comisión Europea (DOCE,

1991) recoge en los métodos de análisis una simplificación,


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considerando para aquellas muestras con un índice de yodo inferior a

150, mantener los matraces en la oscuridad durante 1 hora; para las

muestras con un índice de yodo superior a 150, así como en el caso de

productos polimerizados o considerablemente oxidados, mantener en la

oscuridad durante 2 horas.

La AOCS, en su método Cd 1c-85 determina el valor del índice de yodo

directamente a partir de la composición en ácidos grasos poniendo de

manifiesto la estrecha relación con su composición. Mazza y Qi (1992)

utilizan dicho método para evaluar aceites de colza sometidos a

diferentes tratamientos.

II = (C16:1 x 0,950) + (C18:1 x 0,860) + (C18:2 x 1.732) +

(C18:3 x 2.616) + (C20:1 x 0,785) + (C22:1 x 0,723)

Cuando el valor del índice de yodo es determinado en materiales con

elevado contenido de ácidos conjugados, el resultado no es una medida

del total de insaturación, pero sería un valor empírico indicativo del

grado de insaturación (AOCS, 1999).

Algunos estudios revelan una correlación negativa (p<0,001) entre el

índice de yodo y la constante dieléctrica, tanto en aceites de origen

vegetal como en grasas animales sometidas a fritura o calentamiento

(Fritsch y col., 1979). Augustin y col. (1987) observan una buena

correlación de este índice y otros valores como el % CP, el cociente

ácido linoleico/ácido palmítico o la constante dieléctrica, en oleína de

palma refinada calentada o sometida a fritura.


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CAPÍTULO 2. CARACTERIZACION DE BIODIESEL


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4.7. El hombre y su adicción energética

Durante milenios la única fuente de energía que utilizó el hombre fue la

proveniente de su propia musculatura, la que utilizaba para cazar,

pescar, moler granos alimenticios, transportar cargas y otras tareas

vitales. Sería en el paleolítico superior cuando empezó a utilizar

conscientemente el fuego como fuente de energía. Lo capturaba de

incendios naturales causados por rayos o erupciones volcánicas, y lo

mantenía en sus cavernas añadiendo trozos de madera

constantemente. El fuego no sólo le servía para protegerse del frío,

espantar a las fieras y alumbrarse de noche, sino también para cocinar

algunos alimentos a fin de hacerlos más digeribles. Cuando el hombre

prehistórico logró encender el fuego, dominó uno de los elementos que

más iba a servir en el avance de la civilización. Las civilizaciones

antiguas aprendieron a utilizar la leña para producirlo, inventaron los

hornos en los que se podía concentrar el calor generado y descubrieron

el carbón vegetal. Estos avances permitieron fabricar alfarería (para

conservar mejor los alimentos) y trabajar el hierro y el cobre (para la

producción de armas y herramientas) (Mohedano, J.E. 2009).

Desde el punto de vista energético, la gran revolución técnica fue la

agricultura, la cual le permitió al hombre almacenar la energía solar

transfiriéndola a vegetales utilizables como alimento. También le dio al

grupo humano la posibilidad de establecerse con carácter permanente

en lugares fijos donde habitaba en chozas y cabañas. Esto liquidó la

fase nómada-recolectora y trajo consigo importantes cambios

sociológicos: el hombre se hace sedentario construyendo grandes o

pequeños poblados construidos con adobe, madera o piedra. Los

grupos se hacen más numerosos y se organizan en clanes o tribus.


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Al avanzar en la agricultura, aumentó exponencialmente el valor de la

tierra y la capacidad para trabajarla, transformarla y hacerla producir. La

energía se define básicamente como ―la capacidad de realizar un

trabajo‖, por eso se explica la búsqueda desesperada a lo largo de toda

su historia de fuentes de energía. Para ello el hombre también

domesticó algunos animales o subyugó a otros semejantes, para

auxiliarse en las labores agrícolas y en el transporte. Con el paso de los

siglos se desarrollaron los medios de transporte sobre lagos, ríos y

mares, y se utilizó ampliamente el viento, actuando sobre los molinos y

velas para impulsar las barcas que combinaban el uso de la energía

eólica con la energía muscular humana auxiliada por remos (Altshuler,

J. 2007).

La energía muscular del hombre (voluntaria o forzada), los animales

domesticados, así como la energía directa del sol, el viento, o la energía

hidráulica se emplearon ampliamente en la antigüedad. Todas estas

energías pueden considerarse de carácter renovable, sin embargo

causaron serios impactos ambientales y sociales, tales como la tala

desmesurada de bosques, la contaminación en los centros urbanos y la

muerte de miles de hombres sometidos a la esclavitud.

Fue con la revolución industrial cuando se generalizó el uso del carbón

mineral y se lograron mayores eficiencias energéticas con el desarrollo

de la máquina de vapor, cuyos efectos en el destino del hombre y del

medio ambiente han sido determinantes para conseguir grandes

avances en la industria minera, la siderúrgica y la textil , así como en el

transporte (Feliu, G., Sudrià, C. 2007).


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La generación masiva de electricidad comenzó a fines del siglo XIX, y la

creciente sucesión de aplicaciones que esta disponibilidad produjo, hizo

de la electricidad una de las principales fuerzas motrices de la

revolución industrial. Por ello se ha convertido en una de las formas de

energía más importantes para el desarrollo tecnológico debido a su

facilidad de generación y distribución, además de su gran número de

aplicaciones en todos los campos como la iluminación,

transporte, telecomunicaciones e informática.

La sociedad de consumo que se creó en los países industrializados

dependió (y depende) en gran medida del uso doméstico de la

electricidad. El alumbrado artificial modificó la duración y distribución

horaria de las actividades individuales y sociales, de los procesos

industriales, del transporte y de las telecomunicaciones. Para satisfacer

estos requerimientos se utilizan diferentes fuentes de energía como el

carbón y el petróleo, pero también el gas, la energía nuclear, la

hidráulica, el viento, el mar, el sol y la biomasa. Sin embargo, la

electricidad, por ser un producto derivado, comienza su auge cuando el

carbón, el petróleo y el gas le sirven de materia prima (Bustelo, F.

1994).

Aunque hoy se utilice menos, la hulla fue el combustible por excelencia

en los países más desarrollados hasta que cedió esta condición al

petróleo, bien entrado el siglo XX. Una y otro constituyen fuentes de

energía no renovables, es decir, que llegará un momento en que se

agotarán.

El petróleo tiene mayor densidad energética que el carbón, es más fácil

de transportar y produce menos residuos de combustión. Hasta ahora


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había sido más fácil de extraer. Por eso, su consumo se impuso a partir

de la Segunda Guerra Mundial, dando origen a la llamada era del

petróleo (Wauquier, J.P. 2004). Sin embargo el uso del carbón y del

petróleo no sólo significa el consumo de recursos no sustentables y

precios en alza sino que también aumentan las emisiones de gases

responsables del calentamiento global, Este incremento se puede

confirmar observando el aumento después de la Segunda Guerra

Mundial (1945) como se puede observar en la Figura 7.

Figura 7. Emisiones estimadas de carbono provenientes de combustibles fósiles (CDIAC, 2009).

El petróleo es la fuente de energía más importante de la sociedad

actual, y casi todo el mundo lo necesita. De una u otra forma lo usamos

cada día de nuestra vida, nos proporciona fuerza, calor y luz; lubrica la

maquinaria y produce alquitrán para asfaltar la superficie de las

carreteras; y de él se fabrican una gran variedad de productos químicos

que hacen más confortable la vida diaria.


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A pesar de lo indispensable que resulta en nuestra vida, el petróleo hoy

está seriamente cuestionado. Además de la contaminación que genera

tiene un gran problema asociado: los países occidentales no lo poseen

en cantidad suficiente y dependen de países en conflicto con regímenes

inestables que no garantizan su suministro, circunstancia que se ha

convertido en permanente fuente de conflictos. Los recursos deseados

están controlados en gran medida por países islámicos poco afines a la

sociedad occidental.

Deterioro medioambiental generalizado (efecto invernadero,

deforestación, desertización, contaminación, agotamiento de los

recursos, extinción de especies, pérdida de biodiversidad,

disminución de la capa de ozono, incremento de residuos

tóxicos y radioactivos, etc.).

Excesiva ocupación de espacios.

Sobreexplotación de acuíferos y contaminación del agua.

Migraciones a gran escala.

Tendencia al modo de vida urbano y a la pérdida de contacto con

la naturaleza, con un crecimiento desmesurado de los suburbios

de las grandes ciudades.

Guerras, invasiones y represión en países pobres.

Desigualdad entre ricos y pobres.


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La globalización: el poder en manos de grandes corporaciones.

Problemas de salud.

Actualmente, el agotamiento de las reservas de petróleo constituye un

grave problema, pues al ritmo actual de consumo las reservas

mundiales se agotarían en menos de 40 años (EIA, 2009). La alta

dependencia que el mundo tiene del petróleo, la inestabilidad que

caracteriza al mercado internacional y las fluctuaciones de los precios

de este producto, han llevado a que se busquen nuevas formas de

energía más económicas y renovables como la energía solar, eólica,

hidroeléctrica, y el uso de biocombustibles, entre otras (Menéndez, E.P.

1997; Marzo, M. 2006).

Un hecho evidente es el crecimiento exponencial del consumo de

energía per cápita con el desarrollo de la sociedad moderna, un hecho

que se evidencia aún más a partir del comienzo de la revolución

industrial a mediados del siglo XIX. Esta es una tendencia insostenible,

promovida sólo por el desarrollo de las sociedades consumistas

actuales, y que es necesario llevar a límites admisibles en beneficio del

futuro de la humanidad (CDIAC. 2009; Figueroa, E. 2006).


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4.8. El cambio climático

El cambio climático es uno de los más graves desafíos que la

humanidad tiene planteados en el siglo XXI. El calentamiento de la

Tierra ya no es una amenaza virtual, sino una realidad.

La Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio

Climático (CMNUCC) (CMNUCC, 1994). que buscaba reforzar la

conciencia pública a escala mundial sobre el cambio climático, lo

definió como ―el cambio de clima atribuido directa o

indirectamente a la actividad humana que altera la composición de la

atmósfera mundial‖. En el actual modelo energético, que es un

sistema abierto, el hombre adiciona a la atmósfera elevadas

cantidades de dióxido de carbono (CO2) a un ritmo tal que la naturaleza

es incapaz de reciclar dicho compuesto. Este CO2 de origen

antropogénico se debe básicamente al cambio en el uso del suelo

(principalmente por la deforestación) y a las emisiones por el uso de los

combustibles fósiles.

Como consecuencia de este aumento en la atmósfera, la radiación

térmica alcanza la tierra atravesando la atmósfera con más facilidad que

la radiación térmica de la tierra se transfiere al espacio, produciendo un

calentamiento en todo el planeta. Este fenómeno es conocido como ―el

efecto invernadero‖.

A consecuencia de este calentamiento se producirán impactos

climáticos con las siguientes consecuencias (Rahmstort, S. 2009):


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Ascenso del nivel del mar.

Incremento de los fenómenos meteorológicos extremos tales

como: lluvias torrenciales, sequías, deshielos, tormentas

tropicales (huracanes y tsunamis), olas de calor y de frío.

Extinción de especies y destrucción de ecosistemas.

Acidificación de los océanos.

Crisis sociales y económicas.

El calentamiento climático está a la orden del día; el informe Stern y el

cuarto informe del IPCC (Panel Intergubernamental de Cambio

Climático) han confirmado este grave problema, así como sus costos,

consecuencias sociales y económicas. El calentamiento del planeta

podría significar costos que alcancen hasta un 20% del PIB de la

economía mundial. Aún a las mejores tasas de crecimiento económico

convencional, los daños ocasionados a las sociedades por la variación

significativa y más violenta del clima las superarán (Stern. 2006; IPCC.

2007). Este cuarto informe del IPCC ha dejado claro que las causas

fundamentales del cambio climático son humanas; el consumo de

combustibles fósiles y la deforestación ocupan los primeros lugares de

su explicación.

Considerando países industrializados a los miembros de la OECD

(Organization for Economic Cooperation and Development), Medio

Oriente, el resto de Europa y la ex-URSS, con respecto al consumo de


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energía existe una gran inequidad, teniendo en cuenta que en ellos

habita un 26.5% de la población mundial, mientras que sin

embargo se consume aproximadamente el 64% de la energía primaria

(EIA, 2006). Esto se refleja también en el consumo de energía per

cápita: por ejemplo, un habitante de Estados Unidos emite 4 veces más

gases de efecto invernadero que uno de China, 2.4 veces más que uno

de España, 14 veces más que uno de India o Colombia y 518 veces más

que uno de Somalia (CDIAC, 2009). Es necesario (aunque utópico) que

los países tomen medidas para un reparto adecuado y justo de la

energía, así como frenar el incremento en la demanda de combustibles

fósiles, aumentar la diversidad del abastecimiento energético y reducir

las emisiones de gases de efecto invernadero.

4.9. La cumbre de Copenhague

En la cumbre de Copenhague se tenían grandes expectativas: se

buscaba que los países industrializados aceptaran emitir menos gases

de efecto invernadero y que las potencias emergentes contuvieran su

ritmo de producción. Así se evitaría un aumento en la temperatura de

2°C con respecto a los niveles preindustriales (1.2°C si se cuenta desde

el 2009), que es el umbral que indica un calentamiento asumible

(Muñoz, M.C. 2009). La 15ª Conferencia de las Naciones Unidas sobre

Cambio Climático (COP15), dice en sus conclusiones finales que la

comunidad internacional debería evitar que las temperaturas

aumenten los citados 2°C.

La ONU ha calculado que es necesario que los países desarrollados

emitieran entre un 25% y un 40% menos que en 1990, pero las ofertas


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anunciadas fueron de un 17%. La próxima conferencia COP16, se

celebrará en México en el año 2010 (UNFCCC, 2009).

El acuerdo también incluye la puesta en marcha de un plan de ayuda

para que los países más desfavorecidos puedan hacer frente a los

estragos del cambio climático. Los países desarrollados deberán aportar

21000 millones de euros en el período 2010- 2012, aunque no

especifica qué país los pondrá y quiénes los recibirán. El texto se refiere

a ―una variedad de fuentes‖ para la obtención del dinero, por lo que deja

la vía libre al mercado de compraventa de emisiones o a nuevos

impuestos. Las donaciones anunciadas por Japón (7700 millones de

euros), la UE (7300 millones de euros) y EEUU (2500 millones de euros)

han sido voluntarias. Las cantidades irían en aumento hasta llegar a

72000 millones de euros anuales en el 2020 (COP15, 2009).

Frente a la gravedad del problema y sus consecuencias, el protocolo de

Kyoto se torna en un tímido intento y la Unión Europea ha propuesto

reducir ―2°C menos‖ para el 2020. Esta tarea es grande, compleja y

requerirá decisiones radicales tanto en los países industrializados como

en los países ―en desarrollo‖, los cuales argumentan que mientras los

industrializados no disminuyan sus emisiones no harán nada al respecto

por que tienen derecho ―al desarrollo‖. La pregunta que surge es ¿cuál

desarrollo? ¿El mismo que experimentaron los países industrializados y

que nos llevó a la situación actual de calentamiento? ¿Es válido ética y

pragmáticamente el argumento de tener derecho a crecer contaminando

porque no han cumplido la cuota de contaminación y que en teoría

tienen derecho a llegar a los niveles de los habitantes de los países

―desarrollados‖? ¿Es ésa una buena lógica? (Fonseca, C. 2007).


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4.10. Los biocombustibles como alternativa

Una de las propuestas para contribuir a la solución del problema

energético que está avanzando más rápidamente, es la de los

biocombustibles líquidos. Estos se definen como aquellos

combustibles obtenidos a partir de biomasa que se encuentran en

estado líquido en condiciones normales de presión y temperatura. Se

emplean en calderas para la producción de calor y electricidad o en

motores de combustión interna, en cuyo caso se denominan

biocarburantes (Fonseca, C. 2007).

La primera rama de los biocarburantes la constituye el bioetanol

obtenido de materias primas azucaradas (caña, remolacha), amiláceas

(maíz, yuca) o la celulosa. El proceso a partir de almidón y la celulosa

es más complejo que a partir de sacarosa, pues implica procesos

adicionales de pretratamiento de la materia prima (algunas veces

residuos vegetales de otros procesos), que pueden consistir en una

combinación de trituración, pirólisis y ataque con ácidos y otras

sustancias, para que la biomasa pueda ser luego atacada por enzimas

hidrolizantes en reactores de fermentación (Ballesteros, I., Oliva, J.M.,

Negro, M.J., Manzanares, P., Ballesteros, E. 2002; 2008).

El abastecimiento regular de energía limpia y renovable es uno de los

mayores retos de la humanidad. Se buscan combustibles que suplan las

necesidades energéticas de la población y al mismo tiempo protejan al

medio ambiente, aunque los biocombustibles no son una solución al

problema energético por sí solos. La cuestión de fondo no es sólo

buscar un reemplazo para el petróleo, sino tratar de reducir el consumo


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energético y mejorar la eficiencia, lo cual requiere un cambio de hábitos

y de tecnología. El biodiesel y el bioetanol pueden ser sólo una solución

parcial, y quizás temporal. Además, su producción y uso aún tienen

barreras sociales, ambientales, técnicas y políticas que superar o

por lo menos aclarar (Castro, P., Coello, J., Castillo, L. 2007). Si los

sistemas de producción no son los adecuados y la planeación no es

ética e inteligente, el cultivo en gran escala de oleaginosas para

producir biodiesel puede tener serios impactos sociales y ambientales

(Pinzi, S., Garcia, I.L., Lopez-Gimenez, F.J., de Castro, M.D.L., Dorado,

G., Dorado, M.P. 2009; Avellaneda, F. 2007).

4.11. Generalidades sobre el biodiesel

El biodiesel o FAME (Fatty Acid Methyl Ester) es un combustible

renovable proveniente de aceites vegetales o grasas de origen animal,

que puede ser usado total o parcialmente para reemplazar el

combustible diesel de los motores de autoignición sin requerir una

modificación sustancial de los mismos (Agarwal, A.K. 2007; NBB, 2009).

El uso del biodiesel como combustible y aditivo ha sido aprobado en

Estados Unidos por la Agencia de Protección del Medio Ambiente

(EPA). Ha sido catalogado como un combustible limpio, siempre y

cuando sus características físico-químicas se encuentren dentro de las

especificaciones de las normas europeas. La norma estándar es la UNE

EN 14214 (en el caso de Norteamérica la norma estándar es la ASTM

D6751) (EPA, 2002).


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Tabla 6 .Comparación de propiedades fisicoquímicas de un aceite y un biodiesel de palma y

diesel de petróleo (Mittelbach, M., Remschmidt, C. 2004; Benjumea, P., Agudelo, J., Agudelo,

A. 2009).

La mezcla de biodiesel-diesel más común es la que tiene 20% de

biodiesel y 80% de diesel, más conocida como B20. Pero en algunos

países industrializados ha sido usado con eficacia en mayores

proporciones (B30), e incluso en su forma pura (B100). El biodiesel

también se usa como combustible para calefacción (EBB, 2009).

Los aceites vegetales (y también las grasas animales) están

constituidos por moléculas (ésteres) de ácidos grasos y glicerol. A este

Propiedad

Aceite de palma

Biodiesel de palma

Diesel

Densidad a 15ºC (Kg/m3)

918

871.6

859.3

Viscosidad a 40°C (mm2/s)

39.6

4.73

4.33

Punto de Nube (°C)

-

16

-3

Número de cetano

42.0

62

46

% Residuo carbonoso

-

0.02-0.22

0.15

% Azufre

0.02

0.04

0.29

Punto de ignición (°C)

267

155-174

60


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último los aceites y grasas le deben su elevada viscosidad. Mediante la

transesterificación se reemplaza el glicerol (alcohol trivalente) por un

alcohol monovalente (―m{s ligero‖), usualmente metanol o etanol,

formando moléculas más pequeñas (ésteres monoalquílicos o FAME)

con una viscosidad similar a la del combustible diesel derivado del

petróleo (ver Tabla 6). También se produce glicerina como subproducto,

sustancia que tiene numerosos usos en diversas industrias. Como caso

particular la Tabla 6 compara las propiedades del aceite de palma con

su respectivo biodiesel y un diesel en particular (Mittelbach, M.,

Remschmidt, C. (2004; Benjumea, P., Agudelo, J., Agudelo, A. 2009).

4.12. Desarrollo histórico del biodiesel

La idea de usar aceites vegetales como combustible para los motores

de combustión interna data de 1895, cuando Rudolf Diesel desarrollaba

su motor. En la presentación del motor diesel en la Exposición Mundial

de París en 1900, el Ing. Diesel usó aceite de maní como combustible

(Knothe, G., Krahl, J., Van Gerpen, J. 2005).

Sin embargo la alta viscosidad de los aceites (aproximadamente 10

veces más que en el diesel) fue limitante en su utilización, debido a que

esto implicaba una pobre atomización del combustible y se obtenía una

combustión incompleta. También debido al alto punto de ignición de

los aceites vegetales y su tendencia a oxidarse térmicamente

complicó su uso, debido a la formación de depósitos en las boquillas de

los inyectores y una disminución de la lubricidad. No obstante se intentó

modificar sus propiedades para aproximarse a las del diesel por medio

de otros métodos como la dilución o microemulsión, la pirólisis o la


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transesterificación (Agarwal, A.K. 2007). Pero el bajo precio que por

entonces tenía el petróleo hizo que enseguida el diesel ocupase el lugar

preferencial y se abandonase el aceite como alternativa (Mittelbach, M.,

Remschmidt, C. 2004).

Paradójicamente, el resurgimiento de la idea de Diesel de emplear

aceites vegetales en sus motores, empieza a cobrar fuerza nuevamente

hacia finales del siglo XX, esta vez bajo la forma de biodiesel (que no es

sino aceite vegetal modificado) impulsado principalmente por

preocupaciones ambientales relacionadas con el cambio climático y la

necesidad de encontrar alternativas al uso de combustibles fósiles.

Hasta hace pocos años era posible identificar otras motivaciones,

además de las ecológicas, para impulsar su uso en diferentes regiones;

por ejemplo, los excedentes de la producción de soja en los Estados

Unidos, o los excedentes de la producción agraria en Europa que

impulsaron la política de poner tierras en descanso para no afectar los

precios de los productos agrícolas. No obstante, requería aún de

importantes subsidios o exenciones tributarias para asegurar su

viabilidad, ya que los precios de los aceites vegetales eran

sustancialmente mayores que los del diesel (Girard, P., Fallot, A. 2006).

Fue con la gran subida de los precios del petróleo a partir del 2004, y en

julio de 2008 (133.90 dólares el barril de Brent (IndexMundi. 2009)) que

los precios de los aceites vegetales y las grasas animales se empiezan

a equiparar con los del diesel y generan este reciente boom de los

biocombustibles líquidos a nivel mundial, que incluye también al

bioetanol (que es básicamente etanol o alcohol etílico), el cual puede

utilizarse como complemento o sustituto de la gasolina.


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4.13. Una mirada objetiva sobre el biodiesel

El biodiesel es una alternativa que ha ganado una especial

atención en el mercado global, aunque muchas veces ha sido

cuestionado y aún está sujeto a superar varios problemas y muchos

prejuicios. Una herramienta para medir el coste energético de un

producto es el análisis de ciclo de vida (ACV), que tiene en cuenta todas

las operaciones y tratamientos que se desarrollan desde el cultivo de la

materia prima utilizada (oleaginosas) hasta el producto terminado.

Sin embargo trabaja con parámetros y variables con un amplio

margen de error que arroja resultados diferentes según la fuente y que

puede ser manipulado (Majer, S., Mueller-Langer, F., Zeller, V.,

Kaltschmitt, M. 2009). Por estas razones el balance de emisiones de

efecto invernadero ofrece muchas posibilidades o produce que muchos

grupos (algunos de ellos ambientalistas) rasguen sus vestiduras.

Existe un estudio del Análisis del Ciclo de Vida (ACV) aplicado a los

biocarburantes, el cual fue llevado a cabo por el CIEMAT por encargo

del Ministerio de Medio Ambiente, según el cual los biocarburantes que

se producen en España reducen las emisiones de gases de efecto en

comparación con el gasóleo y la gasolina (CIEMAT, 2006).

Es muy importante y necesario conocer las ventajas del biodiesel

y sus deficiencias para intentar corregirlas. Este reto nos debe motivar

a trabajar de modo más intenso, buscando espacios, insumos y

procedimientos que hagan esta alternativa más viable técnica, social y

económicamente.


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4.13.1. Ventajas

Actualmente los países de la Unión Europea, Estados Unidos, Francia,

Brasil, Argentina y Colombia entre muchos otros, han apoyado la

utilización de biocombustibles con el objetivo de reducir las

emisiones de gases de efecto invernadero, impulsar la

descarbonización de los combustibles del transporte, diversificar las

fuentes de su abastecimiento, desarrollar alternativas al petróleo a largo

plazo, utilizar tierras ociosas y reforestar la capa vegetal (Singh, S.P.,

Singh, D. 2010). Se espera también que el incremento de la producción

de biocombustibles ofrezca nuevas oportunidades para diversificar la

renta y el empleo en las zonas rurales o de bajos recursos (Castro, P.,

Coello, J., Castillo, L. 2007).

Disminución en emisiones contaminantes

Un estudio hecho por la EPA (Environmental Protection Agency) en el

año 2002, muestra que la utilización de este biocombustible presenta

ventajas medioambientales, ya que usándolo puro se logra una

reducción del 90% de hidrocarburos (HC) y una reducción del 75-90%

en hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs). De igual manera

reduce las emisiones de dióxido de carbono (78% menos) y dióxido de

azufre (SO2), material particulado (MP), metales pesados, monóxido de

carbono (CO), y compuestos orgánicos volátiles (Kumar, D., Kumar, G.,

Poonam, Singh, C.P. 2010). Por otro lado el biodiesel puede aumentar o

disminuir los óxidos de nitrógeno (NOx) dependiendo del método de

medición y del tipo de motor (do Nascimento, M.A.R., Silva Lora, E.E.,

Sierra Ramírez, G.A., Rendón, M.A. 2006). Según Knothe (2006) lo que

favorece este aumento son los aceites que tienen una gran composición


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de ácidos insaturados (Knothe, G., Krahl, J., Van Gerpen, J. 2005). La

Tabla 7 hace una comparación de las emisiones entre el diesel y el

biodiesel según el informe de la EPA 2002.

Compatibilidad y seguridad

El biodiesel, además de provenir de una fuente renovable, puede ser

almacenado en los mismos lugares donde se almacena el diesel de

petróleo sin necesitar cambios de infraestructura. Es un combustible

más seguro y fácil de manipular debido a su alto punto de ignición

(flash point) (aproximadamente 150°C) comparado con el del diesel que

es aproximadamente 60°C (Van Gerpen, J. 2005).


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Tabla 7. Variación de las emisiones del biodiesel de soja (B100) y su mezcla con diesel (B20)

con respecto al diesel de petróleo (EPA. 2002; Agarwal, A.K. 2007).

Tipo de emisión B100 (%) B20 (%)

Reguladas

Lubricidad

El contenido de oxígeno del biodiesel mejora el proceso de combustión

y disminuye su potencial de oxidación. La eficiencia de combustión es

más alta que el diesel debido al aumento de homogeneidad de la

mezcla oxígeno con el combustible durante la combustión. El biodiesel

contiene 11% de oxígeno en peso y no contiene azufre. Por esta razón

el uso de biodiesel puede extender la vida útil de los motores porque

posee mejores cualidades lubricantes que el combustible de diesel de

Hidrocarbonados (HC)

Monóxido de carbón (CO)

Material particulado (MP)

-93

-50

-30

-30

-20

-22

NOx

+13

+2

No reguladas

Sulfatos

Hidroc. Arom. Policícl. (HAP) Potencial

de ozono de HC especiados

-100

-80

-50

-20

-13

-10


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petróleo, mientras el consumo, encendido, rendimiento, y el par del

motor (torque) varían muy poco respecto a sus valores normales

(Agarwal, A.K. 2007).

Biodegradabilidad y toxicidad

El biodiesel es no tóxico y se degrada 4 veces más rápido que

el diesel de petróleo. Su contenido de oxígeno mejora el proceso de

degradación. Los estudios de biodegradabilidad de varios tipos de

biodiesel en ambientes acuáticos reportaron una fácil degradabilidad

para todos ellos. Después de 28 días todos los biodiesel fueron

biodegradados en un 77%-89%, mientras que el combustible diesel sólo

lo hizo en un 18% (Demirbas, A. 2007).

La mezcla de biodiesel con diesel o con gasolina incrementa la

biodegradabilidad del combustible, debido a efectos sinérgicos de

cometabolismo. Así, el tiempo necesario para alcanzar un 50% de

biodegradación se reduce de 28 a 22 días en el caso del B5 (mezcla de

5% de biodiesel y 95% de diesel) y de 28 a 16 días en el caso del B20

(Pasqualino, J.C., Montané, D., Salvadó, J. 2006).

4.13.2. Desventajas

Los problemas técnicos del biodiesel se relacionan con su alta

viscosidad, menor poder calorífico, comportamiento deficiente a bajas

temperaturas, ligero aumento en las emisiones de NOx, coquización del

inyector, desgaste en el motor y mayor dilución en el lubricante del

motor. Además su mayor problema es el alto costo y la disponibilidad de


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la materia prima (Mittelbach, M., Remschmidt, C. 2004). Algunos

sectores han hecho cuestionamientos sociales y responsabilizan a

este biocombustible el aumento en el precio de los alimentos y la

deforestación de zonas selváticas (Pinzi, S., Garcia, I.L., Lopez-

Gimenez, F.J., de Castro, M.D.L., Dorado, G., Dorado, M.P. 2009).

Mayor viscosidad

Debido a que el biodiesel tiene una viscosidad mayor que el diesel

pueden existir problemas de pérdidas de flujo a través de los filtros

e inyectores. Si el spray es alterado por el flujo de combustible se

puede generar una coquización del inyector o dilución del lubricante

(Demirbas, A. 2007).

Desempeño mecánico

La potencia del motor disminuye porque el poder calorífico inferior

(P.C.I.) del biodiesel es menor. El calor de combustión se reduce en

aproximadamente 12% debido a la presencia de oxígeno dentro de la

molécula, esto disminuye el par y la potencia en cerca de 10%,

principalmente por la reducción en el calor de combustión. De igual

manera esta disminución repercute en un mayor consumo de

combustible para lograr el mismo desempeño utilizando combustible

diesel (Agarwal, A.K. 2007).

Emisiones de NOx

El biodiesel puede aumentar o disminuir los óxidos de nitrógeno (NOX)


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dependiendo de la materia prima del biodiesel. Se encontró que a mayor

grado de insaturación de las materias primas para biodiesel (por

ejemplo, colza y soja) se producían mayores emisiones de NOx (Castro,

P., Coello, J., Castillo, L. 2007).

Comportamiento a bajas temperaturas

El biodiesel presenta problemas para funcionar a bajas temperaturas.

Generalmente, los Puntos de Congelación (PC), Puntos de Nube (PN),

así como el Punto de Obstrucción por Filtros Fríos (POFF) son desde

ligeramente superiores a muy superiores dependiendo del origen del

éster (soja, girasol o palma). Los glicéridos saturados producen

cristalizaciones a temperaturas relativamente bajas y aumentan el punto

de nube y el POFF. Por ejemplo el biodiesel producido a partir de aceite

de palma tiene un punto de obstrucción de filtro frío de +11°C y punto

de nube +13°C (Mittelbach, M., Remschmidt, C. 2004). Estos valores

impiden su utilización en temporadas invernales pero sí en verano o en

países tropicales (Benjumea, P., Agudelo, J., Agudelo, A. 2008;

Benjumea, P., Agudelo, J., Agudelo, A. 2009).

Dilución del lubricante

El aceite de motor (lubricante) puede degradarse mucho más rápido si

el combustible utilizado es biodiesel en vez de diesel. El biodiesel tiende

a disolverse más fácilmente en el lubricante que el diesel. La dilución

que se produce por el biodiesel en el aceite hace que la viscosidad

disminuya en las primeras etapas (dilución del combustible). En etapas

posteriores aumenta con el tiempo (oxidación del lubricante) debido a la


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formación de depósitos y lacas, causadas por la tendencia del biodiesel

a la oxidación y polimerización del lubricante, debido a la presencia de

dobles enlaces en su estructura (Knothe, G., Krahl, J., Van Gerpen, J.

2005). Por estas razones se recomienda utilizar un lubricante que tenga

una capacidad dispersante superior a la utilizada con el diesel, de lo

contrario se recomiendan cambiar el aceite lubricante en períodos más

cortos que utilizando un diesel normal.

Problemas de corrosión

Pueden aparecer algunos problemas debido a corrosión y partículas de

desgaste en el tanque, que hay que tener en cuenta no sólo en lo que

afecta al motor, sino también respecto a la instalación especialmente

cuando se utiliza biodiesel puro (B100). Algunos materiales se

deterioran con el biodiesel: pinturas, plásticos, gomas, etc. Es por eso

que las juntas de nitrilo en contacto con el biodiesel se disuelven, por lo

que se deben sustituir por las de vitón, teflón u otros que son más

resistentes. De igual manera si se utiliza B100 se recomienda que las

pinturas del depósito de combustible y demás partes en contacto con el

combustible se sustituyan por otras acrílicas (Diaz, M.A.L. 2005).

Estabilidad a la oxidación

Si el biodiesel proviene de un aceite con alta concentración de ácido

linolénico (C18:3) o en general ácidos insaturados (soja, colza o girasol)

presentará problemas de estabilidad a la oxidación debido a que posee

dobles enlaces y oxígeno en su molécula. Esto es importante a la hora

de almacenar durante mucho tiempo el biodiesel. La utilización de


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recipientes que contengan cobre, cinc, plomo o alguna combinación de

estos tres afecta de manera muy negativa a la estabilidad ya que forma

gran cantidad de sedimentos, depósitos en los inyectores y colmatación

en los filtros. Por tal motivo se recomienda usar materiales de zinc o

acero preferiblemente (Mittelbach, M., Schober, S. 2003).

Precio

El biodiesel es una alternativa tecnológica factible al diesel, pero

actualmente el costo es 1.5-3 veces más costoso que el

diesel en países desarrollados. La competitividad del biodiesel

depende de las políticas que hagan los gobiernos, tales como subsidios

y exención de impuestos, porque sin estas ayudas no es fact ible

económicamente (Girard, P., Fallot, A. 2006; Wassell, C.S., Dittmer,

T.P. 2006; Frondel, M., Peters, J. 2007).

4.14. Los biocombustibles: desafío inteligente para países

en vías de desarrollo

Los cultivos energéticos son la base de los biocombustibles y éstos se

pueden cultivar en cualquier parte del mundo. Es por eso que pueden

ser una parte de la solución para la autosuficiencia energética de

cualquier región o cualquier país. En definitiva, potenciando la

producción de biocombustibles se contribuye a redistribuir la riqueza y a

minimizar la dependencia de los combustibles fósiles.

Sin embargo su utilización también implica toda una serie de problemas

o inconvenientes de carácter socioeconómicos y medioambientales


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negativos que es preciso puntualizar para tomar decisiones

responsables en cualquier proyecto.

Una contribución positiva de la producción y uso de biocombustibles

depende en gran medida de criterios ambientales relacionados

con la localización de las actividades productivas (el uso actual de

los terrenos y de las medidas tecnológicas aplicadas) y de los impactos

ambientales de los proyectos de inversión en cada una de las fases de

la cadena productiva (Análisis de Ciclo de Vida) de los biocombustibles

(cultivo, extracción, producción-transformación, transporte,

almacenamiento, distribución y consumo) (Majer, S., Mueller-Langer, F.,

Zeller, V., Kaltschmitt, M. 2009).

Frente a las emisiones de gases de efecto invernadero, los

biocombustibles pueden jugar un rol muy importante en la reducción de

estas emisiones, en especial las de CO2, dependiendo del proceso de

producción (IPCC, 2007).

En el caso de Colombia, para alcanzar las metas de producción es

necesario cultivar una gran parte del territorio reemplazando terrenos

degradados destinados a cultivos ilícitos pero también otros destinados

a la alimentación, sin olvidar que tan sólo cubriríamos la demanda

interna de combustible.

Tampoco podemos olvidar que la creación de grandes extensiones

monocultivadas obliga a usar grandes cantidades de biocidas para

controlar las posibles plagas que puedan aparecer. Además, una

extensión monocultivada es siempre mucho más susceptible a las

plagas que una zona donde se hagan cultivos mixtos con diversas


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especies.

A fin de que los biocombustibles sean significativos en el mercado

energético mundial, son necesarias grandes superficies de cultivo. A

nivel global, y con el objeto de reducir los posibles impactos generados

por la producción de biocombustibles, se están desarrollando

procedimientos para la certificación de su producción. Es así como el

gobierno holandés, entre otros, está orientando que los biocombustibles

importados tengan una certificación con criterios ambientales y sociales.

La certificación de todo el proceso será necesaria para garantizar la

sostenibilidad global de la producción y el uso de biocombustibles (IPM,

2007).

El MAVDT (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial)

adelanta, desde finales de 2007, una consultoría con el objeto de definir

el esquema de certificación de los biocombustibles que se

produzcan en Colombia, como un mecanismo que permitirá su

posicionamiento en los mercados emergentes internacionales.

En términos generales, la producción de biocombustibles puede tener

impactos tanto positivos como negativos sobre la biodiversidad y el

medio ambiente. Entre los efectos beneficiosos se deben contar:

Una reducción del consumo de combustibles fósiles.

Un posible cambio de las actividades agropecuarias,

especialmente de ganadería, que conlleve a la regeneración

de terrenos degradados, o el reemplazo de cultivos ilícitos.


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La reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero

como consecuencia del uso de biocombustibles líquidos, siempre

y cuando el análisis de ciclo de vida muestre una disminución

neta de gases de efecto invernadero.

En cuanto a los potenciales impactos negativos de la producción de

biocombustibles, en caso de no adoptar criterios tecnológicos y

ambientales adecuados, deben tenerse en cuenta, entre otros, los

siguientes:

Pérdida de biodiversidad.

Transformación de ecosistemas naturales con la consecuente

pérdida de los servicios ambientales asociados a estos

ecosistemas.

Establecimiento de monocultivos en donde previamente existían

ecosistemas naturales.

Aumento de emisiones de gases de efecto invernadero ante

una posible deforestación de ecosistemas boscosos.

Aumento en el consumo y contaminación del agua.

Aumento en el uso de fertilizantes y plaguicidas.

Mayor degradación y erosión de suelos.


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Incremento en la generación de vinazas en la producción de

etanol, y metanol y glicerina en la producción de biodiesel.

Emisiones atmosféricas de impacto local que requieren una

mayor evaluación tanto en su incidencia sobre la salud humana

como sobre el ambiente.

Introducción y propagación de organismos genéticamente

modificados así como de especies exóticas.

De acuerdo con lo anterior, las estrategias deben estar encaminadas a

incorporar efectivamente consideraciones ambientales en la toma de

decisiones públicas y privadas, con el objetivo de potencializar los

impactos positivos y contrarrestar los negativos de la producción y el

uso de biocombustibles en Colombia. Es evidente que los

biocombustibles pueden presentarse como una alternativa de desarrollo

y crecimiento, siempre que haya una gestión responsable, enfocada al

progreso del país y el bienestar de su gente.

Resulta obvio que algunos países en vías de desarrollo son bendecidos

con tierras de gran riqueza agrícola, aptas para su producción y

comercialización. Sin embargo, si sólo se conforman con la simple

extracción de la materia prima sin dar valor agregado al aceite, si no se

le da prioridad a la demanda interna, si no se diversifican los cultivos,

no se gestiona ética y responsablemente, estas riquezas renovables

pueden convertirse en un arma de doble filo y esta gran oportunidad se

convertirá en otra vena más por donde se desangre un valioso recurso


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natural que terminará alimentando el apetito voraz de los autos de

algún país industrializado. Entonces los biocombustibles no serán más

que el subsidio de los pobres para el bienestar de los más favorecidos

(Avellaneda, F. 2007).

Sobre toda perspectiva, deberíamos tener siempre presente ―que la

energía mas ambiental y más pura es la que se emplea en nuestro

compromiso particular y colectivo por el ahorro energético de nuestro

planeta‖.


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4.15. Materias primas y reactivos.

Las principales materias primas para la elaboración de biodiesel son las

semillas oleaginosas y sus aceites derivados. Se puede decir que la

producción de biodiesel proviene mayoritariamente de los aceites

extraídos de semillas oleaginosas tradicionales, especialmente

girasol, soja, colza y palma. Sin embargo, cualquier materia que

contenga triglicéridos puede utilizarse para la producción de biodiesel

(aceites de fritura usados, sebo de vaca, grasa de pollo y de

pescado, etc.). La producción de aceites vegetales es factible a partir

de más de 300 especies diferentes. Sin embargo las condiciones

climáticas, geográficas, el rendimiento de cultivo, el contenido en aceite

y la necesidad de mecanizar la producción limitan actualmente las

plantas oleaginosas rentables a unas cuantas especies (Diaz, M.A.L.

2005).

El reto para cualquier país o región consiste en la implementación de

procesos basados en materias primas autóctonas, los cuales se deben

optimizar para obtener un biodiesel con un costo de producción bajo que

lo haga competitivo, pero que cumpla con las especificaciones

internacionales de calidad para su uso como combustible en motores

diesel.

A continuación se detallan las principales materias primas para la

elaboración del biodiesel, haciendo un énfasis especial en los aceites

reciclados las cuales fueron las materias primas utilizadas en la parte

experimental de esta tesis.


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4.15.1. Aceites vegetales tradicionales (1ª generación)

Se denominan biocombustibles de primera generación al etanol y al

biodiesel obtenidos a partir de cultivos energéticos tradicionales; y de

segunda generación a los obtenidos a partir de especies vegetales que

no entren en competencia directa con el mercado alimentario, o

residuos vegetales o animales.

Los productos utilizados para la producción de biodiesel denominados

―de primera generación‖, son obtenidos principalmente a partir de

semillas oleaginosas mundialmente conocidas, como la soja, girasol y

palma (Mittelbach, M., Remschmidt, C. 2004; Knothe, G., Krahl, J., Van

Gerpen, J. 2005; Agarwal, A.K. 2007; Canakci, M., Sanli, H. 2008; Pinzi,

S., Garcia, I.L., Lopez-Gimenez, F.J., de Castro, M.D.L., Dorado, G.,

Dorado, M.P. 2009; Moser, B. 2009).

4.15.2. Materias primas alternativas (2ª generación)

Además de las cuatro grandes oleaginosas (colza, girasol, soja y

palma), también existen otras plantas de aceites comestibles con las

cuales es posible producir biodiesel como los aceites de coco (Kumar,

D., Kumar, G., Poonam, Singh, C.P. 2010), maní, algodón

(Georgogianni, K.G., Kontominas, A.G., Pomonis, P.J., Avlonitis, D.,

Gergis, V. 2008), mostaza, oliva, etc. Sin embargo estos cultivos han

sido fuertemente cuestionados por algunos sectores, ya que se les

acusa de competir con la alimentación, de hacer un extensivo uso de la

tierra, así como de la necesidad de irrigación, fertilización y control


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(herbicidas y plaguicidas) (Pinzi, S., Garcia, I.L., Lopez-Gimenez, F.J.,

de Castro, M.D.L., Dorado, G., Dorado, M.P. 2009).

Pero el principal problema de estas oleaginosas es su precio, debido a

que el costo del aceite representa un 75 a 85% del precio total del

biodiesel. Sin embargo la demanda de la producción de biodiesel en

todo el mundo crece exponencialmente debido a las nuevas leyes

gubernamentales que ordenan la utilización de un 10% de energías

renovables para el 2010 en la mayoría de los países (Canakci, M., Sanli,

H. 2008). Paradójicamente, incluso combinando las producciones de las

materias primas predominantes, no serían suficientes para suplir la

demanda mundial de biodiesel.

Además de los aceites vegetales convencionales, existen otras especies

más adaptadas a las condiciones del país donde se desarrollan y

podrían estar mejor posicionadas en el ámbito de los cultivos

energéticos. La búsqueda de nuevas materias primas que no compitan

con el mercado de la alimentación es un tópico que despierta gran

interés. Pero además una oleaginosa alternativa ideal para la

producción de biodiesel debe caracterizarse por una gran adaptabilidad

climática a la región donde se cultiva (lluvias o sequías, tipo de suelo,

latitud, etc.), disponibilidad regional, alto contenido de aceite, bajo

contenido de ácidos grasos libres, compatibilidad con la estructura

existente en el campo, bajas necesidades agrícolas (fertilizantes, agua,

pesticidas), crecimiento definido por temporada, maduración uniforme

de su cosecha, mercado potencial para los subproductos y la

habilidad de crecer en tierras no deseables para la agricultura y/o

fuera de temporada de los cultivos tradicionales (Moser, B. 2009).


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Una gran variedad de oleaginosas han sido evaluadas con el

objetivo de encontrar una alternativa económicamente viable, que

compita con los precios del petróleo y que además sea una solución

sustentable que cumpla consideraciones técnicas, éticas y económicas

y sociales para la producción de biodiesel. Algunas de ellas son:

Jatropha curcas (Pinzi, S., Garcia, I.L., Lopez-Gimenez, F.J., de Castro,

M.D.L., Dorado, G., Dorado, M.P. 2009; Lu, H., Liu, Y., Zhou, H., Yang,

Y., Chen, M., Liang, B. 2009), Pongamia pinnata (Naik, M., Meher, L.C.,

Naik, S.N., Das, L.M. 2008), Ricinus communis (aceite de castor) (Da

Silva, N.D., Maciel, M.R.W., Batistella, C.B., Filho, R.M. 2006), Cynara

cardunculus (cardo) (Pinzi, S., Garcia, I.L., Lopez-Gimenez, F.J., Luque

de Castro, M.D., Dorado, G., Dorado, M.P. 2009; Encinar, J.M.,

Gonzalez, J.F., Rodriguez, J.J., Tejedor, A. 2002), Arachis hipogea L.

(aceite de maní) (Kaya, C., Hamamci, C., Baysal, A., Akba, O., Erdogan,

S., Saydut, A. 2009), Eruca Sativa Gars (Li, S., Wang, Y., Dong, S.,

Chen, Y., Cao, F., Chai, F., Wang, X. 2009), Madhuca indica (mahua

oil), Azadirachta indica (Neem oil), Calophyllum inophyllum

(nagchampa/polanga oil), Hevea brasiliensis (aceite de semilla de

caucho), Brassica carinata (ethiopian mustard oil), Carmelina sativa

(Gold of pleasure oil), Asclepias syriaca (milkweed oil), Terminalia

catappa, Cuphea ssp. (cuphea), Moringa oleífera, Nicotiana tabacum,

Zanthoxylium bungeanum, Heterotropic microalgal, Melia azedarach,

Balanites aegyptiaca, Terminalia catappa, Asclepias syiaca, Carthamus

tinctorius, Sesamun indicu,. Sclerocarya birrea, Cucurbita pepo

(Mittelbach, M., Remschmidt, C. 2004; Moser, B. 2009; Singh, S.P.,

Singh, D. 2010).


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4.15.2.1. Aceites de fritura usados

El aceite residual de cocina es uno de los grandes responsables de la

contaminación del agua. Los aceites comestibles provenientes de

materias primas como girasol, soja, oliva, maíz o palma, forman en la

superficie del agua una película difícil de eliminar que afecta su

capacidad de intercambio de oxígeno y altera el ecosistema.

Las grasas animales y los aceites de cocina usados son conocidas

como ―grasas amarillas‖ si el nivel de {cidos grasos libres es menor al

15% p/p, y ―grasas oscuras o marrones‖ si el contenido de AGL es

superior al 15% p/p (Canakci, M., Van Gerpen, J. 2001).

La necesidad de refinado de algunos aceites vegetales no

los hace económicamente factibles para la producción de biodiesel,

debido al alto costo de la materia prima y de producción (Haas, M.J.

2005; Marchetti, J.M., Miguel, V.U., Errazu, A.F. 2008). El costo del

aceite refinado representa un 75 a 85% del precio total del biodiesel

(Girard, P., Fallot, A. 2006).

Los aceites residuales de cocina usados son principalmente obtenidos

de la industria de restaurantes o reciclados en sitios especiales. Puede

no tener ningún costo o un 60% menos que los aceites refinados

dependiendo de la fuente y la disponibilidad (Predojevic, Z.J. 2008). Los

aceites usados presentan un gran nivel de reutilización, y muestran una

buena aptitud para su aprovechamiento como biocombustible (Agarwal,

A.K. 2007).


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Sin embargo, estos aceites tienen propiedades tanto del aceite crudo

como del refinado. El calor y el agua aceleran la hidrólisis de los

triglicéridos y aumenta el contenido de ácidos grasos libres en el aceite.

El material insaponificable, la viscosidad y la densidad aumentan

considerablemente debido a la formación de dímeros y polímeros, pero

el índice de yodo y la masa molecular disminuyen (Enweremadu, C.C.,

Mbarawa, M.M. 2009).

Por estas razones, la utilización de aceites usados presenta dificultades

logísticas y técnicas, no sólo por su recogida, sino también por su

control y trazabilidad debido a su carácter de residuo. Otros problemas

encontrados al utilizar aceites reciclados para producir biodiesel tienen

que ver con los altos contenidos de material insaponificable, cantidad de

agua y el alto contenido de ácidos grasos libres, por lo cual requiere de

varios procesos para acondicionar el aceite para la

transesterificación. También el producto suele presentar una baja

estabilidad a la oxidación, por lo que no cumple la norma UNE 14214 y

obliga a agregar antioxidantes. Finalmente la calidad del biodiesel

producido normalmente no cumple con las especificaciones de pureza

requeridas, por lo que debe ser sujeto a una destilación. Todos estos

problemas y procesos adicionales elevan los costos de producción

(Canakci, M., Sanli, H. 2008).

A pesar de estos problemas los aceites reciclados son considerados

como una de las alternativas con mejores perspectivas en la producción

de biodiesel, ya que es la materia prima más barata, y con su uti lización

se evitarían los costes de tratamiento como residuo. Por estos motivos,

una gran variedad de investigadores han trabajado con diferentes

aceites de fritura reciclados desde hace más de 26 años (Tomasevic,


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A.V., Siler-Marinkovic, S.S. 2003; Mittelbach, M., Remschmidt, C. 2004;

Wu, Y., Lin, Y., Chang, C. 2007; Georgogianni, K.G., Kontominas, M.G.,

Tegou, E., Avlonitis, D., Gergis, V. 2007; Dias, J.M., Alvim-Ferraz,

M.C.M., Almeida, M.F. 2008; Phan, A.N., Phan, T.M. 2008; Meng, X.,

Chen, G., Wang, Y. 2008; Predojevic, Z.J. (2008) Bansal, G., Zhou, W.,

Tan, T., Neo, F., Lo, H. 2009).

España es un gran consumidor de aceites vegetales, principalmente de

oliva y girasol. Estos aceites presentan un bajo nivel de reutilización,

por lo que no sufren grandes alteraciones y muestran una buena aptitud

para su aprovechamiento como biocombustible. Los datos de consumo

en España se sitúan en torno al millón de toneladas, lo que implica una

producción de aceites usados en torno a las 750000 toneladas al año.

La estructura de este consumo se caracteriza por un peso muy

elevado del sector hogar, alrededor del 70% del total, y el resto

corresponde al sector hostelero e industrial (Diaz, M.A.L. 2005). En

España la Ley 10/98 de Residuos establece la prohibición de verter

aceites usados, lo cual es un incentivo más para su utilización en

la fabricación de biodiesel.


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4.16. ETAPAS DE PRODUCCIÓN DEL BIODIESEL

4.16.1. Transesterificación

Tradicionalmente el biodiesel es obtenido mediante una

transesterificación de aceites o grasas, haciendo reaccionar un alcohol

de cadena corta (usualmente metanol) en presencia de un catalizador

(usualmente NaOH). Las materias primas más frecuentes para la

producción de biodiesel son los aceites de las oleaginosas de

producción mundial, tales como girasol, soja, palma africana y otros

(Knothe, G., Krahl, J., Van Gerpen, J. 2005; Dias, J.M., Alvim-Ferraz,

M.C.M., Almeida, M.F. 2008).


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4.16.1.1. Principios químicos de la reacción de transesterificación

La reacción de transesterificación depende principalmente de la

naturaleza de la materia prima, la concentración del catalizador, la

relación molar alcohol-aceite, la temperatura, la agitación, presión y

tiempo de reacción, el contenido de humedad, y de ácidos grasos libres

(Ma, F.R., Hanna, M.A. 1999; Canakci, M., Van Gerpen, J. 2001;

Dorado, M., Ballesteros, E., de Almeida, J., Schellert, C., Löhrlein, H.,

Krause, R. 2002; Mittelbach, M., Remschmidt, C. 2004), ver figura 8.

Figura 8. Reacción de Transesterificación.


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En la reacción de transesterificación (Figuras 9 y 10), un mol de

triglicéridos reacciona con tres moles de alcohol para formar un mol de

glicerol y tres moles de los respectivos alquilésteres, en una secuencia

de tres reacciones reversibles donde los triglicéridos son convertidos a

diglicéridos, monoglicéridos y finalmente glicerol. El glicerol y los

ésteres son productos inmiscibles que se distribuyen en dos fases

después de la reacción. Estas fases pueden ser separadas después de

decantar o centrifugar.

Existen varios tipos de catálisis para la transesterificación pero

comercialmente para la producción de biodiesel la más

comúnmente utilizada es la catálisis homogénea, que se puede

dividir principalmente en alcalina y ácida. También se han utilizado otros

tipos de catalizadores heterogéneos (en fase sólida). Otras alternativas

interesantes pueden ser la utilización de catalizadores enzimáticos

como las lipasas (Haas, M.J. 2005).

Figura 9. Otra formulación para realizar la reacción de transesterificación.


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Figura 10. Etapas en la reacción de transesterificación.


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4.16.1.2. Catálisis homogénea

4.16.1.2.1. Catálisis básica

ROH: Alcohol

B: Catalizador básico

R, R´, R´´ y R´´´: Cadenas alifáticas

Figura 11. Mecanismo de la transesterificación con catálisis básica para los triglicéridos.


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En la Figura 11 se explica el mecanismo de la reacción de la

transesterificación alcalina para los triglicéridos. Monoglicéridos y

diglicéridos reaccionan con el mismo mecanismo (Schuchardt, U.,

Sercheli, R., Vargas, R. 1998; Meher, L.C., Vidya Sagar, D., Naik, S.N.

2006).

La transesterificación alcalina homogénea es el proceso preferido por la

industria para producir biodiesel. Generalmente es más rápida y menos

costosa cuando la comparamos con la ácida u otros tipos de catalizador.

Las bases fuertes como el NaOH y el KOH son los catalizadores más

usados. Estos hidróxidos presentan altas conversiones a condiciones

moderadas y tiempos de reacción cortos, además son menos

corrosivos para los equipos industriales y requieren pequeños

volúmenes de alcohol, lo que representa reactores económicos y de

menor tamaño (Mittelbach, M., Remschmidt, C. 2004; Agarwal, A.K.

2007; Moser, B. 2009). Sin embargo para funcionar óptimamente se

requiere de una materia prima de alta calidad, es decir de aceites

con una concentración baja de ácidos grasos libres, sin gomas ni

impurezas. También es indispensable que su humedad sea mínima, de

lo contrario se presentarán reacciones secundarias de saponificación o

de neutralización (ver Figura 12) (Canakci, M., Van Gerpen, J. 2001;

Mittelbach, M., Remschmidt, C. 2004; Rashid, U., Anwar, F., Moser,

B.R., Ashraf, S. 2008).


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Figura 12. Reacciones de saponificación y neutralización.

En el caso de la catálisis alcalina, es muy importante que los

catalizadores se mantengan en estado anhidro. Debe evitarse su

contacto prolongado con el aire, pues éste disminuye su efectividad

debido a la interacción con la humedad y con el dióxido de carbono

(Meher, L.C., Vidya Sagar, D., Naik, S.N. 2006; Agarwal, A.K. 2007).

También se acostumbra a usar metóxido de sodio o de potasio para

obtener mejores rendimientos debido a que no forman agua sobre la

reacción con los alcoholes, como sí sucede con los hidróxidos (Dias,

J.M., Alvim-Ferraz, M.C.M., Almeida, M.F. 2008; Zhou, W.Y., Boocock,

D.G.B. 2006). Sin embargo es más tóxico e inflamable, y se puede

presentar la formación de otros subproductos además de su mayor

costo. Otros alcóxidos, tales como el etóxido de calcio han sido

utilizados para la producción de biodiesel, aunque con mayores


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demandas de alcohol y de catalizador (Liu, X.J., Piao, X.L., Wang, Y.J.,

Zhu, S.F. (2008).

Además, NaOH, KOH, NaOCH3 y KOCH3 han sido usados por muchos

investigadores (Encinar, J.M., Gonzalez, J.F., Rodriguez, J.J., Tejedor,

A. 2002; Dorado, M., Ballesteros, E., de Almeida, J., Schellert, C.,

Löhrlein, H., Krause, R. 2002; Tomasevic, A.V., Siler-Marinkovic, S.S.

2003; Phan, A.N., Phan, T.M. 2008; Dias, J.M., Alvim-Ferraz, M.C.M.,

Almeida, M.F. 2008) para la transesterificación de aceites usados y

refinados, pero sin uniformidad en sus resultados y sus preferencias,

debido a que cada aceite tiene un comportamiento diferente, así sea de

la misma especie. Los valores más frecuentes van desde 0.4% hasta

1.5% p/p, haciendo obligatoria la optimización en cada caso.

4.16.1.2.2. Catálisis ácida

Los ácidos más utilizados son los ácidos fosfórico, sulfúrico, sulfónico y

clorhídrico (Helwani, Z., Othman, M.R., Aziz, N., Kim, J., Fernando,

W.J.N. 2009). Los catalizadores ácidos son recomendados para

transesterificar aceites con un alto contenido de ácidos grasos libres

tales como el aceite de palma o los aceites reciclados (May, C.Y. 2004).

La catálisis ácida también se emplea para pretratar algunos aceites

como una etapa previa a la transesterificación básica, debido a que

también esterifica los ácidos grasos libres contenidos en las grasas y

los aceites (ver Figura 8) consiguiéndose altos rendimientos (Pinzi, S.,

Garcia, I.L., Lopez-Gimenez, F.J., Luque de Castro, M.D., Dorado, G.,

Dorado, M.P. 2009). Sin embargo, la reacción es lenta y requiere

temperaturas y presiones más altas, y de igual manera demanda


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mayores cantidades de alcohol. Al igual que la catálisis básica la

reacción es fuertemente afectada por la presencia de agua,

disminuyendo el rendimiento de la transesterificación (Moser, B. 2009;

Enweremadu, C.C., Mbarawa, M.M. 2009). En la Figura 13 se puede

observar el mecanismo de la reacción (Schuchardt, U., Sercheli, R.,

Vargas, R. 1998).

ROH: alcohol

R, R´, R´´ y R´´´: Cadenas alifáticas

Figura 13. Mecanismo de la transesterificación con catálisis ácida.


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4.16.1.3. Catálisis heterogénea

Los catalizadores heterogéneos son aquellos que se encuentran en una

fase diferente a la de los reactantes, es decir que no se encuentran

disueltos en el alcohol o en el aceite, sino que son sólidos y son

fácilmente recuperables por decantación o filtración al final de la

reacción (Helwani, Z., Othman, M.R., Aziz, N., Kim, J., Fernando, W.J.N.

2009).

La transesterificación llevada con la catálisis homogénea presenta

problemas como son la formación de jabones y la necesidad de

purificación y eliminación de subproductos de la reacción, el

tratamiento de efluentes residuales, además de la corrosión

inherente en el caso de catalizadores ácidos (Meng, X., Chen, G.,

Wang, Y. 2008).

Se han utilizado catalizadores heterogéneos como hidrotalcitas

(Trakarnpruk, W., Porntangjitlikit, S. 2008), carbonato de calcio, óxidos

de estaño, magnesio y zinc, entre otros. Esta catálisis sólo requiere de

la evaporación del metanol sin producción de efluentes residuales,

además también se obtiene un glicerol puro sin contaminantes (Melero,

J.A., Iglesias, J., Morales, G. 2009). Sin embargo su elevado costo

debido a la necesidad de elevadas condiciones de temperatura y

presión como también de grandes volúmenes de alcohol, no permiten

todavía una aplicación comercial en la producción de biodiesel

(Mittelbach, M., Remschmidt, C. 2004).


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4.16.1.4. Catálisis enzimática

Los catalizadores enzimáticos como las lipasas son capaces de

catalizar la transesterificación de los triglicéridos (Helwani, Z., Othman,

M.R., Aziz, N., Kim, J., Fernando, W.J.N. 2009). Tienen la ventaja de ser

reutilizables y hacer que el glicerol sea fácilmente eliminado, convierten

los ácidos grasos libres en ésteres y no son inhibidas por la presencia

de agua. Sin embargo, el metanol o el glicerol pueden inactivar las

enzimas al acumularse, pero su mayor inconveniente es que los costos

de producción de las lipasas son mayores que los catalizadores

alcalinos o los ácidos (Fukuda, H., Kondo, A., Noda, H. 2001;

Mittelbach, M., Schober, S. 2003; Haas, M.J. 2005; Meher, L.C., Vidya

Sagar, D., Naik, S.N. 2006).

4.16.1.5. Alcoholes

Los alcoholes que tradicionalmente se usan en la

transesterificación son de cadena corta, principalmente metanol

(Rashid, U., Anwar, F., Moser, B.R., Ashraf, S. 2008) y etanol (Alamu,

O.J., Waheed, M.A., Jekayinfa, S.O. 2008). Se pueden utilizar otros

alcoholes como propanol, isopropanol, butanol y pentanol (Ma, F.R.,

Hanna, M.A. 1999; Encinar, J.M., Gonzalez, J.F., Rodriguez, J.J.,

Tejedor, A. 2002; Georgogianni, K.G., Kontominas, M.G., Pomonis, P.J.,

Avlonitis, D., Gergis, V. 2008), pero estos son mucho más sensibles a

la contaminación con agua, además son más costosos y requieren

grandes relaciones molares y temperaturas altas .

El metanol tiene un menor costo y presenta algunas ventajas químicas y

físicas sobre el resto de los alcoholes, como su rapidez de reacción con


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los triglicéridos y que disuelve fácilmente el NaOH (Ma, F.R., Hanna,

M.A. 1999). Es importante resaltar la alta toxicidad del metanol y su

inflamabilidad, y que éste se obtiene principalmente de fuentes fósiles

no renovables como el gas metano.

El etanol, en cambio, proviene de materias primas renovables: caña de

azúcar, remolacha azucarera, y otros vegetales celulósicos (Girard,

P., Fallot, A. 2006). Por eso el etanol es de particular interés

principalmente porque es menos costoso que el metanol en algunas

regiones del mundo (Moser, B. 2009). También es posible obtenerlo

mediante destilación seca de la madera, pero este proceso aún no se

aplica a gran escala. Sin embargo, la formación de éster etílico

comparativamente es más difícil que la de éster metílico, especialmente

la formación de una emulsión estable durante la etanólisis es un

problema (Zhou, W.Y., Boocock, D.G.B. 2006).

El etanol y el metanol no se disuelven con los triglicéridos a

temperatura ambiente y la mezcla debe ser agitada mecánicamente

para permitir la difusión. Durante la reacción generalmente se forma

una emulsión, en la metanólisis esta emulsión desciende rápidamente

formándose una capa rica en glicerol quedándose en la parte superior

otra zona rica en éster metílico. En cambio en la etanólisis esta

emulsión no es estable y se complica mucho la separación y purificación

de los ésteres etílicos. La emulsión está causada en parte por la

formación de monoglicéridos y diglicéridos intermedios que contienen

tanto grupos hidróxidos polares como cadenas de hidrocarburos no

polares.


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La relación estequiométrica para la transesterificación requiere tres

moles de alcohol y un mol de triglicérido para producir tres moles de

ésteres y un mol de glicerol. La transesterificación es una reacción de

equilibrio reversible que necesita un exceso de alcohol para conducir la

reacción hacia la derecha. El exceso de metanol puede ser recuperado

después de la reacción (Enweremadu, C.C., Mbarawa, M.M. 2009). Para

una conversión máxima se recomienda utilizar una relación molar de

6:1, sin embargo esta relación dependerá del tipo de materia prima

utilizada. Un valor alto de relación molar de alcohol afecta a la

separación de glicerina debido al incremento de solubilidad. Cuando la

glicerina se mantiene en la solución hace que la reacción revierta hacia

la izquierda, disminuyendo el rendimiento de los ésteres. Por otro lado

si la cantidad de alcohol no es suficiente, el producto contendrá

monoglicéridos y diglicéridos, los cuales cristalizan muy

fácilmente en el biodiesel y pueden causar obstrucción de los filtros y

otros problemas en el motor (Dorado, M., Ballesteros, E., de Almeida, J.,

Schellert, C., Löhrlein, H., Krause, R. 2002; Knothe, G., Krahl, J., Van

Gerpen, J. 2005; Van Gerpen, J. 2005; Agarwal, A.K. 2007).

4.16.1.6. Temperatura y presión

La transesterificación puede ocurrir a presión atmosférica y a diferentes

temperaturas dependiendo de la materia prima utilizada. El rendimiento

de la reacción es directamente proporcional a la temperatura (Ma, F.R.,

Hanna, M.A. 1999; Meher, L.C., Vidya Sagar, D., Naik, S.N. 2006).

Frecuentemente la transesterificación se lleva a cabo a una temperatura

cercana al punto de ebullición del alcohol (a 60°C cuando se utiliza

metanol); sin embargo se han estudiado temperaturas que varían desde

25 a 250°C (Fukuda, H., Kondo, A., Noda, H. 2001).


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El biodiesel también puede ser producido mediante métodos a alta

presión, por ejemplo a 100 bares y 250°C usando grandes cantidades

de metanol y sin necesidad de pretratamiento de la materia prima o

también usando metanol a condiciones supercríticas a 350°C y 43 MPa.

Sin embargo, debido a los altos costos estos procesos no son

apropiados para la producción de biodiesel (Mittelbach, M.,

Remschmidt, C. 2004; Pinzi, S., Garcia, I.L., Lopez-Gimenez, F.J., de

Castro, M.D.L., Dorado, G., Dorado, M.P. 2009).

4.16.1.7. Tiempo de reacción

El rendimiento de la transesterificación es directamente proporcional al

tiempo de reacción, sin embargo puede variar dependiendo del tipo de

materia prima y del catalizador que se utilice (Ma, F.R., Hanna, M.A.

1999). La formación de metilésteres es abundante en los primeros

minutos con una buena agitación y condiciones óptimas, pero es casi

nula con el avance de la reacción después de 90 minutos (Darnoko, D.,

Cheryan, M. 2000).

4.16.2. Homogenización de los reactivos

El aceite es inmiscible con el metanol, lo que indica que la reacción

debe ser homogeneizada de alguna manera. La agitación mecánica de

los componentes es el método de homogeneización más comúnmente

usado, porque permite el contacto íntimo de los reactivos con buenos

resultados en el proceso batch y en continuo (May, C.Y. 2004; Darnoko,

D., Cheryan, M. 2000). Otra forma de homogeneizar ha sido la agitación

con ultrasonidos. Esta induce cavitaciones de gotas asimétricas

para colapsar en la interfase alcohol-aceite, mezclando diminutas


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gotas de un líquido en el otro (Georgogianni, K.G., Kontominas, M.G.,

Tegou, E., Avlonitis, D., Gergis, V. 2007; Stavarache, C., Vinatoru, M.,

Maeda, Y., Bandow, H. 2007; Kumar, D., Kumar, G., Poonam, Singh,

C.P. 2010).

También existe como alternativa la de añadir un solvente común al

alcohol y al aceite, tales como el tolueno o tetrahidrofurano (Mittelbach,

M., Remschmidt, C. 2004). Sin embargo el consumo de solvente puede

ser muy alto y al final el metanol y el solvente deben ser recuperados

por destilación.

4.16.3. Separación de fases

Después de la reacción de transesterificación ocurre una separación

espontánea de fases debido a su inmiscibilidad; entre ellas el

glicerol (fase inferior) debe ser retirado y se puede hacer por simple

decantación o centrifugado. Si se utiliza etanol es posible que se

dificulte esta separación por lo cual puede ser útil tratar con un ácido

débil la mezcla para descomponer los jabones y reducir emulsiones

(Enweremadu, C.C., Mbarawa, M.M. 2009). Algunas formas de

favorecer la separación de fase, recopiladas por Mitte lbach, son

las siguientes (Mittelbach, M., Remschmidt, C. 2004):

La adición de agua, glicerol extra o hexano.

Enfriar la mezcla.

Aplicación de alto voltaje para facilitar la separación de la fase polar


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(glicerol y residuos de alcohol y catalizador) de la no polar (ésteres y

alcohol).

4.16.4. Purificación del biodiesel

Después de la separación de fases, cada una debe lavarse para

purificarse y alcanzar la mayor concentración de metilésteres. En la

industria el metanol es recuperado por calentamiento de la fase éster.

Las trazas de glicerol y catalizador pueden ser eliminadas por lavados

con agua acidulada o agua pura hasta neutralizar. Los ácidos grasos

libres pueden ser recuperados de la fase éster por destilación,

aprovechando el hecho de que los FAME por lo general destilan a 30-

50°C menos que los AGL, sin embargo este proceso eleva demasiado

los costos de producción (Mittelbach, M., Remschmidt, C. 2004; Van

Gerpen, J. 2005; Enweremadu, C.C., Mbarawa, M.M. 2009). Otra

alternativa es hacer pasar los metilésteres a través de materiales

adsorbentes como la sílica gel o silicatos de magnesio sintetizados, así

como también se acostumbra usar sulfato ácido de sodio (Predojevic, Z.J.

2008).

4.16.5. Secado y almacenaje

Una vez lavado el biodiesel, éste debe ser secado a 110°C con una

agitación suave para eliminar el agua remanente. El agua puede

presentarse disuelta en el biodiesel o en forma de gotas en superficie.

La normativa de calidad permite una cantidad de agua máxima de 500

ppm. Sin embargo el biodiesel debe mantenerse seco. Esto es una

dificultad debido a que muchos tanques contienen agua en el fondo


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debido a la condensación. El agua suspendida en el biodiesel es un

problema en el equipo de inyección porque corroe las partes del

sistema. El agua también puede contribuir al crecimiento de

microorganismos en el combustible (también sucede en el diesel), que

contribuyen al aumento en la acidez y la formación de lodos que

taponarán los filtros del combustible (Agarwal, A.K. 2007; Moser, B.

2009).

El contacto con aire (estabilidad oxidativa) y agua (estabilidad

hidrolítica) son los mayores factores que afectan la estabilidad del

biodiesel. La oxidación es usualmente acompañada por un incremento

en la acidez y en la viscosidad del combustible o sus mezclas. Cualquier

biodiesel que vaya a ser almacenado por largos períodos deberá ser

tratado con aditivos antioxidantes (Mittelbach, M., Schober, S. 2003;

Knothe, G., Krahl, J., Van Gerpen, J. 2005; Merrill, L.I., Pike, O.A.,

Ogden, L.V., Dunn, M.L. 2008). De igual manera, con el fin de evitar la

oxidación del biodiesel, a la carga de los camiones y los tanques de

almacenamiento se les aplica una inyección de nitrógeno para evitar su

degradación durante el transporte.

Recientemente se ha descubierto un problema de excesiva

sedimentación en el biodiesel de soja y de palma debido al transporte y

los tanques de almacenamiento industrial. Estos precipitados evitan que

el producto cumpla con los requerimientos sobre contaminación y

filtrabilidad. Estos sedimentos reciben el nombre de esterilglucósidos

(Moreau, R.A., Scott, K.M., Haas, M.J. 2008; Van Hoed, V., Zyaykina,

N., De Greyt, W., Maes, J., Verhe, R., Demeestere, K. 2008).

Nota: Los valores reportados en la literatura varían en éste y


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todos los parámetros anteriormente expuestos, incluso para un mismo

tipo de aceite. Es por ello que lo primero que se debe hacer en cualquier

investigación de biodiesel es optimizar estas variables y estandarizar el

método de producción para cada aceite utilizado. Una gran variedad de

artículos recopilan algunas de estas condiciones para diferentes

materias primas, (Mittelbach, M., Remschmidt, C. 2004; Canakci, M.,

Sanli, H. 2008; Enweremadu, C.C., Mbarawa, M.M. 2009; Helwani, Z.,

Othman, M.R., Aziz, N., Kim, J., Fernando, W.J.N. 2009; Melero, J.A.,

Iglesias, J., Morales, G. 2009; Moser, B. 2009; Singh, S.P., Singh, D.

2010) entre muchos otros.

4.17. PROCESOS DE PRODUCCIÓN DEL BIODIESEL

Las tecnologías existentes para transesterificar son relativamente

simples, y pueden ser combinadas de diferentes maneras variando las

condiciones del proceso y la alimentación del mismo. La elección de la

tecnología será en función de la capacidad deseada de producción,

alimentación, calidad y recuperación del alcohol y del catalizador. En

general, plantas de menor capacidad y diferente calidad en la

alimentación (utilización al mismo tiempo de aceites refinados y

reutilizados) suelen utilizar procesos batch o discontinuos. Los procesos

continuos, sin embargo, son más idóneos para plantas de mayor

capacidad que justifique el mayor número de personal y requieren una

alimentación más uniforme (Mittelbach, M., Remschmidt, C. 2004).

4.17.1. Proceso discontinuo (batch)

El proceso discontinuo es el método más simple para la producción de

biodiesel. Sin embargo para obtener un biodiesel que cumpla con


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las normas existentes se requiere de tecnologías y condiciones

apropiadas que pueden dificultar la producción a pequeña escala

(Girard, P., Fallot, A. 2006). Este tipo de proceso se realiza en reactores

tipo ―batch‖ que están equipados con agitación y con un condensador de

reflujo. Las condiciones de operación son establecidas previamente de

acuerdo a la calidad de la materia prima. Es necesaria una agitación

rápida para una correcta mezcla en el reactor del aceite, el catalizador y

el alcohol. Luego en etapas posteriores se realiza la separación,

purificación y estabilización del biodiesel (Knothe, G., Krahl, J., Van

Gerpen, J. 2005). El tiempo de reacción suele variar entre 20 minutos y

dos horas, y varios autores han estudiado la cinética de esta reacción

en modo batch (Darnoko, D., Cheryan, M. 2000; Slinn, M., Kendall, K.

2009). En la Figura 14 se reproduce un diagrama de bloques de un

proceso de transesterificación en discontinuo.

Figura 14. Proceso de transesterificación en discontinuo (Miliarium, 2009).


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4.17.2. Proceso en continuo

Una variación del proceso discontinuo es la utilización de reactores

continuos del tipo tanque agitado (reactores CSTR). Este tipo de

reactores permite mayores tiempos de residencia y lograr aumentar los

resultados de la reacción. Así, tras la decantación de glicerol en el

decantador la reacción en un segundo CSTR es mucho más rápida. Un

elemento esencial en el diseño de los reactores CSTR es asegurarse

que la mezcla se realiza convenientemente para que la composición

en el reactor sea prácticamente constante. Esto tiene el efecto de

aumentar la dispersión del glicerol en la fase éster (Leevijit, T.,

Tongurai, C., Prateepchaikul, G., Wisutmethangoon, W. 2008).

Otra forma del proceso continuo es el reactor de tipo tubular. En este

caso la mezcla de reacción se mueve longitudinalmente, los

reactivos se mezclan en la dirección axial, y se aprovechan los

flujos turbulentos inducidos por bombas, agitadores estáticos

(Assmann, G., Blasey, G., Gutsche, B., Jeromin, L., Rigal, J.,

Armengaud, R., Cormary, B. 1996; Narvaez, P.C., Sanchez, F.J.,

Godoy-Silva, R.D. 2009) y ultrasonidos (Stavarache, C., Vinatoru, M.,

Maeda, Y., Bandow, H. 2007) para mezclar los reactivos. La agitación o

el flujo turbulento causan la dispersión de pequeñas gotas de la fase

oleosa en la metanólica. La agitación ultrasónica induce cavitaciones de

gotas asimétricas para colapsar en la interfase alcohol-aceite,

mezclando diminutas gotas de un líquido en el otro.

El resultado es un sistema en continuo que requiere tiempos de

residencia menores con el consiguiente ahorro energético. Este tipo de

reactor puede operar a elevada temperatura y presión para aumentar el


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porcentaje de conversión. Assman reporta tiempos de 15 minutos a 2

horas aguas-abajo de un reactor tubular en régimen turbulento

(Assmann, G., Blasey, G., Gutsche, B., Jeromin, L., Rigal, J.,

Armengaud, R., Cormary, B. 1996). De igual manera Narváez et al.

(Narvaez, P.C., Sanchez, F.J., Godoy-Silva, R.D. 2009) estudia y

caracteriza una metanólisis continua con aceite refinado de palma

(desgomado, blanqueado y desodorizado) en un reactor de pared liquida

en cocorriente.


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4.18. CONTROL DE CALIDAD DEL BIODIESEL

4.18.1. Estándares de calidad

La calidad del biodiesel determina el funcionamiento y la vida útil de los

equipos de inyección de combustible en los motores diesel, de igual

manera determina el éxito en el mercado y la satisfacción o el rechazo

de sus consumidores, principalmente a largo plazo.

La composición química del biodiesel y del diesel fósil es diferente,

dando origen a propiedades similares o diferentes según el caso. El

diesel no contiene oxígeno y contiene 30-35% de hidrocarburos

aromáticos, 65-70% de parafinas y trazas de olefinas, teniendo

componentes principalmente en el rango de C10 a C16. El biodiesel

contiene ácidos grasos de alquilésteres principalmente en el rango de

C16 a C18, con un contenido de oxígeno del 11% p/p (Mittelbach, M.,

Remschmidt, C. 2004).


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Tabla 8. Requerimientos del biodiesel según la norma europea EN 14214 (European

Committee for Standarization, CEN).

Propiedades

Unidades Mínimos Máximos Método

Contenido de metilésteres % p/p 96.5 - EN 14103

Densidad (15°C) kg/m3 860 900 EN ISO 3675

Viscosidad (40°C) mm2/s 3.50 5.00 EN ISO 3104

Punto de inflamación °C 120 - EN ISO 3679

EN ISO 20846

Contenido de azufre mg/kg - 10.0 EN ISO 20884

Residuo carbonoso Conradson % p/p - 0.30 EN ISO 10370

Número de cetano - 51.0 - EN ISO 5165

Contenido de cenizas sulfatadas. % p/p - 0.02 ISO 3987

Contenido de agua mg/kg - 500 EN ISO 12937

Contaminación total mg/kg - 24.0 EN 12662

Corrosión a la lámina de Cu - Clase 1 EN ISO 2160

Estabilidad a la oxidación h (110°C) 6.00 - EN 14112

Índice de acidez mg KOH/g - 0.50 EN 14104

Numero de Yodo g I2/100 g - 120 EN 14111

Metil linolenato % p/p - 12.0 EN 14103

Metilésteres poliinsaturados % p/p - 1.00 EN 14103

Contenido de metanol % p/p - 0.20 EN 14110

Contenido de monoglicéridos % p/p - 0.80 EN 14105

Contenido de diglicéridos % p/p - 0.20 EN 14105

Contenido de triglicéridos % p/p - 0.20 EN 14105

EN 14105

Glicerol libre % p/p - 0.02 EN 14106

Glicerol total % p/p - 0.25 EN 14105

Grupo I metales (Na + K) mg/kg - 5.00

EN 14108

EN 14109

Grupo II metales (Ca + Mg) mg/kg - 5.00 EN 14538


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Contenido de fósforo mg/kg - 10.0 EN 14107

POFF mg/kg - - -

Verano oC -

0 EN 116

Invierno -15


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Tabla 9. Requerimientos para diesel según la norma europea (EN 590).

Propiedades

Unidades Mínimos Máximos Método

Número de cetano - 51.0 - EN ISO 5165

Índice de cetano - 46.0 - EN ISO 4264

Densidad (15°C) kg/m3 820 845 EN ISO 3675

Hidrocarburos policíclicos aromático % p/p - 11.0 EN 12916

EN ISO 20846

Contenido de azufre mg/kg -

50 EN ISO 20847

EN ISO 20884

Punto de inflamación oC 55 - EN ISO 2719

Residuo carbonoso Conradson % p/p - 50 EN ISO 10370

Contenido de cenizas sulfatadas. % p/p - 0.01 EN ISO 6245

Contenido de agua mg/kg - 200 EN ISO 12937

Contaminación total mg/kg - 24 EN 12662

Corrosión a la lámina de Cu - Clase 1 EN ISO 2160

Estabilidad a la oxidación g/m3 - 25 EN ISO 12205

Lubricidad mm - 460 ISO 12156-1

Viscosidad (40°C) mm2/s 2.00 4.50 EN ISO 3104

Destilación - - - -

Recuperado a 250°C % v/v - 65 EN ISO 3405

Recuperado a 350°C - 85 -

95% v/v recuperado °C - 360 -

POFF (España)

-

Verano oC

0 EN 116

Invierno

-10


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Las normas estandarizadas son documentos aprobados y reconocidos

por un grupo de expertos de cada país para asegurar la alta calidad del

biodiesel, y se basan en una serie de parámetros físicos y químicos

establecidos para medir sus propiedades.

El cumplimiento de éstos es necesario para que el biodiesel pueda ser

comercializado.

Existe una gran variedad de materias primas utilizadas en la

producción de biodiesel, y el uso de unas u otras implica importantes

diferencias en las propiedades del biodiesel obtenido. A nivel regional

esta amplia gama de materias primas se reduce a aquellas que se

encuentran con una mayor disponibilidad. De este modo, en los países

europeos el biodiesel se produce principalmente a partir de aceite de

colza, mientras que en los americanos se realiza con aceite de soja,

excepto en las zonas tropicales y subtropicales de Centroamérica,

donde se produce con aceite de palma al igual que en Indonesia y

Malasia. Por esta razón cada país implementa sus propias normas

debido a que copiar estándares extranjeros puede constituir una

barrera, ya que en muchos casos estos estándares son diseñados con

el objetivo de controlar el mercado en lugar de facilitar su

implementación (Castro, P., Coello, J., Castillo, L. 2007).

Las principales normas técnicas para biodiesel son la europea EN

14214 (European Committee for Standarization, CEN, ver Tabla 8)

(CEN, 2002) y la estadounidense ASTM D6751 (American Standard

Test Methods). Además hace poco fue implementada la norma

ASTM D7467 para regular la mezcla de biodiesel con diesel de 6 a 20%

v/v (B6 a B20).


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Por su parte la norma CEN EN 590 (Tabla 9), que regula la calidad de

los gasóleos y mezclas de hasta el 5% de biodiesel, establece que todo

biodiesel mezclado en diesel convencional debe cumplir con los

estándares de la EN 14214.

Las diferencias entre ellas no sólo incluyen los estándares

de calidad considerados y los valores límites aplicados a cada uno de

ellos, sino también los métodos de medida, que aunque en muchos

casos se tratan de técnicas similares, emplean procedimientos

distintos que implican una difícil comparación entre los valores límite de

los estándares.

Otra diferencia esencial entre las especificaciones técnicas europea y

norteamericana es que la norma ASTM D6751 se aplica tanto a los

ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME) como a los ésteres etílicos

de ácidos grasos (FAEE), mientras que la norma EN 14214 sólo es de

aplicación para los primeros (FAME).

Las propiedades medidas para hacer las caracterizaciones hechas en

esta tesis a los biodiesel obtenidos están basados en la estandarización

europea EN 14214 (CEN. 2002).


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4.18.2. Propiedades del biodiesel y métodos evaluativos

Las propiedades del biodiesel dependen tanto del proceso de

fabricación como de la naturaleza de los lípidos a partir de los cuales se

ha producido. En las Tablas 10 y 11 se pueden observar algunas

propiedades de los aceites más usados y las de algunos biodiesel

producidos.

Tabla 10. Algunas propiedades de aceites vegetales usados en la producción de biodiesel.

Tipo de Viscosidad Densidad Número Punto Índice Índice

Aceite mm2/s a g/cm3 a Cetano Nube acidez Yodo

40°C 21°C

°C mg KOH/g g I2/100 g

Soja 33.1 0.914 38.1 -3.9 0.3-3.0 121-143

Colza 37.3 0.912 37.5 -3.9 >8.0 96-117

Girasol 34.4 0.916 36.7 7.2 0.6 127-142

Palma 39.6 0.918 42.0 - 6.9 53-57

Jatropha 36.80 0.916 - - 10.1 -

Sebo 51.2 0.920 40.2 - - 35-48


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Tabla 11. Algunas propiedades de biodiesel de diferentes orígenes.

Tipo de Viscosidad Densidad Número Punto Flash

aceite mm2/s a g/cm3 a cetano Nube Point

40°C 21°C °C

Diesel 2.0-4.5 0.82-0.86 51 -18

Soja 3.05-4.08 0.884 45-54 -2 a 2 178

Colza 3.50-5.00 0.87-0.90 49-62 -2 a -1 155

Girasol 4.20-4.40 0.880 59.7 1 183

Palma 4.3-6.3 0.918 62 13 164

Jatropha 3.5-5.0 0.881 50-58 4 164

Sebo 4.57-4.73 0.877 58 dic-15 150

UCO 4.25-4.63 0.873 50-52 9 110-166

Los aspectos más importantes que se deben procurar en la

producción de biodiesel para asegurar una operación libre de

problemas en los motores diesel son:

Reacción completa (evitar la presencia de mono, di y

triglicéridos).

Eliminación de la glicerina.

Eliminación del catalizador y otras sustancias.

Eliminación de alcohol.

Ausencia de ácidos grasos libres.


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Ausencia de agua en el producto final.

Si alguno de estos aspectos no se logra adecuadamente haciendo que

cumplan las especificaciones, se presentan diferentes tipos de

problemas en el motor tales como formación de depósitos en las

boquillas de inyección, corrosión, etc. Otros aspectos, tales como la

eliminación del metanol, son de importancia desde el punto de vista de

la manipulación segura del combustible. Por otro lado el biodiesel en

función de la naturaleza de la fuente, animal o vegetal,

proporcionará unas características particulares al nuevo combustible.

Por estas razones se deben realizar una serie de ensayos para

comprobar la calidad del combustible, que dependerá del nivel de

impurezas remanentes en el producto final. Las especificaciones

propuestas por la normativa EN 14214 son las que se describen a

continuación.

4.18.3. Normas para analizar la composición del biodiesel

4.18.3.1. Contenido de metilésteres (EN 14103)

El contenido de metilésteres (% FAME) se mide usando cromatografía

gaseosa (CG) con una columna de composición polar como fase

estacionaria. Los metilésteres son separados de acuerdo a la longitud

de sus cadenas (cantidad de C) y el número de dobles enlaces. La

norma estandarizada EN 14103 considera los ésteres contenidos entre

el miristato (C14:0) y el metil éster del ácido nervónico (C24:1).

Se utiliza metilheptadecanoato (99.5% de pureza) como patrón interno.


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Este parámetro nos indica la pureza que tiene el biodiesel. Un

biodiesel de calidad debe ser mínimo un contenido de metilésteres del

96.5% p/p cuando es puro. Un bajo contenido de metilésteres indica

unas condiciones de reacción no apropiadas, o la presencia de

contaminantes tales como alcohol residual, glicéridos, glicerol,

metales o componentes menores como tocoferoles, fosfolípidos, esteril

glucósidos (fitoesteroles), clorofilas, grasas solubles, vitaminas e

hidrocarburos (alcanos, escualenos, carotenos e hidrocarburos

policíclicos policarbonados) (Moser, B. 2009).

Con este mismo método es posible determinar la composición original

del aceite después de la transesterificación (EN 5508 y EN 5509). De

igual manera también es posible determinar el contenido de acido

linolénico (C18:3). Este ácido insaturado está limitado por las

especificaciones hasta un máximo de 12% p/p debido a que causa baja

estabilidad oxidativa y depósitos en el motor. De igual manera sólo

admite un máximo de metilésteres poliinsaturados (≥4 dobles enlaces)

de 1.0% p/p.

Las normas ASTM no tienen una norma equivalente, siendo uno de los

objetivos más importantes y de mayor dificultad a la hora de producir

biodiesel.

Este análisis cromatográfico es aplicado a los metilésteres, pero ellos

podrían necesitar modificaciones para analizar etil, isopropil o

alquilésteres más grandes, donde se presenta un pequeño

desplazamiento de picos en los cromatogramas (Knothe, G., Krahl, J.,

Van Gerpen, J. 2005).


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4.18.3.2. Contenido de mono-, di-, y triglicéridos (EN 14105)

La norma EN 14105 se utiliza para determinar simultáneamente el

contenido de glicerol, mono-, di y triglicéridos por cromatografía

gaseosa (CG), con una columna resistente de alta temperatura de

composición no-polar como fase estacionaria. El cromatógrafo debe

tener un inyector ―on-column‖ para la correcta introducción de los

triglicéridos en la columna cromatográfica, manteniendo así la

representatividad de la muestra. Se necesitan dos patrones internos

para calibrar la columna y los análisis: el primer patrón (P1) es el 1,2,4-

butanotriol (P1) para determinar y calibrar el contenido de glicerol, y el

segundo patrón (P2) es 1,2,3-tricaproilglicerol (tricaprina) que se usa

para detectar y analizar el contenido de mono-, di y triglicéridos.

Previamente al análisis las muestras son derivatizadas con N-metil–

N-trimetilsilil-trifluoracetamida (MSTFA) para mejorar las propiedades

cromatográficas de los glicéridos analizados. Sustancias de referencia

tales como glicerol, monooleína, monopalmitina, monoestearina,

dioleína y trioleína son usadas para obtener curvas de calibración

apropiadas.

La presencia de estos glicéridos indica una reacción incompleta,

por eso dependen de los procesos de producción. Pueden ser

reducidos optimizando las condiciones de la reacción o destilando el

producto final (Mittelbach, M., Remschmidt, C. 2004). Un valor alto de

mono y diglicéridos puede causar depósitos en los inyectores y en los

cilindros, debido a que poseen altos puntos de fusión y cristalizan a

bajas temperaturas. Por otro lado valores altos de triglicéridos indican

que hay aceite o grasa sin reaccionar, lo que produce un incremento en

la viscosidad (Agarwal, A.K. 2007). Los valores máximos permitidos son:


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0.8% p/p para monoglicéridos y 0.2% p/p para diglicéridos y

triglicéridos. Las normas ASTM no tienen una norma equivalente y por

lo tanto no los evalúan.

4.18.3.3. Contenido de glicerol libre y total (EN 14105, EN14106)

El glicerol libre es determinado por CG de acuerdo a la norma EN 14105

(sección anterior). El glicerol total es calculado a partir de la

contribución del glicerol libre y de las cantidades medidas de mono-, di,

y triglicéridos.

La mayoría del glicerol se separa del biodiesel por decantación o

centrifugación, pero el glicerol puede permanecer en forma de gotas

suspendidas o disuelto en la fase éster. Las grandes cantidades de

alcohol aumentan la solubilidad del glicerol en el biodiesel.

Su presencia normalmente se debe a una mala purificación del

biodiesel. Se soluciona mejorando o aumentando los pasos de lavado,

por lo que se recomienda lavar con agua caliente o con agua acidulada.

Niveles altos de glicerol pueden causar problemas de depósitos en el

inyector, así como colmatación de filtros. Pueden dañar los sistemas de

inyección debido a los compuestos inorgánicos y jabones que se

acumulan en la glicerina. Si la cantidad de glicerol es superior al 0.5%

esta puede afectar al contenido del residuo carbonoso (Knothe, G.,

Krahl, J., Van Gerpen, J. 2005).

Para el glicerol libre la norma europea EN 14214 establece un valor


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máximo de 0.02% p/p, y para el glicerol total se establece un valor

máximo de 0.25% p/p. La norma americana equivalente es la ASTM

D6584.

4.18.3.4. Contenido de metanol (EN 14111)

Para determinar el contenido de metanol en el biodiesel, las muestras

son calentadas a 80°C en viales herméticamente sellados para

evaporar el metanol presente. Un volumen de la fase gaseosa es

analizado por cromatografía de gases, usando 2-propanol como patrón

interno. Metanol libre de FAME es usado como referencia para obtener

la curva de calibración.

La mayoría de alcoholes usados en la transesterificación son más

solubles en la fase de glicerol que en la fase éster y por eso son

eliminados con el glicerol. Sin embargo, después de la separación, casi

2-4% del alcohol permanece en la fase éster. Procesos de evaporación

y lavados con agua son usados para eliminar los restos de alcohol. Las

cantidades de alcohol en el biodiesel son usualmente bajas y no causan

problemas en el funcionamiento del biocombustible pero disminuyen el

punto de ignición, y enmascaran la viscosidad y la densidad. Además

también pueden causar corrosión en las piezas de zinc y de aluminio

(Moser, B. 2009).

Para el contenido de metanol la norma europea EN 14214 establece un

valor máximo de 0.20% p/p. Las normas ASTM no tienen una norma

equivalente.


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4.18.3.5. Contenido de agua (EN ISO 12937)

La medida del contenido de agua se realiza mediante el método Karl

Fisher por medio de valoraciones columbimétricas. La muestra

previamente pesada se introduce en el recipiente de valoración de un

equipo Karl Fisher que induce la generación de yoduro en el ánodo por

oxidación electroquímica. Cuando se ha valorado toda el agua el exceso

de yoduro se detecta mediante un electrodo de punto final

electrométrico (la ausencia de yodo). De la cantidad de yoduro

generado se calcula la cantidad de electricidad requerida de acuerdo

con la Ley de Faraday. El contenido de agua es proporcional al yoduro

generado.

El biodiesel puede contener pequeñas cantidades de agua disueltas o

como gotas suspendidas. El agua se puede formar por condensación en

el tanque de almacenamiento, ya que depende de cómo se manipule y

transporte el combustible. El biodiesel es muy higroscópico y puede

absorber hasta 40 veces más agua que el diesel.

El agua puede provocar dos problemas en el motor:

Corrosión en los componentes del motor, generalmente

herrumbre. El agua se acidifica y acaba atacando a los tanques

de almacenamiento.

Contribución al crecimiento de microorganismos. Forman

lodos y limos que pueden colmatar los filtros. Además, algunos

de estos microorganismos pueden convertir el azufre que posea


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el combustible en ácido sulfúrico, que corroe la superficie

metálica del tanque.

Para el contenido de agua la norma europea EN 14214 establece un

valor máximo de 500 mg/kg. La norma americana equivalente es la

ASTM D2709.

4.18.3.6. Contenido de azufre (EN ISO 20846, EN ISO 20884)

El contenido de azufre del diesel se determina mediante la

espectrometría por fluorescencia de rayos X de longitud de onda

dispersa (UNE 14596). La muestra se mezcla con un patrón interno y se

expone a la radiación primaria de un tubo de rayos X. El contenido de

S se determina mediante una curva de calibración a partir de

patrones de calibración de azufre.

El azufre presente en el biodiesel se puede determinar mediante

fluorescencia de energía dispersa de rayos X (UNE 20884), o por

fluorescencia de ultravioleta dispersa (UNE – 20846).

El biodiesel en general presenta contenidos de azufre próximos a cero

que se obtienen a partir de aceites frescos, sin embargo el biodiesel

preparado a partir de aceites usados o mediante catálisis ácida puede

presentar cantidades considerables de azufre.

En el mercado existen variedades de diesel que contienen cantidades

muy pequeñas de azufre, implicando una pérdida de lubricidad. Las

mezclas con biodiesel tienen la ventaja que no sólo reducen el


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contenido en azufre sino que la lubricidad aumenta considerablemente.

Las mezclas de biodiesel mejoran este parámetro para el diesel original

ya que los metilésteres presentan un contenido muy bajo o nulo de

azufre. Conocido el contenido de azufre en ambos componentes por

separado, el valor en la mezcla se puede calcular con un balance de

materia. A partir de aquí se podrá saber qué porcentaje de biodiesel es

necesario para recuperar un diesel que no cumple la norma (Mittelbach,

M., Remschmidt, C. 2004).

Altos contenidos de azufre contribuyen al desgaste del motor y a la

aparición de depósitos que varían considerablemente en importancia

dependiendo en gran medida de las condiciones de funcionamiento del

motor. También pueden afectar al funcionamiento del sistema de control

de emisiones y a límites medioambientales.

Para el contenido de azufre la norma europea EN 14214

establece un valor máximo de 10.0 mg/kg. La norma americana

equivalente es la ASTM D5453, la que permite un máximo de 0.0015

ppm para el biodiesel Grado S15 y un máximo de 0.05 ppm para el de

grado S500 (Moser, B. 2009).

4.18.3.7. Contenido de cenizas sulfatadas (EN ISO 3987)

Para medir el contenido de cenizas se pesa exactamente una muestra

del material en un recipiente adecuado y se calienta hasta la

temperatura del punto de ignición, luego se le acerca una llama y se

permite que se queme toda la muestra. Luego se crema en una mufla a


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775°C durante un tiempo determinado para oxidar completamente el

carbón. Posteriormente a las cenizas que quedan se les agrega ácido

sulfúrico concentrado y se vuelven a calcinar a 775°C. Luego se enfría

en un desecador y se pesa hasta que la diferencia entre dos mediciones

consecutivas sea menor a 0.1 mg.

El contenido de cenizas en un biodiesel puede presentarse debido a tres

causas:

Sólidos abrasivos

Jabones metálicos solubles (sulfatos de Na y K)

Catalizadores no eliminados en el proceso

Tanto los sólidos abrasivos como los catalizadores no eliminados

favorecen el desgaste del inyector, bomba de inyección, pistón y anillos,

además de contribuir a la formación de depósitos en el motor (Knothe,

G., Krahl, J., Van Gerpen, J. 2005; Agarwal, A.K. 2007).

Debido a que el contenido de cenizas permitido para el biodiesel es

superior al del diesel es probable que algunas mezclas dejen de cumplir

la norma para bajos porcentajes de biodiesel. Conocido el porcentaje de

cenizas sulfatadas en ambos componentes por separado, el valor en la

mezcla se puede calcular con un balance de materia. A partir de aquí se

podrá saber el valor máximo de biodiesel que permite cumplir la norma.

Para el contenido de azufre la norma europea EN 14214 establece un


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valor máximo de 0.020% p/p. La norma americana equivalente es la

ASTM D874.

4.18.3.8. Contenido de fósforo (EN 14107)

El contenido de fósforo del biodiesel es medido usando un

espectrómetro de emisión de plasma acoplado con argón (ICP). Indica

la presencia de fosfolípidos en el producto debido a la presencia de

gomas en la materia prima, y puede reducirse desgomando o refinando

el aceite base. La presencia de fósforo puede dañar los convertidores

catalíticos de los autos.

Para el contenido de fósforo la norma europea EN 14214 establece un

valor máximo de 10.0 mg/kg. La norma americana equivalente es la

ASTM D4951 y acepta un máximo de 0.001% p/p.

4.18.3.9. Contenido de metales alcalinos (EN 14108, EN 14109, EN

14538)

El sodio y el potasio (Na y K) son determinados por espectrometría de

absorción atómica de llama (Norma EN 14108 -14109), mientras que el

magnesio y el calcio (Mg y Ca) son determinados por Espectrometría

ICP.

La presencia de metales alcalinos indica la presencia de catalizadores o

jabones solubles en el producto que producen depósitos abrasivos que

deterioran en el motor o taponan los filtros. También pueden

catalizar reacciones de polimerización no deseadas (Knothe, G.,


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Krahl, J., Van Gerpen, J. 2005).

Para el contenido de metales alcalinos ya sean del grupo I (Na + K)

como del grupo II (Mg + Ca) la norma europea EN 14214 establece un

valor máximo de 5.0 mg/kg. Las normas ASTM no tienen una norma

equivalente.

4.18.3.10. Contaminantes totales (EN 12662)

La contaminación total del combustible es una medida del material

insoluble después de su filtración. El combustible se calienta

previamente a 40°C, y luego se usa un filtro estándar de 0.8 µm de

celulosa. Un alto valor de impurezas insolubles causa taponamientos en

los filtros del motor y en las bombas de inyección (Pasqualino, J. 2006).

La contaminación total en el biodiesel es principalmente causada por

la presencia de jabones y sedimentos. La destilación del producto final

puede ser una alternativa para reducir esta contaminación total


Para el contenido de contaminación total la norma europea EN 14214

establece un valor máximo de 24.0 mg/kg. Las normas ASTM no tienen

una norma equivalente.

4.18.3.11. Corrosión a la lámina de Cobre (EN ISO 2160)

La corrosión a la lámina de cobre es una medida de la tendencia del

combustible a corroer las partes del motor o los tanques de

almacenamiento que están hechos de material de cobre, o aleaciones


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de cobre como el bronce. La forma de medirla es sumergiendo

durante 3 horas una lámina de cobre pulida en la muestra a analizar,

que se ha calentado a 50°C. La lámina de cobre se retira y se compara

su color con un patrón que posee diferentes niveles de corrosión. La

corrosión en el biodiesel es principalmente causada por componentes

sulfurosos y ácidos grasos libres (AGL).

La corrosión a la lámina de cobre la norma europea EN 14214 establece

un valor de 1 grado de corrosión. La norma americana equivalente es la

ASTM D130 y acepta un #3 de corrosión máximo.

4.18.3.12. Estabilidad a la oxidación (EN 14112)

Sirve para determinar la vida de almacenamiento y la degradación

potencial de un combustible durante su almacenamiento. Para

determinar la estabilidad a la oxidación en el biodiesel se utiliza un

equipo de oxidación acelerada llamado Rancimat. La muestra a

analizar se coloca en un recipiente a través de la cual se hace pasar

una corriente de aire purificado y se calienta a la temperatura

determinada (110°C). Durante la oxidación se liberan vapores que son

recogidos por el aire en un matraz con agua destilada en el cual un

electrodo mide la conductividad y su variación con el tiempo. Cuando la

conductividad aumenta rápidamente finaliza el periodo de inducción y el

tiempo transcurrido hasta un máximo (en horas), este valor representa

la estabilidad a la oxidación.

El contacto con el aire es la mayor causa de oxidación, produciendo un

aumento en el índice de acidez y la viscosidad del biodiesel. Esto

también produce un oscurecimiento en el color y causa mal olor. En los


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aceites originales existen antioxidantes naturales, pero algunos de ellos

son extraídos durante el refinado, por eso se permite el uso de aditivos

para mejorar este parámetro (Mittelbach, M., Schober, S. 2003). El

número de dobles enlaces (ácidos poliinsaturados) en el biodiesel

favorece la estabilidad a la oxidación (Canakci, M., Sanli, H. 2008).

La oxidación de un combustible suele venir acompañada de la formación

de gomas solubles e insolubles que pueden colmatar los filtros y formar

depósitos en las boquillas de los inyectores. Además, dicha estabilidad

a la oxidación se puede ver alterada por los diversos contaminantes que

pueden estar presentes en el biodiesel. Un tiempo inferior de estabilidad

a la oxidación no aseguraría la estabilidad del biodiesel durante su

almacenaje y distribución (Agarwal, A.K. 2007).

Para la estabilidad a la oxidación la norma europea EN 14214 establece

un valor mínimo de 6.0 horas. Las normas ASTM establecen un valor de

3 horas como mínimo con el mismo procedimiento.

4.18.3.13. Índice de Yodo (UNE 14110)

El índice de yodo mide el total de insaturaciones de un

aceite o su correspondiente biodiesel como la cantidad de I2

necesario para saturar a 100g de muestra. Es expresado como g

I2/100g. Para determinar el índice de yodo, una muestra pesada es

diluida en un solvente (una mezcla de ácido acético y ciclohexano) y se

hace reaccionar con reactivo de Wijs (contiene monocloruro de yodo)

durante una hora en la oscuridad. Luego las muestras son tituladas con

tiosulfato de sodio, luego se les adiciona agua y una cantidad de

solución de KI usando almidón como indicador. La titulación es


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comparada con un blanco.

Valores altos de índices de Yodo favorecen procesos de

polimerización y procesos de hidrólisis. Para el índice de yodo la norma

europea EN 14214 establece un valor máximo de 120 g I2/100 g. Las

normas ASTM no tienen una norma equivalente.

4.18.3.14. Número de cetano (EN ISO 5165)

Es un parámetro adimensional que sirve como medida de la

calidad de la ignición de un combustible para un motor Diesel. Un

mayor número de cetano indica una menor demora entre la inyección y

la ignición del combustible. De esta manera se asegura un buen

encendido en frío, una arrancada suave y un funcionamiento más

silencioso del motor. Un Numero de Cetano (NC) bajo indica una

combustión incompleta, lo que genera mayores emisiones de gases y

partículas, además aumenta los depósitos en el motor. Algunos aditivos

como los peróxidos pueden ser utilizados para aumentar el NC del

combustible.

El NC de los metilésteres aumenta con la longitud de la cadena del

ácido graso (o del éster) y disminuye con el número de dobles enlaces.

Esto representa una ventaja para el aceite de palma y los sebos, como

también el uso de alcoholes de cadena larga para transesterificar. El NC

aumenta con el tiempo, así como algunos productos formados durante

la oxidación son considerados como mejoradores del número de cetano

(Moser, B. 2009).


Esteli, Nicaragua

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Para determinar el número de cetano de un combustible se utiliza un

motor estándar. Sin embargo, pocos laboratorios poseen este estándar

debido a su alto precio. El rendimiento de la ignición es comparada con

muestras de combustible de referencia con valores de NC conocidos.

Números de Cetano de referencia de 100 y 15 han sido asignados al

hexadecano (C16H34, conocido como cetano) y 2,2,4,4,6,8,8-

heptametilnonano (C16H34, conocido como HMN), respectivamente


Para el Número de Cetano la norma europea EN 14214 establece

un valor mínimo de 51. La norma americana equivalente es la ASTM

D613 y acepta un mínimo de 47.

4.18.3.15. Índice de cetano

Debido a que el equipo necesario para medir el número de cetano no

suele estar disponible en los laboratorios por su elevado costo y gran

cantidad de muestra, en el caso del Diesel se puede calcular un índice

de cetano que si bien no es similar, permite estimar su valor.

Esta propiedad no es aplicable al biodiesel y por lo tanto no se puede

interpolar a las mezclas. Sin embargo es un valor que se utiliza para

reemplazar el número de cetano cuando no es posible medirlo. El

biodiesel tiene siempre números de cetano más altos que el diesel, por

lo que el índice de cetano aumenta al incrementar el porcentaje de

biodiesel en la mezcla. No se puede considerar un comportamiento

lineal y no interpolable con el biodiesel debido a las características de la

curva de destilación del biodiesel (Moser, B. 2009).


Esteli, Nicaragua

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4.18.3.16. Densidad (EN ISO 3675, EN ISO 12185)

La medida de la densidad, tanto para el diesel como para el biodiesel,

se realiza mediante el método del aerómetro. La muestra que se va a

analizar debe estar a una temperatura especificada y se trasvasa a

una probeta a la misma temperatura. Se introduce el aerómetro en

la muestra y se deja estabilizar. Una vez alcanzado el equilibrio térmico

se lee en la escala del aerómetro. Se lee la temperatura de la muestra y

se convierte la lectura del aerómetro a 15°C utilizando tablas de

medición estandarizadas. Si fuese necesario se coloca la probeta en un

baño a temperatura constante para evitar variaciones durante el

experimento.

El biodiesel generalmente es más denso y menos compresible que el

diesel, esta diferencia afecta el poder calorífico y el consumo del

combustible. La densidad del biodiesel depende de su composición,

siendo mayor al disminuir el largo de la cadena y aumentar el número

de dobles enlaces. De otra manera depende de su pureza, ya que

disminuye con contaminantes de baja densidad como el metanol o

gomas (Mittelbach, M., Remschmidt, C. 2004; Canakci, M., Sanli, H.

2008).

La densidad es un parámetro determinante del porcentaje de biodiesel

máximo en la mezcla. Por tanto se puede dar el caso de mezclas que no

cumplen con la norma. Eso ocurrirá con mezclas que contengan un alto

porcentaje de biodiesel, o aquellas en las cuales la densidad de diesel

sea próxima al límite superior permitido (Pasqualino, J. 2006).


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Para la densidad la norma europea EN 14214 establece un intervalo

permitido entre 860 – 900 kg/m3. Las normas ASTM no tienen una

norma equivalente.

4.18.3.17. Viscosidad (EN ISO 3104)

La medida de la viscosidad se realiza utilizando un viscosímetro de

Oswald, con el que se determina la viscosidad cinemática y se calcula la

viscosidad dinámica. Se introduce un volumen exacto de la muestra a

analizar en un viscosímetro capilar calibrado, a una temperatura

conocida y controlada, generalmente dentro de un baño maría.

Aplicando una presión o mediante aspiración se succiona la muestra

sobre la marca superior, y se deja fluir por gravedad. Con un

cronómetro se mide el tiempo que tarda el menisco de la muestra en

fluir desde la marca superior hasta la inferior. La viscosidad es

calculada como un producto del tiempo por la constante del

viscosímetro. La viscosidad dinámica se calcula multiplicando la

viscosidad cinemática por el valor de la densidad de la muestra a la

misma temperatura.

El combustible puro o la mezcla con biodiesel deben poseer una

viscosidad mínima para evitar pérdidas de potencia debidas a las fugas

en la bomba de inyección y en el inyector. Además, esta propiedad le da

características de lubricidad al sistema de combustible. Por otro lado,

también se limita la viscosidad máxima por consideraciones de diseño y

tamaño de los motores, y en las características del sistema de inyección

(Demirbas, A. 2007).


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El biodiesel generalmente presenta viscosidades mayores a las del

diesel, ya que la viscosidad del biodiesel aumenta con la longitud de la

cadena del éster y el grado de saturación. Una alta viscosidad puede

afectar la atomización del combustible por lo que causa una mala

combustión y formación de depósitos en el motor. La alta viscosidad

también puede facilitar la dilución del lubricante (Knothe, G., Krahl, J.,

Van Gerpen, J. 2005).

Para la viscosidad (40°C) la norma europea EN 14214 establece un

intervalo permitido entre 3.5 – 5.00 mm2/s. La norma americana

equivalente es la ASTM D445 y acepta un intervalo entre 1.9 – 6.0

mm2/s.

4.18.3.18. Índice de acidez (UNE EN 14104)

El índice de acidez es la medida de la cantidad de KOH que se necesita

para neutralizar los ácidos grasos libres (AGL) y los ácidos minerales

presentes en un gramo de biodiesel, y es indicado como mg KOH/g

muestra. Para determinar el índice de acidez la muestra a analizar es

pesada y diluida en un solvente orgánico (isopropanol o una mezcla de

tolueno y etanol), luego se titula con una solución de KOH en etanol

estandarizada.

Este valor depende de la materia prima y del proceso de refinado del

aceite y de producción del biodiesel, pero puede también ser causada

por el uso de catalizadores ácidos y la presencia de agua después de

largos tiempos de almacenamiento. Valores altos de acidez producen

corrosión en diversas partes del motor y aumentan la velocidad de

degradación del biodiesel (Mittelbach, M. 2004).


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Para el índice de acidez la norma europea EN 14214 establece un

máximo permitido de 0.50 mg KOH/g. La norma americana equivalente

es la ASTM D664.

4.18.3.19. Punto de inflamación (EN ISO 3679)

Es la temperatura más baja a la cual los vapores liberados por un

líquido pueden formar una llama con el oxígeno del aire. El punto de

inflamación (Flash Point) es una medida de la inflamabilidad de un

combustible, por lo que es un parámetro de seguridad importante para

su transporte y su almacenaje.

El método de determinación del flash point para el biodiesel y para el

diesel es diferente, pero sólo difieren en el equipamiento utilizado, sin

embargo el método es el mismo. En ambos casos la muestra se

introduce en un recipiente agitado que se calienta con un

incremento de temperatura constante. A intervalos regulares de

temperatura se interrumpe la agitación y a través de un orificio se

somete la muestra a una fuente de ignición, con el fin de que los

vapores entren en ignición y la llama producida se propague sobre la

superficie de la muestra. La temperatura más baja a la que este

fenómeno ocurre se le denomina punto de inflamación.

El punto de inflamación del biodiesel es siempre superior al del gasoil,

siendo en ocasiones por encima de 170°C. Esto es una ventaja

importante en la utilización de este biocombustible. Bajos puntos de

inflamación indican la presencia de alcohol residual en el biodiesel

(Canakci, M., Sanli, H. 2008).


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Para el punto de inflamación la norma europea EN 14214 establece un

mínimo permitido de 120°C. La norma americana equivalente es la

ASTM D93 y acepta un mínimo de 93°C.

4.18.3.20. Punto de obstrucción de filtro frío (POFF) (EN 116)

Es la temperatura más baja a la cual 20 mL del combustible pasan a

través de un filtro en 60 segundos. El POFF (Cold Filter Plugging Point,

CFPP) predice la mínima temperatura a la cual el motor puede operar

con ese combustible.

La medida del POFF tanto para el diesel como para el biodiesel se

realiza utilizando el mismo método en el cual la muestra se enfría

en determinadas condiciones, se aspira con una pipeta y se hace pasar

por un equipo de filtración. El método se repite disminuyendo en cada

etapa 1°C y finaliza cuando se superan los 60 segundos para salir de la

pipeta o cuando el combustible no gotea en su totalidad antes que la

temperatura disminuya otro grado centígrado. La temperatura inicial de

este último filtrado se registra como POFF.

El biodiesel se congela a temperaturas más altas que el diesel

convencional. Todas las propiedades de flujo en frío del combustible

(punto de taponamiento de los filtros, punto de niebla, punto de

escurrimiento) son superiores a las del diesel, lo que significa que a

bajas temperaturas los motores con biodiesel pueden tener dificultades

para arrancar. Esto es debido a que en el biodiesel se forman cristales

sólidos, básicamente de grasas saturadas, que pueden bloquear los


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conductos de combustible. Igualmente a temperaturas relativamente

bajas, la viscosidad del combustible también se incrementa, pudiendo

causar estrés en las bombas de combustible y el sistema de inyección.

Estas propiedades de flujo a bajas temperaturas dependen de la materia

prima con la que se fabricó el biodiesel, siendo los aceites con ácidos

grasos saturados los que más dificultad presentan. Por tal motivo, el

biodiesel hecho de aceite de girasol o de colza, poseen menores puntos

de fusión, lo que no sucede con el biodiesel proveniente de grasas

animales, aceites reciclados o de aceite de palma. Este es uno de los

mayores problemas que se encuentra a la hora de decidir el uso de

biodiesel como combustible en estaciones de invierno o en zonas de

temperaturas bajas, aunque se puede corregir agregando aditivos

anticongelantes, como se acostumbra con el diesel en algunos casos

(Benjumea, P., Agudelo, A., Cano, G.J. 2004; Knothe, G., Krahl, J., Van

Gerpen, J. 2005; Canakci, M., Sanli, H. 2008; Majer, S., Mueller-Langer,

F., Zeller, V., Kaltschmitt, M. 2009). En este sentido la norma UNE EN

14214 permite adicionar aditivos para mejorar el POFF y la estabilidad a

la oxidación.

El valor requerido depende del país, de acuerdo al clima y de la

estación del año, Para el POFF la norma europea EN 14214 en España

establece un mínimo permitido de 0°C en verano y de -10°C en invierno

(Real Decreto 1700/2003, de 15 de diciembre) (MEE, 2003). La norma

americana equivalente es la ASTM D2500 pero se le denomina el ―punto

de turbidez‖ o ―punto de nube‖ (Cloud Point), y obliga sólo a reportarlo.

El punto de nube es la temperatura a la cual se empiezan a formar

cristales en el combustible.


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Otra propiedad que establece el comportamiento de un fluido a bajas

temperaturas es el ―Punto de vertido‖ (Pour point), y es la menor

temperatura a la cual el combustible aún fluye (se derrama) de un

contenedor. Corresponde a la menor temperatura a la cual el

combustible puede ser bombeado.

4.18.3.21. Cold Soak filterability ASTM 6217 (ANEXO A1 de D6751)

Una reciente actualización de la ASTM D6751 introduce una

nueva norma (Anexo A1) que está diseñada para detectar la presencia

de precipitados que se forman por encima del Punto de Nube en el

combustible; este método es llamado ―Cold Soak Filtration‖ (Alleman, T.

2009; Zyaykina, N., Echim, C., De Greyt, W., Soragna, F., Kellens, M.

2009).

Se define como el tiempo en segundos que necesita el biodiesel frío

para pasar a través de dos filtros de 0.8 µm. La cantidad de partículas

recogidas en el filtro se expresa en mg/L. El máximo valor aceptado son

360 segundos. El B100 utilizado para mezclas con diesel se espera que

funcione satisfactoriamente a temperaturas por debajo de -12°C y que

cumpla con un límite m{ximo ―Cold Soak filterability‖ de 200 s.

Los componentes menores en el biodiesel pueden incluir

tocoferoles, fosfolípidos, esteril glucósidos, clorofilas, vitaminas e

hidrocarburos solubles en grasas (tales como alcanos, escualenos,

carotenos e hidrocarburos policíclicos aromáticos). Las cantidades de

estos componentes depende de la materia prima a partir de la cual se

prepara el biodiesel, cómo es purificado y el grado de procesamiento del

aceite antes de la transesterificación. Muchos componentes menores,


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tales como los tocoferoles, pueden ser beneficiosos y servir como

antioxidantes. Los carotenos, por otro lado son sensibles a la luz y

catalizan la oxidación (Moser, B. 2009).

La presencia de esteril glucósidos (también llamados esterol glucósidos,

esteril glicósidos, esterol glicósidos o fitoesteroles) en el biodiesel

ocasionan problemas para operar a bajas temperaturas por debajo del

punto de nube (Cloud Point). Estos precipitan después de la producción

del biodiesel y producen fallas en el motor debido al taponamiento de

los filtros. Si se presentan en concentraciones suficientes, después de

un tiempo, precipitan y forman sólidos por encima del punto de nube del

combustible.

Este problema es más común en el biodiesel basado en aceites de

palma y soja. Estos precipitados forman una capa delgada o se

depositan en el fondo de los tanques de almacenamiento. Los esteril

glucósidos pueden ser determinados por cromatografía de gases o por

HPLC (High Perfomance Liquid Chromatography) (Moreau, R.A., Scott,

K.M., Haas, M.J. 2008; Van Hoed, V., Zyaykina, N., De Greyt, W., Maes,

J., Verhe, R., Demeestere, K. 2008).

4.18.3.22. Destilación (ASTM D1160)

Esta norma establece los límites de las proporciones respectivas de las

cantidades recuperadas por condensación cuando se destila el diesel o

el biodiesel. La norma indica la temperatura máxima a la que se debe

evaporar el combustible a unas condiciones de presión y temperaturas

dadas. Un combustible tiene tres franjas de compuestos bien definidas

(Mittelbach, M., Remschmidt, C. 2004):


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Los que destilan a temperaturas bajas que son los que caracterizan el

momento de la arrancada y calentamiento del motor

Los que destilan a temperaturas intermedias que son los

compuestos que caracterizan la reacción del motor

Y los que destilan a mayor temperatura que son los más pesados

que determinan la potencia que pueden generar este combust ible

La curva de destilación señala el porcentaje de combustible que se

evapora a determinada temperatura (T vs % v/v). El biodiesel tiene

prácticamente un punto de destilación que se ubica en el rango más alto

de la curva del diesel. Este parámetro se incorpora para controlar que el

combustible no haya sido contaminado con materiales de mayor punto

de evaporación (Pasqualino, J. 2006).

Aunque para el biodiesel la norma europea no aplica la norma,

sirve para verificar mediante experimentación si las mezclas con diesel

la cumplen. La norma americana ASTM D6751 establece un máximo de

360°C para una temperatura de destilación del 90% v/v de combustible

recuperado. Análogamente la norma ASTM D86 que rige para mezclas

permite un máximo de 343°C para el mismo porcentaje recuperado.


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4.18.3.23. Lubricidad

La medida de la lubricidad para el diesel se realiza mediante un equipo

con movimiento alternativo de alta frecuencia (HFRR). La muestra a

analizar se coloca en un recipiente a la temperatura del ensayo. Una

bola de acero sujeta en un péndulo vertical, aplica una carga sobre una

placa fija horizontal. La bola del ensayo oscila con una frecuencia y

longitud determinadas, manteniendo la superficie de contacto con la

placa totalmente sumergida en el recipiente que contiene el fluido. La

diferencia en el peso (o el diámetro) de la bola desgastada es una

medida de la lubricidad del fluido.

Si bien la normativa no exige la determinación de la lubricidad, podría

hallarse de la misma manera al diesel. El biodiesel aumenta

considerablemente la lubricidad del diesel debido a su bajo contenido de

azufre (Pasqualino, J. 2006; Demirbas, A. 2007).

4.18.3.24. Residuo carbonoso Conradson (EN ISO 10370)

La medida del residuo carbonoso para el diesel o el biodiesel se realiza

en condiciones de evaporación y pirólisis. Se pesa una porción de

muestra en un vial de vidrio y se calienta a 500°C en una corriente de

gas inerte de forma controlada durante un tiempo determinado. Las

fracciones volátiles son arrastradas por el gas inerte. La masa que

queda en el vial después de la prueba se pesa. Este residuo no solo

está compuesto solamente por carbón, pero se denomina comúnmente

residuo carbonoso.


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Este parámetro es muy importante por ser un indicador de restos de

impurezas en el mismo tales como glicéridos sin reaccionar, residuos de

catalizador, jabones, ácidos grasos libres, polímeros y FAME

poliinsaturados que tienden a formar depósitos en el motor

(Agarwal, A.K. 2007). El alto contenido se debe a una

transesterificación incompleta o la oxidación producida por el tiempo o

malas condiciones de almacenamiento.

Conocido el porcentaje de residuo carbonoso en ambos componentes

por separado, el valor en la mezcla se puede calcular con un balance de

materia. Si ambos componentes cumplen la norma entonces las

mezclas de ambos en cualquier proporción la cumplirán también

Para el residuo carbonoso Conradson (determinado sobre el 10% del

residuo destilado) la norma europea EN 14214 establece un valor

máximo de 0.30% p/p. La norma americana equivalente es la ASTM

D4530 y acepta un máximo de 0.050% p/p (Mittelbach, M., Remschmidt,

C. 2004; Moser, B. 2009).


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CAPÍTULO 3. ESTUDIO ORGANIZACIONAL Y TÉCNICO.


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4.19. Resumen ejecutivo de la empresa Tip Top

La cadena nicaragüense de restaurantes

Tip-Top, que operan bajo la figura jurídica de

Deli Pollo S.A. Tip-Top (a menudo llamado como

'Pollo Tip-Top') es una franquicia de

restaurantes de Nicaragua, especializada en la

venta de pollo frito y rostizado. Tip-Top tiene su

sede en la ciudad capital Managua posee el sistema de Franquicias Tip-Top

(Fred Jon1 es Wheelock, 2011).

La cadena de restaurantes Tip Top, fundada en el año 1958, es en la

actualidad la cadena de restaurantes de comida rápida más grande de

Nicaragua, cuyo posicionamiento es el más alto entre el resto de actores de

la industria de comidas rápidas en Nicaragua. Esta inició como un negocio

familiar, representa hoy en día la excelencia de restaurantes, produciendo y

comercializando una gran variedad de productos derivados del pollo, donde

la filosofía consiste en hacer todo lo que se requiera, de la mejor manera

posible, para satisfacer al cliente.

4.19.1. Historia

Claudio Rosales y Lina Lacayo de Rosales, empezaron un negocio en

Nicaragua en 1959, con la venta de pollo procesado crudo, un mercado que

dominaba alrededor del 70% en ese tiempo. El primer restaurante abrió en

1958 en el centro de la vieja Managua (Javas Cript, 2011).

http://es.wikipedia.org/wiki/Franquicia

http://es.wikipedia.org/wiki/Restaurante

http://es.wikipedia.org/wiki/Nicaragua

http://es.wikipedia.org/wiki/Managua

http://es.wikipedia.org/wiki/1958


http://es.wikipedia.org/wiki/Vieja_Managua


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4.19.2. Expansión

Pollo Tip Top empezó su expansión en 2004 debido a la creación de su tax

exemption. Los primeros restaurantes fueron abiertos en Estelí y

Chinandega, en Nicaragua, pero su meta en 2005 fue llegar al mercado de

Honduras, Panamá, Costa Rica y el El Salvador (Javas Cript, 2011). Tip-Top

anunció un plan de expansión por América que desarrollaría

progresivamente a partir de 2010 en varias etapas, y a la misma vez seguiría

expandiéndose en el mercado nacional nicaragüense. A la fecha,

Restaurantes Tip Top está presente en nueve ciudades del país, con 34

locales, de los cuales diez operarán bajo franquicias y el resto son propios.

Las franquicias están en Bluefields, Juigalpa, Estelí (donde ya cuentan con

tres locales), Chinandega, Granada, Masaya, Carazo, Ciudad Sandino y

Managua.

De esta manera, Tip Top, una de las marcas alimenticias con mayor

trayectoria y reconocimiento, crece cada día para deleite de los

nicaragüenses.

De acuerdo al análisis FODA realizado, el biodiesel a partir de aceite

quemado del restaurante Tip Top, posee varias características y

oportunidades positivas para que el proyecto en cuestión y que en un futuro

se presente la ocasión de efectuarse. Es importante tomar en cuenta que al

producir biodiesel contribuye a la protección del medio ambiente y al

desarrollo de nuevos procesos tecnológicos, como la utilización de fuentes

energéticas renovables.


http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Tax_exemption&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Tax_exemption&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Estel%C3%AD

http://es.wikipedia.org/wiki/Chinandega

http://es.wikipedia.org/wiki/Nicaragua


http://es.wikipedia.org/wiki/Honduras

http://es.wikipedia.org/wiki/Panam%C3%A1

http://es.wikipedia.org/wiki/Costa_Rica

http://es.wikipedia.org/wiki/El_Salvador

http://es.wikipedia.org/wiki/Am%C3%A9rica

Estudio de prefactibilidad para la generación de biodiesel a partir de aceite quemado del restaurante Tip Top, Esteli, Nicaragua

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4.19.3. Tabla 12. Matriz FODA

Lista de Fortalezas Lista de Debilidades

F1: Es un combustible renovable.

F2: Produce menos cantidades de dióxido y monóxido de carbono.

F2: Presenta un alto índice de octanaje.

F6: El restaurante Tip Top presenta una creciente demanda de sus productos.

F7: Se cuenta con una ubicación estratégica en la ciudad de Esteli, además, del tamaño del

terreno existente en el restaurante Tip Top para una futura construcción de una planta

procesadora de aceite quemado.

F8: El combustible producido a partir de aceite usado posee mayor nivel calorífico en

comparación al biodiesel producido a partir de aceite nuevo.

F9: El biodiesel producido a partir de aceite quemado presenta una oportunidad para el

desarrollo empresarial.

D1: Produce menos poder calorífico que el diesel, por lo que requiere un

mayor consumo de biodiesel.

D2: Producción de biodiesel como combustible en Nicaragua es inaplicable en

consumo como combustible en la actualidad.

D3: Menos inflamable que la gasolina y diesel.

D4: Obtención de aceite quemado es insuficiente para la producción de

biodiesel que permita genera energía eléctrica y reduzca como máximo un

50% de costos energéticos mensualmente de la empresa en estudio.

D5: En el proceso de filtración del aceite quemado de la empresa elevan los

costos de producción, esto se debe a los residuos que resultan del proceso de

fritura.

Lis

ta d

e O

po

rtu

nid

ad

es

O1: El restaurante Tip Top frente al monumento El Centenario presenta

después de procesar los productos de fritura una considerable cantidad

de aceite quemado, para la producción de biodiesel.

O3: Mayor promoción con respecto a la responsabilidad empresarial,

brindando un gran aporte a la conservación y preservación del medio

ambiente.

O4: Demanda mundial de Biodiesel como combustible está en

crecimiento.

O5: Fomenta nuevas oportunidades económicas para los restaurantes

que obtienen grandes volúmenes de aceite quemado.

1. Teniendo el espacio disponible para la construcción de una planta procesadora de

biodiesel, se puede aprovechar el aceite quemado de restaurante Tip Top Estelí así

como el de los demás restaurantes de la ciudad de Estelí.

2. Así como la demanda de los productos de restaurante Tip Top está creciendo

también la demanda de Biodiesel está en aumento. Esto es un indicativo de la

viabilidad de reutilizar el aceite quemado del restaurante.

3. Utilizando el biodiesel para generar energía eléctrica y abastecer el restaurante

reduciría los costos y mejoraría el desarrollo y la vez contribuirá a la preservación

del medio ambiente, esto como política de responsabilidad social empresarial.

1. Formular un proyecto donde se puede recolectar el aceite quemado

de todos los restaurantes de Estelí, y con este cubrir el déficit para

poder abastecer el restaurante de modo que reduzca los costos

energéticos en un 50 %.

2. La demanda mundial de biodiesel está creciendo, esto es un indicador

de que en Nicaragua es factible la construcción de una planta

procesadora de biodiesel, que en un futuro pueda vender

biocombustible al mercado nacional.

Lis

ta d

e A

me

na

zas

A3: El poco interés en la producción de biodiesel, conlleva a que se

desaprovechen oportunidades que permitan minimizar costos

energéticos.

A4: Necesidad de innovación tecnológica para el tratamiento previo de

los aceites, además materia prima disponibles.

1. Producir biodiesel y utilizarlo es una oportunidad para promover el desarrollo

(minimizando los costos energéticos) y prestigio (compromiso en la conservación del

medio ambiente) de la empresa, teniendo en cuenta que la materia prima es

considerada como un desecho para el restaurante.

2. Debido a la tendencia actual en el mundo la compra de tecnología para tratamiento

de aceites quemados debe de verse como una inversión a largo plazo, que traerá al

restaurante prestigio y desarrollo empresarial.

1. Utilizar la combinación B80 (20% diesel y 80 % biodiesel) para

mejorar el poder calorífico y tener un rendimiento adecuado en la

planta generadora de energía del restaurante Tip Top.

2. Establecer un método de almacenaje con filtros para reducir los

residuos en aceite quemado y así evitar la inversión en tecnología

para el tratamiento previo de los aceites quemados.

Factores

Internos

Factores

Externos


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4.20. Resumen del Estudio Técnico

En el presente estudio técnico se analizan elementos que señalan la

ingeniería básica del proceso que tendrá como fin la obtención de

biodiesel a partir de aceite quemado del restaurante Tip Top, para ello

se tiene que hacer la descripción detallada del mismo con la finalidad de

mostrar todos los requerimientos para hacerlo funcionable y que se

puede presentar un panorama de minimización de costos energéticos

para la empresa. De ahí la importancia de analizar el tamaño óptimo de

la planta actual, el cual debe justificar la producción. Finalmente con

cada uno de los elementos que conforman el estudio técnico se elabora

un análisis de la inversión para posteriormente conocer la prefactibilidad

económica del mismo.

El estudio técnico de la ingeniería de proyectos de inversión cobra

relevancia dentro de la evaluación de este proyecto ya que en él se

determinan los costos en los que se incurrirán al implementarlo, por lo

que dicho estudio es la base para el cálculo financiero y la evaluación

económica del mismo.

Un proyecto de inversión debe mostrar, en su estudio técnico, las

diferentes alternativas para la elaboración o producción del bien o

servicio, de tal manera que se identifiquen los procesos y métodos

necesarios para su realización, de ahí se desprende la necesidad de

maquinaria y equipo propio para la producción de biodiesel, así como

mano de obra calificada para lograr los objetivos de operación del

producto, la organización de los espacios para su implementación, la

identificación de los proveedores y acreedores que proporcionen los

materiales y herramientas necesarias para desarrollar el producto de


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manera óptima, así como establecer un análisis de la estrategia a seguir

para administrar la capacidad del proceso, así como los controles de la

calidad del biodiesel. Con ello se tiene una base para determinar costos

de producción, los costos de maquinaria y los costos de mano de obra

directa.


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4.21. Localización óptima del proyecto.

La localización óptima de un proyecto es la que contribuye en mayor medida

a que se logre la mayor tasa de rentabilidad sobre el capital (criterio privado)

u obtener el costo unitario mínimo (criterio social), el objetivo general es

llegar a determinar el sitio donde se instalará la planta.

La localización tiene un efecto condicionado sobre la tecnología que se

pretende utilizar en el proyecto por las restricciones físicas y la variabilidad

de los costos de producción y capital de las distintas alternativas

tecnológicas. Por lo que se optará por aquellas que permita obtener el

máximo rendimiento del proyecto. Se abordará a continuación en forma

separada lo que será la macro localización y micro localización del proyecto

en cuestión.

4.21.1. Estudio de macro localización

Geografía de Nicaragua:

La república de Nicaragua se ubica en el centro del istmo Centroamericano,

entre los 83° y 87° W de longitud y entre los 10° y 14° N de latitud. El país

tiene una superficie total de 130,000 km2 y una superficie terrestre de

121,428 km2. Posee los dos lagos más grandes del istmo, el lago de

Managua o Xolotlán y el lago de Nicaragua o Cocibolca. Limita al Norte con

Honduras, al Sur con Costa Rica, al Este con el mar Caribe y al Oeste con el

Océano Pacifico. Administrativamente, el país se divide en 15

departamentos y dos regiones autónomas (Atlántico Norte y Atlántico Sur) tal

como se muestra en la figura 15.


Esteli, Nicaragua

Página 141


Para determinar la localización más conveniente se consideró la ubicación

actual del restaurante Tip Top panamericana.

La planta de producción de biodiesel estará ubicada en el departamento de

Estelí, municipio de Estelí, se ve reflejado en la figura 16. Se puede apreciar

con claridad que se encuentra ubicada en la zona norte de nuestra

Republica de Nicaragua. Dicho departamento posee un nivel de comercio

superior a otros departamentos.

Figura 15. Macro localización del proyecto a nivel de América y de nuestro país Nicaragua

(Google map, 2010.).


Esteli, Nicaragua

Página 142


4.21.2. Estudio de micro Localización

Figura 17. Micro localización de la planta interna en el restaurante Tip Top (Google map,

imágenes 2011)

Figura 16. Macro localización a nivel departamental

(Alcaldía de Estelí, 2011)


Esteli, Nicaragua

Página 143


Existen muchos factores relevantes para seleccionar la adecuada ubicación

de un proyecto cualquiera, para el caso de este estudio de prefactibilidad se

evaluaron factores tales como: costos de los lotes, vías de acceso a la

planta, servicios básicos y participación industrial en localidades permitidas

por la Alcaldía de Estelí.

Tales factores fueron tomados en consenso como los más idóneos para la

ubicación de la planta, ya que se contó con asesoría de la gerente del

restaurante y de los autores de esta tesis.

La planta de producción de biodiesel, estará ubicada en la ciudad de Estelí,

en el barrio José Santo Zelaya, su dirección es frete al monumento El

Centenario, carretera panamericana, salida norte, la propuesta de

construcción de la planta se ubicara en el costado sur del restaurante. Dicho

restaurante se localiza en el centro de la ciudad, lo que nos permite tener

mayor accesibilidad para insumos, ver figura 17.


Esteli, Nicaragua

Página 144


4.22. INGENIERÍA DEL PROYECTO

La franquicia de restaurante Tip Top cuenta con lípidos que resultan del

proceso de fritura de los productos que comercializan, es por ello que se

busca optimizar este producto (aceite quemado) que es la materia prima

para la generación de biodiesel, dicho biodiesel se aplicara a una planta de

generación de energía para luego inyectar esta energía a la red y de esta

forma buscar como minimizar costos energéticos. A continuación se describe

el proceso productivo:

4.22.1. PRODUCCIÓN GENERAL DE BIODIÉSEL A PARTIR DE

ACEITE QUEMADO

La producción del biodiesel es bien conocida y citada extensamente en la

literatura y a través de diversos medios informativos. Básicamente se

elabora mediante la transesterificación de grasas y aceites con alcohol

metílico en ambiente básico. Los catalizadores a emplear pueden ser soda

cáustica o metilato sódico, ambos en solución metanólica.

Esta es la vía actualmente empleada para producirlo, ya que es la más

económica, ofreciendo entre otras las siguientes ventajas:

Elevada conversión (98%) con pocas reacciones secundarias y

reducido tiempo de reacción.

Conversión directa a ester metílico sin pasos intermedios.

Materiales de construcción estándar (AISI 304 y acero al carbono).


Esteli, Nicaragua

Página 145


El procedimiento que se desarrollará en el presente estudio describe su

producción mediante el proceso continuo. A diferencia de otros procesos

comerciales existentes en el mercado, el presente se caracteriza por cuanto

el equipamiento de la planta es de fácil obtención y/o construcción en

muchos países con capacidad para producir calderería, sin necesidad de

tener que recurrir a equipos costosos, que requieren además de

mantenimiento especializado (Ej., centrífugas), y los materiales para su

construcción poseen reducidos costos relativos. El proceso batch es

conveniente para producciones pequeñas de no más de 10.000.- (diez mil)

t/año. En el mismo la reacción y la destilación del metanol en exceso es del

tipo batch, la decantación es continua.

El diagrama de flujo del proceso de producción del biodiesel se puede

observar en la figura que se encuentra a continuación (ver figura)


Esteli, Nicaragua

Página 146


4.22.2 Diagrama de Flujo del Proceso

+

Figura 18: Muestra las etapas para la generación de biodiesel a partir de aceite

quemado (autores; 2011).

ACEITE VEGETAL QUEMADO DE COCINA

ZONA

DE

REACCIÓN

ZONA DE

PURIFICACIÓN

METANOL O ETANOL AGUA

DE

LAVADO

BIODIESEL

CATALIZADO

R

METANOL O

ETANOL

AGUA

+

GLICERINA

BRUTA

RESTOS

SÓLIDOS DEL

ACEITE

GLICERINA FERTILIZANTE

PRE-

TRATAMIENTO

DECANTACION

FILTRADO

CENTRIFUGA

CALOR

TRANS-

ESTERIFICACION

DECANTACION

PURIFICACION

LAVADO Y

DECANTACIÓN

DESTILACIÓN

TRATAMIENTO

DE

SUBPRODUCTO

S


Esteli, Nicaragua

Página 147


Este proceso prevé el empleo de aceites o grasas que contienen acidez

libre, y en su primera fase los ácidos grasos libres se transforman en más

metilester. La figura 18 presenta la representación en su totalidad del

proceso que se empleara en la planta de tratamiento de los aceites

vegetales quemados del restaurante Tip- Top para la producción de

biodiesel, es por ello, que en una primera instancia, los aceites vegetales

quemados de la cocina deben de pasar por una fase de pretratamiento tales

como (autores, 2011):

Decantación: cuando el aceite quemado es almacenado en los

contenedores, al transcurrir el tiempo los desecho sólidos se

sumergen y estos se ubican en la parte inferior del contenedor.

Filtrado: este proceso consiste en eliminar los materiales pesados

producidos durante el proceso de fritura del pollo o papas fritas.

Centrifugación: Es importante señalar que la construcción de una

centrifuga, se presentaran como resultados de esta investigación, ya

que es una de las formas en las cuales se acelera o se efectuará la

eliminación de desechos sólidos muy pequeños de una forma más

rápida y para volúmenes grandes de aceites vegetal quemado.

Calor: El aceite es sometido a la aplicación de calor para eliminar la

cantidad de agua que este obtienes al ser sujeto a la alteración

hidrolítica durante el proceso de fritura, esto se hace mediante la

utilización de una resistencia que calienta el aceite a una temperatura

de 90 oC. consiste en la eliminación de agua.


Esteli, Nicaragua

Página 148


En la transesterificación el hidróxido y el metanol se unen para formar

metoxido de sodio (Na+CH3O-). Cuando se mezcla el metoxido con aceite

quemado, rompe las uniones de la molécula, liberando glicerina y ácidos

grasos. Estos últimos se unen al metanol formando biodiesel bruto, y

algunas veces un poco de jabón.

La glicerina es un subproducto del proceso de elaboración de biodiesel.

Obtenido a partir de la fermentación, la oxidación catalítica, la esterificación

selectiva etc.

Esta es una ventaja ya que no es necesario procesar previamente grasas y

o aceites para eliminar tales impurezas obteniéndose además un

rendimiento superior respecto de los triglicéridos de partida.

El esquema simplificado de una planta continua para producir el biodiesel a

partir de aceite quemado en las instalaciones del restaurante Tip Top, se

puede observar en el diagrama de proceso siguiente:


Página 149


A-1

C-1

A-3

D-1

L-1

R-1

R-2

A-2

A-4

4.22.3. Diagrama de proceso para la generación de biodiesel a partir de aceite quemado.

Figura 19: Representa el proceso de generación de biodiesel a partir de aceite quemado

(autores, 2011)

M-1

M-1

B-1 B-2

B-3

V-4

V-7

V-3

V-5

V-2

V-6 V-1

V-8

V-9


Estelí, Nicaragua

Página 150


4.22.3.1. Nomenclatura de los equipos que se utilizan en el proceso de

generación de biodiesel.

En la figura 19 se presentan cada uno de los equipos que considerando el

principio de operaciones unitarias, cada uno de ellos poseen características

y funciones diferentes, es por ello que se expresan a continuación cada uno

de las nomenclaturas de estos equipos:

A-1: Contenedor para almacenar aceite quemado, en su interior posee la

instalación de una resistencia y termómetro, esto es para que el aceite pase

a la otra fase sin contener agua.

C-1: Este equipo es una centrifuga, en las paredes contiene un filtro (acetato

de celulosa) para que cuando el aceite quemado atraviese los orificios se

pueda obtener un aceite sin desechos sólidos, apto para el proceso de

transesterificación.

A-2: Es un recipiente para almacenar el aceite quemado sin desechos

sólidos, para luego ser bombeado al procesador, donde se da el proceso de


R-1: Es un reactor el cual posee un mezclador (M-1), donde se adiciona

metanol (sustancia reaccionante) e hidróxido de sodio (catalizador) dando

lugar a la formación de metoxido.

R-2: Este es el reactor, contiene un mezclador (M-2) el cual hace reaccionar

el aceite quemado con el metoxido y es así que se produce el proceso de

transesterificación, al apagar el mezclador. En este equipo ocurre otro

proceso (lavado), donde al biodiesel bruto se le adiciona la misma cantidad


Estelí, Nicaragua

Página 151


de agua comparada a la cantidad de biodiesel, luego esta agua es

desechada.

L-1: En este contenedor de aceite quemado ocurre el proceso de secado del

biodiesel neto, también el biodiesel es calentado para recuperar metanol.

D-1: Esta máquina es el destilador, en su interior contiene un cerpentil de

bronce para que ocurra el cambio de estado de agregación de vapor a

líquido, el diseño del destilador presenta una cavidad en la cual se puede

insertar hielo para que ocurra el cambio de fase.

A-3: Este es un contenedor de almacenamiento de metanol.

A-4: Este es el contenedor final del biodiesel. El cual se utilizara para ser

agregado a la planta de generación de energía eléctrica FG Wilson,

siguiendo nuestro fin en esta investigación, reducir los costos energéticos del

restaurante Tip Top Esteli - Nicaragua.


Estelí, Nicaragua

Página 152


4.23. Maquinaria a utilizar

4.23.1. Planta de generación FG Wilson

Tabla 13: Datos técnicos de la planta de generación de energía eléctrica

En la tabla 13, muestra los datos técnicos de la planta de generación de

energía eléctrica, esta funciona con diesel como combustible, es importante

señalar que esta planta es parte de los activos fijos de la empresa Tip Top

brindando un gran aporte para el desarrollo de este estudio. Se pretende

adicionar biodiesel a partir de aceite quemado en la planta FG Wilson, para

generar energía eléctrica. Ver anexo 3.1.3.

Potencia standby – Modelo P44E1

Estos valores son aplicables para

suministro de potencia eléctrica prime (a

carga variable) en el caso de un fallo de la

potencia de la compañía eléctrica. No se

permite sobrecarga sobre estos valores. El

alternador en este modelo está

dimensionado para valor máximo continuo

(como definido en ISO8528-3).


Estelí, Nicaragua

Página 153


El consumo del combustible si no se aprovecha, no hay eficiencia en el

sistema, para hacer una comparación resultaría excelente, pero si se usa en

la planta (procesador de biodiesel), se convierte en ventaja. Hay que estar

seguro que la planta este bien dimensionada. (Jürgen kulKe, 2011).

Hay que medir la eficiencia de la planta cuando está encendida, a la vez

visualizar cual es el consumo para ver si esta en un 80% de su capacidad y

medir cuando está encendida para compararla en su uso normal, es una

forma de medir la eficiencia de la planta de generación, lo otro es verlo en el

tipo de inyección directa, esta tiene una precamara, presenta 70 hp de

potencia. La planta trabaja con un aprovechamiento, esta tiene un rango

(mínimo y un máximo), el amortiguamiento o las revoluciones tienen que

estar muy ajustadas para generar, en regulación esto permitirá que no

existan perdidas de energía.

Otro aspecto que hay que tomar en cuenta es el análisis de la carga, esta

debe de balancearse para equipos que presentan cargas muy elevadas

como: acondicionadores de aire, cuartos de refrigeración etc., y esta planta

poseen un rango que permite la regulación de la carga, este rango se puede

regular mediante un gobernador, permitiendo que en ciertos niveles la carga

se ajuste, es importante por las revoluciones, porque si gira muy lento no

produce lo que necesitamos por la frecuencia, es por eso que este equipo se

instala a una revolución cerca del máximo consumo, así se garantiza que no

habrá problemas por la frecuencia el resto de energía que se genera

presenta la tendencia a perderse. (Jürgen kulKe, 2011).


Estelí, Nicaragua

Página 154


Ante lo expuesto en el párrafo, la pregunta que nos preocupa en este estudio

es ¿cómo hacer para no perder energía?

No es tan fácil porque esta planta es estacionaria, solo se adapta en cierto

rango, el rango se incrementa con ayuda del gobernador, la planta tiene un

máximo de 70 hp pero podemos trabajarlo a 40 hp o a 30 hp, mientras más

bajo menos generación de energía presentara la planta por lo tanto menos

consumo tiene, pero el gobernador te da un rango de carga inductiva. La

tendencia en esta planta que por lo general la instalan con una sobre

producción muy considerable, para trabajar eventuales cargas inductivas,

hay algunas formas que implican costos como la instalación de un banco de

batería para el excedente y la otra forma es inyectarlo a la red, pero

normalmente estas plantas no están diseñadas que entre en acción cuando

esta la red, existe un respaldo con batería por que la planta necesita un

tiempo para el arranque, luego la planta se estabiliza para entrar en función.

Por ejemplo en los bancos cuando se va la luz existe un inversor con un

banco de energía, para dar tiempo de realizar las operaciones. Aplicando un

sistema de emergencia.

Con respecto al consumo de energía en el recibo de luz se precisa el

consumo de kilowatts/hora, cuando todos los equipos están en pleno

funcionamiento, con un dispositivo se mide en cada fase, la suma de cada

fase lo multiplicas por 110 ó 220 de voltaje y así se obtiene la potencia. La

planta posee un consumo de combustible de 3.7 galones de diesel

respectivamente por cada hora, dato que nos permitirá tener una visión para

el cálculo del consumo con respecto al biodiesel, esto es posible midiendo

los niveles calóricos que ambos combustibles presentan, la temperatura de

escape de la planta de generación de energía eléctrica es de 690 oC, si se


Estelí, Nicaragua

Página 155


aplica para realizar un trabajo aplicado a un sistema de balance térmico se

podrá recuperar ese calor para aplicar un precalentamiento en el proceso de

elaboración de biodiesel, al poder aprovechar la aplicación de un

intercambiador de calor, el aprovechamiento total del potencial energético

térmico de un motor diesel es relativamente fácil porque poseen un mofle

donde la temperatura de escape es de 690 oC, en una hora. Existen unos

escapes que lo adaptas al sistema que en un lado circula el aire y no se

obstruye pero va por un intercambiador de aire calientas a un liquido y se

puede insertar al reactor para aprovechar energía en el proceso de

precalentamiento. Se habla de recuperación de calor. (Jürgen kulKe, 2011)

No solo genera energía eléctrica sino también energía térmica normalmente,

por eso el motor de energía interna no es suficientemente energéticamente

hablando, por lo tanto, no es eficiente porque aprovecha un 38 %, si

recuperas calor produce el proceso de energía interna se podrá aprovechar

un 80%, o más aun, en el proceso de combustión interna la mayoría de la

energía se pierde en calor, por eso en los motores no se recupera mucho.


Estelí, Nicaragua

Página 156


4.23.2. Determinación de los equipos para el proceso de elaboración de biodiesel

Tabla 14. Datos técnicos de los equipos que se utilizara en la planta de generación de

biodiesel a partir de aceite quemado en el restaurante Tip Top, Estelí.

Datos Técnicos Figuras de los equipos

Laminas de acero inoxidable

- Dimisiones de las laminas: 2,44x1,22

(metros).

- Grosor: 2 mm

Nota: Se compraran láminas con las cuales se

construirán los equipos para el proceso de

producción.

Recipiente para almacenar aceite quemado.

- Posee forma cilíndrica, en su parte inferior

con un cono.

Cilindro 1.

- Longitud: 40 cm.

- Radio: 20 cm.

Cono.

- Longitud: 10 cm.

- Radio superior: 30cm; radio inferior: 20 cm.

Cilindro 2.

- Longitud: 70 cm.

- Radio: 30 cm.

- Resistencia.

Alimentación: 120 V.

- Termómetro: 0C.


Estelí, Nicaragua

Página 157


Centrifuga.

- Radio superior: 30 cm.

- Radio inferior: 25 cm.

- Longitud: 40 cm.

- Potencia bruta del motor: 3 hp.

- Alimentación: 110 V.

- Frecuencia: 60 Hz.

- Revoluciones por minuto: 800 rpm

Contenedor de almacenamiento.

- Forma cilíndrica.

- Longitud: 90 cm.

- Radio: 30 cm.

- Capacidad: 60 galones.

Reactor de metoxido.


- Radio: 15 cm.

- Longitud: 40 cm.

- Motor de mezcla

Potencia: 100 watts

Revoluciones por minuto: 1000 rpm


Estelí, Nicaragua

Página 158


Reactor de transesterificación.

Cilindro.

- Radio: 30 cm.

- Longitud: 80 cm.


Cono.

- Radio superior: 30 cm.

- Radio inferior: 2 cm.

- Longitud: 40 cm.

- Capacidad: 65 galones

- Motor de mezcla.

Potencia: 100 watts

Frecuencia: 60 Hz

Alimentación: 120 v

- Resistencia.

Alimentación: 120 v

Termómetro: 0C

Equipo para lavado y secado de biodiesel


- Longitud: 120 cm.

- Radio: 30 cm.

- Resistencia.

Alimentación: 120v

- Termómetro: 0C


Estelí, Nicaragua

Página 159


Destilador.


- Radio: 15 cm.

- Longitud: 40 cm.

- Tubo de cobre de 10 mm de diámetro con una

longitud de 3 m.

Recipiente para almacenar metanol.


- Radio: 15 cm.

- Longitud: 40 cm.

Contenedor de biodiesel neto.


- Longitud: 120 cm.

- Radio: 30 cm.


Termómetro:

- Medición de temperatura a escala en grados

Celsius.

Tubería de acero inoxidable.

- Diámetro: 2 pulgadas.


Estelí, Nicaragua

Página 160


T de acero inoxidable.

- Diámetro: 2 pulgadas.

- De rosca.

Bomba de agua periférica 1 hp.

- ID Producto: 4741296.

- potencia 1 hp.

- presión máxima 5,5atm.

- Turbina de bronce.

Resistencia para calentar liquido:

- Rosca 2‖ en latón.

- Potencia: 3000 watios.

- Longitud: 600 mm.

- Alimentación: 120 V.

http://www.solostocks.com/img/bomba-de-agua-periferica-1-hp-4741296z0.jpg


Estelí, Nicaragua

Página 161


4.23.2.1 FACTORES RELEVANTES QUE DETERMINAN LA

ADQUISICIÓN DE EQUIPOS Y MAQUINARIAS

Cuando llega el momento de decidir sobre la compra de equipo y

maquinaria, se deben tomar en cuenta una serie de factores entre ellos:

Proveedor, Precio, Dimensiones, Capacidad, Flexibilidad (Esta característica

se refiere a que algunos equipos son capaces de realizar otras operaciones

que provocan cambios mecánicos), Mano de obra necesaria, Costo de

mantenimiento, Costos de los fletes y seguros.

Para este estudio de prefactibilidad se necesita de una unidad de que se,

muestran en la tabla 14. Según cotizaciones parte de la maquinaria principal

no se encuentra en el país lo que significa que como ingenieros industriales

se propone la construcción de los equipos de operaciones unitarias que se

necesitaran. Por el contrario otros equipos se pueden adquirir en empresas

nacionales, tales como ―SINSA‖ y ferreterías locales en la ciudad de Estelí.

Es importante tomar en cuenta que cada uno de los equipos cuenta con las

características técnicas muy definidas que se muestran en la tabla 14,

además de los diseños de cada equipo.

Estudio de prefactibilidad para la generación de biodiesel a partir de aceite quemado del restaurante Tip Top, Estelí, Nicaragua

Página 162


Figura 20. Áreas de trabajo para el proceso productivo

4.23.3 Distribución de la planta de biodiesel a partir de aceite quemado.


Estelí, Nicaragua

Página 163


En la figura 20, se observa las áreas de trabajo del proceso productivo para

la generación de biodiesel a partir de aceite quemado, donde se definieron

las siguientes áreas:

1. Área de producción: Es el área donde se realizará todo el proceso

productivo, cuenta con una entrada principal y dos salidas una que da a

la bodega de materia prima y otra que es salida de emergencia. La planta

procesadora está ubicada de oeste a este en el siguiente orden:

almacenamiento de aceite, centrifuga, reactor de biodiesel, equipo para

lavado y secado de biodiesel, destilador y contenedor de biodiesel neto.

También cuenta con una mesa (de acero inoxidable) de reacción donde

se realizaran los cálculos de los porcentajes de materia prima a utilizar y

algunas pruebas de calidad, además habrá una vitrina donde se

guardara la cristalería. Esta área tiene una dimensión de 6 metros de

largo por 3 metros de ancho y 3 metros de alto.

2. Bodega de Materia Prima: Esta bodega servirá para almacenar la materia

prima (Hidróxido de sodio y metanol), también se almacenaran

herramientas que se utilicen en la planta procesadora como en el

restaurante en general, esta bodega tendrá un estantes para mantener

el orden y la seguridad. Esta área tiene una dimensión de 4 metros de

largo por 3 metros de ancho y 3 metros de alto.

3. Fosa para tratamiento de aguas residuales: En esta fosa se separaran los

restos de grasas y jabones que puedan existir en las aguas residuales del

proceso de producción, esta tendrá una dimensión de un metro cubico (1

metro de largo por 1 metro de ancho y 1 metro de alto).


Estelí, Nicaragua

Página 164


4.23.3.1 Diseño en tres dimensiones de la planta de generación de

biodiesel.

Con respecto a la propuesta del diseño de la planta para el tratamiento de

los aceites quemados, que mediante la reacción de transesterificación da

como resultado Biodiesel, esta presenta una estructura de mampostería

confinada, el área destinada para la construcción de la planta, ver anexo

3.1.2. Se propone bloc estándar de dimensiones de 20*40*15 (cm) de

espesor, su punta de expansión de 1 cm y las columnas son de concreto

reforzado con acero normal (punto rojo o punto azul), los estribos

espaciados a las uniones a viga (0.5 cm) y en el caso de las secciones

intermedia estas se encuentra a 5 cm, las vigas a 0.10 cm, piso cerámico

tipo industrial del mismo color de la Ti Top. Ver anexo 3.1 figura 3.1.5 a,b.

Los accesos y la planta estructural fue diseñada acorde a niveles de

ergonomía, para brindar seguridad a las personas que visitan la empresa y

el personal que labora en el lugar, los ambientes están divididos en áreas:

resección, laboratorio, bodega y parqueo, la recepción se propone con el

objeto de garantizar que el proceso de descarga del producto que se va a

extraer en el momento para que no se presenten complicaciones o retrasar

cualquier otro proceso y sobre todo la privacidad, además de que existan

buenas condiciones. Ver anexo 3.1 figura 3.1.5 a,b.

En el caso del techo, se diseño a cuatro aguas de descarga, para disminuir

el efecto de la carga hidrostática, se doto de bajante fasia tipo plaisen, cielo

raso para aislante térmico, el motivo de utilizar bloques en la planta es

precisamente para que la sección sirva como un aislante térmico, acústico,

hidrostático porque es una industria y no se necesita tener contacto con el

ambiente exterior, además que se doto de la parte frontal de un diseño


Estelí, Nicaragua

Página 165


similar al que posee actualmente la Tip Top y un pequeño jardín para que no

tenga un estilo demasiado cerrado además de un estilo flexible. Ver anexo

DVD (Diseño de planta en 3D).

Con respecto a la utilización del programa, el edificio fue montado en un

Sofware que se llama REDIX, un programa para diseño en tercera

dimensión, primeramente se reunieron los tres ingenieros que están

involucrados en el diseño para hacer una especie de la propuesta unos

pequeños croquis de cómo se definiría la estructura, luego en un proceso se

definieron las dimensiones y proporciones de los elementos y las

condiciones propias de la estructura, luego se hizo un prevosetiado del

edificio, después se monto en el programa. Ver anexo 3.1 figuras 3.1.4.

a,b,c,d. Ver anexo DVD (Diseño de planta en 3D).

Se hace un croquis en limpio a escala, luego se introduce al programa de

trabajo en tercera dimensión, se configura las unidades de medida en el

programa, el programa tiene la ventaja de ir ubicando las paredes, hacer la

línea o el eje de la pared y luego le editas la propiedad, la altura el tipo de

elemento, tipo de elemento estructural, tipo de paredes de sarriamiento,

dimensiones de bloc etc. En el caso del techo se buco que fuera económico,

rentable, ya que en Esteli se presentan abundantes precipitaciones debido a

sus condiciones geográficas llueve bastante, se busco de que fuera un techo

en el que la carga de agua en cada una de los parti agua no fuera tan

exagerada y que los bajantes no generaran un dúo de demasiado tirante en

los bajantes, luego diseñamos los integrantes, se dimensionó lo que era el

techo, luego le dimos texturización, luego se dio lo que conocemos como

wartro o recorrido para una visualización de los ambientes. Ver DVD

―Biodiesel (recorrido 3D de la planta procesadora de aceite)‖.


Estelí, Nicaragua

Página 166


En la edición del video, en la parte del modelaje, el programa trae

herramientas especiales para el dimensionamiento en tres dimensiones.

4.24 SEGURIDAD E HIGIENE

Para que la fuerza de trabajo pueda desempeñar un buen rendimiento en su

puesto, es necesario establecer los requerimientos establecidos por las

normas y leyes de protección e higiene.

4.24.1 Condiciones de los equipos de protección personal para los

trabajadores:

La norma de Higiene y seguridad del trabajo detalla los equipos de

protección personal para los trabajadores; de los cuales se eligió los que se

adaptan a las condiciones y actividades propias de la planta procesadora.

Respiradores o mascarillas (se utiliza para evitar que las partículas de polvos

suspendidas en el aire entren a los pulmones, también para proteger de lejía

que se desprende en el proceso).

Guantes desechables para garantizar el contacto de la piel con

cualquier sustancia que se utiliza en el proceso.

Botas de hule.

protectores de oídos.

Los equipos de trabajo deberán ser mantenidos y controlados de forma que

satisfagan las condiciones establecidas.


Estelí, Nicaragua

Página 167


El mantenimiento y el control de los equipos de trabajo se efectuarán en

función de las características propias del equipo, sus condiciones de

utilización y cualquier otra circunstancia normal o excepcional que pueda

influir sobre su deterioro o desajuste.

4.24.2 Obligaciones del trabajador.

Tiene la obligación de cumplir y adoptar las medidas sobre prevención de

riesgos laborales, utilizar correctamente los medios y equipos de protección

facilitados por el empleador, seguir la enseñanza en materia preventiva,

tanto técnica como práctica.

4.24.3 Obligaciones del empleador.

El empleador deberá adoptar las medidas necesarias para garantizar la

higiene y seguridad en los lugares de trabajo.

En todo caso dichos lugares, deberán cumplir las disposiciones básicas

establecidas por la norma Ministerial de higiene y seguridad del trabajo, en

cuanto a sus condiciones constructivas, instalaciones, condiciones

ambientales, iluminación, servicios sanitarios, orden, limpieza,

mantenimiento y señalización.


Estelí, Nicaragua

Página 168


4.24.4 MAPA DE RIESGOS

El Mapa de Riesgos ha proporcionado la herramienta necesaria, para llevar

a cabo las actividades de localizar, controlar, dar seguimiento y representar

en forma gráfica, los agentes generadores de riesgos que ocasionan

accidentes o enfermedades profesionales en el trabajo. De esta misma

manera se ha sistematizado y adecuado para proporcionar el modo seguro

de crear y mantener los ambientes y condiciones de trabajo, que contribuyan

a la preservación de la salud de los trabajadores, así como el mejor

desenvolvimiento de ellos en su correspondiente labor.

Puesto que el presente estudio es un anteproyecto, se decidió considerar

únicamente dos factores importantes: los posibles riesgos evidentes y la ley

General de Higiene y Seguridad del Trabajo como base para la realización

del mapa de riesgos. (Véase el mapa en la figura 21).


Página 169


Recipiente para

almacenar

aceite quemado

6600.0 mm x 3000.0 mm

Centrifuga

Reactor de

Biodiesel

Equipo para

lavado y

secado de

Biodiesel

Contenedor

de Biodiesel

neto.

Destilador

Bodega de

Materia Prima

Mesa

Área de

Producción

C

r

i

s

t

a

l

e

r

i

a

Estante

Fosa para

tratamiento

de aguas

residuales

Figura 21. Leyenda de mapa de riesgo

BOTIQUIN DE PRIEROS

AUXILIOS

PANEL ELÉCTRICO

ZONA DE SEGURIDAD

EXTINTOR

RUTA DE EVACUACIÓN

SALIDA DE EMERGENIA


Estelí, Nicaragua

Página 170


4.25 Proveedores

Tabla 15. Proveedores de materia prima para el proceso de producción de biodiesel.

FUTEC INDUSTRIAL Km 11.5 Carretera a Masaya, Iglesia

Católica

800 metros al este

Managua, Nicaragua

ph: (505) 22550357

Somos una mediana industria que

fabrica y comercializa productos

químicos con calidad, enfocados a

preservar el medio ambiente y con

estándares de seguridad,

esmerándonos por brindar la mejor

atención a nuestros clientes con

vocación de servicio, capacitando y

motivando al personal para lograr

crecimiento sostenido generando

resultados positivos y cultivando

alianzas estratégicas.

Transmerquim De

Nicaragua, S.A.

Dirección: Managua, Monumento de la

Cuesta El Plomo 500M al Oeste Teléfonos:

2269-0361, 2269-1299, 2269-0382

Fáx: 2269-0364

CIUU: 2424

Página web: www.transmerquim.com

Productos: Productos Químicos Como

Materia Prima.

Actividad Económica: Fabricación de

jabones y detergentes, preparados para

limpiar y pulir; perfumes y preparados de

tocador.

Actuamos como el brazo de ventas y

mercadeo de los fabricantes

internacionales de químicos, brindando a

sus productos todo el soporte logístico,

técnico, de seguridad y de respeto al medio

ambiente que ellos esperan en sus países

de origen.

http://www.transmerquim.com/


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En la tabla 15. Se muestra las dos empresas encargadas de suministrar dos

de los productos químicos fundamentales para la generación de biodiesel. La

empresa Transmerqim De Nicaragua S.A. será la encargada de proporcionar

metanol a un precio cómodo, obteniendo los volúmenes de metanol por

barril, lo que permitirá al restaurante Tip Top minimizar costos en materia

prima.

Es importante señalar que en este estudio técnico se plantean el panorama

para poder calcular los números que luego en el capitulo siguiente se

señalan, para poder construir el estudio financiero.

Otro de los proveedores importantes para que se realice el proceso

productivo es la empresa, FUTEC INDUSTRIAL. esta brindara sus servicios

para la obtención de hidróxido de sodio.


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4.26 Proyecciones de materia prima.

Tabla 16. Proyección de materia prima para el año 2011.

meses

Materias primas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Total

aceite quemado (Lt) 367,99 370,73 369,36 395,35 452,81 436,39 469,22 389,88 429,55 407,51 400,82 608,76 5098,38

metanol (Lt) 73,60 74,15 73,87 79,07 90,56 87,28 93,84 77,98 85,91 81,50 80,16 121,75 1019,68

Hidróxido de sodio(gr) 2575,94 2595,10 2585,52 2767,46 3169,66 3054,74 3284,57 2729,16 3006,86 2852,58 2805,77 4261,32 35688,69

Agua (Lt) 1192,29 1201,16 1196,73 1280,94 1467,10 1413,91 1520,29 1263,21 1391,75 1320,34 1298,67 1972,38 16518,76

Tabla 17. Proyección de materia prima para los próximos 5 años.

Años

Materias primas 2011 2012 2013 2014 2015

aceite quemado 5098.38 5469.32 5430.77 5390.60 5348.83

metanol 1019.68 1093.86 1086.15 1078.12 1069.77

Hidroxido de sodio 35688.69 38285.22 38015.37 37734.23 37441.79

Agua 16518.76 17720.59 17595.69 17465.56 17330.20


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La materia prima es uno de los aspectos más importantes que se deben de

tomar en cuenta en la construcción de un estudio técnico ya que se

muestran las proporciones que se necesitaran a futuro, permitiendo de esta

forma la realización de estimaciones que son de vital importancia para la

realizar el estudio financiero, que se presentara en el capitulo siguiente.

Es importante señalar que todos los elementos que conforman el producto

terminado, que en este caso es biodiesel bruto, en el país hay

abastecimiento por parte de proveedores de esta materia prima.

En la tabla 16 se muestran las proyecciones de materia prima para el año

2011, estas se calcularon en base a los análisis químicos establecidos para

la producción de biodiesel a nivel de laboratorio, estableciendo las

proporciones que se necesitan para la reacción, permitiendo una función

directamente proporcional a los volúmenes de aceite, Los datos de la tabla

16 se basan en el pronóstico calculado ajustándose a la línea recta.

En el caso de las proyecciones para los próximos . Ver tabla 17.


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CAPÍTULO 4. ESTUDIO FINANCIERO.


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4.27 Inversión total inicial: fija y diferida

4.27.1 Presupuesto de obra civil

Para el proyecto de generación de biodiesel a partir de aceite quemado en el

restauran Tip Top panamericana de la ciudad de Estelí, se propone la

construcción de una planta procesadora, que cuente con las condiciones

aptas para transformar la materia prima, que no es aprovechada (aceite

quemado) y la capacidad para la ubicación de los equipos, es por ello que en

el estudio técnico se estudiaron los aspectos relevantes que orientaran al

dimensionamiento de esta planta. En los anexos 4.1, se presentan en

detalle la descripción de materiales y mano de obra, la cantidades que se

necesitan, las unidades de medida de los materiales, el costo unitario y el

costo total de las fases de la construcción, tales como: trazo y nivelación,

fundación de la zapata, fundación de las vigas sísmicas, intermedias, corana

y columna, la mampostería, pisos, techos y fascia. Es importante señalar que

este presupuesto estimado de construcción cuyo valor asciende a C$

290779.40, fue elaborado a través de asesoría de GIDICON S.A.


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4.27.2. Activo fijo de producción

Para la obtención de la maquinaria necesaria para llevar a cabo el proceso

de generación de biodiesel a partir de aceite quemado, se tomo la decisión

de construir cada uno de los equipos con el material más resistente y de

mayor durabilidad, acero inoxidable, estos se aprecian en la tabla 25

marcados en color café. Para la determinación de los costos de estos

equipos se calaron las cantidades de láminas de acero inoxidable y en un

taller Parrales ubicado en la ciudad de Estelí, de la caza del pueblo 1 cuadra

al oeste, con el señor Abel Párrales .se destino un costo del 6 % sobre el

costo de las laminas de acero, para darle forma a cada uno de los equipos

(ver anexo 4.7), los accesorios de algunos de los equipos se plantean los

costos en la ingeniería del proyecto. El resto de equipos se cotizaron en

SINSA de la ciudad de Estelí.

Es importante señalar que en el periodo de estudiantes, los autores de este

estudio realizaron proyectos relacionados en la producción de biodiesel,

entre los proyectos se construyo un procesador de biodiesel con materiales

metálicos para reciclarlos, además se presentaran en los resultados la

construcción de un filtro para el proceso de pretratamiento de los aceites

quemados, por lo tanto tenemos la capacidad de hacer las modificaciones e

instalaciones de accesorios que necesitaran cada uno de estos equipos,

tales como: resistencias eléctricas, termómetros, bombas, válvulas y motores

eléctricos.

En la tabla 18 se muestra el costo total que tendría la inversión inicial del

activo fijo de producción, el cual es necesario para operar la planta

procesadora de aceites quemados desde el punto de vista productivo, este

asciende a C$125.231 mil córdobas. Hay que tener presente que estas


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cifras se determinaron en el periodo cero y ya incluyen IVA, es decir, antes

de realizar la inversión.

Tabla 18. Costos de los equipos para el proceso de generación de biodiesel.

Equipo Cant Costo

unitario (C$) Costo laboral

Fletes y seguros

Costo C.I.F. Costo total

Recipiente para almacenar aceite quemado

1 C$ 13.619,20 C$ 13.619,20 C$ 680,96 C$ 2.587,65 C$ 16.887,81

Centrifuga 1 C$ 6.809,60 C$ 6.809,60 C$ 340,48 C$ 1.293,82 C$ 8.443,90

Contenedor de almacenamiento 1 C$ 13.619,20 C$ 13.619,20 C$ 680,96 C$ 2.587,65 C$ 16.887,81

Reactor de metóxido 1 C$ 2.996,22 C$ 2.996,22 C$ 149,81 C$ 569,28 C$ 3.715,32

Reactor de transesterificación 1 C$ 13.619,20 C$ 13.619,20 C$ 680,96 C$ 2.587,65 C$ 16.887,81

Equipo para lavado y secado de biodiesel

1 C$ 13.619,20 C$ 13.619,20 C$ 680,96 C$ 2.587,65 C$ 16.887,81

Destilador 1 C$ 3.404,80 C$ 3.404,80 C$ 170,24 C$ 646,91 C$ 4.221,95

Recipiente para almacenar metanol

1 C$ 3.404,80 C$ 3.404,80 C$ 170,24 C$ 646,91 C$ 4.221,95

Contenedor de biodiesel neto 1 C$ 13.619,20 C$ 13.619,20 C$ 680,96 C$ 2.587,65 C$ 16.887,81

pH metro portátil para campo 1 C$ 450,00 C$ 450,00 C$ 22,50 C$ 85,50 C$ 558,00

Codos de acero inoxidable 14 C$ 200,00 C$ 2.800,00 C$ 140,00 C$ 532,00 C$ 3.472,00

T de acero inoxidable 2 C$ 210,00 C$ 420,00 C$ 21,00 C$ 79,80 C$ 520,80

Bomba de agua periférica 1 hp 3 C$ 2.580,34 C$ 7.741,02 C$ 387,05 C$ 1.470,79 C$ 9.598,86

Resistencia p/calentar. 2000w120v

3 C$ 242,48 C$ 727,44 C$ 36,37 C$ 138,21 C$ 902,03

Balanza digital 1 C$ 450,00 C$ 450,00 C$ 22,50 C$ 85,50 C$ 558,00

Válvulas eléctricas 10 C$ 230,00 C$ 2.300,00 C$ 115,00 C$ 437,00 C$ 2.852,00

Termómetro: 3 C$ 464,29 C$ 1.392,87 C$ 69,64 C$ 264,65 C$ 1.727,16

TOTAL C$ 89.538,53 C$ 100.992,75 C$ 5.049,64 C$ 19.188,62 C$ 125.231,01

Costo laboral = Cantidad * Costo unitario. Costo de Fletes y seguros = Se considera 5% de costo laboral

Costo CIF = Se toma igual al 19% del costo laboral Costo Total = Costo laboral + Fletes y seguros + Costo CIF Ingeniería del proyecto (5% del conto laboral)

C$ 10.099,28


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4.27.3. Activo fijo tangible

Para calcular la inversión de activo fijo tangible, que comprende la

adquisición de todos los quipos, las tuberías para el proceso, se realizó una

simple suma algebraica del costo en córdobas de cada equipo productivo,

considerando el flete y el IVA.

En la tabla 19 se muestra el costo total que tendría la inversión inicial del

activo fijo de producción, el cual es necesario para operar en el restaurante

Tip Top desde el punto de vista productivo, este asciende a C$ 425,230.41l

córdobas. Hay que tener presente que estas cifras se determinaron en el

periodo cero y ya incluyen IVA, es decir, antes de realizar la inversión.

Tabla 19. Inversión fija del proyecto.

INVERSIÓN FIJA. Activo fijo tangible Total (C$)

Equipos para el proceso de generación de biodiesel C$ 125,231.01

Tuberías para el proceso C$ 6,720.00

Costos cristalería de laboratorio C$ 2,500.00

Obra civil C$ 290,779.40

Total inversión Fija del proyecto. C$ 425,230.41


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4.27.4. Activo fijo intangible

El activo diferido comprende todo los activos intangibles del restaurante Tip Top

panamericana que están perfectamente definidas en las leyes impositivas de

Nicaragua en cuanto a la elaboración así como los estudios de factibilidad para

el desarrollo del proyecto, tomando en cuenta los imprevistos que surjan.

Tabla 20. Inversión intangible del proyecto.

Activo Diferido o Intangible

Planeación e integración del proyecto C$ 4,392.40

Ingeniería del proyecto C$ 34,628.90

Supervisión de la construcción C$ 14,538.97

Administración del proyecto C$ 10,000.00

Estudio de factibilidad C$ 13,800.00

Pruebas de calidad del biodiesel C$ 2,500.00

Sub-Total C$ 79,860.27

Imprevistos(10% activos tangibles e Intangibles) C$ 50,509.07

Inversión C$ 555,599.75


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4.27.5. Capital de trabajo.

El capital de trabajo es el dinero que necesita el restaurante desde que inicia a

producir hasta el momento en que el restaurante empiece a ser autosostenido

energéticamente aplicando biodiesel a la planta de generación.

En este estudio se reflejan proyecciones de gastos de insumos en los que el

restaurante tendrá que asumir durante los primeros 2 meses y el pago de los

operarios que estarán a cargo del proceso y funcionamiento de la planta de

generación de biodiesel. Ver tabla 21

Tabla 21. Cálculo del capital de trabajo.

CAPITAL DE TRABAJO

Proyecciones para los primeros 2 meses

Volúmenes Costos

Insumos

aceite quemado (Lt) 136424.94 C$ 184.68

metanol (Lt) 5457.00 C$ 3,110.40

Hidróxido de sodio(gr) 6684821.97 C$ 202.70

Agua (Lt) 1432134.43 C$ 25.80

Electricidad

C$ 141.75

Salarios de operarios

C$ 6,000.00

Sub-Total 0.00 C$ 9,665.34

Capital de trabajo C$ 9,665.34

4.27.6. Inversión total del proyecto.

La inversión total del proyecto es la suma algebraica del activo fijo tangible,

intangible y el capital de trabajo. En estudio de prefactibilidad la inversión total es

de C$ 565,265.09 córdobas.


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4.28. Determinación de costos

4.28.1 Costos de energía eléctrica

En el estudio técnico se determino la cantidad de equipos a utilizar para el

proceso de producción y mediante la información recopilada se obtuvo la

cantidad del consumo energético (kw/hrs) de los equipos, entre estas se

encuentra las bombas instaladas, motores eléctricos y resistencias.; la tabla

21 muestra el año 2011, los demás años se encuentran en el anexo 3.1.1.4.

Se realiza una suma del consumo anual de kilowatt de las maquinas de

producción, equipos de las oficinas y luminarias, luego se multiplica este

dato por la tarifa de energía eléctrica que en este caso es de C$ 3.5 (tarifa

industrial menor) obteniendo el consumo anual en córdobas al cual se le

incorpora los cargos por alumbrado eléctrico, comercialización y regulación

del INE.

Tabla 22. Calculo del costo de energía eléctrica

Año 2011

Equipo Unidades

consumo

hr/día

consumo consumo anual (Kw) (kw/hr) kw-hr/día

Bombas 3 2,25 0,25 0,5625 94,5

motores eléctricos 2 2 1,5 3 504

Resistencias 3 1,5 1 1,5 252

Subtotal(C$) 850,5

Consumo anual (U$) 36,9782609

Regulación del INE (1%) 0,36978261

Total (U$) 37,3480435


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4.29 Estado de resultado en pro-forma

El estado de pérdidas y ganancias (Estado de Resultados) refleja las

pérdidas y ganancias mediante las operaciones de la empresa. El estado de

resultado se realiza con el objetivo de calcular la utilidad operativa y los flujos

netos de efectivos, los cuales constituyen el beneficio real de la operación, y

que se obtienen restando a los ingresos todos los costos en que se incurrirá.

Se le llama en pro-forma porque esto significa proyectado, lo que en

realidad hace el evaluador: proyectar (En este caso 5 años) los resultados

económicos que supone tendrá la empresa.

Ingresos: Estos se establecieron en base a los cálculos de ahorro de energía

que se presentan al generar energía por medio de la planta de generación,

en función de los volúmenes de aceite pronosticados. Ver anexo 4.4. Es

importante señalar que los volúmenes de aceite se establecieron en

aplicando el cálculo del pronóstico con el método de ajuste de la línea recta.


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4.29.1 Estado de resultado sin financiamiento

En la tabla 22, se muestra el estado de resultados pro-forma sin

financiamiento, es importante señalar que los ingresos se obtienen del

ahorro de energía que se calculo al implementar el aceite como combustible

para generar energía eléctrica. Ver anexo 4.4. Es importante señalar que el

restaurante Tip Top panamericana posee datos históricos desde que inicio

sus operaciones, hasta el año 2010, estos datos son volúmenes de aceite de

las compras realizadas para la materia prima de sus productos de fritura a

procesar, esto permitió aplicar un pronóstico (ver anexo 4.2)con el método

de regresión lineal. El cálculo del pronóstico se aplico para un mes en

específico, donde los datos históricos de los meses de enero permitieron

pronosticar para los meses de enero de los próximos 5 años, este proceso

de cálculo se repitió para los otros meses, permitiendo obtener los

volúmenes de aceite, al dividir los volúmenes de aceites pronosticados entre

14.06 (con 14.06 litros la planta esta funcionamiento por una hora), al poseer

el total de horas entre en función el cálculo del kwatt/horas y el precio de la

tarifa energética, obteniendo así la generación de energía, esta generación

permite al restaurante un ahorro energético, lo cual, para este estudio son

los ingresos expresados en la tabla 23.

Para el caso de los costos de producción, se sumaron los costos de materia

prima, energía eléctrica para el proceso, agua potable y el costo de mano de

obra directa (un operario). ver anexo 4.6

Al poseer los ingresos y restar los costos de producción se obtiene la utilidad

bruta, la utilidad bruta mas la depreciación (Ver anexo 4.5 cálculo de la

depreciación) se obtienen la utilidad antes del impuesto sobre la renta.


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Al final la utilidad después de los impuestos que se pagan se le resta la

depreciación obteniendo de esta forma los flujos de efectivo. Considerando a

la inversión total como un flujo negativo.

Tabla 23. Estado de resultado sin financiamiento, proyectado a 5 años

año 0 2011 2012 2013 2014 2015

Inversión -565,265.09

Ingresos 71,961.19 71,478.46 70,974.65 70,449.75 69,903.77

costos de producción 61,169.04 66,255.94 66,175.95 65,959.66 65,734.66

utilidad bruta 10,792.14 5,222.52 4,798.70 4,490.09 4,169.11

Ir. 30% 3,237.64 1,566.76 1,439.61 1,347.03 1,250.73

U D I 7,554.50 3,655.76 3,359.09 3,143.06 2,918.37

Depreciación 10,099.28 10,099.28 10,099.28 10,099.28 10,099.28

Flujo Neto -565,265.09 17,653.78 13,755.04 13,458.36 13,242.34 13,017.65

4.29.2 Estado de resultado con financiamiento

El estado de resultados con financiamiento refleja las utilidades que tiene la

empresa a los largo de años de proyección después de haber deducido

todos los costos y gastos que incurre la empresa incluyendo las cuotas de

pagos del préstamo.

En la tabla 23 se puede observar el estado de resultado con financiamiento.

A diferencia del anterior en este se expresan los costos financieros en los

que incurrirá la empresa (ver anexo 4.5) y el pago a principal, siguiendo

siempre la secuencia de cálculo.


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Tabla 24. Estado de resultado con financiamiento, proyectado a 5 años

año 0 2011 2012 2013 2014 2015


Ingresos 71,961.19 71,478.46 70,974.65 70,449.75 69,903.77


utilidad bruta 10,792.14 5,222.52 4,798.70 4,490.09 4,169.11

Costos financieros 67,831.81 57,771.30 46,201.71 32,896.68 17,595.90

Utilidad antes de IR. -57,039.67 -52,548.78 -41,403.01 -28,406.59 -13,426.79

Ir. 30% -17,111.90 -15,764.63 -12,420.90 -8,521.98 -4,028.04

U D I -74,151.57 -68,313.41 -53,823.91 -36,928.57 -17,454.83

Depreciación 10,099.28 10,099.28 10,099.28 10,099.28 10,099.28

Pago a principal 67,070.08 77,130.60 88,700.18 102,005.21 117,305.99

Flujo Neto -452,212.07 -131,122.37 -135,344.73 -132,424.82 -128,834.50 -124,661.55

4.30. Costo de capital o tasa mínima aceptable de rendimiento (TMAR)

Para formarse toda empresa debe realizar una inversión inicial. El capital

que forma esta inversión puede provenir de varias fuentes: instituciones de

crédito y dinero del inversionista mismo. Cualquier persona antes de invertir

siempre tiene en mente una tasa mínima de ganancia sobre la inversión

propuesta la cual se llama tasa mínima aceptable de rendimiento (TMAR).

Para determinar la TMARMIXTA es necesario conocer los porcentajes

siguientes: los inversionistas de la empresa Tip Top panamericana

consideran una TMAR del 25% y la tasa del banco (Banco de América

Central) es de 15% anual, para obtener la TMAR MIXTA se utiliza la

siguiente fórmula:


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Donde:

AP: Es la diferencia que resulta de la inversión total menos el préstamo

(Aporte propio=C$ 113,053.02).

Financiamiento: 80% de la inversión en activos fijos.

IT: Inversión Total.

%AP = Aporte propio/ IT = 113.053.02/ 565.265.09= 20 %

TMARINV=TMAR del inversionista

%FINAN=Financiamiento / IT = 452.212.07 / 565.265.09= 80%

i: Tasa de interés del banco.

Sustituyendo los datos en la fórmula se obtiene:

TMAR MIXTA= %AP * TMARINV + %Finan * i

TMAR MIXTA = (20% * 25%) + (80% * 15%) = 17 %


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CAPÍTULO 5. ANALISIS FINACIERO.


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4.31 Evaluación del proyecto sin financiamiento

La evaluación financiera del proyecto integra los resultados de todos los

componentes del estudio para permitir la determinación de su prefactibilidad.

4.31.1 Valor presente neto sin financiamiento

El cálculo del valor presente neto permite al inversionista conocer si la

inversión que va a realizar tendrá ganancias a través de los años, se

calculará el valor actual del dinero tomando en cuenta el horizonte de

evaluación que es de siete años en este proyecto.

La inversión usa los siguientes criterios

Si VPN > 0 Acepta la inversión

Si VPN < 0 Rechazar la inversión

Si VPN = 0 Se acepta el proyecto ya que se estaría ganando exactamente la

TMAR.

La expresión a utilizar para el cálculo del valor presente neto (VPN) es la

siguiente:

VPN= - P + FNE1 + FNE2 +…. + FNEn+RA

(1+i)1 (1+i)2 (1+i)n

VPN= Valor presente neto

P= Inversión inicial

FNEi=Flujo Neto de Efectivo de cada año (i=1…7)

i= Interés anual (TMAR)


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RA= Recuperación de activos (VL+ terreno+ Capital de trabajo)

La TMAR (tasa mínima atractiva de rendimiento) a utilizarse es la de 25%

anual.

En el presente proyecto la inversión inicial a realizarse es de C$ 565,265.09

y los flujos netos de efectivo son los siguientes:

Tabla 25. Flujos netos de efectivo sin financiamiento

Flujos netos Montos (C$)

FNE 1 17,961.19

FNE 2 13,755.04

FNE 3 13,458.36

FNE 4 13242.34

FNE 5 13,017.65


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Inversión= 565,265.09

RA= - 420,606.78

FNE1= 17961.19

FNE2= 13,755.04

FNE3=13,458.36

FNE4=13,242.34

FNE5= 13,017.65

Figura 22. Flujos netos de efectivos, sin financiamiento.

El VPNsf obtuvo como resultado la cantidad de C$ -420,606.78 lo que

significa que el proyecto no es aceptable pues cumple con la condición de

VPN≤0.

4.31.2 Tasa interna de rendimiento (TIR)

Es la tasa de descuento por la cual el VPN es igual a cero. Se le llama tasa

interna de rendimiento por que supone que el dinero que se gana año con

año se reinvierte en su totalidad, es decir se trata de la tasa de rendimiento

generada en su totalidad en el interior de la empresa por medio de la

reinversión.


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El criterio de aceptación que emplea el método de la TIR es el siguiente:

Si TIR >TMAR se acepta la inversión lo que significa que el

rendimiento de la empresa es mayor que el mínimo fijado como

aceptable por lo tanto la inversión es económicamente rentable.

Si la TIR< TMAR no se acepta la inversión ya que no resulta rentable.

A continuación se presenta la expresión que se usa para el cálculo de la

TIRsf:

VPN=0; 0= -P + FNE + FNE +…. + FNEn+ RA

(1+i) 1 (1+i) 2 (1+i) n

Usando las herramientas de Excel la TIR calculada es la siguiente:

TIRsf = #¡num!,

Como ya se había mencionado la TMAR sin financiamiento es igual a 25%,

dado que la TIR=#¡num!, resulta ser menor que la TMAR (TIR<TMAR), es

importante señalar que en el momento de realizar el cálculo utilizando la

herramienta en Excel para el cálculo de la TIR, el programa refleja una

función #¡num!, lo que significa que no existe un valor definido ya que los

flujos de efectivo son relativamente bajos, por lo tanto en la recta numérica

de la tasa se reflejaría un valor negativo, lo cual no existe. Por lo tanto no se

acepta la inversión para la construcción de la planta procesadora de aceite

quemado siendo para el restaurante Tip Top panamericana económicamente

no rentable. Ver figura 23.


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Página 193


4.31.3 Plazo de recuperación de la inversión sin descontar

El plazo de recuperación de la inversión (PRI) es el tiempo necesario para

que el proyecto amortice así mismo el capital invertido. Periodo en el cual se

tiene el tiempo para recuperar la inversión.

Es importante señalar que no se realizo el cálculo de la recuperación de la

inversión ya que los flujos de efectivo son relativamente bajos por lo tanto la

recuperación de la inversión se proyecta a mas de cinco años, lo que nos

permite como indicador visualizar la no factibilidad de este proyecto.

25%

Figura 23. Representación esquemática de la TIR vs TMAR

(TIR<TMAR).

TIR= #¡num!%

VPNSF

C$ --420,606.78

Tasa


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4.32 Evaluación del proyecto con financiamiento

En el caso de recurrir a un préstamo o financiamiento bancario, la inversión

(P) será menor.

4.32.1 Determinación del costo de capital o TMAR

La TMAR que se debe considerar para el VPNcf se llama TMAR mixta,

debido a que ahora se tiene una combinación de dos capitales para hacer la

inversión, las cuales son: capital propio o inversionista y capital del

préstamo. La TMAR mixta se calcula como un promedio ponderado de los

costos de capital.

Tabla 26. Porcentaje de aportación del banco e inversionista

Concepto Monto(C$) Porcentaje (%)

Aportación del banco 452,212.07 80 Aportación del inversionista 113053.02 20

Total de la inversión 565,265.09 100

TMARMIXTA= %AP * TMARINV + %Financ * i

TMARMIXTA= (20% * 25%) + (80% * 15%) = 17%


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4.32.2 Cálculo del valor presente neto (VPN) con financiamiento

VPN= -P + FNE + FNE +…. + FNE+ RA-Deuda

(1+i)1 (1+i)2 (1+i)n

En el valor presente neto con financiamiento el proyecto constará con un

porcentaje de financiamiento por la vía bancaria para la puesta en marcha de

la planta procesadora de aceite quemado en el restaurante Tip Top

panamericana.

Tabla 27. Flujos netos de efectivo con financiamiento

Flujos netos Montos (C$)

FNE 1 -131,122.37

FNE 2 -135,344.73

FNE 3 -132,424.82

FNE 4 -128,834.50

FNE 5 -124,661.55


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Página 196


Inversión= -452,212

RA= -744,827.23

FNE1=-131,122.3

FNE2= -135,344.73

FNE3=-132,424.82

FNE4=-128,834.5

FNE5=-124,661.55

Figura 24. Flujos netos de efectivos, con financiamiento.

El VPNCF da como resultado la cantidad de C$ - 744.827.23 siendo este

menor que cero, el proyecto cumple con la condición VPN< 0. Por tanto si

se observa los dos VPN, se puede concluir a simple vista que el proyecto no

es factible, esto es debido a que los ingresos calculados por la

implementación de biodiesel como combustible para activar la planta de

generación no es factible ya que en el restaurante no se obtienen los

volúmenes de aceites que permitan obtener minimización de los costos

energéticos en su totalidad.


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4.32.3 Determinación de la tasa interna de rendimiento (TIR) con

financiamiento

Para calcular la TIR con financiamiento se utiliza la misma fórmula.

Donde P= inversión inicial menos la cantidad del préstamo.

VPN=0; 0= -P + FNE + FNE +…. + FNEn+ RA

(1+i) 1 (1+i) 2 (1+i) n

TIRCF= #¡num!% por lo tanto, no existe un valor definido

Como se puede observar la TIR (#¡num!%), es menor que la TMAR mixta

(17%), por lo tanto no se acepta el proyecto porque no es económicamente

rentable.

Figura 25. Representación esquemática de la TIR vs TMAR, con financiamiento.

17%

TIR= #¡num!%

VPNSF

C$ --744,827.23

Tasa


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4.33 Relación beneficio costo

En este análisis se comparan los ingresos y los costos de producción, en el

cual se calculan los valores presentes de ambos para luego determinar si

este caso los ingresos presenta un valor mayor con respecto a los costos el

proyecto se acepta en caso contrario el proyecto se rechaza, en este estudio

los ingresos son mayores pero es muy poco el valor que lo determina ser

mayor, por lo tanto el proyecto no se acepta. Estos datos se pueden

visualizar en la tabla 27.

Tabla 28. Relación beneficio costo del proyecto

Año Egreso total

año Ingreso total

año

Factor de descuento al

16%

Costo total anual

descontado

Ingreso anual

descontado

2011 61169.04 71961.19 0.86 52731.94 62035.51

2012 66255.94 71478.46 0.74 49238.96 53120.14

2013 66175.95 70974.65 0.64 42396.13 45470.45

2014 65959.66 70449.75 0.55 36428.93 38908.77

2015 65734.66 69903.77 0.48 31297.13 33282.10

TOTAL 212093.08 232816.96


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4.34 Análisis de sensibilidad

El análisis de sensibilidad es una importante herramienta usada con el fin de

determinar que tan sensible es el proyecto ante los cambios de algunas

variables económicas, en el caso de este proyecto se consideran como

variables de cambio el aumento en los volúmenes de aceite para generar

biodiesel y el aumento del 20% en el costo de la tarifa energética.

Se pretende observar como varía el VPN y la tasa interna de rendimiento

(con y sin financiamiento) al manipular la única variable en función que son

los volúmenes de aceite quemado, determinándose los niveles críticos que el

proyecto puede soportar y aun ser rentables a lo largo del horizonte de

evaluación.

4.34.1 Aumento en los volúmenes de aceite quemado para generar

biodiesel.

Si se aumentaran los volúmenes de aceite quemado o si se lograra

recolectar mayor cantidad de aceite ya sea mediante un plan de recolección

en toda la ciudad de Estelí, supongamos que los volúmenes de aceite son

los que se muestran en la tabla 28.

Tabla 29. Cambio en los volúmenes de aceite.

Volúmenes de aceite (unidad de medida "galones").

Años

2011 2012 2013 2014 2015

15300.0 17340.0 21340.0 22840.0 29356.0


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En las tablas 29 y 30, se presentan un enfoque de como seria el

comportamiento del proyecto si se lograra recolectar esa gran cantidad de

aceite, esto es posible con una perspectiva de recolección en toda la ciudad

de Estelí, pero cabe señalar que se debería realizar un estudio de las

cantidades de aceite que se podría recolectar en todos los restaurantes.

Al aumentar los volúmenes de aceite, aumentan los costos de producción

pero los ingresos aumentan una vez que se calcula el balance de energía al

aplicarlo a la planta de generación por ende los ingresos al determinar el

ahorro de energía son mayores, brindando de esta forma que los flujos de

efectivo sean mayores y que el proyecto sea aceptable para su

implementación.

Los cambios en los volúmenes de aceite a recolectar para los próximos 5

años, ver tabla 28, los cuales si se lograran recolectar el proyecto sería

aceptable enfocándolo a la obtención de biodiesel para generar energía

eléctrica y de esta forma estaría buscando la minimización de los costos

energéticos al restaurante Tip Top panamericana.

Es importante tomar en cuenta que al aumentar los volúmenes de aceite la

planta presenta la capacidad de producir de acuerdo al dimensionamiento

establecido en el estudio técnico. A medida que estos volúmenes tiendan a

aumentar es necesario implementar ajustes en el sistema de producción.


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Tabla 30. Estado de resultados pro-forma sin financiamiento.

año 0 2011 2012 2013 2014 2015


Ingresos 656,494.05 750,915.73 932,615.68 1007,244.00 1306,262.66


utilidad bruta 595,325.01 420,302.02 514,926.66 556,169.22 737,058.40

Ir. 30% 178,597.50 126,090.61 154,478.00 166,850.77 221,117.52

U D I 416,727.51 294,211.42 360,448.66 389,318.45 515,940.88

Depreciación 10,099.28 10,099.28 10,099.28 10,099.28 10,099.28

Flujo Neto -565,265.09 426,826.78 304,310.69 370,547.94 399,417.73 526,040.15

VAN 397,320.05 TIR 63%

Tabla 31. Estado de resultados pro-forma con financiamiento.

año 0 2011 2012 2013 2014 2015


Ingresos 656,494.05 750,915.73 932,615.68 1007,244.00 1306,262.66


utilidad bruta 595,325.01 420,302.02 514,926.66 556,169.22 737,058.40


Utilidad antes de IR. 527,493.20 362,530.72 468,724.95 523,272.54 719,462.50

Ir. 30% 158,247.96 108,759.22 140,617.49 156,981.76 215,838.75

U D I 685,741.16 253,771.51 328,107.47 366,290.78 503,623.75

Depreciación 10,099.28 10,099.28 10,099.28 10,099.28 10,099.28

Pago a principal 67,070.08 77,130.60 88,700.18 102,005.21 117,305.99

Flujo Neto -452,212.07 628,770.35 186,740.19 249,506.56 274,384.84 396,417.03

VAN 602,252.12 TIR 91%


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4.34.2 Aumento del 20% en el costo de la tarifa energética.

En un supuesto caso que la compañía administradora de pagos energéticos

Unión Fenosa decida aumentar en un 20% el costo de la tarifa de energía,

para este estudio el restaurante Tip Top tendría un gran beneficio, ya que

esta generaría su propia energía y no le tocaría enfrentar los grandes pagos

producto de la implementación de un nuevo cobre en la tarifa energética.

En este análisis se mantuvo constante los volúmenes de aceite que hacen

posible visualizar al proyecto como algo factible, al aumentar la tarifa, el valor

presente neto aumenta de forma positiva, permitiendo establecer que

beneficiara a la empresa en un ahorro considerable de energía, porque

estarían actuado de forma independiente para autosostenerse

energéticamente hablando, en el caso de la tasa interna de retorno aumenta

con respecto a la tasa mínima aceptable de rendimiento, brindando otro

enfoque positivo. Ver tablas 31 y 32.


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Tabla 32. Estado de resultados pro-forma sin financiamiento.

año 0 2011 2012 2013 2014 2015


Ingresos 787,792.86 901,098.88 1119,138.81 1208,692.80 1567,515.19


utilidad bruta 726,623.82 570,485.17 701,449.80 757,618.02 998,310.93

Ir. 30% 217,987.15 171,145.55 210,434.94 227,285.41 299,493.28

U D I 508,636.67 399,339.62 491,014.86 530,332.61 698,817.65

Depreciación 10,099.28 10,099.28 10,099.28 10,099.28 10,099.28

Flujo Neto -565,265.09 518,735.95 409,438.89 501,114.13 540,431.89 708,916.93

VAN 657,595.04 TIR 84%

Tabla 33. Estado de resultados pro-forma con financiamiento.

año 0 2011 2012 2013 2014 2015


Ingresos 787,792.86 901,098.88 1119,138.81 1208,692.80 1567,515.19


utilidad bruta 726,623.82 570,485.17 701,449.80 757,618.02 998,310.93


Utilidad antes de IR. 658,792.01 512,713.87 655,248.09 724,721.34 980,715.03

Ir. 30% 197,637.60 153,814.16 196,574.43 217,416.40 294,214.51

U D I 856,429.61 358,899.71 458,673.66 507,304.94 686,500.52

Depreciación 10,099.28 10,099.28 10,099.28 10,099.28 10,099.28

Pago a principal 67,070.08 77,130.60 88,700.18 102,005.21 117,305.99

Flujo Neto -452,212.07 799,458.81 291,868.39 380,072.75 415,399.00 579,293.80

VAN 997,868.52 TIR 132%


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CAPÍTULO 6. ANALISIS Y PRESENTACION DE RESULTADO.


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5 ANALISIS Y PRESENTACION DE RESULTADOS

5.1 ANÁLISIS QUÍMICOS DE LOS ACEITES QUEMADOS.

En primer fase se realizo un análisis de los aceites quemados para lo que el

grupo de investigación tomo la decisión de aplicar un muestreo, en el cual se

considero como población los restaurantes que funcionan en el interior de la

ciudad de Esteli con un total de 84 restaurantes, sin tomar en cuenta los que

se encuentran más alejados de la ciudad. Ver anexo 1.1.

Al aplicar la ecuación del cálculo de la muestra se obtuvo un total de 18

restaurantes, estos se visitaron para obtener 300 ml de aceite quemado (ver

anexo 1.3).

5.1.1 Análisis físico-químico de la muestra de aceites quemados de los

restaurantes de la ciudad de Estelí.

5.1.1.1 METODOLOGÍA.

5.1.1.1.1 Caracterización de la materia prima

El aceite fue obtenido mediante el trabajo en equipo, los autores de esta

tesis visitaron 6 restaurantes cada miembro del equipo, en total 18

restaurantes de la ciudad de Esteli, esto en base al cálculo de la muestra,

por lo tanto se midió los diferentes parámetros los cuales, están expresados

en las tablas 33, 34, 35.


Estelí, Nicaragua

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Estos parámetros se lograron calcular mediante el trabajo en equipo aplicado

por parte de los autores en este estudio, los cuales, se dividieron las

muestras (6 muestras de aceite quemado), cada una perteneciente a un

restaurante, para lograr un análisis que permitiera la discusión e

interpretación individual, tomando en cuenta que es una forma rápida de

obtención de resultados, esto es gracias al uso de los equipos y

instrumentos de laboratorio que posee la Universidad Nacional de Ingeniería

con su recinto universitario Augusto C. Sandino. Ver anexo 1.2.

Tabla 34. Parámetro medidos de 6 muestras de aceite quemado (Yesser, 2011)

Parámetros

Rincón

Pinareño

Delicias

Pollo Loco

El

especial Cohifer Ixcotelli

Fuente de

Bendición

(Rest) (Rest) (Rest) (Rest) (Rest) (Rest)

Masa (10-3kg) 27,5 28,6 36,7 34,2 36,8 37,2

Volumen (10-6m3) 41 41 41 41 41 41

Densidad (103kg/m3) 0,671 0,698 0,895 0,834 0,898 0,907

Nivel de espuma (ml) 6 5 5 5 9 2

% humedad 0,96 0,92 0,94 0,95 0,99 0,99

Índice de acidez 8,93 9,3 6,38 2,41 0,85 0,29


Estelí, Nicaragua

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Tabla 35. Parámetro medidos de 6 muestras de aceite quemado (Esteban, 2011)

Parámetros Titanic

Comida

Nica

Pollo

Rico

Sopas

El

Carao

Los

Chagüites El Sopón


Masa (10-3kg) 37,2 36,7 36,6 36,6 37,3 37,6

Volumen (10-6m3) 41 41 41 41 41 41

Densidad (103kg/m3) 0,907 0,895 0,893 0,893 0,910 0,917

Nivel de espuma (ml) 6 0,5 0 4 3 2

% humedad 0,27 0,82 0 0,27 0,15 0,62

Índice de acidez 8,93 9,3 0,99 2,41 0,85 0,29

Tabla 36. Parámetro medidos de 6 muestras de aceite quemado (Edduar, 2011)

Parámetros Café Luz Gallito

Rincón

Criollo

Don

Pollo 2 Pa pikar


Masa (10-3kg) 37,5 36,2 35,6 35,8 36,3 37,2

Volumen (10-6m3) 40 40 40 40 40 41

Densidad (103kg/m3) 0,938 0,905 0,890 0,895 0,908 0,907

Nivel de espuma (ml) 9 0 1 1 2 2

% humedad 0,96 0,92 0,94 0,95 0,99 0,99

Índice de acidez 6,15 6,47 6,45 6,48 6,32 0,29


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En el laboratorio de alimentos del Recinto Universitario Augusto C. Sandino se

midieron el conjunto de parámetros que se visualizan en las tablas 31, 32,33; a

continuación se cita como se establecieron dichos parámetros:

Volumen: En todo el trabajo investigativo se decidió mantener constante la

medida del volumen, la cual se midió utilizando un beaker, obteniendo un valor

de (40x10-6 m3).

Masa: Para el caso de la masa se utilizo un dispositivo con una precisión de 10-

3 kg.

Densidad: La densidad se cálculo mediante la relación ρ = m/v

Donde:

ρ = equivale al valor de la densidad

m = es valor de la masa

v = indica el valor del volumen

Nivel de espuma: En este parámetro cada una de las muestras se agregó a un

recipiente donde se le aplico calor y observamos hasta que nivel en mililitro se

elevo la espuma en función al recipiente que utilizamos, es importante medir

este parámetro porque el aceite no debe de poseer humedad para que se realice

la reacción de transesterificación.

Porcentaje de humedad: Al inicio se midió la masa de las muestras de aceite

manteniendo constante el volumen, al aplicarle calor por unos 20 min, cuando la

muestra deja de evaporar agua, volvemos a medir en la balanza para observar

cuanto resulto de masa al aplicarle a calor, la diferencia de masa se divide entre

la masa medida inicialmente y luego lo multiplicamos por 100%, es así como se


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calculo el porcentaje de humedad.

Índice de acidez: Para medir este parámetro se utilizo un peachimetro digital.

5.1.2 Análisis físico-químico para el aceite de quemado del restaurante

Tip Top ubicado frente al monumento el Centenario de la ciudad de

Estelí.

Para el aceite quemado del restaurante Tip Top se realizaron los siguientes

análisis: masa, volumen, densidad, nivel de espuma, porcentaje de

humedad, índice de acidez y rendimiento en biodiesel.

Tabla 37. Parámetro medidos de una muestra de aceite quemado del restaurante Tip Top

(Autores, 2011)

Parámetro

Tip – Top

(Rest)

Masa (10-3kg) 36,6

Volumen (10-6m3)

41

Densidad (103kg/m3)

0,893

Nivel de espuma (ml)

0

% humedad

0,32

Índice de acidez

6,14


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5.1.2.1 Diseño de filtro de aceite quemado.

Para la construcción de este filtro de aceite quemado, se utilizo una lavadora la

cual se modifico, se construyo un estante el cual servirá de soporte para

contener aceite y en la parte inferior se instalo el motor bifásico que se utiliza

para la centrifugación. Ver anexo 1.2.7.

En las paredes de la lavadora se le agrego tela en varias capas, al encender la

centrifuga se le agrega aceite quemado y este choca en las paredes, como esta

posee porosidades permite al aceite atravesar, quedando en el interior de la

centrifuga grandes cantidades de residuos sólidos.

La construcción de este filtro nos permitió filtrar grandes cantidades de aceite

quemado es a esto lo que se conoce como Ingeniería Inversa, utilizamos

dispositivos existentes, los modificamos y luego se utilizan para otros fines, es

importante señalar que esto se logro gracias al asesoramiento del Ingeniero

Eddie González de la ciudad de Estelí.


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5.2 Producción de Biodiesel.

5.2.1 Metodología

En el laboratorio de agroindustria de la Universidad Nacional de Ingeniería

UNI-Norte, se realizó la titulación al aceite de restaurante Tip Top que

consiste en determinar la cantidad de hidróxido de sodio necesario para que

se dé la reacción en el proceso químico para la obtención de biodiesel a

partir de aceite usado.

El biodiesel obtenido se sometió a un conjunto de pruebas y se determinó

la calidad de dicho biocombustible de acuerdo a los estándares de calidad

establecidos en las normas ISO. Los parámetros se realizaran mediante

métodos comparativos realizados por el grupo de investigación.

Una vez determinada la calidad en laboratorio se prosiguió con la producción

de biodiesel en una planta piloto procesadora de biodiesel con capacidad

para producir 25 galones de biodiesel, este combustible se usó en

dispositivos que funcionan con combustible fósil (diesel), los cuales pueden

ser: generadoras de energía y motores (de autos o de riego) para determinar

su rendimiento en dichos equipos.

5.2.2 Recolección de aceite

Se recolecto muestras de aceite del restaurante Tip top Estelí y se realizaron

pruebas de laboratorio y se produjo biodiesel, luego se analizó el biodiesel

obtenido y se determinó la calidad de este y se comparó con los parámetros

internacionales del biodiesel.

La recolección de las muestras de aceite se hizo la última semana de enero


Estelí, Nicaragua

Página 212


y las semanas de febrero y marzo.

5.2.3 Elaboración de Biodiesel, a partir de aceite usado, a escala de

laboratorio.

Instrumentos y equipos necesarios:

Balanza

licuadora

Beaker

Panas de aluminio

Espoleta

Embudo de cristal

Panita de porcelana

Guantes

Gabachas

Naso bucos

Botella plástica

5.2.4 Selección de Reactivos

5.2.4.1 Metanol.

La reacción con el metanol no requiere tanto secado; siempre es mejor usar

el aceite más seco posible, pero un poco de agua no arruinará la reacción;

tal vez resulte en una mayor producción de jabón, y puede que retarde la

reacción un poco, pero aún es posible producir biodiesel de buena calidad.

(Ver anexo 2.1.6).


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5.2.4.2 Hidróxido de Sodio

El NaOH también conocido como soda cáustica, es más barato y

generalmente más fácil de conseguir, también es un poco más fácil de

manejar por su forma granular, este funciona como catalizador para acelerar

la reacción. (Ver anexo 2.1.4)

5.2.5 Tiempos y Temperaturas de Procesamiento.

La reacción estándar del biodiesel se lleva a cabo a unos 130 grados

Fahrenheit (55 grados Celsius), y es mezclada por lo menos por una hora. El

calor adicional ayuda a que la reacción proceda más rápido. Sin embargo, es

importante no llevar a la reacción a una temperatura tan alta que cause que

el metanol se evapore, a menos que la reacción se lleve a cabo en un

recipiente seguro y a presión. Muchos procesos industriales se llevan a cabo

a temperaturas extremadamente altas en recipientes a presión ya que las

reacciones suceden más rápidamente.

Como regla general, con cada 10 grados centígrados que se añaden se

dobla la rapidez de la reacción. Aún a una temperatura estándar, la reacción

se puede catalizar con una mezcla más violenta. Sin embargo, la mayoría de

los productores caseros dejan que el proceso de reacción tome más tiempo

para estar seguros de tener una reacción completa. No existe ningún daño

en el dejar que la reacción dure por varias horas o toda la noche. La idea es

convertir tantos triglicéridos en esteres metílicos de ácidos grasos como sea

posible.


Estelí, Nicaragua

Página 214


Productos parciales pueden ser formados (monodiglicéridos y diglicéridos) si

las condiciones no son óptimas en términos de temperaturas, cantidades de

tiempo, porcentajes de metanol (20% recomendado) y la cantidad apropiada

del catalizador cáustico. La presencia de estos productos no es fácil de

determinar, aunque hay ciertos controles de calidad que pueden ser

seguidos.

5.2.6 Seguridad

5.2.6.1 Precauciones de seguridad importantes.

Al producir biodiesel, es importante ser cauteloso. Ya que se están usando

químicos tóxicos, existe el potencial de serias heridas e incluso fatalidades.

Ya que el proceso ocupa algunos químicos cáusticos, alcoholes tales como

el metanol, calor, y la transferencia de sustancias inflamables de un

recipiente a otro, es una buena idea tener un extinguidor capaz de apagar un

incendio.

El biodiesel siempre debe hacerse en un área bien ventilada, lejos de niños

y mascotas, utilizando el equipo de seguridad apropiado.

El metanol es tan inflamable como la gasolina. Siempre que se haga un lote

de biodiesel, o se manipule el metanol de cualquier otra manera, debe haber

un extinguidor de incendios a la mano.

El hidróxido de sodio (NaOH) puede causar quemaduras severas. Debe ser

extremadamente cuidadoso al utiliza restos químicos, ver anexo 2.1.13.


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Se recomienda utilizar una camisa manga larga (gabacha), zapatos y

pantalones, no usar zapatos abiertos (sandalias, pantalones cortos ni faldas.

Usar guantes resistentes a químicos, gafas protectoras y un delantal.

Evite inhalar cualquier vapor cuando se prepare el metóxido o se mezcle el

metóxido con el aceite vegetal.

Siempre tener una corriente de agua accesible para lavar cualquier

salpicadura.

5.2.7 Titulación

Las titulaciones sirven para determinar la cantidad de ácidos grasos que

tiene el aceite y así establecer la cantidad de hidróxido de sodio (NaOH)

necesario para la reacción de biodiesel. (Ver anexo 2.2.2).

Se utilizaron los siguientes reactivos:

1ml de aceite vegetal

10ml de alcohol isopropìlico +

2 gotas de fenolftaleína

Líquido para titulaciones

5.2.7.1 Procedimiento:

El ―Líquido para Titulaciones‖ se preparó disolviendo 1g de NaOH en un litro

de agua destilada.

Gota a gota se añadió líquido para titulaciones a la solución (aceite vegetal

+ alcohol isopropìlico + fenolftaleína) mediante agitación vigorosa hasta que


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la solución quedó con un color rosáceo durante 10 segundos, posteriormente

se registró los mililitros de solución de sosa al 0.1% obteniendo 0.65ml de

soda caustica.

Para que el color de la sosa se mantuviera estable se vertió en ella una

cantidad de 0.65ml de soda caustica y para determinar la cantidad de

hidróxido de sodio se determinó convirtiendo los ml de soda caustica a gr

despejando la ecuación de densidad y usando la densidad del aceite que se

usó.

Expresión matemática es: ρ = m/v

Masa: La masa (m) es la magnitud que cuantifica la cantidad de materia de

un cuerpo. La unidad de masa, en el Sistema Internacional de Unidades es

el kilogramo (kg).

Densidad: el término densidad (ρ) es una magnitud referida a la cantidad de

masa contenida en un determinado volumen, y puede utilizarse en términos

absolutos o relativos. En términos sencillos, un objeto pequeño y pesado,

como una piedra o un trozo de plomo, es más denso que un objeto grande y

liviano, como un corcho o un poco de espuma.

Volumen: El volumen (V) es una magnitud definida como el espacio

ocupado por un cuerpo. Es una función derivada ya que se halla

multiplicando las tres dimensiones. La unidad de medida de volumen en el

Sistema Internacional de Unidades es el metro cúbico, aunque

temporalmente también acepta el litro y el mililitro que se utilizan

comúnmente en la vida práctica.


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5.2.7.2 Cálculo

Densidad del aceite se calculó por medio de una balanza.

m= 183 gr

Volumen del aceite se calculó con un beaker.

v= 200 ml3

ρ= m/v

ρ= 183 gr / 200 ml3

ρ = 0.915 gr/ml3

Gramos a utilizar de hidróxido de sodio

ρ = densidad del aceite 0.915 gr/ml

V= cantidad de soda caustica que se utilizo en la titulación

m= ρ * v

m= 0.915 gr/ml3 * 2 ml3

m= 1.89 gr


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Ahora se suman 3.5 gramos que son los gramos que se utilizarían

comúnmente para producir biodiesel.

m= 1.89 gr + 3.5 gr

m= 5.39 gr

Se necesitan 5.39 gr de hidróxido de sodio para poder realizar la reacción y

obtener biodiesel del aceite quemado del restaurante Tip Top Estelí.

Tabla 38. Cantidad de materia prima a utilizar por cada litro de aceite usado.

5.2.8 Proceso y reacción del biodiesel

Se midió 500 ml de aceite usado en un beaker.

Se midió 100 ml de metanol en un beaker.

Se midió 5.39 gr de hidróxido de sodio en la pesa. (anexo # 7)

Se calentó el aceite para eliminar residuos de agua que pueda tener. (anexo # 4)

Cuando el aceite dejo de hacer burbujas es un indicador que no tiene agua (temperatura mayor de 100 0C) y entonces se procede a filtrar ya se con papel filtro o con filtro manual de tela que fue el que se utilizo en este caso. (anexo # 5)

Se mezcló el NaOH y el metanol y se elabora el metóxido.

Aceite Tip Top Hidróxido de sodio metanol

1 litro aceite usado

5.39 gr 200 ml


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Cuando el aceite alcanzo la temperatura correcta (55 0C), con el embudo de cristal se vertió los 500mL de aceite dentro del vaso de la licuadora que contiene la mezcla de metanol y NaOH (comúnmente conocida como metóxido). Ver anexo 2.1.7.

Luego se ajustó la tapadera del vaso de la licuadora.

Se encendió la licuadora y se cambió de velocidad hasta llegar a velocidad 4. Se dejó durante 60 minutos para que se de la reacción exitosamente.

Luego se trasegó la solución a una botella plástica para dejar que se dé la separación.

Durante 10 minutos, el producto secundario (comúnmente conocido como glicerina) comenzó a asentarse y a formar una capa al fondo de la botella. A medida que la glicerina continuó asentándose, se notó una separación clara de las dos capas, con la oscura glicerina abajo y la capa de biodiesel más liviano y más claro arriba.

Dentro de una hora, la mayor parte de la glicerina se habrá asentado.

Ahora se tiene una botella con el biodiesel arriba y en la inferior una

capa más oscura de glicerina. Ver anexo 2.1.8.

Después de 12 horas se realiza la extracción de glicerina y se obtiene

biodiesel bruto. Ver anexo 2.1.12

5.2.8.1 Primer Lavado

Se hace como mínimo 12 horas después que se hizo la reacción donde se

produjo el biodiesel. Ver anexo 2.1.9.

Se vertió 500 ml de biodiesel en una botella de plástico de 2 litros.

Se vertió dentro de esta misma botella 500mL de agua a temperatura


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ambiente.

Se agitó la botella de un lado al otro por unos 30 segundos.

Se aseguró que la tapadera no tenga fugas.

Después de 30 segundos se paró la botella verticalmente, el agua y

el biodiesel se separarán inmediatamente.

Se notó que el agua no está clara.

12 horas después se separó el agua de biodiesel.

El primer lavado ha sido terminado.

5.2.8.2 Segundo lavado.

Se vertió otros 500mL de agua en la botella y se repite los mismos

pasos del primer lavado, pero esta vez se rota la botella por un

minuto.

Se separó el agua como en el primer lavado.

El segundo lavado ha sido finalizado.

Se sabe que el lavado ha terminado cuando, después de la agitación,

el agua se ve casi transparente. Durante los últimos lavados la mezcla

fue agitada violentamente, sin emulsiones. El agua y el biodiesel


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tomaron más tiempo en separarse porque el agua forma pequeñas

burbujas en el biodiesel, las cuales toman tiempo para asentarse.

Se calentó el biodiesel después del último lavado en la estufa para

eliminar los restos de agua y esté listo. Después del lavado y el

secado, el biodiesel estará listo para ser utilizado.

5.2.9 Determinación de las características del Biodiesel.

Se realizó la prueba de densidad a la muestra de biodiesel del restaurante

Tip Top y a la muestra de biodiesel del restaurante pollo rico.

5.2.9.1 Densidad a 15 0C Biodiesel Restaurante Tip Top 5.2.9.1.1 Instrumentos utilizados

Balanza.

Beaker. 5.2.9.1.2 Materiales

Biodiesel 5.2.9.1.3 Procedimientos.

Se determinó la masa del beaker poniendo este en la balanza. Resultado m = 217.7g.

Luego se reinició a balanza con el beaker encima y quedó en cero así cuando volvimos a pesar el beaker con biodiesel la masa que dio fue la del biodiesel.

Masa del biodiesel 215.7 gr.


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Para determinar la densidad del biodiesel se utilizó la expresión

matemática de densidad: ρ= m/ v. Lo se determinó con la balanza fue la masa del biodiesel y para poder determinar la densidad del mismo se necesita el volumen, entonces, se determinó el volumen del biodiesel en un beaker y fue 250 ml3.

ρ= m/v ρ= 215.7gr/ 250 ml3

ρ= o.8628 gr/ml3

5.2.9.2 Viscosidad a 40 0C Para preparar un viscosímetro casero, en este caso se utilizó una pipeta de 14 cm de alto, se hicieron dos marcas en la pipeta: una a 2cm de la cima y otra a 2cm de la base. Estas marcas serán el punto de inicio y de alto respectivamente. Ver anexo 2.2.4.

5.2.9.2.1 Prueba de viscosidad pasó a paso.

1. Se midió la viscosidad del diesel para tener un valor estándar y

comparar este valor con el del biodiesel.

2. Se realizó la prueba a una temperatura específica de 40 0C y fácil de reproducir. Ya que la viscosidad varía significativamente con la temperatura, es importante ser consistente.

3. Para cada repetición se llenó el viscosímetro casero con la mezcla de

diesel o biodiesel hasta la marca de inicio mientras se cubrió el agujero de la tapa con el dedo.

4. Se quitó el dedo y se midió el tiempo con un cronometro cuando el

nivel del líquido llegó a la marca de inicio. Se anotó el tiempo que tomó para que el fluido llegará a la marca del alto.


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Tabla 39. Tiempos de cada líquido en bajar las distancia entre los dos puntos

Biodiesel Tip Top v= d/t v= 10 cm/ 6.48 seg v= 1.54320987654321 cm/seg

5.2.9.2.2 Viscosidad dinámica Tip Top Vd= m/v Vd= 4.21 gr/ 1.436782 cm/seg Vd= 2.93016 gr/cm x seg-1 Vd= 2.93016 poise

Diesel Biodiesel Pollo

rico Biodiesel Tip Top

No Tiempo (seg)

No Tiempo (seg)

No Tiempo (seg)

1 5.7 1 6.7 1 6.5

2 5.4 2 6.8 2 6.4

3 5.5 3 7.1 3 6.5

4 5.3 4 7.1 4 6.3

5 5.5 5 7.1 5 6.7


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5.2.9.2.3 Viscosidad cinemática Tip Top VC= Vd/ ρ VC = 2.93016 gr/cm x seg-1 / 0.8628 gr/cm3 VC = 3.396105702 cm 2/ seg 1 Centistokes = 1 cm2/seg Entonces VC = 3.396105702 cSt

Tabla 40. Viscosidad Del biodiesel

Viscosidad

Combustible Cantidad

(ml)

unidad de

medida Tiempo

Promedio velocidad masa (gr)

viscosidad dinámica (poise)

viscosidad cinemática

(centistokes)

Biodiesel Tip Top 5 segundos 6.48 1.436782 4.21 2.9302 3.3961057


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5.2.9.3 Punto nube (cloud point)

5.2.9.3.1 Materiales:

Termómetro.

Freezer de heladera o refrigeradora.

Tubos de ensayo y gradilla. 5.2.9.3.2 Procedimiento

Se colocó 1 ml3 de cada Biodiesel de restaurante Tip top y de pollo rico.

Se colocaron en una gradilla en el Freezer (-18 °C).

Se midió con un termómetro la temperatura a la cual se observaba que se licuaban y en donde se mantenía constante.

Se repitió el procedimiento 3 veces con cada muestra.

Tabla 41. Resultados de punto nube de cada muestra de biodiesel.

Compuesto

Biodiesel Tip top 1

Biodiesel Tip top 2

Biodiesel Tip top 3

Biodiesel pollo rico 4

Biodiesel pollo rico

5


6

Punto de nube (°C) 0 2 2 0 1 3

Tabla 42. Punto nube promedio del biodiesel Tip Top y Biodiesel Pollo Rico

Compuesto biodiesel Tip Top

biodiesel pollo rico

punto nube promedio oC 1.33333333 1.33333333


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5.2.9.4 Transferencia de calor.

5.2.9.4.1 Materiales:

Alcohol.

Tubos de ensayo, cuchara de postre de metal, pinza de metal, pipetas, fósforos, probetas, agarraderas y pie.

Termómetro.

Hisopos de algodón.

Cronometro. 5.2.9.4.2 Procedimiento

Se diseñó un método comparativo para evaluar el calor de combustión liberado por los diversos combustibles preparados.

Se determinó este valor transfiriendo el calor desprendido en dicha combustión a una cantidad medida de agua contenida en un tubo de ensayos.

Utilizando una cuchara para quemar 0,5 ml3 de combustible y agregando 0,2 ml3 de metanol para comenzar la combustión dada la baja inflamabilidad de los combustibles de tipo diesel. Se utilizaron 30 ml3 de agua destilada dentro del tubo de ensayo. Ver anexo 2.2.3.


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Tabla 43. Resultados obtenidos para el calor de combustión utilizando una cuchara y metanol

como iniciador

Combustible T inicial (°C)

T final (°C)

T (°C) Masa del

agua (gr)

Masa combustible

(gr)

Calor transferido

(J)

Calor por gramo de

combustible (K J/g)

Diesel 24 38 14 30.13 0.421 1764 4.19


34 53 19 30.13 0.432 2394 5.54

Biodiesel Tip top

25 45 20 30.13 0.424 2520 5.94

Cálculo. Q= mC (Tf - Ti)

Q: es el calor transferido

m: es la masa del material, en este caso el agua que se usó.

Tf: temperatura final

Ti: temperatura inicial

C: calor especifico del material, en este caso del agua es 4.1813 kJ/kg C

Para el biodiesel Tip Top

Q= mC (Tf - Ti) Q= 30.13 g* 4.1813 kJ/kg oC (20 oC) Q= 2520 J


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5.2.9.5 Rendimiento de la reacción (lts de biodiesel/lts de aceite usado).

η reacción = volumen de biodiesel / volumen de aceite vegetal x 100%

η reacción = 250 ml / 300ml x 100%

η reacción = 83 %

El 17 % restante es desecho o subproducto que es la glicerina.

Tabla 44. Prueba en mechero.

Combustible unidad de medida

cantidad (ml)

tiempo transcurrido (min)

Tiempo de combustión por cada mililitro

Biodiesel Tip Top minutos 15 93.7 6.246666667


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Tabla 45. Análisis de resultado

Parámetro Norma Unidades Valor en norma

Valor en prueba

Biodiesel Tip Top

Valor en prueba


Densidad(15°C) EN ISO 12185 g/ml3 0.860 – 0.900 0.8628 0.8875

Viscosidad cinemática 40°C EN ISO 3104 c St 3.5 – 5.0 3.396105702 3.073892958

Punto ignición EN ISO/CD 3679

oC 100-160 120 118

punto nube - oC - 1.33333 1.33333

transferencia de calor - k J/g - 6,0 5,6

rendimiento de la reacción - % - 83 83

Porcentaje de Glicerina - % - 17 17

Prueba en mechero - Min/mil - 6.246666667 4.773333333

PH ‗ - - 7 6


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5.2.10 Elaboración de Biodiesel, a partir de aceite vegetal quemado del restaurante Tip Top, haciendo uso del procesador semi-industrial.

Se recolecta el aceite del restaurante Tip top.

Se calienta el aceite en el tanque A1 para eliminar el agua que

pueda traer.

Se traslada el aceite del tanque A1 al filtrador o centrifuga (C1) y

se filtra para eliminar restos de pollo y otras impurezas que pueda

traer el aceite.

El aceite filtrado se almacena en el tanque A2.

Se traslada el aceite filtrado del tanque A2 al reactor R2 y se

monitorea la temperatura hasta que llegue 450 C para empezar la

reacción.

Mientras la temperatura se estabiliza se elabora la mezcla de

metóxido en reactor R1.

Una vez que el aceite tiene la temperatura adecuada se traslada el

metóxido del reactor R1 al reactor R2.

Luego se enciende el mezclador interno del reactor R2 que hará

que la mezcla de aceite más metóxido se mueva de forma circular

durante una hora para que se puede dar la reacción de


Después de una hora la reacción se completa y se deja que se dé

la separación.

Después de doce horas se realiza la decantación y se extrae la

glicerina que se encuentra en la parte inferior del reactor R2.


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Se traslada el biodiesel bruto al tanque L1 donde se realizan los

lavados y secado.

Primer lavado: Se agrega una cantidad de agua en proporción al

biodiesel bruto. El lavado se hace durante 10 minutos mediante

agitación con la batidora.

Después de 12 horas se hace la separación mediante decantación

y se extrae aguas residuales.

Se realiza el segundo lavado de la misma manera que se hizo el

primero.

Después se hace una inspección visual del agua residual del último

lavado dependiendo de la claridad que tenga esta se determina si

se hace otro o no.

Una vez que el biodiesel está libre de impurezas este se calienta a

100 0C para eliminar restos de agua que quedaron después de los

lavados y mediante un destilador D1 se recupera metanol (este

puede usarse nuevamente en la producción de biodiesel) y así el

biodiesel queda listo para ser usado.

Las aguas residuales reciben un tratamiento previo para eliminar

partículas de aceite y luego ser vertidas al alcantarillado público.


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5.2.11 Realización de pruebas de biodiesel en diferentes dispositivos que funcionan con diesel, principalmente planta generadora de energía eléctrica.

5.2.11.1 Prueba en motor estacionario en taller de mantenimiento del

norte.

Esta prueba se hizo en un motor estacionario de una batidora de cemento que funciona con diesel aquí se utilizó 100% biodiesel y el motor funciono normalmente durante 30 minutos lo único diferente fue el humo que salió por el escape que era blanco a diferencia del humo que sale cuando se utiliza diesel que es negro también se sintió un olor papas fritas y también el motor se estabilizo.

5.2.11.2 Prueba en motor estacionario de riesgo.

Esta prueba se realizo en un motor estacionario de riego este motor funciono durante 30 minutos con biodiesel y su funcionamiento no tuvo ningún inconveniente, la diferencia fue que el humo era blanco con un característico olor a papas fritas.

5.2.11.3 Prueba en automóvil diesel.

Esta prueba se hizo en un automóvil marca Isuzu propiedad del licenciado Máximo Rodríguez. Aquí se uso (dos galones de biodiesel) biodiesel al 50 % y 50 % de diesel el auto funcionó normalmente durante una semana. ―Hubo mejor rendimiento en el motor‖ dijo el licenciado Rodríguez. Ver video en DVD ―Biodiesel‖.

5.2.11.4 Prueba en planta eléctrica. Esta prueba se hizo en una planta eléctrica propiedad de la organización INSFOP Estelí. Aquí se utilizó biodiesel al 100 % la planta funciono con normalidad durante la prueba. Ver anexo 2.3.1.

.


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5.3 Impacto ambiental

5.3.1 Metodología de evaluación de impacto ambiental

Se expresaran los posibles efectos que se tendrán en el diseño, construcción

y operación de la planta; tomando en cuenta la duración y los daños que

pueden causar en el suelo, aire, agua y salud humana, por lo tanto se

aplicaran técnicas en las cuales se determinara la distribución de cómo,

cuándo y dónde ocurre, incorporando todos aquellos elementos en los que

una actividad influye para que surjan impactos significativos al ambiente.

1. Se elabora una lista de chequeo.

2. Aplicación de la matriz de Leopol.

3. Evaluación del impacto ambiental durante la construcción de la planta.

5.3.2 Etapa de Construcción de la obra civil.

En esta primera fase del proyecto se construirá la plataforma de la planta

procesadora de biocombustibles del restaurante TIP-TOP Estelí, en donde

se dispondrán los diferentes elementos que integrará la planta:

Almacenamientos (depósitos o tanques y cubetos o baldes).

Edificio de proceso (producción de biodiesel, glicerina, tratamiento del

aceite y aguas residuales).

Área exterior de fácil acceso de materia prima al área de proceso.


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Se realizarán además las obras complementarias pertinentes

correspondientes a trazados de tuberías, electricidad y servicios.

La construcción de esta planta se ara de concreto, contara con un cielo raso,

con el piso adecuado para cada área y con todos los elementos necesarios

para el proceso de elaboración de biodiesel.

En la construcción se requerirá agua para la mescla del concreto siendo esta

uno de los factores que tendrá un impacto al ambiente tanto al suelo como al

agua misma, el desprendimiento de legías del cemento a la hora del batido

de concreto tendrá también un impacto al aire (atmosfera), se tendrá que

eliminar parte de la vegetación que se encuentre en el área.

Existen algunos factores ambientales que pueden ser involucrados en cada

una de las actividades de la fase de construcción tales como:

Factores ambientales físicos: Aire, Agua, Suelo, temperatura del

ambienten, entre otros.

Factores ambientales bióticos o biológicos: Flora y Fauna.

Debido a estos factores cada una de las actividades se analizaran y se

determinara el grado de contaminación que puedan tener al medio ambiente,

esto servirá para establecer un plan de medidas ambientales o de mitigación

y prevenir la contaminación a nuestro medio ambiente y desde luego

evitando posibles enfermedades.


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5.3.2.1 Indicadores de impacto en la fase de construcción.

Los factores que pueden ser afectados en la construcción de la planta

procesadora de biodiesel, se enlistan a continuación.

5.3.2.1.1 Suelo del área a construir

Calidad del suelo

En la actualidad el Restaurante TIP-TOP Estelí, cuenta con un área poco

desolada en la cual tienen una bodega pequeña de 18 m2 que utilizan para

almacenar aceites y otros insumos del restaurante, esa área en su totalidad

es de 42 m2 en los cuales se instilara la planta.

Debido al desarrollo socio económico del restaurante y al tipo de

construcción que se hará de en las instalaciones los suelos serán de alguna

manera afectado, por lo que se considera un impacto benéfico significativo.

En la etapa de preparación del sitio la calidad del suelo se verá afectada ya

que se removerá la cubierta vegetal, pero dicha actividad es necesaria para

la ejecución del proyecto, por lo que el impacto se considera adverso poco

significativo.


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5.3.2.1.2 Agua superficial en la fase de construcción.

Calidad de las aguas superficiales.

El predio no colinda o se roza con cuerpos de agua superficial. Para la etapa

de preparación en el caso del trazo y nivelación se realizara la

racionalización de este recurso que será proporcionado por medio de pipas,

al igual que en la fase de construcción. Las aguas residuales que se

generen durante la etapa de preparación del sitio serán vertidas a las aguas

sanitarias del municipio. Por lo que se considera un impacto mínimo o nulo a

la calidad del agua.

Drenaje-Flujo

El proyecto no afecta el drenaje o flujo de algún río, arroyo u otro

cuerpo de agua, ya que no colinda con ningún cuerpo de agua,

considerándose un impacto de grado mínimo o nulo.

5.3.2.1.3 Agua subterránea sobre el área de construcción.

Calidad del agua subterránea

En la presente etapa no es probable que se pudiera afectar la calidad de las

aguas subterráneas porque no se realizara la infiltración con aguas

residuales. Siendo este un impacto ambiental mínimo o nulo.

Flujo caudal de las aguas subterráneas


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Referente a este recurso el proyecto no tiene relación con las aguas

subterráneas como para afectar el flujo o caudal de algún acuífero. Por lo

que se ha considerado un impacto ambiental mínimo o nulo ya que nos se

encontró ningún yacimiento de agua.

5.3.2.1.4 Emisiones a la atmósfera

El uso de vehículos transportando material e insumos implica la generación

de humos y gases, de manera temporal. Este impacto se considera menor y

prácticamente no existen medidas efectivas para controlar el impacto

negativo.

Aunque apliquen las normas para el control de emisiones en los vehículos

que utilizan gasolina y diesel. El impacto es adverso no Significativo.

Partículas suspendidas

En las actividades de preparación del sitio y construcción, se generaran la

dispersión de polvos y humos que pudieran ocasionar una afectación mínima

en la visibilidad del área, este impacto se considera un impacto adverso no

significativo.

Ruido y/o vibraciones

Debido a que se realizarán las actividades de acarreo de material

para las actividades de nivelación y de construcción de la planta, se

generaran ruidos y vibraciones. La generación de ruido y vibraciones es


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mínima y local, las cuales se estima que no rebasen lo estipulado. La

recuperación es inmediata, una vez concluidas la actividad cesa el impacto y

no precisa prácticas correctivas o protectoras, por lo que se considera un

impacto mínimo o nulo debido a que es momentáneamente.

5.3.2.1.5 Paisaje existente en el área que se destinó construir.

Imagen del paisaje

Durante esta etapa pertinente a la preparación del sitio y/o limpieza y

Construcción, con la presencia de vehículos para la construcción, equipo y

Material de construcción, personal de obra, montaje de estructuras, entre

otros, se ocasiona un impacto negativo al ambiente, al modificar el conjunto

de rasgos que caracterizan el lugar, aunque este impacto es considerado

menor y de manera temporal. Por lo que él se considera un impacto adverso

poco significativo.

Apariencia del agua

Con respecto a este no se afecta ningún cuerpo de aguas, ya que el área se

encuentra alejada de ellos, considerándose un impacto mínimo o nulo.

Apariencia del aire

La generación de humos, gases o polvos no modificara de manera

importante la apariencia local del aire, considerándose un impacto con

escala mínima, el elemento ambiental en referencia se modificara

parcialmente y su condición original puede recuperarse inmediatamente


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después de ejercida la presión a la que fue sujeta. Por lo que su impacto

será mínimo o nulo.

Áreas Verdes

Existe disminución de áreas verdes durante la preparación del terreno,

debido a la remoción de la cubierta vegetal y eliminación de algunas plantas,

por lo que se considera un impacto adverso significativo. Pero se conservara

en esta 1ra etapa, una superficie de área verde del 3.16 %, por lo que

el impacto será benéfico poco significativo.

Atractivo del sitio donde se construirá

Al realizarse las etapas de preparación del sitio, se tendrá un impacto

adverso poco significativo.


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5.3.2.2 Relaciones impactantes

En el anexo 5.3 se presentan en resumen los factores en cada una de las

etapas de construcción de la planta procesadora de aceites, identificando los

las posibles afectaciones de cada etapa de construcción, esto nos permite

tener un aproximado de los posibles consecuencias que ocurrirían una vez

que se decida implementar el proyecto.

5.3.2.3 Identificación y valoración de los impactos ambientales

(Matrices)

En este apartado se han relacionado los factores del proyecto

potencialmente impactantes, en la fase de construcción, y los elementos del

medio susceptibles de impacto, en una matriz causa-efecto, estableciendo

las relaciones de causalidad entre una acción y sus efectos sobre el medio.

Posteriormente se han valorado los impactos identificados como

significativos, para el posterior establecimiento de las medidas correctoras

pertinentes.

A continuación se adjunta la matriz causa-efecto, en la que se refleja la

identificación de los impactos considerados. Asimismo, se incluye la matriz

de valoración de los impactos negativos que requerirán la aplicación de las

medidas correctoras oportunas

Debido a la fase de construcción las actividades que tienen mayor impacto

ambiental son las de:


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Limpia inicial, descapote, trazo y nivelación y corte y relleno compensado,

estas actividades son las primeras que se dan en esta fase por lo que se

evaluaron, en la tabla de identificación de impacto. Ver Anexo 5.1.1.


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5.3.2.4 Jerarquización de impactos en la fase de construcción.

Las principales conclusiones que se pueden extraer tras la lectura de las

matrices que se encuentran en el anexo 5.1 son las siguientes:

• Durante la fase de construcción, los impactos detectados son los

habituales en cualquier obra y montaje de instalaciones industriales tales

como emisión de ruidos, polvo, vibraciones, etc.

• En esta fase una vez preparado el terreno se dan las actividades de

levantamiento estructural teniendo como consecuencia un funcionamiento

regular y los principales impactos detectados están asociados,

principalmente, con las emisiones atmosféricas y el paisaje.

• En las últimas actividades de la etapa de construcción desde la ubicación

del techo hasta la limpieza final los impactos identificados son moderados y

afectarían principalmente a la calidad atmosférica y de las aguas.

A continuación se incluye una lista de los impactos ambientales negativos

significativos identificados y valorados en fase de funcionamiento regular,

jerarquizados de mayor a menor grado de significación relativo según su

magnitud, importancia, calidad intrínseca del medio en el que actúan y

gravedad:


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5.3.2.4.1 Impactos Negativos Moderados

Alteración de la calidad del aire en fase de construcción, asociada con las

operaciones de limpia inicial, cortes y rellenos compensado.

Alteración de la calidad de las aguas en el caso de la producción de

concreto, para el levantamiento estructural del proyecto.

5.3.2.4.2 Impactos Negativos Compatibles

Alteración de la calidad del aire en fase de construcción, sobre todo polvo y

partículas, asociada a los movimientos de tierras, excavaciones, al concreto

estructural, funcionamiento de vehículos pesados (camiones) así como el

funcionamiento de la maquinaria.

Alteración de la calidad de las aguas subterráneas y el suelo, por el carácter

limitado de los posibles derrames.

Afección al paisaje por la implantación de las instalaciones en un área del

restaurante con poco valor visual debido a las panorámicas existentes.

5.3.2.4.3 Impactos Positivos

Como impacto más positivo hay que destacar que la producción de biodiesel

es a partir de fuentes renovables (aceites vegetales) frente a la producción

de combustibles a partir de recursos no renovables como el petróleo.

Además de esto hay que destacar que el bajo contenido de azufre es

también un factor a reseñar, ya de evita la emisión de este componente a la

atmósfera con su correspondiente mejora medioambiental.


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5.3.2.5 Agregación de impactos. Valoración global del impacto

producido.

Según los resultados obtenidos se puede concluir que como valoración

dominante predominan los impactos negativos no significativos sin obviar la

existencia de impactos compatibles que obligan a que tomemos medidas

correctoras para su minimización y prevención.

El programa de medidas correctoras que se describe en el capítulo siguiente,

ha sido diseñado para permitir reducir el nivel de impacto negativo. Además,

el Programa de Vigilancia Ambiental permitirá monitorizar la adecuada

implantación de las medidas diseñadas y comprobar su eficacia.

5.3.2.6 Medidas preventivas y correctoras.

A continuación se citan, de modo general, algunas de las medidas

correctoras y protectoras propuestas para disminuir la repercusión de los

impactos negativos generados, en la fase de construcción.

• Buenas prácticas en obra, mediante la planificación y el establecimiento de

criterios de actuación que aseguren unas condiciones adecuadas de orden y

limpieza.

• Control de los residuos y vertidos, susceptibles de contaminar aguas y

suelos.

• Selección de suministradores y contratistas con criterios

medioambientales.


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• Implantación de un Sistema de Gestión Medioambiental.

• Medidas para corrección de impactos sobre el suelo y las aguas (cubetos

de retención, decantación, correcto uso y mantenimiento de los tanques de

almacenamiento, prevención de fugas y derrames, entre otros)

• Mantenimiento de la maquinaria y control del tráfico para la minimización

del ruido.


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5.3.3 Etapa de operación en el proceso de producción.

5.3.3.1 Lista indicativa de indicadores de impacto en el proceso de

generación de biodiesel.

Factores que pueden ser afectados en la operación o producción de

biocombustible en la planta procesadora de biodiesel el restaurante TIP-TOP

Estelí, se enlistan a continuación:

5.3.3.1.1 Suelo del área de producción de biodiesel

Calidad del suelo

Una vez construida la planta se producirá el biodiesel a partir de los aceites

usados del Restaurante TIP-TOP Estelí y luego utilizándose este en la planta

eléctrica del restaurante como combustible, y asimismo ayudando a la

reducción de los costos energéticos del restaurante y a la reducción de la

contaminación al medio ambiente.

En esta etapa la generación de residuos sólidos orgánicos e inorgánicos por

los empleados, pudiera ocasionar un impacto de grado mínimo a la calidad

del suelo, por lo que se implementaran medidas de mitigación puntuales,

como la colocación de recipientes para basura, contenedores de basura

para ser recolectados por el servicio de limpia pública, evitar de que hallan

derrames de sustancias químicas o aceites en el suelo utilizando recipientes

adecuados para su manipulación. Por lo que se considera que el

impacto será adverso poco significativo.


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5.3.3.1.2 Agua superficial

Drenaje-Flujo

El proyecto no afectara el drenaje o flujo de algunos cuerpos de agua,

además de que las aguas residuales serán conducidas asía el alcantarillado

público, considerándose un impacto mínimo o nulo.

En las nuevas instalaciones de Biocombustibles del restaurante Tip Top

Estelí, existirá un único punto de vertido por el cual se descargan a previo

tratamiento las aguas residuales recogidas en la planta.

Los residuos líquidos en la elaboración de biodiesel, incluyen, glicerina,

restos de metanol, y tienen especialmente su origen en la etapa de

purificación del biodiesel a través del lavado.

El manejo inadecuado de las operaciones de limpieza de la planta también

puede ser fuente de aguas residuales, sobre todo si existen derrames o

fugas en los equipos, por lo que deberían ser manejadas junto con las aguas

de lavado del biodiesel vertiéndolas asimismo al pretratamiento y luego a las

alcantarillas públicas.

Estos requieren de una planta de tratamiento, que permitan cumplir con los

parámetros establecidos en la Norma Técnica para el Vertido de Aguas

Residuales en Cuerpos Receptores y Alcantarillados Sanitarios.

Esta planta incluye solo contara con una trampa de grasas para evitar que

los residuos del proceso ya se glicerina o grasas no se viertan al

alcantarillado público.


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5.3.3.1.3 Aguas descargadas del proceso de lavado del biodiesel

Vertidos

Los efluentes o residuos líquidos de la Planta de Biodiesel del restaurante

TIP-TOP Estelí provienen de:

- Aguas contaminadas de los cubetos.

- Aguas residuales del proceso.

Calidad de las aguas descargadas

Durante esta etapa de operación o producción de biodiesel se obtienen

aguas residuales debido al proceso, estas aguas tienen cierto porcentaje de

grasas o aceites resultantes de la reacción entre aceites y metóxido por lo

que previamente se trataran para luego drenarlas al alcantarillado público.

Se implementaran fosas sépticas herméticas (trampa de grasas), de manera

inmediata por lo que no se consideran infiltraciones al subsuelo que puedan

afectar la calidad de las aguas subterráneas y suelos, por lo que se prevé

un impacto benéfico significativo.

Emisiones a la atmósfera en el área de producción.

En general la producción de biodiesel se trata de un proceso sin grandes

emisiones a la atmósfera lo que significa que el impacto ambiental es muy

bajo mejor dicho casi nulo.

En las nuevas instalaciones, las principales emisiones de gases son:


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Pequeñas emisiones de los tanques de almacenamiento: El principal

compuesto volátil almacenado es el metanol, las emisiones del resto

de tanques pueden considerarse despreciables ya que los

compuestos almacenados son poco volátiles.

También se dan pequeños desprendimientos de legías a la hora de la

elaboración del metóxido.

El único contaminante atmosférico potencial es el metanol, que podría

liberarse de existir fugas en los tanques de almacenamiento. De ser el

caso, además de contaminar la atmósfera se pone en riesgo la salud

de los empleados siempre y cuando el almacenamiento de este

material sea en grandes proporciones y las fugas sean muy

significativas.

Ruido y/o vibraciones

En esta etapa los ruidos que generen las maquinas del proceso de biodiesel

como los usuarios, será de baja intensidad y temporal, no rebasando los

parámetros de las Norma nicaragüenses, referente a los niveles máximos

permisibles de emisión de ruido por lo que se considera un impacto

ambiental mínimo o nulo


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5.3.3.2 Medio Perceptual del proceso en la planta de producción

5.3.3.2.1 Imagen de la planta procesadora de aceite quemado en el

restaurante Tip Top

Tomando en cuenta el uso actual del área, y de acuerdo a las

características del proyecto, conformara una imagen acorde al

desarrollo que se tiene para el restaurante, por lo que dicha alteración de la

imagen del lugar es benéfica y en cuanto a la magnitud se considera

tendrá un impacto benéfico poco significativo.

Apariencia del agua

El agua que de utilizara en el proceso será descargada directamente a la pila

de tratamiento por lo que se determina que será un impacto mínimo o nulo.

Apariencia del aire

Durante las actividades de operación, no se generaran humos, gases

o polvos en cantidades excesivas que modifiquen la apariencia del aire,

considerándose un impacto mínimo o nulo.


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5.3.3.3 Relaciones impactantes en la fase de operación

En la fase de operación de la planta de producción de biodiesel se presentan

actividades las cuales se presentan el diagrama de proceso en el estudio

técnico, pero estas actividades se deben de evaluar los factores y los niveles de

afectación a nuestro medio ambiente. Ver anexo 5.4.

5.3.3.4 Aguas descargadas del proceso de lavado del biodiesel.

Los efluentes líquidos de la Planta de Biodiesel provienen de:

Aguas contaminadas de los cubetos.

Aguas residuales del proceso.

En las nuevas instalaciones de Biocombustibles del restaurante Tip Top

Estelí, existirá un único punto de vertido por el cual se descargan a previo

tratamiento las aguas residuales recogidas en la planta.

Los residuos líquidos en la elaboración de biodiesel, incluyen, glicerina,

restos de metanol, y tienen especialmente su origen en la etapa de

purificación del biodiesel a través del lavado. Al ser vertidos en los cuerpos

de agua incrementan la demanda química y la demanda biológica de

oxígeno como resultado de la presencia de jabones, grasas y la

contaminación del agua que afecta la salud humana y limita sus usos.

El manejo inadecuado de las operaciones de limpieza de la planta también

puede ser fuente de aguas residuales contaminadas, sobre todo si existen


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derrames o fugas en los equipos, por lo que deberían ser manejadas junto

con las aguas de lavado del biodiesel.

Estos requieren de una planta de tratamiento, que permitan cumplir con los

parámetros establecidos en la Norma Técnica para el Vertido de Aguas

Residuales en Cuerpos Receptores y Alcantarillados Sanitarios.

5.3.3.5 Sustancias desprendidas durante el proceso.

Residuos sólidos

Los residuos sólidos provienen por una parte de los cilindros de

almacenamiento de la materia prima, el tratamiento de los aceites. Por otra

parte el proceso de producción genera residuos como la glicerina y el

excedente de hidróxido de sodio (NaOH), utilizado en la etapa de

transesterificación. Estos residuos, contaminan los cuerpos de agua, los

microorganismos del suelo, causando desequilibrios ambientales y limitando

la disponibilidad del agua para otros usos.

Los residuos sólidos que se generarán en la planta de producción de

Biodiesel, como consecuencia de su actividad, serán:

Filtros de aceite.

Residuos de fritura de pollo del restaurante.

Residuos de tratamiento de aceite.


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Residuo pastoso de la glicerina.

Residuos de limpieza de las instalaciones (se generarán

excepcionalmente).

Aceite del separador (tratamiento de aguas).

Lodos del tratamiento biológico de aguas residuales.

5.3.3.6 Recomendaciones generales para la reducción de residuos y

emisiones del rubro biodiesel.

En el sector productivo de biodiesel se identifican residuos específicos que

pueden controlarse para mejorar la eficiencia económica y ambiental del

restaurante Tip Top. Sin embargo, es necesario realizar un profundo análisis

y cuantificación de todos los residuos sólidos, emisiones liquidas que podrán

aportar alas aguas residuales, emisiones gaseosas y generación de basura

de cada unidad productiva. Todo esto apoyaría el establecimiento del

proceso de separación de residuos y efluentes para garantizar una adecuada

gestión de la empresa.

5.3.3.6.1 Residuos sólidos

La generación de residuos sólidos es mínima, en comparación con la de

residuos líquidos, y se limita a recipientes de almacenamiento que podrían

haber contenido metanol, soda cáustica, materiales auxiliares, empaques u

otros. La glicerina que se genera desde la transesterificación, puede ser

considerada como un sub-producto si se recupera y reutiliza como insumo

en otros procesos industriales (cosméticos, medicinas, etc.). Los residuos


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sólidos se podrán clasificar en reutilizables y no reutilizables, los segundos

se dividen en peligrosos, no peligrosos. De esta clasificación dependerá la

disposición o la reutilización de los residuos. Algunos residuos, como

cartones o plásticos, tienen un valor comercial.

5.3.3.6.2 Reutilización y reciclaje

La reutilización y reciclaje de materiales y sub productos generados en el

proceso productivo de elaboración de biodiesel a partir de aceites quemados

del restaurante Tip Top Estelí, se constituyen como una oportunidad para

mejorar el desempeño del restaurante, ya que estas medidas originan

ingresos adicionales y reducen el volumen de residuos. En este sentido

destaca la reutilización de la glicerina como un subproducto y la

recuperación y reutilización en el proceso del excedente de metanol. Más

adelante se muestra una serie de recomendaciones generales para la

reutilización y reciclaje de los residuos ya sea del restaurante en general o

en el área de proceso de biodiesel y cuya implementación redunda en

beneficios inmediatos.

Los impactos potenciales que comúnmente ocasiona la construcción y

puesta en marcha de una planta de biodiesel se encuentran determinados

por: el tamaño de la operación; los estándares, políticas y normas

ambientales; las características y fragilidad ecológica del área afectada; las

características y tamaño de las poblaciones aledañas.


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5.3.3.7 Identificación y valoración de los impactos ambientales

(matrices)

En este apartado se han relacionado los factores del proyecto

potencialmente impactantes, tanto en la fase de construcción como en la de

operación, y los elementos del medio susceptibles de impacto, en una matriz

causa-efecto, estableciendo las relaciones de causalidad entre una acción y

sus efectos sobre el medio.

Posteriormente se han valorado los impactos identificados como

significativos, para el posterior establecimiento de las medidas correctoras

pertinentes.

5.3.3.8 Manejo y almacenamiento del bio-combustible, impacto

ambiental, y pruebas.

El biodiesel puede emplear la misma infraestructura que la usada para el

diesel.

Debe almacenarse en tanques protegidos contra inclemencias del tiempo,

exposición al sol y bajas temperaturas. Deben evitarse términos largos de

almacenamiento y tanques parcialmente llenos para que no ocurra

condensación de la humedad del aire.

No más de 6 meses debe permanecer en los tanques. El combustible es

más seguro para manejar y transportar que el petrodiesel. El punto de

ignición del B100 es entre 100 y 160 grados C (ISO 36-79). En contraste, el

diesel en promedio es alrededor de 52 grados C.

Por ser un combustible de de aceites quemados de naturaleza orgánica su


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impacto al ambiente es menor. Su combustión es más completa que el

petrodiesel por ser más oxigenado. El 95% del biodiesel desaparece en 28

días, rango en el cual sólo puede degradarse un 40% el petrodiesel. Emite

olores más ligeros no irritantes en ámbitos cerrados, no es tóxico, y produce

bajas cantidades de aldehídos y aromáticos carcígenos.

Es importante mencionar que el proceso para producir biodiesel pudiera

producir descargas de aguas con alto contenido de orgánicos biológicos o

químicos usualmente medidos con los indicadores ―B.O.D ó C.O.D‖ pero es

factible diseñar para producir cero contaminación por vía de estas

descargas. El subproducto glicerol es difícil de disponer. De no aplicarse

estrategias adecuadas y prácticas que ya existen, las condiciones antes

mencionadas pudieran requerir permisos y mayores restricciones y

aplicación de regulaciones más severas. El tipo de proceso y la calidad de la

materia prima tienen mucho que ver con la cantidad de agua contaminada

que se descargue.

Existen diseños para cero contaminantes pero el costo de la planta va a ser

alto y por ende la diferencia.

Para tener un impacto ambiental positivo es una muy buena idea usar como

materia prima para producir biodiesel aceite usado desechado en los

restaurantes y las miles de casa, esto además de reducir el consumo del

petrodiesel, no se relaciona directamente a la expansión de las fronteras

agrícolas por lo que su obtención no requiere el proceso de cultivo, ya que lo

que se hace es reutilizar aceites quemados vegetales.


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5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. Conclusiones. 5.1 El potencial del aceite quemado para la generación de biodiesel.

Dentro de los parámetros que se lograron medir para establecer el

potencial del aceite quemado fueron: la masa, el volumen, la

densidad, el porcentaje de humedad, el índice de acidez y el nivel de

espuma.

Se construyo un filtro de aceite quemado por medio de la modificación

de una lavadora haciendo uso de la Ingeniería Inversa, de esta forma

se permitió optimizar el proceso de filtración, porque pueden existir

grandes cantidades de aceite quemado, por lo tanto se prevé la

imposibilidad de procesarlos.

5.2 Producción de biodiesel a escala laboratorio y pruebas de

calidad.

la densidad del biodiesel del restaurante Tip Top es menor que la

densidad del agua, 0.8628 g/ml3. Esta densidad tiene un valor que

entra en el rango de la norma ISO 12185.

La viscosidad cinemática del biodiesel es menor que el valor que

indica la norma EN ISO 3104 pero como se ve la diferencia no es

significativa así que podría concluirse que la viscosidad cumple con el

requisito.


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El punto chispa indica la temperatura a la cual el biodiesel se

enciende este valor está dentro del rango de la norma EN ISO/CD

3679 y es de 120º C, este parámetro es punto de referencia para la

seguridad y almacenamiento del biocombustible.

El punto nube es la temperatura a la cual el biodiesel se le forman

unas pequeñas debido a la baja temperatura ambiental, el valor es de

1.3 oC, cabe señalar que este parámetro es relevante en países con

climas muy fríos como los Europeos en el caso de Nicaragua no

existe problema con este parámetro.

5.3 Conclusiones sobre el estudio organizacional y técnico

Desde el punto de vista técnico el proyecto es realizable ya que están

a la disposición en el mercado nacional la mayoría de los equipos y

maquinaria requeridas, tales como calentador de láminas de acero

inoxidable para la construcción de los equipos que se requieren para

las operaciones unitarias, bombas, resistencias eléctricas, tubería,

motores trifásicos. Con esta maquinaria se garantiza la producción

de biodiesel a partir de aceite quemado en el restaurante Tip Top.

Se cuenta con disponibilidad de las distintas materias primas (aceite

quemado, hidróxido de sodio, metanol), tanto en el mercado nacional

como en el extranjero.

La planta requiere talento humano calificado en los 2 operarios

puestos de trabajo en el laboratorio para el proceso y medición de los

reactivos y cumplir con el buen funcionamiento de la planta.


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La capacidad instalada de la planta es de 58 galones de aceite

quemado para procesas y obtener biodiesel, con una producción

diaria.

5.4 Conclusiones sobre el estudio financiero

En el presente estudio se cuantificaron los costos de producción para

un horizonte de evaluación de cinco años, para el primer año el monto

total de los costos de producción ascienden aproximadamente a C$

61,169.04 córdobas.

Los ingresos ascienden a un monto de C$ 71.961,19 córdobas en el

primer año, estos se calcularan en base a los volúmenes de aceite

que se implementaran para la generación de biodiesel y obtener

energía eléctrica.

La inversión total es de C$ 565,265.09 donde se incluyen la inversión

en activos fijos y diferidos e imprevistos.

5.5 Conclusiones sobre análisis financiero

Se calcularon los flujos netos de efectivo, sin financiamiento los flujos

netos los cuales son relativamente bajos.

En el caso de los flujos de efectivo con financiamiento resultaron

todos negativos.

Al utilizar las técnicas VPN y TIR con y sin financiamiento se observa


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claramente que el proyecto no son económicamente factible, ya que

los flujos de efectivo son relativamente bajos.

En el caso de la relación beneficio costo, al determinar los valores

presentes de ambos, estos se encuentran paralelamente casi iguales

en aspectos de la cantidad, por lo tanto el proyecto no es

económicamente factible ya que los ingresos deben presentar un

valor mayor del VPN con respecto a los costos.

Se visualiza que la TIR muy baja a la TMAR en ambas alternativas, en

este caso se realizo el cálculo en el software Excel estableciendo una

TIR de #¡num!% este símbolo significa que el valor de la TIR no es

calculable ya que los flujos de efectivo son relativamente bajos en

base a la inversión.

Análisis de Sensibilidad: Se tomó en cuenta una única variable, los

volúmenes de aceite quemado.

Si se lograran recolectar las cantidades de aceite que se establecen

en el análisis de sensibilidad se obtiene un enfoque positivo del

proyecto, ya que al recolectar estos aceites se obtiene mayor

minimización en los costos energéticos producto de la generación de

energía.

En el caso del aumento de la tarifa de energía el proyecto aumentaría

su aceptación, porque al incrementar el 20% del costo de la tarifa se

estaría adicionando al ahorro ya que el restaurante se convertiría en


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ser auto sostenible energéticamente hablando, de esta forma

alcanzaríamos el fin de este estudio que se expresan en la

optimización de los recursos existentes en el restaurante (aceite

quemado) para obtener un beneficio económico, donde a la vez

contribuiremos a la conservación del medio ambiente.

5.6 Metodologías de impacto ambiental

La transferencia de calor es la capacidad que tiene cada gramo de

biocombustible de transferir calor en este caso es de 6 KJ/g. De

acuerdo con estos resultados el Biodiesel de restaurante Tip Top

sería el que libera mayor cantidad de calor por gramo de combustible.

Todos los Biodiesel son más eficientes desde este punto de vista que

el diesel proveniente de la destilación del petróleo crudo.

El rendimiento de la reacción es de 83% pero es importante señalar

que existe un margen de error no calculado, ya que este 83 % final es

cuando el biodiesel tuvo 4 separaciones la primera cuando se extrajo

la glicerina y la otras tres fueron los lavados que se le hicieron y en

cada una de estas separaciones se pierde un porcentaje de biodiesel

debido al método utilizado para la separación.

Según los resultados obtenidos de las metodologías aplicadas para la

evaluación de impacto ambiental en la fase de construcción de la

planta de biodiesel, se puede concluir que como valoración dominante

predominan Impactos Negativos no Significativos sin obviar la

existencia de impactos Compatibles que obligan a que tomemos

medidas correctoras para la minimización y prevención de estos.


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Llegando a la conclusión que uno de los factores que más

perjudicados es el agua ya que esta es la que más será usada tanto

en la etapa de construcción como en el proceso de producción del

combustible.

Recomendaciones. Para la generación de biodiesel es necesario completar todos los

parámetros tanto para la química de aceites y la química biodiesel,

esto es posible mediante técnicas y metodologías que brinden una

mayor aseveridad de los parámetros en estudio, ya que no contamos

con un mayor presupuesto y equipos de laboratorio que nos

permitieran enriquecer la parte química.

En este estudio que se delimito en la generación de biodiesel a partir

de aceite quemado en el restaurante Tip Top, se pueden realizar más

estudios tales como: La calidad de los aceites de fritura, implementar

biodiesel en el medio transporte, generar energía eléctrica para uso

social reciclando todos los aceites de la ciudad y muchas más. Por

estas razones se aconseja a muchos estudiantes de ingeniería

industrial que lean nuestras idea y formulen temas relacionados a

nuestro estudio, nosotros los jóvenes debemos enfocarnos a los

cambios que contribuyan al uso social de la ciencia.


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Wu, Y., Lin, Y., Chang, C. (2007) Combustion characteristics of fatty acid methyl

esters derived from recycled cooking oil. Fuel 86 (17-18): p. 2810-2816.

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Estelí, Nicaragua

Página 280


XU, X.Q. (2003) A chromametric method for the rapid assessment of deep frying

oil quality. J. Sci. Food Agric. 83:1293-1293.

ZHANG, W.B., ADDIS, P.B., KRICK, T.P. (1991) Quantification of 5α-cholestane-

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Zhou, W.Y., Boocock, D.G.B. (2006) Phase behavior of the base-catalyzed

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83 (12): p. 1041-1045.


Estelí, Nicaragua

Página 281


ANEXOS


Estelí, Nicaragua

Página 282


ANEXOS 1

POTENCIAL DEL ACEITE QUEMADO


Estelí, Nicaragua

Página 283


ANEXO 1.1

Tabla de inventario de establecimientos de restaurantes

ESTABLECIMIENTO ACTIVIDAD DIRECCION

Rancho Géminis Restaurante Alcaldía 3c al oeste 1/2c al sur

Mi Rancho Restaurante Alcaldía municipal 2 c. al sur 1 c. al oeste

Rancho Grande Restaurante

Alcaldía Municipal 4 Cuadras al Norte 1/2 cuadra al

Este

Las Doñas Restaurante Almacén mil colores 20 vrs al este

Fresh Pizza Restaurante Almacén Sony 1 1/2 c. al sur

Ixcotelli Restaurante Almacén Sony 1/2 cuadra al este

Pullaso´s Olé Restaurante Casa de la mujer 1c al oeste

El Chaman 1 Restaurante Casa del Pueblo 1/2 c. al este

Koma Rico Restaurante Cine Estelí 1/2 c. al este

Café Habana Restaurante Colegio Francisco Luis Ezpinosa1 C al norte

Rincon Pinareño Restaurante Contiguo a Enacal Estelí

Estecuba Restaurante Contiguo al Comercial Mayor segundo piso

La Cascada Restaurante Contiguo al estanco del toro

Doña Carmen Restaurante Costado noroeste de casa pellas 20 varas al norte

Tacos Mexicanos Beverly Restaurante Costado sureste de catedral

White House Pizza Restaurante Costado sureste de catedral 1 C, Este

Cohifer Restaurante Costado sureste de catedral 1/2 c al sur

Titanic Restaurante Cotran Norte 1 Cuadra al Sur

Grand Buffet Restaurante

Curacao 25 varas al este Centro comercial Ángela

Molina


Estelí, Nicaragua

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Kingdom´s Pizza Restaurante De Acodep 75vrs al Norte

Rincón Criollo Restaurante De Catedral 2 cuadras al Norte

La Calidad Restaurante De Inisser 1/2 c. al sur

La cabaña Central Restaurante De la policía Nacional 1/2 cuadra al Este

Las Carretas Restaurante De los Bancos Media Cuadra al Este

La estancia de Alba Restaurante De los Juzgados 3 Cuadras al Oeste 25 vrs al Sur

Casa Vecchia Restaurante Del Gallo mas Gallo 1/2 c al oeste

Fenix Restaurante Del juzgado 1 1/2 c oeste

Campreste Corea Restaurante Del km 126, 400 mts al norte

Gualca Restaurante Del Mercado Municipal 1/2 c. al este 1 1/2 c. al sur

Pollo Express Restaurante Enitel 1 c. al norte 1/2 al oeste

La Gran via Restaurante Esquina de los Bancos 20 varas al Sur

Tlaxcalli Restaurante Esquina noreste del Parque Central

Mi Mesero Restaurante Esquina sureste de catedral 1 c. al este

Jardin Nica Restaurante Farmacia Estelí 25 varas al Norte

Jardin Nica Restaurante Ferretería Briones 1 1/2 c al oeste

Sorrentos Pizza Restaurante Ferretería Briones 1 y Media Cuadra al Oeste

Toto Restaurante Frente a la Casa del Pueblo

El Infinito Restaurante Frente a Bodegas del Pollo Tip Top

Sabor Nicaraguense Restaurante Frente a la Gasolinera Petronic Sur

Chavela Restaurante Frente a la Petronic Salida sur

Jaime´s pollo Restaurante Frente a semáforos de Enabas

Pineda Restaurante Frente al Costado Norte de Casa Pellas

Las Delicias Restaurante

frente al costado oeste de la Parroquia San

Francisco

Las Americas Restaurante Frente al Costado Sur de Casa Pellas

Baruc Restaurante Frente al restaurante los chagüites

Los Asaditos Restaurante gasolinera start Mart 200 metros al Sur

Sopas El Carao 2 Restaurante Gasolinera Petronic Sur

El Encanto Restaurante Hospital 200 vrs al sur, 50 vrs al oeste

Amazonas Restaurante Hospital san Juan de Dios 200 metros al sur

Café luz Restaurante Hotel mesón 1 cuadra al este


Estelí, Nicaragua

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Cubanitos 20 09 Restaurante HOTEL Mesón 2 c al este 1/2 cuadra al norte

Los Arbolitos Restaurante Iniser 1 cuadra 25 vrs al este

Delicias de Doña Sarita Restaurante Instituto San Francisco 75 vrs al sur

Las Alforjas Restaurante

Km 144 carretera panamericana, de la barranca 300

mts al sur

Choza Nica Restaurante km 144 carretera panamericana, Salida sur

Estancia el Recodo Restaurante Km. 140 carretera panamericana 500 mts al oeste

El Chaman n° 2 Restaurante Parque infantil 1 Cuadra y 75 vras al este

Los Ranchitos Restaurante Petronic el Carmen 2 c. al este 1/2 c. al sur

El especial Restaurante Petronic el Carmen central 1 cuadra al norte

El Cantón Restaurante Productos Briomol 75 vsr al sur

Gaitán Restaurante Puente de hierro 1 1/2 cuadra al sur

Palmetto Restaurante Restaurante los chagüites 2 1/2 c. al sur

Pupiros Cocktail Restaurante Semáforos de Enabas 1/2 Cuadra al Este

Delicias Pollo Loco Restaurante Semáforos del Parque Central 25 vrs al sur

Tipiscayan Restaurante Shell Esteli 3 c. al norte 2 c. al oeste

Las Brasas Restaurante Soluciones computarizadas 20 varas al Oeste

Tip Top Express Restaurante Start Mart Estelí

Dough Pizza Restaurante Supermercado las Segovia 1/2 cuadra al Oeste

El Sopón Restaurante Terminal sur 200 metros al sur

La Cocinita Restaurante Texaco 1 c. al oeste 75 vrs al norte

Rinconcito Familiar Restaurante Texaco 50 vrs al sur

La Variedad Restaurante De iniser 1/2 c. al norte

Rincon Chino Restaurante De Iniser 1/2 c. al norte

Tip Top Centro Restaurante Esquina de los Bancos Media Cuadra al Sur

Tip Top Restaurante

Frente al Monumento el Centenario, sobre la Carretera

Panamericana

Sopas El Carao 1 Restaurante Almacén Sony 1 cuadra al sur 1 cuadra al Oeste

El Gallito Restaurante Colegio San Francisco 2 1/2 al sur

Pollito Rico Restaurante Contiguo a la Policía Nacional Estelí

Pollos al Pastor Darwing Restaurante Costado Norte del parque Central 1/2c al norte


Estelí, Nicaragua

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El Wekito Restaurante

Costado sur del antiguo Hospital Alejandro Davila

Bolaños

El pelibuey Restaurante De Cigarszone live 25 vrs al Sur

Don Pollo 1 Restaurante

Esquina de los bancos 1 cuadra al oeste 1 cuadra al

sur

Cándida Restaurante Frente a la Gasolinera Shell Esquipulas

Los Chagüites Restaurante Salida sur del boulevar pancasán

FUENTE: INTUR ESTELI


Estelí, Nicaragua

Página 287


ANEXO 1.2 FIGURA

Figura 1.2.1 Muestras de aceite quemado de restaurantes de la ciudad de

Estelí.

Figura 1.2.2 Medición, índice de espuma del

aceite

Figura 1.2.3 Aceite quemado del restaurante

Tip Top


Estelí, Nicaragua

Página 288


Figura 1.2.5 Residuos producto del proceso

de filtración del aceite

Figura 1.2.4 Calentamiento de aceite

Figura 1.2.7 Prototipo de filtrador

Figura 1.2.6 Prueba de densidad del aceite

quemado.


Estelí, Nicaragua

Página 289


ANEXO 1.3 Calculo de las muestras de aceite quemado

correspondientes a los restaurantes de la ciudad de

Estelí.

El cálculo del tamaño de la muestra es uno de los aspectos de suma

importancia en las fases previas de la investigación, para poder estimar el

potencial del aceite quemado para la producción de biodiesel y determinar el

grado de credibilidad que contienen los resultados obtenidos.

Una fórmula muy extendida que orienta sobre el cálculo del tamaño de la

muestra para datos globales es la siguiente:

N: es el tamaño de la población o universo (número total de posibles

encuestados). Por lo tanto en este trabajo investigativo se considera una

población de 84 restaurantes, estos, son los que están ubicados en la zona 1

de la ciudad de Estelí.

k: es una constante que depende del nivel de confianza que se asigne. El

nivel de confianza indica la probabilidad de que los resultados de nuestra

investigación sean ciertos: un 95,5 % de confianza es lo mismo que decir

que nos podemos equivocar con una probabilidad del 4,5%.


Estelí, Nicaragua

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Los valores más utilizados y sus niveles de confianza son:

Tabla 29: valores de niveles de confianza

K 1,15 1,28 1,44 1,65 1,96 2,00 2,58

Nivel de confianza 75% 80% 85% 90% 95% 95,50% 99%

e: es el error muestral deseado. El error muestral es la diferencia que puede

haber entre el resultado que se obtiene preguntando a una muestra de la

población y el que obtendríamos si se pregunta al total de ella.

p: es la proporción de individuos que poseen en la población la característica

de estudio. Este dato es generalmente desconocido y se suele suponer que

p=q=0.5 que es la opción más segura.

q: es la proporción de individuos que no poseen esa característica, es decir,

es 1-p.

n: es el tamaño de la muestra (cantidad de restaurantes que obtienen aceite

quemado a partir del proceso de fritura de los productos comestibles que

comercializan).


Estelí, Nicaragua

Página 291


ANEXOS 2

PRODUCCION DE BIODIESEL A ESCALA

LABORATORIO Y PRUEBAS DE CALIDAD.


Estelí, Nicaragua

Página 292


Anexo 2.1 Figuras del proceso de producción

Figura 2.1.1 Calentamiento de aceite

Figura 2.1.2 Medida de aceite

Figura 2.1.3 Monitoreo de temperatura al

aceite

Figura 2.1.4 Medida de Hidróxido de Sodio


Estelí, Nicaragua

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Figura 2.1.5 Trituración de Hidróxido de

Sodio

Figura 2.1.6 Medida de metanol y

elaboración de metóxido

Figura 2.1.7 Proceso de reacción del

Biodiesel

Figura 2.1.8 Biodiesel con glicerina


Estelí, Nicaragua

Página 294


Figura 2.1.9 Primer lavado del biodiesel

Figura 2.1.12 Glicerina

Figura 2.1.10 Ultimo lavado del biodiesel

Figura 2.1.11 Biodiesel final


Estelí, Nicaragua

Página 295


Figura 2.1.13 Equipos de protección personal

que se usan en el proceso


Estelí, Nicaragua

Página 296


Anexo 2.2 Figuras de las pruebas de calidad

Figura 2.2.1

Pruebas en mechero Figura 2.2.2

Titulación

Figura 2.2.3

Transferencia de calor Figura 2.2.4

Viscosidad


Estelí, Nicaragua

Página 297


Anexo 2.3 Figuras de pruebas de biodiesel en dispositivos que funcionan con combustible diesel.

Figura 2.3.1

Pruebas en planta eléctrica


Estelí, Nicaragua

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ANEXOS 3

ESTUDIO ORGANIZACIONAL Y

TECNICO


Estelí, Nicaragua

Página 299


ANEXO 3.1 FIGURAS

a b

Figura 3.1.1 a,b Tip Top panamericana

Figura 3.1.2 Ubicación de planta

procesadora de aceite

Figura 3.1.3 Planta de generación


Estelí, Nicaragua

Página 300


a b

c d

Figura 3.1.4 a,b,c,d.

Uso del software autored para el diseño tridimensional de la planta

procesadora de aceite quemado


Estelí, Nicaragua

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a

b

Figura 3.1.5 a,b.

Diseño tridimensional de la planta de generación de biodiesel


Estelí, Nicaragua

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ANEXOS 4

ESTUDIO FINANCIERO


Estelí, Nicaragua

Página 303


ANEXO 4.1

Tablas de inversión en obra civil

Tabla 4.1.1. Costos de trazo y nivelación.

Descripción / Actividad Cantidad U/M Costo Unit. Costo Total

Materiales:

Reglas de Pino de 1" x 3" x 4 vrs. 12 unidades C$ 24,00 C$ 288,00

Cuartones de 2" x 2" x 6 vrs. 12 unidades C$ 48,00 C$ 576,00

Clavos corrientes de 2 1/2" 1,47 Lbs C$ 11,00 C$ 16,17

Mano de Obra:

Limpieza Inicial 125,73 m2 C$ 12,00 C$ 1.508,76

Trazo y Nivelación 125,73 m2 C$ 12,00 C$ 1.508,76

Colocación de las niveletas sencillas 14 unidades C$ 15,00 C$ 210,00

Colocación de las niveletas dobles 7 unidades C$ 20,00 C$ 140,00

Costo Total C$ 4.247,69

Tabla 4.1.2 Costos de fundaciones (zapata).


Materiales:

Acero Nº 3 1 qq C$ 800,00 C$ 800,00

Alambre Nº 18 3 lb C$ 20,00 C$ 60,00

Clavos de 2 1/2" 2 lb C$ 20,00 C$ 40,00

Concreto 1,08 m3

Cemento 9 bolsas C$ 200,00 C$ 1.800,00

Arena 1 m3 C$ 350,00 C$ 350,00

Grava 1 m3 C$ 500,00 C$ 500,00


Estelí, Nicaragua

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Formaleta (Tablas 14'x1'x1") 5 tablas C$ 250,00 C$ 1.250,00

Mano de Obra:

Armar, alistar y colocar acero 1 qq C$ 100,00 C$ 100,00

Cortar, hacer, colocar y desencofrar

formaleta 10 Pulg

2 - Vrs C$ 15,00 C$ 150,00

Hacer y fundir concreto 1,08 m3 C$ 170,00 C$ 183,60


Tabla 4.1.3. Costos de Fundaciones (Viga Asísmica, intermedia y corona).


Materiales:

Acero Nº 4 6 qq C$ 950,00 C$ 5.700,00

Acero Nº 3 8 qq C$ 800,00 C$ 6.400,00

Alambre Nº 18 11 lb C$ 20,00 C$ 220,00


Cuartón (2" x 2" x 14') 10 cuartón C$ 150,00 C$ 1.500,00

Clavos 2 1/2" 5 lb C$ 20,00 C$ 100,00

Concreto 3,67 m3


Arena 3 m3 C$ 350,00 C$ 1.136,39

Grava 5 m3 C$ 500,00 C$ 2.435,12

Mano de Obra:

Armar, alistar y colocar acero 14 qq C$ 100,00 C$ 1.400,00


formaleta 25

Pulg2 -

Vrs C$ 15,00 C$ 375,00




Estelí, Nicaragua

Página 305


Tabla 4.1.4 Costos de Fundaciones (Columnas).


Materiales:

Acero Nº 4 4 qq C$ 950,00 C$ 3.800,00

Acero Nº 3 3 qq C$ 800,00 C$ 2.400,00

Alambre Nº 18 14 lb C$ 20,00 C$ 280,00


Reglas (2" x 1" x 14' ) 10

C$ 150,00 C$ 1.500,00

Clavos 2 1/2" 3 lb C$ 20,00 C$ 60,00

Concreto 2.62 m3


Arena 2 m3 C$ 350,00 C$ 700,00

Grava 2 m3 C$ 500,00 C$ 1.000,00

Mano de Obra:

Armar, alistar y colocar acero 7 qq C$ 100,00 C$ 700,00


formaleta 20

Pulg2 -

Vrs C$ 15,00 C$ 300,00




Estelí, Nicaragua

Página 306


Tabla 4.1.5. Costos de Mampostería.


Materiales:

Bloque de Concreto de 0.40 x 0.20 x

0.15m 2173 unidades C$ 8,00 C$ 17.384,00

Mortero 1:4 404,178 m3


Arena 6 m3 C$ 350,00 C$ 2.100,00

Agua 272 Gal C$ 0,60 C$ 163,20

Mano de Obra:

Pegar bloques 158 m2 C$ 30,00 C$ 4.740,00

Hacer Mortero 4,04 m3 C$ 125,00 C$ 505,00



Estelí, Nicaragua

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Tabla 4.1.6. Costos de Pisos.


Materiales:

Concreto 1:2:3 3,969 m3

Mortero 1:4 0,7938 m

3


Arena 5 m3 C$ 350,00 C$ 1.750,00

Grava 4 m3 C$ 450,00 C$ 1.800,00

Ladrillo cerámico de 0.40 x 0.40m 521 c/u C$ 18,00 C$ 9.378,00

Agua 331 Gal C$ 0,60 C$ 198,60

Mortero para cerámica 27 bolsas C$ 85,00 C$ 2.295,00

Mano de Obra:

Conformar y compactar terreno 79,384 m2

Hacer cascote y fundir 3,969 m

3 C$ 158,40 C$ 628,69

hacer mortero y conformar 0,7938 m3 C$ 158,40 C$ 125,74

Pegar ladrillo 79,384 m2 C$ 30,00 C$ 2.381,52

Pulir y abrillantar piso 79,384 m2 C$ 17,16 C$ 1.362,23



Estelí, Nicaragua

Página 308


Tabla 4.1.7. Costos de Techo y Fascia.


Materiales:

Techos

Zing teja estilo colonial 8´ cal. 24 57 Láminas C$ 1.200,00 C$ 68.400,00

Perlín 4" x 3" x 1/16 " 28 c/u C$ 850,00 C$ 23.800,00

Perlín 2" x 2" x 1/16 " 54 c/u C$ 720,00 C$ 38.880,00

Tensores varilla 3/8" 6 qq C$ 67,86 C$ 407,16

Pernos de Fijación 1 1/2 x 3/8" 15 Libras C$ 12,50 C$ 187,50

Soldadura 58 Libras C$ 35,00 C$ 2.030,00

Facias

Tubos cuadrados de 1x1x1/16 pulg. 24 c/u C$ 200,00 C$ 4.800,00

Lamina de pleycen 1.22 m x 2.44 m 6 c/u C$ 65,00 C$ 390,00

Cielo Raso

Gypsum 1.22 m x 2.44 m 30 c/u C$ 95,00 C$ 2.850,00

Angular de aluminio de 1 1/2"x1

1/2"x12' 15 c/u C$ 55,00 C$ 825,00

Maitee de 1"x1"x12' 16 c/u C$ 55,00 C$ 880,00

Crosty 1"x1"x4' 114 c/u C$ 55,00 C$ 6.270,00

Tornillo de fijación (gypsum) 11 Libras C$ 40,00 C$ 440,00

Obras secundarias al techo

Canal plástico de 0.30 m x 0.20 m x

6 m 11 c/u C$ 150,00 C$ 1.650,00

Tubo PVC de 4" para bajante 1 c/u C$ 180,00 C$ 180,00

Codos PVC 2 c/u C$ 85,00 C$ 170,00

Mano de Obra:

Hacer y colocar estructura de acero 88 c/u C$ 150,00 C$ 13.200,00

Colocar láminas de zinc 57 c/u C$ 50,00 C$ 2.850,00

Hacer y colocar esqueleto metálico 24 c/u C$ 25,00 C$ 600,00

Hacer y colocar fascias 30 c/u C$ 25,00 C$ 750,00



Página 309


ANEXO 4.2

Tabla del cálculo del pronóstico para los próximos 5 años

Volúmenes de aceite (unidad de medida "galones").

REPORTE DE COMPRAS REALIZADAS A PROVEEDORES POR PRODUCTOS (TODAS LAS BODEGAS)

Años

Fecha 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

variable (x) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Enero 132,5 128,3 133,5 162,0 144,0 94,5 121,1 117,8 114,5 111,3 108,0

Febrero 131,0 132,8 130,5 153,0 126,0 112,5 122,0 119,4 116,8 114,2 111,7

Marzo 124,5 130,5 123,0 130,5 108,0 130,5 121,5 120,6 119,8 118,9 118,1

Abril 149,3 146,3 150,0 198,0 157,5 94,5 130,1 124,6 119,1 113,6 108,1

Mayo 153,8 150,8 154,5 166,5 162,0 135,0 149,0 147,6 146,2 144,8 143,5

Junio 146,0 159,8 142,5 148,5 108,0 171,0 143,6 142,9 142,2 141,5 140,8

Julio 171,2 177,8 169,5 211,5 153,0 144,0 154,4 149,6 144,8 140,0 135,2

Agosto 140,3 137,3 141,0 171,0 148,5 103,5 128,3 124,8 121,4 118,0 114,5

Septiembre 156,3 175,5 151,5 189,0 103,5 162,0 141,3 137,0 132,7 128,4 124,2

Octubre 149,5 164,3 145,8 184,5 109,0 144,0 134,1 129,6 125,2 120,8 116,4

Noviembre 134,9 146,3 132,0 139,5 103,5 153,0 131,9 131,0 130,1 129,3 128,4

Diciembre 181,1 173,3 183,0 135,0 202,5 211,5 200,3 205,7 211,2 216,7 222,2

Total 1770,0 1822,5 1756,8 1989,0 1625,5 1656,0 1677,1 1650,6 1624,0 1597,5 1571,0


Página 310


Los datos coloreados en azul son los resultados de los pronósticos que se ajustan a la recta aplicando el método de

mínimos cuadrados.


Página 311


ANEXO 4.3

Tabla del historial de costos de energía que a presentado el restaurante Tip Top Panamericana

Años

Fecha 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

variable (x) 1 2 3 4 5 6 7

Enero C$ 43.208,09 C$ 45.204,04 C$ 39.930,71 C$ 42.183,81 C$ 45.513,78 C$ 53.187,86 C$ 56.229,39

Febrero C$ 41.191,05 C$ 43.641,58 C$ 37.204,35 C$ 44.639,91 C$ 39.278,37 C$ 53.443,68 C$ 56.110,01

Marzo C$ 47.630,58 C$ 50.069,51 C$ 42.178,75 C$ 56.053,91 C$ 42.220,14 C$ 59.825,23 C$ 50.395,88

Abril C$ 49.380,56 C$ 51.900,12 C$ 44.767,23 C$ 53.057,90 C$ 47.796,99 C$ 61.978,34 C$ 52.322,62

Mayo C$ 51.567,00 C$ 54.862,64 C$ 44.350,37 C$ 61.396,87 C$ 45.658,10 C$ 68.045,23 C$ 55.339,43

Junio C$ 54.399,19 C$ 55.911,70 C$ 56.643,95 C$ 54.891,04 C$ 50.150,08 C$ 61.961,74 C$ 55.927,83

Julio C$ 53.966,50 C$ 55.435,87 C$ 43.190,39 C$ 64.995,26 C$ 52.244,47 C$ 61.313,35 C$ 55.890,47

Agosto C$ 54.983,91 C$ 55.676,62 C$ 46.012,21 C$ 65.656,76 C$ 52.590,04 C$ 58.447,48 C$ 55.956,92

Septiembre C$ 56.092,78 C$ 56.626,10 C$ 43.284,71 C$ 66.690,14 C$ 57.770,17 C$ 58.759,39 C$ 57.111,08

Octubre C$ 53.752,35 C$ 54.884,04 C$ 41.335,29 C$ 61.967,93 C$ 56.822,15 C$ 59.410,77 C$ 55.477,41

Noviembre C$ 48.719,00 C$ 49.988,88 C$ 43.121,31 C$ 49.644,65 C$ 52.121,15 C$ 55.068,42 C$ 50.415,34

Diciembre C$ 51.372,98 C$ 52.968,34 C$ 45.886,26 C$ 48.581,44 C$ 58.055,88 C$ 59.349,78 C$ 53.528,76

Total C$ 606.263,98 C$ 627.169,44 C$ 527.905,53 C$ 669.759,62 C$ 600.221,32 C$ 710.791,27 C$ 654.705,14


Página 312


ANEXO 4.4

Tabla del cálculo de ahorro de energía

Calculo para el año 2011.

Meses

aceite

quemado gal/ hr litros/hora horas kw kw/hora Costo kw/hora

enero 367.99 3.70 14.06 26.17 52.50 1374.08 C$ 4,809.28

febrero 370.73 3.70 14.06 26.37 52.50 1384.30 C$ 4,845.04

marzo 369.36 3.70 14.06 26.27 52.50 1379.19 C$ 4,827.16

abril 395.35 3.70 14.06 28.12 52.50 1476.24 C$ 5,166.85

mayo 452.81 3.70 14.06 32.21 52.50 1690.78 C$ 5,917.74

junio 436.39 3.70 14.06 31.04 52.50 1629.49 C$ 5,703.20

julio 469.22 3.70 14.06 33.37 52.50 1752.08 C$ 6,132.28

agosto 389.88 3.70 14.06 27.73 52.50 1455.81 C$ 5,095.34

septiembre 429.55 3.70 14.06 30.55 52.50 1603.95 C$ 5,613.81

octubre 407.51 3.70 14.06 28.98 52.50 1521.65 C$ 5,325.77

noviembre 400.82 3.70 14.06 28.51 52.50 1496.68 C$ 5,238.36

diciembre 608.76 3.70 14.06 43.30 52.50 2273.11 C$ 7,955.88

Total 5098.38 362.62 C$ 71,961.19


Página 313


Calculo para los próximos 5 años.

Años

aceite

quemado gal/ hr litros/hora horas kw kw/hora

Costos

kw/hora

2011 5506.25 3.70 14.06 391.63 52.50 20560.34 C$ 71,961.19

2012 5469.32 3.70 14.06 389.00 52.50 20422.42 C$ 71,478.46

2013 5430.77 3.70 14.06 386.26 52.50 20278.47 C$ 70,974.65

2014 5390.60 3.70 14.06 383.40 52.50 20128.50 C$ 70,449.75

2015 5348.83 3.70 14.06 380.43 52.50 19972.51 C$ 69,903.77


Estelí, Nicaragua

Página 314


ANEXO 4.5

Tabla del cálculo de amortización y depreciación

Inversión fija total 565,265.09

Financiamiento 0.8

Aportación

0.2

Tasa de Interés 0.15 0.15

Plazo

5 Años

Año Interés

Pago a

Principal Pago Anual Deuda después del pago

0

452212.06904

1 67831.8 67070.08285 134901.8932 385141.98619

2 57771.3 77130.59528 134901.8932 308011.39091

3 46201.7 88700.18457 134901.8932 219311.20635

4 32896.7 102005.2123 134901.8932 117305.99409

5 17595.9 117305.9941 134901.8932 0.00000

Depreciación en línea recta mensual

año 1 2 3 4 5 6

10099,28 841,61 841,61 841,61 841,61 841,61 841,61

12,00

7 8 9 10 11 12 Total

841,61 841,61 841,61 841,61 841,61 841,61 10099,28

Depreciación en línea recta Anual

año 1 2 3 4 5

100992,75 10099,28 10099,28 10099,28 10099,28 10099,28


Página 315


ANEXO 4.6

Tablas del cálculo de costos de materia prima

meses

Material ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dic Total

acete quemado 92.00 92.68 92.34 98.84 113.20 109.10 117.31 97.47 107.39 101.88 100.21 152.19 1274.60

metanol 1549.44 1560.96 1555.20 1664.64 1906.56 1837.44 1975.68 1641.60 1808.64 1715.84 1687.68 2563.20 21466.88

Hidroxido de sodio 100.98 101.73 101.35 108.48 124.25 119.75 128.76 106.98 117.87 111.82 109.99 167.04 1399.00

Agua 12.85 12.95 12.90 13.81 15.82 15.24 16.39 13.62 15.00 14.23 14.00 21.26 178.07

Electricidad 70.88 70.88 70.88 70.88 70.88 70.88 70.88 70.88 70.88 70.88 70.88 70.88 850.50

Costos de mano de obra

directa 3000.00 3000.00 3000.00 3000.00 3000.00 3000.00 3000.00 3000.00 3000.00 3000.00 3000.00 3000.00 36000.00

Total 4826.14 4839.19 4832.67 4956.65 5230.70 5152.40 5309.00 4930.55 5119.78 5014.65 4982.75 5974.57 61169.04


Página 316


Años

Material 2011 2012 2013 2014 2015

acete quemado 1274.60 1367.33 1357.69 1347.65 1337.21

metanol 21466.88 26252.72 26067.68 25874.90 25674.37

Hidroxido de sodio 1399.00 1594.86 1710.89 1698.83 1686.27

Agua 178.07 191.03 189.68 188.28 186.82

Electricidad 850.50 850.00 850.00 850.00 850.00

Costos de mano de obra directa 36000.00 36000.00 36000.00 36000.00 36000.00

Total 61169.04 66255.94 66175.95 65959.66 65734.66


Página 317


ANEXO 4.7

Tabla del cálculo de costo de los equipos de operaciones unitarias para el proceso de generación de biodiesel.

El 6% del Costo

Equipos que se necesitan para el proceso de Lamina

Costo de

costo de la total del

Elaboración de biodiesel. de Costo de lamina Tipo de Costo en lamina equipo

acero una lamina por equipo cambio C$ 0.6

Recipiente para almacenar aceite quemado 1 $380.00 $380.00 C$ 22.40 C$ 8,512.00 C$ 5,107.20 C$ 13,619.20

Centrifuga 0.5 $380.00 $190.00 C$ 22.40 C$ 4,256.00 C$ 2,553.60 C$ 6,809.60

Contenedor de almacenamiento 1 $380.00 $380.00 C$ 22.40 C$ 8,512.00 C$ 5,107.20 C$ 13,619.20

Reactor de metóxido 0.22 $380.00 $83.60 C$ 22.40 C$ 1,872.64 C$ 1,123.58 C$ 2,996.22

Reactor de transesterificación 1 $380.00 $380.00 C$ 22.40 C$ 8,512.00 C$ 5,107.20 C$ 13,619.20

Equipo para lavado y secado de biodiesel 1 $380.00 $380.00 C$ 22.40 C$ 8,512.00 C$ 5,107.20 C$ 13,619.20

Destilador 0.25 $380.00 $95.00 C$ 22.40 C$ 2,128.00 C$ 1,276.80 C$ 3,404.80

Recipiente para almacenar metanol 0.25 $380.00 $95.00 C$ 22.40 C$ 2,128.00 C$ 1,276.80 C$ 3,404.80

Contenedor de biodiesel neto 1 $380.00 $380.00 C$ 22.40 C$ 8,512.00 C$ 5,107.20 C$ 13,619.20

Total $2,363.60 C$ 52,944.64 C$ 31,766.78 C$ 84,711.42


Esteli, Nicaragua

Página 318


ANEXOS 5

IDENTIFICADORES DE

IMPACTO AMBIENTAL


Esteli, Nicaragua

Página 319


ANEXO 5.1

Tablas de Identificación de impacto: Matriz Causa-Efecto

5.1.1 Etapa de construcción

5.1.1.1 Primera fase

Etapa de construcción

Lim

pia

in

icia

l

Descap

ote

Tra

zo

y N

ive

lació

n

Cort

e y

Re

llen

o

co

mp

ensa

do

Me

jora

mie

nto

de

Tie

rra

Medio Físico

Atmósfera Alteración del ambiente

Afectación al aire

suelo Emisiones de Co2.

Agua


Alteración de la calidad del agua

superficial

temperatura calidad del aire

Paisaje

Alteración/destrucción hábitat

Impacto visual

Ruidos Molestias por generación de ruidos

Vibraciones

Factores

biológicos

Flora Alteración/destrucción de la

vegetación

Geología

Alteraciones geología,

Aspecto

social

Patrimonio cultural Afecciones al patrimonio

cultural (destrucción,


Esteli, Nicaragua

Página 320


5.1.1.2 Segunda fase

alteraciones)

Gestión territorial Afección a proyectos de

Ordenación territorial

Impactos

Positivos

Impactos Negativos no

significativos

Impacto Negativo Significativo.

Comparable Moderado Severo Critico


Excavació

n

Estr

uctu

ral

Arm

ad

o d

e A

cero

Estr

uctu

ral

Colo

cació

n d

el

Acero

Estr

uctu

ral

Concre

to

Estr

uctu

ral

Pare

des,

Vig

as y

Colu

mn

as

Medio Físico


Afectación al aire


Agua



superficial


Paisaje


Impacto visual

Ruidos Molestias por generación de ruidos

Vibraciones


Esteli, Nicaragua

Página 321


5.1.1.3 Tercera fase

Factores

biológicos


vegetación

Geología


Aspecto

social



alteraciones)

Gestión territorial Afección a proyectos de Ordenación

territorial

Impactos

Positivos


significativos




Techos

Tuberí

as y

Pis

os

Denta

do o

espequ

e

Carp

inte

ría F

ina

Lim

pie

za fin

al

Medio Físico


Afectación al aire


Agua



superficial


Esteli, Nicaragua

Página 322



Paisaje


Impacto visual

Ruidos Molestias por generación de

ruidos

Vibraciones

Factores

biológicos


vegetación

Geología


Aspecto

social



alteraciones)

Gestión territorial Afección a proyectos de

Ordenación territorial

Impactos

Positivos


significativos


Comparabl

e Moderado Severo Critico


Esteli, Nicaragua

Página 323


ANEXO 5.2

Tabla de Identificación de impacto: Matriz Causa-Efecto

FASE DE OPERACIÓN

FASE DE OPERACIÓN

R

eco

lecció

n d

e a

ceite

Pre

ca

len

tam

ien

to d

e a

ceite

Filt

ració

n

Resid

uo

s

Alm

ace

nam

ien

to d

e m

ate

ria

pri

ma

Rea

ccio

ne

s q

uím

ica

s

Se

pa

ració

n y

de

ca

nta

ció

n d

e

resid

uo

s

La

vad

os d

el com

bu

stib

le

Se

pa

ració

n y

de

ca

nta

ció

n d

e

ag

uas r

esid

ua

les

Cale

nta

mie

nto

de

l

co

mb

ustib

le

Alm

ace

nam

ien

to

Medio Físico

Atmósfera

Alteración del

ambiente

calidad del aire


Agua


Alteración de la calidad

del agua


Ruidos Molestias por generación

de ruidos

Vibraciones


Esteli, Nicaragua

Página 324


Impactos

positivos

Impacto negativo no

significativo




Página 325


ANEXO 5.3

Tabla 46. Relaciones impactantes en la etapa de construcción.

ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL DE LA PLANTA PROCESADORA DE BIODIESEL A PARTIR DE ASEITE USADO

MATRIZ IMPORTANCIA DE IMPACTOS NEGATIVOS

FACTORES DEL MEDIO AFECTADOS POR EL

PROYECTO

ETAPA: CONSTRUCCIÓN

ACCIONES IMPACTANTES DEL PROYECTO

Preliminares Movimiento

de tierras Fundaciones

Estructuras

de

Concreto

Mamposteria Techos y

Fascias Acabados Pisos

Obras

Sanitarias

Limpieza

Final

Lim

pie

za I

nic

ial

Dem

olic

iones

Tra

zo y

Niv

ela

cio

n

Acarr

eo d

e M

ate

ria

les

Mo

vili

zacio

n d

e e

quip

o

Acarr

eo d

e tie

rra

Concre

to

Concre

to E

str

uctu

ral

Pare

des d

e b

loques

Estr

uctu

ra d

e a

cero

Cubie

rta d

e la

min

a d

e Z

inc

Piq

uete

o

Repello

Corr

iente

a c

olu

nnas y

vig

as

de c

om

cre

to

Fin

o C

orr

iente

de la

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olu

mn

as u

vig

as

Confo

rma

cio

n y

Com

pacta

cio

n

Tu

beria

s y

Accesorio

s d

e A

guas

Negra

s

Tu

beria

s y

Accesorio

s d

e A

gua

Pota

ble

Lim

pie

za F

inal

Valo

r d

e la A

ltera

ció

n

Má

xim

o v

alo

r d

e la a

ltera

ció

n

Gra

do

de A

ltera

ció

n

FACTOR COD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 20


Página 326


Me

dio

Fís

ico

CA

LID

AD

DE

L A

IRE

Incremento de emisión de gases de

combustión.(CO, SO2, NOx, etc) M1 18 21 22 27 88 400 22

Producción de gases o sustancias que

se perciben como malos olores M2 19 16 35 200

Incremento de material partículado

(PM10) M3 16 15 16 22 19 16 16 19 19 19 19 19 22 237 1300 18

RU

IDO

S

Incremento de los puntos de generación

de ruidos M4 30 23 18 23 23 30 47 37 35 30 296 1000 30

Aumento de los niveles o intensidad del

ruido (decibeles) M5 16 23 30 19 19 19 18 38 25 25 26 258 1100 23

Ampliación significativa de los períodos

de duración del ruidos (tiempo) M6 0 0

RE

LIE

VE

Y

GE

OD

INA

MIC

A

Afectación del relieve natural M7 19 19 100 19

Riesgo de inestabilidad del terreno M8 0 0

SU

ELO

Alteración de suelos M9 0 0

Compactación de suelos M10 24 24 100 24

Aumento de la erosión M11 0 0


Página 327


Riesgo de contaminación de suelos M12 0 0

PA

ISA

JE

Alteración del paisaje

natural M13 0 0

ME

DIO

BIO

LÓ

GIC

O

RE

CU

RS

OS

HÍD

RIC

OS

Alteración de las características de los

cauces, quebradas o ríos M14 0 0

Alteración del caudal de los cuerpos

naturales de agua (río Estelí) M15 0 0

Afectación del riego de cultivos M16 0 0

CA

LID

AD

EL

AG

UA

Contaminación de aguas

superficiales M17 0 0

Contaminación de aguas subterráneas M18 0 0

VE

GE

TA

CIO

N

Pérdida de cobertura

vegetal M19 0 0

Alteración de hábitats y pérdida de

especies M20 0 0

FA

UN

A

Desplazamiento temporal de individuos M21 0 0

Efecto barrera para el desplazamiento

de la fauna (temporal) M22 0 0


Página 328


Riesgo de afectación de recursos

hidrobiológicos M23 0 0

ME

DIO

SO

CIA

L

SO

CIO

EC

NO

NO

MIC

OS

Demografía M24 0 0

Economía, empleo y mano de obra M25 0 0

Transporte M26 0 0

Infraestructura habitacional y urbana M27 20 25 23 20 88 400 22

Salud, educación y servicios sociales M28 0 0

Estilo y calidad de vida M29 16 16 16 48 300 16

Cualidades estéticas y urbanísticas M30 16 25 28 25 16 17 17 27 33 17 221 1000 22

Valor Medio de Importancia 22.27118644

Dispersión Típica 6.53856071

Rango de Discriminación 16

Valor de la Alteración 114 127 131 127 98 104 33 46 0 65 75 106 19 19 117 52 17 64 1314


Página 329


Máximo Valor de Alteración 600 600 600 600 500 500 200 200 0 200 200 400 100 100 500 200 100 300

5900

Grado de Alteración 19 21.2 21.8 21.2 19.6 21 17 23 33 37.5 26.5 19 19 23.4 26 17 21.3 22

En el caso de los negativos

Valor por encima del rango 66 - 100 IMPACTOS CRITICOS

Valor dentro del rango 33 - 65 IMPACTOS MODERADOS

Valor por debajo del rango 0 - 32 IMPACTOS IRRELEVANTES


MATRIZ IMPORTANCIA DE IMPACTOS POSITIVOS

FACTORES DEL MEDIO

AFECTADOS POR EL PROYECTO



Preliminares Movimient

o de tierras

Fundacione

s

Estructura

s de

Concreto

Mamposteri

a

Techos y

Fascias Acabados

Piso

s

Obras

Sanitaria

s

Limpiez

a Final


Página 330


Lim

pie

za In

icia

l

Dem

olic

ion

es

Tra

zo y

Niv

ela

cio

n

Acarr

eo d

e M

ate

riale

s

Movili

zacio

n d

e e

quip

o

Acarr

eo d

e tie

rra

Concre

to

Concre

to E

str

uctu

ral

Pare

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Estr

uctu

ra d

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cero

Cubie

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e Z

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Piq

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o

Repe

llo C

orr

iente

Fin

o C

orr

iente

Confo

rmacio

n y

Com

pacta

cio

n

Tuberi

as y

Accesorios d

e

Agu

as N

egra

s

Tuberi

as y

Accesorios d

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Agu

a P

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ble

Lim

pie

za F

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Valo

r d

e l

a A

lte

ració

n

Máxim

o v

alo

r d

e l

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lte

ració

n

Gra

do

de A

lte

ració

n

FACTOR CO

D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 21

Me

dio

Fís

ico

CALID

AD

DEL A

IRE

Incremento de

emisión de gases de

combustión.(CO, SO2,

NOx, etc)

M1 0 0 ###

#

Producción de gases

o sustancias que se

perciben como malos

olores

M2 0 0

Incremento de

material partículado

(PM10)

M3 0 0 ###

#

RU

ID

OS

Incremento de los M4 0 0 ###


Página 331


puntos de generación

de ruidos

#

Aumento de los

niveles o intensidad

del ruido (decibeles)

M5 0 0 ###

#

Ampliación

significativa de los

períodos de duración

del ruidos (tiempo)

M6 0 0 ###

#

RELIE

VE Y

GEO

DIN

AM

ICA Afectación del relieve

natural M7 0 0

Riesgo de

inestabilidad del

terreno

M8 0 0 ###

#

SU

ELO

Alteración de suelos M9 23 23 100

Compactación de

suelos M10 0 0

###

#

Aumento de la

erosión M11 0 0

Riesgo de

contaminación de M12 16 16 100


Página 332


suelos PAIS

AJ

E Alteración del paisaje

natural M13 0 0

MED

IO B

IOLÓ

GIC

O

RECU

RSO

S H

ÍDRIC

OS

Alteración de las

características de los

cauces, quebradas o

ríos

M14 0 0

Alteración del caudal

de los cuerpos

naturales de agua

(río Estelí)

M15 0 0

Afectación del riego

de cultivos M16 0 0

CALID

AD

EL A

GU

A

Contaminación de

aguas

superficiales

M17 16 26 42 200

Contaminación de

aguas subterráneas M18 16 16 100

VEG

ETA

CIO

N


vegetal M19 0 0


Página 333


Alteración de hábitats

y pérdida de especies M20 0 0

FAU

NA

Desplazamiento

temporal de

individuos

M21 0 0

Efecto barrera para el

desplazamiento de la

fauna (temporal)

M22 0 0 ###

#

Riesgo de afectación

de recursos

hidrobiológicos

M23 0 0

MED

IO S

OC

IAL

SO

CIO

ECN

ON

OM

ICO

S

Demografía M24 16 16 100

Economía, empleo y

mano de obra M25 48 27 21 34 23 28 35 43 19 17 25 18 18 36 48 30 24 20 514

180

0 29

Transporte M26

20 20 100

Infraestructura

habitacional y urbana M27 15 15 100 15

Salud, educación y

servicios sociales M28 25 25 100

Estilo y calidad de M29 33 33 100 33


Página 334


vida

Cualidades estéticas

y urbanísticas M30 20 20 100 20



Rango de Discriminación 16

Valor de la Alteración 48 27 21 34 23 28 35 43 19 17 25 18 18 36 48 62 24 214 740

Máximo Valor de Alteración 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 300 100 ####

290

0

Grado de Alteración 48 27 21 34 35 43 19 17 18 18 36 48 21 24 26


Esteli, Nicaragua

Página 335



ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL DE LA PLANTA PROCESADORA DE BIODIESEL A

PARTIR DE ASEITE USADO

MATRIZ CAUSA-EFECTO DE IMPACTOS

FACTORES DEL MEDIO

AFECTADOS POR EL

PROYECTO



Pre

lim

ina

res

Mo

vim

ien

to d

e

tie

rras

Fu

nd

acio

nes

Estr

uctu

ras d

e

Co

ncre

to

Ma

mp

oste

ria

Te

ch

os y

Fascia

s

Aca

ba

do

s

Pis

os

Ob

ras S

an

ita

rias

Ob

ras E

xte

rio

res

Lim

pie

za

Fin

al

Lim

pie

za I

nic

ial

Dem

olic

iones

Tra

zo y

Niv

ela

ción

Aca

rreo d

e

Mate

riale

s M

ovili

zaci

ón d

e

equip

o

Aca

rreo d

e t

ierr

a

Concr

eto

Concr

eto

Est

ruct

ura

l

Pare

des

de b

loque

Est

ruct

ura

de a

cero

Cubie

rta d

e lam

ina

de Z

inc

Piq

uete

o

Repello

Corr

iente

Confo

rmaci

on y

Com

pact

aci

ón

Tuberías

y

Acc

eso

rios

de A

guas

Negra

s

Tuberias

y

Acc

eso

rios

de A

gua

Pota

ble

Apara

tos

Sanitarios

Cuneta

s y B

ord

illos

Ace

ras

y A

ndenes

Lim

pie

za F

inal

FACTOR COD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 # 11 # #

1

5 16

1

7 # # # #

Me

dio

Fís

ico

CALID

AD

DEL A

IRE

Incremento de emisión de

gases de combustión.(CO,

SO2, NO1, etc)

M1

x X X

x

4

Producción de gases o

sustancias que se

perciben como malos

olores

M2

X

X

2

Incremento de material

partícula do (PM10) M3 X X X X X X X X

X X X

X

13

RU

IDO

S

Incremento de los puntos

de generación de ruidos M4 X X X X X X

X X X

X

10

Aumento de los niveles o

intensidad del ruido M5 X X X X X X

X X X

X

X

11


Esteli, Nicaragua

Página 336


(decibeles)

Ampliación significativa de

los períodos de duración

del ruidos (tiempo)

M6

0

RELIE

VE Y

GEO

DIN

AM

ICA

Afectación del relieve

natural M7

X

1

Riesgo de inestabilidad del

terreno M8

0

SU

ELO

Alteración de suelos M9

X 1

Compactación de suelos M10

X

X X

3

Aumento de la erosión M11

0

Riesgo de contaminación

de suelos M12

X

1

PAIS

AJE


natural

M13 0

MED

IO B

IOLÓ

GIC

O

RECU

RSO

S H

ÍDR

ICO

S

Alteración de las

características de los

cauces, quebradas o ríos

M14

0

Alteración del caudal de

los cuerpos naturales de

agua (río Estelí)

M15

0

Afectación del riego de

cultivos M16

0

CALID

AD

EL A

GU

A


superficiales M17

X

X

2


subterráneas M18

X

1

VEG

ETAC

ION


vegetal M19

0


Esteli, Nicaragua

Página 337


Alteración de hábitats y

pérdida de especies

M20 0

FAU

NA

Desplazamiento temporal

de individuos M21

0

Efecto barrera para el

desplazamiento de la

fauna (temporal)

M22

0

Riesgo de afectación de

recursos hidrobiológicos M23

0

MED

IO S

OC

IAL

SO

CIO

ECN

ON

OM

ICO

S

Demografía M24

X 1

Economía, empleo y mano

de obra M25 X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

21

Transporte M26

X 1

Infraestructura

habitacional y urbana M27 X X X X

X X X

7

Salud, educación y

servicios sociales M28

X X

2

Estilo y calidad de vida M29 X X X

X

X 5

Cualidades estéticas y

urbanísticas M30 X X X X X X X X

X X

X X X

13


Página 338


ANEXO 5.4


MATRIZ IMPORTANCIA DE IMPACTOS NEGATIVOS


PROYECTO

ETAPA: FUNCIONAMIENTO Y MANTENIMIENTO


Funcionamiento MANTENIMIENTO

Rie

sgo d

e d

err

am

es

de m

ate

ra p

rim

a (

Ace

ite,

meta

nol, idro

xid

o d

e s

odio

)

Pro

ducc

ion d

e D

ese

chos

Solid

os

Rie

sgo d

e B

loqueo d

e las

tuberias

de a

guas

negra

s por

acu

mula

cion d

e d

ese

chos

Rie

sgo d

e I

nce

ndio

Lim

pie

za d

el exte

rior

u a

reas

verd

es

limpie

sa d

e la m

aguin

aria

Hig

ieniz

aci

ón d

el are

a d

e p

roce

so

Va

lor

de

la

Alt

era

ció

n

Má

xim

o v

alo

r d

e la

alt

era

ció

n

Gra

do

de

Alt

era

ció

n

FACTOR COD 1 2 3 4 5 6 7


Página 339


Me

dio

Fís

ico

CALID

AD

DEL A

IRE Incremento de emisión de gases de

combustión.(CO, SO2, NOx, etc) M1 10 10 100 10


se perciben como malos olores M2 0 0 #¡DIV/0!


(PM10) M3 0 0

RU

IDO

S

Incremento de los puntos de

generación de ruidos M4 0 0

Aumento de los niveles o intensidad

del ruido (decibeles) M5 0 0



RELIE

VE Y

GEO

DIN

A

MIC

A

Afectación del relieve natural M7 0 0


SU

ELO


Compactación de suelos M10 0 0


Riesgo de contaminación de suelos M12 0 0 #¡DIV/0!

PAIS

AJE


natural M13 0 0


Página 340


MED

IO B

IOLÓ

GIC

O

RECU

RSO

S H

ÍDR

ICO

S






CALID

AD

EL

AG

UA Contaminación de aguas

superficiales M17 0 0 #¡DIV/0!

Contaminación de aguas subterráneas M18 0 0

VEG

ETACIO

N


vegetal M19 0 0


especies M20 0 0

FAU

NA

Desplazamiento temporal de

individuos M21 0 0




hidrobiológicos M23 0 0 #¡DIV/0!

MED

IO

SOC

IAL

SO

CIO

ECN

ON

OM

ICO

S

Demografía M24 0 0

Economía, empleo y mano de obra M25 0 0


Página 341


Transporte M26 0 0

Infraestructura habitacional y urbana M27 0 0

Salud, educación y servicios sociales M28 0 0

Estilo y calidad de vida M29 0 0

Cualidades estéticas y urbanísticas M30 0 0

Valor Medio de Importancia 10

Dispersión Típica #¡DIV/0!

Rango de Discriminación #¡DIV/0!

Valor de la Alteración 10 0 0 0 0 0 0 10

Máximo Valor de Alteración 100 0 0 0 0 0 0

100

Grado de Alteración ####### #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! 10


Página 342



MATRIZ IMPORTANCIA DE IMPACTOS POSITIVOS


PROYECTO

ETAPA: FUNCIONAMIENTO Y MANTENIEMIENTO


Funcionamiento MANTENIMIENTO

Rie

sgo d

e d

err

am

es

de m

ate

ra p

rim

a (

Ace

ite,

meta

nol, idro

xid

o d

e s

odio

)

Pro

ducc

ion d

e D

ese

chos

Solid

os

Rie

sgo d

e B

loqueo d

e las

tuberias

de a

guas

negra

s por

acu

mula

cion d

e d

ese

chos

Rie

sgo d

e I

nce

ndio

Lim

pie

za d

el exte

rior

u á

reas

verd

es

limpie

sa d

e la m

aguin

aria

Hig

ieniz

aci

ón d

el are

a d

e p

roce

so

Va

lor

de

la

Alt

era

ció

n

Má

xim

o v

alo

r d

e la

alt

era

ció

n

Gra

do

de

Alt

era

ció

n

FACTOR COD 1 2 3 5 6 7


Página 343


Me

dio

Fís

ico

CALID

AD

DEL A

IRE Incremento de emisión de gases de

combustión.(CO, SO2, NOx, etc) M1 66 66 100


se perciben como malos olores M2 66 68 66 200 300


(PM10) M3 0 0

RU

IDO

S


generación de ruidos M4 0 0


del ruido (decibeles) M5 0 0



RELIE

VE Y

GEO

DIN

A

MIC

A

Afectación del relieve natural M7 0 0


SU

ELO


Compactación de suelos M10 0 0


Riesgo de contaminación de suelos M12 68 59 127 200

PAIS

AJE


natural

M13 0 0


Página 344


MED

IO B

IOLÓ

GIC

O

RECU

RSO

S H

ÍDR

ICO

S






CALID

AD

EL

AG

UA Contaminación de aguas

superficiales M17 27 27 100

Contaminación de aguas subterráneas M18 34 34 100

VEG

ETACIO

N


vegetal M19 0 0


especies M20 0 0

FAU

NA

Desplazamiento temporal de individuos M21 0 0




hidrobiológicos M23 0 0

MED

IO

SOC

IAL

SO

CIO

ECN

ON

OM

ICO

S

Demografía M24 0 0

Economía, empleo y mano de obra M25 0 0 #¡DIV/0!

Transporte M26 0 0


Página 345


Infraestructura habitacional y urbana M27 37 37 100 37

Salud, educación y servicios sociales M28 0 0 #¡DIV/0!

Estilo y calidad de vida M29 27 28 55 200 28

Cualidades estéticas y urbanísticas M30 0 0 #¡DIV/0!



Rango de Discriminación 31.0284

Valor de la Alteración 66 136 186 103 27 28 546

Máximo Valor de Alteración 100 200 400 200 100 100

1100

Grado de Alteración 66 68 46.5 51.5 27 28 50

En el caso de los positivos

Valor por encima del rango 66 - 100 IMPACTOS RELEVANTES

Valor dentro del rango 33 - 65 IMPACTOS MODERADOS

Valor por debajo del rango 0 - 32 IMPACTOS IRRELEVANTES


Estelí, Nicaragua

Página 346


ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL DE LA PLANTA PROCESADORA DE BIODIESEL

A PARTIR DE ACEITE USADO

MATRIZ CAUSA-EFECTO DE IMPACTOS


PROYECTO

ETAPA: OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO


FUNCIONAMIENTO MANTENIMIENTO

Rie

sgo d

e d

err

am

es

de m

ate

ra

prim

a (

Ace

ite, m

eta

nol,

hid

róxid

o d

e s

odio

)

Pro

ducc

ión d

e D

ese

chos

Sólid

os

R

iesg

o d

e B

loqueo d

e las

tuberías

de a

guas

negra

s por

acu

mula

ción d

e d

ese

chos

Rie

sgo d

e I

nce

ndio

Lim

pie

za d

el exte

rior

u a

ére

as

verd

es

limpie

za d

e la m

aquin

aria

Hig

ieniz

aci

ón d

el áre

a d

e

pro

ceso

FACTOR COD 1 2 3 4 5 6 7

CALID

AD

DEL

AIR

E

Incremento de emisión de gases de

combustión.(CO, SO2, No, etc.) M1 x


se perciben como malos olores M2 x x x


(PM10) M3 x

RU

IDO

S


generación de ruidos M4


del ruido (decibeles) M5

Ampliación significativa de los

períodos de duración del ruidos

(tiempo)

M6

RELIE

VE Y

GEO

DIN

AM

I

CA

Afectación del relieve natural M7

Riesgo de inestabilidad del terreno M8


Estelí, Nicaragua

Página 347


SU

ELO

Alteración de suelos M9

Compactación de suelos M10

Aumento de la erosión M11

Riesgo de contaminación de suelos M12 x x

PAIS

AJE


natural

M13

RECU

RSO

S H

ÍDR

ICO

S


cauces, quebradas o ríos M14


naturales de agua (río Estelí) M15

Afectación del riego de cultivos M16

CALID

AD

EL

AG

UA


superficiales M17 x

Contaminación de aguas subterráneas M18 x

VEG

ETACIO

N


vegetal M19


especies M20

FAU

NA

Desplazamiento temporal de

individuos M21


de la fauna (temporal) M22


microbiológicos M23

SO

CIO

ECN

ON

OM

ICO

S

Demografía M24

Economía, empleo y mano de obra M25

Transporte M26

Infraestructura habitacional y urbana M27 x x x x

Salud, educación y servicios sociales M28 x x x

Estilo y calidad de vida M29 x x x


Estelí, Nicaragua

Página 348


Cualidades estéticas y urbanísticas M30 x x x

facultad de tecnologia de la industria · pdf fileautor: manuel esteban ruiz ortega a dios...

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