UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

BALANCE MSICO Y ENERGTICO DE PROBLEMAS AMBIENTALES 1

FASE II

YONI FERNEY ALBANLEIDY JOHANNA PINOPAOLA STEFANY VELASCOPATRICIA ISABEL GUAVITAJORGE IVN HERNNDEZ

TUTORA:CLAUDIA PATRICIA DVILA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA-UNAD

PROGRAMA INGENERIA AMBIENTAL

Abril de 2015RECOPILACIN DE DATOS

Respectivos datos de caudal, temperatura y presin, del proceso que se realiz:Formula general del balance de energa:

H + E c+ Ep =Q Ws

PRESENTACION

OperacinCaudalTemperaturaPresin

Kg/hrCpsi

1Horno Secado5600220

2 Extraccin enzimtica por celulosa100842

3Tricanter736.51290

4 Hidrotratamiento624.512350

5Destilacin reactiva607.712170

Densidad1,02Kg/litro1002kg/ m3

Calor especifico1kcal/KgC4,186kJ / Kg C

CONDICIONES DE OPERACIN DE CADA UNA DE LAS ETAPAS.

Secado

En este proceso dependen dos condiciones las externas como: temperatura, humedad y flujo de aire, rea de la superficie expuesta y presin.Y las condiciones internas: El movimiento de humedad dentro del slido es una funcin de la naturaleza fsica dentro del slido, la temperatura y su contenido de humedad. En una operacin de secado cualquiera de estos procesos puede ser el factor que determine la velocidad de secado

Extraccin del aceite

El proceso de extraccin del biodiesel es similar al que se hace con la palma aceitera y solo basta con extraer el aceite y someterlo a una reaccin qumica llamada estacin enzimtica con celulosa para producir biodiesel y glicerina, quedando un residuo slido.

Purificacin del Aceite

El aceite producido por la maleza es de gran importancia en este proceso. Esta tcnica promete y garantiza que el aceite quede totalmente purificado para su posterior uso Este aceite se utiliza como materia prima en la industria alimentaria o se consume como producto final.Adems, el aceite se utiliza como materia prima en la produccin de biodiesel. La extraccin de aceite de la maleza se realiza en un Tricanter.Transformacin del Aceite

El uso eficiente de la biomasa para la produccin de combustibles como biodiesel y bioetanol se ha vuelto importante a nivel mundial. Los biocombustibles tienen el potencial de reemplazar una gran cantidad de gasolina y disel que se usa actualmente reduciendo el consumo de petrleo y preservando sus reservas mundiales. Por tal motivo, en este trabajo se propone la obtencin de disel de alta calidad (disel verde) mediante el procesamiento de aceite vegetal bajo condiciones tpicas de hidrotratamiento (350-420C, 50-100 kg/cm2).

Purificacin del Biodiesel

El proceso actual de transesterificacin es seguido por laseparacin de la glicerina, la cual es insoluble en los metl steres. Del metl ster se debe remover el exceso de metanol, los residuos de catalizador y el jabn que ha sido generado como subproducto, as como los cidos grasos libres que no han sido esterificados. En el proceso convencional esto se hace usualmente con agua, y luego el metl ster limpio puede ser destilado o usado directamente.El proceso de limpieza de la fase glicerina para su posterior venta es mucho ms complejo.

Despus de la separacin de las sales y jabones, la glicerina cruda puede ser sometida a una destilacin a vaco para retirar el metanol y el agua existentes y obtener finalmente glicerina pura.

RESULTADOS DEL PROCESO.ETAPA 1 SECADO

Tenemos los siguientes datos:h= Cp. (Tf - Ti) + Calor de vaporizacin del aguaTf: 100C = 100C + 273 = 373 K y Ti:25C = 25C + 273,2 = 298,2 KFlujo msico (Fm) agua evaporada: 5040 kg/h Flujo msico (Fm) de la maleza: 560 kg/h Calor especfico del agua: 4,22 (Kj/Kg.K)Calor latente del vapor de agua: 2257 Kj/Kg

Entalpa Agua evaporada (h2) = 4, 22 x (373, 2 K 298,2K) + 5040 5356,5 Entalpia Maleza (h3) x (373,2 K 298,2K) = 316,5 Hallamos calor: Qcalor = m2h2 + m3h3 Q=5040 x 5356,5 + 560 x 316,5 = 26.996.720 + 177.240 = 27.173.960ETAPA 2: EXTRACCIN DE ACEITE

Tenemos los siguientes datos:Salida 1 Salida 2Fm: Aceite extrado: 288,512 Aceite no extrado: 25,008 Fm: Solvente: 448 Maleza desgrasada: 246,4 Para el calor especfico del solvente: 2,55 Calor especfico aceite: 1,8 Tf = 40C= 40C + 273= 313 K Ti= 25C = 25C + 273 = 298 Kh2 = Cp (Tf Ti)Entalpa salida 1: aceite extrado (h2) y entalpa solvente (h3)cido Sulfrico25 C0.139Metanol25 C2,549

h2= 1,8 * (313K 298K) = 27 y Hallamos calor: Qcalor = m2h2 + m3h3 Q1= (288,512 x 27 ) + (448 x )= 7789,824 + 18063,36 = 25853,184 Entalpas salida 2: maleza desgrasada (h2) y entalpa aceite no extrado (h3)h2= 4, 22*(313k 298k)= 63,3 y h3= 1,8. (313k-298k) = h3= 27 Calor salida 2 Q2= (246,4 x 63,3 ) + (25,008 x 27 ) =15597,12 + 675,216 = 16272,336 Hallamos calor total de la segunda etapaQ= 25853,184 + 16272,336 = 42125,52 ETAPA 3. Purificacin (Tamices Moleculares)

Salida 1. H2SO4Sal. 2 (Aceite Purificado)

Datos=

Salida 1. H2SO4Flujo msico: 448 kg/hT1=25C T1 = 25C + 273.15 = 298.15 K

Para T2 tomamos el grado de ebullicin de 64.5c y como se debe tomar por debajo lo dejamos como T2: 62.5c.

T2 = 62.5C + 273.15 = 335.65 K

Calor especfico: 2.533 Kj/Kg

Entalpa Agua evaporada (h1)= 2.533 x (335.65 K 298.15 K)

=94.9875

Hallamos calor: Qcalor = m1x h1

Q1=448 kg/h x 94.9875

Q1= 42554.4

Tenemos los siguientes datos:

Sal. 2 (Aceite Purificado)

Flujo msico: 288.502 kg/h

T1:25C T1= 25C + 273.15 = 298.15 K

Para T2 tomamos el grado de ebullicin de 40c y como se debe tomar por debajo lo dejamos como T2: 38c.

T2 = 38C + 273.15 = 311.15 K

Calor especfico: 1.8 Kj/Kg

Entalpa Agua evaporada (h2)

= 1.8 x (311.15 K 298.15 K)

=23.4

Hallamos calor: Qcalor = m2 x h2

Q2=288.502 kg/h x 23.4 Q2= 6751.18

Qt= Q1+ Q2+ Q3+ Q4

Qt= 42554.4 +6751.18

Qt=49305.58

TABLA DE BALANCE DE ENERGIA.

Etapaflujo msico (Kg/hora)T1 (K)T2 (K)Cp (Kj/KgK)Entalpia HCalor Q (Kj/h)

1. Secado (Secado al Sol)Sal. 1 (Agua)5040298.15373.154.225356.527174000

Sal. 2 (Maleza)560298.15373.154.22316.5

2. Extraccin (con Metanol H2SO4)Sal. 1 (Aceite)288.512298.15311.151.823.470985.67

Sal.1 (Solvente Metanol - H2SO4)448298.15335.652.533+0.369108.825

Sal. 2 (Maleza desgrasada)271.488298.15311.154.2254.86

Sal 2. (Aceite no extrado25.088298.15311.151.823.4

3. Purificacin (Tamices Moleculares)Sal 1. (Metanol - H2SO4)448298.15335.652.533+0.369108.82555504.781

Sal. 2 (Aceite Purificado)288.512298.15311.151.823.4

4. Transformacin (Transesterificacinenzimtica)Sal. 1 (Aceite sin reaccionar)14.4256298.15311.152.7635.88142.74

Sal 1. (Enzimas sin reaccionar)319.2298.15311.154.2254.86

Sal 1. (Biodiesel)274.0864298.15311.15452

5. Purificacin (Lavado)Sal.1 (Enzimas sin reaccionar)319.2298.15311.154.2254.86142.74

Sal 1. (Aceite sin Reaccionar)14.4256298.15311.152.7635.88

Sal.2 (Biodiesel purificado)274.0864298.15311.15452

CONCLUSIONES.

El proceso para la obtencin de biodiesel, es un sistema abierto por el intercambio entre energa y materia. Los resultados obtenidos por la funcin del trabajo (W) en las diferentes operaciones del proceso con signo positivo (+), se presenta cuando el trabajo es realizado por el sistema, y negativo cuando el trabajo se realiza sobre el sistema. En los clculos de la entropa en la operacin horno secado, se obtuvo el valor de 3.776,47 Kj/K, lo que indica que tiene mayor aleatoriedad de partculas a comparacin de las otras operaciones, por su estado gaseoso. En la actualidad, el biodiesel puede aspirar a un pequeo porcentaje de la matriz energtica del pas, con precios competitivos respecto al disel y ayudando a la aspiracin de tener una mayor cantidad de fuentes energticas renovables.

BIBLIOGRAFIA.

FAO, Produccin y manejo de datos de composicin qumica de alimentos en nutricin, recuperado el 10 de mayo de 2014

Orrego, C.E., procesamiento de alimentos, crio concentracin y liofilizacin, recuperado el 10 de mayo de 2014, http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4070035/lecciones/cap1/leccion11_2.htm

Salazar, D., S., Beneficios del proceso de hidrotratamientos de gasleos de carga a FC Revista del Centro de Investigacin. Universidad La Salle

Red de Revistas Cientficas de Amrica Latina, el Caribe, Espaa y Portugal Sistema de Informacin Cientfica vol. 4, nm. Universidad La Salle Mxico recuperado en: http://www.redalyc.org/pdf/342/34201405.pdf

Salinas., M.R., y compaa, destilacin a presin reducida como mtodo de separacin de componentes aromticos, universidad de castilla, recuperado el 10 de mayo de 2014 http://www.uclm.es/ab/educacion/ensayos/pdf/revista2/r2a15.pdf http://www.fao.org/docrep/010/ah833s/ah833s16.htm

http://www.gunt.de/download/absorption_spanish.pdf

http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/fis/calorespec.pdfhttp://www.pemex.com/procura/procedimientos-de-contratacion/normas-referencia/Normas%20vigentes/NRF-055-PEMEX-2013.pdf