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Taller Práctico sobre Bioenergía

3 de agosto de 2006, Monterrey N.L México

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GRUPO ENERGÉTICOS

Es una empresa dedicada al transporte y comercialización de productos de PEMEX Refinación y PEMEX Petroquímica, atendiendo las necesidades de la li t l bi d l

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clientela ubicada en el Noreste del país.

20 años en el mercado de hidrocarburos.

170 Clientes atendidos.

GRUPO ENERGÉTICOS

262 Empleados:

Cintermex 23Sabinas, Coah. 28Nuevo Laredo, Tamps. 40Cadereyta Jiménez, N.L. 168Reynosa, Tamps. 3

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Ventas Totales:

Volumen: 45 millones de litros/mes.

Equivalente a: $225 millones de pesos/mes.

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EMPRESAS

Grupo EnergéticosGrupo Energéticos está integrado por tres compañías interrelacionadas en la comercialización y transporte de

Energéticos Internacionales, Energéticos Internacionales, S.A. de C.V.S.A. de C.V.Dedicada a la comercialización y distribución de productos petrolíferos entre los que se

hidrocarburos:

5

petrolíferos entre los que se incluyen: diesel y productos para lodos de perforación.

EMPRESAS

Asfaltos Energex, S.A. de C.V.Asfaltos Energex, S.A. de C.V.Ubicada en Cadereyta Jiménez, N.L.Ubicada en Cadereyta Jiménez, N.L.

dedicada a la comercialización de asfalto, combustóleo ligero, combustóleo pesado y

combustibles de flama abierta.

Trans Energéticos, S.A. de C.V.Trans Energéticos, S.A. de C.V.Dedicada a la transportación

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pespecializada de combustóleo, diesel, combustibles para flama abierta y productos para lodos de perforación.

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NUESTROS MERCADOS

Combustible utilizado para el Transporte de Carga y Pasajeros.

Combustibles utilizados para la

Industria en General

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para combustión de flama abierta y

combustión interna.Productos para lodos de perforación utilizados en la industria de la Perforación.

PROPUESTAS DE VALOR

Servicio las 24 horas, los 7 días de la semana, los 365 días del año.

Capacidad de almacén de 5.2 millones de litros, estratégicamenteCapacidad de almacén de 5.2 millones de litros, estratégicamente distribuidos en las ciudades de Cadereyta, N.L., Nuevo Laredo, Tamps., Sabinas y Piedras Negras, Coah.

Transportamos nuestros productos en unidades propias. Mantenemos un control total de productos y tiempos de entrega.

Contamos con 90 unidades de reparto, de modelo reciente (2000-2005),

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con capacidades de 30, 40 y 60 m3.

Despacho de producto en el patio del Cliente, colocando una estación de servicio dentro de su instalación.

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NUESTROS PRODUCTOS

Combustión interna.

• Bajo contenido de azufre.• Puede ser utilizado en combustión

interna y en flama abierta

• Transporte de carga y pasajeros.

• Ferrocarril.• Minas.

• STI, Transmex.• U. Permisionarios de Rutas Urbanas.• TFM.• MICARE.• BJ Services Mexicana.

23.0 - 25.0

Diesel

Producto / Características

Uso Mercado Principales Clientes Volumen(Mill de Litros)

Combustóleo Pesado y Ligero

Combustibles para Flama Abierta

interna y en flama abierta. • Pozos petroleros (motores de perforadoras y transporte).

• PD Oil Services Mexicana.• Dowellschlumberger - México

Flama abierta para uso en calderas y

hornos.

• Compite con el gas en la industria.• Contenido de azufre y vanadio.• En zonas críticas se requiere aditivar.

• Industria en general: vidrio, textil, papelera, alimentos, química, bebidas, etc.

• Grupo VITRO.• Grupo AKRA.• Grupo COPAMEX.• Kimberly.• Grupo LALA.• Grupo CALIDRA.• Grupo Modelo.

11.5 – 17.0

Flama abierta

• Formulados a partir de materias primas de Pemex Gas y Petroquímica.

• Industria que utilice Diesel en calderas u hornos

• Grupo VITRO (horno).• Smurfit (caldera).• Papelera San José (caldera).

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Productos para Lodosde Perforación

para uso en calderas, hornos

y secadores rotatorios.

y q• Sólo puede ser utilizado en flama

abierta.• Bajo contenido de azufre.• Viscosidad y densidad muy parecidas al

Diesel.

en calderas u hornos.• Industria asfaltera

(constructores de caminos y carreteras).

• Papelera La Soledad (caldera).

• Villa de Aguayo (secador).• Paviasfaltos (secador).• Pacsa (secador).• Asf. Guadalajara (secador).

1.5 – 2.0

Elaboración de lodos de perforación.

• Fabricantes de fluidos.

• Clientes de la Cuenca de Burgos: M-I Drilling Fuids de México; Zapata Industrial; Drillers Technology de México.

0.5 – 1.0

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Panorama energéticoPanorama energético

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Producción histórica de 1960 a 1999 y predicción del 2000 al 2040

PRODUCCIÓN DE PETRÓLEO

2000 al 2040.

Crecimiento por período de años

De 1960 a 1973: 6.65 %/año

De 1973 a 1979: 1.29 %/año

De 1979 a 1999: 0.75 %/año

El pico de producción más l d d l ñ

11

Fuente: The Peak of World Oil Production Richard C. Duncan, Ph.D. Pardee Keynote Symposia. Geological Society of Americahttp://www.hubbertpeak.com/duncan/olduvai2000.htm

alto de todos los años se alcanzará en el 20062006.

Del 2006 al 2040 la producción caerá el 58.8%, en promedio 2.45% por año.

PANORAMA ENERGÉTICO MEXICANO

La suma de todas las reservas probadas de crudo permitiría 10.9 años de producción actual.

En el caso del gas natural, las reservas probadas son de 10.6 años.En el caso del gas natural, las reservas probadas son de 10.6 años.La región Marina Noreste –que incluye Cantarell- que es

responsable del 72.2% de la producción nacional de crudo, tendría reservas probadas para 9 años de producción.

En el caso del gas natural, esta región produce sólo el 20.7% del total nacional, que alcanzarían para 9.2 años de producción.

Existe la posibilidad de convertirnos en importadores netos de petróleo durante la tercera década del presente milenio.

L b d d ió di l (A é i d l

12

Las reservas probadas de nuestra región mundial (América del Norte) permitirían cubrir la producción a los ritmos actuales hasta el 2015-2016.

Fuente: Reservas de hidrocarburos, seguridad energética y macroeconomía: un balance complejo.Germán Alarco Tosoni

Documento de investigaciónSecretaría de Energía Febrero, 2006.

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Regiones y Países Crudo(años)

Gas natural(años)

BALANCE MUNDIAL

América del NorteCanadáEstados Unidos México

Subtotal

(años) (años)

Sudamérica y América CentralSur de AsiaPaíses Ex‐URSSMedio Oriente y África del NorteAsia Pacífico

14.911.110.611.840.9‐

28.974.614 2

8.89.811.39.65.5.

78.9204.343 9

13

Total mundial

Asia PacíficoEuropaÁfrica sub‐sahariana y Antártida

14.28.330.0

40.5 66.7

43.918.56.0

Fuente: Reservas de hidrocarburos, seguridad energética y macroeconomía: un balance complejo.Germán Alarco Tosoni Documento de investigación. Secretaría de Energía Febrero, 2006.

En Noviembre 25 del 2005 el USA Today bli ó í l i l d “ P d lpublicó un artículo titulado: “¿Puede la

producción de petróleo satisfacer la demanda?”Este artículo cita una nota de la empresa

petrolera Chevron:

“ El Mundo consume 2 barriles de petróleo por cada barril que se descubre”

14

cada barril que se descubre .

Fuente: Alternative Fuel Index, Diciembre 8, 2005. Volumen 3 Issue 45

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¿ POR QUÉ NECESITAMOS FUENTESALTERNAS DE ENERGÍA ?

Concentración de CO2 y Temperatura media del planetaConcentración de CO2 y Temperatura media del planeta

15Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Calentamiento_global

Por calentamiento global se entiende un incremento(en el tiempo) de la temperatura media de la

CALENTAMIENTO GLOBAL

atmósfera terrestre y de los océanos. En la prácticase habla de calentamiento global para referirse alcalentamiento observado durante las últimasdécadas. Se postula que la temperatura se haelevado desde finales del siglo XIX, debido a laactividad humana, principalmente por las emisionesde dióxido de carbono que incrementaron el efecto

16

qinvernadero. La teoría predice, además, que lastemperaturas continuarán subiendo en el futuro sicontinúan las emisiones de gases invernadero.

Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Calentamiento_global

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El National Energy Policy Development Group señala enla National Energy Policy, la importancia complementariade incrementar el uso de energías renovables y de las

ENERGÍAS RENOVABLES

de incrementar el uso de energías renovables y de lasenergías alternativas, incrementar la conservación de laenergía y la eficiencia energética.

Energías renovables:

Energía solar

E í óli

17

Energía eólica

Biomasa - Biodiesel

18

BiodieselBiodiesel

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A los ÉSTERES resultados de la reacción de esterificación y/o transesterificación por sus

¿QUÉ ES EL BIODIESEL?

esterificación y/o transesterificación, por sus características y propiedades tan parecidas a las

del Diesel, se les llama Biodiesel.

Se produce a partir de fuentes renovables como son aceites vegetales y grasas animales.

19

g y g

Fuente: Biodiesel handling and Use Guidelines, NREL/TP-580-30004

COMPARATIVA DE PROPIEDADES

Propiedad del combustible

Diesel Biodiesel

Estándar del CombustibleComposición del CombustiblePoder calorífico bajo, Btu/gal Viscosidad cinemática, @ 40 ° C Gravedad específica kg/l @ 60 ° FContenido de agua, ppm por pesoCarbón, % PesoHidrógeno, % PesoOxígeno % Peso (diferencia)

combustible

ASTM D975 C10-C21 HC

131,295 1.3-4.1 0.85 161 8713 0

ASTM PS 121C12-C22 FAME

117,0931.9-6.00.88

0.05% máx.771211

20

Oxígeno, % Peso (diferencia) Azufre,% PesoTemperatura de ebullición,° CPunto de espesamiento, ° CNúmero de cetanoRelación estequeométrica aire-combustible, m/m

0 0.05 max. 188-343 -15 a 5 40-55

15

110.0

182-338-3 a 1248-65

13.8

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ACEITES VEGETALES

Moléculas de ésteres carboxílicos

Triglicérido

Diglicérido

CHCH22

OO

OHOH

Moléculas de ésteres carboxílicos

Á id id di lé l

R ' 'C

O

OC H 2

C H R 'C

O

O

C H 2 RC

O

OMonoglicérido

CHCH22

CHCH

R’’R’’CC

OO

OO

R’R’CCOO

CHCH

CHCH22

CHCH

R’’R’’CC

OO

OO

OHOH

OHOH

21

Los aceites y las grasas se que se extraen de vegetales o animales,contienen de manera natural aproximadamente un 95% detriglicéridos; el resto del porcentaje son monoglicéridos y diglicéridos oácidos grasos libres. Dentro del 5% restante, los Ácidos Grasos Libresson lo que predominan en un aceite no refinado.

Ácidos grasos unidos mediante una molécula parecida a la molécula de glicerina.

CHCH22 R’’R’’CCOO

Nombre No. Carbonos

Fórmula

Fórmico 1:0 HCOOHAcético 2:0 CH3‐COOH

Propiónico 3:0 CH3‐CH2‐COOHButírico 4:0 CH3‐(CH2)2‐COOH

Solubilidad en agua

Solubles

ÁCIDOS GRASOS

Valeríanico 5:0 CH3‐(CH2)3‐COOHCaproico 6:0 CH3‐(CH2)4‐COOHCaprílico 8:0 CH3‐(CH2)6‐COOHCáprico 10:0 CH3‐(CH2)8‐COOHLáurico 12:0 CH3‐(CH2)10‐COOHMirístico 14:0 CH3‐(CH2)12‐COOHPalmítico 16:0 CH3‐(CH2)14‐COOHEsteárico 18:0 CH3‐(CH2)16‐COOHOleico 18:1 CH3‐(CH2)7‐CH:CH‐(CH2)7‐COOH

Linoleico 18:2 CH3‐(CH2)4‐CH:CH‐CH2‐CH:CH ‐(CH2)7‐COOHLinolénico 18:3

Parcialmente Soluble

Insolubles

Saturados

Insaturados

CH3‐(CH2) 7‐CH:CH‐CH2‐CH:CH‐CH2‐CH:CH ‐CH2 ‐COOH

22

Número de dobles enlaces

Número de carbonos

Cuando en un aceite un ácido graso no está ligado a unTriglicérido, diglicérido o monoglicérido se le llama ácido grasolibre.

3 ( 2) 7 2 2 2 

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% Peso de composición del ácido grasoAceite 14:0 16:0 18:0 18:1 18:2 18:3 20:0 22:0 21:1 24:0Maiz 0 12 2 25 6 Tr Tr 0 0 0

COMPOSICIÓN DE ALGUNAS GRASAS Y ACEITES

Algodón 0 28 1 13 58 0 0 0 0 0Lino 0 5 2 20 18 55 0 0 0 0

Cacahuate 0 11 2 4 32 1 1 2 0 1Canola 0 3 1 64 22 8 0 0 0 0Soya 0 12 3 23 55 6 0 0 0 0

Girasol 0 6 3 17 74 0 0 0 0 0

Grasa 4:0 6:0 8:0 10:0 12:0 14:0 16:0 18:0 18:1 18:2 18:3 20:0 22:4% Peso de composición del ácido graso

23

Grasa 4:0 6:0 8:0 10:0 12:0 14:0 16:0 18:0 18:1 18:2 18:3 20:0 22:4Mantequilla 4 3 1 2 3 12 26 13 29 3 1 0 Tr

Manteca 0 0 0 0 0 2 25 13 45 10 Tr Tr 1Sebo de Res 0 0 0 Tr Tr 4 26 22 39 3 1 Tr 1

24

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Reacción general de transesterificación entre un aceitevegetal y un alcohol en presencia de catalizador.

REACCIÓN GENERAL DE TRANSESTERIFICACIÓN

OHOHCHCH

CHCH OHOH

CHCH22 OHOH

++OO

R’R’CC

OO

OORR

RRCC

OO

OORR

CatalizadorCatalizador3R3R OHOH++

OO

CHCH

CHCH

CHCH22

R’’R’’CC

OO

OO

R’R’CC

OO

OO

RRCCOO

25

OHOHCHCH22R’’R’’CCOORRCHCH22 R’’R’’CCOO

Grasa o aceite Alcohol Biodiesel Glicerina

El Gobernador George E. Pataki de NY ordenó que al

l 2% d l

PRODUCCIÓN MUNDIAL DE BIODIESEL DE 1991 AL 2003

menos el 2% del combustible utilizado en el

estado para el 2007 debe ser Biodiesel con pronóstico

del 10% para el 2012.

Joseph P. LaStella, P.E., Presidante de Green Star

Productos Inc. menciona

26

Fuente: Bozbas, Kahraman, Biodiesel as an alternative motor fuel: Production and policies in the European Union. Journal Elsevier. Renewable and Sustainable Energy Reviews. Review pp 1-12 2005

que la producción de Biodiesel en el 2005 sería

del 200% más alto que en el 2004.

Fuente:Alternative Fuel Index, Diciembre

8,2005 Volumen 3 Issue 45

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PLANTAS PRODUCTORAS Y PROYECTOS DE BIODIESEL EN LOS

ESTADOS UNIDOS

27Fuente: ttp://www.biodiesel.org/buyingbiodiesel/producers_marketers/ProducersMap-

existingandpotential.pdf

Capacidad (septiembre 2005) = 290 millones de galones/año. 54 plantas productoras y proyectos

INCENTIVO FEDERAL DE BIODIESEL EN LOS ESTADOS UNIDOS

Para el BIODIESEL (de aceite vegetal virgen), el crédito oPara el BIODIESEL (de aceite vegetal virgen), el crédito opago es de $1.00 USD por galón; para BIODIESEL que nosea de aceite vegetal virgen (como el Yellow Grease,Aceites Usados, Sebo, etc.) , el crédito o pago es de $0.50USD por galón.

Hay incentivos estatales que se agregan al anterior y vandesde los $ 0.3 USD a los $ 0.8 USD, dependiendo del

28

Fuente: http://www.nbb.org/news/taxincentive/IRS_Fuel_Tax_Guidance_Document_121604.pdf

lugar.

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PAISES PRODUCTORES  EN LA UNIÓN EUROPEA

País Producción (miles tons)

AlemaniaFranciaItaliaAustriaEspañaDinamarcaReino UnidoSuizaRepública Ch

103534832057137091.460

29

Fuente: http://www.ebb-eu.org/members.php#germanyTotal mundial

ChecaEslovaquiaLituania

1933.4

60155

MEJOR EFICIENCIA TÉRMICAVENTAJAS DEL BIODIESEL

2.6 %2.6 %B20B20

0.3 %0.3 %B100B100

30

La gráfica muestra que una mezcla de 20 % de Biodiesel y 80 %de Diesel da un máximo en la eficiencia térmica de lacombustión.

Fuente: Barnwal, M.P. Prospect of biodiesel production from vegetable oils in India, B.K., Sharma, Journal Elsevier, Renewable and Sustainable Energy Reviews Vol 9 pp 363-378. 2005.

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El uso de Biodiesel equilibra el ciclo del bióxido de carbono, ya que lo que

EQUILIBRIO DEL CO2

VENTAJAS DEL BIODIESEL

q qse emana es lo mismo que las plantas son capaces de consumir.

En 1998, un estudio de emisiones deciclos de vida completos del Depto. deEnergía y de Agricultura de EEUU,encontró que por cada unidad de

EmisiónFotosíntesis

31

q penergía fósil utilizada para hacerbiodiesel, se ganan 3.2 unidades. Encontraste, se ocupan 1.2 unidades derecursos fósiles para producir 1 unidadde Diesel del petróleo.

Fuente: http://www.biodiesel.org/pdf_files/fuelfactsheets/Energy_Security0604.pdf

Monóxido de Carbono – Las emisiones de

Las emisiones de azufre se eliminan por completo con B100 .

EMISIONES A LA ATMÓSFERA

VENTAJAS DEL BIODIESEL

Hidrocarburos – Los hidrocarburos no quemados se reducen hasta en un 67 % usando B100.

Partículas – En promedio las partículas (hollín) se reducen un 47 % con B100.

monóxido de carbono se eliminan en promedio hasta un 48 % con Biodiesel. (B100).

32

NOX Óxidos de nitrógeno HC HidrocarburosPM Partículas sólidas CO Monóxido de carbono

Fuente: A Comprehensive analysis of Biodiesel impact on Exhaust Emissions, EPA420-P-02-001 October 2002.

Oxidos de Nitrógeno – Las emisiones de NOx aumentan dependiendo del tipo de motor Diesel. Con B100 aumenta aproximadamente en un 10 %.

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Otra ventaja que ofrece el Biodiesel es la lubricidad q d l t r El di l d l p tról ntr n

PRUEBAS SLBOCLE

LUBRICIDAD AL MOTOR DIESELVENTAJAS DEL BIODIESEL

que da al motor. El diesel del petróleo, entre menos azufre, menor lubricidad.

Las pruebas de lubricidad SLBOCLE (Scuffing Load Ball on Cylinder Lubricity Evaluator) nos dan los siguientes resultados medidos en gramos:

Diesel 2100 g

Diesel + 0.5% Biodiesel 2600 g

Diesel + 1% Biodiesel 3000 g

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Lubr

icid

ad

% Biodiesel

350035004000

PRUEBAS SLBOCLE

33

Diesel + 2% Biodiesel 3500 g

Biodiesel 5450 g

Las marcas constructoras de motores diesel recomiendan una lubricidad de 3100 g SLBOCLE.

21002600

3000

0500

10001500200025003000

0 0.5 1 1.5 2 2.5

Lubr

icid

ad

% Biodiesel

Fuente: Biodiesel Lubricity , Leon Schumacher. http://www.uidaho.edu/bioenergy/BiodieselEd/publication/06.pdf

ESTÁNDARES Y GARANTÍAS DE DIFERENTES MARCAS

La página oficial en losEstados Unidos NationalBiodiesel Board, tiene todaslas garantías de estas marcasde motores Diesel y todashacen referencia en que elBiodiesel no es el combustibleprincipal con el que se pruebany se da el visto bueno decalidad a los motores Diesel;

34

Fuente: http://www.biodiesel.org/resources/fuelfactsheets/standards_and_warranties.shtm

calidad a los motores Diesel;sin embargo, tambiénmencionan que no prohíben suuso.

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35

Biocombustibles Biocombustibles InternacionalesInternacionales

Actualmente en Cadereyta Jiménez N. L. se encuentra laprimer planta de Biodiesel de México, que produceBi di l p rtir d r nim l / it t l

PLANTA DE BIODIESEL

Biodiesel a partir de grasas animales y/o aceites vegetalesde desecho.

36

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Planta inaurada en Julio del 2005 por:

Secretario de Energía

PLANTA DE BIODIESEL

Fernando Elizondo Barragan

Rector ITESM

Alberto Bustani Adem

Comisión Energía

Alejandro Lamberto Narro

37

Grupo Energeticos

Luis Vazquez Senteis

Grupo Energeticos

Cesar H. Cadena Cadena

PROCESO

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El proceso inicia con elalmacenamiento de la

i i TH 1

PROCESO

materia prima. TH-1 yTH-2 tanques de 80,000litros de capacidad conserpenín de vapor paramantener el producto a40 C y poder bombearlo.

39

Tanque de almacén deMetanol.

R i id bl

PROCESO

Reactor en acero inoxidablede 3,000 Galones conagitador, chaqueta decalentamiento para vapor,serpentín interno. Aquí seseca la materia primacalentandola y haciendo

40

vacío para retirar lahumedad que pudieratener.

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PROCESO

La mezcla del Metanol +Hidróxido de Sodio sehace en tanques de 1,500litros para posteriormentemandarla al reactor

41

mandarla al reactor.

C d

PROCESO

Cuatro conos separadoresde 15,000 litros para separarpor decantación la glicerinaque se produce durante lareacción. Los conos cuentancon mirillas para ver losniveles y están aislados y

42

con tapa en la parte superiorpara evitar la pérdida devapores.

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Para separar el Metanol enexceso del Biodiesel se

PROCESO

exceso del Biodiesel seutiliza un destilador depared humeda el cual secalienta con vapor.

43

Para retirar el Metanol de laGlicerina se utiliza unevaporador de 2500 litros decapacidad.

La operación final es el

PROCESO

cenfrifugado del Biodiesel paraposteriormente pasarlo latanque de almacenamiento.

La planta cuenta con60,000 litros de

44

capacidad paraalmacenar productoterminado y sertransportado en pipasde 20,000 litros.

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PROCESO

45

Para servicio de calentamiento tenemos una calera

para vapor y un calentador de aceite térmico.

LABORATORIO

Pruebas de laboratorio

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Pruebas de laboratorioCromatogafía de GasesPoder CaloríficoNivel de AzufreCenizasPerfil de DestilaciónNúmero de Cetano

% de Acidos Grasos LibresHumedad% de Mezcla en B20Temperatura de InflamaciónViscosidadDensidad

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PLANTA 200 LITROS

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Tanque receptor

y de secado de

materia primaReactor Decantador

Actualmente no hay una razón económica por la cual se deba preferir elBiodiesel en méxico, más que por la convicción de la reducción deemisiones y cuidado del motor. La principal razón de usar energías alternas

l d d l l d b d d i d l ól

CONCLUSIÓN

es la de adelantarnos al desabasto y dependencia del petróleo.

En México corremos el mismo riesgo de volvernos un país importador decrudo en los próximos 30 años.

Una manera de decrecer la dependencia del país del petróleo importado yproteger la economía es con el uso de fuentes alterna de energía, elBiodiesel ha sido el combustible que más ha crecido en el último año enlos Estados Unidos y junto con el Etanol, pueden ayudar a disminuir lasimportaciones del petróleo y conservar las reservas existentes.

48

Además de contar con los beneficios ambientales que implica el uso decombustibles renovables.

Fuente: http://www.biodiesel.org/pdf_files/fuelfactsheets/Energy_Security0604.pdf