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República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación
Unidad. Educativa. Maestro Orlando Enrique Rodríguez
San francisco-Edo Zulia
DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN REACTOR PARA LA PRODUCCION DE
COMBUSTIBLE TIPO BIODIESEL MEDIANTE LA DIGESTION
CONTROLADA DE MANGO (Manguifera indica) EN DESCOMPOSICION
Tutor de Contenido: Tutor Metodológico:
Lic. Alfonso Vivas. Lic. Oswaldo Romero.
E-mail: alfonsovivas101@hotmail.com
Telf: 0416-060-2554
San Francisco, Mayo de 2013
Integrantes:
García Villalobos Richard Alberto C.I. 24.726.929
Pineda González Carla Valeria C.I. 26.514.912
Rodríguez Paz Yumetxy Lissette C.I. 24.896.895
Sánchez Sánchez Stphany Milagro C.I. 26.957.804
Valenzuela Mendoza Luis Alberto C.I. 25.970.743
Villasmil Villarreal Laura del Carmen C.I 25.801.305
ii
Índice General
Veredicto………………..………………………………………………………………………………iv
Dedicatoria…………………..………………………………………………………………………….v
Agradecimiento………………..……………………………………………………………………….vi
Resumen…………………………..…………………………………………………………………..vii
Introducción……………………………………………………………..…………………………….viii
Capítulo I
1.El Problema……………………………………………...……………….......................................9
1.1Planteamiento del Problema………………………….…………………………………….…….9
1.2Formulacion del Problema……………………………………………………………………..….9
1.3Objetivo General……………………………………………………………………………………9
1.3.1Objetivos específicos……………………………………………………………………….…...9
1.4Justificacion de la investigación…………………………………………………………………10
1.5Delimitacion………………………………………………………………………………………..10
Capítulo II
2.1Antecedentes de la investigación……………………………………………………………….11
2.2Bases teóricas……………………………………………………………………………………..11
2.2.1Reactor Selectivo……………………………………………………………………………….11
2.2.2Tipos de Reactores……………………………………………………………………………..12
2.2.3Acidos Orgánicos……………………………………………………………………………….12
2.2.4Aleacion………………………………………………………………………………………….12
2.2.5Control de Temperatura y Presión…………………………………………………………….13
2.2.6Destilacion……………………………………………………………………………………….13
2.2.7Mango……………………………………………………………………………………………13
2.2.8Refinacion de Mango…………………………………………………………………………..13
2.3Sistema de Variables……………………………………………………………………………..13
2.3.1Definicion conceptual…………………………………………………………………………..13
2.3.1.1Variable dependiente…………………………………………………………………………14
2.3.1.2Variable independiente……………………………………………………………...……….14
2.3.2Definicion Operacional…………………………………………………………………………14
2.3.2.1Variable dependiente…………………………………………………………………………14
2.3.2.2Variable independiente……………………………………………………………………....14
2.3.3Hipotesis…………………………………………………………………………………………14
2.3.4Cuadro de Operacionalización de la Variable………….……………………………...…….15
2.4Definicion de términos Básicos………………………………………………………………….16
Capítulo III
3. Marco Metodológico……………………………………………………………...…………….....17
3.1Tipo de Investigaciones…………………………………………………………………………..17
3.2Diseño de la investigación…………………………………………………...…………………..17
3.3Poblacion……………………………………………………………………………..…………...17
3.3.1Muestra………………………………………………………………………………..………...17
3.4Tecnicas e instrumentación de recolección de Datos………………………………..……….17
3.5Metodologia Experimental…………………………………………………………..…………...18
3.5.1Seleccion de los Mangos…………………………………………………………..………….18
3.5.2Envejecimiento del Mango……………………………………………………………..……...18
3.5.3Construccion del reactor para producir ácidos Orgánicos…………………………..……..18
iii
3.5.4Inicio de la generación de ácidos vaporizados y alcanos a partir del mango. Aplicabilidad
del reactor construido……………………………………………………………………………….19
3.5.5Condensacion de Gases Obtenidos…………………………………………………………19
3.5.6Destilacion de Producto……………………….………………………………………………19
3.5.7Pruebas de calidad del producto obtenido…….…………………………………………….19
3.5.7.1Punto de Ebullición…………………………….…………………………………………….19
3.5.7.2Reactividad……………………………………….…………………………………………..19
3.5.7.3Volatilidad………………………………………….………………………………………….19
3.5.7.4Prueba de Alcanos…………………………………………………………………………...19
Capítulo IV
4. Resultados y Discusión…………………………………………………………………………...20
4.1Seleccion de los Mangos………………………………………………………………………...20
4.2Reactor para producir ácidos Orgánicos……………………………………………………….20
4.3Destilacion del producto……………………………………………………..…………………..20
4.4Puntos de Ebullición determinados……………………………………………………………..22
4.5Pruebas adicionales: Reactividad, Volatilidad……………….………………………………..22
Conclusiones………………………………………………………………………………………….24
Recomendaciones……………………………………………………………………………………25
Anexos…………………………………………………………………………………………………26
Bibliografía…………………………………………………………………………………………….28
iv
VEREDICTO
El jurado calificador nombrado por La Unidad Educativa “Maestro Orlando E. Rodríguez”
aprueba el trabajo de grado titulado:
DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN REACTOR PARA LA PRODUCCION DE
COMBUSTIBLE TIPO BIODIESEL MEDIANTE LA DIGESTION
CONTROLADA DE MANGO (manguifera indica) EN DESCOMPOSICION
Requisito para la aprobación de la asignatura Técnicas de Investigación por los alumnos:
García Villalobos Richard Alberto
Pineda González Carla Valeria
Rodríguez Paz Yumetxy Lissette
Sánchez Sánchez Stphany Milagro
Valenzuela Mendoza Luis Alberto
Villasmil Villarreal Laura del Carmen
El jurado emite el siguiente veredicto:
Los Cortijos de del 2013
v
DEDICATORIA
A Dios que siempre está presente en todas y cada uno de nuestros logros y en las
dificultades que suelen presentarse. A nuestros padres por su dedicación y tiempo, por su
paciencia y apoyo para con nosotros. A nuestro querido y muy apreciado tutor Alfonso Vivas
por su paciencia y empeño para el logro de este proyecto.
Atentamente:
García Villalobos Richard Alberto
Pineda González Carla Valeria
Rodríguez Paz Yumetxy Lissette
Sánchez Sánchez Stphany Milagro
Valenzuela Mendoza Luis Alberto
Villasmil Villarreal Laura del Carmen
vi
AGRADECIMIENTO
A gradecemos a nuestro tutor a nuestro tutor Alfonso Vivas y a nuestros padres ya
culminamos este proyecto con su colaboración y apoyo, Y en especial a Dios por protegernos
y apoyarnos en este proceso...
AMEN!!
García Villalobos Richard Alberto
Pineda González Carla Valeria
Rodríguez Paz Yumetxy Lissette
Sánchez Sánchez Stphany Milagro
Valenzuela Mendoza Luis Alberto
Villasmil Villarreal Laura del Carmen
vii
GARCIA VILLALOBOS,RICHARD ALBERTO;PINEDA GONZALEZ,CARLA
VALERIA;RODRIGUEZ PAZ,YUMETXI LISSETTE;SANCHEZ SANCHEZ,
STPHANY MILAGROS;VALENZUELA MENDOZA,LUIS ALBERTO;VILLASMIL
VILLAREAL,LAURA DEL CARMEN.DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN
REACTOR PARA LA PRODUCCION DE COMBUSTIBLE TIPO BIODIESEL
MEDIANTE LA DIGESTION CONTROLADA DE MANGO (MANGUIFERA
INDICA) EN DESCOMPOSICION.U.E”MAESTRO ORLANDO E. RODRIGUEZ”
Richard_garcia@hotmail.com; carlavaleria_10@hotmail.com;
yumetxirodriguez@hotmail.com; stphany_laflak1996@hotmail.com;
luisvalenzuela97@gmail.com; lauradelcarmen13121@hotmail.com.
RESUMEN
Se construyó un reactor para la destilación de ácidos del mango utilizando un sistema
refractario, es decir de temperatura controlada; con este instrumento se procesó el fruto
para extraer de manera selectiva ácidos etanoico y metanoico en emulsión con alcanos que
fueron tratados con nafta para obtener gasolina de alto octanaje. En el proceso fue necesaria
la selección de materiales adecuados pues la mayor parte del tiempo resulta corrosivo el uso
de mango en descomposición. Superada esta etapa se procedió al ensamblaje del reactor
que resulto estar constituido por cuatro secciones de proceso individual: el reactor inicial de
mango: elaborado con arcilla tipo Zeolita cristalizada para estabilización de la temperatura, el
condensador: que consiste en una cámara que enfría los gases con ayuda de su diseño en
material galvanizado, la cámara de mezclado: de apariencia simple dispersa los gases del
destilado y emulsiona el nafta para permitir su reacción y el dosificador de nafta; todos
integrados para completar el proceso descrito; el cual cabe destacar fue eficiente, y presenta
la versatilidad que le confiere el hecho estar manufacturado con materiales que en sí; activan
la reactividad del fruto del manguifera indica, lo emulsionan y permiten la reactividad con
aceites de petróleo para permitir la obtención del hidrocarburo. Aunque es justo decir que el
producto, es decir la gasolina no presentó el grado de pureza requerido para la combustión,
pero aun así este sistema resulta eficiente por lo que se lograron los objetivos planteados.
Es conveniente rediseñar y reestructurar el presente sistema, pues constituye un prototipo
que puede ser mejorado y de hecho es deseable en términos de continuidad investigativa.
Palabras claves: Mango (manguifera indica), destilación, ácidos orgánicos.
viii
INTRODUCCION
El problema de la contaminación puede solucionarse encontrando la manera de
aprovechar los desechos dándole una aplicación definida, por ejemplo el mango puede ser
utilizado para elaborar aceites, polímeros, medicinas y actualmente se evalúa la manera de
preparar combustibles a partir de este, en este trabajo se explica la construcción y
funcionamiento de un reactor para lograr tal fin. Este es un sistema que transforma mediante
destilación simple los fluidos del mango en ácidos orgánicos en una emulsión de alcanos
vaporizados, los cuales pueden ser procesados para que, mezclados con cantidades
adecuadas de nafta preparar gasolina semisintética.
Un reactor químico es un equipo en cuyo interior tiene lugar una reacción química,
estando éste diseñado para maximizar la conversión y selectividad de la misma con el menor
costo posible. Si la reacción química es catalizada por una enzima purificada o por el
organismo que la contiene, se habla de biorreactores. El diseño de un reactor químico
requiere conocimientos de termodinámica, cinética química, transferencia de masa y energía,
así como de mecánica de fluidos; balances de materia y energía son necesarios. Por lo
general se busca conocer el tamaño y tipo de reactor, así como el método de operación,
además en base a los parámetros de diseño se espera poder predecir con cierta certidumbre
la conducta de un reactor ante ciertas condiciones, por ejemplo un salto en escalón en la
composición de entrada. El reactor del presente trabajo es de tipo biorreactor porque se va a
procesar sustancias bioquímicas de manera directa. La principal característica de un
combustible es el calor desprendido por la combustión completa una unidad de masa
(kilogramo) de combustible, llamado poder calorífico, esta es alta en un mango, también se
mide en julios partido por kilogramo, en el sistema internacional (SI) (normalmente en
kilojulios por kilogramo, ya que el julio es una unidad muy pequeña). En el obsoleto sistema
técnico de unidades, en calorías partido por kilogramo y en el sistema anglosajón en BTU por
libra
Considerando estos simples aspectos y las propiedades del mango, es decir su alto
contenido de eteno y etileno se demostró en esta investigación que es posible la formación
de un aditivo para la preparación de un combustible tipo gasolina, a partir del mismo con
excelentes. En este caso se hizo énfasis en las propiedades volátiles del mango por lo cual
se estima que se obtuvieron los resultados aquí señalados.
9
Capítulo I. El problema
1.1 Planteamiento del problema:
La fabricación de productos orgánicos de buena calidad y bajo costo de producción
representa uno de los grandes retos de la industria mundial; fenómeno que afecta de
manera particular a la industria farmacéutica, las industrias alimentarias y de insumos para la
fabricación de productos destinados al uso del ser humano.
Se conoce por ejemplo la dificultad para la destilación y transformación de productos
obtenidos a partir de fuentes naturales, extractos de plantas, frutas, entre otros. Debido de
manera principal a que los derivados que se obtienen de estos están asociados a sustancias
que resultan muy corrosivas y que además presentan dificultad para la separación química
porque requiere condiciones especiales de temperatura y presión.
Adicionalmente se suma la importancia del hecho de que los productos obtenidos de fuentes
naturales como el mango son una alternativa ante la ausencia de fuentes abundantes para la
producción de los mismos; unido a esto está el enfoque ecológico pues este tipo de
procesos está asociado con la creciente contaminación que existe en los procesos de
extracción y refinación de productos a partir de petróleo y gas natural.
Se puede hablar del deterioro del medio ambiente en los países latinoamericanos debido
a los procesos mineros y de producción, todo dentro de un ambiente que ha contribuido al
empobrecimiento de la región. En el caso específico de Venezuela se puede hablar de un
deterioro en el subsuelo y la inutilización de terrenos productivos a causas de los procesos
de extracción y transformación de hidrocarburos, además existe poco aprovechamiento de la
abundante materia prima de origen natural por la ausencia de tecnología y sistema para su
transformación.
Por otro lado los ácidos orgánicos son difíciles de obtener por métodos no industriales y la
destilación se hace insuficiente, es decir que se requiere de un método que permita
transformar de manera eficiente fracciones del mango tropical en descomposición en ácidos
orgánicos multifuncionales.
1.2 Formulación del problema:
Tomando en cuenta las consideraciones planteadas llegamos a la siguiente formulación
del problema:
¿Será posible diseñar y construir un reactor para la producción de ácidos orgánicos a partir
del mango en descomposición?
1.3- Objetivo general:
Construir un reactor para la producción de combustible tipo biodiesel a partir del mango
en descomposición
1.3.1- Objetivos específicos:
a) Diseñar un reactor específico para la obtención de combustible tipo biodiesel a partir del
mango en descomposición.
b) Evaluar la operatividad del reactor utilizando condiciones específicas de presión y
temperatura.
c) Evaluar la calidad de los ácidos obtenidos mediante pruebas físico-químicas.
10
d) Realizar comparaciones con otro tipo de reactores para la verificación de la conveniencia
del reactor.
1.4- Justificación de la investigación:
Este trabajo tiene la virtud por su carácter experimental que permite la innovación en el
tipo de reactores utilizados para la síntesis orgánica, este es su aporte metodológico más
significativo; más aún se adapta a la transformación de materia prima que por sus
características particulares es de difícil proceso, el cual está representado por el mango
tropical en descomposición.
Otro factor que hace importante la investigación es la utilización del mango, el cual es muy
abundante en la región zuliana, de allí su enfoque social, de aprovechamiento de recursos
para la obtención de un nuevo producto que de por sí puede servir para una gama diversa de
derivados.
Finalmente la investigación contempla un enfoque ecológico pues se pretende tomar el
material de residuo para darle otro uso práctico como es el caso de los biodigestores
1.5- Delimitación:
Este trabajo se realizara con mango tropical de la adyacencia del municipio san Francisco del
estado Zulia, utilizando materiales derivados de la industria petrolera del área. Dicho trabajo
se ejecutará en una observación de 4 meses.
11
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes de la Investigación
Los reactores para la separación de biomasa son relativamente nuevos, la revisión de
fuentes indican que fue en el 2006 cuando los botánicos H. Ramírez y S. Castro en los
Estados Unidos publicaron en “science” un artículo sobre la conversión de biomasa en
derivados orgánicos; en este trabajo experimental mostraron un diseño en el cual se utilizaba
un esquema similar a la cromatografía de columna para extraer aceites esenciales de las
almendras y el ajonjolí. Desde entonces se han reportado algunas investigaciones similares,
entre los cuales destacan:
R. Merk y H. Mason en Australia 2007, desarrollaron un sistema dual para la
separación de extractos de algas utilizando la doble reacción con temperatura y presión, la
mayoría de los productos obtenidos provenía de la combustión de biomasa preparada para
tal fin; pero no toda se trasformaba pues el material utilizado en el reactor interactuaba con
la materia prima.
También en Australia K. Smith y L. Worked en 2008 diseñaron un sistema para
aprovechar los gases producidos en el relleno sanitario en Syneid, el diseño fue un prototipo,
con la finalidad de ser utilizados como fuente energética alterna, esto se logró con un reactor
de presión alimentado por gas metano, este sistema en efecto producía electricidad pero era
muy inestable, los controles de temperatura fueron la causa del problema.
Toscano Luis, de la Universidad central de Venezuela, 2009, realizo un trabajo
denominado “análisis de los parámetros y selección de hornos de combustión de biomasa”
en él se describía básicamente la selección de los materiales más convenientes a ser
utilizados como biomasa. En el concluyo que una aleación de acero y polímero sería la mejor
opción
En la universidad del Zulia Maracaibo, Venezuela el licenciado en física González en el
2008 trabajo con reactores gaseosos de presión variable para generación de energía
eléctrica. Los resultados exitosos de este llevaron a que en 2012 en cooperación con el Lic. A.
Vivas se propiciara la idea de un reactor bajo el esquema de catálisis gaseosa.
2.2. Bases teóricas
2.2.1. Reactor selectivo
Según (L. Rodríguez 2008, pág. 158) Un reactor químico es un equipo en cuyo interior
tiene lugar una reacción química, estando éste diseñado para maximizar la conversión y
selectividad de la misma con el menor costo posible. Si la reacción química es catalizada por
una enzima purificada o por el organismo que la contiene, hablamos de biorreactores. El
diseño de un reactor químico requiere conocimientos de termodinámica, cinética química,
transferencia de masa y energía, así como de mecánica de fluidos; Balances de materia y
energía son necesarios. Por lo general se busca conocer el tamaño y tipo de reactor, así
como el método de operación, además en base a los parámetros de diseño se espera poder
predecir con cierta certidumbre la conducta de un reactor ante ciertas condiciones.
12
2.2.2. Tipos de reactores
Existen varias formas de clasificarlos:
Según el modo de operación:
Reactores discontinuos: son aquellos que trabajan por cargas, es decir se introduce
una alimentación, y se espera un tiempo dado, que viene determinado por la cinética de la
reacción, tras el cual se saca el producto.
Reactores continuos: son todos aquellos que trabajan de forma continua.
Según el tipo de flujo interno:
Reactores ideales: suelen ser descritos con ecuaciones ideales sencillas y no
consideran efectos físicos más complejos o perturbaciones pequeñas.
Reactores no ideales: consideran el patrón de flujo, la existencia de zonas muertas
dentro del reactor donde el material no circula, además consideran una dinámica de fluidos
más compleja, suelen describirse conociendo la cinética de las reacciones, la RTD
(distribución de edad del fluido) del flujo, el tipo de mezclado pudiendo ser este tardío o
inmediato, y conociendo si el tipo de fluido es micro o macro fluido.
Según las fases que albergan:
Reactores homogéneos: tienen una única fase, líquida o gas.
Reactores heterogéneos: tienen varias fases, gas-sólido, líquido-sólido, gas-líquido,
gas-líquido-sólido.
2.2.3 Ácidos orgánicos
(Handbook de Química, 2006. ULA) Los ácidos orgánicos son una variedad de ácidos
que se concentran habitualmente en los frutos de numerosas plantas. Son compuestos
orgánicos que poseen al menos un grupo ácido. Se distinguen el ácido cítrico, fórmico,
acético, málico, tartárico, salicílico, oxálico, y los grasos.
2.2.4 Aleación:
Según (Lexus 2008, página 85) Se conoce como aleación a la adición de elementos,
tanto metálicos como no metálicos, a un metal base con el fin de mejorar sus propiedades en
el aspecto deseado. Las propiedades de una aleación son, esencialmente, función del metal
que se toma como base, así como de la naturaleza y cantidad de los elementos con que se
alea. Es un hecho cierto que no todos los elementos son igualmente miscibles en un mismo
metal base, dependiendo las posibilidades de esta mezcla de una serie de características a
escala atómica, tanto del metal base como de los elementos aleantes. Ciertas aleaciones
poseen la propiedad de aumentar la miscibilidad de algunos de sus elementos aleantes al
incrementarse la temperatura.
13
2.2.5 Control de temperatura y presión
Según (química general, Boyd 2002) Es el control simultaneo de los parámetros de las
condiciones físicas atmosféricas (presión) y la variación de la cantidad de calor (temperatura)
con la finalidad de favorecer o propiciar una reacción química.
2.2.6 Destilación
Según (Química analítica superior, Boyd 2008) La destilación es la operación de separar,
mediante vaporización y condensación en los diferentes componentes líquidos, sólidos
disueltos en líquidos o gases licuados de una mezcla, aprovechando los diferentes puntos de
ebullición de cada una de las sustancias ya que el punto de ebullición es una propiedad
intensiva de cada sustancia, es decir, no varía en función de la masa o el volumen, aunque sí
en función de la presión.
2.2.7 Mango
Según (Lexus 2008, página 288) El mango es una fruta de la Zona Intertropical de pulpa
carnosa y dulce. Destaca entre sus principales características su buen sabor. Puede ser
fibrosa, siendo la variedad llamada "mango de hilacha" la que mayor cantidad de fibra
contiene. Es una fruta normalmente de color verde en un principio, y amarillo o naranja
cuando está madura, de sabor medianamente ácido cuando no ha madurado completamente.
De origen asiático, principalmente de la India, comprende numerosas variedades, muchas de
ellas obtenidas por injerto. Por su riqueza en ácidos (málico, palmítico, p-cumárico, mirístico
y otros), este fruto se ha convertido en foco de interés para la obtención de derivados
específicos de estos.
2.2.8 Refinación de mango
Según (Vivas 2012 pág. 28). La refinación o es el proceso de purificación de una sustancia
química obtenida muchas veces a partir de un recurso natural. En el caso del mango, este se
disuelve y tritura para luego mediante procesos físicos y químicos, separar o extraer sus
derivados tales como: alcoholes, aminas y ácidos. La refinación del líquido se logra a través
de la destilación o fraccionamiento. En estado gaseoso se puede refinar también de esta
manera enfriándolo o comprimiéndolo hasta su licuefacción.
2.3Sistema de variables
2.3.1Definición conceptual
2.3.1.1 Variable dependiente: Reactor
Según handbook de Mac Grawhill 2008 se define como reactor aquel instrumento mecánico
que se utiliza para la síntesis o transformación de materia prima en productos, utilizando para
ello el control de la temperatura y la presión.
14
2.3.1.2 Variable independiente: Mango
Según (Boyd 2002) Es un fruto originario de la india caracterizado por el alto contenido de
glucosa, amino ácidos y alto valor nutritivo, este fruto se reproduce con bastante facilidad en
la región intertropical de América
2.3.2Definicion operacional
2.3.2.1 Variable dependiente: Reactor
Es un sistema mecánico construido con una aleación de acero y poli cloruró de vinilo (PVC)
el cual se utiliza como un reactor específico para la separación de ácidos orgánicos pues se
basa en un sistema de control de temperatura, está diseñado específicamente para ser
utilizado en la transformación de mango en descomposición.
2.3.2.2 Variable independiente: Mango
Es un fruto rico en carbohidratos cuyo proceso de fermentación produce alcoholes primarios
que pueden ser fácilmente oxidados a ácidos orgánicos específicamente metanoico, etanoico
y propanoico.
2.3.3 Hipótesis
Tomando en consideración que el mango en su proceso natural de descomposición produce
compuestos orgánicos útiles para diferentes propósitos y entendiendo también que estos
requieren un tratamiento especial de destilación, eso se logra utilizando un reactor que
estabilice la temperatura como es el caso de la aleación AO y poli cloruró de vinilo se pueden
obtener los ácidos orgánicos : Metanoico, etanoico y propanoico utilizando esta materia
prima y transformación en el reactor construido con el material descrito.
15
Cuadro operacional de variable
Objetivo general: Construir un reactor para la producción de combustible tipo biodiesel a
partir del mango en descomposición
Objetivos
Específicos
Variable Dimensiones Indicadores
Diseñar un reactor
especifico para la
obtención de
combustible tipo
biodiesel a partir
del mango en
descomposición
V.D: Reactor
V.I: El mango
Prototipo en base a
un equipo
tradicional de
fraccionamiento
Instrumento capaz
de estabilizar la
temperatura
Evaluar la
operatividad del
reactor utilizando
condiciones
específicas de
presión y
temperatura
V.D: Reactor
V.I: El mango
Procedimiento
experimental con
una aleación de
acero y PVC para
control de
temperatura
Fraccionamiento
controlado de
productos de
mango a 90ºC Y
110ºC
Evaluar la calidad
de los ácidos
obtenidos mediante
pruebas
fisicoquímicas
V.D: Reactor
V.I: El mango
Prueba
fisicoquímica
estándar según
norma ISO
Valores dentro del
rango especifico
Realizar
comparaciones con
otro tipo de
reactores para la
verificación de la
conveniencia del
reactor
V.D: Reactor
V.I: El mango
Comparación con
reactores
comerciales
Cantidad de
producto y relación
valor/precio positivo
16
2.4Definición de términos básicos
-Biorreactor: Es un recipiente en el que se lleva a cabo un proceso químico que involucra
organismos o sustancias bioquímicamente activas derivadas de dichos organismos. (Según
Valentín Gómez 2008)
-Punto de fusión: Es la temperatura a la cual se encuentra el equilibrio de fases sólido -
líquido, es decir la materia pasa de estado sólido a estado líquido, se funde. (Luis José
Rincón 2005)
-Punto de ebullición: Se define como el punto de ebullición a una presión total aplicada de
101.325 kilo pascales (1 atm); es decir, la temperatura a la cual la presión de vapor del
líquido es igual a una atmósfera. El punto de ebullición aumenta cuando se aplica presión.
Para las sustancias que hierven en el intervalo de la temperatura ambiente, la tasa de
cambio del punto de ebullición con la temperatura ambiente, la tasa de cambio del punto de
ebullición con la temperatura es de aproximadamente 0.3º/kPa o 0.04º/mm Hg (donde la
presión es aproximadamente de una atmósfera). (Según the McGraw-Hill companies 2009)
17
CAPITULO III
MARCO METODOLOGICO
3.1. TIPO DE INVESTIGACION.
El presente trabajo según propósito es aplicado ya que mediante él se resuelve un
problema en corto tiempo, permitiendo la verificación funcional del proceso. En ella se
plantea un procedimiento en el cual se va a verificar una hipótesis mediante la demostración
de un hecho conciso. Utiliza principios de la ingeniería por lo cual se convierte en una
investigación cualitativa porque se van a describir fenómenos con base a hechos concretos
de manera descriptiva. Según la profundidad es explicativa debida a que investiga causas y
efectos en el proceso de transformación del eteno a ácidos orgánicos usando técnicas y
experimentos que permitan mediante un análisis demostrar el cumplimiento de los objetivos
propuestos.
3.2. DISEÑO DE LA INVESTIGACION.
Al constituirse el presente trabajo en una estructura netamente experimental, es decir, en
la verificación y comprobación de un hecho posee una metodología inédita que surge de la
necesidad funcional que permita demostrar la veracidad de una hipótesis y alcanzar de esta
manera el objetivo planteado sustentando mediante pruebas operativas y de calidad el
carácter fehaciente de hechos que permitan de manera concluyente el éxito o no de la
investigación.
Se puede decir que el presente trabajo realiza un estudio de campo, ya que se aborda el
análisis de problemas, para buscar su solución y se recogen datos de manera directa;
según Chávez 2002 es experimental puro; se explica en detalle la transformación de eteno
en el mango, su proceso de digestión y destilación así como la descripción de un reactor que
permite lograr este proceso, verificando a la vez su aplicabilidad.
3.3. POBLACIÓN.
Está constituida por una porción de 1500 árboles de mango (MANGIFERA INDICA)
ubicados en la localidad de los cortijos Municipio San Francisco, Estado Zulia.
3.3.1. MUESTRA.
A partir de la población descrita se utiliza una porción representativa constituida por 10
mangos tomados de 100 plantas diferentes. Este tipo de muestreo es no probabilística causal
por que se toman los mangos de manera aleatoria tan solo asegurando que los mismos
estén libres de arena u otros agentes que resulten contaminantes al efecto deseado.
3.4. TECNICA E INSTRUMENTO DE ROLECCION DE DATOS.
Este trabajo para ser experimental se basa en el estudio directo de los procesos y
fenómenos ocurridos, El instrumento de recolección de datos por lo tanto es la observación,
esta se realiza mediante el seguimiento y registro de cada una de las etapas del proceso; es
decir la construcción del reactor, la destilación del producto y las pruebas de calidad. Para
ello se utiliza la tabulación, la recolección de información y la interpretación de análisis y
rutinas de laboratorio. De esta manera siguiendo los lineamientos y parámetros de los
ensayos del laboratorio se procesa la información para utilizarla para explicar y exponer los
resultados.
18
3.5METODOLOGIA EXPERIMENTAL.
3.5.1SELECCIÓN DE LOS MANGOS.
Como se indicó el muestreo de mangos es no intencional, no probabilística, sin
embargo es necesario que los mismos estén libres de sedimentos tales como arena,
residuos acuosos o insectos; para estar en condiciones de reacción estos se trituran y lavan
con agua tratada con cloruro de sodio al 15 % y se seca a la intemperie por dos horas, para
luego ser colocados en el reactor de proceso anaeróbico de descomposición o
envejecimiento adiabático (horno de precisión de arcilla y grafito). .
3.5.2ENVEJECIMIENTO DEL MANGO.
En esa fase se mantiene el mango en descomposición, en el horno descrito a una
temperatura constante de 40 ºC por 20 días (primera porción), transcurrido este tiempo se
coloca más mango tratado según 3.5.1 y se envase por cinco días, asegurando que no
ocurra entrada de oxígeno al medio.
3.5.3CONSTRUCCION DEL REACTOR PARA PRODUCIR ACIDOS ORGANICOS.
Una vez evaluados los principios fisicoquímicos y de ingeniería se realiza el
ensamblaje del reactor que consta de un sistema de cuatro componentes básicos: el horno
de reacción, el condensador de gases, el tanque dosificador de nafta y el tanque de
mezclado cuyas características son las siguientes:
HORNO DE REACCION: es un horno elaborado con arcilla y grafito (similar a la cerámica
tradicional) recubierto con acero inoxidable.
CONDENSADOR DE GASES: está constituido por un contenedor de polietileno tratado con
oxido de cadmio y de cinc; recubierto de acero inoxidable.
TANQUE DOSIFICADOR DE NAFTA: es un simple contenedor de polietileno de alta
densidad recubierto con acero inoxidable.
TANQUE DE MEZCLADO: es un contenedor elaborado con una mezcla de polímeros
termoplásticos y una aleación de cadmio y cinc, con recubrimiento de aluminio.
Estos componentes están conectados por conexiones estándar de PVC con sus válvulas
respectivas, tan solo la conexión correspondiente a la salida del generador de gases es
diferente, pues se trata de una tubería galvanizada parta favorecer el proceso de
condensación de gases.
19
3.5.4INICIO DE LA GENERACION DE ACIDOS VAPORIZADOS Y ALCANOS A PARTIR
DEL MANGO. APLICABILIDAD DEL RACTOR CONSTRUIDO.
Luego del envejecimiento se activó el horno calentando a temperatura constante de 85 ºC, el
sistema de arcilla/ grafito esta acondicionado para mantener estable la temperatura, sin
embargo deberá ser coordinada con un control de presión; este es posible mediante la
instalación de válvula liberadora /dosificadora, diseñada para tal fin.
3.5.5. CONDENSACION DE LOS GASES OBTENIDOS.
Se realiza con ayuda de una cámara de condensación, la cual está constituida por un
recipiente de polietileno de alta densidad tratado con sales de cinc y cadmio. Que a la vez
actuaran como catalizadores, para la condensación de cadena necesaria en este proceso.
3.5.6. DESTILACION DE PRODUCTO.
Una vez condensados los ácidos podrán ser colectados mediante una destilación simple,
la cual es posible con la instalación de una válvula galvanizada al final del reactor de
condensación. Este dispositivo mantiene una temperatura de 25 ºC, por esta razón al entrar
en contacto con los gases generados producen el cambio de fase de vapor a liquido
favoreciendo la obtención del producto.
3.5.7 PRUEBAS DE CALIDAD DEL PRODUCTO OBTENIDO.
Se analiza según las normas de ISO 2010, correspondiente a hidrocarburos, realizándose
las pruebas de: punto de ebullición, reactividad, volatilidad y prueba de alcanos.
3.5.7.1. PUNTO DE EBULLICION.
Se toman 10 mililitros de muestra y se colocan en un tubo capilar, este se lleva a tubo de
thielle donde se mide la temperatura al cambio de fase.
3.5.7.2. REACTIVIDAD.
Se toman 10 mililitros del producto obtenido y se someten a reacción con amoniaco, el
resultante debe formar aminas, evidenciado en la coloración azul claro de la mezcla final.
3.5.7.3. VOLATILIDAD.
Se toman 15 mililitros de muestra y se colocan en plancha termo controlado a 110 ºC, se
determina el tiempo en segundos que tarda en evaporarse la muestra, este será su
coeficiente de volatilidad.
3.5.7.4. PRUEBA DE ALCANOS.
Es la prueba crucial que marca el éxito de este trabajo, consiste en mezclar el producto
obtenido con nafta de petróleo, su reacción efectiva, es decir la obtención de una solución
homogénea pone en evidencia la existencia de alcanos, en la mezcla de ácidos lo que
permite la obtención de gasolina de alta calidad.
20
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1 SELECCIÓN DE LOS MANGOS
En esta fase del trabajo se colocó el grupo de mangos limpio y sin sedimentos que en
este caso específico se sometió a trituración previa; unos 200 kilogramos, tal como se
muestra en la figura 1, allí se observa el grupo de mangos exento de bacterias y residuos
sólidos. Luego de 20 días se colocó este contenido en el reactor que se indica en la figura 2.
Cuya operatividad discutimos en este mismo capítulo.
Figura 1. En la imagen se ilustra el contenido de mango triturado envejecido y listo para ser colocado en el reactor
4.2 REACTOR PARA PRODUCIR ACIDOS ORGANICOS.
Este sistema como se explicó anteriormente consta de cuatro componentes, en la figura
2 se muestra la apariencia externa del mismo; encontramos de izquierda a derecha: el
horno de reacción, donde se colocan los mangos pre tratados para lograr la generación de
gases que serán tratados en el segundo componente; el condensador de gases, donde con
ayuda de una grifería de acero galvanizado se mezclan con el contenido del tercer
componente del esquema el tanque dosificador de nafta para finalmente ser llevados al
tanque de mezclado donde se obtiene una mezcla de nafta y destilado del mango.
4.3 DESTILACION DEL PRODUCTO.
Luego de la condensación del producto se tomaron muestras del mismo, es decir del
destilado obtenido en el condensador de gases para ser sometidos a las pruebas pertinentes
según las normas de calidad establecidas, para lo cual se tomó porciones correspondientes
al intervalo de temperatura del equipo entre 100 y 150 °C.
21
Figura 2. Apariencia del reactor para destilado de ácidos producidos por descomposición del mango;
de izquierda a derecha encontramos: horno de reacción, cámara de condensación, el tanque de
dosificación de nafta y al extremo derecho el tanque o reactor de mezclado.
Las muestras tomadas se trataron y se les determino su punto de ebullición, siguiendo el
protocolo descrito que puede evidenciarse en las figuras 3 y 4.
Figuras 3 - 4 A la izquierda se puede apreciar el muestreo de las porciones tomadas en el reactor y a la
derecha el equipo para determinar el punto de ebullición.
22
4.4. PUNTOS DE EBULLICION DETERMINADOS.
Luego de varias pruebas estándar y la rutina de análisis (diez determinaciones cada una)
se encontró que el producto destilado tenia puntos de ebullición de 101 °C correspondiente al
ácido fórmico; 118 °C del ácido etanoico y 141 °C del ácido propanoico, esto al ser
comparado con los valores teóricos (tabla 1) y además de la solubilidad en agua y potencial
acidez; pone de manifiesto la extracción efectiva de los ácidos orgánicos con este reactor a
partir del mango.
Tabla 1. Propiedades físicas de los ácidos orgánicos
(Fuente: Handbook of chemycal de Mac Graw Hill 2012)
4.5PRUEBAS ADICIONALES: REACTIVIDAD, VOLATILIDAD Y EVIDENCIA DE
ALCANOS.
En principio estas no son determinantes, de allí el calificativo de adicionales, sin embargo
muestran un significado muy particular en este análisis pues evidencian entre otros aspectos
importantes el hecho de obtener hidrocarburos propiamente dichos a partir del mango y
además la mezcla con nafta para producir una solución homogénea similar a la gasolina
convencional. En la figura 5 se observa la solución obtenida en un embudo de decantación,
donde puede apreciarse su carácter volátil y en la figura 6 se puede apreciar la reactividad
de la mezcla destilada al formar una solución azul en presencia de amoniaco, finalmente la
figura 7 muestra una mezcla del producto con nafta, no es posible debido a las limitaciones
de este trabajo asegurar que es gasolina pero sí, que es una solución homogénea, volátil y
con un olor muy parecido a esta.
23
Figuras 5 - 6 A la izquierda se puede apreciar el producto destilado, varias porciones en embudos de
decantación; a la derecha la apariencia de una porción de solución al reaccionar con amoniaco.
Figura 6 Apariencia de la mezcla del producto destilado con nafta, nótese su aspecto homogéneo.
24
CONCLUSIONES
Se pudo a partir de formalismos muy sencillos de la química básica, construir
un reactor funcional para la destilación de productos oxidados del mango.
Es posible obtener hidrocarburos a partir de la oxidación catalítica de biomasa,
en particular del mango, aunque la posibilidad de cualquier otra materia prima queda
abierta.
El sistema resulta ser ampliamente ecológico y redunda en beneficios a
mediana y largo plazo para el ambiente.
El proceso del mango aunque complejo y delicado, resulta ser muy práctico,
pues la mezcla no requiere tratamiento fisicoquímico previo.
Al comparar los valores de rendimientos y calidad de los productos obtenidos
por este método y la destilación de petróleo resultan ser competitivos pues aquí se
presentaron hasta 150 litros de producto por cada 200 kilogramos de biomasa, es
decir 75% de rendimiento; y la calidad presento también niveles aceptables.
25
RECOMENDACIONES
Se hace necesario profundizar en el estudio de las técnicas y procedimientos
aquí propuestas, pues presenta un novedoso diseño que bien puede mejorarse.
Resulta conveniente aprovechar el potencial de eteno y derivados ácidos del
mango, debido a que son abundantes en la región Zuliana.
La industria petroquímica Venezolana, puede apostar al desarrollo sustentable,
utilizando recursos producidos en nuestro país, que incluyan mezclas de
hidrocarburos y de productos naturales los cuales tienen la virtud de ser ecológicos.
La inventiva, el desarrollo y el progreso van de la mano, por esta razón; y por
qué no todo esta escrito o ha sido descubierto, no hay que detenerse en la búsqueda
de soluciones a problemas o necesidades que conlleven al bienestar del ser humano.
26
Anexos
27
28
BIBLIOGRAFÍA
Fisher “estructuras orgánicas” Mac Graw Hill. 1998
Karl Lewis “basic structure shemical stutding” 2000.
H. Boylt “química orgánica avanzada” 2008
H. Merk “ Handbook de química moderna” 2006.
J.J. Works “new structures in chemical industries” 2008.
Skoog and Leary “química analítica instrumental” 2008.
R. Fernández “química general moderna actualizada” 2008.
Feders y colaboradores. “Biodigestores de fase”.
Rodríguez y L. González “fermentación y otros productos del mango” 2009.
L. Wososk “the new structure of macromolec visión”. 2012.
A Vivas “Refinación de aceites orgánicos e hidrocarburos de biomasa”

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Diseño y Construccion de un reactor para la produccion de combustible tipo biodisel mediante la digestion controlada del mango (manguifera indica) en descomposicion

  • 1. República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Educación Unidad. Educativa. Maestro Orlando Enrique Rodríguez San francisco-Edo Zulia DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN REACTOR PARA LA PRODUCCION DE COMBUSTIBLE TIPO BIODIESEL MEDIANTE LA DIGESTION CONTROLADA DE MANGO (Manguifera indica) EN DESCOMPOSICION Tutor de Contenido: Tutor Metodológico: Lic. Alfonso Vivas. Lic. Oswaldo Romero. E-mail: alfonsovivas101@hotmail.com Telf: 0416-060-2554 San Francisco, Mayo de 2013 Integrantes: García Villalobos Richard Alberto C.I. 24.726.929 Pineda González Carla Valeria C.I. 26.514.912 Rodríguez Paz Yumetxy Lissette C.I. 24.896.895 Sánchez Sánchez Stphany Milagro C.I. 26.957.804 Valenzuela Mendoza Luis Alberto C.I. 25.970.743 Villasmil Villarreal Laura del Carmen C.I 25.801.305
  • 2. ii Índice General Veredicto………………..………………………………………………………………………………iv Dedicatoria…………………..………………………………………………………………………….v Agradecimiento………………..……………………………………………………………………….vi Resumen…………………………..…………………………………………………………………..vii Introducción……………………………………………………………..…………………………….viii Capítulo I 1.El Problema……………………………………………...……………….......................................9 1.1Planteamiento del Problema………………………….…………………………………….…….9 1.2Formulacion del Problema……………………………………………………………………..….9 1.3Objetivo General……………………………………………………………………………………9 1.3.1Objetivos específicos……………………………………………………………………….…...9 1.4Justificacion de la investigación…………………………………………………………………10 1.5Delimitacion………………………………………………………………………………………..10 Capítulo II 2.1Antecedentes de la investigación……………………………………………………………….11 2.2Bases teóricas……………………………………………………………………………………..11 2.2.1Reactor Selectivo……………………………………………………………………………….11 2.2.2Tipos de Reactores……………………………………………………………………………..12 2.2.3Acidos Orgánicos……………………………………………………………………………….12 2.2.4Aleacion………………………………………………………………………………………….12 2.2.5Control de Temperatura y Presión…………………………………………………………….13 2.2.6Destilacion……………………………………………………………………………………….13 2.2.7Mango……………………………………………………………………………………………13 2.2.8Refinacion de Mango…………………………………………………………………………..13 2.3Sistema de Variables……………………………………………………………………………..13 2.3.1Definicion conceptual…………………………………………………………………………..13 2.3.1.1Variable dependiente…………………………………………………………………………14 2.3.1.2Variable independiente……………………………………………………………...……….14 2.3.2Definicion Operacional…………………………………………………………………………14 2.3.2.1Variable dependiente…………………………………………………………………………14 2.3.2.2Variable independiente……………………………………………………………………....14 2.3.3Hipotesis…………………………………………………………………………………………14 2.3.4Cuadro de Operacionalización de la Variable………….……………………………...…….15 2.4Definicion de términos Básicos………………………………………………………………….16 Capítulo III 3. Marco Metodológico……………………………………………………………...…………….....17 3.1Tipo de Investigaciones…………………………………………………………………………..17 3.2Diseño de la investigación…………………………………………………...…………………..17 3.3Poblacion……………………………………………………………………………..…………...17 3.3.1Muestra………………………………………………………………………………..………...17 3.4Tecnicas e instrumentación de recolección de Datos………………………………..……….17 3.5Metodologia Experimental…………………………………………………………..…………...18 3.5.1Seleccion de los Mangos…………………………………………………………..………….18 3.5.2Envejecimiento del Mango……………………………………………………………..……...18 3.5.3Construccion del reactor para producir ácidos Orgánicos…………………………..……..18
  • 3. iii 3.5.4Inicio de la generación de ácidos vaporizados y alcanos a partir del mango. Aplicabilidad del reactor construido……………………………………………………………………………….19 3.5.5Condensacion de Gases Obtenidos…………………………………………………………19 3.5.6Destilacion de Producto……………………….………………………………………………19 3.5.7Pruebas de calidad del producto obtenido…….…………………………………………….19 3.5.7.1Punto de Ebullición…………………………….…………………………………………….19 3.5.7.2Reactividad……………………………………….…………………………………………..19 3.5.7.3Volatilidad………………………………………….………………………………………….19 3.5.7.4Prueba de Alcanos…………………………………………………………………………...19 Capítulo IV 4. Resultados y Discusión…………………………………………………………………………...20 4.1Seleccion de los Mangos………………………………………………………………………...20 4.2Reactor para producir ácidos Orgánicos……………………………………………………….20 4.3Destilacion del producto……………………………………………………..…………………..20 4.4Puntos de Ebullición determinados……………………………………………………………..22 4.5Pruebas adicionales: Reactividad, Volatilidad……………….………………………………..22 Conclusiones………………………………………………………………………………………….24 Recomendaciones……………………………………………………………………………………25 Anexos…………………………………………………………………………………………………26 Bibliografía…………………………………………………………………………………………….28
  • 4. iv VEREDICTO El jurado calificador nombrado por La Unidad Educativa “Maestro Orlando E. Rodríguez” aprueba el trabajo de grado titulado: DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN REACTOR PARA LA PRODUCCION DE COMBUSTIBLE TIPO BIODIESEL MEDIANTE LA DIGESTION CONTROLADA DE MANGO (manguifera indica) EN DESCOMPOSICION Requisito para la aprobación de la asignatura Técnicas de Investigación por los alumnos: García Villalobos Richard Alberto Pineda González Carla Valeria Rodríguez Paz Yumetxy Lissette Sánchez Sánchez Stphany Milagro Valenzuela Mendoza Luis Alberto Villasmil Villarreal Laura del Carmen El jurado emite el siguiente veredicto: Los Cortijos de del 2013
  • 5. v DEDICATORIA A Dios que siempre está presente en todas y cada uno de nuestros logros y en las dificultades que suelen presentarse. A nuestros padres por su dedicación y tiempo, por su paciencia y apoyo para con nosotros. A nuestro querido y muy apreciado tutor Alfonso Vivas por su paciencia y empeño para el logro de este proyecto. Atentamente: García Villalobos Richard Alberto Pineda González Carla Valeria Rodríguez Paz Yumetxy Lissette Sánchez Sánchez Stphany Milagro Valenzuela Mendoza Luis Alberto Villasmil Villarreal Laura del Carmen
  • 6. vi AGRADECIMIENTO A gradecemos a nuestro tutor a nuestro tutor Alfonso Vivas y a nuestros padres ya culminamos este proyecto con su colaboración y apoyo, Y en especial a Dios por protegernos y apoyarnos en este proceso... AMEN!! García Villalobos Richard Alberto Pineda González Carla Valeria Rodríguez Paz Yumetxy Lissette Sánchez Sánchez Stphany Milagro Valenzuela Mendoza Luis Alberto Villasmil Villarreal Laura del Carmen
  • 7. vii GARCIA VILLALOBOS,RICHARD ALBERTO;PINEDA GONZALEZ,CARLA VALERIA;RODRIGUEZ PAZ,YUMETXI LISSETTE;SANCHEZ SANCHEZ, STPHANY MILAGROS;VALENZUELA MENDOZA,LUIS ALBERTO;VILLASMIL VILLAREAL,LAURA DEL CARMEN.DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN REACTOR PARA LA PRODUCCION DE COMBUSTIBLE TIPO BIODIESEL MEDIANTE LA DIGESTION CONTROLADA DE MANGO (MANGUIFERA INDICA) EN DESCOMPOSICION.U.E”MAESTRO ORLANDO E. RODRIGUEZ” Richard_garcia@hotmail.com; carlavaleria_10@hotmail.com; yumetxirodriguez@hotmail.com; stphany_laflak1996@hotmail.com; luisvalenzuela97@gmail.com; lauradelcarmen13121@hotmail.com. RESUMEN Se construyó un reactor para la destilación de ácidos del mango utilizando un sistema refractario, es decir de temperatura controlada; con este instrumento se procesó el fruto para extraer de manera selectiva ácidos etanoico y metanoico en emulsión con alcanos que fueron tratados con nafta para obtener gasolina de alto octanaje. En el proceso fue necesaria la selección de materiales adecuados pues la mayor parte del tiempo resulta corrosivo el uso de mango en descomposición. Superada esta etapa se procedió al ensamblaje del reactor que resulto estar constituido por cuatro secciones de proceso individual: el reactor inicial de mango: elaborado con arcilla tipo Zeolita cristalizada para estabilización de la temperatura, el condensador: que consiste en una cámara que enfría los gases con ayuda de su diseño en material galvanizado, la cámara de mezclado: de apariencia simple dispersa los gases del destilado y emulsiona el nafta para permitir su reacción y el dosificador de nafta; todos integrados para completar el proceso descrito; el cual cabe destacar fue eficiente, y presenta la versatilidad que le confiere el hecho estar manufacturado con materiales que en sí; activan la reactividad del fruto del manguifera indica, lo emulsionan y permiten la reactividad con aceites de petróleo para permitir la obtención del hidrocarburo. Aunque es justo decir que el producto, es decir la gasolina no presentó el grado de pureza requerido para la combustión, pero aun así este sistema resulta eficiente por lo que se lograron los objetivos planteados. Es conveniente rediseñar y reestructurar el presente sistema, pues constituye un prototipo que puede ser mejorado y de hecho es deseable en términos de continuidad investigativa. Palabras claves: Mango (manguifera indica), destilación, ácidos orgánicos.
  • 8. viii INTRODUCCION El problema de la contaminación puede solucionarse encontrando la manera de aprovechar los desechos dándole una aplicación definida, por ejemplo el mango puede ser utilizado para elaborar aceites, polímeros, medicinas y actualmente se evalúa la manera de preparar combustibles a partir de este, en este trabajo se explica la construcción y funcionamiento de un reactor para lograr tal fin. Este es un sistema que transforma mediante destilación simple los fluidos del mango en ácidos orgánicos en una emulsión de alcanos vaporizados, los cuales pueden ser procesados para que, mezclados con cantidades adecuadas de nafta preparar gasolina semisintética. Un reactor químico es un equipo en cuyo interior tiene lugar una reacción química, estando éste diseñado para maximizar la conversión y selectividad de la misma con el menor costo posible. Si la reacción química es catalizada por una enzima purificada o por el organismo que la contiene, se habla de biorreactores. El diseño de un reactor químico requiere conocimientos de termodinámica, cinética química, transferencia de masa y energía, así como de mecánica de fluidos; balances de materia y energía son necesarios. Por lo general se busca conocer el tamaño y tipo de reactor, así como el método de operación, además en base a los parámetros de diseño se espera poder predecir con cierta certidumbre la conducta de un reactor ante ciertas condiciones, por ejemplo un salto en escalón en la composición de entrada. El reactor del presente trabajo es de tipo biorreactor porque se va a procesar sustancias bioquímicas de manera directa. La principal característica de un combustible es el calor desprendido por la combustión completa una unidad de masa (kilogramo) de combustible, llamado poder calorífico, esta es alta en un mango, también se mide en julios partido por kilogramo, en el sistema internacional (SI) (normalmente en kilojulios por kilogramo, ya que el julio es una unidad muy pequeña). En el obsoleto sistema técnico de unidades, en calorías partido por kilogramo y en el sistema anglosajón en BTU por libra Considerando estos simples aspectos y las propiedades del mango, es decir su alto contenido de eteno y etileno se demostró en esta investigación que es posible la formación de un aditivo para la preparación de un combustible tipo gasolina, a partir del mismo con excelentes. En este caso se hizo énfasis en las propiedades volátiles del mango por lo cual se estima que se obtuvieron los resultados aquí señalados.
  • 9. 9 Capítulo I. El problema 1.1 Planteamiento del problema: La fabricación de productos orgánicos de buena calidad y bajo costo de producción representa uno de los grandes retos de la industria mundial; fenómeno que afecta de manera particular a la industria farmacéutica, las industrias alimentarias y de insumos para la fabricación de productos destinados al uso del ser humano. Se conoce por ejemplo la dificultad para la destilación y transformación de productos obtenidos a partir de fuentes naturales, extractos de plantas, frutas, entre otros. Debido de manera principal a que los derivados que se obtienen de estos están asociados a sustancias que resultan muy corrosivas y que además presentan dificultad para la separación química porque requiere condiciones especiales de temperatura y presión. Adicionalmente se suma la importancia del hecho de que los productos obtenidos de fuentes naturales como el mango son una alternativa ante la ausencia de fuentes abundantes para la producción de los mismos; unido a esto está el enfoque ecológico pues este tipo de procesos está asociado con la creciente contaminación que existe en los procesos de extracción y refinación de productos a partir de petróleo y gas natural. Se puede hablar del deterioro del medio ambiente en los países latinoamericanos debido a los procesos mineros y de producción, todo dentro de un ambiente que ha contribuido al empobrecimiento de la región. En el caso específico de Venezuela se puede hablar de un deterioro en el subsuelo y la inutilización de terrenos productivos a causas de los procesos de extracción y transformación de hidrocarburos, además existe poco aprovechamiento de la abundante materia prima de origen natural por la ausencia de tecnología y sistema para su transformación. Por otro lado los ácidos orgánicos son difíciles de obtener por métodos no industriales y la destilación se hace insuficiente, es decir que se requiere de un método que permita transformar de manera eficiente fracciones del mango tropical en descomposición en ácidos orgánicos multifuncionales. 1.2 Formulación del problema: Tomando en cuenta las consideraciones planteadas llegamos a la siguiente formulación del problema: ¿Será posible diseñar y construir un reactor para la producción de ácidos orgánicos a partir del mango en descomposición? 1.3- Objetivo general: Construir un reactor para la producción de combustible tipo biodiesel a partir del mango en descomposición 1.3.1- Objetivos específicos: a) Diseñar un reactor específico para la obtención de combustible tipo biodiesel a partir del mango en descomposición. b) Evaluar la operatividad del reactor utilizando condiciones específicas de presión y temperatura. c) Evaluar la calidad de los ácidos obtenidos mediante pruebas físico-químicas.
  • 10. 10 d) Realizar comparaciones con otro tipo de reactores para la verificación de la conveniencia del reactor. 1.4- Justificación de la investigación: Este trabajo tiene la virtud por su carácter experimental que permite la innovación en el tipo de reactores utilizados para la síntesis orgánica, este es su aporte metodológico más significativo; más aún se adapta a la transformación de materia prima que por sus características particulares es de difícil proceso, el cual está representado por el mango tropical en descomposición. Otro factor que hace importante la investigación es la utilización del mango, el cual es muy abundante en la región zuliana, de allí su enfoque social, de aprovechamiento de recursos para la obtención de un nuevo producto que de por sí puede servir para una gama diversa de derivados. Finalmente la investigación contempla un enfoque ecológico pues se pretende tomar el material de residuo para darle otro uso práctico como es el caso de los biodigestores 1.5- Delimitación: Este trabajo se realizara con mango tropical de la adyacencia del municipio san Francisco del estado Zulia, utilizando materiales derivados de la industria petrolera del área. Dicho trabajo se ejecutará en una observación de 4 meses.
  • 11. 11 CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 2.1 Antecedentes de la Investigación Los reactores para la separación de biomasa son relativamente nuevos, la revisión de fuentes indican que fue en el 2006 cuando los botánicos H. Ramírez y S. Castro en los Estados Unidos publicaron en “science” un artículo sobre la conversión de biomasa en derivados orgánicos; en este trabajo experimental mostraron un diseño en el cual se utilizaba un esquema similar a la cromatografía de columna para extraer aceites esenciales de las almendras y el ajonjolí. Desde entonces se han reportado algunas investigaciones similares, entre los cuales destacan: R. Merk y H. Mason en Australia 2007, desarrollaron un sistema dual para la separación de extractos de algas utilizando la doble reacción con temperatura y presión, la mayoría de los productos obtenidos provenía de la combustión de biomasa preparada para tal fin; pero no toda se trasformaba pues el material utilizado en el reactor interactuaba con la materia prima. También en Australia K. Smith y L. Worked en 2008 diseñaron un sistema para aprovechar los gases producidos en el relleno sanitario en Syneid, el diseño fue un prototipo, con la finalidad de ser utilizados como fuente energética alterna, esto se logró con un reactor de presión alimentado por gas metano, este sistema en efecto producía electricidad pero era muy inestable, los controles de temperatura fueron la causa del problema. Toscano Luis, de la Universidad central de Venezuela, 2009, realizo un trabajo denominado “análisis de los parámetros y selección de hornos de combustión de biomasa” en él se describía básicamente la selección de los materiales más convenientes a ser utilizados como biomasa. En el concluyo que una aleación de acero y polímero sería la mejor opción En la universidad del Zulia Maracaibo, Venezuela el licenciado en física González en el 2008 trabajo con reactores gaseosos de presión variable para generación de energía eléctrica. Los resultados exitosos de este llevaron a que en 2012 en cooperación con el Lic. A. Vivas se propiciara la idea de un reactor bajo el esquema de catálisis gaseosa. 2.2. Bases teóricas 2.2.1. Reactor selectivo Según (L. Rodríguez 2008, pág. 158) Un reactor químico es un equipo en cuyo interior tiene lugar una reacción química, estando éste diseñado para maximizar la conversión y selectividad de la misma con el menor costo posible. Si la reacción química es catalizada por una enzima purificada o por el organismo que la contiene, hablamos de biorreactores. El diseño de un reactor químico requiere conocimientos de termodinámica, cinética química, transferencia de masa y energía, así como de mecánica de fluidos; Balances de materia y energía son necesarios. Por lo general se busca conocer el tamaño y tipo de reactor, así como el método de operación, además en base a los parámetros de diseño se espera poder predecir con cierta certidumbre la conducta de un reactor ante ciertas condiciones.
  • 12. 12 2.2.2. Tipos de reactores Existen varias formas de clasificarlos: Según el modo de operación: Reactores discontinuos: son aquellos que trabajan por cargas, es decir se introduce una alimentación, y se espera un tiempo dado, que viene determinado por la cinética de la reacción, tras el cual se saca el producto. Reactores continuos: son todos aquellos que trabajan de forma continua. Según el tipo de flujo interno: Reactores ideales: suelen ser descritos con ecuaciones ideales sencillas y no consideran efectos físicos más complejos o perturbaciones pequeñas. Reactores no ideales: consideran el patrón de flujo, la existencia de zonas muertas dentro del reactor donde el material no circula, además consideran una dinámica de fluidos más compleja, suelen describirse conociendo la cinética de las reacciones, la RTD (distribución de edad del fluido) del flujo, el tipo de mezclado pudiendo ser este tardío o inmediato, y conociendo si el tipo de fluido es micro o macro fluido. Según las fases que albergan: Reactores homogéneos: tienen una única fase, líquida o gas. Reactores heterogéneos: tienen varias fases, gas-sólido, líquido-sólido, gas-líquido, gas-líquido-sólido. 2.2.3 Ácidos orgánicos (Handbook de Química, 2006. ULA) Los ácidos orgánicos son una variedad de ácidos que se concentran habitualmente en los frutos de numerosas plantas. Son compuestos orgánicos que poseen al menos un grupo ácido. Se distinguen el ácido cítrico, fórmico, acético, málico, tartárico, salicílico, oxálico, y los grasos. 2.2.4 Aleación: Según (Lexus 2008, página 85) Se conoce como aleación a la adición de elementos, tanto metálicos como no metálicos, a un metal base con el fin de mejorar sus propiedades en el aspecto deseado. Las propiedades de una aleación son, esencialmente, función del metal que se toma como base, así como de la naturaleza y cantidad de los elementos con que se alea. Es un hecho cierto que no todos los elementos son igualmente miscibles en un mismo metal base, dependiendo las posibilidades de esta mezcla de una serie de características a escala atómica, tanto del metal base como de los elementos aleantes. Ciertas aleaciones poseen la propiedad de aumentar la miscibilidad de algunos de sus elementos aleantes al incrementarse la temperatura.
  • 13. 13 2.2.5 Control de temperatura y presión Según (química general, Boyd 2002) Es el control simultaneo de los parámetros de las condiciones físicas atmosféricas (presión) y la variación de la cantidad de calor (temperatura) con la finalidad de favorecer o propiciar una reacción química. 2.2.6 Destilación Según (Química analítica superior, Boyd 2008) La destilación es la operación de separar, mediante vaporización y condensación en los diferentes componentes líquidos, sólidos disueltos en líquidos o gases licuados de una mezcla, aprovechando los diferentes puntos de ebullición de cada una de las sustancias ya que el punto de ebullición es una propiedad intensiva de cada sustancia, es decir, no varía en función de la masa o el volumen, aunque sí en función de la presión. 2.2.7 Mango Según (Lexus 2008, página 288) El mango es una fruta de la Zona Intertropical de pulpa carnosa y dulce. Destaca entre sus principales características su buen sabor. Puede ser fibrosa, siendo la variedad llamada "mango de hilacha" la que mayor cantidad de fibra contiene. Es una fruta normalmente de color verde en un principio, y amarillo o naranja cuando está madura, de sabor medianamente ácido cuando no ha madurado completamente. De origen asiático, principalmente de la India, comprende numerosas variedades, muchas de ellas obtenidas por injerto. Por su riqueza en ácidos (málico, palmítico, p-cumárico, mirístico y otros), este fruto se ha convertido en foco de interés para la obtención de derivados específicos de estos. 2.2.8 Refinación de mango Según (Vivas 2012 pág. 28). La refinación o es el proceso de purificación de una sustancia química obtenida muchas veces a partir de un recurso natural. En el caso del mango, este se disuelve y tritura para luego mediante procesos físicos y químicos, separar o extraer sus derivados tales como: alcoholes, aminas y ácidos. La refinación del líquido se logra a través de la destilación o fraccionamiento. En estado gaseoso se puede refinar también de esta manera enfriándolo o comprimiéndolo hasta su licuefacción. 2.3Sistema de variables 2.3.1Definición conceptual 2.3.1.1 Variable dependiente: Reactor Según handbook de Mac Grawhill 2008 se define como reactor aquel instrumento mecánico que se utiliza para la síntesis o transformación de materia prima en productos, utilizando para ello el control de la temperatura y la presión.
  • 14. 14 2.3.1.2 Variable independiente: Mango Según (Boyd 2002) Es un fruto originario de la india caracterizado por el alto contenido de glucosa, amino ácidos y alto valor nutritivo, este fruto se reproduce con bastante facilidad en la región intertropical de América 2.3.2Definicion operacional 2.3.2.1 Variable dependiente: Reactor Es un sistema mecánico construido con una aleación de acero y poli cloruró de vinilo (PVC) el cual se utiliza como un reactor específico para la separación de ácidos orgánicos pues se basa en un sistema de control de temperatura, está diseñado específicamente para ser utilizado en la transformación de mango en descomposición. 2.3.2.2 Variable independiente: Mango Es un fruto rico en carbohidratos cuyo proceso de fermentación produce alcoholes primarios que pueden ser fácilmente oxidados a ácidos orgánicos específicamente metanoico, etanoico y propanoico. 2.3.3 Hipótesis Tomando en consideración que el mango en su proceso natural de descomposición produce compuestos orgánicos útiles para diferentes propósitos y entendiendo también que estos requieren un tratamiento especial de destilación, eso se logra utilizando un reactor que estabilice la temperatura como es el caso de la aleación AO y poli cloruró de vinilo se pueden obtener los ácidos orgánicos : Metanoico, etanoico y propanoico utilizando esta materia prima y transformación en el reactor construido con el material descrito.
  • 15. 15 Cuadro operacional de variable Objetivo general: Construir un reactor para la producción de combustible tipo biodiesel a partir del mango en descomposición Objetivos Específicos Variable Dimensiones Indicadores Diseñar un reactor especifico para la obtención de combustible tipo biodiesel a partir del mango en descomposición V.D: Reactor V.I: El mango Prototipo en base a un equipo tradicional de fraccionamiento Instrumento capaz de estabilizar la temperatura Evaluar la operatividad del reactor utilizando condiciones específicas de presión y temperatura V.D: Reactor V.I: El mango Procedimiento experimental con una aleación de acero y PVC para control de temperatura Fraccionamiento controlado de productos de mango a 90ºC Y 110ºC Evaluar la calidad de los ácidos obtenidos mediante pruebas fisicoquímicas V.D: Reactor V.I: El mango Prueba fisicoquímica estándar según norma ISO Valores dentro del rango especifico Realizar comparaciones con otro tipo de reactores para la verificación de la conveniencia del reactor V.D: Reactor V.I: El mango Comparación con reactores comerciales Cantidad de producto y relación valor/precio positivo
  • 16. 16 2.4Definición de términos básicos -Biorreactor: Es un recipiente en el que se lleva a cabo un proceso químico que involucra organismos o sustancias bioquímicamente activas derivadas de dichos organismos. (Según Valentín Gómez 2008) -Punto de fusión: Es la temperatura a la cual se encuentra el equilibrio de fases sólido - líquido, es decir la materia pasa de estado sólido a estado líquido, se funde. (Luis José Rincón 2005) -Punto de ebullición: Se define como el punto de ebullición a una presión total aplicada de 101.325 kilo pascales (1 atm); es decir, la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a una atmósfera. El punto de ebullición aumenta cuando se aplica presión. Para las sustancias que hierven en el intervalo de la temperatura ambiente, la tasa de cambio del punto de ebullición con la temperatura ambiente, la tasa de cambio del punto de ebullición con la temperatura es de aproximadamente 0.3º/kPa o 0.04º/mm Hg (donde la presión es aproximadamente de una atmósfera). (Según the McGraw-Hill companies 2009)
  • 17. 17 CAPITULO III MARCO METODOLOGICO 3.1. TIPO DE INVESTIGACION. El presente trabajo según propósito es aplicado ya que mediante él se resuelve un problema en corto tiempo, permitiendo la verificación funcional del proceso. En ella se plantea un procedimiento en el cual se va a verificar una hipótesis mediante la demostración de un hecho conciso. Utiliza principios de la ingeniería por lo cual se convierte en una investigación cualitativa porque se van a describir fenómenos con base a hechos concretos de manera descriptiva. Según la profundidad es explicativa debida a que investiga causas y efectos en el proceso de transformación del eteno a ácidos orgánicos usando técnicas y experimentos que permitan mediante un análisis demostrar el cumplimiento de los objetivos propuestos. 3.2. DISEÑO DE LA INVESTIGACION. Al constituirse el presente trabajo en una estructura netamente experimental, es decir, en la verificación y comprobación de un hecho posee una metodología inédita que surge de la necesidad funcional que permita demostrar la veracidad de una hipótesis y alcanzar de esta manera el objetivo planteado sustentando mediante pruebas operativas y de calidad el carácter fehaciente de hechos que permitan de manera concluyente el éxito o no de la investigación. Se puede decir que el presente trabajo realiza un estudio de campo, ya que se aborda el análisis de problemas, para buscar su solución y se recogen datos de manera directa; según Chávez 2002 es experimental puro; se explica en detalle la transformación de eteno en el mango, su proceso de digestión y destilación así como la descripción de un reactor que permite lograr este proceso, verificando a la vez su aplicabilidad. 3.3. POBLACIÓN. Está constituida por una porción de 1500 árboles de mango (MANGIFERA INDICA) ubicados en la localidad de los cortijos Municipio San Francisco, Estado Zulia. 3.3.1. MUESTRA. A partir de la población descrita se utiliza una porción representativa constituida por 10 mangos tomados de 100 plantas diferentes. Este tipo de muestreo es no probabilística causal por que se toman los mangos de manera aleatoria tan solo asegurando que los mismos estén libres de arena u otros agentes que resulten contaminantes al efecto deseado. 3.4. TECNICA E INSTRUMENTO DE ROLECCION DE DATOS. Este trabajo para ser experimental se basa en el estudio directo de los procesos y fenómenos ocurridos, El instrumento de recolección de datos por lo tanto es la observación, esta se realiza mediante el seguimiento y registro de cada una de las etapas del proceso; es decir la construcción del reactor, la destilación del producto y las pruebas de calidad. Para ello se utiliza la tabulación, la recolección de información y la interpretación de análisis y rutinas de laboratorio. De esta manera siguiendo los lineamientos y parámetros de los ensayos del laboratorio se procesa la información para utilizarla para explicar y exponer los resultados.
  • 18. 18 3.5METODOLOGIA EXPERIMENTAL. 3.5.1SELECCIÓN DE LOS MANGOS. Como se indicó el muestreo de mangos es no intencional, no probabilística, sin embargo es necesario que los mismos estén libres de sedimentos tales como arena, residuos acuosos o insectos; para estar en condiciones de reacción estos se trituran y lavan con agua tratada con cloruro de sodio al 15 % y se seca a la intemperie por dos horas, para luego ser colocados en el reactor de proceso anaeróbico de descomposición o envejecimiento adiabático (horno de precisión de arcilla y grafito). . 3.5.2ENVEJECIMIENTO DEL MANGO. En esa fase se mantiene el mango en descomposición, en el horno descrito a una temperatura constante de 40 ºC por 20 días (primera porción), transcurrido este tiempo se coloca más mango tratado según 3.5.1 y se envase por cinco días, asegurando que no ocurra entrada de oxígeno al medio. 3.5.3CONSTRUCCION DEL REACTOR PARA PRODUCIR ACIDOS ORGANICOS. Una vez evaluados los principios fisicoquímicos y de ingeniería se realiza el ensamblaje del reactor que consta de un sistema de cuatro componentes básicos: el horno de reacción, el condensador de gases, el tanque dosificador de nafta y el tanque de mezclado cuyas características son las siguientes: HORNO DE REACCION: es un horno elaborado con arcilla y grafito (similar a la cerámica tradicional) recubierto con acero inoxidable. CONDENSADOR DE GASES: está constituido por un contenedor de polietileno tratado con oxido de cadmio y de cinc; recubierto de acero inoxidable. TANQUE DOSIFICADOR DE NAFTA: es un simple contenedor de polietileno de alta densidad recubierto con acero inoxidable. TANQUE DE MEZCLADO: es un contenedor elaborado con una mezcla de polímeros termoplásticos y una aleación de cadmio y cinc, con recubrimiento de aluminio. Estos componentes están conectados por conexiones estándar de PVC con sus válvulas respectivas, tan solo la conexión correspondiente a la salida del generador de gases es diferente, pues se trata de una tubería galvanizada parta favorecer el proceso de condensación de gases.
  • 19. 19 3.5.4INICIO DE LA GENERACION DE ACIDOS VAPORIZADOS Y ALCANOS A PARTIR DEL MANGO. APLICABILIDAD DEL RACTOR CONSTRUIDO. Luego del envejecimiento se activó el horno calentando a temperatura constante de 85 ºC, el sistema de arcilla/ grafito esta acondicionado para mantener estable la temperatura, sin embargo deberá ser coordinada con un control de presión; este es posible mediante la instalación de válvula liberadora /dosificadora, diseñada para tal fin. 3.5.5. CONDENSACION DE LOS GASES OBTENIDOS. Se realiza con ayuda de una cámara de condensación, la cual está constituida por un recipiente de polietileno de alta densidad tratado con sales de cinc y cadmio. Que a la vez actuaran como catalizadores, para la condensación de cadena necesaria en este proceso. 3.5.6. DESTILACION DE PRODUCTO. Una vez condensados los ácidos podrán ser colectados mediante una destilación simple, la cual es posible con la instalación de una válvula galvanizada al final del reactor de condensación. Este dispositivo mantiene una temperatura de 25 ºC, por esta razón al entrar en contacto con los gases generados producen el cambio de fase de vapor a liquido favoreciendo la obtención del producto. 3.5.7 PRUEBAS DE CALIDAD DEL PRODUCTO OBTENIDO. Se analiza según las normas de ISO 2010, correspondiente a hidrocarburos, realizándose las pruebas de: punto de ebullición, reactividad, volatilidad y prueba de alcanos. 3.5.7.1. PUNTO DE EBULLICION. Se toman 10 mililitros de muestra y se colocan en un tubo capilar, este se lleva a tubo de thielle donde se mide la temperatura al cambio de fase. 3.5.7.2. REACTIVIDAD. Se toman 10 mililitros del producto obtenido y se someten a reacción con amoniaco, el resultante debe formar aminas, evidenciado en la coloración azul claro de la mezcla final. 3.5.7.3. VOLATILIDAD. Se toman 15 mililitros de muestra y se colocan en plancha termo controlado a 110 ºC, se determina el tiempo en segundos que tarda en evaporarse la muestra, este será su coeficiente de volatilidad. 3.5.7.4. PRUEBA DE ALCANOS. Es la prueba crucial que marca el éxito de este trabajo, consiste en mezclar el producto obtenido con nafta de petróleo, su reacción efectiva, es decir la obtención de una solución homogénea pone en evidencia la existencia de alcanos, en la mezcla de ácidos lo que permite la obtención de gasolina de alta calidad.
  • 20. 20 RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4.1 SELECCIÓN DE LOS MANGOS En esta fase del trabajo se colocó el grupo de mangos limpio y sin sedimentos que en este caso específico se sometió a trituración previa; unos 200 kilogramos, tal como se muestra en la figura 1, allí se observa el grupo de mangos exento de bacterias y residuos sólidos. Luego de 20 días se colocó este contenido en el reactor que se indica en la figura 2. Cuya operatividad discutimos en este mismo capítulo. Figura 1. En la imagen se ilustra el contenido de mango triturado envejecido y listo para ser colocado en el reactor 4.2 REACTOR PARA PRODUCIR ACIDOS ORGANICOS. Este sistema como se explicó anteriormente consta de cuatro componentes, en la figura 2 se muestra la apariencia externa del mismo; encontramos de izquierda a derecha: el horno de reacción, donde se colocan los mangos pre tratados para lograr la generación de gases que serán tratados en el segundo componente; el condensador de gases, donde con ayuda de una grifería de acero galvanizado se mezclan con el contenido del tercer componente del esquema el tanque dosificador de nafta para finalmente ser llevados al tanque de mezclado donde se obtiene una mezcla de nafta y destilado del mango. 4.3 DESTILACION DEL PRODUCTO. Luego de la condensación del producto se tomaron muestras del mismo, es decir del destilado obtenido en el condensador de gases para ser sometidos a las pruebas pertinentes según las normas de calidad establecidas, para lo cual se tomó porciones correspondientes al intervalo de temperatura del equipo entre 100 y 150 °C.
  • 21. 21 Figura 2. Apariencia del reactor para destilado de ácidos producidos por descomposición del mango; de izquierda a derecha encontramos: horno de reacción, cámara de condensación, el tanque de dosificación de nafta y al extremo derecho el tanque o reactor de mezclado. Las muestras tomadas se trataron y se les determino su punto de ebullición, siguiendo el protocolo descrito que puede evidenciarse en las figuras 3 y 4. Figuras 3 - 4 A la izquierda se puede apreciar el muestreo de las porciones tomadas en el reactor y a la derecha el equipo para determinar el punto de ebullición.
  • 22. 22 4.4. PUNTOS DE EBULLICION DETERMINADOS. Luego de varias pruebas estándar y la rutina de análisis (diez determinaciones cada una) se encontró que el producto destilado tenia puntos de ebullición de 101 °C correspondiente al ácido fórmico; 118 °C del ácido etanoico y 141 °C del ácido propanoico, esto al ser comparado con los valores teóricos (tabla 1) y además de la solubilidad en agua y potencial acidez; pone de manifiesto la extracción efectiva de los ácidos orgánicos con este reactor a partir del mango. Tabla 1. Propiedades físicas de los ácidos orgánicos (Fuente: Handbook of chemycal de Mac Graw Hill 2012) 4.5PRUEBAS ADICIONALES: REACTIVIDAD, VOLATILIDAD Y EVIDENCIA DE ALCANOS. En principio estas no son determinantes, de allí el calificativo de adicionales, sin embargo muestran un significado muy particular en este análisis pues evidencian entre otros aspectos importantes el hecho de obtener hidrocarburos propiamente dichos a partir del mango y además la mezcla con nafta para producir una solución homogénea similar a la gasolina convencional. En la figura 5 se observa la solución obtenida en un embudo de decantación, donde puede apreciarse su carácter volátil y en la figura 6 se puede apreciar la reactividad de la mezcla destilada al formar una solución azul en presencia de amoniaco, finalmente la figura 7 muestra una mezcla del producto con nafta, no es posible debido a las limitaciones de este trabajo asegurar que es gasolina pero sí, que es una solución homogénea, volátil y con un olor muy parecido a esta.
  • 23. 23 Figuras 5 - 6 A la izquierda se puede apreciar el producto destilado, varias porciones en embudos de decantación; a la derecha la apariencia de una porción de solución al reaccionar con amoniaco. Figura 6 Apariencia de la mezcla del producto destilado con nafta, nótese su aspecto homogéneo.
  • 24. 24 CONCLUSIONES Se pudo a partir de formalismos muy sencillos de la química básica, construir un reactor funcional para la destilación de productos oxidados del mango. Es posible obtener hidrocarburos a partir de la oxidación catalítica de biomasa, en particular del mango, aunque la posibilidad de cualquier otra materia prima queda abierta. El sistema resulta ser ampliamente ecológico y redunda en beneficios a mediana y largo plazo para el ambiente. El proceso del mango aunque complejo y delicado, resulta ser muy práctico, pues la mezcla no requiere tratamiento fisicoquímico previo. Al comparar los valores de rendimientos y calidad de los productos obtenidos por este método y la destilación de petróleo resultan ser competitivos pues aquí se presentaron hasta 150 litros de producto por cada 200 kilogramos de biomasa, es decir 75% de rendimiento; y la calidad presento también niveles aceptables.
  • 25. 25 RECOMENDACIONES Se hace necesario profundizar en el estudio de las técnicas y procedimientos aquí propuestas, pues presenta un novedoso diseño que bien puede mejorarse. Resulta conveniente aprovechar el potencial de eteno y derivados ácidos del mango, debido a que son abundantes en la región Zuliana. La industria petroquímica Venezolana, puede apostar al desarrollo sustentable, utilizando recursos producidos en nuestro país, que incluyan mezclas de hidrocarburos y de productos naturales los cuales tienen la virtud de ser ecológicos. La inventiva, el desarrollo y el progreso van de la mano, por esta razón; y por qué no todo esta escrito o ha sido descubierto, no hay que detenerse en la búsqueda de soluciones a problemas o necesidades que conlleven al bienestar del ser humano.
  • 27. 27
  • 28. 28 BIBLIOGRAFÍA Fisher “estructuras orgánicas” Mac Graw Hill. 1998 Karl Lewis “basic structure shemical stutding” 2000. H. Boylt “química orgánica avanzada” 2008 H. Merk “ Handbook de química moderna” 2006. J.J. Works “new structures in chemical industries” 2008. Skoog and Leary “química analítica instrumental” 2008. R. Fernández “química general moderna actualizada” 2008. Feders y colaboradores. “Biodigestores de fase”. Rodríguez y L. González “fermentación y otros productos del mango” 2009. L. Wososk “the new structure of macromolec visión”. 2012. A Vivas “Refinación de aceites orgánicos e hidrocarburos de biomasa”