El documento presenta un trabajo académico sobre procesos industriales y tecnologías limpias que incluye diagramas de flujo para la producción de biodiesel y un sistema de desalinización, así como información sobre la posibilidad de reciclar PET como surfactante. El trabajo también incluye un balance de materia para el proceso de desalinización y una bibliografía de 16 referencias.

1. Procesos Industriales y Tecnologías Limpias
2014-II
Docente: Carlos Alfredo UGARTE ALVAN
Nota:
Ciclo: 8 Módulo I
Datos del alumno: FORMA DE PUBLICACIÓN:
Apellidos y nombres:
Pancca Quispe Renee
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Código de matrícula:
2012203842
Uded de matrícula:
Cusco
Fecha de publicación en campus
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HASTA EL DOM. 30 DE
NOVIEMBRE 2014
A las 23:59 PM
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mas no para la calificación, por lo que no deberán ser consideradas como trabajos académicos obligatorios.
Guía del Trabajo Académico:
1TA20142DUED

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5. Estimado alumno:
El presente trabajo académico tiene por finalidad medir los logros alcanzados en el desarrollo del curso.
Para el examen parcial Ud. debe haber logrado desarrollar hasta 2 y para el examen final debe haber
desarrollado el trabajo completo2
Criterios de evaluación del trabajo académico:
Este trabajo académico será calificado considerando criterios de evaluación según naturaleza del curso:
1 Presentación adecuada del
trabajo
Considera la evaluación de la redacción, ortografía, y presentación del
trabajo en este formato.
2 Investigación bibliográfica:
Considera la consulta de libros virtuales, a través de la Biblioteca virtual
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3 Situación problemática o caso
práctico:
Considera el análisis de casos o la solución de situaciones
problematizadoras por parte del alumno.
4
Otros contenidos
considerando aplicación
práctica, emisión de juicios
valorativos, análisis, contenido
actitudinal y ético.
TRABAJO ACADÉMICO
Tema: Diagrama de flujos
Realizar el diagrama de flujo para la producción de biodiesel a partir de aceite
usado de cocina, teniendo en cuenta un índice de ácidos grasos libres superior al
2,5%
2TA20142DUED

3. Calentamiento a
55°C y reposo 6
horas
Separación 15%
capa inferior y
superior del aceite
Peso muestra
(50gr aceite)
Calentamiento a
35°C
Mezcla con
alcohol
Agitación 5
minutos
Mezcla 0.2%
ácido sulfúrico
95% pureza
Agitación 2 horas
40°C
Reposo 8 Horas
Mezcla metóxido
de sodio 40% para
neutralización 5
minutos
Mezcla metóxido
de sodio restante
con calentamiento
y agitación
Reposo
Transesterificació
alcalina
Separación
glicerina
Lavado con agua
destilada
Pesaje de la
muestra obtenida
de biodiesel
(4 puntos)
Tema: Diagrama de flujo y Balance de materia para desalinización
Diseñar un sistema de desalinización de etapa simple a partir de los siguientes
datos:
a. Coeficiente de permeabilidad del agua: 7x10-7
m3
/s kPa m2
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4. b. Coeficiente de permeabilidad de la sal: 6 x 10-8
m3
/m2
s
c. Salinidad de alimentación: 3 500 ppm
d. Flujo de alimentación: 10.57 m3
/día
e. Flujo de permeado: 1.03 m3
/día
f. Presión de alimentación: 2 200 kPa
g. Presión de desecho: 2 176 kPa
h. Presión de permeado: 101 kPa
(Nota: Realizar el diagrama de bloques para este caso)
Indicar que limitaciones presenta el método de diseño (6 puntos)
Diagrama de flujo de proceso de una planta de desalación por ósmosis inversa
de etapa simple.
Qp
Xp
Pp
Xf
Pf
Qf
Qb
Xb
Pb
Balance de materia para desalinización
Dato:
Qf=10.57 m3/día
Qp=1.03 m3/día
Xf=3500ppm
Pf=2 200 kPa
Pp=101 kPa
Pb=2 176 kPa
Recuperación(R)
R=Qp/Qf=1.03/10.57=9.74456%
Ecuaciones de Balance
Qf=Qp+Qb…1)
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5. = +XfQf XpQp XbQb …2)
Obtenemos de 1)
Qb=Qf-Qp
Qb=10.57-1.03=9.54 m3/día
Iteración usando 2)
Asumimos que Xp= (9.74456%) (3500ppm)=341.0596 ppm
(3.5)(10.57)= (0.341) (1.03)+Xb (9.54), entonces Xb=3841.0596ppm
Salinidad promedio
( ) ( ) ( ) ( )++
= = =
+ +
3.5 10.57 3.84 9.54
3661.79861
10.57 9.54
Xf Qf Xb Qb
x ppm
Qf Qb
Calculo de las presiones Osmóticas:
( )π
× ×
= = =
75.84 341.0596 75.84
25.8659601
1000 1000
p
Xf
Xp KPa
( )π
× ×
= = =
75.84 3500 75.84
265.44
1000 1000f
Xf
Xf KPa
( )π
× × × ×
= = =
75.84 3841.0596 341.0596 75.84
99352.6942
1000 1000
b
Xb Xp
Xp KPa
Calculo de la presión osmótica promedio
( ) ( )π π π= × + = × + =0.5 0.5 265.44 99352.694 49809.0671f b KPa
Presión osmótica neta
π π π∆ = − = − =49809.0671 25.8659601 49783.2011p KPa
Presión neta neumática a través de la membrana
( ) ( )= × + = × + =0.5 0.5 2200 2176 2188f bP P P KPa
∆ = − = − =2188 2176 12bP P P KPa
Limitaciones
-La polarización por concentración y el ensuciamiento de la membrana.
-Baja selectividad o bajo flujo obtenido.
-El factor de incrustación es más o menos lineal.
-Esquema básico de un sistema de membranas.
Tema: Formulación y Surfactantes
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6. ¿Sería posible reciclar el PET y modificarlo como un surfactante?, ¿Qué tipo de
surfactante se podría obtener?, ¿De qué manera? (6 puntos)
Si es posible, se convierte en PET Surfactante No Iónico, cuya estructura general de un
surfactante no iónico puede ser del tipo por ejemplo éter alkilpolioxietilenoglicol,
alkilfenolpolioxietileno glicol éter, los NO IONICOS: sin ionizarse, se solubilizan
mediante un efecto combinado de un cierto número de grupos solubilizantes débiles
(hidrófilos) como éter, y OH-. Son derivados polioxietilenados y polioxipropilenados,
derivados de sorbitán y alcanolamidas grasas, etc. Tienen la ventaja de que son estables
frente a la mayoría de los productos químicos en las concentraciones usuales de empleo,
al no ionizarse en agua, no forman sales con los iones metálicos y son igualmente
efectivos en agua blanda o dura. Su naturaleza química los hace compatibles con otros
ATA catiónicos, aniónicos y coloides cargados + y -. Por otra parte sus características
los hacen altamente valiosos como materias primas, base para formulación de diversos
productos para la industria de la agricultura, curtido, latex, textiles, procesos de metales,
pinturas en emulsión, petróleo, pulpa y papel, limpiadores. El grupo hidrofóbico está
formado por una cadena larga que tiene grupos débilmente solubilizantes, por ejemplo
enlaces etéreos y grupos OH. La repetición de estas unidades tiene el mismo efecto que
un hidrófilo fuerte salvo que no hay ionización. Tipos: alcoholes grasos
polioxietilenados, alquilfenol polioxietilenados, ácidos grasos polioxietilenados, etc. En
los sistemas reales surfactante-agua-aceite, como por ejemplo los encontrados en
aplicaciones petroleras, son sumamente complejos y en general su estudio involucra un
gran número de variables. Estos sistemas pueden ser simplificados a sistemas tipo
surfactante-agua-aceite en los cuales el aceite es una sustancia pura o una mezcla de
fácil caracterización, y otros parámetros como la salinidad de la fase acuosa y la
composición del surfactante son conocidos. Los resultados obtenidos a partir del estudio
de estos sistemas pueden luego ser extrapolados a situaciones reales. Usualmente, el
estudio de sistemas surfactante-agua-aceite implica la detección de un sistema
correspondiente a lo que se conoce como formulación óptima. Este término, proveniente
de la industria petrolera, indica un sistema cuya tensión interfacial es muy baja y que
presenta una fase bicontinua (microemulsión) en equilibrio con las fases aceite y
acuosa. En un intento por caracterizar, comparar o desarrollar formulaciones, se han
desarrollado varios parámetros que intentan englobar las diferentes variables de
formulación, a fin de cuantificar los efectos de cada una. El primero de ellos es el
parámetro HLB de Griffin, el cual representa el balance lipofílico-hidrofílico del
surfactante; es decir, el balance entre las interacciones que existen entre el surfactante y
la fase acuosa y entre el surfactante y la fase aceite. Actualmente, es utilizado para
clasificar surfactantes en una escala arbitraria que va de 0 a 20 y, de esta manera,
permitir su comparación con otros surfactantes. En el caso de surfactantes no iónicos
polietoxilados, el HLB corresponde a un quinto del porcentaje en peso de la cadena de
óxido de etileno respecto al peso total de la molécula. No obstante, este parámetro no
toma en cuenta otras variables importantes en la formulación, tales como la naturaleza
del grupo hidrófobo de la molécula de surfactante, la temperatura, la salinidad de la fase
acuosa y la cantidad y tipo de alcohol. Por esta razón, se recomienda emplearlo como
un indicador de la tendencia general del surfactante, en particular como una herramienta
de comparación entre dos surfactantes que se encuentren en el mismo entorno físico-
químico.
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7. Bibliografía
1. Balmas, PROCESOS INDUSTRIALES.
2. Calleja G., INTRODUCCIÓN A LOS BALANCES DE MATERIA, Madrid-
España, 1999.
3. Cifuentes Manuel F., OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITE
USADO DE COCINA POR TRANSESTERIFICACIÓN EN DOS ETAPAS,
CON DOS TIPOS DE ALCOHOLES, Santa Fe de Bogotá-Colombia, 2010.
4. Corma Avelino, CATÁLISIS CON ZEOLITAS: DESDE EL LABORATORIO
A SU APLICACIÓN INDUSTRIAL.
5. García María delos Milagros, PROYECTOS DE FIN DE CARRERA DE
INGENIERIA QUIMICA, Cádiz-España, Setiembre del 2007.
6. Guerrero Lorna, BALANCES DE MATERIA, Santa María, Abril, 2008.
7. Herrera Juan A., CARACTERIZACION Y APROVECHAMIENTO DEL
ACEITE RESIDUAL DE FRITURAS PARA LA OBTENCION DE UN
COMBUSTIBLE (BIODIESEL), Pereira-Colombia, 2008.
8. Hidalgo A.M., DESALACIÓN DE AGUAS ÓSMOSIS INVERSA
IMPLICACIONES MEDIOAMBIENTALES Y LUCHA CONTRA LA
SEQUÍA.
9. Himmelblau, D. M., BALANCES DE MATERIA SIN REACCIÓN QUÍMICA
EN FLUJO CONTINUO, México Pearson Prentice Hall, 2002.
10. Informes Estudios e Investigación, TÉCNICAS DE DESALACIÓN.
11. Morayma Uribe G., SIMULACIÓN DE UNA PLANTA PILOTO PARA LA
PRODUCCIÓN DE BIODIESEL EN EL LABORATORIO DE
OPERACIONES UNITARIAS DE LA ESIQIE, México D.F., 2010.
12. Querini Carlos A., BIODIESEL: PRODUCCIÓN Y CONTROL DE CALIDAD,
Santa Fe-Colombia.
13. Rueda Francisco, RESIDUOS DE LA DESALACIÓN, Granada-España.
14. Sánchez Gerard S., PLANTA DESALINIZADORA DE AGUA DE MAR DE
500 M3 DIARIOS DE CAPACIDAD QUE FUNCIONA MEDIANTE
ÓSMOSIS INVERSA, Junio 2010.
15. Torres Ricardo, FORMULACIÓN INTERFACIAL DE UN SISTEMA ÁCIDO
CARBOXÍLICO-AGUA-ACEITE, Mérida-España, 2000.
16. Universidad Nacional Experimental Politécnica Antonio José De Sucre,
BALANCE DE MATERIA CON RECIRCULACIÓN.
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