Balance de materia de la producción de biodiesel con microalgas.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA QUÍMICA
PRESENTADO AL:
Dr. WILDER EFRAIN EUFRACIO ARIAS
REALIZADO POR:
Alumnos del V Ciclo de Ingeniería Química Ambiental
Huancayo, 3 de Julio del 2022
Apellidos y Nombres Carrera
BARRIOS AVELLANEDA, Cristel Victoria I.Q.A.
ESPINOZA QUIÑONES, Carlos Alfredo I.Q.A.
NAVARRO LAZO, Fritz Rey I.Q.A.
PUCUHUAYLA COSME, Nicole Patricia I.Q.A.
RAMOS ZUASNABAR, Leandro Sebastián I.Q.A.
VARGAS CHUMBES, Wilbert Eliel I.Q.A.
BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA EN
LA PRODUCCIÓN DE BIODIESEL A
PARTIR DE MICROALGAS

2. DEDICATORIA
Este informe se la dedicamos a Dios quién supo guiarnos
en el buen camino, dándonos fuerzas para seguir
adelante y no desmayar en los problemas que se
presentaban, enseñándonos a encarar las adversidades
sin perder nunca la dignidad ni desfallecer en el proceso.

3. AGRADECIMIENTOS
Al ingeniero Eufracio Arias, Wilder Efraín por brindarnos los conocimientos
correspondientes.
A la Facultad de Ingeniería Química
A nuestras familias y amigos por apoyarnos en todo.
A la Universidad Nacional del Centro del Perú, por ser la casa de estudio donde se está
obteniendo los conocimientos técnicos y teóricos en el marco de la Ingeniería Química
Ambiental, y donde además aprendimos lecciones de la vida cotidiana.

4. I. INTRODUCCIÓN
El incremento de la población trae consigo efectos que están y seguirán influyendo a los
recursos naturales, más aún cuando hablamos del consumo energéticos. En este rubro,
existen dos grandes problemas, siendo la disminución de las reservas petroleras y la
contaminación causada por la quema de los combustibles fósiles, que deben de ser
resueltas para las posteriores generaciones.
A partir de la revolución industrial (siglo XVIII Y XIX), que trayendo aportes importantes en
los avances tecnológicos, que influyó en la sociedad actual; se empezaron a presenciar
gases emitidos por la producción de aquella época, y que recién la toma de conciencia de
las personas surgió a partir del siglo XX (Fernández et. al., 2012).
El petróleo se consideró durante mucho tiempo como principal fuente energética y un
principal motor de la economía mundial, aunque por la falta de yacimiento de este recurso
no renovable en la actualidad, tarde que temprano este dejara de ser un principal pilar de
la estabilidad mundial. Por lo que, en muchos periodos de tiempo se vieron incrementos de
precios en los combustibles, para el cual se presenció las necesidades de crear alternativas
con respecto a este recurso. Aunque, los recursos que se están usando actualmente, se
acabaran en un promedio de 41 años el petróleo, el gas natural en 63 años y el carbón en
218 años (Medina et. al., 2012).
La importancia de los biocombustibles surgió a partir de la crisis del petróleo de 1970,
provocando una relevancia mundial en la búsqueda de una fuente alterna que sustituya a
los combustibles derivados del petróleo (Fernández et. al. 2012), incluso aun teniendo
propuestas, sin éxito del alcance de gran parte de las personas, ya sea por el alto costo o
la poca influencia en dichas zonas.
Por lo que, el biodiesel es un recurso de producción de materiales renovable, como de
aceite vegetales y de grasas animales. Que en la actualidad está tomando mucho mayor
relevancia, mencionando que este disminuye la reducción de las emisiones de CO2 neta en
un 100%, en emisión de compuestos de azufre en un 100%, dado que este carece de este
componente; la emisión de CO en un 10 a 50%, entre otros muchos aportes (Alfonso, 2013).
Dado también los costos mínimos que estos pueden alcanzar, siendo una alternativa
eficiente y ambientalista con respecto a la búsqueda de una fuente alterna del petróleo.

5. II. RESUMEN
Actualmente, se están buscando nuevas fuentes de materias primas para la generación de
biocombustibles; las cuales deben caracterizarse por ser económicas, no competir directa
o indirectamente con la alimentación y no generar impactos negativos en el ambiente. Una
de las propuestas que está teniendo mayor aceptación es el uso de las microalgas ya que
son una alternativa para la obtención de biodiésel por su alto rendimiento de lípidos y su
perfil de ácidos grasos. Por eso este proyecto plantea un método de obtención de biodiesel
a partir de los mucho que hay en la actualidad, además de ellos se plantearan sus distintos
diagramas (bloques, operaciones y flujo) en donde mostraremos también el balance de
materia del diagrama de flujo y daremos nociones fundamentales del balance de materia.
Para ello se realizó una búsqueda actualizada de los trabajos de investigación relacionados
con la producción de biodiésel a partir de microalgas, la producción de biomasa, las técnicas
de extracción, los procesos biotecnológicos implementados en sistemas de cultivo, la
transesterificación y los otros sistemas que complementan al proceso de este proyecto, con
especial énfasis en las entradas y salidas de masa de cada instrumento. Y como resultado
en este proyecto tenemos a el proceso general de obtención de biodiesel a partir de
microalgas, sus respectivos diagramas además de poder ver la realización del balance de
materia con los distintos datos de entrada y salida de cada equipo utilizado en el proceso.
En conclusión, el uso de microalgas para la obtención de biodiésel representa una técnica
viable gracias a su alto contenido lipídico y a su perfil de ácidos grasos, aunque hace falta
el desarrollo de tecnologías que disminuyan el costo de producción

6. III. OBJETIVOS:
OBJETIVO GENERAL
➢ Realizar los balances de materia y energía en la producción de biocombustible
mediante el uso de microalgas
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
➢ Realizar el balance de materia en la producción de biocombustible.
➢ Realizar el balance de energía en la producción de biocombustible.

7. IV. MARCO TEÓRICO
4.1. COMPONENTES QUE ENTRAN
Para la producción de biodiesel a partir de microalgas, ingresan una serie de
componentes que le servirán a los distintos equipos en cada uno de los procesos.
4.1.1. Microalgas
Son microorganismos unicelulares microscópicos, de metabolismo autótrofos
y heterótrofos. Las microalgas autótrofas necesitan de compuestos
inorgánicos como CO2, sales, agua y una fuente de energía lumínica para su
optimo crecimiento (Fernández et al., 2012).
Las microalgas tuvieron gran importancia en la producción de biodiesel, por
las altas concentraciones de lípidos que posee, además de la gran eficiencia
fotosintética, además de que puede crecer en distintos tipos de aguas, siendo
marinas, dulces o residuales. Siendo esta última, otra de las razones que gran
variedad de estas especies sirven como ficorremediación de aguas residuales
(Castillo et al., 2017).
4.1.2. Aire seco
Este tipo de aire se le puede considerar teórico, o incluso con previa
intervención de equipo para que las condiciones sean los más óptimos.
Siendo el concepto más apropiado de esto que es aquel aire cuya
composición de humedad sea mínima o nula (Armendáriz, 2011).
En procesos, sirve como entrada del secador, para extraer la humedad del
material al secador, saliendo como aire húmedo (Acosta et al., 2008).
4.1.3. CO2
El CO2 es un material gaseoso producido de las actividades del ser humano,
además de ser uno de los elementos que necesitan las microalgas para su
crecimiento (Cardenas, 2010). En el proceso de extracción, se utiliza este
elemento, brindándonos la separación de los materiales y de los lípidos a
utilizar, siendo este último el fundamental a utilizar en el proceso (Castillo et al.,
2017).
4.1.4. Etanol
El etanol es un líquido claro e incoloro, inflamable, muy hidrosoluble y hierve a unos 78 °C.
Se obtiene a partir de la fermentación de anaeróbica de los hidratos de carbono (Velasco,
2014).

8. El etanol se utiliza en remplazo de metanol, en el proceso de transesterificación, por ser de
producción renovable, de residuos agrícolas poniendo como ejemplo, y más amigable con
el ambiente (Fernández et al., 2012).
4.1.5. KOH
El hidróxido de potasio sirve como catalizador en el proceso de transesterificación.
4.2. Componentes que salen
Cuando los equipos realizan su respectiva función, siempre en su resultante
encontramos a lo que se necesita para seguir el procedimiento, y otro es lo materiales
que salen del sistema y que ya no se necesitan.
4.2.1. Agua residual
Son aguas que son utilizadas y vertidas, con ciertos componentes, de las cuales pueden
ser tratadas y reutilizadas (Choy, 2008).
En la producción, es una corriente de salida de la centrifugación, siendo que de esta la
biomasa húmeda prosigue para el siguiente equipo, mientras que el agua saliente de esta
acción, tiene dos opciones, se desecha o se puede reutilizar, esto se decide según los
componentes de las aguas contando con las condiciones que requiere las microalgas
(Monthieu, 2010).
4.2.2. Aire húmedo
El aire húmedo se le considera al aire con una gran cantidad de humedad con respecto al
aire seco (Fernández et al., 2012). Por lo que, en el proceso de secado, es la corriente de
salida, antes empleada como aire seco. En esta acción, es utilizada para la extracción de
la humedad de la biomasa húmeda, dando pase a la biomasa seca al siguiente proceso, y
saliendo esta con la cantidad de agua que poseía la biomasa inicial.
4.2.3. Materia seca
La biomasa de las microalgas posee lípidos del cual, será parte de estos del cual saldrá el
biodiesel (Armendáriz, 2011). La materia seca resulta de una corriente de salida del proceso
de extracción, resultando en la separación de la biomasa seca en dos compuestos, lípidos
y la materia seca, siendo esta ultima la que sale del sistema.
4.2.4. Glicerina
La glicerina es un compuesto que se presenta en las grasas de origen animal y vegetal,
que están combinada en los triglicéridos, carente de color y de consistencia viscosa. Por lo
regular solo se componen en 10% del material (Posada & Cardona, 2010). Corriente de
salida del decantador, siendo expulsados estos con residuos sobrantes de los demás
procesos.

9. 4.2.5. Triglicérido
Los triglicéridos son compuestos que provienen del glicerol y tres ácidos grasos, del cual
su nombre. Son parte de la composición de la grasa corporal, grasa animal y vegetal. En
caso de las microalgas, gran parte de estas son excelentes fotosistetizadoras de este
compuestos, que posteriormente a formar parte de su biomasa que crear estas mismas
(Castillo et al., 2017).
4.2.6. Biodiesel
El biodiesel es producto biocarburante o biocombustible a partir de aceites animales y
vegetales. Actualmente, este recurso está siendo producido como sustituto ante los
combustibles fósiles (Álvarez, 2009).
Producto final del sistema, almacenado en un depósito con las condiciones requeridas.
EQUIPOS UTILIZADOS:
Cada equipo utilizado en el proceso de producción de biodiesel a partir de microalgas tiene
una función en específica dentro de todo el proceso, a continuación, se describirán los
equipos empleados.
Centrifugador (H-110): Que es un método en el que se pueden separar sólidos de líquidos
de diferente densidad mediante una fuerza centrífuga. (Mercado, 2014)
Secador (B-120): Se utilizará el secado por aspersión que se utiliza para separar y secar
los componentes sólidos de la suspensión sólido-líquido.
Extractor (X-130,131,132,133): Se usará la extracción con fluidos supercríticos, esta
técnica utiliza dióxido de carbono al someterlo a cierta temperatura y presión para que se
convierta en un fluido supercrítico
MATERIA OBTENIDA DESPÚES DEL PROCESO:
Esta es la materia que se obtiene luego de que todos los equipos hayan realizado su
respectivo proceso.
BIODIESEL: El biodiesel es por definición un biocarburante o biocombustible líquido
producido a partir de los aceites vegetales y grasas animales. La ASTM (American Society
for Testing and Material Standard) describe al biodiesel como ésteres mono alquílicos de
ácidos grasos de cadena larga, derivados de lípidos tales como aceites vegetales o grasas
de animales, y que se pueden emplear en motores de ignición de compresión o sea los
motores del tipo “Diesel”.

10. 4.3. PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE
MICROALGAS
4.3.1. CENTRIFUGADORA
Es un proceso mecánico que se emplea para la separación de solidos de un medio acuoso,
mediante el uso de la fuerza centrífuga, que permite la recuperación de los sólidos en el
tambor de la centrifuga y en los extremos de los platos, una vez concluida la cosecha, se
procede a recolectar la biomasa del tambor y de los platos con el empleo de una espátula
de plástico, esta biomasa se va colocando en recipientes adecuados para facilitar las
siguientes etapas de producción de biodiesel.
4.3.2. SECADORA

11. Este proceso es el que se encarga de separar y secar las microalgas húmedas para poder
obtener biomasa seca y así en el próximo proceso tener una buena cantidad de pureza de
extracción.
4.3.3. EXTRACCION DE LIPIDOS
La extracción de lípidos se llevará a cabo mediante la extracción con fluidos súper críticos
en el cual se utilizará dióxido de carbono al someterlo a cierta temperatura y presión para
que se convierta en un fluido supercrítico, es decir por encima de su punto crítico
termodinámico, adquiriendo la propiedad de difundirse a través de los sólidos como un gas
y de disolver los materiales como un líquido. Los fluidos supercríticos tienen la capacidad
de extraer ciertos compuestos químicos de muestras sólidas complejas, con el uso de
determinados solventes específicos bajo la combinación de temperatura y presión así
obteniendo los lípidos de las microalgas secas.
4.3.4. MEZCLADOR

12. Esta maquinaria se usa para mezclar el hidróxido de potasio como catalizador y el
etanol que entra en el reactor.
4.3.5. REACTOR
Para el diseño del reactor de transesterificación para la producción de biodiesel por
catálisis básica homogénea, se consideró un reactor de mezcla completa (CSTR).
4.3.6. CONVERSIÓN A BIODIESEL
Conversión a biodiesel: Para la transformación del lípido, obtenido en la etapa anterior, a
biodiesel se tiene que realizar un proceso de transesterificación (reacción entre un
triglicérido y un alcohol), que es el método que más usa en aceites vegetales. De manera
resumida nos explica Torres et.al (2015) en el siguiente diagrama:

13. La relación molar entre el triglicérido y el alcohol es de 1:6, con una temperatura de reacción
de 50 ºC y como catalizador se usa una base (KOH) al 1% en peso. La grasa es calentada
a 50 ºC para después ser mezclado con el metóxido obtenido al mezclar el alcohol y el
catalizador (KOH). Cuando se alcanza la temperatura de reacción empieza a ser agitada la
mezcla a 525 rpm por 90 minutos. Para poder separar los productos (biodiesel y glicerina)
se tiene que hacer reposar por 48 horas en un embudo de decantación. La glicerina se
ubica en la parte inferior por su mayor densidad y el biodiesel en la parte superior por su
menor densidad. El biodiesel decantado pasa a un proceso de purificación, en donde es
mezclado con agua y obtener una mezcla de biodiesel-agua. El biodiesel es purificado hasta
alcanzar un pH neutro.
4.3.6. TRANSTERIFICACIÓN
La reacción de transesterificación es una parte de la importante para la producción de
biodiésel. En este proceso se da la transferencia de un grupo acilo, que puede suceder
entre un éster y un ácido (acidólisis), un éster y otro éster (Inter esterificación) o entre un
éster y un alcohol (alcohólisis)
La reacción global del proceso de transesterificación es:

14. El desarrollo de nuevos catalizadores que mejoren las condiciones de los procesos de
esterificación, reduciendo los impactos ambientales y la corrosión que causa el uso de
catalizadores convencionales (NaOH, KOH y H2 SO4), representa un reto para la
sustentabilidad de los procesos de esterificación.
El mecanismo de reacción que se lleva acabo es el siguiente:
• El alcohol se transforma en un alcóxido por estar en medio básico.
• El alcóxido es el nucleófilo que ataca al carbono (electrófilo)
• El oxígeno se carga negativamente y se unen el grupo nucleofilico.
• El oxígeno con carga negativa forma un enlace doble con el carbono, luego de hacer
una ruptura con el otro oxígeno.
• Se realiza el mismo procedimiento con los otros moles de alcohol.
• Se forma 3 moles de esteres, la mezcla de estos esteres forma a lo que llamamos
BIODIESEL.
4.3.7. DECANTADOR:
El proceso de decantación con el uso del equipo sirve para separar la mezcla mediante la
densidad. Lo obtenido del fondo del destilador, que abarca la glicerina, el metil-ester, y sales
que se lleva al decantador, en el que se divide el metil-ester de lo que queda de los
productos. Consiguiendo por otra parte la mezcla de glicerina al 89.9%, lo que sobra en
impurezas y sales (jabones, catalizadores ácidos) y por otro el biocombustible.
Requerimiento para operar: Se necesita de un temple de 24,9°C, a presión cero PSI, con
una extensión de 12 hrs mínimo. Una que otra del refinado mantiene un proceso, el en cual

15. queda terminado después del decantador, debido a varias empresas considerando que la
purificación del biocombustible es muy costosa para su generación.
4.3.8. TORRE DE ABSORCIÓN:
En la torre de absorción se separa el biodiesel de los triglicéridos que es el conjunto que
sale del decantador, en este proceso tenemos al carbono como absorbente, al triglicérido
como absorbato, al biodiesel como absorbado y este último tendrá una pureza
recomendable para el uso como biocombustible.
4.4. DEFINICIÓN DE BALANCE DE MASA:
La definición de un balance de masa es simple. Se reduce a la aplicación práctica de la Ley
de conservación de la materia. Dicha ley, nos indica que toda la masa que entra a un
sistema sale y/o se acumula, según el tipo de sistema que tengamos. En pocas palabras,
la masa no se crea ni se destruye, sólo se transforma.

16. 4.4.1. IMPORTANCIA:
Los balances de masa son muy importantes, ya que son la base para cálculos mucho más
avanzados, además de darnos información sobre las concentraciones másicas de las
tuberías que forman parte del estudio y calcular por ende los tamaños de los equipos que
forman parte de un proceso, de modo que permiten estimar costos.
4.5. CORRIENTES:
Las corrientes representan la entrada y salida de masa a los sistemas. Se representan
como líneas con flechas que indican el sentido del flujo (si entra o sale). Las corrientes son
muy importantes en el balance de masa, ya que permiten obtener datos y calcular valores
de entrada o salida de un sistema al aplicar el balance, así como también, caracterizar tanto
las entradas como las salidas de masa de un sistema.
4.6. BASE DE CÁLCULO:
Es la referencia elegida para los cálculos que se proyectan hacer en un problema particular,
y una selección apropiada de la base de cálculo con frecuencia permite resolver el problema
con mayor facilidad.
La base puede ser un periodo de tiempo (horas), o un peso dado de un material (5 lb de
CO2) o cualquiera otra cantidad.
Para la selección, se sigue ciertas normas generales, entre las que tenemos:
• Debe retenerse fácilmente en la memoria.
• Debe facilitar los cálculos y el planteamiento de las ecuaciones.
• Como regla general, no cambiar en el transcurso de un problema; sólo en caso
indispensable y mediante una ventaja evidente se justifica este cambio de base. En
estas condiciones se debe especificar claramente la relación entre la nueva base y
la precedente.
• Aquellos materiales de composición conocida o que durante el proceso no sufren
modificaciones son de gran utilidad en la selección de una base.
• En los procesos permanentes las bases más comunes corresponden a un tiempo
determinado o en una cierta cantidad de algún material.
• Para procesos cíclicos el tiempo o la cantidad de un material correspondiente a un
cicló son las bases generalmente aceptadas.
• En los procesos variables se toma un diferencial de tiempo o masa de algún
material con el mismo objeto.

17. Debido a la gran variedad de situaciones y a sus múltiples objetivos en los balances, las
sugerencias anteriores deben tomarse como guías y no con un carácter absoluto.
METODOLOGIA PARA LA APLICACIÓN DE UN BALANCE DE MASA
I. Primer paso y el más importante de todos: Leer bien y entender el problema. No
podemos resolver nada si no entendemos a ciencia cierta la situación y lo que nos
están preguntando. Hay que tomarse un tiempo para leer con calma, entender lo que
sucede y lo que se quiere obtener al finalizar. Es como trazarse un objetivo claro a
realizar con el balance de masa.
II. El siguiente paso, es plasmar o recrear el proceso en una hoja en blanco o cuaderno.
Realizar un dibujo o diagrama simple del proceso, utilizando símbolos estándar para
cada equipo o simplemente círculos o cuadrados para representarlos. En el dibujo,
incluir las corrientes de entrada y salida y colocarles puntas de flecha, indicando el
sentido del fluido que va a atravesar el sistema, siendo lo más específicos posible.
Además, es muy útil darle nombre a las corrientes colocándoles letras mayúsculas.
III. Trazar los límites del sistema en el dibujo, con un color diferente al que se utilizó
para realizar la representación gráfica del sistema a estudiar. Asignar y rotular
símbolos diferentes a cada variable conocida del proceso y plasmarlas en el dibujo
sobre las corrientes donde éstas se encuentren.
IV. Colocar sobre las corrientes todos los valores conocidos de composición y flujo
involucrados en el proceso a estudiar.
V. Seleccionar una base de cálculo.
VI. Plasmar cada variable desconocida del sistema, con símbolos diferentes sobre las
corrientes en donde se encuentren y contabilizarlas en total.
VII. Escribir debajo del diagrama los balances de masa, indicando el tipo de cada uno de
ellos (global o particular).
VIII. Identificar si el número de variables desconocidas es igual al número de ecuaciones
independientes que se tienen.
IX. Resolver el problema.
X. Verificar los resultados.
5. DIAGRAMAS

18. 1.Microalgas
2. Agua residual
3.Aire seco
4. Aire húmedo
5. CO2
6. Materia seca
7. KOH
8. Etanol
9. Glicerina + sólidos
10. Triglicérido
11. Biodiesel
Cultivo de alga
Centrifugación
Secado
Extracción
Transesterificación
Decantación
Torre de adsorción
8
10
9
4
11
1 2
7
1
3
5 4
6

21. 6. PARTE EXPERIMENTAL
6.3. BALANCE DE MATERIA
1. Centrifugadora
a) Diagrama del proceso
b) No hay reacción química
c) Base de cálculo: 1 TM
d) Solución
✓ Balance De Materia Total (Sistema) donde Entrada= Salida
𝐴 = 𝐵 + 𝐶
𝐵 + 𝐶 = 1 … … … … … . . (1)
✓ Balance de materia parcial (Sistema, s)
𝐴 × 𝑤𝐴𝑠 = 𝐵 × 𝑤𝐵𝑠 + 𝐶 × 𝑤𝐶𝑠
1 (
35
100
) = 𝐵 (
5
100
) + 𝐶 (
80
100
)
5𝐵 + 80𝐶 = 35
𝐵 + 16𝐶 = 7 … … … … … … (2)
o De la ecuación (1) 𝑦 (2) se calcula 𝐶
𝐵 + 16𝐶 = 7 … … … … … … (2)
𝐵 + 𝐶 = 1 … … … … … … . . . (1)
15𝐶 = 6
𝐶 = 0,4 𝑇𝑀
𝐵 = 0, 6𝑇𝑀
2. Secador
a) Diagrama de Proceso
Simbología:
𝐵𝑖𝑜𝑚𝑎𝑠𝑎 = 𝑠
𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙
= 𝑎
A: Microalgas = 1TM
C: Biomasa
%𝑊𝐴𝑠 = 35
%𝑊𝐴𝑎 = 65
%𝑊𝐶𝑠 = 80
%𝑊𝐶𝑎 = 20
%𝑊𝐵𝑠 = 5
%𝑊𝐵𝑎 = 95
C: Biomasa
B: Agua residual

22. b) No hay reacción química
c) Base de cálculo: 0,4 TM
d) Solución
✓ Balance De Materia Total (Sistema) donde Entrada= Salida
𝐶 + 𝐸 = 𝐹 + 𝐺
0,4 = 𝐹 + 𝐺 − 𝐸 … … … … . . (1)
✓ Balance de materia parcial (Sistema, s)
𝐶 × 𝑤𝐶𝑠 + 𝐸 × 𝑤𝐸𝑠 = 𝐹 × 𝑤𝐹𝑠 + 𝐺 × 𝑤𝐺𝑠
0,4 (
80
100
) + 𝐸 (
0
100
) = 𝐹 (
0
100
) + 𝐺 (
93
100
)
𝐺 = 0,344 𝑇𝑀
o Remplazando en (1)
𝐹 − 𝐸 = 0,056 𝑇𝑀 … … … … … … (2)
o MNP (Sistema, b)
𝐶 × 𝑤𝐶𝑏 + 𝐸 × 𝑤𝐸𝑏 = 𝐹 × 𝑤𝐹𝑏 + 𝐺 × 𝑤𝐺𝑏
0,4 (
0
100
) + 𝐸 (
1
0,01 + 1
) = 𝐹 (
91
100
) + 𝐺 (
0
100
)
0,99𝐸 = 0,91 𝐹
𝐸 = 0,9191 𝐹
o Remplazando en (2)
𝐹 = 0,6922 𝑇𝑀
𝐸 = 0,6362 𝑇𝑀
E: Aire seco
G: Sólido seco
F: Aire húmedo
%𝑊𝐶𝑠 = 80
%𝑊𝐶𝑎 = 20
%𝑊𝐶𝑏 = 0
%𝑊𝐸𝑠 = 0
%𝑊𝐸𝑎 =
%𝑊𝐸𝑏 =
h = 0,01 kg H2O/kg A.S
C: Biomasa húmeda = 0,4 TM
%𝑊𝐺𝑠 = 93
%𝑊𝐺𝑎 = 7
%𝑊𝐺𝑏 = 0
%𝑊𝐹𝑠 = 0
%𝑊𝐹𝑎 = 9
%𝑊𝐹𝑏 = 91
Simbología:
𝐵𝑖𝑜𝑚𝑎𝑠𝑎 = 𝑠
𝐴𝑔𝑢𝑎 = 𝑎
𝐴𝑖𝑟𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑜 = 𝑏

23. 3. Extractor
• Balance de Materia Total BMT (Sistema):
Entrada = Salida
S = M + A
0,344 = M + A … … (1)
• Balance de Materia Parcial BMP (Sistema, s):
SwSs = MwMs + AwAs
0,344 (
27,03
100
) = M (
100
100
) + A (
2
100
)
100M + 2A = 9,2983
50M + A = 4,6491 … … (2)
• Balance de Materia Parcial BMP (Sistema, P):
SwSs = MwMs + AwAs
0,344 (
72,97
100
) = M (
0
100
) + A (
98
100
)
A = 0,2561 TM
-Hallando M en la ecuación 2
M = 0,08786 TM
• Balance de Materia Total BMT (Extractor):
%𝑤𝐻𝑠 = 100%
%𝑤𝐻𝑃 = 0%
%𝑤𝐻𝐶 = 0%
M: materia seca
S: biomasa seca= 0,344 TM
B: CO2= 0,1 TM
R: recirculación= 0,1 TM
A: aceite
%𝑤𝐻𝑠 = 2%
%𝑤𝐻𝑃 = 98%
%𝑤𝐻𝐶 = 0%
%𝑤𝐻𝑠 = 0%
%𝑤𝐻𝑃 = 0%
%𝑤𝐻𝐶 = 100%
%𝑤𝐻𝑠 = 27,03%
%𝑤𝐻𝑃 = 72,97%
%𝑤𝐻𝐶 = 0%
%𝑤𝐻𝑠 = 0%
%𝑤𝐻𝑃 = 0%
%𝑤𝐻𝐶 = 100%
E: cantidad extraída Simbología:
- lípidos=p
- sólido seco=s
- CO2=c

24. Entrada = Salida
S + B = E + M
E = S + B − M
E = 0,344 + 0,1 − 0,08786
E = 0,3561 TM
• Balance de Materia Parcial BMP (Extracción, S):
SwSs + BwBs = EwEs + MwMs
0,344 (
27,03
100
) + 0,1 (
0
100
) = 0,3561wEs + 0,08786 (
100
100
)
0,3561wEs = 5,1232x10−3
wEs = 0,01438
• Balance de Materia Parcial BMP (Extracción, S):
SwSc + BwBc = EwEc + Mw𝐸𝑐
S (
0
100
) + 0,1 (
100
100
) = 0,3561wEc + M (
0
100
)
wEc = 0,28082
➔
wEs + wEc + wEp = 1
wEp = 0,7048
• Balance de Materia Total BMT (Separador):
𝐸 = Er
𝐸𝑟 = 𝑅 + 𝐴
𝑅 = 𝐸𝑟 − 𝐴
𝑅 = 0,1TM
Entonces las corrientes serán:

25. 4. Mezclador
Entrada=Salida
J+K=M
M= 0,08+0,02=0,1 TM
5. Reactor
M: materia seca= 0,08786 TM
S: biomasa seca= 0,344 TM
B: CO2= 0,1 TM R: recirculación= 0,1 TM
A: aceite= 0,2561 TM
E: cantidad extraída= 0,3561 TM Simbología:
- lípidos=p
- sólido seco=s
- CO2=c
J: etanol= 0,08 TM
K: KOH= 0,02 TM
M: etanol + KOH= 0,1TM

26. Hay reacción química
+ +
𝐴 + 3𝐵 → 3𝐶 + 𝐷
Base de cálculo: 0,2561 TM de alimentación
➔ Solo se convierte el aceite
? m de aceite alimentado = 0,2561 TMA (
98 TMP
100 TMA
) ? m de aceite alimentado = 0,251 TM
➔ Moles de etanol C2H5OH
PM = 46
TM
mol
? moles de etanol = 0,08 TMC2H5OH (
1 mol
46 TMC2H5OH
)
? moles de etanol = 1,7391 ∗ 10−3
mol TM
➔ Moles de triglicéridos
PM triglicéridos = 858
TM
mol
A
B C
D
M: etanol + KOH = 0,1
TM
Etanol = 0.08
KOH = 0.02
A: alimentación = 0,2561
TM
%Wap= 98
%Was = 2 (inerte)
P: productos que salen
Glicerina
Ester etílico
Solido seco
Triglicéridos

27. ? moles de triglicéridos = 0,2561 TMA (
98 TMT
100 TMA
)(
1 mol
858 TMT
)
? moles de triglicéridos = 2,9251 ∗ 10−4
mol TM
➔ Reactivo limitante y exceso
𝑅𝑒𝑠𝑡 =
𝑛𝐵
𝑛𝐴
= 3
𝑅𝑎𝑙𝑖𝑚 =
𝑛𝐵
𝑛𝐴
= 5,9454
B (Etanol) → EXCESO
A (Triglicérido) → LIMITANTE
➔ Productos
La conversion de RL es al 90%
? moles de triglicéridos que reacciona = 2,9251 ∗ 10−4
molTM (
90
100
)
? moles de triglicéridos = 2,6326 ∗ 10−4
mol TM
➔ Éster etílico
? moles de éster = 2,6326 ∗ 10−4
molA (
3 mol
1 molA
)
? moles de éster = 7,8978 ∗ 10−4
molTM
➔ Moles de glicerina
moles de glicerina = 2,6326 ∗ 10−4
molA (
1 molD
1 molA
)
moles de glicerina = 2,6326 ∗ 10−4
mol TM
➔ Triglicéridos sin reaccionar
? n de triglicéridos sin rxn = 2,9251 ∗ 10−4
molTM (
10
100
)
? n de triglicéridos sin rxn = 2,9251 ∗ 10−5
mol TM
➔ Sólido seco (Inerte)
Masa de sólido seco = 0,2561 molTMA(
2 TMS
100 TMA
)
Masa de sólido seco = 5,122 ∗ 10−3
mol TM
➔ Composición de los productos
SUSTANCIA ni (molTM) m (TM)
Glicerina 2,6326 ∗ 10−4 0,02474
Ester etílico 7,8978 ∗ 10−4 0,3011
Triglicéridos 2,9251 ∗ 10−5 0,0251
Solido seco 3,7081 ∗ 10−4
5,122 ∗ 10−4
TOTAL 1,4537 ∗ 10−3 0.3561

28. 6. Decantador
➢ BMT (sistema)
A=B+C
B+C=0.3561 …… (I)
➢ BMP (sistema, e)
A*𝑊𝐴𝑒 = B*𝑊𝐵𝑒 + C*𝑊𝐶𝑒
0.3561 * (
91.63
100
) = B(
0
100
) + C*𝑊𝐶𝑒
C*𝑊𝐶𝑒 = 0.3263 TM
➢ BMP (sistema, S)
A*𝑊𝐴𝑆 = B*𝑊𝐵𝑆 + C*𝑊𝐶𝑆
0.3561 * (
1.43
100
) = B*𝑊𝐵𝑆 + C*(
0
100
)
B*𝑊𝐵𝑆 = 5.122*10−3
TM
➢ BMP (sistema, G)
A*𝑊𝐴𝐺 = B*𝑊𝐵𝐺 + C*𝑊𝐶𝐺
0.3561 * (
6.94
100
) = B*𝑊𝐵𝐺 + C*(
0
100
)
B*𝑊𝐵𝐺 = 0.02474TM
➢ Corriente “B”
B = B*𝑊𝐵𝑆 * B*𝑊𝐵𝐺
B = 0.02980 TM
➢ Reemplazando (I)
C = 0.3263 TM
Simbología
• Glicerina: G
• Estér etílico + triglicérido: e
• Sólido seco: s
A: alimentación = 0.3561 TM
% A*𝑊𝐴𝐺 = 6.94
% A*𝑊𝐴𝑒 = 91.63
% A*𝑊𝐴𝑆 = 1.43
% C*𝑊𝐶𝐺 = 0
% C*𝑊𝐶𝑒 =
% C*𝑊𝐶𝑆 = 0 B: Líquido denso
C: Líquido menos denso
% B*𝑊𝐵𝐺 =
% B*𝑊𝐵𝑒 = 0
% B*𝑊𝐵𝑆 =

29. ➢ Composiciones
Corriente B = 0.02980
𝑊𝐵𝐺 0.02474
𝑊𝐵𝑒 0
𝑊𝐵𝑠 0,005122
Corriente C = 0.3262
𝑊𝐶𝐺 0
𝑊𝐶𝑒 0.3262
𝑊𝐶𝑠 0
6. Torre de Adsorción
➢ BMT (sistema)
C = E + D
E + D = 0.3262 …… (I)
➢ BMP (sistema, t)
C*𝑊𝐶𝑡 = E*𝑊𝐸𝑡 + D*𝑊𝐷𝑡
0.3263 * (
7.69
100
) = E (
99
100
) + D * (
2
100
)
Simbología
• triglicérido: t
• biodiesel: b
C: triglicéridos + biodiesel = 0.3262
% 𝑊𝐶𝑡 = 7.69
% 𝑊𝐶𝑏 = 92.31
E: triglicérido adsorbato
% 𝑊𝐸𝑡 = 99
% 𝑊𝐶𝑏 = 1
D: adsorbado
% 𝑊𝐷𝑏 = 98
% 𝑊𝐷𝑡 = 2

30. 99E + 2D = 2.5099
2E + 2D = 0.6526
97E = 1.8566
E = 0.01914
D = 0.30716
➢ Composiciones
Corriente: E = 0.02980
𝑊𝐸𝑡 0.01894 TM
𝑊𝐸𝑏 1.914 * 10−4
TM
Corriente: D = 0.30716
𝑊𝐷𝐺 6.16 * 10−3
TM=0,00616
𝑊𝐷𝑏 0.3010
6.2. CUADRO BALANCE DE MATERIA
7. BIBLIOGRAFÍA
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producción de biodiésel a pequeña escala. In Soluciones Prácticas-ITDG.
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