Este documento describe un estudio para optimizar la producción de biodiesel a partir de aceite de girasol mediante transesterificación con metanol usando la metodología de respuesta de superficie. Se evaluaron parámetros como la temperatura, la concentración de catalizador y la relación molar de metanol/aceite. El modelo de regresión generado mostró que estos parámetros afectan significativamente el rendimiento de biodiesel. Las condiciones óptimas predichas fueron 48°C, una relación molar de 6.825:1 y

1. Br. Marlin González
C.I: 17.897.149
Ingeniería Mecánica
Instituto Universitario Politécnico
“Santiago Mariño”
Extensión Porlamar.

2. SUPER
MACRO
MICRO
E
S
T
R
U
C
T
U
R
A
S
OPTIMIZACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE BIODIESEL DE ACEITE DE GIRASOL
USO DE RESPUESTA DE LA SUPERFICIE METODOLOGÍA

3. MICROESTRUCTURA
DISEÑO DE COMPUESTO
CENTRAL
LA
TRANSESTERIFICACION
DE TRIGLICÉRIDOS CON
EL ALCOHOL
RESPUESTA
METODOLOGICA DE
SUPERFICIE

4. OBJETIVOS DEL
TRABAJO
PARAMETROS
TEMPERATURA CONCENTRACION
DE CATALIZADOR
RELACION MOLAR
DE METANOL
EVALUAR LOS EFECTOS
OPTIMIZAR LAS CONDICIONES DE
REACCION
PARA
ANALIZAR LAS PROPIEDADES DE METILO PRODUCIDO Y LA
CALIDAD DE BIODISEL SE COMPARA CON PETRO- DIESEL

5. MATERIALES Y EQUIPOS
MATERIALES:
•EL ACEITE DE GIRASOL
•EL METANOL CON UNA PUREZA DE
99,5%
•HIDRÓXIDO DE POTASIO (KOH) EQUIPOS:
•REACTOR, EL PODER EUROSTAR
CONTROL VISC P7
•REACTOR LR 2000P AMPLIABLE DE
FORMA MODULAR
•EL REACTOR DE LABORATORIO IKA
DOBLE PARED CON CAMISA 2
LITROS VASOS DISPONIBLES EN
ACERO INOXIDABLE, CON VÁLVULA
DE DESCARGA INFERIOR.
•UN MEZCLADOR CON 8-290 RPM
MODELO DE CONTROL-VISC
EUROSTAR.
REACTOR LR 2000P

6. EXPERIMENTOS Y METODOS
DOS LITROS DE ACEITE DE GIRASOL VIERTE EN EL REACTOR Y SE DEJÓ
EQUILIBRAR A LA TEMPERATURA DE REACCIÓN A290 RPM. EL AGUA
CALIENTE QUE CIRCULA EN LA CAMISA DEL REACTOR PROPORCIONÓ EL
CALOR NECESARIO PARA LA REACCIÓN.
CANTIDADES VARIABLES DE CATALIZADOR SE DISOLVIERON EN DIVERSOS
CANTIDAD DE METANOL COMO SE DESCRIBE EN CADA PRUEBA. DESPUÉS
DE ALCANZAR UNA TEMPERATURA NECESARIA, SE AÑADIÓ EL METÓXIDO
DE POTASIO AL REACTIVO Y ERA MANTENIDO DURANTE 2 HORAS PARA LA
FINALIZACIÓN DE LA REACCIÓN.
DESPUÉS DE 2 HORAS SE TERMINÓ LA REACCIÓN DE
TRANSESTERIFICACIÓN Y LA MEZCLA FUE RETIRADO DEL REACTOR Y SE
VIERTE EN EL SEPARADOR DE EMBUDO PARA SEPARA BIODIESEL A PARTIR
DE GLICEROL. LA SEPARACIÓN DE DOS FASES QUE SE REALIZA POR
GRAVEDAD REQUIERE AL MENOS 4 HORAS. EL GLICEROL Y EL BIODIESEL
TIENEN UN PROFUNDO COLOR AMARILLO ROJO Y BRILLANTE COLOR.
DESPUÉS DE LA SEPARACIÓN DE BIODIESEL, SE DEBE LAVAR A CABO DE
IMPUREZAS Y AGENTES SIN REACCIONAR. EL BIODIESEL SE LAVÓ 10 VECES.
EN LA PRIMERA VEZ, LAVADO DEL BIODIESEL DEBE HACERSE LENTAMENTE
Y CON CUIDADO PARA EVITAR EL JABÓN FORMACIÓN. UN LITRO DE AGUA
DESTILADA CALIENTE SE UTILIZA POR 1 LITRO DE BIODIESEL. EN LOS
PRÓXIMOS TIEMPOS, EL PROCEDIMIENTO DE LAVADO SE PUEDE HACER MÁS
RÁPIDAMENTE HASTA QUE EL COLOR DE TURNOS DE AGUA A BLANCO.
FINALMENTE, EL BIODIESEL SE SECÓ COMPLETAMENTE POR JELL SÍLICE.

7. PROPIEDADES FÍSICAS DEL BIODIESEL

8. METODO DE SUPERFICIE DE RESPUESTA

9. RESULTADOS Y DISCUCION
MONTAJE DEL MODELO. Se utilizó RSM para optimizar la
reacción de transesterificación y los resultados experimentales.
Los rendimientos experimentales fueron
analizados para obtener un modelo de regresión.
Los valores predichos de rendimiento
de biodiesel fueron calculado utilizando el modelo de
regresión y se compara con los valores
experimentales.
Los coeficientes estimados del modelo
de regresión se dan en la Tabla 4. El valor del
coeficiente de determinación múltiple (R2 = 0,927)
revela que el modelo representa adecuadamente los
resultados experimentales mediante el paquete
estadístico "SPSS 16.0 para Windows“
Como se muestra en la Tabla 4, puede se
encontró que la variable con el efecto más
significativo sobre el rendimiento de aceite fue
la de término lineal de temperatura (p <0,001),
metanol al cociente de aceite (p <0,05) y Catalyst
concentración (p <0,01), seguido por los términos
cuadráticos de metanol a la proporción de aceite
(p <0,001) y la concentración de catalizador (p
<0,01) y las interacciones entre la temperatura y la
relación de metanol a aceite (p <0,05) y la
temperatura y el catalizador concentración (p
<0.05) tuvo efectos significativos en el
rendimiento de aceite.

10. ANALISIS DE SUPERFICIE DE RESPUESTA
Superficie de respuesta se ha aplicado con éxito para la
optimización de biodiesel la producción de grasa y aceite de
materias primas, incluyendo el petróleo mahua [15], el aceite de
Jatropha [16], aceite de colza de residuos [17] y grasa animal
[18]. RSM puede ser ilustrado con tres parcelas dimensionales
mediante la presentación de la respuesta en función de dos
factores y manteniendo la otra constante. Se visualizó por el
rendimiento de biodiesel en relación con la temperatura, el
metanol a la proporción de aceite y la concentración del
catalizador en la Figura 2 a 4.
Figura 2 indica la parcela de superficie de la reacción de
transesterificación de granada dio como una función de la
temperatura y metanol a la proporción de
aceite a Catalizador de concentración
0,679% en peso. Esta figura muestra que
la temperatura y la relación molar de
alcohol al petróleo tiene un efecto directo
sobre el rendimiento de éter metílico pero
hasta la cerca temperatura de alcohol y 6
hirviendo: 1 relación molar, entonces el
rendimiento de biodiesel
disminuido con el aumento de la relación
de temperatura y molar de alcohol a
aceite. Algunos obras
informó la reacción a
temperatura ambiente; la
mayoría de las
investigaciones han
centrado en la
transesterificación en el
punto de ebullición cerca
de alcohol. La
temperatura tiene
una influencia importante
en la velocidad de
reacción y llevado a una
mayor conversión de éter. Con el aumento de la temperatura de
reacción, el rendimiento de biodiesel aumentó rápidamente a cerca
del punto de ebullición del alcohol. A temperaturas bajas,
relativamente baja conversión a éter metílico evidente debido al
estado subcrítico de metanol. A mayor temperatura de punto de
metanol en ebullición, el alcohol se evapora y el rendimiento fue de
disminuido. También metanol al cociente de petróleo tuvo un efecto
significativo que producen disminución dramáticamente en alto valor
de estos.

11. OPTIMIZACIÓN DE LA CONDICIÓN DE
EXTRACCIÓN
CON EL FIN DE OPTIMIZAR LAS CONDICIONES DE
REACCIÓN, LAS PRIMERAS DERIVADAS PARCIALES DE LA
MODELO DE REGRESIÓN SE EQUIPARA A CERO SEGÚN X1, X2, X3
Y RESPECTIVAMENTE.
EL RESULTADO SE CALCULÓ COMO SIGUE: X1 = 48, X2 =
6,825 Y X3 = 0,679. BAJO TALES CONDICIÓN, EL RENDIMIENTO DE
BIODIESEL SE PREDIJO A SER 97,54%. LA EXPERIMENTAL SE
TRABAJO EN ESTA CONDICIÓN SE REALIZÓ DEBIDO A UN
RENDIMIENTO MÁXIMO EXPERIMENTAL. EN ESTO TRABAJO,
MAYOR RENDIMIENTO DE ÉSTER METÍLICO A UNA TEMPERATURA
DE 48 ° C, LA CONCENTRACIÓN DE CATALIZADOR DE 0,679% EN
PESO, 290 RPM DEL AGITADOR, 2H Y METANOL AL COCIENTE DE
ACEITE DE 6,825: 1 ES OBTENIDO 98,181%.

12. CONCLUSION
METODOLOGÍA DE SUPERFICIE DE RESPUESTA SE APLICÓ CON ÉXITO
PARA TRANSESTERIFICACIÓN DE METANOL.
LOS COEFICIENTES DE REGRESIÓN ALTOS DE LA SEGUNDA PARA
POLINOMIO MOSTRÓ QUE EL MODELO ESTABA BIEN EQUIPADA CON LOS DATOS
EXPERIMENTALES.
EL ANOVA IMPLICABA QUE LA RELACIÓN MOLAR DE ALCOHOL A ACEITE;
TEMPERATURA DE REACCIÓN Y CONCENTRACIÓN DE CATALIZADOR TIENE EL GRAN
FACTOR IMPORTANTE QUE AFECTA EL RENDIMIENTO DE BIODIESEL. LA
PRODUCCIÓN DE BIODIESEL TIENE UN COMPORTAMIENTO NEGATIVO POR
CUADRÁTICA LA TEMPERATURA, LA RELACIÓN MOLAR DE ALCOHOL A ACEITE Y LA
CONCENTRACIÓN DE CATALIZADOR.
FUE PREDICHO QUE LA CONDICIÓN DE REACCIÓN ÓPTIMO DENTRO DEL
RANGO EXPERIMENTAL HARÍA SER LA RELACIÓN MOLAR DE 6,825: 1 Y LA
TEMPERATURA DE 48 ° C Y LA CONCENTRACIÓN DE KOH IGUAL A 0.679WT%. EN LA
CONDICIÓN ÓPTIMA PODEMOS LLEGAR A PRODUCIR DE 98.181%. EL ÉTER DE
METILO QUE PRODUCE EN CONDICIONES ÓPTIMAS TIENE PROPIEDADES
ACEPTABLES Y SE COMPARA BIEN CON PETRO-DIESEL. DISPONE DE AZUFRE
INFERIOR, RESIDUO DE CARBONO Y ÁCIDO NÚMERO DE PETRO-DIESEL, PERO LA
VISCOSIDAD CINEMÁTICA, EL NÚMERO DE CETANO Y CALEFACCIÓN VALOR DE
PETRO-DIESEL ES ALGUNOS MEJORES RELATIVA A BIODIESEL. FINALMENTE,
PODEMOS CONCLUIR QUE EL BIODIESEL SERÁ UNA ALTERNATIVA ADECUADA PARA
LA SUSTITUCIÓN DE PETRO-DIESEL SIN NINGUNA MODIFICACIÓN EN EL MOTOR.