Diseño de una mini planta para producción de Biodiesel, el alumno debe realizar el diagrama de tuberías e instrumentos con el software P&ID y programar el control del procesos usando un PLC Siemens S7-1200

2. PROYECTO_BIODIESEL
Ing. Alejandro Cevallos
2

3. CURSO PROYECTO DE AUTOMATIZACION INDUSTRIAL
PROYECTO 7: BIODIESEL
1. DESARROLLAR EL MARCO CONCEPTUAL DEL PROYECTO
2. DIAGRAMA DE PROCESO
3. PROGRAMACION CON PLC O DCS
4. IDENTIFICAR LOS LAZOS DE CONTROL Y USAR FUNCIONES PID EN EL PROGRAMA
5. DIAGRAMA P&ID EN 2D Y 3D
6. INDICAR INSTRUMENTOS UTILIZADOS PARA LAS MEDICIONES
7. EVALUAR COSTO DEL PROYECTO.

4. NATURALEZA DEL BIODIESEL
El biodiesel se obtiene a partir de una gran variedad de
vegetales como :
soya,
maíz,
colza o palma,
reutilización de aceites usado en cocina o grasa animal.
4

5. ACEITE DE PALMA
5
El aceite de palma es el más utilizado del mundo, por delante del de
soja o el de colza. Es una materia global para la elaboración de una gran
cantidad de productos de la industria alimenticia y cosmética. Está
desplazando a las grasas hidrogenadas,

6. BIODIESEL A PARTIR DE ACEITE DE PALMA CRUDO
6
El biodiesel se produce a partir de Aceite de Palma, uno de
los aceites vegetales que mayor cantidad de ácidos grasos.
Debido a esta situación el aceite de palma no es recomendado para la
nutrición, ya que sus cadenas pueden formar deposiciones en las vías
sanguíneas, además de otros factores como la alta temperatura de
fusión.

7. BIODIESEL
El biodiesel es un combustible alternativo a los combustibles
fósiles, fabricado a partir de vegetales. La combustión de motores emite a
la atmósfera CO2 que es absorbida por vegetales en el proceso de
fotosíntesis, por consiguiente un motor de encendido por biodiesel no
modifica el ciclo de carbono sólo adiciona CO2 de la energía necesaria a la
fabricación del combustible
7

8. VENTAJAS DEL MEDIO AMBIENTALES DEL BIODIESEL
El Biodiesel es un combustible biodegradable que se disuelve
fácilmente en la naturaleza sin crear contaminación del ambiente, en
caso de derrame accidental.
El biodiesel permite una reducción notable de las emisiones
nocivas comparativas con los combustibles fósiles. Tiene un
balance neutro en CO2 porque se consume por fotosíntesis el dióxido
de carbono emitido en vegetales que se pueden usar para fabricar de
nuevo biodiesel.
8

9. MATERIA BASE: CULTIVOS OLEAGINOSOS
Las plantas vegetales utilizadas en la producción de biodiesel son
aquellas que permiten extraer su aceite, estos vegetales se llaman
oleaginosos.
9

10. ACEITES PARA LA FABRICACION DEL BIODIESEL
Lo aceites vegetales obtenidos de diferentes plantas y mezclando con
Alcohol Metanol produce la transesterificacion, en ingles tienen las
Denominaciones:
RME :Rape Methyl Ester (aceite de colza)
SME: Soja/Sunflower Methyl Ester (aceite de soya o girasol
PME: Palm Methyl Ester (aceite de palma)
10

11. 11
Uno de los aceites vegetales que presenta mayores ventajas, es el
aceite de palma por su sostenibilidad de producción industrial
agraria. La plantación de palma presenta altos rendimientos por
hectárea. Usa menos insumos para la elaboración de biodiesel.
ACEITES PARA LA FABRICACION DEL BIODIESEL

12. TECNOLOGIAS DE FABRICACION DEL BIODIESEL
Hay dos tecnologías :
Transesterificacion catalítica y no catalítica
la transesterificacion catalítica emplea una base como catalizador
Alcalino como el (NaOH) hidróxido de sodio conocida como soda
caustica , el (KOH) hidróxido potasio potasa caustica. Otro catalizador es
el acido sulfúrico (H2SO4) que es agresivo y peligroso.
12

13. 13
METODOLOGIAS DE FABRICACION DEL BIODIESEL
La transesterificacion catalítica básica es una mezcla con metanol y un
catalizador de carácter básico, esta mezcla produce biodiesel y glicerina.

14. OTROS INSUMOS Y SUMINISTROS
14
Se requiere agua en el lavado del biodiesel. El efluente
resultante es alcalino y tiene un contenido significativo de jabones,
grasas y trazas de metanol.
Insumos opcionales: de acuerdo con las normas nacionales,
antes de descargar los residuos al desagüe, se debe usar
sulfato de magnesio como floculante. Para la neutralización y
parcial purificación de la glicerina se requiere ácido fosfórico. Este ácido
también puede ser utilizado para facilitar y mejorar los resultados de la
tapa de lavado del biodiesel, aunque no resulta imprescindible.

15. 15
DIAGRAMA BFD: TANQUES DE ALMACENAMIENTO EN LA PRODUCCIÓN DE BIODIÉSEL

16. OPERACIÓN DE LA PLANTA
16
Se requiere 6 tanques. El tanque (T1) almacena aceite. El tanque (T2) es
para el metanol.

17. REACTOR TANQUE T4
17

18. 18
HMI: PANEL DE CONTROL
El sistema debe disponer de HMI para controlar el proceso, activar los
motores de agitación (M1) y (M2), la resistencia del reactor (R1).
Mostrar la temperatura del reactor, así mismo permitir digitar la
temperatura de trabajo. Cuando se activen los motores debe prenderse
la luces indicadoras.

19. 19
OPERACIÓN DE LA PLANTA Y SEGURIDAD
1. Según el diagrama de tiempos antes de operar el reactor las válvulas
(V1, V2, V3 y V4) deben estar cerradas
2.Transferir el aceite desde el tanque (T1), mediante la bomba (BM2) al
reactor, cuando el sensor de máxima indique lleno, se activa
3. El motor M2 de agitación y se calienta la resistencia R1 hasta 50°c

20. TRANSESTERIFICACIÓN
20
4. En el tanque (T3) se mezcla el catalizador (potasa cáustica, KOH) con el
alcohol (metanol). Al encender el motor M1 se agita la potasa hasta que
se disuelva (mínimo 15 minutos).

21. 21
TRANSESTERIFICACIÓN: ACTIVACION DEL REACTOR (T4)
5. Después de haberse calentado el aceite a 50ºC, abrir las válvulas (V1 y
V2) y transferir todo el metóxido al reactor (T4), cerrar ambas válvulas.
6. Dejar en el reactor la mezcla en agitación por 1.5 hs y manteniendo
una temperatura constante.

22. OPERACIÓN DE LA PLANTA Y SEGURIDAD
22
En caso de hacer varios lotes al día, pasar la mezcla utilizando la bomba
de transferencia (B1) al tanque decantador (T5). dejar reposar (mínimo 8
horas). Finalmente apagar

23. 23
TRANSESTERIFICACIÓN : REPOSO
Luego del reposo, se habrán separado dos productos: el biodiesel
(arriba) y la glicerina (abajo). • Drenar primero la glicerina abriendo las
válvulas V3 (en caso se haya decantado en el reactor) o V11 en caso se
haya utilizado el decantador. Almacenar la glicerina en una galonera
aparte.

24. 24
TRANSESTERIFICACIÓN : REPOSO
La glicerina se reconoce por su color marrón oscuro y porque es
bastante viscosa (espesa). Al drenar, no forma espuma. Cuando el
líquido se empiece a aclarar y hacer menos espeso, es que ya está
saliendo una mezcla de glicerina y biodiésel. En este momento, se debe
cerrar la válvula que se esté utilizando, esperar unos segundos a que el
contenido del reactor se asiente y, luego, volver a abrirla ligeramente,
para drenar lo último que quede de glicerina.

25. 25
TRANSESTERIFICACIÓN
En el proceso de drenaje de la glicerina, usar una máscara protectora
para vapores y evitar respirar cualquier emanación, ya que la glicerina
sigue conteniendo cantidades significativas de metanol. Es preciso
utilizar guantes. • Transferir el biodiesel al tanque de lavado utilizando
la bomba. Para esto, cerrar la válvula V3, V6, V12 y V13; luego, abrir las
válvulas V4, V5 y V7. Prender la bomba, y apagarla apenas empiece a
succionar aire

26. 26
En caso de haber usado el decantador (T5), el biodiesel se puede lavar
en el mismo tanque o se puede transferir al secador y realizar ahí el
lavado. Para esto se cierran las válvulas V4, V6, V8, V9, V11 y V13. y se
abren las válvulas V10, V12, V5 y V7; y se hace el trasvase utilizando la
bomba B1
TRANSESTERIFICACIÓN

27. MANEJO DE INSUMOS QUÍMICOS
27
Es muy importante tener en cuenta que se está trabajando con insumos
químicos peligrosos: el metanol es altamente inflamable y tóxico por
inhalación, ingestión y contacto; el KOH es corrosivo, irritante si se
inhala el polvo y quema la piel si se toca. Por ello, la adecuada selección
de ropa y equipamiento de seguridad, así como de los materiales que
estarán en contacto con estos químicos, es fundamental.

28. ROPA Y EQUIPAMIENTO DE SEGURIDAD
28
1. Emplear guantes de jebe (o de preferencia de nitrilo) todo el tiempo
que se trabaje con metanol y con KOH o NaOH. Enjuagar los guantes
de jebe inmediatamente con abundante agua luego de manipular el
KOH o NaOH, porque estas sustancias atacan el caucho. Emplear
guantes de cuero cuando se trabaje con superficies calientes.
2. Usar máscara con respirador para gases orgánicos y para partículas.
Utilizarla obligatoriamente cuando se trabaje con metanol y con
KOH o NaOH.
3. Usar lentes de protección cuando se trabaje con metanol y con
KOH o NaOH.
4 Mandil: Uso obligatorio todo el tiempo.
5 Botas de jebe:

29. 29
6. Se debe contar con extintores de espuma o de polvo seco en todo
lugar donde se almacene y/o manipule metanol, aceite y biodiésel, o
mezclas de ellos. Ubicarlos en lugares de fácil acceso y adecuadamente
marcados.
7. Como medida extra para casos de incendio, contar con un saco o
barril lleno de arena en un lugar visible y adecuadamente
marcado.
8. Contar con ducha de emergencia para casos de derrame o
salpicadura con metanol o con soluciones concentradas de
KOH, NaOH o ácidos. Asimismo, contar con dispositivo de lavado de
ojos para los mismos casos.
ROPA Y EQUIPAMIENTO DE SEGURIDAD

30. 30
T1 Tanque de aceite 200 L Acero o HDPE
T2 Tanque de metanol 200 L Acero
T3 Tanque de metóxido 15 L Acero inoxidable 304
T4 Reactor 70 L Acero inoxidable 304
T5 Decantador 200 L Acero
T6 Tanque de lavado/secado 200 L Acero
BM1 Bomba metanol Fierro
BM2 Bomba manual aceite Fierro
B1 Bomba de transferencia Fierro
F1 Filtro 1 - HDPE, celulosa
C1, C2 Panel eléctrico Metal
V1 - V13 Válvulas Acero inoxidable 304
PLANTA DE BIODIESEL

31. PLANTA DE BIODIESEL
31