TITULO DEL PROYECTO

ANÁLISIS DE LAS PROPIEDADES DE FLUJO A BAJA TEMPERATURA DE BIODIESEL OBTENIDO

CON ACEITE FRACCIONADO DE PALMA, CON DOS ALCOHOLES DIFERENTES.

Entidad que ejecuta

UNIVERSIDAD LIBRE

Duración del proyecto

12 meses

Lugar de ejecución del proyecto

Ciudad Bogotá

Departamento Cundinamarca

Persona responsable del proyecto

MANUEL CIFUENTES tel 3123239072 manucifue@hotmail.com

Candidato a Magister Ingeniería

Descriptores / Palabras claves:

biodiesel de aceite de palma, fraccionamiento, cristalización, punto de nube, punto de fluidez.

Descripción del Proyecto

RESUMEN

En este trabajo se aplica la técnica del fraccionamiento del aceite de palma mediante la

separación de estearinas por tratamiento termico, para reducir la cantidad de acido palmitico

del aceite de palma, y consecuentemente, sus metil-esteres en el biodiesel obtenido, y se

evalua las propiedades de flujo del biodiesel a bajas temperatura preparado con el aceite

fraccionado. Las variables que se tienen en cuenta para dicho proceso son la temperatura de

calentamiento (o de fusión) del aceite de palma, y el tiempo de estabilización, todo lo

anterior buscando que el acido palmítico presente, en proporción cercana al 50 % sobre el

aceite de palma, se cristalice a 63ºC, aumentado la proporción de acido oleico con punto de

fusión a 16 ºC, mejorando consecuentemente las propiedades de flujo a bajas temperaturas

del biodiesel preparado con el aceite de palma fraccionado.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Identificación del problema

El biodiesel de aceite de palma posee excelentes propiedades como combustible para

motores. Sin embargo, asociado con su composición química altamente saturada, este

biocombustible presenta un deficiente desempeño a temperaturas cercanas a la temperatura

ambiente de varias ciudades colombianas. A 16 ºC, empieza a formar pequeños cristales, los

cuales, a medida que la temperatura sigue disminuyendo, aceleran su crecimiento y se

aglomeran, de tal modo, que a una temperatura entre 12 y 9 ºC pueden llegar a impedir

completamente el flujo del combustible. El aceite de palma es solido a temperatura ambiente,

y su constituyente principal, el acido palmítico, funde a 63ºC, lo cual, afecta igualmente, la

fluidez del biodiesel una vez preparado.

Justificación del proyecto

Este proyecto debe ser realizado ya que los resultados permitirán mejorar las propiedades del

biodiesel, evitando taponamiento de filtros, de inyectores, mejorar la ignición en el cilindro,

mejorar el encendido del motor, y otros, con una técnica de fraccionamiento muy simple y

económica, consistente en calentar el aceite de palma sólido para que los triglicéridos de mas

bajo punto de fusión se separen como oleínas y la fracción que permanezca solida, se separe

como estearinas. Debido a la sencillez del proceso, el producto resultante puede utilizarse para

la elaboración de biodiesel de consumo directo, para mezclarlo con biodiesel preparado con

aceite no fraccionado o para mezclarlo con diesel de petróleo. Los componentes de la fracción

solida denominada estearinas, tienen altos puntos de fusión, son separados del proceso.

OBJETIVOS DEL PROYECTO

OBJETIVO GENERAL

Determinar las características de fluidez a baja temperatura del biodiesel obtenido con aceite

de palma fraccionado, mediante esterificación con dos alcoholes distintos, metanol y etanol.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Establecer las condiciones de tiempo y temperatura, óptimas para realizar el fraccionamiento

de ácidos grasos del aceite de palma, como mecanismo para mejorar posteriormente en el

biodiesel las propiedades de flujo a baja temperatura.

Medir el punto de fluidez, el punto de nube, la composición química en metilesteres,

viscosidad, densidad, y poder calorífico, del biodiesel obtenido con el aceite que presentó la

mejor relación tiempo temperatura de fraccionamiento .

Determinar el comportamiento del biodiesel obtenido por transesterificación con metanol y

con etanol, en términos de propiedades de flujo, poder calorífico y rendimiento másico de

producción

Comparar las propiedades del combustible obtenido a partir del aceite de palma fraccionado,

con las propiedades del biodiesel preparado con aceite sin fraccionar, y establecer diferencias

en sus rendimientos y en su comportamiento fisicoquímico.

METODOLOGIA

Montaje experimental

El fraccionamiento del aceite de palma, se realiza en el montaje representado en la figura 1. El

recipiente posee un enchaquetado, para la transmisión de calor, además de un control de

temperatura, de tal manera que con el contenido del interior que es el aceite, se pueda

intercambiar calor hasta la temperatura de prueba.

En el interior del recipiente, se coloca una malla fina, la cual sostiene la fase solida del aceite,

mientras la fase liquida, se separa durante el tiempo de prueba.

Una vez obtenidas las oleínas, durante el tiempo y a la temperatura de prueba, estas son

separadas del resto del material gracias a una válvula de salida que permite e drenado del

liquido. Antes de la válvula hay otra malla que retiene cualquier fracción solida presente.

Una vez se extrae la fracción líquida a la temperatura de prueba, esta es utilizada para la

elaboración de biodiesel. El objetivo del montaje es obtener un nivel de fraccionamiento

suave, de tal modo que la fase liquida separada a la temperatura de prueba disminuyan sus

puntos de fusión, de tal manera que a temperaturas cercanas a la del ambiente, sean

productos líquidos. No se trata de retirar completamente uno o varios de los componentes

más saturados del aceite original, sino lograr una migración de tales componentes de una

fracción a la otra.

Este procedimiento se repetirá para cada nivel de la variable tiempo, y para cada nivel de la

variable temperatura, para luego con el aceite fraccionado, elaborar biodiesel, al cual se le

medirá su punto de fluidez, punto de nube, densidad, viscosidad y poder calorífico. Al aceite

fraccionado, (las oleínas), se le analizará la composición química en ácidos grasos.

Para ninguna prueba, se utiliza aceite residual de la operación de un nivel anterior, sino una

muestra nueva de aceite.

Diseño experimental

El trabajo de laboratorio se proyecta con una pre-experimentación para garantizar el ajuste de

las variables, los materiales y los resultados. La fase experimental, está determinada por un

diseño compuesto pequeño para dos factores o variables, temperatura y tiempo, combinadas

en tres niveles, así mismo, tendrá dos bloques, uno en el que, la conversión de los triglicéridos

a esteres se realizará con metanol, y otro en el que la conversión de los triglicéridos a esteres

se realizará con etanol. Para la conversión de los triglicéridos a esteres, se utilizará catalizador

Hidróxido de sodio en todos los casos. En total se tienen 12 experimentos, 6 por cada bloque.

No se tienen en cuenta los efectos de parámetros como altura sobre el nivel del mar, tasa de

enfriamiento, y velocidad de separación de las fracciones, por considerarse de menor cuantía

su efecto comparativo sobre los resultados. Dado que el acido palmítico tiene un punto de

fusión de 63 ºC, que su proporción sobre la totalidad del aceite se acerca al 50%, pero que aun

así hay otros componentes con puntos de fusión inferiores, se realizará ensayos a 40-50 y 60

ºC para la separación de oleínas, durante 1-3 y 5 horas de separación. Los aceites fraccionados

obtenidos, serán convertidos en biodiesel, y a este se le practicaran los análisis respectivos.

El diseño que se plantea es el siguiente:

Variable Nivel bajo Nivel medio Nivel alto

Temperatura ºC 30 45 60

Tiempo (Horas) 1 3 5

factor -1 0 1

Bloque 1: metanol

Experimento Factor 1 Factor 2

1 -1 -1

2 1 1

3 -α 0

4 α 0

5 0 - α

6 0 α

Bloque 2 : Etanol

Experimento Factor 1 Factor 2

1 -1 -1

2 1 1

3 -α 0

4 α 0

5 0 - α

6 0 α

El valor de α corresponde a 1.19

Resultados esperados

Se espera obtener una expresión que relacione el punto de fluidez y de nube del biodiesel, con

la cantidad de oleínas extraídas a varias temperaturas y durante varios rangos de tiempo.

En las expresiones se espera una relación en la cual a menor cantidad de olefinas obtenidas, se

encuentren menores valores de punto de fusión de los metilesteres en el biodiesel, lo cual

presupone mejor comportamiento durante el almacenamiento y la inyección en el motor. Con

esta investigación, es posible que las olefinas se puedan utilizar como materia prima para la

elaboración de biodiesel, ya sea como constituyente principal, o como materia de

enriquecimiento de biodiesel elaborado con aceite de palma sin fraccionar, para mejorar las

propiedades de flujo a bajas temperaturas, sin incurrir en grandes procesos de separación de

cristales, ya que el fraccionamiento planteado, considera únicamente un aumento leve en la

temperatura del aceite de palma.

Conclusiones

Se tendrá información de la influencia del tipo de alcohol en la esterificación de glicéridos a

esteres a partir de aceite fraccionado con alta proporción de oleínas en la composición.

Se evaluará la composición final del biodiesel preparado en términos de tipo de esteres, y de

ácidos grasos presentes.

Se determinará la relación entre la composición de metilesteres y las propiedades de flujo a

baja temperatura del biodiesel preparado con aceite de palma fraccionado.

Se determinará el tiempo y la temperatura de fraccionamiento más adecuado para la

producción de biodiesel con propiedades aceptables de fluidez a baja temperatura.

Se determinará las propiedades del biodiesel obtenido correspondiente a poder calorífico y

rendimiento másico del proceso, comparativamente con el biodiesel obtenido con aceite sin

fraccionar.