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IMA 4° D | 01-diciembre-2016

BIODIESEL

INGENIERÍA MECÁNICA AUTOMOTRIZ ING. YADIRA L. GONSALEZ RAMIREZ QUIMICA GERARDO ZARATE ORDOÑEZ ROBERTO SALASAR SALASAR CRISTINA V. DE ROSARIO TOMAS HERRERA PEREZ

1

Índice Introducción CAPITULO I 1.1 planteamiento de la investigación 1.2 formulación del problema 1.3 objetivos de la investigación 1.3.1 objetivo general 1.3.2 objetivo particular 1.4 justificación del estudio 1.5 limitaciones de la investigación CAPITULO II MARCO TEORICO 1.1 Antecedentes de estudio 1.2 Bases teóricas 1.3 definiciones de términos 1.4 Hipótesis 2.4.1 hipótesis general 2.4.2 hipótesis especifica 1.5 Variables CAPITULO III 3.1 3.2

Técnicas e instrumentos para la recolección de datos Valides y confiabilidad del instrumento

INTRODUCCIÓN Este proyecto de investigación se enfocara en la creación de un elemento muy nuevo en el ambiente automotriz pues llevan años del uso de hidrocarburos y petróleos para el impulso de máquinas de combustión interna El biodiesel se obtiene por medio del proceso de alcoholisis, que es la reacción de una grasa o aceite con un alcohol (metanol o etanol) para formar ésteres y glicerol, estos ésteres son conocidos como biodiesel, el proceso de creación permite que el biodiesel sea apto para el uso en motores diesel. Este es un combustible limpio, biodegradable, no toxico, renovable que no contiene azufre, una pequeña introducción de lo que buscamos empieza con la Transesterificación de un aceite vegetal fue conducida por primera vez en 1853 por los científicos E. Duffy y J. Patrick, mucho antes de que el primer motor a diésel fuera puesto en marcha. El primer motor modelo de Rudolf Diésel, de un cilindro de hierro de 3 metros con un volante de rueda en las base funciono con su propio poder en Augsburgo, Alemania el 10 de Agosto de 1893. En memoria de este evento, el 10 de Agosto ha sido declarado el día Internacional del biodiésel. Rudolf Diésel expuso su motor en la feria mundial de Paris, Francia en el año 1900, el cual gano el reconocimiento más alto, el premio “Grand Prix”. Este motor fue tomado como ejemplo de la visión de Rudolf Diésel ya que el mismo funcionaba con aceite de maníí́; este era un ejemplo de un biocombustible mas no biodiésel ya que no había sido transesterificado. Diésel siempre pensóí́ que la utilización de un combustible proveniente de una masa biológica era el verdadero futuro de sus motores.

CAPITULO I 1.1

PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN

¿QUÉ ES EL BIODIESEL? El biodiesel es un biocarburante líquido producido a partir de los aceites vegetales y grasas animales, siendo la colza, el girasol y la soja las materias primas más utilizadas en la actualidad para este fin. Las propiedades del biodiesel son prácticamente las mismas que las del gasóleo (gasoil) de automoción en cuanto a densidad y número de cetano. Además, presenta un punto de inflamación superior. Por todo ello, el biodiésel puede mezclarse con el gasoli para su uso en motores e incluso sustituirlo totalmente si se adaptan éstos convenientemente. La definición de biodiésel propuesta por las especificaciones ASTM (American Society for Testing and Material Standard, asociación internacional de normativa de calidad) lo describe como ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga derivados de lípidos renovables tales como aceites vegetales o grasas de animales, y que se emplean en motores de ignición de compresión. Sin embargo, los ésteres más utilizados, como veremos más adelante, son los de metanol y etanol (obtenidos a partir de la transesterificación de cualquier tipo de aceites vegetales o grasas animales o de la esterificación de los ácidos grasos) debido a su bajo coste y sus ventajas químicas y físicas. A diferencia de otros combustibles, los biocarburantes o biocombustibles presentan la particularidad de utilizar productos vegetales como materia prima. Esto es la causa de que sea preciso tener en cuenta las características de los mercados agrícolas, junto a la complejidad que ya de por sí presentan los mercados energéticos. En este sentido, hay que destacar que el desarrollo de la industria de los biocombustibles no depende principalmente de la disponibilidad local de materia prima, sino de la existencia de una demanda suficiente. Al asegurar la existencia de una demanda de biocombustibles, el desarrollo de su mercado puede aprovecharse para potenciar otras políticas como la agrícola, favoreciendo la creación de empleo en el sector primario, la fijación de población en el ámbito rural, el desarrollo industrial y de actividades agrícolas, y reduciendo a la vez los efectos de la desertización gracias a la plantación de cultivos energéticos.

En cuanto a la utilización del biodiésel como combustible de automoción, ha de señalarse que las características de los ésteres son más parecidas a las del gasoil que las del aceite vegetal sin modificar. La viscosidad del éster es dos veces superior a la del gasoil frente a diez veces ó más de la del aceite crudo; además el índice de cetano de los ésteres es superior, siendo los valores adecuados para su uso como Combustible. ASTM ha especificado distintas pruebas que se deben realizar a los combustibles para asegurar su correcto funcionamiento. BENEFICIOS ECOLÓGICOS:

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Proviene de un recurso renovable.

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Es bio-degradable.



Es menos contaminante que el gasoil mineral.

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Reduce partículas (smoke) en más de un 50% y las emisiones de CO2.

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Está libre de sulfuro, benceno y aromatizantes potencialmente cancerígenos.



Posee productos derivados del residuo de su proceso como glicerina y fertilizantes orgánicos.

BENEFICIOS ECONÓMICOS:



La producción de biodiesel es alentada con importantes incentivos y exenciones fiscales a nivel nacional e internacional.



El Protocolo de Kyoto financia la inversión otorgando “créditos de carbono” a quienes logren reducir las emisiones de CO2.



Da independencia a la indisponibilidad y variación de precios del diesel oil fósil.



Es menos contaminante que el gasoil mineral.



Es un combustible seguro en su manejo y almacenamiento.



Utiliza las mismas instalaciones que las empleadas para el diesel oil.



Posibilita su propia producción en ciclo completo (cosecha de oleaginosas – prensado de aceite – producción de biodiesel) reduciendo costos e intermediarios.



La comercialización de sus subproductos (Expeller de soja, girasol, etc. como base para Alimento Balanceado para ganado | Glicerol 90% Pureza) constituye un negocio accesorio, rentable y permite diversifica riesgos.

BENEFICIOS MECÁNICOS:



Incrementa la eficiencia y duplica la durabilidad del motor, mejorando su ignición y lubricidad.



Alto Flash point aprox. 130 °C – (Diesel fósil aprox. 70 °C).



Posee un importante poder lubrificante, por lo que puede ser considerado un aditivo para mejorar la lubricidad. Además, el gasoil sin azufre pierde cualidades lubrificantes y para suplir dicha falencia, deben usarse aditivos.

1.2

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

¿POR QUÉ EL BIODIESEL ES MÁS BENEFICIOSO QUE EL GAS OÍL FÓSIL? El único combustible alternativo que puede utilizarse directamente en cualquier motor diesel, sin requerir ningún tipo de modificación es el Biodiesel. Hoy en día, dichos motores requieren un combustible que al ser sometido a distintas condiciones en las que opera, permanezca estable y por otra parte sea limpio al quemarlo. Al poseer propiedades similares al combustible diesel de petróleo, ambos se pueden mezclar en cualquier proporción, sin generar problema alguno. El biodiesel resulta un combustible ideal por sus bajas emisiones, en las áreas marinas, parques nacionales y bosques y sobre todo en las grandes ciudades como por ejemplo Estados Unidos que lo utiliza en sus distintas mezclas para el transporte público. La gran fortaleza que representa el Biodiesel como combustible radica en su posibilidad de generarse a partir de cultivos que en nuestro país son abundantes como la soja y el girasol entre otros, generando un aumento en las ganancias para el sector agrícola y consecuentemente un descenso del desempleo. “El motor diésel puede ser alimentado con aceites vegetales y ayudara considerablemente al desarrollo de la agricultura de los países que lo utilicen.” “El uso de aceite de plantas como combustible puede parecer insignificante hoy. Pero este tipo de productos pueden, con el tiempo, convertirse en algo tan importante como el keroseno y los productos de alquitrán de carbón de hoy”.

Palabras de Rudolf Diésel en su aplicación de patente para el motor de combustión interna que lleva su nombre y en un discurso en 1912. Las declaraciones de Diésel se están haciendo realidad y está en nosotros consolidar tales ideas en el siglo XXI... La producción del biodiésel, o los ésteres alcalinos, es bien conocida. Hay tres rutas básicas para la producción del éster con aceites y grasas:



Transesterificación base, catalizando el aceite con alcohol.



Ácido directo, esterificación catalizando el aceite con metanol.



Conversión del aceite a ácidos grasos, y después a los ésteres alcalinos, con catálisis ácida.

1.3

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

1.3.1 OBJETIVO GENERAL ¿PARÁ QUÉ SIRVE EL BIODIÉSEL? En México el diésel se utiliza tanto en el sector transporte como en el agropecuario. De toda la energía que consumimos en México, casi la mitad tiene que ver con el transporte (48%) . Se sabe que el petróleo ya se usaba desde hace unos 6000 años, aunque para fines muy diferentes a los actuales. En el pasado se usaba para pegar ladrillos y piedras o para engrasar pieles. Actualmente lo usamos como energético para satisfacer necesidades básicas (por ejemplo alimentación, salud) y no básicas (ver televisión). Desde que se descubrió que era posible obtener una variedad muy grande de productos con el petróleo, el ser humano pensó que éste, además de barato, era inagotable.

1.3.2 OBJETIVO PARTICULAR ¿COMO AYUDARA LA APLICACIÓN DEL BIODIESEL?

UN POCO MÁS DEL 90% DE LA ENERGÍA QUE CONSUMIMOS SE PRODUCE CON PETRÓLEO La aplicación de biodiesel en el medio automotriz dado que la contaminación existente por el gas-oíl ha llegado a niveles críticos de contaminación medio ambiental contaminando el aire que respiramos asiendo más difícil la vida en el planta para todos los seres vivos. Es en este contexto donde el biodiésel cobra importancia, ya que su principal aplicación es como sustituto total o parcial del diésel como combustible. El biodiésel puede usarse puro o mezclado en diferentes proporciones con el diésel, puesto que sus propiedades son muy similares; como ejemplo están las mezclas denominadas B2 (98% diésel, 2% biodiésel) y B5 (95% diésel, 5% biodiésel), y el B100 (biodiésel puro). Para la producción industrial del biodiesel. Ya que tiene características similares al combustible diésel del petróleo, el biodiésel se puede mezclar en cualquier proporción con el combustible fósil. Las bajas emisiones del biodiésel lo hacen un combustible ideal para el uso en áreas marinas, los parques y los bosques nacionales, y las ciudades pesadamente contaminadas. Al biodiésel puro o 100% Biodiésel se le llama B100 o combustible limpio. Una mezcla es biodiésel puro combinado con diésel de petróleo. Las mezclas se designan de acuerdo al porcentaje de biodiésel como Bxx. La xx indica la cantidad de biodiésel (Vg. una mezcla B20 tiene 20% de biodiésel y 80% de diésel de petróleo).Hay que asegurarse que el biodiésel limpio cumpla con las especificaciones antes de mezclarlo con diésel fósil. 1.4

JUSTIFICACION DEL ESTUDIO

La investigación presente se enfoca en el impacto ambiental del biodiésel en la ecología del planeta después de años del uso de combustibles de origen fósil que no es infinito, cada vez es más difícil la obtención del petróleo en la tierra en el mar y la única opción para el futuro será el biodiesel. El impacto ambiental que tiene el biodiésel es bastante grande. La razón es prácticamente una: deforestación, lo que acarrea consigo la expansión de la agricultura (que agota el suelo) y además la destrucción

de distintos ecosistemas. Esto suele suceder en países del tercer o cuarto mundo. Últimamente se ha considerado llamarlo “agrodiésel” en vez de biodiésel. La razón es porque el prefijo “bio” se refiere a algo ecológico, y el biodiesel no lo es del todo, ya que como hemos visto también tiene su lado negativo. No siempre tenemos claro como beneficia el biodiesel a la sostenibilidad del Medio Ambiente. De hecho, pasamos por alto su principal ventaja medioambiental: las emisiones de CO2 que genera el biodiesel al ser quemado se compensan con el CO2 que captó durante su desarrollo la planta oleaginosa que, a su vez, proporcionó el aceite que sirvió de materia prima. Otra ventaja del biodiésel es que evita las emisiones de óxido de azufre (causante de la lluvia ácida), sulfatos y micropartículas, al tiempo que resulta menos tóxico para el ser humano (ausencia del cancerígeno benceno) y el entorno (en caso de derrame, se biodegrada en 120 días). Además es más seguro de almacenar, ya que su punto de inflamación es de 120º centígrados, en lugar de los 55º del gasóleo. También tiene mayor efecto lubricante sobre el motor.

1.5

LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN

Para corroborar los datos de las investigaciones era necesario experimentar con un vehículo donde mediríamos y obtendríamos diferentes datos que se compararían con datos que científicos e investigadores han planteado en las notas científicas El biodiésel presenta problemas de fluidez y congelamiento a bajas temperaturas (