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Modelo matemático para la producción de biodiesel de palma africana (elaeis guineensis) por hidrodestilación asistida por radiación de microondas

dc.contributor.advisorBermúdez Santaella, José Ricardo
dc.contributor.advisorHerrera Susa, Daniel Andrey
dc.contributor.authorMeneses Durán, José Leonardo
dc.date.accessioned2024-05-03T16:02:42Z
dc.date.available2024-05-03T16:02:42Z
dc.date.issued2023
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufps.edu.co/handle/ufps/7140
dc.description.abstractLa transesterificación es un proceso químico donde se hace reaccionar un aceite rico en triglicerol (que puede tener impurezas y/o características indeseadas como material particulado, humedad, alta acidez y ácidos grasos libres), en este caso, de origen vegetal (aceite de palma), con un alcohol, en presencia de un catalizador, para así obtener ésteres metílicos o etílicos (biodiesel) dependiendo del alcohol usado, glicerol (subproducto que queda de la descomposición del triglicerol) y sales neutralizadas (subproducto que queda de la reacción de los agentes reactivos con los ácidos grasos libres). En este proyecto se presenta el desarrollo del modelo matemático discontinuo o batch, que define la dinámica del proceso de transesterificación de los ácidos grasos del aceite de palma mediante una catálisis homogénea alcalina dentro un matraz, a partir del método de hidrodestilación asistida por radiación de microonda para la producción de biodiesel buscando optimizar los tiempos y costos de producción del mismo que son los principales retos en la actualidad.spa
dc.description.tableofcontentsPág. Introducción 13 INGENIERÍA CONCEPTUAL 15 1. Descripción del problema 16 1.1 Título 16 1.2 Planteamiento del problema 16 1.3 Formulación del problema 17 1.4 Objetivos 18 1.4.1 Objetivo general 18 1.4.2 Objetivos Específicos 18 1.5 Justificación 18 2. Marco referencial 20 2.1 Antecedentes 20 2.2 Marco teórico 21 2.2.1 Biodiesel 21 2.2.1.1 Ventajas del biodiesel 21 2.2.1.2 Desventajas del biodiesel 22 2.2.2 Procesos Industriales 23 2.2.2.1 Procesos discontinuos 23 2.2.2.2 Procesos continuos 24 2.2.3 Radiación de microondas 25 2.2.3.1 Aplicación de la radiación microondas 26 2.2.3.2 Calentamiento por microondas 26 2.2.4 Transesterificación 27 2.2.4.1 Modelo matemático del sistema de transesterificación 28 2.2.4.2 Cinética de la reacción 29 2.2.5 Estrategias de control 30 2.2.5.1 Control clásico 31 2.2.5.2 Control adaptativo 31 2.2.5.3 Control inteligente 31 2.3 Marco Conceptual 32 2.4 Marco legal 33 3. Diseño metodológico 33 3.1 Tipo de investigación 33 3.1.1 Alcances 34 3.1.2 Delimitaciones 34 3.1.2.1 Delimitación temporal. 34 3.1.2.2 Delimitación conceptual. 35 3.2 Actividades y Metodologías 35 3.2.1 Objetivo 1. Contextualizar los diferentes procesos de producción de biodiesel. 35 3.2.2 Objetivo 2. Implantar el modelo matemático de la producción de biodiesel por el método de radiación por microondas utilizando la herramienta Matlab-Simulink. 35 3.2.3 Objetivo 3. Diseñar la estrategia de control de temperatura para el proceso de transesterificación que produce biodiesel, utilizando la herramienta Matlab-Simulink. 36 3.3 Técnica de recolección de datos 36 INGENIERÍA BÁSICA 37 4. Desarrollo del modelo matemático y los procesos que los componen 38 4.1 Recopilar la información secundaria de las bases de datos especializados. 38 4.1.1 Transesterificación 39 4.1.2 Esterificación 39 4.1.3 Pirolisis o termoconversión 40 4.1.4 Gasificación 40 4.1.5 Procesos supercríticos 40 4.1.6 Radiación Microondas 41 4.2 Contextualizar la información con referencia a los modelos matemáticos en producción de biodiesel por radiación de microondas. 41 4.3 Clasificar los tipos de modelos matemáticos existentes disponibles en la literatura. 42 4.3.1 Modelos cinéticos 42 4.3.2 Modelos de reactor 43 4.3.3 Modelos de transferencia de calor 43 4.3.4 Modelos de mezcla y separación 43 4.3.5 Modelos electromagnéticos 44 4.3.6 Modelos de optimización 44 4.4 Estructurar el modelo matemático adecuado para el proyecto. 45 4.5 Determinar las variables de estudio del fenómeno dinámico 45 4.5.1 Consideraciones Generales 45 4.5.2 Variables que afectan el proceso 46 4.5.3 Nomenclatura 47 4.5.4 Balance de masa, movimiento y energía 48 4.5.4.1 Balance de masa 49 4.5.4.2 Balance de energía 49 4.5.5 Cinética de la Reacción 50 4.5.6 Análisis Molar 51 4.6 Descripción del modelo matemático del sistema 56 4.7 Descripción del modelo matemático – transesterificación – constantes de velocidad cinética – hallar la energía de activación 57 4.7.1 Transesterificación 57 4.7.2 Transesterificación de los triglicéridos 57 4.7.3 Transesterificación de los diglicéridos 58 4.7.4 Transesterificación de los monoglicéridos 58 4.7.5 Generación de los esteres metílicos o moléculas de biodiesel 58 4.7.6 Generación de la glicerina 59 4.7.7 Velocidad cinética de reacción de transesterificación 59 4.7.8 Ecuación de la velocidad cinética de reacción en función de la velocidad de agitación y propiedades del aceite 60 4.7.9 Reducción del alcohol 61 4.7.10 Obtención de las energías de activación del sistema 61 4.8 Implantar el modelo matemático en Simulink. 62 4.9 Obtener las curvas de las variables de medición características del sistema de producción. 68 4.9.1 Producción de los esteres 68 4.9.2 Consumo del triglicérido 69 4.9.3 Consumo de los diglicéridos, monoglicéridos y generación de glicerina 71 4.9.4 Consumo del alcohol etílico 72 4.9.5 Comparativa de producción de biodiesel, glicerina y consumo del triglicérido 73 4.9.6 Comparativa de producción de biodiesel y glicerina 75 INGENIERÍA DE DETALLE 76 5. Diseñar estrategias de control para el gobernador del proceso de producción. 77 5.1 Sistema de control en lazo cerrado 77 5.1.1 Punto de referencia 77 5.1.2 Configuraciones del controlador 78 5.1.3 Planta 80 5.1.4 Transmisor 80 5.2 Sintonización de controladores 80 5.3 Clasificar los resultados obtenidos con base en la estrategia de control y el margen de estabilidad del proceso en los escenarios simulados. 82 5.3.1 Respuesta de la reacción de producción de biodiesel 82 5.3.2 Tiempos de estabilización e índices de desempeño de las diferentes estrategias de control 83 5.3.3 Constantes de los controladores sintonizados 83 5.3.4 Respuesta del actuador 84 5.3.5 Respuesta del sistema ante una reducción del 20% de la temperatura 85 5.3.6 Respuesta del sistema ante un aumento del 20% de la temperatura 86 6. Conclusiones 87 7. Recursos Financieros 88 7.1 Presupuesto global 88 7.2 Gastos en personal 88 7.3 Gastos en Equipos 88 7.4 Gastos en servicios técnicos 89 7.5 Materiales e insumos 89 8. Referencias 90spa
dc.format.extent100 páginas. ilustraciones, (Trabajo completo) 1.485 KBspa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.language.isospaspa
dc.publisherUniversidad Francisco de Paula Santanderspa
dc.rightsDerechos Reservados - Universidad Francisco de Paula Santandereng
dc.sourcehttp://catalogobiblioteca.ufps.edu.co/cgi-bin/koha/opac-retrieve-file.pl?id=676774dad8b01e87a4fd98439e89b103spa
dc.titleModelo matemático para la producción de biodiesel de palma africana (elaeis guineensis) por hidrodestilación asistida por radiación de microondasspa
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dc.contributor.corporatenameUniversidad Francisco de Paula Santanderspa
dc.description.degreelevelPregradospa
dc.description.degreenameIngeniero(a) Electromecánico(a)spa
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenieríaspa
dc.publisher.placeSan José de Cúcutaspa
dc.publisher.programIngeniería Electromecánicaspa
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessspa
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)spa
dc.subject.lembPalma africana
dc.subject.lembModelo matemático
dc.subject.lembBiodisel
dc.subject.proposalBiodiéselspa
dc.subject.proposalHidrodestilaciónspa
dc.subject.proposalMicroondasspa
dc.subject.proposalModelo Matemáticospa
dc.subject.proposalPalma africanaspa
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fspa
dc.type.contentTextspa
dc.type.driverinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisspa
dc.type.redcolhttps://purl.org/redcol/resource_type/TMspa
oaire.accessrightshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2spa
oaire.versionhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85spa
dc.type.versioninfo:eu-repo/semantics/publishedVersionspa
dc.contributor.juryTarazona Celis, Cristian Leonardo
dc.contributor.juryMoreno García, Francisco Ernesto


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