Objeto:
El objeto de la presente memoria es brindar un panorama amplio del modo de funcionamiento de la Planta Piloto de Biodiesel (PPB) que se montará en la FIUBA.
Documentación de Referencia:
La planta piloto de Biodiesel, fue diseñada a partir de la siguiente documentación, en su última revisión:
1002-EQ-PL-001 Plano Constructivo - Equipo V-01
1002-EQ-MC-001 Memoria de cálculo mecánico – Equipo V-01
1002-EQ-PL-002 Plano Constructivo - Equipo V-02
1002-EQ-MC-002 Memoria de cálculo mecánico – Equipo V-02
1002-EQ-PL-003 Plano Constructivo - Equipo V-03
1002-EQ-MC-003 Memoria de cálculo mecánico – Equipo V-03
1002-EQ-PL-004 Plano Constructivo - Equipo V-04
1002-EQ-MC-004 Memoria de cálculo mecánico – Equipo V-04
1002-EQ-PL-005 Plano - Equipos V-05/V-07
1002-EQ-PL-006 Plano Constructivo - Equipo V-06
1002-EQ-MC-006 Memoria de cálculo mecánico – Equipo V-06
1002-EQ-PI-008 P&ID Planta Piloto de Biodiesel
Desarrollo:
La PPB posee siete recipientes de los cuales solo dos cumplen funciones operativas propiamente dichas. A continuación se describirá el uso de estos recipientes y de cada componente en general.
Se han numerados los equipos de acuerdo al momento en que los líquidos que pasan por ellos entran al proceso.
De esta forma, los recipientes V-01 y V-02 (Ver 1002-EQ-PI-008) son los que almacenan la materia prima (aceite y alcohol, respectivamente). En el V-02 se produce además la disolución del catalizador en el alcohol. Ambos fueron diseñados para almacenar la materia prima necesaria para producir unos 75 lts. de Biocombustible como máximo y unos 20 lts. como mínimo. Cabe aclarar en este punto, que la planta fue diseñada para tener volumen variable; es decir, que en caso de no poseer la cantidad necesaria de materia prima para producir 75 litros, la planta automáticamente indicará las cantidades necesarias para producir una cantidad menor de Biodiesel.
Ambos recipientes vuelcan su contenido en el V-03, reactor y decantador. Es en este lugar donde se produce la reacción de transesterificación, para un tiempo y una temperatura predeterminadas. Podríamos decir que este recipiente es el corazón de la planta.
Una vez obtenido el combustible, pasa al recipiente de lavado, V-04. Allí se separan los contaminantes (metanol, glicerina, catalizador) mediante su arrastre con agua. Además, en este recipiente se agrega una cierta cantidad de ácido acético durante el primer lavado, para controlar el PH de la mezcla.
Una vez terminada la limpieza, el Biodiesel está listo para ser almacenado y utilizado. El almacenamiento se realiza en el recipiente V-06.
Como subproducto del Biodiesel obtenemos Glicerol, que en nuestro caso estará mezclado (formando una sola fase) con agua en el V-05.
Por último, ya terminada la producción, se conecta automáticamente el circuito de lavado, donde el fluido de limpieza acumulado en el V-07, circula a través de una bomba, llegando hasta los equipos V-01 y V-03, luego se vacía completamente el circuito, llena con agua nuevamente (que también circula) y posteriormente se vacía.
Todo la producción es factible mediante un sistema de control o unidad de gobierno, que en este caso gobierna la apertura y cierre de todas las válvulas a solenoide de la planta, controla arranque y paro de bombas y cintas calefactoras, recibiendo señales de transmisores de presión, temperatura, conductividad eléctrica y switchs de nivel.
Secuencias del proceso:
Inicialmente, la cantidad de aceite alojada en el V-01 es contrastada con la cantidad de metanol almacenada en el V-02. Esto es posible gracias a los sensores de presión diferencial de los recipientes, que al enviar señal a la UG indican la altura de líquido. En función de estas alturas, la UG chequea si las proporciones son correctas o si deben ser modificadas. Además, indicará el peso requerido de hidróxido de sodio que deberá agregarse al V-02. Una vez agregado el hidróxido, la UG enviará la orden de apertura del sistema de refrigeración (si el transmisor de temperatura así lo solicita) del V-02, mediante válvulas conectadas a la red de agua. Estando la materia prima bien controlada el sistema da señal de apertura a la válvula de salida de aceite, este pasará al V-03. Estando el aceite en el reactor, se enciende el agitador y la cinta calefactora. Cuando el transmisor de temperatura llegue a 50 °C se abrirá el drenaje del V-02, volcando el metóxido de sodio en el reactor, comenzando la reacción. Aquí empieza a contar un reloj interno de la UG que asegure que se cumpla el tiempo de reacción seteado. Al pasar este tiempo, se apaga el agitador y comienza el período de decantación. Se formarán dos fases, una de Biodiesel (sin lavar) y la otra de glicerol.
Luego de tener estas dos fases bien diferenciadas, comenzará a ingresar agua en forma muy lenta para evitar la ruptura de la interfase. El volumen de agua ingresado hará que el Biodiesel (fase superior) ascienda y comience a pasar hacia el recipiente V-04 (lavador) por rebalse. Cuando el transmisor de conductividad eléctrica indique un cambio brusco en el valor de esta propiedad estaremos en presencia de la interfase, y será en ese momento que el instrumento enviará dicha señal a la UG para que mediante el cierre de la válvula de agua, se corte el suministro de líquido al V-03, con el consiguiente fin de llenado del V-04. En este momento tenemos agua + glicerol en el V-03 y Biodidesel (sin lavar) en el V-04. El agua + glicerol pasan a través de una bomba al V-05.
En el V-04 comienza el lavado del biocombustible. La UG, envía señal a la válvula de entrada de agua (a través del aspersor superior del V-04) y a la válvula de ácido acético. Nuevamente al llenarse el recipiente de agua, el nivel de líquido aumenta hasta que un switch de nivel, detecta líquido. Se corta el ingreso de agua y ácido. La UG espera un tiempo predeterminado para la separación del combustible y el agua (con arrastre de metanol) y luego abre la válvula de drenaje (el drenaje tiene una válvula de regulación manual aguas debajo de la solenoide que asegura que la velocidad de salida de agua no excede la que rompería la interfase Biodiesel – agua). El líquido sale hasta que se equiparan presiones dadas por la densidad de cada componente y las alturas de las dos columnas, de la cañería de drenaje y el V-04. Al no poder detectar cuándo es que se igualan estas presiones, la UG mantendrá en posición abierta la válvula en cuestión durante un tiempo prudencial, que evite el cierre de la válvulas si aún está saliendo agua del V-04. Posteriormente, se cierra el drenaje y se repite el paso descripto por lo menos en tres ocasiones, para asegurar la correcta limpieza del combustible.
Finalmente, luego del último lavado, ingresa agua al V-04, por vía drenaje, es decir, de abajo hacia arriba y ya no por el aspersor superior. Esto generará el ascenso del biodiesel en forma controlada y sin romper la interfase combustible – agua. De esta forma pasará (por rebalse) el combustible a almacenaje, en el recipiente V-06. Posteriormente se vacía completamente el V-04.
Cuando esta secuencia termina, la UG da señal a la bomba de lavado, para que limpie los recipientes V-03 y V-04.
Todo movimiento de líquido en el proceso es acompañado por la apertura de válvulas de admisión de líquido y venteo del recipiente receptor, por lo que se entiende que en ningún momento se presurizará algún equipo. Esto se logra por las señales enviadas por el sistema de gobierno de la planta, Delta V.