4.- Energías Alternativas




Las energías alternativas
a) Energía Solar.
b) Energía Eólica.
c) Bio Diesel.
Actividad.- Producción de Bio diesel en el laboratorio escolar.

INTRODUCCIÓN

Los esfuerzos de la investigación e innovación hacia el logro de tecnologías favorecedoras de un desarrollo sostenible, incluyen desde la búsqueda de nuevas fuentes de energía al incremento de la eficacia, pasando por la prevención de enfermedades y catástrofes naturales, así como el bienestar de la sociedad, el logro de una maternidad y paternidad responsables o la disminución y tratamiento de residuos, el diseño de un transporte de impacto reducido, etc.

Ello exige superar la búsqueda de beneficios particulares a corto plazo que ha caracterizado, a menudo, el desarrollo tecnocientífico, así como la idea simplista de que las soluciones a los problemas con que se enfrenta hoy la humanidad dependen, fundamentalmente, de tecnologías más avanzadas, olvidando que las opciones, los dilemas, a menudo son fundamentalmente éticos y NO tecnológicos.

ENERGÍA SOLAR

Los colectores solares parabólicos concentran la radiación solar aumentando la temperatura en el receptor. Los paneles fotovoltaicos convierten directamente la energía luminosa en energía eléctrica. La energía solar es fuente de vida y origen de la mayoría de las demás formas de energía en la Tierra. Cada año la radiación solar aporta a la Tierra la energía equivalente a varios miles de veces la cantidad de energía que consume la humanidad. Recogiendo de forma adecuada la radiación solar, esta puede transformarse en otras formas de energía como energía térmica o energía eléctrica utilizando paneles solares.

Mediante colectores solares, la energía solar puede transformarse en energía térmica, y utilizando paneles fotovoltaicos la energía luminosa puede transformarse en energía eléctrica. Ambos procesos nada tienen que ver entre sí en cuanto a su tecnología. Así mismo, en las centrales térmicas solares se utiliza la energía térmica de los colectores solares para generar electricidad.

Se distinguen dos componentes en la radiación solar: la radiación directa y la radiación difusa. La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. La difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes, y el resto de elementos atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su utilización, mientras que no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas direcciones. Sin embargo, tanto la radiación directa como la radiación difusa son aprovechables.

Se puede diferenciar entre receptores activos y pasivos en que los primeros utilizan mecanismos para orientar el sistema receptor hacia el Sol y captar mejor la radiación directa.

El aprovechamiento de éste recurso es de mucha importancia para generar energía eléctrica de forma fotovoltáica, y energía calórica, para ayudar al ambiente con las emisiones de CO2.

Actualmente se pueden adquirir diferentes productos, tales como:

Refrigeradores, Calentadores de agua, hornos solares, generadores de energía eléctrica que ahora por ley, se puede compartir con la CFE para la reducción de costo en el hogar.

 Calentador parabólico para cocinar

Diagrama de funcionamiento


Diagrama de calentador de agua

Calentador solar para uso residencial


Panel Solar en cascada

Refrigerador Solar



ENERGÍA EÓLICA

La energía eólica es una forma indirecta de energía solar, ya que son las diferencias de temperaturas y de presiones en la atmósfera, provocadas por la absorción de la radiación solar, las que ponen al viento en movimiento.

Hace miles de años que se utiliza la energía del viento (eólica). Los persas fueron los pioneros de los molinos de viento. La energía eólica- o el aerogenerador de hoy- ya no se parece tanto al modelo de estos antepasados que la utilizaban para moler trigo. Esta energía eólica recibe su nombre de Aeolus (griego antiguo Αἴολος / Aiolos), nombre del Dios del viento en la antigua Grecia.


Aquí un ejemplo combinado de su aplicación, Energía Eólica y solar a lo largo de una calle en el municipio de Tlaquepaque, cerca del cruce de las calles Hidalgo y Av. Revolución.


El aerogenerador  es un generador de corriente eléctrica a partir de la energía cinética del viento.

La energía eólica es, en la actualidad, una energía limpia y también la menos costosa de producir, lo que explica el fuerte entusiasmo por esta tecnología.






La energia geo rotacional, energía planetaria. es abundante, economica, rentable. segura…

Otra Forma, aun más directa, de demostrar la existencia y como aprovechar la energía Geo Rotacional, (energía planetaria) del planeta Tierra, para producir energía eléctrica abundante. (Ver Nota 1). Guatemala, presente ante el Mundo, con ciencia y tecnología en Ruta a México, convención mundial sobre Calentamiento Global, CANCUN diciembre 2,010. (Ver Nota 2 A y B).

El planeta Tierra, al estar girando sobre su eje, tiene “áreas” que van a más velocidad que otras. En relación a un observador que se encuentre arriba del Polo Norte. Las cosas y las aguas que se encuentran en la superficie de la Tierra tienen distintas velocidades. Por sus distancias al eje de giro. Las aguas de los Océanos Y Mares conexos que se encuentran en la latitud o paralelo 42 grados, van a una velocidad tangencial de 344metros por segundo que es igual a decir, 1,238 kilómetros por hora (Ver Nota 3) y las que están en la latitud o paralelo 45 grados van a 327 metros por segundo o sea a 1,177 kilómetros por hora.


Se preguntan algunos… ¿Con relación a que cosa?). , Con relación al centro de sus respectivas circunferencias de giro y también se podría decir que es con respecto a un meridiano preestablecido y la tangente a este en los 42 y 45 grados de latitud, respectivamente. Estas aguas están a la misma presión atmosférica (presión estática) ya que la fuerza centrífuga que experimentan las cosas en la Tierra por su giro, (rotación) es compensado por la atracción gravitacional alzándose las aguas, de los polos a Ecuador hasta el nivel en que quedan en equilibrio: La atracción gravitacional y la fuerza centrífuga aplicados a las aguas en la Tierra.

Las energías Cinéticas, que estas aguas llevan al ir desplazándose en el sentido encontrad de las agujas del reloj, tienen por cada kilogramo de agua: 59,168 y 53,464 kilogramos- fuerza por metro respectivamente ¿En qué consiste esa diferencia de energía? porque todo masa que se desplaza tiene una energía cinética igual a un medio por la masa por la velocidad que lleva al desplazarse al cuadrado.

Lo que da una diferencia energética por cada kilogramo de agua de 5,703. Kilogramos- fuerza por metros. Si trasladamos 19,635 metros cúbicos por segundo, por bombeo (sistema forzado con energía externa al sistema a instalar) o simplemente provocando con una excitatriz ¿Qué cosa provocará la excitatriz?, un bombeo menor que al comenzar una succión o empuje haga que la masa de agua se comience a mover y Por la rotación de la Tierra o por la diferencias de velocidades (diferencias de energía Cinética) que tienen las distintas masas, la velocidad incipiente, provocada, comienza a subir.

Lo que quiere decir, que no se requiere que se coloque todas las bombas que son necesarias para el desarrollo completo del bombeo, sino que puede ser con solo unos 375 kilo wat de fuerza y dejado pasar un cierto tiempo para que se vaya dando el desarrollo de la velocidad del fluido, con ello se logra llegar el movimiento, del agua, a los 19,635 metros cúbicos por segundo. (Ver Nota 4). Con lo que se ha podido trasladar una energía de 112,000 millones kilogramos- fuerza por metros en un segundo lo que representa una cantidad de un millón de mega wat. Equivalente a la energía de mil plantas nucleares.

Si este volumen de agua es transportada en un tubo o ducto de 50 metros de diámetro, de paredes internas de PVC o fibra de vidrio, se requiere la energía de 105,000 mega wat, energía necesaria donde se han considerando o calculado la fricción u oposición que ponen las paredes del ducto a la velocidad concebida.

Sin embargo la energía necesaria para trasladas las aguas se puede lograr consolo 350 Kilo wat usados como excitatriz la que provoca el movimiento incipiente, si se usa la energía externa completa para el desarrollo del bombeo, esta energía, se puede sacar de la misma energía diferencial que tienen estas aguas. Con el resto de energía que queda se puede producir energía eléctrica.

Si las turbinas a instalar son con una eficiencia de un 60 % (actualmente hay turbinas que se construyen con un 90 % de eficiencia) nos queda para obtener, la cantidad de 538,000 mega wat. Que es el equivalente de 538 plantas nucleares. (Ver Nota 5). Buscando un diseño más eficiente se puede lograr más energía, a producir.


Este diseño trabajándolo en las condiciones indicadas no está produciendo y/o consumiendo más que el 0.05 por millar de la energía que la Tierra puede proporcionar en esas condiciones o circunstancias. (Conducción de agua en un tubo de 50 metros de diámetro de la latitud 42 a la latitud 45 grados) Sin embargo solamente con dos de este diseño, ineficiente, se le puede dar o surtir energía eléctrica a todo Estados Unidos de Norte América. (El consumidor mayor del mundo que consume más de la decima parte de la producción mundial).


Nota 1. Descubrimiento e invención presentada y patentada a nivel Mundial por el ingeniero guatemalteco Fradique Lee Duarte; “Aprovechamiento de la Rotación de la Tierra para producir energía eléctrica abundante”. “ENERGIA GEO ROTACIONAL” O “ENERGIA PLANETARIA”.

Nota 2. “A” Ciencia y tecnología de Guatemala al Mundo… El fenómeno natural o fuerza de Coriolis que interpreta o explica, el comportamiento de las masas en la superficie del planeta Tierra. (Físico francés 1,858).Teoría física, que viene hacer ampliada por el descubrimiento e invención, del ingeniero guatemalteco, al descubrir que hay un fenómeno natural, o fuerza natural existente a la que le llama “Fradiquelees”.y que la Ciencia y la Técnica no han tomado en cuenta… Fuerza, real, no ficticia, no imaginaria, fuerza rotacional gravitacional que acciona a toda masa en la Tierra, El Centro de atracción gravitacional del sistema Tierra y Luna gira inverso al giro de la Tierra.

Nota 2 “B” Presentemos ante la cumbre CANCUN, MEXICO, DICIEMBRE 2,010 soluciones que salven al planeta Tierra, a nuestro habitad, del Calentamiento Global. Con esta fuente de Energía, que es afín a la naturaleza de la Tierra, ENERGIA PLANETARIA O ENERGIA GEO ROTACIONAL. Se puede producir cantidad abundante de energía limpia y renovable, rentable, construcción a corto plazo. Con ella se puede producir el combustible Hidrogeno que puede ser usado en los vehículos. Y alavés enriquecer nuestra atmosfera de Oxigeno.

Nota 3. Observar que la velocidad tangencial que llevan las aguas de la Tierra en esta latitud con relación al centro de su radio de giro, en el eje de giro de la Tierra va con una velocidad similar a la velocidad del sonido.

Nota 4. Trasladar 19,635 metros cúbicos por segundo en un tubo de 50 metros de diámetro equivale a que el agua tenga una velocidad en el tubo o ducto de 10 metros por segundo, o será 36 kilómetros por hora.

Nota 5. Se consideran las plantas nucleares de 1,000 mega wat. Que fue el diseño original concebido.


Ariete Hidráulico






¿Qué es Ariete?

El ariete hidráulico, patentado en 1796 por Joseph Montgolfier, consiste en una máquina que aprovecha únicamente la energía de un pequeño salto de agua para elevar parte de su caudal a una altura superior. A partir de su invención, el ariete hidráulico tuvo una amplia difusión por todo el mundo. Baste decir, a modo de ejemplo, que estuvo presente en las famosas fuentes del Taj Mahal en la India, o en el Ameer de Afganistán. Con el tiempo cayó en desuso, sobre todo debido al avance arrollador de la bomba centrífuga. En la actualidad asistimos a un renacer del interés acerca de este aparato, debido a que es tecnológicamente accesible, eficiente, y ecológico, ya que funciona sin necesidad de alimentación energética.
Funcionamiento.-
Esquema de ariete hidraulico
El agua se acelera a lo largo del tubo de alimentación hasta alcanzar una velocidad suficiente como para que se cierre la válvula (A), Figura 1. Entonces se crea una fuerte presión, al detenerse el agua bruscamente. Este golpe de presión abre la válvula (B) y hace pasar un pequeño chorro de agua al depósito (C), hasta que se equilibran las presiones. En ese momento, la gravedad abre la válvula (A) y se cierra la (B), repitiéndose de nuevo el ciclo. El agua, a cada golpe de aire hace fluir el agua, con continuidad, por la manguera de elevación. El ritmo de golpes por segundo suele ser de uno o dos.

Los fontaneros conocen muy bien el golpe de ariete; cuando se cierra bruscamente un circuito abierto de agua, toda la tubería se estremece y los manómetros enloquecen. A menudo se producen roturas por esta causa. El ariete hidráulico es una máquina que provoca continuos cierres bruscos de un circuito con agua en aceleración y que aprovecha las sobrepresiones para mandar parte del caudal a una gran altura.
como construir un ariete hidraulicoeficiencia energética: hagalo usted mismo

 Fase 1                                                                        Fase 2

Rendimiento
El rendimiento del ariete hidráulico representa el porcentaje de agua que se puede bombear en relación al total de la canalizada por el ariete, y varía en función del cociente H/h. Al aumentar el valor resultante, el rendimiento disminuye. En la tabla siguiente puede verse cómo varía el rendimiento energético.
H/h= 2 3 4 6 8 10 12
R= 0.85 0.81 0.76 0.67 0.57 0.43 0.23


Altura de elevación (h)
Como puede deducirse de la tabla anterior, a partir de 12 veces la altura (h), el rendimiento de los arietes disminuye en gran medida. Este detalle no nos ha de desalentar. Aunque sólo subamos a gran altura un 1% del agua que pasa por nuestro ariete, este funciona las 8.760 horas del año ¡y sin combustible!

El caudal elevado
Depende del rendimiento (R), el caudal de alimentación (Q), el desnivel de trabajo (h) y la altura de elevación (H). La ecuación por la que se relacionan es la siguiente:
q = R · Q · h / H
Por ejemplo: Q (Caudal de alimentación) = 100 litros/minuto
h (desnivel de trabajo) = 3 metros
H (Altura de elevación) = 24 metros
La relación H/h = 8, luego el rendimiento del ariete en estas condiciones equivale al 57% (0’57).
El caudal elevado q = 0,57 · 100 · 3 / 24 = 7,125 litros/minuto = 10260 l/día.

El caudal de alimentación (Q)
El ángulo de inclinación del tubo de alimentación (α) debe estar entre los 10º y los 45º con la horinzotal. El caudal de alimentación del ariete dependerá del diámetro de dicho tubo de acometida. En la siguiente tabla se pueden ver relacionados estos parámetros, para tubería de hierro galvanizado, que es la más recomendable para alimentar arietes hidráulicos.
C. de alimentación (Q) en litros/minut 30 60 90 120 250 500 1000
Diámetro de tubo (mm.) 35 41 52 70 80 125 200


Hay que tener en cuenta que el agua que se acelera en el tubo de alimentación, es la que provoca el “golpe de ariete”, por lo que este ha de tener una longitud, inclinación y diámetro adecuados, sin curvas ni estrechamientos que provoquen pérdidas de carga por rozamiento.

Descripción del ariete universal

Este modelo de ariete hidráulico se construye con piezas de fontanería de uso común. Los componentes están diseñados para soportar muchos años de servicio, por lo que el mantenimiento de la máquina se reduce a una limpieza periódica. En caso de romperse algún elemento, su sustitución es sencilla. Resulta un ariete muy fácil de ajustar mediante la elección de diferentes contrapesos y amplitudes de carrera. Las pelotas de tenis insertadas dentro del depósito de presurización sirven para mantener el “colchón de aire” de modo permanente.

Para montar este tipo de arietes hidráulicos se necesita un tornillo de banco y dos llaves de fontanero grandes. Todas las uniones roscadas han de ir bien estopadas y fuertemente apretadas. Hemos podido comprobar que se cubre un rango muy amplio de caudales y alturas de trabajo con grupos de 2/4”, 1” y 1 1/2” (pulgadas). Aquí se ofrece la descripción del ariete de una pulgada, por ser el que mejor se adapta a los caudales y alturas de trabajo normalmente disponibles.

Si queremos montar arietes mayores, sólo hay que ampliar los diámetros de las piezas 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 10, 11, 13, 19 y 21, de 1” a la medida elegida. El tubo guía de cobre y la varilla empujadora de latón serán algo más largas, así como el tubo roscado de 3” ( 500 mm. y 4 pelotas de tenis en su interior para el ariete de 1-1/2”; 600 mm. y 5 pelotas para el ariete de 2”).

A la hora de realizar la instalación en el río, lo más importante es que entendamos que, en el ariete, lo que realiza el trabajo es la masa de agua acelerándose en el tubo de alimentación. El ariete hidráulico sólo es un mecanismo que “genera golpes”. Se trata de que el agua se acelere en el tubo inclinado y adquiera energía cinética. El mecanismo se encarga de hacer que automáticamente se repitan los ciclos de apertura y cierre brusco.

Las “sobrepresiones” resultantes del golpe de ariete se liberarán, con una entrada neta de agua en la cámara de amortiguación, por la válvula de retención instalada en su base.



PIEZAS DEL ARIETE
ariete hidraulico universal: como se construye · piezas

  1. Tubo de alimentación rígido de más de 2 metros de largo y de 1” de diámetro. Tiene que estar roscado en los extremos y en uno de ellos hay que instalar la unión cónica macho para acoplar el ariete. El tubo de alimentación no está en el dibujo
  2. Unión cónica hembra de 1“ (Fe-Galva)
  3. Curva de 1” a 45º , roscas Macho, (Fe-Galva)
  4. Llave de corte mariposa de 1”, Macho-Hembra
  5. T de 1” Hembra a 90º , (Fe-Galva)
  6. Pletina de hierro negro de 60 x 200 x 6 mm. soldada a la T, para hacer de base al ariete
  7. Curva de 1” Macho a 90º (Fe-Galva)
  8. Válvula de retención York de 1” marca “EUROPA” o “MANA” Es imprescindible que el émbolo sea metálico
  9. Tuercas de M-8 cincadas
  10. Rosca doble de 1” Macho (Fe-Galva)
  11. Cruceta o Crossin de 1” a 90º, Hembra (Fe-Galva)
  12. Varilla calibrada de latón, de 8 mm. de diámetro, roscada en ambos extremos y de 300 mm. de longitud
  13. Reducción de 1” Macho - 1/2” Hembra (Latón)
  14. Racord tipo ovalillo de 1/2” Macho - 12 mm. Hembra. (Latón)
  15. Tubo de cobre rígido de 12 mm. de diámetro, de 1 mm. de pared y de 150 mm. de largo
  16. Arandelas anchas cincada de M-8
  17. Contrapeso ajustable. (varias tuercas o arandelas grandes)
  18. Tuercas cincadas de M-8 para inmovilizar el contrapeso
  19. Enlace mixto de 1” Macho tubo de polietileno B/D de 1/2”
  20. Tubo de polietileno B/D de 1/2”
  21. Reducción 3” Hembra 1” Hembra (Fe-Galva)
  22. Tubo de 3”, de 400 mm. de longitud, roscado en ambos extremos (Fe-Galva)
  23. Pelotas de tenis
  24. Tapón de 3” Hembra (Fe-Galva)
 Fuente.- http://news.soliclima.com/divulgacion/eficiencia-energetica/fabriquelo-usted-mismo-el-ariete-hidraulico
BIO DIESEL

¿Qué es el Biodiésel?

El biodiésel es un biocombustible que se fabrica a partir de cualquier grasa animal o aceites vegetales, que pueden ser ya usados o sin usar. Se suele utilizar girasol, canola, soja o jatropha, los cuáles, en algunos casos, son cultivados exclusivamente para producirlo. Se puede usar puro o mezclado con gasoil en cualquier proporción en motores diésel. El principal productor de biodiésel en el mundo es Alemania, que concentra el 63% de la producción. Le sigue Francia con el 17%, Estados Unidos con el 10%, Italia con el 7% y Austria con el 3%.

El sistema más habitual es la transformación de estos aceites a través de un proceso de transesterificación. De este modo, a partir de alcohol metílico, hidróxido sódico (soda cáustica) y aceite vegetal se obtiene un éster que se puede utilizar directamente en un motor diesel sin modificar, obteniéndose glicerina como subproducto. La glicerina puede utilizarse para otras aplicaciones.

Cualquiera puede producir biodiésel. Es fácil, puedes hacerlo en tu cocina, y es mejor que el combustible derivado del petróleo que venden las petroleras. Tu motor funcionará mejor y durante más tiempo con tu combustible casero, y es mucho más limpio; es mejor para el ambiente y para la salud. Si lo produces a partir de aceite de cocina usado no sólo será barato, también estarás reciclando un residuo contaminante. Aquí está todo lo que necesitas saber para hacerlo:





Actividad: Elaboración de Biodiesel a partir de aceite limpio o usado

Apóyate en los siguientes videos y en el texto inferior, es muy sencillo y práctico además ayudas a la conservación del planeta.





El biodiésel obtenido es un combustible, en algunos casos, más barato que el diésel del petróleo, limpio, no tóxico, renovable, y de gran calidad que se puede utilizar en cualquier motor diésel sin ningún tipo de modificación. 

Advertencia: Para realizar el procedimiento es necesario contar con ciertas medidas de seguridad que van a evitar problemas que en algunos casos pueden ser muy graves. Es recomendable utilizar guantes, delantal, gafas protectoras, y una máscara especial para evitar respirar los vapores del metanol, en caso de no contar con esta última, se debe evitar estar expuestos directamente a los vapores. En concentraciones elevadas el metanol puede causar dolor de cabeza, mareo, náusea, vómitos y hasta la muerte. Una exposición aguda puede causar ceguera o pérdida de la visión. Una exposición crónica puede ser causa de daños al hígado o de cirrosis. Además, no hace falta beberlo, ingresa directamente por la piel. El hidróxido de sodio es corrosivo, por lo que puede causar quemaduras graves. Cuando se mezclan forman metóxido de sodio (metóxido), que es extremadamente caústico. Son productos muy peligrosos por lo que es preciso tener mucho cuidado.

También es importante tener siempre cerca un grifo de agua corriente. El lugar de trabajo tiene que estar muy bien ventilado. No debe haber cerca niños ni mascotas.

Productos Necesarios

Para la mezcla:

1. Aceite de cocina usado o nuevo (triglicéridos); por ejemplo, aceite de freidora.
2. Metanol (alcohol metílico) con una pureza del 99% o más, lo que quiere decir que tiene el 1% o menos de agua. Podría utilizarse también etanol (alcohol etílico) pero es mucho más difícil y por lo tanto menos económico conseguir etanol con una pureza tan alta. Generalmente el alcohol etílico farmacéutico tiene una pureza de hasta el 96%.
3. Hidróxido de sodio (soda o sosa cáustica, lejía); se debe tener especial cuidado en mantenerlo seco.

Para la valoración:

1. Alcohol isopropílico con una pureza del 99% o más.
2. Agua destilada
3. Solución de fenolftaleína (que no tenga más de un año, protegerla de la luz intensa). El “fenol”, o “rojo de fenol”, que se vende para las piscinas no es lo mismo que la fenolftaleína; se puede usar, pero el modo de empleo puede ser distinto.

Para el lavado:

1. Vinagre
2. Agua

Los pasos para hacer Biodiésel

1. Filtrar el aceite para quitarle los restos sólidos. (para aceites usados)
2. Quitar el agua presente en el aceite (opcional).
3. Valoración para calcular la cantidad de lejía o catalizador es necesario.
4. Preparación del metóxido de sodio.
5. El proceso de Transesterificación.
6. La decantación para separar el biodiésel de la glicerina.
7. Lavado y secado del biodiésel.
8. Comprobar la calidad del biodiésel.

1. Filtrado de las impurezas del aceite

(se aplica sólo a los aceites usados)

Filtrar el aceite para quitarle los restos de comida. Es mejor calentarlo hasta 35º C (95º F), aproximadamente, para que esté más fluido y pase bien por el filtro. Para realizar el filtrado se puede utilizar un paño o un filtro de café.

2. Quitar el agua presente en el aceite

Se suele calentar el aceite, previo al proceso, para quitarle el agua. El aceite que ha sido utilizado para cocinar es el más propenso a contener agua, que hace más lenta la reacción y favorece la saponificación. En la transesterificación, es mejor cuanta menos agua está presente en cualquiera de los componentes del proceso.

Calentar el aceite hasta los 100º C (212º F) y mantener la temperatura mientras el agua se evapora. Agitar constantemente para evitar que se formen burbujas de vapor, que luego explotan salpicando aceite caliente. También se puede drenar el agua que se va hundiendo hasta el fondo.

Cuando empiece a salir menos vapor, aumentar la temperatura hasta 130º C (265º F) y mantenerla durante diez minutos. Luego, deja de calentar y espera a que se enfríe.

El proceso que convierte la mezcla de aceite con el metóxido se llama transesterificación, y es similar a la saponificación. La saponificación forma jabón.

Para hacer jabón se mezclan triglicéridos (aceite, grasa) con una disolución de hidróxido de sodio (NaOH, sosa cáustica, lejía) en agua. En esta reacción las cadenas de ester, también llamadas lípidos, se separan de la glicerina y se unen al sodio para formar jabón. Uno de sus extremos es atraído por moléculas polares como el agua, y el otro es atraído por moléculas apolares como el aceite. Esa es la característica que hace útiles a los jabones.

En la transesterificación la lejía o catalizador y el metanol se unen para formar metóxido de sodio (Na+ CH3O-). Cuando se mezcla el metóxido con aceite, rompe las uniones de la molécula de aceite, liberando glicerina y ácidos grasos. Estos últimos se unen al metanol formando biodiésel, y un poco de jabón a veces. Si se utiliza metanol el producto final se llama metiléster, y si se utiliza etanol se llama etiléster. (Ver Fabricación de Biodiésel)

Fuente: Journey to Forever (www.journeytoforever.org)

5. El proceso de Transesterificación

El proceso que convierte los aceites y grasas en biodiésel

Para que la reacción química se produzca sin problemas, de debería calentar el aceite hasta aproximadamente los 48-54º C (120-130º F).

Para mezclar se puede utilizar un taladro eléctrico, firmemente sujeto, que haga girar una hélice o un mezclador de pintura.

Un giro demasiado rápido produce salpicaduras y burbujas y perjudica al resultado final. Para conseguir un buen resultado ajuste la velocidad, la forma de la hélice o su tamaño.

Si quiere un reactor más silencioso se puede sustituir el mezclador por una bomba eléctrica que bombee el líquido desde una salida en la parte de abajo del reactor y lo lleve hasta la superficie. La bomba no debe estar muy abajo para que no se estropee luego con la glicerina.

Luego se vierte el metóxido en el aceite mientras se bate, y se sigue agitando la mezcla durante 50 ó 60 minutos. La reacción suele completarse en media hora, pero es mejor batir durante más tiempo.

Durante la transesterificación los ácidos grasos se separan de la glicerina, y el metanol se une a ellos formando metilésteres ó etilésteres (si se utiliza etanol). El hidróxido de sodio estabiliza la glicerina. (Ver Fabricación de Biodiésel).

6. La decantación para separar el biodiésel de la glicerina

Decantación y separación

Dejar que la mezcla repose y se enfríe, como mínimo, ocho horas. La glicerina forma una masa gelatinosa y más oscura en el fondo y los metilésteres (biodiésel) flotan encima.

Otra alternativa consiste en dejar que la mezcla repose al menos durante una hora después de la reacción, manteniendo la temperatura por encima de 38º C (100º F). De esta forma la glicerina se mantiene semilíquida (solidifica por debajo de 38º C) y se hunde antes. Después hay que decantar el biodiésel con cuidado.

Se pueden separar la glicerina y el biodiésel por un agujero del fondo del reactor a través de un tubo transparente. La glicerina semilíquida es de color marrón oscuro; el biodiésel es del color de la miel

Primero saldrá la glicerina y cuando empiece a salir biodiésel se cambia la salida del tubo a otro recipiente.

Si cae algo de biodiésel en el recipiente de la glicerina es fácil recuperarlo cuando la glicerina se espesa.

Si la glicerina se solidifica antes de separarla del biodiésel, se puede calentar nuevamente para licuarla, pero evitar agitarla para que no se vuelva a mezclar con el biodiésel.

Glicerina

La glicerina procedente del aceite usado en la cocina es marrón y permanece sólida aproximadamente por debajo de 38º C (100º F). La glicerina del aceite nuevo suele mantenerse líquida a temperaturas menores de 38º C.

La glicerina se puede compostar después de un período de ventilación de tres semanas. En ese tiempo se evapora el metanol, que es malo para el compostaje. Pero como el metanol también es malo para el ambiente, se puede utilizar otro método para evaporarlo. Calentando hasta 66º C (150º F) – el metanol se evapora a 64,7º C (148,5º F)-. Con este método se puede reutilizarlo haciendo que pase a través de un condensador para que se vuelva nuevamente líquido.

Lo que queda después de la transesterificación no es sólo glicerina, sino una mezcla de glicerina pura, metanol y cera. Estas tres sustancias pueden separarse por destilación, pero es difícil porque para evaporar la glicerina hace falta mucho calor. La glicerina pura tiene muchas aplicaciones: medicamentos, tintes, cremas, etc.

La glicerina procedente de la transesterificación es un estupendo desengrasante industrial. Una manera de purificarla es calentarla para que se evapore el metanol, haciéndola segura para el contacto con la piel. Cuando se enfría, las impurezas se hunden hasta el fondo y queda de un color marrón oscuro más uniforme. Añadiendo agua queda del color de la canela, más diluída, y es más fácil para utilizarla como jabón desengrasante para las manos.

Otra forma de aprovechar la glicerina es transformarla en gas metano en un digestor de metano, o mejor aún, mediante pirólisis. La pirólisis se empleó mucho durante la Segunda Guerra Mundial para que los coches funcionaran con leña. El reactor calienta la materia prima (madera o glicerina) en un recipiente hermético sin oxígeno. En estas condiciones la materia prima no arde, sino que desprende metano. El metano se almacena en una bolsa inflable o comprimido en un depósito.

Restos de jabón

Mezclado con el biodiésel también hay jabón. Cuando el metanol se une a los ácidos grasos se forma agua. El aceite también puede contener agua. El jabón se forma porque el ion Na+ del hidróxido de sodio (NaOH) reacciona con los ácidos grasos en presencia de agua.

Si hay un exceso de agua en la mezcla durante la reacción, se forman más jabones de lo normal. El aceite que ha sido cocinado puede contener agua y hay que quitársela como puedo verse en los primeros pasos.
Es muy importante evitar la presencia de agua durante la preparación del metóxido. Todos los objetos que entren en contacto con la lejía deben estar totalmente secos. El biodiésel suele salir mejor en días secos que en días húmedos.

7. Lavado y secado del biodiésel

Proceso de lavado y secado del biodiésel

El método de lavado y secado del biodiésel para llevarlo a una calidad óptima para usarlo como combustible consiste en separar los jabones del combustible lavándolo con agua una o varias veces. En el primer lavado es mejor añadir un poco de vinagre (ácido acético) al agua. Con el ácido acético se consigue que el pH del biodiésel sea casi neutro, porque se une a los restos de lejía y los neutraliza.
Se pone primero agua en el recipiente hasta completar aproximadamente un tercio del volumen. Luego, agregar el biodiésel. Después de agitar con cuidado estos dos líquidos, se deja que repose algunas horas hasta que se ve claramente la separación de los dos líquidos. El biodiésel limpio queda encima y el agua con los jabones disueltos se puede sacar por una válvula en el fondo del recipiente.

Puede repetir este proceso dos o tres veces para retirar todo el jabón. El segundo lavado y el tercero pueden hacerse sólo con agua. Después del tercer lavado, el agua que queda puede separarse calentando lentamente hasta que el agua se evapore completamente y el biodiésel deje de borbotear. El producto final deberá tener pH 7.

El agua del tercer lavado puede usarse para el primer lavado del siguiente lote.

También se puede probar enfriar el biodiésel para que los restos de jabón y de lejía sedimenten más rápido. Con este método el biodiésel queda bastante limpio en poco tiempo.

El biodiésel tiene un aspecto más limpio y cristalino después de lavarlo.

Lavado con burbujas

Algunas personas han conseguido buenos resultados con la técnica del lavado con burbujas. Se tarda más, pero también se ahorra agua, aunque no se considera un buen método de lavado.

Las burbujas se forman haciendo pasar aire comprimido a través de un difusor. En una instalación pequeña se puede usar un aireador de acuario, los hay de muchos tamaños.

Se añade 50 litros de agua y 30 ml de vinagre (ácido acético) por cada 100 litros de biodiésel y se pone en el fondo el difusor de burbujas.

El agua queda en el fondo y el biodiésel flota encima. Las burbujas suben atravesando el biodiésel, envueltas por una capa de agua que lo lava al atravesarlo. En la superficie la burbuja se rompe, y se forma una pequeña gota de agua que se hunde, atravesando el combustible por segunda vez, y vuelve a lavarlo.

Si el biodiésel sigue turbio después de un par de horas, se puede poner un poco más de vinagre.

El lavado con este método suele tardar entre 12 y 24 horas. Cuando esta terminado se drena el agua y se quitan los residuos que floten en la superficie. Se repite el lavado dos veces más. De la misma forma que en los otros métodos, se puede usar el agua del tercer lavado para el primer lavado del siguiente lote.

8. Comprobar la calidad del biodiésel

Calidad del biodiésel

La calidad del biodiésel terminado puede comprobarse visualmente y midiendo su pH. El pH puede medirse con papel tornasol o con un medidor electrónico. Debe ser neutro (pH 7). Debe tener el aspecto del aceite vegetal, pero con un matiz marrón, parecido a la sidra.

Es malo que haya una película sobre la superficie, partículas o turbiedad. La película superficial puede ser de restos de jabón, y se quita lavándolo de nuevo o pasándolo por un filtro de cinco micrones (o más fino). La turbiedad puede ser agua y se quita calentando. Las partículas pueden ser cualquier cosa y aparecen cuando los filtros fallan.

Todos los aceites parecen cristalinos cuando están calientes, pero los que son realmente cristalinos siguen siéndolo cuando se enfrían. Si el biodiésel frío no está cristalino, deja que repose una o dos semanas más para que las impurezas se hundan.

Es importante saber que el biodiésel limpia muy bien los restos de diésel mineral del interior del motor. Por eso se debe comprobar y cambiar los filtros de combustible cuando se comienza a usar biodiésel.

Limitaciones

El biodiésel tiene algunas limitaciones. La primera es que da problemas al arrancar el motor cuando hace frío. Dependiendo del tipo de aceite del que proceda el biodiésel, puede empezar a solidificarse a 4 ó 5º C (40º F). Una solución es mezclarlo con diesel fósil, o instalar un calentador de combustible eléctrico. Los garajes con calefacción también ayudan.

Se puede retardar el tiempo de inyección 2 ó 3 grados para compensar el mayor número de cetanos del biodiésel. El motor pierde parte de la potencia adicional que le da el biodiésel, pero hace menos ruido y el combustible arde a menor temperatura, reduciendo las emisiones de óxidos de nitrógeno.

Con el tiempo el biodiésel corroe algunas piezas de caucho del sistema de distribución de combustible de los autos antiguos. Los motores más modernos no tienen piezas de caucho. El Vitón es el mejor material, pero hay otros materiales que también sirven.


Aquí otra forma:


Receta simple para que aprenda a fabricar Biodiesel en su propia casa!

Elaborando Bio-diesel en la cocina por
Thomas Reed

BIODIESEL DE ACEITES VEGETALES Y GRASAS ANIMALES

>>> ATENCIÓN: TENGA MUCHO CUIDADO AL INTENTAR ESTE EXPERIMENTO <<<

Mucho Cuidado!
No permita que participen niños, cuide bien sus ojos y su piel, no aspire los vapores de la reacción y recurde que la química no es un juego y si no toma las precauciones adecuadas, tanto ud. como quienes lo rodean pueden terminar seriamente perjudicados.
El Biodiesel es un nuevo tipo de diesel, alternativo, renovable, limpio, hecho de trigliceridos (aceites, grasas, Aceites Vegetales Usados -AVU - etc...)

Si desea probar la reacción en su cocina, aquí está la fórmula para una demostración simple que utiliza productos químicos de uso cotidiano.

¡ RECUERDE MANEJAR TODOS LOS PRODUCTOS QUÍMICOS CON CIUDADO !

Mientras que los demás son productos químicos de uso doméstico, el metanol puede arder como llama casi-invisible, por lo que debe apagar todas los fuegos; la sosa puede quemar sus dedos o dejarle ciego. ¡ Lea las advertencias de los envases !. Use delantal, guantes y anteojos!

Una muestra de Biodiesel Casero
La reacción, denominada transesterificación, substituye el metanol - producto químico utilizado para quitar el agua de la gasolina - por la glicerina en los trigliceridos (grasas, aceites) para elaborar metil-esteres también denominados biodiesel. Utiliza la soda caustica (sosa) como catalizador.

Un químico joven lo podría escribir como :

Trigliceridos (grasas o aceites) + Alcohol (Metanol) =====> Biodiesel (metil-esteres ) + Glicerina (catalizador : sosa)

En presencia de agua, la sosa convierte una pequeña cantidad de aceite en jabón. Evite la humedad a toda costa. Cuando esta reacción ha concluido, la Glicerina y el Jabón (si existe) sedimentan en el fondo de la vasija y el biodiesel flota en la parte superior.

Mida 1000 ml (1litro) de aceite vegetal nuevo (aceites de cocina como Cocinero, Óptimo etc.) en un batidor (o vasija de mezclado bien seca). Caliente el aceite a 48ºC (no crítico) usando un termómetro de cocina mientras lleva a cabo el paso siguiente .

En una taza separada y bien seca, mida 200 ml de alcohol metanol. A eso añadale 1/4 (3,5 gr) de cucharadita de sosa (hidróxido sódico; se vende en la mayoría de droguerías cómo soda caústica). Batalo bien con una cuchara de madera, aplastándolo cuando sea necesario hasta que todas las escamas o copos de nieve desaparezcan (la mezcla debe ser ligeramente nublosa y se denomina "metóxido sódico".)

Añada la mezcla metanol-sosa al aceite caliente mientras los agita vigorosamente, utilizando un mezclador, batidor de pinturas (taladro eléctrico con hélice ) o agitador. Batalo durante 30 minutos. La mezcla al principio espesa y luego se vuelve más fina que el aceite original

Deje que la mezcla sedimente en una vasija alta y fina. El biodiesel flota en la parte superior y puede ser vertido en un contenedor para ser visto. La glicerina y el jabón van al fondo y pueden ser descartados (aunque puede hacer un jabón altamente glicerinizado). 
Batiendo la mezcla
Ha elaborado biodiesel a pequeña escala y puede apreciar el uso de combustibles renovables procedentes de la agricultura.

Este biodiesel claro puede contener una muy pequeña cantidad de jabón. Si quiere usarlo en su vehículo, puede que no tenga mayor importancia. No obstante, si quiere fabricarlo en grandes cantidades o para la venta, las especificaciones europeas requieren que se retire el jabón por lavado o utilizando otros medios efectivos



REFERENCIAS 

Videos youtube.com

INFORMACIÓN

http://energia-solar.com.mx/site/
http://elblogverde.com/energia-eolica/ 
http://www.biodisol.com/que-son-los-biocombustibles-historia-produccion-noticias-y-articulos-biodiesel-energias-renovables/
http://www.biodisol.com/como-hacer-biodiesel-produccion-y-fabricacion-de-biodiesel-casero/
http://www.biodiesel-uruguay.com/biodiesel_casero.php