Identificador: TFG:9322
Autores: Pérez Díaz, Ainhoa
Resumen:
El actual contexto de crisis energética global y la necesidad urgente de reducir la dependencia de los combustibles fósiles han situado a los biocombustibles en el centro de las estrategias de transición energética. En este escenario, el biodiésel destaca como una de las opciones renovables más viables, ya que puede producirse a partir de fuentes naturales y sostenibles, como aceites vegetales, grasas animales y aceites residuales. Además, su utilización permite una reducción significativa de las emisiones de gases de efecto invernadero, lo que contribuye positivamente a los objetivos climáticos establecidos por la Unión Europea y otros organismos internacionales. Sin embargo, la producción eficiente de biodiésel se ve a menudo limitada por la calidad de las materias primas. Los aceites de desecho y otros subproductos de bajo coste suelen presentar un alto contenido de ácidos grasos libres (FFA), los cuales interfieren negativamente en el proceso de transesterificación, generando jabones y reduciendo el rendimiento de conversión. Para afrontar esta problemática, una de las soluciones más efectivas es la incorporación de una etapa previa de esterificación, que permite reducir el contenido de FFA y ampliar el espectro de materias primas aprovechables. En este contexto, el presente trabajo de fin de grado propone el revamping de una planta de biodiésel mediante la integración de una nueva unidad de esterificación, con el objetivo de mejorar su flexibilidad operativa y su capacidad para tratar materias primas de baja calidad. Esta modificación representa una apuesta estratégica para adaptar las instalaciones a las exigencias actuales del sector, promoviendo un modelo productivo más eficiente, sostenible y alineado con los principios de la economía circular. El estudio plantea una visión integral del proyecto, abordando todas las etapas fundamentales: desde la selección del modelo cinético y termodinámico más adecuado hasta el diseño detallado de los equipos principales y su integración dentro del proceso existente. Mediante herramientas de simulación avanzada como Aspen Plus, se ha analizado el comportamiento del sistema en condiciones reales de operación y se han obtenido los balances de materia y energía que fundamentan las decisiones de diseño. El reactor elegido es de tipo PFR (plug flow reactor), operando a altas temperaturas y presiones, y utiliza ácido metanosulfónico (MSA) como catalizador homogéneo, combinado con metanol en exceso para garantizar una elevada conversión. Además del reactor, el proyecto incluye el dimensionamiento y la configuración de otras unidades esenciales como intercambiadores de calor, una bomba de impulsión, un recipiente flash para la separación líquido-vapor, un decantador para la separación de fases inmiscibles y una columna de destilación para la recuperación y reutilización del metanol. Todos los equipos han sido diseñados según códigos y normas reconocidas internacionalmente (ASME, TEMA, API), asegurando el cumplimiento de criterios de seguridad, eficiencia y mantenibilidad. El trabajo también contempla la elaboración de los diagramas de flujo (PFD) y de instrumentación y control (P&ID), así como un análisis HAZOP para identificar posibles desviaciones operativas y riesgos asociados, y proponer las salvaguardas correspondientes. Finalmente, se presenta una evaluación económica del proyecto, incluyendo una estimación de la inversión, costes de operación e indicadores de rentabilidad como el VAN, TIR y payback, para determinar su viabilidad económica. Así, este TFG ofrece una solución técnica completa y viable para la modernización de una planta de biodiésel, contribuyendo a mejorar tanto su rendimiento como su sostenibilidad, y posicionándola ante los retos actuales del sector energético.
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