ANEXO – Etapa 7 – Evaluación final por POA
PRUEBA OBJETIVA ABIERTA (POA) UR!O "#$%$& BA'ANE !IO * ENER+,TIO EN PROB'ETIA! ABIENTA'E! Respetados estudiantes. Esta actividad corresponde al desarrollo de un trabajo colaborativo basado en un proyecto a partir de las temáticas tratadas en las primeras unidades del curso. Usted debe enviar a través de la plat plataf afor orma ma en el ento entorrno de Segu Seguim imie ient nto o y evalua aluaci ción ón el docu docume ment nto o de desa desarrroll rollo o de este ste trab trabaj ajo o, de acue acuerrdo con las recomendaciones dadas para la resolución de esta actividad. ¡uc!os "#itos$
•
O-./tivo01
%. Eval Evalua uarr la capa capaci cida dad d del del estu estudi dian ante te para para trab trabaj ajar ar en e&ui e&uipo po y consolidar aportes individuales en un solo trabajo colaborativo grupal. '. Evaluar la aplicación de los conocimientos ad&uiridos por el estudiante en las primeras unidades del curso, frente a una posible situación &ue se pueda presentar en su desempe(o laboral. Esta actividad es de carácter colaborativa, bajo ninguna circunstancia se reciben trabajos individuales, si no puede ingresar a la plataforma en un tiempo prolongado por cual&uier ra)ón, debe avisarlo con tiempo a sus compa(eros, como verá en la r*brica r*brica de evaluación, evaluación, el entregar entregar más de un trabajo trabajo colaborativo colaborativo por grupo se penali)a en la nota. 'a /0trat/2ia 3/ aplicación /0 apr/n3i4a./ -a0a3o /n pro-l/5a0. pro-l/5a0 . "sta estrategia fue escogida, con el propósito de acercar al estudiante a situ situac acio ione ness reale realess de la indu indust stri ria, a, de form formaa &ue &ue podr podráá rela relacio ciona narr directamente la situación con lo aprendido en el curso.
Plant/a5i/nto 3/l pro-l/5a 3/ in2/ni/r6a En las lagunas de una planta de tratamiento de aguas residuales, el e#ceso de nitrógeno y fosforo en el agua, !ace &ue cre)ca una male)a compuesta por algas, esta male)a es perjudicial por&ue restringe el paso de la lu) solar necesario para la fotos+ntesis, además de impedir el intercambio de -' y o#+geno, por lo cual debe ser removida y se define como un residuo del proceso de tratamiento de aguas residuales. Su grupo colaborativo es un consorcio contratado para aprovec!ar esta male)a en la obtención de alg*n producto de valor, el ngeniero jefe /tutor del grupo0, propone aprovec!ar la male)a !*meda y transformarla en un biocombustible /biodiesel0, para lo cual el consorcio debe dise(ar un proceso de producción de biodiesel a partir de la male)a, con el fin de cumplir el objetivo, el ingeniero jefe le plantea a los ingenieros de apoyo /grupo colaborativo0 las siguientes actividades1 A!E I1 Balanc/ 3/ 5a0a8 2ctividades1
•
%. 3e acuerdo con la 4abla %, el estudiante debe seleccionar un proceso de obtención del biodiesel a partir de male)a !*meda, se debe seleccionar una tecnolog+a por cada etapa de la siguiente manera1 la tecnolog+a seleccionada en cada etapa debe corresponder al n*mero de edula de ciudadan+a o carné U523 de uno de los estudiantes del grupo colaborativo, siendo el *ltimo d+gito de su n*mero de identificación, el &ue determina la tecnolog+a de la etapa 6, el pen*ltimo, el de la etapa 7 y as+ sucesivamente, en caso de &ue alg*n d+gito sea cero /80, puede seleccionar cual&uier tecnolog+a de esa etapa. Etapa %8 at/ri a Pri5a
Etapa !/ca3o
&8
Etapa 98 E:tracción 3/ ac/it/
Etapa "8 Purificación 3/ ac/it/
Etapa ;8 Tran0for5ación 3/ ac/it/
Et P 3/
%.% Secado al sol %.' Secado por microondas %.9 Secado por centrifugación %.7 Secado en !orno convectivo al/4a 3/ PTAR
%.6 Secado en tambor rotatorio %.? Secado en membrana de refractancia
'.% E#tracción So#!let con !e#ano '.' E#tracción ;lig!:3yer con etanol: loroformo '.9 E#tracción en)imatica con celulasa '.7 E#tracción supercritica con -' '.6 E#tracción multifuncional con metanol: ='S-7 '.? Secreción directa de aceite
'.@ E#tracción asistida por ultrasonido '.B %.B Secado E#tracción in: CSpray situ con 3ryingC ciclo!e#ano %.D Secado '.D E#tracción por batc! con liofili)ación !e#ano 42;<2 4E5-<-2S 3SF-5;
9.% 4amices moleculares
7.% 4ransesterificación metanol:acido
6. 3e co
9.' 3estilación reactiva
7.' 4ransesterificación metanol:base
6. 3e re
9.9 2bsorción
7.9 4ransesterificacion en)imatica
6. m
9.7 3estilación comun
7.7 4ransesterificación !eterogenea
6.
9.6 2dsorción
7.6 Esterificación> 4ransesterificación
6. 3e
9.?
7.? =idrotratamiento
6.
9.@ 3ecantación
7.@ racAing> oligomeri)ación
6. r
9.B romatograf+a
7.B transesterificacion etanol:base
6.
9.D 4ricanter
7.D 4ransesterificación etanol:acido
6.
E./5plo &1 i n*mero de cédula es [email protected].?%8, como el *ltimo d+gito es cero, en la etapa 6 selecciono cual&uier tecnolog+a, como el pen*ltimo d+gito es uno, en la etapa 7 selecciono la tecnolog+a % /transesterificación metanol:acido0, como el antepenultimo d+gito es seis, en la etapa 9 selecciono la tecnolog+a ? /lavado0, como el trasantepenultimo d+gito es oc!o, en la etapa ' selecciono la tecnolog+a B /e#tracción in:situ con ciclo!e#ano0, finalmente como el d+gito anterior al transantepenultimo es tres, en la primera etapa selecciono la tecnolog+a 9 /secado por centrifugación0. 3espues de lo cual, mi proceso para obtener biodiesel a partir de la male)a de la F42R &uedar+a de la siguiente manera1 Ta-la !/l/cción >GGG.edraGsoft.com>. Una ve) instalado el programa, proceda a dibujar su proceso con los e&uipos disponibles en la librer+a del softGare, por favor tenga en cuenta las entradas y salidas del proceso, nombre cada tecnolog+a seleccionada en el diagrama del proceso, as+ como las corrientes de entrada y salida de cada e&uipo. Fuede ser creativo en su diagrama de proceso, cambiar colores, tama(o y forma de los e&uipos, color y grosor de las flec!as, color, tama(o y tipo de letra etc.
5ota1 la presencia de residuos y>o impure)as en las corrientes del proceso dependen de la eficiencia de cada tecnolog+a seleccionada, si una tecnolog+a es %88H eficiente, la corriente de salida no tiene residuos del componente &ue desea separar y no serán nombrados en la corriente de salida /ver 2ne#o %0. 9. =acer los cálculos del balance de masa de cada etapa del proceso, especificando la composición másica de cada corriente y teniendo
en cuenta lo &ue entra, sale y reacciona, as+ como la eficiencia de la etapa.
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•
El flujo de entrada de male)a !*meda al proceso es el n*mero de su grupo colaborativo multiplicado por %88 /Ag>!ora0. El porcentaje de !umedad de la male)a al entrar al de secado es de D8H. El porcentaje de aceite dentro de la male)a /después de secarla0 es el n*mero de su grupo colaborativo /H0. En el secado solo se evapora agua /por la corriente de salida de agua no sale ni aceite, ni male)a0. 4odo el adicional &ue ingresa a la e#tracción, sale en la corriente de aceite /no !ay adicional en la corriente de male)a desgrasada0. 4odo el adicional usado en purificar aceite, sale en la corriente de residuos. El adicional ingresado para la transformación del aceite en biodiesel se consume en el mismo porcentaje &ue la eficiencia de la tecnolog+a. En la reacción de producción de biodiesel, ignore los subproductos obtenidos mediante las diferentes reacciones /glicerina, agua, '8I, etc.0. 4odo el adicional &ue ingresa a la purificación de biodiesel, sale en la corriente de residuos. El flujo de entrada de las sustancias adicionales necesarias en cada tecnolog+a también se muestra en el 2ne#o %. Ejemplo1 Siguiendo el ejemplo anterior donde se seleccionaron ya las diferentes tecnolog+as y de acuerdo al 2ne#o %, y suponiendo
&ue mi n*mero de grupo colaborativo es ??, las corrientes másicas de mi proceso &uedar+an as+1 •
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Entrada de male)a !*meda al secador J ??K%88 J??88 Ag>!ora asa de agua &ue entra al secador J D8HK??88 J 6D78 Ag>!ora Forcentaje de aceite en la male)a /después de secarla0 J ?? H 4odo el ciclo!e#ano &ue ingresa a la e#tracción, sale en la corriente de aceite /no !ay ciclo!e#ano en la corriente de male)a desgrasada0. 4odo el emulsificante &ue ingresa a la purificación de aceite, sale en la corriente de residuos. El etanol:acido ingresado para la transformación del aceite en biodiesel se consume en un D8H. omo eleg+ para la &uinta etapa destilación com*n y esta no re&uiere ningun adicional, la salida de adicional en los residuos es cero. •
4ecnolog+a
Eficiencia
Entradas adicionales
%.9 '.B 9.? 7.% 6.%
%88H ?8H %88H D8H base aceite %88H
5inguna iclo!e#ano Emulsificante etanol:acido 5inguna
asa de adicionales /Ag>!ora0 8 ==K'8J%9'8 ==K'?J%@%? ==K7J'?7 8
7.
Ta-la 3/ r/0ulta3o0 3/ -alanc/ 3/ 5at/ria 3/l 2rupo cola-orativo &8 T/cnolo26a0 0/l/cciona3a0 No5-r/ int/2rant/ 0/l/cciona3o1 Nu5/ro 3/ 3ocu5/nto 3/l int/2rant/ 0/l/cciona3o1 Etapa Etapa 98 Etapa "8 Etapa ;8 #8 Etapa %8 Etapa &8 E:tracció Purificaci Tran0for5 Purifica at/ria !/ca3o n 3/ ón 3/ ación 3/ ción 3/ Pri5a ac/it/ ac/it/ ac/it/ -io3i/0 /l al/4a 3/ PTAR >lti5o0 # 362ito0 3/l 3ocu5/nt o 98 Balanc/ 3/ 5at/ria por /tapa
Etapa
&8 !/ca3o 98 E:tracción 3/ ac/it/ "8 Purificació n 3/ ac/it/ ;8 Tran0for5 ación 3/l ac/it/ #8 Purificació n 3/ -io3i/0/l
No5-r/ 3/ la corri/nt /
o5pon/ nt/ 3/ la corri/nt/
lu.o 5?0ico 3/l co5pon/ nt/ (@2ora )
C total
3/l
lu.o total 3/ la corri/nt / (@2o ra)
5ota. 4odas las corrientes &ue entran o salen de cada e&uipo deben ser listadas en la tabla de resultados y dentro de cada corriente, todos los componentes &ue contenga dic!a corriente deben ser listados, si es necesario, puede agregar más celdas a la tabla. En el 2ne#o '. Se muestra un ejemplo de la tabla de resultados totalmente diligenciada con los cálculos del balance de materia para el proceso seleccionado como ejemplo. 7. Fresentar el análisis de los resultados obtenidos, estos deben ser de su autor+a, aun&ue puede soportar sus argumentos con documentos de fuentes e#ternas, siempre y cuando estas sean debidamente referenciadas /como aprendió a !acerlo durante el desarrollo de la actividad ' de este curso0 y 5- presente copia literal de frases de otros documentos. R/co5/n3acion/0 para la /la-oración 3/l /./rcicio1 -
-
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-
-
de interés, entre otras cuestiones. 4enga en cuenta &ue las intervenciones deben darse dentro de un lenguaje de cordialidad, entre compa(eros de estudio. -
El trabajo debe ser U5- S-<- y de carácter grupal, el trabajo debe contener la siguiente estructura1 •
Fortada /% página0
•
3escripción del diagrama del proceso /media página0
•
•
3iagramas de flujo detallados del proceso en EdraG a# /media página0 4abla de resultados del balance de materia del proceso /% página0
•
2nálisis de resultados /media página0
•
;ibliograf+a /media página0
•
•
El grupo debe entregar un arc!ivo en E#cel donde se evidencien todos los cálculos desarrollados Esto &uiere decir &ue la e#tensión má#ima del trabajo de acuerdo con el n*mero de integrantes del grupo, será de cuatro /70 páginas. El trabajo debe ser de su autor+a, por lo &ue no debe contener copias te#tuales de otros documentos. En caso de consultar otras fuentes /libros, art+culos o páginas de nternet0, debe !acer la respectiva cita bibliográfica seg*n las normas 2F2.
: En caso de consultar páginas en nternet, por favor ingrese a páginas &ue tengan reconocimiento académico /centros investigativos, revistas especiali)adas, páginas de entidades oficiales, universidades, entre otros0. 5- consulte páginas como Lel rincón del vagoM, Lbuenas tareasM, LGiAipediaM, entre otras. : El formato del trabajo es el siguiente1 4ama(o !oja1 carta árgenes1 superior, inferior, i)&uierdo y derec!o1 ',6 cm nterlineado1 sencillo 4e#to1 2rial %% puntos Normato de entrega1 F3N
El grupo debe entregar un arc!ivo en E#cel donde se evidencien todos los cálculos desarrollados •
Evaluación1 Fara la evaluación del trabajo se tendrán en cuenta los siguientes criterios1 •
;uena presentación del documento
•
umplimiento de todas las e#igencias de la gu+a de la actividad
•
5ivel de análisis Si después de leer la gu+a y comprenderla en su totalidad, tiene alguna duda, por favor comun+&uela a su tutor con la suficiente anticipación para &ue el /ella0 tenga el tiempo suficiente de anali)arla y responderle debidamente y con todo el gusto. Si tiene alguna duda o reclamo con respecto a su nota, esta debe ser reali)ada en las fec!as programadas en la agenda del curso para retroalimentación y con muc!o gusto será atendida, pasada la fec!a de retroalimentación de la actividad no se reciben re&uerimientos relacionados con la misma, por favor organice su tiempo y esté pendiente de la plataforma. •
N2SE 1 ;alance de Energ+a 2ctividades1 %. 3e acuerdo con los datos obtenidos en la fase el grupo desarrollará el respectivo balance energético del proceso, teniendo en cuenta valores de entalpia, capacidad calor+fica, calor de vapori)ación y temperaturas de ebullición. Es necesario además tener en cuenta el consumo energético de cada una de las tecnolog+as utili)adas a partir de los datos encontrados a nivel industrial. on lo anterior diligenciar la siguiente tabla
Etapa
Nlujo 4% masico del /O component 0
4' /O 0
p /Oj>O g O0
=entalp+ alo a= rP
e /Og>!ora0 Secado
salida % /agua0 salida ' /male)a0 E#tracción Salida % /aceite0 Salida %/solvente0 Salida ' /male)a desgrasada 0 salida ' / aceite no e#traido 0 Furificación de Salida % Salida ' aceite 4ransformació Salida % Salida ' n del aceite Furificación Salida % Salida ' del ;iodiesel
•
El sistema de referencia escogido es el ambiente 4J '6 y F J % atm.
•
Fuede trabajar con otras unidades además de la e#puesta en la tabla, pero conservando la relación. •
El p de la male)a, de la celulosa, emulsificantes y catali)adores se asume como la misma del agua. •
Fara procesos de purificación con adsorbentes o adsorbentes la temperatura del proceso es ambiente. •
Fara la selección de la temperatura del proceso tenga en cuenta &ue se selecciona una por proceso y depende de las condiciones de operación investigadas en art+culos o fuentes relacionadas. •
'. El grupo debe reali)ar una descripción de las de condiciones de operación de cada etapa, donde se e#pli&ue el procedimiento de cada tecnolog+a y bajo &ué condiciones se lleva a cabo /temperatura, presión o tiempo0. Recomendaciones para la elaboración del ejercicio1 :
•
3escripción de las de condiciones de operación de cada etapa /% página0 •
4abla de resultados del balance de energ+a del proceso /% página0
•
2nálisis de resultados /media página0
•
;ibliograf+a /media página0
•
El grupo debe entregar un arc!ivo en E#cel donde se evidencien todos los cálculos desarrollados Esto &uiere decir &ue la e#tensión má#ima del trabajo de acuerdo con el n*mero de integrantes del grupo, será de cuatro /70 páginas. •
An/:o &8 3atos técnicos de las tecnolog+as propuestas
T/cnolo26a
%.% Secado al sol %.' Secado por microondas %.9 Secado por centrifugación %.7 Secado en !orno convectivo %.6 Secado en tambor rotatorio %.? Secado en membrana de refractancia %.@ Secado en prensa caliente %.B Secado CSpray 3ryingC %.D Secado por liofili)ación '.% E#tracción So#!let con !e#ano '.' E#tracción ;lig!: 3yer con etanol: loroformo
a0a 3/ a3icional/0 Dpor favor 5ultipliu/ /l nF5/ro 3/ 0u Efici/nci Entra3a0 2rupo a a3icional/0 cola-orativo por /l nF5/ro u/ apar/c/ /n la colu5naG (H2ora) %88H 5inguna 8 %88H
5inguna
8
%88H
5inguna
8
%88H
5inguna
8
%88H
5inguna
8
%88H
5inguna
8
%88H
5inguna
8
%88H
5inguna
8
%88H
5inguna
8
B8H
=e#ano
%78
D8H
etanol: loroformo
98
'.9 E#tracción en)imatica con celulasa '.7 E#tracción supercritica con -' '.6 E#tracción multifuncional con metanol:='S-7 '.? Secreción directa de aceite '.@ E#tracción asistida por ultrasonido '.B E#tracción in:situ con ciclo!e#ano '.D E#tracción batc! con !e#ano 9.% 4amices moleculares 9.' 3estilación reactiva 9.9 2bsorción 9.7 3estilación comun 9.6 2dsorción 9.?
%88H
9.D 4ricanter 7.% 4ransesterificación metanol:acido 7.' 4ransesterificación metanol:base 7.9 4ransesterificacion en)imatica 7.7 4ransesterificación !eterogenea 7.6 Esterificación> 4ransesterificación 7.? =idrotratamiento 7.@ racAing> oligomeri)ación 7.B transesterificacion etanol:base 7.D 4ransesterificación etanol:acido 6.% 3estilación comun
%88H
78H
elulasa
9
D6H
-'
78
D8H
etanol: ='S-7
B
B8H
5inguna
8
@6H
5inguna
8
?8H
iclo!e#ano
'8
68H
=e#ano
%'
%88H %88H %88H %88H %88H %88H %88H
5inguna licerina 2bsorbente 5inguna 2dsorbente Emulsificante 5inguna Solvente =F< Emulsificante etanol: 2cido etanol: ;ase
8 %9 ?8 8 98 '? 8
D8H @8H
98 78 7 6
D6H
En)imas
?
D7H
atali)ador
9
DBH
@
%88H
2lco!ol: 2cido =idrogeno
BBH
=idrogeno
%8
@6H
Etanol:;ase
7
@6H
Etanol:2cido
?
%88H 5inguna
D
8
6.' 3estilación reactiva 6.9 4amices moleculares 6.7
%88H %88H %88H %88H %88H
licerina 5inguna Emulsificante 5inguna Emulsificante Solvente %88H =F< %88H 2dsorbente %88H 2bsorbente
%9 8 '? 8 78 98 98 ?8
An/:o 9. 4abla de balance de materia totalmente diligenciada con las tecnolog+as seleccionadas como ejemplo ilustrativo. Ta-la 3/ r/0ulta3o0 3/ -alanc/ 3/ 5at/ria 3/l 2rupo cola-orativo == &8 T/cnolo26a0 0/l/cciona3a0 No5-r/ int/2rant/ 0/l/cciona3o1 anuto ata0i/t/ Alpi0t/ Nu5/ro 3/ 3ocu5/nto 3/l int/2rant/ 0/l/cciona3o1 /3ula "78$"$8=&% 3/ acon3o Etapa Etapa 98 Etapa "8 Etapa ;8 #8 Etapa %8 Etapa &8 E:tracció Purificaci Tran0for5 Purifica at/ria !/ca3o n 3/ ón 3/ ación 3/ ción 3/ Pri5a ac/it/ ac/it/ ac/it/ -io3i/0 /l al/4a 3/ PTAR Ulti5o0 # 362ito0 3/l " $ = & % 3ocu5/nt o 98 Balanc/ 3/ 5at/ria por /tapa
Etapa
&8 !/ca3o
No5-r/ 3/ la corri/nt /
o5pon/ nt/ 3/ la corri/nt/
Entra3a 0/ca3or
A2ua al/4a
lu.o 5?0ico 3/l co5pon/ nt/ (@2ora ) &9%= &";
C 3/l total
%%% &%%%
lu.o total 3/ la corri/nt / (@2o ra) &";%
!ali3a & 0/ca3or
98 E:tracción 3/ ac/it/
!ali3a 9 0/ca3or Entra3a & /:tracto r Entra3a 9 /:tracto r !ali3a & E:tracto r !ali3a 9 E:tracto r Entra3a & 'ava3o
"8 Purificació n 3/ ac/it/
;8 Tran0for5 ación 3/l ac/it/
Entra3a 9 'ava3o !ali3a & 'ava3o !ali3a 9 'ava3o Entra3a & r/actor Entra3a 9 r/actor !ali3a & r/actor
A2ua /vapora3 a al/4a 0/ca al/4a 0/ca iclo/:a no Ac/it/ /:trai3o iclo/:a no al/4a 3/02ra0a3 a Ac/it/ no /:trai3o Ac/it/ /:trai3o iclo/:a no E5ul0ifica nt/ E5ul0ifica nt/ iclo/:a no Ac/it/ purifica3o Ac/it/ purifica3o /tanolK aci3o Ac/it/ 0in r/acciona
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r
Entra3a & 3/0tila3 or #8 Purificació n 3/ -io3i/0/l
!ali3a & 3/0tila3 or !ali3a 9 3/0tila3 or
/tanolK aci3o 0in r/acciona r Bio3i/0/l Ac/it/ 0in r/acciona r /tanolK aci3o 0in r/acciona r Bio3i/0/l /tanolK aci3o 0in r/acciona r Ac/it/ 0in r/acciona r Bio3i/0/l purifica3o
%
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LM
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% %
LM
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