Modelo de simulación y visualización del proceso de mezclas ultrasónico para la producción de biodiésel

Abstract

Biodiesel is an “environmental” and renewable alternative to fuel diesel engines. In the production process of Biodiesel, it is necessary to mix inmiscible oils and alcohols. This production process needs fast, effective and viable methods. Thus, in the search to optimize the process an alternative mixing method has been developed by means of ultrasound, which promises to be faster, and more efficient and viable than traditional methods. This method generates cavities or bubbles that implode generating local ''jets'' that mix. Starting for the study of a single bubble that receives an ultrasonic stimulation, we will be able to find an approximation of the energy released by it and its lifetime, and thus have a model for the bubble. The model that we propose is based on the lattice in R3 space, in which each point is used as reference for the possible appearance of a cavity and depending on the location and the influence of the other bubbles a possible variation in the ultrasonic stimulate that if will receive is calculated. Then the model for a single bubble is used to obtain the lifetime and the energy emitted by the cavity. This will give the moment and the amount of mass that needs to be moved around this. We develop a visual model that allows us to see with clarity which happens during the mixing process. It is hoped that the model obtained will reflect the essence of the process, and will give a virtual laboratory where simulations can be made and design decisions can be taken at a very low cost. This promises to be a very attractive alternative for reactor design.

El biodiesel es una alternativa ''ambiental'' y renovable para alimentar motores diesel. En el proceso de producción de biodiesel es necesario mezclar aceites y alcoholes (líquidos inmiscibles). Este proceso de producción necesita de métodos rápidos, efectivos y económicos. Así, en la búsqueda de optimizar el proceso, se ha desarrollado un método alternativo de mezclado por medio de ultrasonido, el cual promete ser más rápido, eficiente y económico que métodos tradicionales. Este método genera cavidades o burbujas que implotan generando ''jets'' (chorros) locales que mezclan. Tomando como base el estudio de una burbuja que recibe un estimulo ultrasónico, podremos encontrar una aproximación de la energía liberada por esta y su tiempo de vida, y así tener un modelo para una burbuja. El modelo que proponemos se basa en un mallado en el espacio R3 , en el que cada punto es usado como referencia para la posible aparición de una cavidad y dependiendo de la localización y de la influencia de las demás burbujas se calcula una posible variación en el estimulo ultrasónico que esta recibirá, Entonces se usa el modelo de una burbuja para obtener el tiempo de vida y la energía emitida por la cavidad, esto nos dará el momento y la cantidad de masa que moverá el ''jets'' alrededor de esta. Desarrollaremos un modelo visual que nos permita ver con claridad lo que sucede durante el proceso de mezclado. De obtener un modelo que refleje la esencia del proceso, tendremos un laboratorio virtual en donde se pueden realizar simulaciones y hacer pruebas de diseño a un costo muy bajo. Esta promete ser una alternativa de diseño muy atractiva.