briquetas de residuos sÓlidos orgÁnicos como fuente de...

Centro de Desarrollo e Investigación en Termofluidos CEDIT Página 26

BRIQUETAS DE RESIDUOS SÓLIDOS ORGÁNICOS COMO FUENTE DE ENERGÍA CALORÍFICA EN COCINAS NO CONVENCIONALES BRIQUETTES OF ORGANIC SOLID RESIDUES AS SOURCE OF CALORIFIC ENERGY IN NOT CONVENTIONAL KITCHENS

Andrés Valderrama, Herve Curo, César Quispe, Victor Llantoy & José Gallo _____________________________________________________________________________________________

RESUMEN

Los residuos sólidos orgánicos (RSO), se emplean como materia prima principal en la elaboración de briquetas que son quemadas en una cocina no convencional para obtener energía calorífica, siendo una alternativa de reemplazo a los combustibles líquidos tradicionales (kerosene o gas licuado de petróleo). La elaboración de las briquetas, se realizaron a partir de los residuos domiciliarios obtenidos de un sector del distrito de San Martín de Porres, dónde la producción per cápita es de 0.634 Kg./hab.-día; los RSO representan el 62.5% de estos residuos. Los RSO son secados al medio ambiente y mezclados con aglutinantes como: aserrín, cal, arcilla; para la mezcla se emplea agua y estiércol de cuy.

Se elaboraron 3 tipos de briquetas cilíndricas con un volumen de 446cm3, teniendo como materia prima a los RSO con 70% en masa, luego son perforadas axialmente con 5 agujeros de 7.9mm. para facilitar su secado y combustión; la relación H/C es de 0.16 superior al petróleo diesel (0.14), la humedad relativa es de (89-91)%, la densidad de las briquetas tipo 1 es mayor en 10% a la densidad de la briqueta tipo 2 y esta a su vez es mayor en 6% que la briqueta tipo 3, debido a la presencia en su composición de 10%, 5% y 0% de aserrín respectivamente, el poder calorífico inferior de las briquetas tipo 1 es de 13,826 kJ/Kg, del tipo 2 de 13,029 kJ/Kg y del tipo 3 es de 10,725 kJ/Kg, esta variación se debe a que la cal y la arcilla logran disminuir el poder calorífico de las briquetas y lo hacen gradualmente de acuerdo al porcentaje en peso en su composición; el punto de inflación de las briquetas fluctúan entre (86-90)°C.

Las briquetas tipo 1, tipo 2 y tipo 3, originan (8, 13 y 20)% de cenizas, debido a que poseen 0% arcilla o cal, 5% de cal y 10% de arcilla respectivamente. Durante la combustión de las briquetas las temperaturas medias superficiales alcanzaron valores de (250-400)ºC y se determinó el tiempo para hervir 500 cm3 de agua, obteniéndose en promedio (30 a 45) minutos.

Palabras Claves: Residuos Sólidos Orgánicos, briquetas, poder calorífico, humedad relativa, densidad, relación H/C, punto de inflamación, aglutinante, energía calorífica.

ABSTRACT

The solid organic residues (RSO), they are used as principal raw material in the production of briquettes that are burned in a not conventional kitchen to obtain calorific energy, being an alternative of replacement to the liquid traditional fuels (kerosene or liquified gas of oil). The production of the briquettes, they were realized from the domiciliary residues obtained of a sector of the district of Porres's St Martin, where the production per cápita belongs to 0.634 Day Kg./hab.-; the RSO represents 62.5 % of these residues. The RSO is dried to the environment and mixed with cementing agents since(as,like): sawdust, lime, clay; for the mixture(mixing) water and manure is used of cuy.

There were elaborated 3 types of cylindrical briquettes with a volume of 446cm3, having as raw material to the RSO with 70 % in mass, then they areperforated axialmente with 5 holes of 7.9mm. To facilitate his(its) dried one and combustion; the relation H/C belongs to 0.16 top to the oil diesel (0.14), the relative dampness is of (89-91) %, the density is of the briquettes type 1 is bigger in 10 % than the density of the briquette type 2 and this in turn it(he,she) is major in 6 % that the briquette type 3, due to the presence in his(its) composition of 10 %, 5 % and 0 % of sawdust respectively, the lowest heating power of the briquettes type 1 belongs to 13,826 kJ/Kg, of the type 2 of 13,029 kJ/Kg and of the type 3 it(he,she) is of 10,725 kJ/Kg, this variation owes to that the lime and the clay manage diminishing the heating power of the briquettes and do it gradually in agreement to the percentage in weight in his(its) composition; the point of inflation of the briquettes they fluctuate between(among) (86-90) °C. The briquettes


type 1, type 2 and type 3, originate (8, 13 and 20) % of ashes, due to the fact that 0 % possesses clay or lime, 5 % of lime and 10 % of clay respectively. During the combustion of the briquettes the average superficial temperatures reached values of (250-400) ºC and it(he,she) decided the time to boil 500 cm3 of water, being obtained in average (30 to 45) minutes.

Key words: Solid Organic Residues, briquettes, heating power, relative dampness, density, relation H/C, point of inflammation, cementing agent, calorific energy.

________________________________________________________________________________________

INTRODUCIÓN

La gran demanda de energía que se presenta principalmente en países en vía de desarrollo como el nuestro y a la escasez de los combustibles líquidos y gaseosos convencionales (Diesel 2, kerosene y GLP), obligan a buscar nuevas fuentes energéticas que posean viabilidad técnica y económica, con el menor impacto ambiental posible. El estudio comprende la elaboración de briquetas a partir del acopio de los residuos sólidos domiciliarios provenientes del distrito de San Martín de Porres; es conocido, que los residuos no orgánicos (vidrio, plástico, papel, cartón, metales, madera, trapos, telas) son reciclados para obtener un valor económico de ellos y no fueron considerados para este estudio.

Resultados preliminares permiten demostrar que se puede reemplazar el combustible líquido y gaseoso ejecutando el proceso de quemado de las briquetas con 70% de RSO en masa, para obtener energía calorífica en una proporción de 33% con respecto a un combustible líquido (kerosene, petróleo Diesel 2) y 30% en masa respecto al gas licuado de petróleo (GLP).

La investigación determina como factores esenciales en la elaboración de las briquetas: composición, humedad, densidad y granulometría. Estas fueron elaboradas con distintos porcentajes de los siguientes componentes: 1. Los RSO secos y no cocidos (cáscaras de papa,

arvejas, habas, hojas de choclo, hojas de espinacas, corontas de maíz, entre otros). El secado de los RSO se realizó al natural (medio ambiente), lo que puede demorar entre dos y tres meses en invierno y tres o cuatro semanas en verano. Luego estos residuos fueron triturados y molidos (ver fotografía N°1).

2. Aserrín de madera cedro (pudo haber sido de otra madera), es un aglutinante combustible.

3. Estiércol de cuy, el cuál fue secado y molido. 4. Arcilla común (aglutinante no combustible). 5. Cal, su función es evitar desmoronamientos y la

formación de grietas en la briqueta. 6. Agua .

Fotografía N°1. RSO de San Martín de Porres secos y molidos respectivamente Nota. Debido a que el proceso de secado de estos RSO se realizó al aire libre, se debe resaltar que no se consideraron los residuos domiciliarios orgánicos cocidos, por ejm: residuos de comida descompuesta, huesos de animales, frutas, otros; porque atraen vectores.

METODOLOGÍA 2.1. Elaboración de las briquetas de RSO. Se hace la mezcla tomando en cuenta el tamaño (dimensiones) y el tipo de briqueta a elaborar, para la investigación se hicieron tres tipos con porcentajes distintos de los componentes que se muestran en las tablas 1,2 y 3. Tabla N°1. Composición de las briquetas para el tamaño de 2.5” de diámetro y 2.5” de altura

Briqueta TIPO 1

Briqueta TIPO 2

Briqueta TIPO 3

Componentes

Composición

%

Composición

%

Composición

%

RSO 111gr 70 111gr 70 111gr 70 Estiércol de cuy

32gr 20 32gr 20 32gr 20

Aserrín 16gr 10 8gr 5 - - Cal - - 8gr 5 - - Arcilla - - - - 16gr 10

Subtotal 159gr 100

159gr 100 159gr 100

Agua 200ml 200ml 200ml


RESULTADOS

BRIQUETA HÚMEDA (peso promedio de las muestras)

213.2gr 212.6gr 214.0gr

Sobras de mezcla 145.8gr 146.4gr 145.0gr

Mezcla Total 359gr 359gr 359gr

Tabla N°2. Composición de las briquetas para el tamaño de 3.0” de diámetro y 3.0” de altura

Briqueta TIPO 1

Briqueta TIPO 2

Briqueta TIPO 3

Componentes

Composición

%

Composición

%

Composición

%


38gr 20 38gr 20 38gr 20


Subtotal 189gr 100

189gr 100

190gr 100

Agua 300ml 300ml 300ml RESULTADOS

BRIQUETA HÚMEDA (peso promedio de las muestras)

342.8gr 350.4gr 354.7gr

Sobras de mezcla

146.2gr 138.6gr 134.3gr

Mezcla Total

489gr 489gr 490gr

Tabla N°3. Composición de las briquetas para el tamaño de 3.5” de diámetro y 3.5” de altura

Briqueta TIPO 1

Briqueta TIPO 2

Briqueta TIPO 3

Componentes

Composición

% Composición

% Composición

%


73gr 20 73gr 20 73gr 20


Subtotal 363gr 100

363gr 100 363gr 100

Agua 500ml 500ml 500ml RESULTADOS BRIQUETA HÚMEDA (Peso Promedio De Las Muestras)

563.2gr 554.8gr 531.3gr

Sobras De Mezcla

299.8gr 308.2gr 331.7gr

Mezcla Total 863gr 863gr 863gr

En las tablas 1, 2 y 3 se observa, los pesos para las sobras de mezcla (lo que no ingresa al molde); éstas

se utilizan nuevamente en la elaboración de otras briquetas del mismo tipo, debido a que el porcentaje de cada componente se mantiene. La manera de realizar la mezcla es sencilla, se necesita tener los componentes en los porcentajes indicados, homogenizarlos y luego agregar agua gradualmente hasta obtener una masa pastosa y homogénea (fotografía N°2).

Fotografía N°2. Elaboración de la briqueta Tipo 2, nótese sus componentes: RSO, cal y estiércol de cuy. 2.2. Compactación de la mezcla. En ésta fase del proyecto se diseñó y fabricó moldes de madera con alturas de 2.5”, 3.0” y 3.5” y de diámetros de 2.5”; 3.0” y 3.5“ (ver fotografía Nº 3), para garantizar la solidez de la masa compactada durante su extracción del molde, para ser pesado y transportado hacia el secado.

Fotografía N° 3. Moldes de madera con las cavidades para la elaboración de las briquetas Se usaron los aglomerantes y se empleo un bajo nivel de presión, el cual oscila entre (0.8 y 1.7)kPa, que es la fuerza ejercida por una persona promedio. De no haber usado aglutinantes se hubiese requerido de presiones altas (>5000 kPa), las cuales son


alcanzadas únicamente por maquinaria sofisticada y costosa.

Fotografía N° 4. Extracción de la briqueta húmeda compactada 2.3. Secado de las Briquetas. Las briquetas fueron secadas por convección libre (a la intemperie), durante ocho días de intenso sol, propio del mes de febrero. Lo ideal hubiese sido realizar el secado por convección forzado (secador o deshumedecedor), para evitar que durante la combustión la humedad sea el principal problema.

Fotografía N°5. Briquetas húmedas y secas; en el 2do. nivel del pabellón EAP-IMF, San Marcos. 2.4. Cálculo de la humedad de las briquetas La humedad eliminada durante el proceso de secado por convección libre, se calcula de la siguiente manera:

100% ×−

=Húmedo

SecoHúmedo

Peso

PesoPesoH

Tabla Nº 4. Pesos de briquetas húmedas

Briquetas TIPO 1 (RSO, estiércol de cuy y aserrín) Dimensiones (diámetro y altura en pulgadas)

2.5 3 3.5

Peso Promedio (gramos)

213.2 342.8 563.2

Briquetas TIPO 2 (RSO, estiércol de cuy, cal y aserrín) Dimensiones (diámetro y altura en pulgadas)

2.5 3 3.5


212.6 350.4 554.8

Briquetas TIPO 3 (RSO, estiércol de cuy y arcilla) Dimensiones (diámetro y altura en pulgadas)

2.5 3 3.5


214.0 354.7 531.3

Tabla Nº 5. Pesos de briquetas secas

Briquetas TIPO 1 (RSO 70%, estiércol de cuy 20% y aserrín 10% del peso) Dimensiones (diámetro y altura en pulgadas)

2.5 3 3.5


80.66 122.33 218.00

Briquetas TIPO 2 (RSO 70%, estiércol de cuy 20%, cal 5% y aserrín 5% del peso) Dimensiones (diámetro y altura en pulgadas)

2.5 3 3.5


85.00 137.66 217.00

Briquetas TIPO 3 (RSO 70%, estiércol de cuy 20% y arcilla 10% del peso) Dimensiones (diámetro y altura en pulgadas)

2.5 3 3.5


90.00 154.33 243.33

Las diferencias del porcentaje de humedad eliminada en cada tipo de briqueta corresponden a la diferencia en su composición de aglutinante no combustible (cal y arcilla). Esto quiere decir, que el tipo 1 requiere de menor cantidad de agua durante la elaboración a diferencia de los otros tipos que contienen aglutinantes que reaccionan de una manera particular con el agua, es el caso de la cal que eleva la temperatura del agua rápidamente al entrar en contacto.


Gráfico N°1. Diferencia de humedad de las briquetas durante el secado por convección libre 2.5. Densidad de las briquetas secas, se calcula con la simple relación de cociente entre la mas a de la briqueta y el volumen de esta. Las diferencias de la densidad son también resultado de la composición de cada tipo de briqueta, similar al caso de la humedad. Por ello se encuentra una relación inversamente proporcional entre estas variables (comparar gráfico N°1 y gráfico N°2). Es decir, mientras la briqueta de determinado tipo elimine mayor humedad menor será su densidad

Gráfico N° 2. Comparación de la densidad de cada tipo de briqueta 2.6. PERFORACIÓN DE LAS BRIQUETAS Las briquetas fueron perforadas luego del secado ya que cuando éstas se encontraban húmedas eran incapaces de resistir siquiera una púa o broca con diámetro inferior a un octavo de pulgada. En este proceso se utilizó un taladro de banco (vertical) con brocas de 3/16, 1/4, 5/16pulg de diámetro para cada tamaño de briqueta (2.5, 3 y 3.5pulg respectivamente).

Fotografía N° 6. Proceso de perforación de las briquetas secas. Los diámetros de las brocas fueron elegidos de tal forma que las briquetas soporten la perforación (se buscó el menor diámetro para este propósito) y que durante la quema aprovechen el aire que fluya por los orificios para evitar la falta de ingreso de aire (se buscó el mayor diámetro).

Tabla N°6. Peso promedio de las briquetas secas con agujeros (Peso real de las briquetas)

Dimensiones (diámetro y altura en pulg)

TIPO 1 (gr)

TIPO 2 (gr)

TIPO 3 (gr)

2.5 81.40 83.20 84.66 3.0 122.00 131.80 137.00 3.5 207.16 211.00 213.33

3. COMBUSTIÓN DE LAS BRIQUETAS Para que a un determinado material se le considere combustible en su composición debe contener cantidades de carbono e hidrógeno, similar a un hidrocarburo. El principal insumo de las briquetas como combustible lo constituyen los RSO, éstos poseen una relación hidrógeno-carbono H/C de 0.16, ligeramente mayor que el petróleo diesel 2 que es de 0.14; este parámetro es fundamental para garantizar la eficiencia de quemado de las briquetas como combustible. En el estudio experimental del proceso de combustión se emplearon los equipos e instrumentos siguientes: 01 termómetro, 01 pirómetro, 01 cronómetro, 01 tetera, 01 cocina no convencional portátil, 01 mesa, 01 regla graduada, 01 encendedor, 01 vaso pírex. El pirómetro, mide temperaturas superficiales de un sólido sin entrar en contacto con éste. Para obtener dichas temperaturas debemos digitar en él previamente, el factor de emisividad del material, el cuál es un número adimensional entre 0 y 1 que representa la razón de radiación de una superficie

Humedad de la briqueta eliminada durante el

secado

62.59

60.54

56.21

52

54

56

58

60

62

64

Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3

Briquetas

Hu

me

da

d E

lim

ina

da

(%)

0.50

0.53

0.58

0.46

0.48

0.50

0.52

0.54

0.56

0.58

0.60


Briquetas

De

ns

ida

d (

gr/

cm

3)


dada y la de un área igual de una superficie radiante ideal a la misma temperatura1.

Fotografía N° 7. Medición de la temperatura de la combustión de la briqueta con el pirómetro La emisividad para cada material se encuentra tabulada en manuales, de esta forma se tiene la emisividad para el aserrín (madera), arcilla y cal; pero no se logró hallar el factor de emisividad para el estiércol de cuy y los RSO. Lo que se hizo fue aproximar estos valores a otros ya conocidos, realizando una singular prueba, que consiste en incinerar un bloque de RSO, uno de estiércol de cuy y otro de aserrín al mismo tiempo. Como se posee la emisividad del aserrín o madera (0.9), se obtiene la temperatura de este bloque, luego con esta emisividad se mide las temperaturas de los otros bloques, obteniéndose una temperatura similar en el bloque de RSO y se alcanzó una mayor temperatura en el de estiércol de cuy, además este logró emitir calor radiante con mayor intensidad en comparación a los otros bloques. Así se estimó que el estiércol de cuy posee un factor de emisividad de 0.95 y los RSO de 0.90; para cada caso se compara con el valor del factor de emisividad del aserrín, tomando como valor de los límites del factor de emisividad para la madera. Tabla N° 5. Factor de emisividad de cada componente de las briquetas

COMPONENTE FACTOR DE EMISIVIDAD2

RSO RSO 0.90

Estiércol de cuy 0.95

Aserrín 0.903

Arcilla 0.856

Cal 0.914

Emisividad de cada tipo de briqueta, para ello se

1 Tomado de “Física Universitaria” Sears-Zemansky-Young-Freedman (Décimo Primera Edición) Vol I, pág. 68. 2 La emisividad generalmente se encuentra tabulada con dos dígitos decimales, el pirómetro también solicita la misma cantidad. 3 Dato proporcionado por www.pce_iberica.es. 4 Tomado de “Biblioteca del Ingeniero Químico” Robert Perry (Segunda Edición en español) Vol. III, pág. 10-52.

hace uso de la relación porcentual de cada componente y de su respectivo factor de emisividad, se tiene: Tipo 1:RSO 70%, estiércol de cuy 20% y aserrín 10%

90.01.09.02.095.07.09.01 =×+×+×=Tipoe Tipo 2: RSO 70%, estiércol de cuy 20%, aserrín 5% y cal 5%.

91.005.091.005.09.02.095.07.09.02 =×+×+×+×=Tipoe Tipo 3: RSO 70%, estiércol de cuy 20% y arcilla 10%

90.01.085.02.095.07.09.03 =×+×+×=Tipoe Las pruebas del proceso de combustión se realizaron en un ambiente donde existía flujo de aire controlado (velocidad < 4 m/s), lo contrario perturbaría el encendido de la briqueta e impediría el aprovechamiento eficiente del flujo de calor por convección libre hacia la tetera con agua. El proceso de combustión de las briquetas más pequeñas (de diámetro 2.5” y de altura 2.5” y las de diámetro 3.0” y de altura 3.0“), debido a que el calor emanado por éstas era muy pequeño y por que fueron agrietándose; se desecharon para las pruebas posteriores y sólo se tomo en cuenta las briquetas más grandes; es decir, las briquetas de 3.5” de diámetro y altura. Ensayos de combustión de las briquetas, consiste en combustionar dos briquetas de un mismo tipo para hervir 500ml de agua en una tetera usando sólo las briquetas de 3.5” de diámetro y 3.5” de altura. Las dos briquetas se ubican a una distancia de 4.4cm de la base de la tetera. Se utilizó una cocina no convencional que se ubicó a una distancia de 86cm del suelo (sobre la mesa). Esta cocina es comercial y especial para briquetas de carbón mineral o vegetal (fotografía 8). el agua hierve entre (30-45 minutos); las briquetas siguen quemándose durante 1h 40min aproximadamente


Fotografía N° 8. Cocina no convencional y combustión de las briquetas . 4. ANÁLISIS DE LA COMBUSTIÓN DE LAS BRIQUETAS A continuación se presentan los gráficos construidos con los resultados obtenidos en los ensayos experimentales. 4.1. Generación de cenizas; en el gráfico N°4 se muestra que la ceniza de la briqueta tipo 3 es mayor que la ceniza del tipo 2 y tipo 1, esto se puede explicar por las razones siguientes: a) La briqueta Tipo 3 posee mayor proporción de

arcilla. Éste es un material cuya degradación (fractura microscópica) se produce a elevadas temperaturas (>900°C) y en prolongados tiempos. Es decir la arcilla no forma parte del proceso de combustión.

b) En el Tipo 2 la cal cumple una función similar a la arcilla.

c) En todos los tipos de briquetas el estiércol de cuy participa en la composición de las briquetas con el 20%, se apreció que se quema rápidamente para convertirse en carbón; particularmente en el tipo 1 y tipo 2, el aserrín se quema a bajas temperaturas (<350ºC) lo que origina que se incremente la ceniza ligeramente.

Gráfico N° 4. Variación de la generación de cenizas en las briquetas tipo 1, tipo 2 y tipo 3. El porcentaje de cenizas en todos los tipos de briquetas no debería ser superior al 20% de su peso

para evitar que parte de ella se convierta en un material volátil que sea transportado por el aire hacia el medio ambiente. 4.2. Variación de temperatura en función al tiempo de la combustión de las briquetas, se aprecia dos zonas de la a saber: ZONA 1. Variación de temperatura del proceso de combustión de las briquetas desde el minuto 3 aproximadamente hasta el minuto 20. Se muestra que la temperatura de la briqueta Tipo 1 es menor que le temperatura de combustión de briqueta Tipo 2 y esta a su vez es menor que la temperatura de la briqueta Tipo 3. Este fenómeno se produce debido a la presencia del aserrín, que en el Tipo 1 representa el 10% y esto produce la facilidad del punto de inflamación bajo, asimismo dicho punto se va incrementando en el Tipo 2 que posee 5% de aserrín y más aun en el Tipo 3 que posee 0% de aserrín. ZONA 2. Variación de temperatura del proceso de combustión de las briquetas desde el minuto 20 hasta el minuto 35. Se muestra que la tendencia en el comportamiento de la variación de la temperatura se invierte con respecto a la zona 1; este fenómeno se debe a las razones siguientes:

• Durante los ensayos experimentales se aprecia que se quema aproximadamente más del 60% de la cantidad de las briquetas.

• Debido a que la temperatura de combustión de la cal (óxido de calcio) se produce a temperaturas superiores a 1500ºC, en esta fase de temperatura la cal no se quema tan solo se calienta.

• De igual modo la arcilla se calienta y se quema por sectores logrando fragilizarse parcialmente (se desprende parcialmente), esto se debe a que la temperatura de la combustión de la arcilla es superior a 900ºC

Porcentaje de masa de briqueta obtenido como

ceniza

8.12

13.27

20.16

0

5

10

15

20

25


Briqueta

Po

rce

nta

je d

e

Bri

qu

eta

(%)


Gráfico N° 5. Temperatura de la combustión de las briquetas tipo1, tipo 2 y tipo 3, en función al tiempo Entonces debido a estos fenómenos térmicos simultáneos la temperatura se mantiene estable (posee una variación mínima en una rango de tiempo de 25 minutos) hasta que se logra hervir el agua. 4.3. Poder calorífico de las briquetas, para el cálculo se consideran el poder calorífico de cada componente de las briquetas y su respectiva densidad

Componente Poder Calorífico (KJ/Kg)

Densidad (ρρρρ) (gr/cm3)

RSO 15177 0.635

Estiércol de cuy

41006 0.309

Aserrín 13400 0.299

Cal No determinado

0.64

Arcilla No determinado

1.46

El poder calorífico es la cantidad de calor producido por un material (briqueta) durante su combustión y se calcula de la siguiente forma ver ecuación (1): El poder calorífico de la briqueta Tipo 2 que contiene cal en su composición en 5%, tiene menor poder calorífico, debido a que la cal se combustiona o se quema a temperaturas por encima de los 1500 grados y al combustionarse los RSO y el estiércol de cuy a temperaturas de (250 hasta 350)º centígrados

5 Datos hallados experimentalmente. 6 Se aproximó dicho valor

aproximadamente, la cal recién se está calentando. De igual modo la presencia de la arcilla origina la disminución del poder calorífico de la briqueta 3 (gráfico 6).

Gráfico 6. Poder calorífico de las briquetas

Fluctuaciones de la temperatura de cada tipo de briqueta con respecto al tiempo

107.5118.5

155

272

312302

135.6

218

256.2

179

249

220 227

293.5

89.2

284.8

268.5

86.3

142.2

257.2

290272

86

247

0

50

100

150

200

250

300

350

0 5 10 15 20 25 30 35 40tiempo ( min )

Tem

pera

tura

(°C

)

TIPO 1 TIPO 2 TIPO 3

Poder Calorífico de cada tipo de Briqueta

13826

13029

10725

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000


Briquetas

Po

der

Calo

rífi

co

H (

KJ/K

g)

ZONA 1 I

ZONA 2

( )1....%...%%

%H...%H%HH

CompNCompN2Comp2Comp1Comp1Comp

CompNCompNCompN2Comp2Comp2Comp1Comp1Comp1Comp

×ρ++×ρ+×ρ

×ρ×++×ρ×+×ρ×=


De este gráfico se puede deducir que la briqueta tipo 1 es la que posee mayor poder calorífico que luego es comparada con otros combustibles y representa aproximadamente el 30% del poder calorífico del GLP y el 33% del poder calorífico del petróleo diesel 2.

Gráfico N° 7. Poder calorífico de la briqueta tipo 1, comprado con otros combustibles La briqueta de RSO tipo 1, tiene fácil encendido, su combustión es lenta y además se produce con material totalmente desechable (70% de RSO), lo que incrementa el interés de producir este tipo de combustible.

CONCLUSIONES 1. El tamaño óptimo de briqueta fue la de 3.5” de

diámetro y de altura. 2. El nivel de compactación de (0,80 hasta 1,70)

kPa, empleado para la elaboración de la briquetas tipo 1 y tipo 2, permitió mantener la forma compacta durante el secado, perforación y durante la combustión. El contenido de arcilla en la briqueta Tipo 3, perjudico su solidez.

3. La briquetas Tipo 1, Tipo 2 y Tipo 3 tienen (8, 13 y 20)% de cenizas respectivamente, debido a que poseen 0% arcilla, 5% de cal y 10% de arcilla respectivamente, lo que determinan que estas cenizas pueden ser utilizadas como fertilizante para terrenos agrícolas.

4. La densidad de las briquetas Tipo 1 es mayor en 10% a la densidad de la briqueta Tipo 2 y esta a su vez es mayor en 6% que la briqueta Tipo 3. Debido a la presencia en su composición de 10%, 5% y 0% de aserrín respectivamente.

5. El poder calorífico inferior de las briquetas Tipo 1 es de 13,826 KJ/Kg, del Tipo 2 de 13,029 KJ/Kg y del Tipo 3 es de 10,725 KJ/Kg. Esta variación se debe a la presencia en su composición de 10%, 5% y 0% de aserrín respectivamente y a la presencia del 5% de cal en la briqueta Tipo 2 y al 10% de arcilla en la briqueta Tipo 3, que no desprenden calor sino hasta después de los 500ºC. .

OBSERVACIONES 1. Las briquetas producen en su interior llama

amarilla; durante 10 minutos. 2. Las briquetas Tipo 2 producen o emanan humo

de color blanco (combustión fría) con intensidad

elevada y abundante y las de Tipo 1 producen humo de color azul no muy pronunciado (combustión teórica o estequiométrica); su acción sobre el olfato humano es mucho más irritante que el humo de la briqueta Tipo 2 y Tipo 3. Asimismo la briqueta Tipo 3 presentó al igual que el Tipo 2 humo color blanco de intensidad baja y en poca cantidad.

3. La briquetas Tipo 1, Tipo 2 y Tipo 3, demostraron fácil encendido y lo hacen rápidamente sin necesidad de aditivos

BIBLIOGRAFÍA

1. Sears & Zemansky “Física Universitaria”

Editoral Pearson, Décimo Primera Edición Vol. I, México 2004.

2. Perry, P; “Biblioteca del Ingeniero Químico” Editorial McGraw-Hill. Segunda Edición en español Vol. III, México 1986.

3. Marks “Manual del Ingeniero Mecánico” Editorial McGraw-Hill. Segunda Edición en español, México 1984.

4. Raymond A. & Otros. “Física para Ciencias e Ingeniería” Thomson Editores. Sexta Edición Vol. II, México 2005.

5. Incropera, F. “Fundamentos de Transferencia de Calor y Masa” Editorial Prentice Hall. Cuarta Edición, México 1999.

6. www.pce_iberica.es. AGRADECIMIENTO Los autores comprometen su agradecimiento al Programa de Iniciación Científica (PIC), dirigido por el Vice. Rectorado Académico de la Universidad Nacional Mayos de San Marcos de Lima-Perú

Comparación entre la briqueta Tipo 1 y los combustibles

convencionales

46100 43950 43400 3990033700

19250

42500

13826

0

10000

20000

30000

40000

50000

GLP Gasolina Querosene Diesel 2 GasNatural

Carbón demadera

Metanol Briqueta deRSO Tipo 1

Combustibles

Po

der

Calo

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co

(K

J/K

g)

briquetas de residuos sÓlidos orgÁnicos como fuente de...

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