04 Physical Properties

1Propiedades fsicas de los biocombustibles.

Importancia y mtodos de determinacin

Ftima Arroyo Torralvo

AICIA

ndice

1. Revisin

2. Importancia mtodos de determinacin de los parmetros

Contenido de humedad Poder calorfico Contenido de cenizas Fusibilidad de las cenizas Densidad Durabilidad mecnica de plets y briquetas Tamao de partcula y distribucin granulomtrica Propiedades de flujo

3. Resumen y conclusiones

Revisin: Normalizacin de parmetros de calidad

Otras propiedades (actualmente en revisin/discusin) Propiedades de flujo Impurezas (minerales) Forma de las partculas (esfericidad, relacin longitud/anchura) Nivel de contaminacin de hongos

Propiedades fsico-mecnicas de los biocombustibles slidos:

b) Propiedades mecnicas Densidad aparente / densidad

de partculas Durabilidad (compactados)

a) Propiedades relacionadas con la combustin Contenido de humedad Poder calorfico Materia voltil Contenido de cenizas Fusibilidad de las cenizas Distribucin del tamao de partculas

ndice

1. Revisin




Contenido de humedad: importancia

Efectos de la humedad

Poder calorfico (en masa) y valor energtico (en volumen) Idoneidad para la combustin (hornos domsticos) Riesgo de auto-ignicin Crecimiento de hongos y emisin de esporas (peligros para la salud) Prdidas de combustible (prdidas de materia seca) Densidad aparente

Contenido de humedad: Mtodo de determinacin

Norma CEN/TS 14774 (UNE-CEN/TS 14774 EX):

"Biocombustibles slidos Mtodos para la determinacin del contenido de humedad Mtodo de secado en estufa"

Parte 1: Humedad total Mtodo de referencia Parte 2: Humedad total Mtodo simplificado Parte 3: Humedad de la muestra para anlisis general

Estufa

Caractersticas del mtodo: Mtodo del secado en estufa

Masa de muestra > 300 g (partes 1 y 2)

Temperatura de secado: 105 C

Tiempo de secado: hasta masa constante

Precisin de la balanza: 0,1 g

2Poder calorfico: Importancia

Efectos del poder calorfico

Utilizacin como combustible Dimensionamiento de la planta de conversion Densidad energtica

Influyen sobre el poder calorfico (base seca)

Contenido de Carbono (C) e Hidrgeno (H) Contenido de cenizas

Poder calorfico: Mtodo de determinacin

Norma CEN/TS 14918 (UNE 164001 EX):

Biocombustibles slidos Mtodo para la determinacin del poder calorfico calorfico

Caractersticas del mtodo: Bomba calorimtrica: la muestra se quema

con oxgeno en condiciones normalizadas. El incremento de temperatura.

La muestra se comprime a plet (1 g)

Combustin controlada

Clculo del poder calorfico (PCIv, PCIp, PCSv, PCIp) aplicando factores de correccin si es necesario

Contenido de cenizas: Mtodo de determinacin


Biocombustibles slidos Mtodo para la determinacin del contenido en cenizas"

Horno de alta temperatura

Caractersticas del mtodo: Clculo de la cantidad (masa) del residuo

tras el calentamiento de la muestra.

Cantidad de muestra > 1 g

Rampas de calentamiento definidas: 5/h (10/h)

Temperatura del horno: 550 C Enfriamiento en desecador

Precisin de la balanza: 0,1 mg (m

3Densidad aparente de pila: Mtodo de determinacin

Norma CEN/TS 15103 (UNE CEN/TS 15103 EX):

Biocombustibles slidos Mtodos para la determinacin de la densidad aparente de pilas"

Caractersticas del mtodo:

El volumen de la muestra se determina en contenedoresnormalizados tras ser golpeados.

Golpes: cada libre del contenedor desde 150 mm de altura sobre una base de madera (3 veces + relleno)

Precisin de la balanza:1g 10g

Contenedores normalizados

Impactos

Nivelado

Pesada

Durabilidad mecnica de plets y briquetasMtodo de determinacin


Biocombustibles solidos Mtodos para la determinacin de la durabilidad mecnica de plets y briquetas"Parte 1: Plets Parte 2: Briquetas

Cmara de ensayo

Geometra del aparato de ensayos

Caractersticas del mtodo (plets):

La muestra se somete a golpescontrolados en una cmara de ensayo rotatoria. Se mide la cantidad de masa de muestra quequeda despus de separar laspartculas finas y erosionadas.

Cantidad de muestra (masa): 500 g

Tamizado: orificios redondeados de 3,15 mm

Distribucin del tamao de partcula:Mtodo de determinacin


Biocombustibles slidos Mtodos parala determinacin de la distribucin del tamao de partcula

Parte 1: Tamiz oscilante con apertura de malla 3,15

Parte 2: Tamiz oscilante con apertura de malla 3,15

Parte 3: Tamiz rotativo

Tamiz rotativo

Distribucin del tamao de partcula: Mtodo de determinacin

Caractersticas del mtodo (tamizado horiz.)

La separacin de las partculas se consigue mediantetamizado, y la clasificacin se determina en peso.

Min. tamao de muestra: 8L 4L (Parte 1) or 50 g (Parte 2)

Humedad de la muestra: 20 %

Tamao min. de los tamices: 1200 cm (parte 1)/ 250 cm (parte 2)

Geometra de los huecos: redondos (Parte 1) o cuadrados & redondos (Parte 2)

Tamaos de los huecos: 3,15/8/16/45/63 mm (Parte 1); 0,25/0,5/1/1,4/2/2,8/3,15 mm (Parte 2) Esquema del proceso de tamizado

Distribucin del tamao de partcula: Limitaciones del mtodo de tamizado

Limitaciones / Interpretacin de los datos

La relevancia de la distribucin de tamao convencional paraexplicar o predecir problemas mecnicos de los biocombustibles esbaja

La longitud de partcula y la forma son parmetros necesarios paraevaluar un biocombustible (esfericidad o relacinlongitud/anchura)

Es deseable una determinacin directa de propiedades mecnicas(ensayos de flujo)

Principal criterio: longitud de la partcula

La longitud no se determina mediante tamizado

Distribucin del tamao de partcula Anlisis de imagen

Anlisis de imagen

Ventajas:Determinacin de parmetros fundamentales de un combustible como

Tamaos de partcula Relacin anchura-longitud Longitud mxima Esfericidad

Inconvenientes: Equipos poco disponibles Elevado precio Mtodo no normalizado para

biocombustibles

4Propiedades de flujo: Importancia yFactores influyentes

La fluidez se debe a varios fenmenos Formacin de un arco o una bveda que tapona la salida Segregacin de tamaos o de formas Flujo vertical inadecuado Problemas de transporte

Propiedades de flujo: Importancia yFactores influyentes

Factores que influyen sobre las propiedades de flujo Distribucin del tamao de partcula Mxima longitud de partcula Relacin tamao medio/longitud Forma de la partcula (esfericidad) Humedad Densidad

Propiedades de flujo: determinacin

Principio de medida sugerido:Ranura expansionable

Prototipo de ensayos de propiedades de flujo

A

B

C

ndice

1. Revisin




Resumen y conclusiones (1)

Interdependencia entre las propiedades fsico-mecnicas

Durabilidad(de plets)

Densidad aparente

Contenido de humedad

Densidad de partcula

Distribucin de tamao

Propiedadesde flujo

Poder calorfico(b.h.)

Contenido de cenizas

Fusibilidad de las cenizas

Impurezas

Resumen y conclusiones (2)

La mayora de los mtodos necesarios para la caracterizacinfsica de un biocombustible estn normalizados. Las normasestn actualmente bajo revisin. Pero existe poca experienciaen la aplicacin prctica de las mismas.

La lista de mtodos normalizados an es incompleta. Algunos parmetros adicionales deberan ser estudiados paratener ms informacin sobre el comportamiento mecnico del biocombustible (p.e. factores de forma de partculas).

Normalizacin:

5Gracias por su atencin

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