I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En la actualidad, en el Perú existen muchas ladrilleras artesanales, las cuales no hacen un buen aprovechamiento de los combustibles que usan. Muchos de estos combustibles son residuos vegetales, los artesanos desconocen el poder calorífico que estos residuos pueden generar. Mediante este trabajo hacemos llegar una evaluación de los poderes caloríficos que hay en diversos tipos de residuos vegetales y animales, de esta manera los artesanos tendrán la opción de conocer y aprovechar mejor el combustible.

1.1 Determinacion del Problema

Mal uso y desaprovechamiento de los poderes calorificos de los residuos vegetales producto de la ausencia de evaluaciones estandarizadas del poder calorico

1.2 Formulacion del Problema

1.2.1 Problema General

Aplicación adecuada de los poderes calorificos

1.2.2 Sub problema

Disminuir la contaminación Ambiental

Potenciar las ladrilleras artesanales

1.3 Objetivos de la Investigacion

1.3.1 Objetivo General

1.3.2 Objetivos Especificos

1.4 JUSTIFICACION

Es importante conocer una evaluación de los poderes caloríficos de los diferentes tipos de residuos vegetales para así obtener un mejor aprovechamiento de éstos

1.4.1 Por su Naturaleza

Este estudio parte de las posibilidades del uso de los residuos vegetales como combustible alternativo para uso doméstico e industrial, como son los hornos de ladrillos, tejas o cemento.

1.4.2 Por su Magnitud

Los residuos vegetales, son fuentes inagotables y representan un peligro mínimo para el medio ambiente. En nuestro país tenemos los recursos necesarios para obtener y aprovechar el poder calorífico de los residuos vegetales, aplicar este tipo de energía significaria que, nos harían independiente del petróleo que tanto afecta la economía.

1.4.3 Por su Trascendencia

Los artesanos ladrilleros poseen buenos conocimientos del trabajo que realizan y desarrollan sus actividades con mucho esfuerzo y dedicación, sus conocimientos deben ser aprovechados y mejorados combinándolos con nuevas y mejores técnicas. El presente trabajo quiere aportar a la difusión, así como a la aplicación de ésta energía; haciendo una evaluación térmica-calorífica de residuos vegetales

1.4.4 Por su Vulnerabilidad

Esta generación como la siguiente debe ponerles especial atención a este tipo de energía que representa un porvenir comprometedor.

1.5 LIMITACIONES Y FACILIDAD

Las grandes empresas ladrilleras por lo general están adecuadamente formalizadas ante los gobiernos locales y ante la autoridad sectorial que es el Ministerio de la Producción. Poseen en su mayoría tecnologías de proceso mejor desarrolladas en cuanto a tipos de horno y combustibles que utilizan, lo cual les permite obtener productos de mejor calidad y con mejores posibilidades de controlar o prevenir los impactos ambientales de su actividad industrial. Por el contrario, la gran mayoría de empresas ladrilleras de micro y pequeño tamaño distribuidas a nivel nacional presentan un alto grado de informalidad y utilizan técnicas artesanales para la fabricación de sus productos. La planta de fabricación está representada básicamente por el horno y un espacio de terreno como patio de labranza. Es sumamente importante la adecuación de tecnologías a las necesidades

específicas de las poblaciones utilizando los recursos naturales disponibles en cada zona, teniendo en cuenta sus diversos tipos de clima.

Actualmente en el Perú, el empleo de residuos agrícolas como combustible es bastante restringido e ineficiente. En el año 1999 se realizó un estudio para identificar los residuos agrícolas con las mejores posibilidades de uso energético en nuestro país. Dentro de ellos, la cascarilla de arroz, la cáscara de café y el rastrojo de algodón obtuvieron la mejor calificación en la fabricación de hornos de ladrillos

II. MARCO TEORICO

2.1 DEFINICIONES

Energía

La energía es la capacidad de producir algún tipo de trabajo o poner algo en movimiento.

Fuente: http://www.construible.es/noticiasDetalle.aspx?c=17&m=21&idm=156&pat=20&n2=20

Energía renovable

Son aquellas que se renuevan constantemente. Son los únicos recursos energéticos inagotables, no contaminan el ambiente y se pueden utilizar por tiempo indefinido.

Energia No Renovable

Energía no renovable se refiere a aquellas fuentes de energía que se encuentran en la naturaleza en una cantidad limitada y una vez consumidas en su totalidad, no pueden sustituirse, ya que no existe sistema de producción o extracción viable.

Fuente: http://www.elsuricato.com/2009/10/energia-renovables.html

Biocombustible

El biocombustible es cualquier tipo de combustible que derive de la biomasa (organismos recientemente vivos o sus desechos metabólicos, tales como el estiércol de la vaca).

Fuente:http://translate.google.com.pe/translate?hl=es&langpair=en%7Ces&u=http://www.fao.org/docrep/t1804e/t1804e06.htm

Poder Calorífico

El poder calorífico es la cantidad de energía que la unidad de masa de materia puede desprender al producirse una reacción química de oxidación

Fuente: http://translate.google.com.pe/translate?hl=es&langpair=en%7Ces&u=http://www.fao.org/docrep/t1804e/t1804e06.htm

Calorímetro

Es un instrumento que usa para determinar la cantidad de calor liberada o absorbida por un cuerpo. Es un recipiente aislado térmicamente del exterior, provisto de un termómetro diferencial en cuyo interior se deposita la muestra sometida a estudio

Fuente: http://www.google.com.pe/search?hl=es&rlz=1W1SKPB_es&defl=es&q=define:Calor%C3%ADmetro&sa=X&ei=7D3lTMX1HcG88gbf8oHtDA&ved=0CBQQkAE

Carbón Vegetal

Es un material combustible sólido, frágil y poroso con un alto contenido en carbón. Se produce por calentamiento de madera y otros residuos vegetales, hasta temperaturas que oscilan entre 400 y 700 °C, en ausencia de aire.

Pirolisis

Descomposición de compuestos orgánicos a causa de calentamiento con falta o ausencia de oxígeno libre suficiente

Fuente: http://www.cricyt.edu.ar/lahv/asades/averma/2007/art14.pdf

2.2 ANTECEDENTES HISTORICOS Y TEORICOS

2.2.1 COMBUSTIBLE PARA HORNOS TRADICIONALES A PARTIR DE RESIDUOS VEGETALES

2.2.1.1 LA LEÑA Y EL ASERRIN

El valor calorífico de la madera depende muchísimo de las especies y de la parte del árbol que se aproveche; varía entre 17 y 23 MJ/kg de madera en seco (MS); generalmente las coníferas tienen valores calóricos superiores a las maderas duras o frondosas, con un valor medio de 21 MJ/kg (MS) para maderas resinosas y 19,8 MJ/kg MS para otras maderas que se emplean. En efecto, hay escasísima variación en los valores caloríficos de las propias sustancias de la madera, siendo de 19 MJ/kg MS, por ser en efecto ésa la variación en el contenido de resina, con un valor calorífico de 40 MJ/kg MS,que corresponde a las diferencias en valores entre especies. Ese es el motivo por el que la corteza, con un alto contenido de goma y resina, suele tener un valor superior al de la madera. , las regiones que más producen leña son Cajamarca (14,62 por ciento) y Puno (9,99 por ciento)

FUENTE: http://www.monografias.com/trabajos47/bloques-combustibles/bloques-combustibles2.shtml

http://www.boschmarin.com/noticias/index.php/component/content/article/8-informacion-sobre-chimeneas.html?showall=1

VER ANEXO 1 2.2.1.2. CASCARILLA DE ARROZ

La cascarilla de arroz como combustible alternativo tiene un poder calorífico neto de 13,300 kJ/kg., el reemplazo de leña por la cascarilla en el proceso de quema de ladrillos es viable técnica, social y económicamente, por tanto su empleo a nivel nacional es una alternativa importante tanto por los efectos globales de preservar sumideros de CO2, así como de disminuir costos de producción para los ladrilleros artesanales.

FUENTE: http://www.cedecap.org.pe/uploads/biblioteca/24bib_arch.pdf

http://palestra.pucp.edu.pe/index.php?id=89&num=3 VER ANEXO 2

2.2.1.3. RAMAS Y HOJAS DE EUCALIPTO

Cuando la madera está completamente seca constituye un combustible excelente. Tiene un poder calórico de aproximadamente 20.000 KJ/kg (4.800 kcal/kg). Produce carbón de excelente calidad. Una de las limitaciones de la madera de esta especie es que quema en forma rápida y produce humo. Se considera que el 90 por ciento de las plantaciones de la región administrativa Ancash son de eucalipto. Ademas se sabe que el 75 por ciento de las plantaciones forestales en el país son de eucaliptos.

FUENTE: http://www.fao.org/docrep/013/i1712s/i1712s05.pdf VER ANEXO 3

2.2.1.4. BAGAZO DE CAÑA

El bagazo, fibra residual de la caña de azúcar después de la molienda, es un combustible natural, su composición química es importante porque afecta su uso como combustible, y el método por el cual puede ser quemado técnica y económicamente.

FUENTE: http://www.herrera.unt.edu.ar/revistacet/avances/avance08.pdf VER ANEXO 4

2.2.1.5. CASCARA DE CAFE

Otro residuo generado el cual representa un 20% en peso del grano de café es la cascarilla, con un contenido de humedad del 12 %. Su composición química (en base seca) es de: 47.2% de carbono, 4.6 % de hidrógeno, 0.12% de azufre, 48.1% de oxígeno y 9-12 % de humedad. Su poder calorífico es de 17,500 kJ/kg y por sus características físicas y químicas constituye un excelente combustible para ser utilizado en los hornos de las máquinas de secado de café, las cuales han sido adoptadas por los beneficiados de café para controlar la disposición de este desecho. El 43% de la producción se encuentra en Piura, Cajamarca, [[Departamento de Amazonas (Perú)|en Junín, Pasco, Huánuco y Ucayali. El 23 % de la producción se encuentra en Apurímac, Ayacucho, Cusco y Puno.

Fuente:https://www.bmi.gob.sv/pls/portal/docs/PAGE/BMI_HTMLS/BMI_HTMLS_PULSO_FORESTAL/DIAGNOSTICO%2520DEL%2520SUB-SECTOR%2520CAF%25C3%2589_FINAL.PDF

http://vinculando.org/ecologia/cocina_con_cascarilla_de_cafe.html VER ANEXO 5

2.2.2. COMBUSTIBLE PARA HORNOS A PARTIR DE ESTIERCOL DE ANIMALES

El estiércol, con una dilución de 9 % de sólido, produce aproximadamente 140 litros de biogas por kg de materia seca y por día. El biogas obtenido mediante este proceso puede ser empleado igual que el gas natural para cocción, calefacción, accionamiento de motores de combustión interna, refrigeración por absorción, etc. Su poder calorífico depende de la composición; para una relación 60 % metano y 40 % anhídrido carbónico, el poder calorífico es 21,5 MJ/m3.

FUENTE: http://www.oiporc.com/contenido/3.2_MANUAL_BIODIGESTOR.pdf VER ANEXO 6

2.2.3. COMBUSTIBLE PARA HORNOS A PARTIR DE RESIDUOS URBANOS E INDUSTRIALES

2.2.3.1. LLANTAS USADAS

Este material junto con los artículos de plástico son los más contaminantes de todos los usados como combustible puesto que su quema genera desde una elevada cantidad de partículas hasta humos altamente tóxicos de riesgo cancerígeno. Las llantas son acopiadas por recicladores generalmente informales que las transportan en camiones hasta las zonas de actividad ladrillera donde las venden al mejor postor y descargan directamente junto al horno. Las zonas donde se utiliza o se ha utilizado llantas pueden ser fácilmente identificadas por la coloración negruzca que tienen los suelos adyacentes y las paredes de los hornos.

FUENTE:http://www.bvcooperacion.pe/biblioteca/bitstream/123456789/6250/1/BVCI0006158.pdf

VER ANEXO 7

2.2.3.2. ARTICULOS DE PLASTICO

Se utilizan bolsas plásticas de PVC, polietileno, botellas PET, y en general cualquier material plástico disponible como complemento para acelerar el encendido y también para “avivar” el fuego cuando la combinación combustible-oxígeno no tiene suficiente potencial calórico. Junto con las llantas usadas son los materiales de más alta toxicidad.

FUENTE: http://www.ucsm.edu.pe/SIAR/siar/images/Doc%20Tec%20pdf/090526%20GBPALadrilleras.pdf

VER ANEXO 8

2.2.4. COMBUSTIBLE PARA HORNOS A PARTIR DE COMBUSTIBLES SINTETICOS

2.2.4.1 CARBON DE PIEDRA

La calidad del carbón de piedra existente en el país es variable. En Arequipa, Cuzco y Piura el combustible empleado es cisco de carbón, antracítico y en Ayacucho es semi bituminoso; con poderes caloríficos típicos de 26,000 y 17,000 kJ/kg respectivamente. El contenido de azufre de los carbones nacionales es bajo de máximo 0.5%. En las pruebas de quema realizadas en Arequipa se ha observado un buen rendimiento del carbón procedente de Alto Chicama en el Dpto. de la Libertad.

FUENTE: http://www.bvcooperacion.pe/biblioteca/bitstream/123456789/6250/1/BVCI0006158.pdf

VER ANEXO 9

2.2.4.2 PETROLEO DIESEL Y PETROLEO RESIDUAL

Estos combustibles son de los más costosos y su uso requiere contar con instalación de mecanismos de inyección y tanques de almacenamiento que también son costosos. Difícilmente son elegibles para las ladrilleras artesanales.

FUENTE:http://www.monografias.com/trabajos73/fuentes-energia-renovable/fuentes-energia-renovable2.shtml

VER ANEXO 10

2.2.5..COMBUSTIBLE PARA HORNOS A PARTIR DE OTROS PRODUCTOS

Eventualmente y casi siempre combinados con hidrocarburos líquidos se utilizan aceites lubricantes y aceites comestibles usados para aumentar el volumen de combustible disponible. Estos aceites pueden contener elementos cancerígenos.

FUENTE: http://www.ucsm.edu.pe/SIAR/siar/images/Doc%20Tec%20pdf/090526%20GBPALadrilleras.pdf

VER ANEXO 11

2.3 LOCALIZACION

Este trabajo obtuvo como fuentes de información residuos vegetales de diferentes zonas del Perú.

2.4 ANTECEDENTES METODOLOGICOS

2.4.1. METODOS POR COMBUSTION

Es la oxidación completa de la biomasa por el oxígeno del aire, libera agua y gas carbónico, y puede servir para la calefacción doméstica y para la producción de calor industrial. El proceso de combustión determina diferentes factores dentro de la producción como la calidad del producto y las emisiones del horno. La configuración de los ladrillos dentro del horno, dificulta la presencia de oxígeno, ocasionando una combustión incompleta y deficiente a temperaturas que no son suficientemente altas para quemar todo el carbón [17], impidiendo también que los bloques alcancen un estado de vitrificación, obteniendo ladrillos de baja calidad y quebradizos

Fuente:http://redladrilleras.net/documentos_galeria/Articulo%20Factor%20de%20Emision%20Nestor%20Yesid.pdf

Ver anexo 12

2.4.2. METODO POR PIROLISIS

Es la combustión incompleta de la biomasa en ausencia de oxígeno, a unos 500 ºC,se utiliza para producir carbón vegetal.

Fuente:http://redladrilleras.net/documentos_galeria/Articulo%20Factor%20de%20Emision%20Nestor%20Yesid.pdf

Ver anexo 13

2.4.3. METODO BIOLOGICO

El estiércol es considerado como un buen combustible, ya que se quema lentamente, genera gran calor de gran alcance, es facil de almacenar y ademas es menos toxico, pero uno de los problemas principales es la escacez de estiércol ya que los propietarios de ganado no permiten su recogida

Fuente: http://es.howtopedia.org/wiki/Biomasa_(Informe_t%C3%A9cnico) ver anexo 14

2.5 NORMAS DE CONTROL O AMBIENTALES

2.5.1 Normatividad General

Son de ingerencia en el presente estudio las normas de rango constitucional, leyes orgánicas y dispositivos con rango de ley que establecen las políticas generales de cuidado y protección del medio ambiente en el país, tales como:

Constitución Política de 1993, Artículo 2º inciso 22º.

Ley General del Medio Ambiente, Ley Nº 28611

Reglamento de Estándares Nacionales de Calidad Ambiental del Aire, D.S. 074- 2001-PCM

Estándares de Calidad Ambiental para Aire, D.S. N° 003-2008-MINAM del 22- 08-2008

2.5.2 Normatividad Específica

Las normas específicas están referidas a aquellas relacionadas con el Ministerio de la Producción como autoridad competente para la actividad de fabricación de ladrillos y otras normas que establecen LMPs para emisiones en el Perú:

Reglamento de Protección Ambiental para el Desarrollo de Actividades de la Industria Manufacturera, Decreto Supremo N° 019-97-ITINCI setiembre de 1997

Límites Máximos Permisibles y Valores Referenciales para Actividades Industriales de Cemento, Cerveza, Curtiembre y Papel, Decreto Supremo Nº 003-2002-PRODUCE – aprueban

Protocolos de Monitoreo de Efluentes Líquidos y Emisiones Atmosféricas, Resolución Ministerial Nº 026-2000-ITINCI/DM del 28-02-2000

Niveles máximos permisibles de elementos compuestos presentes en partículas y emisiones gaseosas provenientes de las unidades minero-metalúrgicas, RM 315-96-EM/VMM, de fecha 15 de julio de 1 996

Ver Anexo 15

III. FORMULACION DE HIPOTESIS

3.1 CONJETURAS

1. El biocombustibles es un sustituyente al combustible fósil

2. Cajamarca es la región donde se produce mayor cantidad de leña

3. Los artículos de plásticos producen combustibles altamente tóxicos

4. Las ramas de eucalipto es un buen combustible cuando esta completamente seco

5. Las ramas de eucalipto producen carbón de excelente calidad

6. El bagazo de caña es un combustible poco usado en la producción de ladrillos artesanales

7. El biogás es el combustible que se obtiene a partir del estiércol de animales

8. Ancash es la región de mayor plantación de eucalipto

9. El eucalipto es la plantación forestal de mayor producción en el Perú

10. El eucalipto produce la mayor cantidad y mejor carbón vegetal

11. La madera de algarrobo tiene menor poder calorífico que la madera de eucalipto

12. El bagazo de caña es un combustible poco usado en la producción de ladrillos artesanales

13. El carbón vegetal proveniente de Pucallpa tiene el mejor poder calorífico

14. Los humos de las llantas y plásticos usados como combustibles son de riesgo cancerigeno

15. Las evaluaciones del poder calorífico de los materiales vegetales nos permite entender y optimizar su uso en la actividad artesanal

16. Las ladrilleras artesanales requieren de un combustible inocuo, por estar en contacto directo con las personas

17. El poder calorífico de la madera depende de la especie del árbol

18. Las maderas resinosas y cortezas contienen el mayor poder calorífico que otras maderas

19. la Costa Norte del Perú usa la cascarilla de arroz como combustible para ladrilleras artesanales

20. La sierra usa en combinación, la leña y el estiércol como combustible para las ladrilleras

3.2 HIPOTESIS

Los hornos de las ladrilleras artesanales carecen de un combustible que brinde mayor rendimiento, fácil adquisición e inocuos; la evaluación de la combustión de los residuos vegetales, permite asegurar el uso del carbón vegetal, especialmente el de eucalipto, como un biocombustible de mayor poder calorífico en la quema de ladrillos, con emisiones gaseosas de bajo impacto ambiental por estar en contacto directo con los artesanos.

3.3 VARIABLES

Variables Independientes

F(X) = Las ladrilleras artesanales usan combustible de bajo poder calorífico

G(Y) = El poder adquisitivo de residuos vegetales, varían según la producción

Variables Dependientes

H(Z) = El carbón vegetal permite obtener un mayor poder calorífico

I(W) = Mejora en la producción de ladrilleras artesanales

G(V) = Emisiones gaseosas de bajo impacto ambiental

3.4 INDICADORES

X1 = Tipos de combustibles

X2 = Poder calorífico generado

Y1 = Cantidad de producción

Y2 = Poder adquisitivo

Z(1) = El carbón vegetal tiene un alto contenido de carbono

RESIDUOS VEGETALES RESIDUOS URBANOS RESIDUOS INDUSTRIALES

PROCESO TERMOQUIMICO

PROCESO BIOQUIIMICO

BIOCOMBUSTIBLE

RESIDUOS ANIMALES

PROCESO DE COMBUSTION

EVALUACION CALORIFICA

LEÑA

ASERRIN

CASCARA DE CAFÉ, ARROZ Y OTROS

CARBON VEGETAL

RAMAS DE EUCALIPTO

BAGAZO DE CAÑA

IV. METODOLOGIA

4.1 METODOS Y TECNICAS DE INVESTIGACION

4.1.1 Tecnicas Estadisticas

4.1.2 Metodos y Tecnicas de Investigacion

TECNOLOGIAS DE CONVERSION DE LA BIOENERGIA

las tecnologías de la biomasa en energía de conversión tienen que lidiar con una materia prima que puede ser muy variable en la masa y la densidad de energía, tamaño, contenido de humedad, y el suministro intermitente. Por lo tanto, las modernas tecnologías industriales son a menudo las tecnologías híbridas fossil-fuel/biomass que utilizan el combustible fósil para el secado, precalentamiento y el mantenimiento de suministro de combustible cuando el suministro de biomasa se interrumpe.

4.1.2.1 Proceso de Combustión Directa

Materias primas utilizadas son a menudo los residuos, tales como astillas, aserrín, corteza, licor negro hogfuel, bagazo, paja, residuos sólidos urbanos (RSU), y los desechos de la industria alimentaria.

Hornos de combustión directa se pueden dividir en dos grandes categorías y se utilizan para producir calor o directa o vapor. Los hornos holandeses, fogonero esparcidor y hornos de células de combustible emplean dos etapas. La primera etapa es para el secado y gasificación parcial posible, y el segundo para la combustión completa. Versiones más avanzadas de estos sistemas de uso de rotación o vibración rejillas para facilitar el retiro de la ceniza, con algunas que requieren refrigeración por agua.

El segundo grupo, que incluyen la suspensión y hornos de lecho fluidizado que generalmente se usan con finas partículas de materias primas de biomasa y líquidos. En los hornos de suspensión las partículas se queman, mientras que se mantienen en suspensión por la inyección de aire precalentado turbulenta que ya puede tener la biomasa de las partículas mezcladas en el mismo. En la combustión de lecho fluidizado, una cama de arena hirviendo precalentado (a temperaturas de 500 a 900 ° C) proporciona el medio de combustión, en el que es o bien el combustible de la biomasa se redujo (si es lo suficientemente densa como para hundirse en la arena hirviendo) o inyectada si partículas o líquidos. Estos sistemas evitan la necesidad de rejas, sino que requieren métodos de precalentamiento del aire o la arena, y pueden requerir sistemas de refrigeración por agua de inyección para materias primas de biomasa menos voluminosos y líquidos.

4.1.2.2 Procesos Termoquímicos

Estos procesos no necesariamente producen energía útil directamente, pero bajo condiciones controladas de temperatura y el oxígeno se utilizan para convertir la materia prima de la biomasa original en las formas más convenientes de las compañías de energía, como productor de gas, aceites o metanol. Estas compañías están o energía más densa y por lo tanto reducir los costos de transporte, o de combustión y convenientes características más previsibles que les permite ser utilizado en motores de combustión interna y turbinas de gas.

4.1.2.2.1 Pirólisis.

La materia prima de la biomasa es sometida a altas temperaturas en los niveles bajos de oxígeno, por lo tanto la inhibición de la combustión completa, y puede ser llevado a cabo bajo presión. La biomasa es degradada a moléculas de carbono simples (CH 4 y CO) y H 2

produce una mezcla gaseosa denominada "gas pobre". El dióxido de carbono se puede producir también, pero en las condiciones pirolítico del reactor se reduce de nuevo a CO y H 2 O, lo que más agua ayuda a la reacción. fase líquida productos resultado de las temperaturas que son demasiado bajos para romper todas las moléculas de carbono a largo cadena, de manera que resulta en la producción de alquitrán, aceites, metanol, acetona, etc Una vez que todos los volátiles han sido expulsados de la biomasa residual en forma de carbón que es prácticamente carbono puro.

La pirólisis ha recibido atención recientemente para la producción de combustibles líquidos a partir de materias primas celulósicas por "rápido" y "flash" de pirólisis en la que la biomasa tiene un corto tiempo de residencia en el reactor. Una comprensión más detallada de las propiedades físicas y químicas que regulan las reacciones pirolítico ha permitido la optimización de las condiciones necesarias para el reactor de este tipo de pirólisis.

4.1.2.2.2 Carbonización.

Se trata de una vejez proceso pirolítico optimizado para la producción de carbón vegetal. Los métodos tradicionales de producción de carbón se han centrado en el uso de los montículos de tierra o pozos cubiertos en el que se apila la madera. El control de las condiciones de reacción suele ser crudo y depende en gran medida en la experiencia. La eficiencia de conversión de uso de estas técnicas tradicionales se cree que es muy baja, en función del peso, se estima que la madera de tipo de conversión del carbón de leña para las gamas de técnicas como 6 a 12 toneladas de madera por tonelada de carbón.

Durante la carbonización mayoría de los componentes volátiles de la madera se eliminan; este proceso también se conoce como "destilación de la madera seca." De carbono se acumula debido principalmente a una reducción en los niveles de hidrógeno y oxígeno en la madera.

La madera se somete a una serie de cambios físico-químicas como el aumento de la temperatura. Entre 100 y 170 ° C la mayor parte del agua se evapora, entre 170 °C y 270 °C , desarrollan los gases que contienen los vapores condensables, CO y CO2. Estos vapores condensables (larga cadena de moléculas de carbono) de aceite de forma pirólisis, que luego pueden ser utilizadas para la producción de sustancias químicas o como combustible después del enfriamiento y lavado. Entre 270 ° C y 280 ° C se desarrolla una reacción exotérmica que puede ser detectado por la generación espontánea de calor {Emrich, 1985}.

Hay tres tipos básicos de fabricación de carbón vegetal: a) internamente con calefacción (por la combustión controlada de la materia prima), b) el exterior climatizada (con leña o combustibles fósiles), y c) de gas caliente que circula (autoclave o gas de convertidor, que se utiliza para la producción de productos químicos).

Internamente calienta los hornos de carbón vegetal son la forma más común de horno de carbón. Se estima que del 10 al 20% de la madera (en peso) se sacrifica, un 60% (en peso) se pierde a través de la conversión a, y la liberación de los gases a la atmósfera de estos hornos. Externamente reactores climatizada permiten que el oxígeno excluirse por completo, y así ofrecer una mejor calidad de carbón a gran escala. Lo hacen, sin embargo, requieren el uso de una fuente de combustible externo, que puede ser facilitada por el "gas pobre" una vez que se inicia la pirólisis.

Los sistemas de recirculación de gases de calefacción ofrecen el potencial para generar grandes cantidades de carbón de leña y subproductos asociados, pero las actuales son limitadas por altos costos de inversión para la planta a gran escala. {Emrich, 1985}

4.1.2.2.3 Gasificación.

Las altas temperaturas y provoca un ambiente controlado que prácticamente toda la materia prima se convierte en gas. Esto se lleva a cabo en dos etapas. En la primera etapa, la biomasa se quema para formar parte de productores de gas y carbón. En la segunda etapa, el C0 2 y H 2 O producido en la primera etapa es químicamente reducido por el carbón, formando CO y H 2. La composición del gas es de 18 a 20% H 2, una porción igual de CO 2 al 3% de CH 4, 8-10% de CO 2, y el resto de nitrógeno. {Makunda, 1992}. Estas etapas están separadas espacialmente en el generador de gas, con el diseño del generador de gas depende en gran medida las características de materia prima.

Gasificación requiere temperaturas de alrededor de 800 ° C y se lleva a cabo a puerta cerrada gasificadores top o abierta. Estos gasificadores pueden funcionar en la presión atmosférica o superior. La densidad de energía del gas es generalmente menos de 5,6 MJ / m 3, que es bajo en comparación con el gas natural a los 38 MJ / m 3 {WEC, 1992}, proporcionando sólo el 60% la potencia del diesel cuando se usa en una versión modificada motor diesel {Makunda, 1992}.

La tecnología de gasificación ha existido desde el cambio de siglo cuando el carbón se gasifica ampliamente en la Reino Unido y en otros lugares para su uso en la generación de energía y en las casas para cocinar y la iluminación. Gasificadores se utiliza ampliamente para el transporte en Europa durante la Segunda Guerra Mundial debido a la escasez de petróleo II, con un diseño de tapa cerrada predominante.

Un papel importante en el futuro se prevé para la producción de electricidad a partir de las plantaciones de biomasa y residuos agrícolas mediante gasificación a gran escala con acoplamiento directo a las turbinas de gas. Los posibles beneficios de la eficiencia con generador de gas, tales híbridos y sistemas de turbinas de gas hacen muy atractiva para la generación de electricidad una vez que la viabilidad comercial se ha demostrado. Estos sistemas se aproveche de materias primas de bajo grado y barata (madera y residuos producidos mediante técnicas de corta rotación) y la alta eficiencia de las turbinas de gas modernas para producir electricidad a un precio comparable o menor que los combustibles fósiles derivados de la electricidad. Neto de CO 2 atmosférico de las emisiones que se evitan si el crecimiento de la biomasa se gestiona para que coincida con el consumo. El uso de BIG / Stig (biomasa Integrado de vapor inyectado gasificador de turbinas de gas) inicialmente y BIG / GTCC (gasificador de biomasa integrada la turbina de gas de ciclo combinado) como la tecnología madure, se prevé que permiten la eficiencia de conversión de energía de 40% a 55%. Las plantas modernas de carbón eléctricos tienen una eficiencia de alrededor del 35% o menos. Combinada de calor y sistemas de energía podría llegar a proporcionar energía a las eficiencias de entre el 50% a 80%. El uso de materias primas de baja calidad combinado con una eficiencia de conversión de alta

hace que estos sistemas económicamente competitiva con las plantas baratos a base de carbón y energía competitivos con plantas naturales a base de gases. {Johansson et al, 1992;. Williams y Larson, 1992} (. Higos ver 7 y 8).

Los estudios continúan en el uso de esas tecnologías para el tratamiento de los RSU rentable por ejemplo, en los Países Bajos, un estudio realizado por Faaij et al. {1992} considera que "la gasificación puede convertirse en un competidor fuerte para la digestión anaerobia, compostaje y la incineración para el tratamiento de residuos de biomasa". Esto se basa en el uso de la tecnología BIG / Stig con la gasificación del sistema mediante la Atmósfera de lecho fluidizado circulante (ACFB) la tecnología. Ellos esperan que el potencial de ser "se dio cuenta de un plazo de 4 a 7 años". {Faaij et al., 1992}

4.1.2.2.4 Licuefacción catalítica.

Esta tecnología tiene el potencial para producir productos de mayor calidad de la densidad de energía mayor. Estos productos también requieren menos para la edición de productos comercializables.

licuefacción catalítica es una baja temperatura, alta presión del proceso termoquímico de transformación, realizada en la fase líquida. Se requiere ya sea un catalizador o una presión parcial de hidrógeno de alta. Los problemas técnicos hasta ahora han limitado las posibilidades de esta tecnología.

4.1.2.3 Procesos Bioquímicos

El uso de microorganismos para la producción de etanol es un arte antiguo. Sin embargo, en los últimos tiempos más de dichos organismos se han convertido en considerarse como bioquímicos "fábricas" para el tratamiento y la conversión de la mayoría de las formas de humanos de residuos orgánicos generados. ingeniería microbiana ha fomentado el uso de las tecnologías de fermentación (aeróbica y anaeróbica) para su uso en la producción de energía (biogás) y fertilizante, y para el uso en la eliminación de productos no deseados de agua y corrientes de desechos.

4.1.2.3.1 La fermentación anaeróbica.

Reactores anaerobios se utilizan generalmente para la producción de biogás rica en metano del estiércol (humana y animal) y residuos de cultivos. Se utilizan cultivos de bacterias metanogénicas mixtos que se caracterizan por definir los rangos de temperatura óptima para el crecimiento. Estos cultivos mixtos permiten digestores para ser operado en un amplio rango de temperatura es decir, por encima de 0 ° C hasta 60 ° C.

Cuando funcionan bien, las bacterias convierten el 90% del contenido energético como materia prima en biogás (que contiene alrededor del 55% de metano), que es una fuente de energía fácilmente utilizable para la cocina y la iluminación. Los lodos producidos después de que el estiércol ha pasado por el digestor es no tóxico y sin olor. Asimismo, se ha perdido relativamente poco de su nitrógeno y otros nutrientes durante el proceso de digestión por lo tanto, hacer un buen fertilizante. De hecho, en comparación con las deyecciones ganaderas se deja secar en el campo de los lodos del digestor tiene un mayor contenido en nitrógeno, y muchos de los compuestos de nitrógeno en el estiércol fresco mientras se volatilizados secado al sol. Por otra parte, en el lodo digerido poco de nitrógeno volatilizado, y parte del nitrógeno se convierte en urea. La urea es más fácilmente accesible por las plantas que muchos de los compuestos de nitrógeno en el estiércol, y por lo tanto el valor como fertilizante de los lodos pueden ser en realidad superior a la de estiércol fresco.

Los diseños modernos han respondido a muchos de estos problemas y digestores están volviendo a ser útil, especialmente en lo que respecta a la posibilidad de digestores para eliminar nutrientes tóxicos como los nitratos procedentes de fuentes de agua, los niveles de los cuales son ahora mucho más rigurosamente controlado en muchos países industrializados. La combinación de la producción de energía con la capacidad de mejorar los rendimientos de los cultivos que la tecnología del biogás es un buen candidato para un uso más generalizado ahora que la operación confiable puede ser demostrada

4.1.2.3.2 La producción de metano en rellenos sanitarios.

La digestión anaeróbica en los vertederos se produce por la descomposición microbiana de la materia orgánica en la basura. Los niveles de materia orgánica producida por habitante varía considerablemente de los países desarrollados a países en desarrollo. El biogás generado se encuentra en mitad de la media de metano y dióxido de carbono por la mitad con un contenido energético de 18 a 19 MJ / m 3. Su producción no se produce bajo presión, y por lo tanto los procesos de recuperación debe estar activo.

La producción comercial de las tierras de gas también puede ayudar con los problemas de lixiviación cada vez más asociadas a los vertederos. Las comunidades locales de vecinos vertederos sitios son cada vez más conscientes del potencial de los metales pesados y nutrientes que se filtre a los acuíferos. procesamiento de vertido de residuos reduce el volumen de lodos a ser eliminados, y el contenido de nutrientes, lo que facilita su eliminación adecuada.

El metano es un poderoso gas de invernadero, con un número considerable que se deriva de la producción de metano de los vertederos no utilizados. Su recuperación por lo tanto, no sólo los resultados en la estabilización del vertedero, lo que permite reutilizar más

rápido de la tierra, sino que también sirve para reducir el impacto de las emisiones de metano en el calentamiento global de la biosfera.

4.1.2.3.3 La fermentación del etanol.

El etanol se utiliza principalmente como un sustituto de las importaciones de petróleo con el fin de reducir su dependencia de fuentes de energía importadas. Las ganancias sustanciales realizados en las tecnologías de fermentación, ya que la producción de etanol para su uso como sustituto del petróleo y potenciador de combustible, tanto económicamente competitivo (teniendo en cuenta ciertos supuestos) y ambientalmente beneficioso. La materia prima más utilizada en los países en desarrollo es la caña de azúcar, debido a su alta productividad como fuente de agua suficiente. Donde la disponibilidad de agua es limitada sorgo, yuca dulce o puede llegar a ser la materia prima preferida. Otras ventajas de la caña de azúcar como materia prima son los residuos de alta energía potencial y las prácticas de gestión modernas que hacen, mientras que la producción sostenible y ambientalmente benigna posible, al mismo tiempo que permite la producción continua de azúcar {Scurlock et al., 1992}. Otras materias primas son la remolacha azucarera sacárido ricos, ricos en hidratos de carbono y las patatas, trigo y maíz.

Una de las tecnologías de fermentación más prometedoras para ser identificados recientemente es el "Biostil" proceso de recuperación que utiliza la levadura centrífuga, y la eliminación continua de evaporación del etanol. Esto permite que la fermentación medio para estar continuamente esterilizados y minimiza el uso de agua. El proceso de Biostil disminuye marcadamente la producción de vinaza, mientras que la naturaleza no-parada del proceso de fermentación permite que las concentraciones de sustrato que se mantiene constantemente en los niveles óptimos de eficiencia y por lo tanto la fermentación se maximiza. {Hall, 1991} Las variedades mejoradas de levadura, producidos a través de técnicas de selección clonal también han aumentado los niveles de tolerancia de la levadura a las concentraciones de alcohol, una vez más la mejora de la eficiencia.

Los recientes avances en el uso de materias primas celulósicas, podrá permitir la producción competitiva de alcohol a partir de residuos agrícolas leñosos y árboles para ser económicamente competitivo en el mediano plazo

4.1.2.3.4 El biodiesel.

El uso de aceites vegetales para la combustión en los motores diesel se ha producido más de 100 años. De hecho, Rudolf Diesel probó su primer prototipo en aceites vegetales, que

pueden ser utilizados, "en bruto", en caso de emergencia. Si bien es factible el funcionamiento de motores diesel en los aceites vegetales crudos, en general, los aceites primero debe ser transformado químicamente a parecerse a diesel a base de petróleo más de cerca.

El aceite crudo se puede obtener de una variedad de especies de plantas anuales y perennes. Las plantas perennes son, palma de aceite, con las palmas de coco, nuez physica y chino sebo árbol. Anuales incluyen, girasol, maní, soja y colza. Muchas de estas plantas puede producir altos rendimientos de aceite, con energía positiva y los saldos de carbono.

La transformación del aceite en bruto es necesaria para evitar los problemas asociados con las variaciones de materia prima. El aceite puede someterse a electrólisis térmica o craqueo catalítico, Kolbe, o los procesos de transesterificación con el fin de obtener mejores características. Si no se trata de petróleo causa problemas a través de la combustión incompleta, lo que resulta en la acumulación de residuos de hollín, ceras, gomas, etc Además, viscosidad incorrecta puede resultar en una pobre atomización del petróleo también resulta en una mala combustión. polimerización del petróleo puede llevar a la deposición en las paredes del cilindro. {Shay, 1993}

En general, el proceso químico necesario para evitar estos problemas es simple, y en el caso del aceite de soja puede ser llevado a cabo en las refinerías de petróleo existentes. El uso de vehículos diésel se ha generalizado en toda la agricultura, y el biodiesel proporciona un medio ambiente, 2 neutral alternativa CO. Ahora está siendo ampliamente promovido en la Comunidad Europea y en otros lugares, ya que su utilización no requiere modificaciones importantes en las actuales motores diesel. {Shay, 1993}

4.1.2.1 Metodo Respecto al Resumen de la Tecnica

Aquí se colocan los cuadros, esquemas, flujosgramas, etc

Cuadros de : EVALUACION TERMICA – CALORIFICA DE LOS RESIDUOS VEGETALES

Evaluación Térmica - Calorífica en Aserrín

Evaluación Térmica - Calorífica en Cascara de Café

Evaluación Térmica - Calorífica en Ramas de Eucalipto

Evaluación Térmica - Calorífica en Bagazo de Caña

Evaluación Térmica - Calorífica en Carbón Vegetal

Evaluación Térmica - Calorífica en Leña

EVALUACION TERMICA – CALORIFICA DE LOS RESIDUOS ANIMALES Y OTROS (PAPEL)

4.1.2.2 Requerimientos

a) Reactivos

2.2.3 EVALUACION TERMICA – CALORIFICA DE LOS RESIDUOS VEGETALES

2.2.3.1 Evaluación Térmica - Calorífica en Aserrín

2.2.3.2 Evaluación Térmica - Calorífica en Cascara de Café

2.2.3.3 Evaluación Térmica - Calorífica en Ramas de Eucalipto

2.2.3.4 Evaluación Térmica - Calorífica en Bagazo de Caña

2.2.3.5 Evaluación Térmica - Calorífica en Carbón Vegetal

2.2.3.6 Evaluación Térmica - Calorífica en Leña

2.2.4 EVALUACION TERMICA – CALORIFICA DE LOS RESIDUOS ANIMALES Y OTROS (PAPEL)

2.2.5 MEDICION DE

(*) El poder calorífico de la madera verde disminuye según aumenta la humedad de la misma. En la tabla 3.1b se da el coeficiente por el que hay que multiplicar su poder calorífico para

obtener el poder calorífico real.

1) Densidad a 15 ºC, 850 kg/m3

2) Densidad a 20 ºC , 730 kg/m3

3) Densidad a 15 ºC, 780 kg/m3

4) Densidad a 20 ºC, 790 kg/m3