Informe “Elaboración de Pellets y Briquetas con Aserrín de pino y Ca O” PDF

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Informa Proyecto elaboración de Pellets y Briquetas con Aserín de pino y CaO....

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Universidad de La Salle Facultad de Ingeniería Química Ambiental Sección: N

PROToCOLO “Elaboración de Pellets y Briquetas con Aserrín de pino y CaO”

CONTENIDO INTRODUCCIÓN..................................................................................................................................3 OBJETIVOS..........................................................................................................................................4 HIPÓTESIS...........................................................................................................................................5 MARCO TEÓRICO................................................................................................................................6 MARCO METODOLÓGICO.................................................................................................................13 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES.....................................................................................................14 PROPIEDADES FíSICAS Y QUíMICAS..................................................................................................16 METODOLOGIA PARA BRIQUETAS....................................................................................................19 TABLA NO. 2 PELLETS........................................................................................................................21 DISCUSIÓN DE RESULTADOS.............................................................................................................22 BIBLIOGRAFÍA...................................................................................................................................25

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INTRODUCCIÓN Al transcurrir de los años, la humanidad ha tenido la necesidad de buscar fuentes donde se pueda extraer energía. No paso mucho tiempo para que las personas notaran que la madera, proveniente de los árboles, proporciona energía. En Guatemala, la fuente de energía más utilizada es la madera. Gran parte de las familias y los negocios guatemaltecos (aproximadamente el 65% de la población) queman leña para poder preparar sus alimentos. Esto ocasiona que exista una gran demanda de leña, y así, se talen árboles provocando que se agoten los bosques con el paso del tiempo. Actualmente, solo sobrevive el 31% de los bosques del territorio nacional evidenciando que los recursos naturales renovables en Guatemala se han utilizado en forma desorganizada, sin atender aspectos técnicos y científicos, evitando la reproducción y regeneración de estos. Por esta problemática, es necesario investigar acerca de otras alternativas de fuentes de energía. En otros países se han elaborado los pellets y las briquetas que están fabricadas con aserrín resultante del proceso del aserrado de la madera. Los pellets y las briquetas se producen comprimiendo material combustible (el aserrín), son compactas y más densas, por lo que ofrecen una forma de energía más concentrada que la leña o el carbón. Además, no producen gases tóxicos o contaminantes evitando daño al ecosistema. Por estos beneficios, los pellets y las briquetas, pueden ser considerados como fuentes de energía viables para nuestro país, por lo que vale la pena ser investigadas.

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OBJETIVOS

GENERAL: 

Elaborar pellets y briquetas de aserrín de pino con oxido de calcio.

ESPECÍFICOS: 

Reconocer la necesidad de encontrar otras fuentes de energía para la resolución de la problemática actual de los bosques en el país.



Investigar acerca de las ventajas y desventajas de la elaboración de los pellets y las briquetas, así como, del funcionamiento de estas.



Indagar acerca del proceso de elaboración de los pellets y las briquetas de aserrín de pino con óxido de calcio.



Elaborar los pellets y las briquetas utilizando aserrín de pino con óxido de calcio.



Comprobar la eficiencia y efectividad de los pellets y las briquetas, por medio de pruebas de combustión.

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HIPÓTESIS

Los pellets y las briquetas elaboradas con pino y oxido de calcio son más eficientes calóricamente y reduce la emisión de gases de efecto invernadero (GEI) que la leña del pino.

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MARCO TEÓRICO INDUSTRIA MADERERA EN GUATEMALA Es la encargada del proceso de transformación de la madera, por medio de procesos mecánicos y químicos. Es transformadas para sus diferentes usos como: Obtención de materia prima para la industria, pequeña industria y artesanía, material de construcción y combustión, productos no maderables como papel y beneficios ambientales. En Guatemala la Industria maderera es una gran fuente de empleo. Según la base del Registro Nacional Forestal del INAB existen más de 900 industrias forestales registradas. Guatemala es uno de los 144 países exportadores de madera.

Situación forestal actual de Guatemala Guatemala significa “Tierra de árboles”. El 36% del territorio guatemalteco está cubierto de bosque, de este 36% de bosques: 

El 52% se encuentra en Peten, 10% en Alta Verapaz, /% en Izabal. El 30% restante se encuentra dividido entre el resto de departamentos.

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El 54.65 son áreas protegidas, 37.8% propiedad nacional, 38% propiedad privada y el 23% propiedad municipal.

Durante los últimos años, según datos de la dinámica De la Cobertura forestal 2006-2010, el sector forestal ha sufrido una deforestación brutal de 132,137 hectáreas anuales, así como una pérdida neta de bosque de 39,000 hectáreas anuales. Biomasa 6

Son desperdicios orgánicos de animales y vegetales, que suelen ser utilizados como fuente de combustible. Los pellets y las briquetas son compuestos de biomasa a partir de residuos de madera como lo es el aserrín del pino.

PELLETS Son un biocombustible solido fabricado a base de partículas de madera. Tiene una forma cilíndrica, normalmente de 6 u 8 mm de diámetro y 15-30 mm de longitud. Los pellets son un producto totalmente natural, catalogado como biomasa solida 

Fabricación

Elaborados a partir de serrín natural seco, sin ningún aditivo, ya que se utiliza la propia lignina que contiene el serrín como aglomerante. El serrín debe ser secado hasta un contenido de humedad muy bajo (menor de 15 %) antes de poder ser pelletizada. Las partículas son introducidas en una matriz – un aro de metal muy fuerte y lleno de pequeños agujeros a través de los cuales va pasando y comprimiendo el serrín con rodillos giratorios – donde son prensados a alta presión. La compresión aumenta la temperatura de la madera al pasar por los agujeros de prensado. La combinación de presión y temperatura hace que la lignina de la madera actúe como aglomerante y funda y una las partículas de madera creando cilindros de madera. Consiguiendo con ello un gran poder calorífico.

Figura 1. Ejemplo de pellets.



Usos de los pellets

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Se pueden usar para la calefacción y agua caliente de cualquier vivienda, bien se una vivienda unifamiliar, una comunidad de vecinos, una empresa, un hotel, una piscina, una industria o cualquier otro edificio. Para ello se usan estufas o calderas especiales para pellet, las cuales son muy cómodas y fáciles de usar, ya que los pellets se pueden transportarse y usar de la misma forma que cualquier combustible líquido, pero con muchas más comodidades. Es más los pellets son 100% naturales, no contaminan y además no son tóxicos, así que si se derraman no pasa absolutamente nada, porque son completamente limpios y únicamente necesitara una escoba para limpiarlo. Es más a parte del uso para calefacción también son usados para realizar camas para animales, por ejemplo camas de caballos en las cuadras, ya que son muy saludables para los animales al no tener nada de polvo y ser un producto natural sin ningún aditivo químico, y encima son muy absorbentes y limpios.



Ventajas y desventajas de los pellets

Ventajas Desventajas • Es un combustible económico, resulta a la • Solo se aconseja usarlo en estufas o calderas especiales mitad de precio que el gasóleo. para pellets, pero si no tienes • No se necesitan talar árboles, ya que una estufa de pellets puedes normalmente se utiliza el serrín procedente de usar briquetas, que son muy similares a los pellets pero en desperdicios en serrerías y carpinterías. gran formato. • La mayoría de estufas y calderas de pellets están totalmente automatizadas, por lo que • Resultan más caros que la funcionan sin necesidad de nuestra intervención, leña, pero tienen más poder de forma que ellas se autorregulan la potencia y calorífico. se encienden y apagan solas. • El pellet ha de ser de • Al tener mucha densidad y estar en formato calidad, ya que si se usan granulado ocupan muy poco espacio y se pellets de baja calidad se pueden transportar fácilmente como si se tratara pueden dañar la caldera o estufa. En Tienda Biomasa le de un líquido. aseguramos que siempre • No contamina, ya que es biomasa de C02 vendemos pellets de calidad. neutro, lo que ayuda a evitar la emisión de gases 8

de efecto invernadero a la atmósfera.

• Tienen que guardarse en un lugar seco, ya que al contacto • Es 100 % natural, por tanto no es peligroso ni con el agua se convierten en produce malos olores como el gasóleo. serrín, y pierden sus propiedades. • Al tratarse de una energía renovable las estufas y calderas de pellets está subvencionada por el estado. • Casi no produce humo, por lo que las estufas y calderas de pellets únicamente necesitan una salida de gases, no una chimenea grande como la de las estufas de leña. • No caduca, mientras lo guarde en un lugar seco puede aguantar todo el tiempo que quiera sin perder sus cualidades.

BRIQUETAS Son un producto 100 % ecológico y renovable, catalogado como biomasa sólida, que viene en forma de cilindros o ladrillos compactos. Su modo de empleo es similar al de la leña tradicional, por lo que pueden utilizarse en cualquier sitio donde se utilice leña, como por ejemplo en estufas, chimeneas, salamandras, hornos, calderas o actividades industriales.

Figura 2. Ejemplo de briquetas.

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

Preparación

Recogemos cualquier tipo de residuos de nuestro hogar u oficina, como papel, cajas de cartón, serrín, restos de madera, cáscara de arroz, desechos de frutas, hierba, hojas, residuos de cocina, agricultura, residuos forestales o residuos industriales. Lo cortamos, lo trituramos y añadimos agua, obteniendo una pasta o pulpa. Prensamos la pulpa para extraer el líquido y lo dejamos secar al sol durante dos o tres días. Lo que obtenemos son briquetas. 

Usos

Se usa en una amplia gama de cocinas de leña y chimeneas. Es una energía eficiente, rentable una manera inmejorable de gestionar los residuos y, además, una fuente barata de energía alternativa, que puede alimentar, tanto los hogares como los negocios. Un kilo y medio de briquetas es suficiente para las necesidades caloríficas de una familia de cuatro. La combustión de las briquetas es tranquila, constante y sin producir grandes humos. Además únicamente produce un 1% de ceniza, y tiene un alto poder calorífico, 2,21 Kg de briquetas sustituyen a 1 litro de gasoil.



Composición

Existen muchos tipos de briquetas, ya que puede estar fabricadas con diversos materiales compactados. La materia prima de la briqueta puede ser biomasa natural (procedente de aserraderos), biomasa residual (procedente de la industria agrícola), carbón vegetal o simplemente una mezcla de todas ellas. La briquetas más utilizadas y de mejor calidad son las realizadas con biomasa natural, es decir con serrín natural compactado, las cuales no utilizan ningún tipo de aglomerante ya que la humedad y la propia lignina de la madera funcionan como pegamento natural. Son 100% naturales y ecológicas, ya que están hechas de restos forestales tales como el serrín, viruta, chips, ramas, restos de poda, etc. Los mismos son molidos, secados con un bajo porcentaje de humedad y luego compactados para formar briquetas generalmente de formato cilíndrico. Esta leña de serrín compactado posee mayor poder calorífico que la leña tradicional, además enciende más rápido y no desprende humos ni olores. 

Ventajas y desventajas de las Briquetas 10



Ventajas Al tratarse de un producto de desecho se está reutilizando para producir energía por lo que hay una reutilización de los residuos generando mejoras en el medio ambiente.



No producen humo cuando son encendidas.



No chispean.



No generan gases tóxicos.



Por su composición, rinde un 30% más que el carbón común.



Su forma permite encenderlas de manera más práctica que el carbón, hasta cuando la parrilla está húmeda.



Mayor poder calorífico que la leña.



Baja humedad.

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Alta densidad.



Ocupa menos espacio.

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Sin aglutinantes ni aditivos.

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Sin malos olores.



CO2 neutro, lo que evita el efecto invernadero, cambio de clima y calentamiento global.

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No genera impacto ambiental.

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

Desventajas. Suelen ser más costosas que el carbón normal



Difícil acceso para la gente que vive en el campo o en áreas rurales.



Culturalmente la gente prefiere las cosas conocidas.

FUNIONAMIENTO DE OXIDO DE CALCIO (CaO) EN LAS BRIQUETAS Y PELLETS Se utiliza como aglomerante, donde La aglomeración se refiere a sistemas de partículas densificadas a los que se agrega un aditivo con la finalidad de incrementar su cohesión. El modo de cohesión puede ser por medio de reacciones químicas, capas de absorción o por puentes líquidos o puentes de aglomerantes. Se utiliza la melaza para aumentar la cohesión del sistema por capas de absorción y por reacción química con la cal presente en la mezcla.

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MARCO METODOLÓGICO

A

INICIO

Colocar suficiente mezcla en moldes de hierro.

Materiales: -Aserrín de pino -óxido de Calcio

Ejercer presión mediante una prensa hidráulica o maquinaria especial para prensado.

Moler el aserrín de pino y taminzarlo para obtener partes más pequeñas.

Colocar las briquetas y/o pellets en horno a 120-180°C durante un tiempo T

Realizar una solución en %m/v de CaO para ser utilizado como aglutinante.

NO Formulación de concentración materiales: 25-50% de aglutinante y 75-50% aserrín de pino

¿Tiempo T=24 horas?

SI Mezclar las proporciones de material establecidas con anterioridad.

FIN

A

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Día 02-12-15 03-12-15 04-12-15 07-12-15 08-12-15 09-12-15 10-12-15 11-12-15 14-12-15 15-12-15 16-12-15 17-12-15 18-12-15 21-12-15 22-12-15 23-12-15 24-12-15 25-12-15 28-12-15 29-12-15 30-12-15

Preparació n protocolo

Presentación de protocolo

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES Elaboración Presentación de proyecto desarrollo de proyecto

Preparación informe final

Presentación informe final

PROPIEDADES FíSICAS Y QUíMICAS



OXIDO DE CALCIO

Formula molecular: CaO Peso molecular: 56.1 g/mol Aspecto y color: Polvo color blanco higroscópico olor: Inodoro Densidad Relativa: 3.3 - 3.4 Solubilidad en agua: Reacciona formando Hidróxido de calcio Punto de Ebullición: 2850 ºC



ASERRÍN DE MADERA

Aspecto: Solido granulado de color café claro a oscuro. Olor: a madera Punto de ebullición: No aplicable Punto de fusión: No aplicable

TOXICIDADES Y MANEJO DE DESECHO



OXIDO DE CALCIO

Inhalación: Puede causar irritación a los pulmones, provocando molestias respiratorios. Contacto a la piel: Puede causar desde irritación hasta quemaduras graves dependiendo el grado de exposición. Contacto con ojos: Puede causar lagrimeo, inflamación y enrojecimiento. A grandes exposiciones puede causar severas lesiones al globo ocular. Ingestión: Puede causar graves irritaciones, algunos síntomas pueden ser dolor agudo , nausea, sed o vómitos. Forma de desechar: El polvo residual se puede neutralizar con una soluciòn diluida de HCl para ajustar el pH y posteriormente depositarlo en un relleno sanitario.



ASERRÍN

Contacto con Ojos: Puede causar irritación y enrojecimiento , incluso provocar rasgar la cornea. Contacto con la piel: Puede causar irritación, si es una persona muy sensible puede causar alergias. Ingestión: Solo puede causar una leve inflamación. Inhalación: Irrita nariz y pulmones, puede causar resequedad u obstrucciones en las fosas nasales. Forma de desechar: Se puede incinerar o reutilizar en alguna otra actividad.

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PRIMEROS AUXILIOS



OXIDO DE CALCIO

Inhalación: Trasladar a un lugar ventilado a la victima. En caso que no respire bien, colocarle oxigeno. Contacto con ojos: Lavar inmediatamente con abundante agua y levantar los parpados, posteriormente visitar un medico. Contacto con la piel: Lavar con agua y jabón en el área contaminada, si penetra la ropa retirársela y lavar el área. Ingestión: Beber abundante agua fría para diluir el producto.



ASERRÍN

Contacto con ojos: Enjuagar los mismos con agua sin frotar y visitar un medico. Contacto con la piel: Verificar que no contenga pequeñas astillas incrustadas en la piel, posteriormente lavar con agua y jabón. Ingestión: No induzca al vomito, visitar un medico. Inhalación: Trasladar a la persona a un lugar fresco.

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CAMBIOS METODOLÓGICOS METODOLOGIA PARA BRIQUETAS

A

INICIO

Colocar suficiente mezcla en moldes de hierro.

Materiales: -Aserrín de pino -óxido de Calcio

Ejercer presión mediante una prensa hidráulica o maquinaria especial para prensado.

Moler el aserrín de pino y taminzarlo para obtener partes más pequeñas.

Colocar las briquetas en un lugar soleado durante un tiempo T

Realizar una solución en %m/v de CaO para ser utilizado como aglutinante.

NO Formulación de concentración materiales: 10-90% de aglutinante y 50-50% aserrín de pino

¿Tiempo T= 4 días?

SI Mezclar las proporciones de material establecidas con anterioridad.

FIN

A

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METODOLOGIA PARA PELLETS

A

INICIO

Colocar suficiente mezcla en moldes de hierro.

Materiales: -Aserrín de pino -óxido de Calcio

Ejercer presión mediante una prensa hidráulica o maquinaria especial para prensado.

Moler el aserrín de pino y taminzarlo para obtener partes más pequeñas.

Colocar los pellets en un lugar soleado durante un tiempo T Realizar una solución en %m/v de CaO para ser utilizado como aglutinante. NO

Formulación de concentración materiales: 60-40% de aglutinante y 66-33% aserrín de pino

¿Tiempo T=3 días?

SI Mezclar las proporciones de material establecidas con anterioridad.

FIN

A

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RESULTADOS

TABLA NO.1 BRIQUETA ASPECTO

RESULTADO

COLOR

CAQUI

OLOR

MADERA

DENSIDAD

0.34 g/cm^3

COMBUSTION

MEDIA- BAJA

DIAMETRO

1Ocm

TABLA NO. 2 PELLETS ASPECTO

RESULTADO

COLOR

BLANCO