briquetas

1. 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
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2. 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.
2.
3.
4.
5.
6.
.
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).
Aserrín de madera cedro (pudo haber sido de
otra madera), es un aglutinante combustible.
Estiércol de cuy, el cuál fue secado y molido.
Arcilla común (aglutinante no combustible).
Cal, su función es evitar desmoronamientos y la
formación de grietas en la briqueta.
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
Compon
entes
RSO
Estiércol
de cuy
Aserrín
Cal
Arcilla
Compo
sición
%
Compo
sición
Briqueta
TIPO 3
%
Comp
osició
n
%
111gr
70
111gr
70
111gr
70
32gr
20
32gr
20
32gr
20
16gr
-
10
10
0
8gr
8gr
-
5
5
-
16gr
159gr
100
10
10
0
Subtotal
159gr
Agua
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Briqueta
TIPO 2
200ml
200ml
159gr
200ml
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3. 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
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).
359gr
Tabla N°2. Composición de las briquetas para el
tamaño de 3.0” de diámetro y 3.0” de altura
Briqueta
TIPO 1
Compon
entes
Briqueta
TIPO 2
Compo
sición
%
Briqueta
TIPO 3
Compo
sición
%
Compo
sición
%
RSO
Estiércol
de cuy
Aserrín
Cal
Arcilla
133gr
70
133gr
70
133gr
70
38gr
20
38gr
20
38gr
20
19gr
-
10gr
8gr
-
189gr
5
5
10
0
19gr
Subtotal
10
10
0
10
10
0
Agua
300ml
RESULTADOS
BRIQUETA
HÚMEDA
(peso
342.8gr
promedio de
las muestras)
Sobras
de
146.2gr
mezcla
Mezcla
Total
189gr
300ml
190gr
300ml
350.4gr
138.6gr
134.3gr
489gr
489gr
354.7gr
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
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.
Briqueta
TIPO 3
Compon
entes
Compo
sición
%
Compo
sición
%
RSO
Estiércol
de cuy
Aserrín
Cal
Arcilla
254gr
70
254gr
70
Subtotal
363gr
Comp
osición
254gr
%
70
73gr
20
73gr
20
73gr
20
36gr
-
10
10
0
18gr
18gr
-
5
5
-
36gr
10
363gr
100
363gr
100
Agua
500ml
500ml
RESULTADOS
BRIQUETA
HÚMEDA (Peso
563.2gr
554.8gr
Promedio
De
Las Muestras)
Sobras
De
299.8gr
308.2gr
Mezcla
Mezcla Total
863gr
863gr
500ml
531.3gr
331.7gr
863gr
En las tablas 1, 2 y 3 se observa, los pesos para las
sobras de mezcla (lo que no ingresa al molde); éstas
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
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4. alcanzadas únicamente por maquinaria sofisticada y
costosa.
Tabla Nº 4. Pesos de briquetas húmedas
Briquetas TIPO 1 (RSO, estiércol de cuy y
aserrín)
Dimensiones (diámetro 2.5
3
3.5
y altura en pulgadas)
Peso
Promedio 213.2 342.8 563.2
(gramos)
Briquetas TIPO 2 (RSO, estiércol de cuy, cal y
aserrín)
Dimensiones (diámetro 2.5
3
3.5
y altura en pulgadas)
Peso
Promedio 212.6 350.4 554.8
(gramos)
Briquetas TIPO 3 (RSO, estiércol de cuy y
arcilla)
Dimensiones (diámetro 2.5
3
3.5
y altura en pulgadas)
Peso
Promedio 214.0 354.7 531.3
(gramos)
Tabla Nº 5. Pesos de briquetas secas
Briquetas TIPO 1 (RSO 70%, estiércol
20% y aserrín 10% del peso)
Dimensiones
(diámetro y altura 2.5
3
en pulgadas)
Peso
Promedio
80.66 122.33
(gramos)
Briquetas TIPO 2 (RSO 70%, estiércol
20%, cal 5% y aserrín 5% del peso)
Dimensiones
(diámetro y altura 2.5
3
en pulgadas)
Peso
Promedio
85.00 137.66
(gramos)
Briquetas TIPO 3 (RSO 70%, estiércol
20% y arcilla 10% del peso)
2.5
3
Dimensiones
(diámetro y altura
en pulgadas)
Peso
Promedio 90.00 154.33
(gramos)
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:
%H =
de cuy
3.5
218.00
de cuy
3.5
217.00
de cuy
3.5
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.
PesoHúmedo − PesoSeco
× 100
PesoHúmedo
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5. H u m e d a d E lim i n a d a (% )
Humedad de la briqueta eliminada durante el
secado
64
62.59
62
60.54
60
58
56.21
56
54
52
Tipo 1
Tipo 2
Tipo 3
Briquetas
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
0.60
Den sid ad (g r/cm 3)
0.56
0.53
0.54
0.52
0.50
0.50
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)
81.40
122.00
207.16
83.20
131.80
211.00
84.66
137.00
213.33
3. COMBUSTIÓN DE LAS BRIQUETAS
0.48
0.46
Tipo 1
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).
2.5
3.0
3.5
0.58
0.58
Fotografía N° 6. Proceso de perforación de las
briquetas secas.
Tipo 2
Tipo 3
Briquetas
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).
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
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6. dada y la de un área igual de una superficie radiante
ideal a la misma temperatura1.
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%
eTipo1 = 0.9 × 0.7 + 0.95 × 0.2 + 0.9 × 0.1 = 0.90
Tipo 2: RSO 70%, estiércol de cuy 20%, aserrín 5% y
cal 5%.
eTipo2 = 0.9×0.7 + 0.95×0.2 + 0.9×0.05+ 0.91×0.05= 0.91
Tipo 3: RSO 70%, estiércol de cuy 20% y arcilla
10%
eTipo 3 = 0.9 × 0.7 + 0.95 × 0.2 + 0.85 × 0.1 = 0.90
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
RSO
Estiércol de cuy
FACTOR DE
EMISIVIDAD2
0.90
0.95
Aserrín
Arcilla
Cal
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
0.903
0.856
0.914
COMPONENTE
RSO
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.
Emisividad de cada tipo de briqueta, para ello se
1
Tomado de “Física Universitaria” Sears-ZemanskyYoung-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.
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7. para evitar que parte de ella se convierta en un
material volátil que sea transportado por el aire hacia
el medio ambiente.
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.
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
P o rc e n ta j e d e
B r iq u e ta (% )
25
20.16
20
13.27
15
10
8.12
5
0
Tipo 1
Tipo 2
Tipo 3
Briqueta
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
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8. Fluctuaciones de la temperatura de cada tipo de briqueta con respecto al tiempo
350
ZONA 1 I
Temperatura (° )
C
300
247
249
250
218
200
312
272
302
268.5
284.8
272
256.2
293.5
290
227
220
257.2
179
150
135.6
89.2
100
86.3
142.2
155
118.5
107.5
86
50
ZONA 2
0
0
5
10
15
20
tie m po ( m in )
TIPO 1
25
TIPO 2
30
35
40
TIPO 3
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
RSO
Estiércol
cuy
Aserrín
Cal
Arcilla
de
Poder
Calorífico
(KJ/Kg)
15177
Densidad
(ρ)
ρ
(gr/cm3)
0.635
41006
0.309
13400
No
determinado
No
determinado
Poder Calorífico de cada tipo de Briqueta
16000
Poder Calorífico H (KJ/Kg)
Componente
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).
0.299
0.64
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
H=
5
6
14000
13826
13029
12000
10725
10000
8000
6000
4000
2000
0
Tipo 1
Tipo 2
Tipo 3
Briquetas
Gráfico 6. Poder calorífico de las briquetas
HComp1 × ρComp1 × %Comp1 + HComp2 × ρComp2 × %Comp2 + ... + HCompN × ρCompN × %CompN
ρComp1 × %Comp1 + ρComp2 × %Comp2 + ... + ρCompN × %CompN
....(1)
Datos hallados experimentalmente.
Se aproximó dicho valor
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9. 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.
Poder Calorífico (KJ/Kg)
Comparación entre la briqueta Tipo 1 y los combustibles
convencionales
50000
46100
43950
43400
42500
39900
40000
33700
30000
19250
20000
13826
10000
0
GLP
Gasolina
Querosene
Diesel 2
Gas
Natural
Carbón de
madera
Metanol
Briqueta de
RSO Tipo 1
Com bustibles
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.
2.
3.
4.
5.
El tamaño óptimo de briqueta fue la de 3.5” de
diámetro y de altura.
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.
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.
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 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.
2.
Las briquetas producen en su interior llama
amarilla; durante 10 minutos.
Las briquetas Tipo 2 producen o emanan humo
de color blanco (combustión fría) con intensidad
3.
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.
La briquetas Tipo 1, Tipo 2 y Tipo 3,
demostraron fácil encendido y lo hacen
rápidamente sin necesidad de aditivos
BIBLIOGRAFÍA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Sears & Zemansky “Física Universitaria”
Editoral Pearson, Décimo Primera Edición Vol.
I, México 2004.
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Editorial McGraw-Hill. Segunda Edición en
español Vol. III, México 1986.
Marks “Manual del Ingeniero Mecánico”
Editorial McGraw-Hill. Segunda Edición en
español, México 1984.
Raymond A. & Otros. “Física para Ciencias e
Ingeniería” Thomson Editores. Sexta Edición
Vol. II, México 2005.
Incropera, F. “Fundamentos de Transferencia de
Calor y Masa” Editorial Prentice Hall. Cuarta
Edición, México 1999.
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
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