{"id":99435,"date":"2018-03-11T10:20:34","date_gmt":"2018-03-11T10:20:34","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/analisis-y-optimizacion-del-proceso-de-peletizacion-de-biomasa-y-estudio-de-su-comportamiento-como-combustible-en-una-caldera-del-sector-domestico\/"},"modified":"2018-03-11T10:20:34","modified_gmt":"2018-03-11T10:20:34","slug":"analisis-y-optimizacion-del-proceso-de-peletizacion-de-biomasa-y-estudio-de-su-comportamiento-como-combustible-en-una-caldera-del-sector-domestico","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/fuentes-no-convencionales-de-energia\/analisis-y-optimizacion-del-proceso-de-peletizacion-de-biomasa-y-estudio-de-su-comportamiento-como-combustible-en-una-caldera-del-sector-domestico\/","title":{"rendered":"An\u00e1lisis y optimizaci\u00f3n del proceso de peletizaci\u00f3n de biomasa y estudio de su comportamiento como combustible en una caldera del sector dom\u00e9stico"},"content":{"rendered":"<h2>Tesis doctoral de <strong> Irene Mediavilla Ruiz <\/strong><\/h2>\n<p>La producci\u00f3n y utilizaci\u00f3n energ\u00e9tica de los combustibles obtenidos a partir de biomasa lleva asociadas una serie de ventajas sociales y medioambientales cuando se comparan con el uso de los combustibles f\u00f3siles. Con respecto a la biomasa s\u00f3lida, es preciso tener en cuenta que tal y como se obtiene en origen, esta materia prima no suele presentar unas caracter\u00edsticas apropiadas para su uso energ\u00e9tico directo, por lo que muy frecuentemente es necesario desarrollar un proceso o etapa de adecuaci\u00f3n o pretratamiento de la misma, dentro de la cual, se enmarcar\u00eda el proceso de peletizaci\u00f3n.  las materias primas que habitualmente se utilizan en europa para la fabricaci\u00f3n de p\u00e9lets son los serrines y las virutas procedentes de aserraderos e industrias de tratamiento de la madera. Sin embargo, debido al crecimiento que se est\u00e1 produciendo en la demanda de biomasa peletizada, especialmente para equipos t\u00e9rmicos de peque\u00f1a potencia, existe un inter\u00e9s creciente en el empleo de nuevas materias primas. En espa\u00f1a y en otros pa\u00edses del sur de europa, la disponibilidad de serr\u00edn y viruta no es tan amplia como en los pa\u00edses del centro y norte de europa, por lo que la b\u00fasqueda de materias primas alternativas que puedan introducirse en el mercado de p\u00e9lets ha adquirido una especial importancia en los \u00faltimos a\u00f1os.  con esto, se han seleccionado cinco biomasas con el objeto de llevar a cabo el estudio de su comportamiento durante la peletizaci\u00f3n y la combusti\u00f3n. Las biomasas se han divido a su vez en tres grupos: 1. Material de referencia: serr\u00edn de pino. 2. Cultivos energ\u00e9ticos: brassica y chopo. 3. Residuos agr\u00edcolas e industriales: sarmiento y residuo industrial del corcho.  con la finalidad de evaluar la importancia de la distribuci\u00f3n de tama\u00f1os en el proceso de peletizaci\u00f3n, se han empleado dos grados de molienda: un primer tama\u00f1o, definido por la utilizaci\u00f3n de un molino de cuchillas (de 35 kw de potencia) con un tamiz con luz de malla de 10 mm, y un segundo tama\u00f1o, definido por una molienda posterior en un molino de martillos (de 11 kw de potencia) con un tamiz de luz de malla de 4 mm. Previamente a la molienda en molino de cuchillas, se ha acondicionado el material mediante dos equipos diferentes, una rotopicadora (con potencia de 15 kw) para la biomasa herb\u00e1cea empacada y una trituradora (con potencia de 22 kw) para las materias primas le\u00f1osas  los ensayos de peletizaci\u00f3n se han llevado a cabo en una planta piloto que cuenta con una prensa peletizadora de matriz plana y cuya potencia es de 30 kw. Las variables que se han estudiado para cada una de las biomasas han sido: tama\u00f1o de molienda de la materia prima, superficie espec\u00edfica de granulaci\u00f3n, compresi\u00f3n (que est\u00e1 definida por la matriz empleada) y calidad de los p\u00e9lets obtenidos (la cual se determina a partir de su caracterizaci\u00f3n f\u00edsica y qu\u00edmica).   con objeto de mejorar la peletizaci\u00f3n del chopo, se han introducido dos aditivos durante este proceso: almid\u00f3n de ma\u00edz y lignosulfonato (subproducto de la obtenci\u00f3n de celulosa a partir de la madera por el proceso al sulfito \u00e1cido).  los ensayos de combusti\u00f3n se han realizado en una caldera para p\u00e9lets de alimentaci\u00f3n superior con una potencia de 17,5 kwt. Durante estos ensayos, se ha evaluado el comportamiento de los p\u00e9lets con respecto a la acumulaci\u00f3n de ceniza en el quemador, la cantidad de inquemados existentes en los productos s\u00f3lidos derivados de la combusti\u00f3n, la formaci\u00f3n de sinterizados y\/o escorias y las emisiones producidas.  con la finalidad de mejorar la combusti\u00f3n de algunas de las biomasas utilizadas, se han realizado los siguientes ensayos: &#8211; introducci\u00f3n de 2,5 kg caliza por cada 100 kg de brassica durante la peletizaci\u00f3n. &#8211; mezcla de brassica con chopo en las proporciones: 30% de brassica + 70% de chopo, 20% de brassica + 80% de chopo y 10% de brassica + 90% de chopo. &#8211; utilizaci\u00f3n de dos tipos de sarmiento: uno que fue recogido y manipulado sin ning\u00fan cuidado especial (sarmiento a); y el otro que se recogi\u00f3 y manipul\u00f3 poniendo especial inter\u00e9s en evitar la introducci\u00f3n de piedras o tierra antes del proceso de peletizaci\u00f3n, con objeto de evitar as\u00ed la contaminaci\u00f3n de la biomasa (sarmiento b). &#8211; mezcla de sarmiento con residuo industrial del corcho en las proporciones: 60% de sarmiento + 40% de corcho, 50% de sarmiento + 50% de corcho, 40% de sarmiento + 60% de corcho y 30% de sarmiento + 70% de corcho.  los resultados obtenidos han permitido seleccionar las condiciones de peletizaci\u00f3n m\u00e1s apropiadas para cada uno de los tipos de biomasa utilizada, de cara a obtener el mayor rendimiento posible durante el proceso y una calidad aceptable para los p\u00e9lets. Con esto, en cuanto a la molienda, se ha seleccionado para todas las materias primas (excepto para el serr\u00edn de pino, puesto que no precisa molienda) una luz de malla de 4 mm. Para el proceso de peletizaci\u00f3n, la superficie espec\u00edfica de granulaci\u00f3n \u00f3ptima ha resultado ser la de 5,6 cm2\/kw en todos los casos y la compresi\u00f3n ha dependido de la materia prima a peletizar. As\u00ed, la compresi\u00f3n de 24 mm ha resultado \u00f3ptima para el serr\u00edn de pino, el sarmiento y el residuo industrial del corcho, la de 26 mm para el chopo y la de 29 mm para la brassica.  en cuanto a la peletizaci\u00f3n del chopo, se ha demostrado que la adici\u00f3n de almid\u00f3n o lignosulfonato aumenta la estabilidad del proceso de peletizaci\u00f3n y reduce la energ\u00eda espec\u00edfica demandada entre un 42% y un 49% en el caso del almid\u00f3n y entre un 7% y un 23% en el caso del lignosulfonato, dependiendo de la dosis de aditivo a\u00f1adida. Adem\u00e1s, cabe destacar que con la incorporaci\u00f3n de lignosulfonato, la calidad f\u00edsica de los p\u00e9lets es mayor que cuando se a\u00f1ade almid\u00f3n. Con respecto a la dosis \u00f3ptima de aditivos a a\u00f1adir, se ha considerado una limitaci\u00f3n de azufre en el combustible del 0,10% en masa (limitaci\u00f3n para el gas\u00f3leo de calefacci\u00f3n), y se ha concluido que la mejor opci\u00f3n para peletizar el chopo es la incorporaci\u00f3n de los dos aditivos simult\u00e1neamente y en la menor dosis posible, de modo que la demanda energ\u00e9tica sea baja y la calidad de los p\u00e9lets sea aceptable. Con esto, la dosis de aditivos que se ha seleccionado es de un 4%, formada por un 3% de almid\u00f3n y un 1% de lignosulfonato.   considerando las mezclas de biomasas realizadas, se ha apreciado que la adici\u00f3n de brassica al chopo facilita el proceso de peletizaci\u00f3n, reduciendo la energ\u00eda espec\u00edfica demandada en aproximadamente un 15% para las mezclas ensayadas, pero empeora la calidad f\u00edsica de los p\u00e9lets; y la adici\u00f3n de residuo industrial del corcho al sarmiento apenas influye en el rendimiento del proceso de peletizaci\u00f3n y reduce la calidad f\u00edsica de los p\u00e9lets.  con respecto a las conclusiones extra\u00eddas de los ensayos de combusti\u00f3n en la caldera, puede destacarse que \u00fanicamente se pueden considerar como apropiados de cara a la combusti\u00f3n durante 10 horas consecutivas sin problemas de operaci\u00f3n, los p\u00e9lets de serr\u00edn de pino, de chopo, de residuo industrial del corcho, de mezcla del 30% de sarmiento a y 70% de corcho y de mezcla del 60% de sarmiento b y 40% de corcho.  en cuanto a las emisiones en los ensayos descritos en el p\u00e1rrafo anterior, se puede concluir que tanto los p\u00e9lets de serr\u00edn de pino como los de chopo presentan valores bajos de mon\u00f3xido de carbono (por debajo de 3000 mg\/nm3 para o2 de referencia del 10%v) y part\u00edculas (por debajo de 150 mg\/nm3 para o2 de referencia del 10%v), pero, sin embargo, si se quisiera quemar p\u00e9lets de residuo industrial del corcho, de su mezcla con el 30% de sarmiento a y de su mezcla con el 60% de sarmiento b, ser\u00eda preciso llevar a cabo una disminuci\u00f3n de las emisiones de part\u00edculas (que se encuentran por encima de 150 mg\/nm3 para o2 de referencia del 10%v).  por otro lado, los p\u00e9lets de chopo obtenidos con los aditivos anteriormente indicados (3% de almid\u00f3n y 1% de lignosulfonato) generan un ensuciamiento importante en las paredes y los tubos de la caldera, por lo que se precisar\u00eda una limpieza m\u00e1s frecuente de estos puntos de la caldera, o bien, la utilizaci\u00f3n de mecanismos de limpieza autom\u00e1tica.  con respecto a las mezclas realizadas durante el proceso de peletizaci\u00f3n, puede concluirse que la adici\u00f3n de caliza a la brassica no mejora la combusti\u00f3n de los p\u00e9lets de esta biomasa. Por otro lado, la incorporaci\u00f3n de brassica al chopo empeora considerablemente la combusti\u00f3n del chopo, no siendo apropiado ni siquiera el uso de p\u00e9lets del 90% de chopo y el 10% de brassica; mientras que la incorporaci\u00f3n de residuo industrial del corcho al sarmiento mejora la combusti\u00f3n del sarmiento, habi\u00e9ndose obtenido como mezclas m\u00e1s apropiadas para la caldera ensayada la del 30% de sarmiento a + 70% de corcho y 60% de sarmiento b + 40% de corcho.  por \u00faltimo, considerando la tecnolog\u00eda de combusti\u00f3n empleada en los ensayos, puede concluirse que la utilizaci\u00f3n de un determinado tipo de p\u00e9lets en la caldera se encuentra limitada por el porcentaje de ceniza de los p\u00e9lets y por la capacidad de elutriaci\u00f3n, por parte del aire de combusti\u00f3n, de la ceniza acumulada en el quemador. \u00e9ste es un fen\u00f3meno f\u00edsico-qu\u00edmico complejo que se basa en la capacidad del aire de combusti\u00f3n para oxidar la materia org\u00e1nica de los p\u00e9lets y para arrastrar los productos de combusti\u00f3n y cenizas que permanecen temporalmente en el quemador. Si estas capacidades se ven limitadas, se produce acumulaci\u00f3n en el quemador, lo que conduce a una combusti\u00f3n deficiente que puede generar sinterizaci\u00f3n y escorificaci\u00f3n de la ceniza acumulada y, finalmente, la parada total de la caldera.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00ab<strong>An\u00e1lisis y optimizaci\u00f3n del proceso de peletizaci\u00f3n de biomasa y estudio de su comportamiento como combustible en una caldera del sector dom\u00e9stico<\/strong>\u00ab<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 An\u00e1lisis y optimizaci\u00f3n del proceso de peletizaci\u00f3n de biomasa y estudio de su comportamiento como combustible en una caldera del sector dom\u00e9stico <\/li>\n<li><strong>Autor:<\/strong>\u00a0 Irene Mediavilla Ruiz <\/li>\n<li><strong>Universidad:<\/strong>\u00a0 Valladolid<\/li>\n<li><strong>Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 26\/02\/2010<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Director de la tesis<\/strong>\n<ul>\n<li>Miguel Jos\u00e9 Fern\u00e1ndez Llorente<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><strong>Tribunal<\/strong>\n<ul>\n<li>Presidente del tribunal: Jes\u00fas Fern\u00e1ndez gonz\u00e1lez <\/li>\n<li>Luis Ortiz torres (vocal)<\/li>\n<li>Juan  esteban Carrasco Garc\u00eda (vocal)<\/li>\n<li>Francisco Javier Royo herrer (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Tesis doctoral de Irene Mediavilla Ruiz La producci\u00f3n y utilizaci\u00f3n energ\u00e9tica de los combustibles obtenidos a partir de biomasa lleva 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