Diseño de sistemas de combustión a partir de residuos ... · Diseño de sistemas de combustión a...
Transcript of Diseño de sistemas de combustión a partir de residuos ... · Diseño de sistemas de combustión a...
Diseño de sistemas de combustión a partir de residuos agrícolas para uso en países en vías desarrollo, optimizando la producción energética y las propiedades puzolánicas de la ceniza obtenida en la combustión para su uso en materiales de construcción no convencionales
José María Monzó Balbuena
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 2013
Objetivos
El objetivo general del proyecto se centra en la optimización de los sistemas de combustión existentes que utilicen como combustible residuos agrícolas
Producción de energíaObtención de cenizas puzolánicas para su uso en materiales de construcción no convencionales
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 2013
¿Porqué es importante para PVD?• Los PVD son productores de residuos agrícolas. En muchos casos estos residuos se abandonan
• Con un sistema de combustión sencillo (cocina por ejemplo) se puede recuperar energía y a la vez obtener una ceniza con propiedades puzolánicas que pueda utilizarse en construcción sustituyendo parcialmente al cemento (bloques, tejas…etc) mejorando las propiedades y reduciendo el coste económico y medioambiental.
•En los países en vías de desarrollo, el coste de los materiales de construcción supone en muchos casos más del 80% del coste total de la vivienda.
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 2013
Objetivos
Como objetivos específicos se incluye el estudio en el laboratorio de los residuos agrícolas que pudieran proporcionar una cantidad significativa de cenizas, y que éstas tuvieran propiedades puzolánicas.
Los residuos agrícolas que, en principio pueden reunir, ambas condiciones serán la cáscara de arroz, la hoja de maíz y bambú, los cereales, etc).
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 2013
Objetivos
El carácter puzolánico de un residuo agrícola dado, dependerá entre otros factores, de la temperatura alcanzada en el horno.
Se deben buscar temperaturas de combustión bajas que eviten la formación de estructuras cristalinas, que son menos reactivas que las estructuras amorfas.
Pero hay que tener en cuenta que el rendimiento del horno en lo que a recuperación de energía se refiere, se reduce cuando disminuye la temperatura de combustión, por lo que debe llegarse a una situación de compromiso entre ambos parámetros
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 2013
Entidades participantes
Proyecto Multidisciplinar
Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón
Instituto de Ingeniería Energética
No participa ninguna contraparte del Sur
Sostenibilidad: Posibilidad de concurrir juntas ambas entidades a proyectos conjuntos
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 20137
Combustión
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 20138
Combustión
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 20139
Combustión
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 2013
Conclusiones: Sistemas de Combustión
•Todavía existen muchos molinos que secan el arroz artesanalmente (al sol)
• Abundan hornos discontinuos
•Algunas arroceras disponen de hornos ciclónicos
•En ocasiones la cascarilla se quema al aire libre sin recuperación de energía para eliminarla
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 2013
Caracterización por DRX
Muestra M-9 .- Maíz. Envejecimiento a 700ºC 1 hora. Muestra amorfa.
MINERAL MUESTRA 1
Calcita CaCO3 xCuarzo SiO2 xAlbita NaAlSi3O8 xxxMullita Al6Si2O13 xTridimita SiO2
(pico 100)xxx
Ortoclasa KAlSi3O8 xxMg(H2PO4)2
hidrogeno fosfato magnésico
x
Β-Ca3(PO4)2
Witlockitax
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 2013
Caracterización por DRX
Muestra M-10 .- Maíz. Envejecimiento a 700ºC 10 horas. Muestra amorfa.
MINERAL MUESTRA 1
Cuarzo SiO2 xAlbita NaAlSi3O8 (pico 100)
xxx
Mullita Al6Si2O13 xTridimita SiO2 (pico 100)
xx
Sanidina (Na,K)AlSi3O8 xxMg(H2PO4)2
hidrogeno fosfato magnésico
xx
Β-Ca3(PO4)2 Witlockita x
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 2013
Caracterización por DRX
Muestra M-11 .- Caña. Envejecimiento a 700ºC 1 hora. Muestra cristalina.
MINERAL MUESTRA 1
Calcita CaCO3 xxCaolinita Al2Si2O5(OH)4
x
Anortita CaAlSi2O8
(pico 100)xxx
Mullita Al6Si2O13 xClorurosódico-magnésico NaCl.MgCl2
xx
Ortoclasa KAlSi3O8 x
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 2013
Caracterización por DRX
Muestra M-12 .- Caña. Envejecimiento a 700ºC 10 horas. Muestra cristalina.
MINERAL MUESTRA 1
Calcita CaCO3 xxCaolinita Al2Si2O5(OH)4
x
Anortita CaAlSi2O8
(pico 100)xxx
Clorurosódico-magnésico NaCl.MgCl2
xx
AlbitaNaAlSi3O8 (pico 100)
xxx
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 2013
Caracterización por DRX
Muestra CCA .- Horno de cogeneración a alta temperatura
T tridimita ( SiO2); Cr Cristobalita (SiO2); Q Cuarzo ( SiO2); S Silvina (KCl)
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 2013
Microscopía Electrónica de Barrido
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 201317
0
2
4
6
8
10
12
14
7 28 60 90
Resi
sten
cia
med
ia (M
Pa)
Tiempo de curado (días)
RHA-6,66 RHA-5,55 RHA-4,44 RHA-3,33
Rc de hormigones Cal-CCA
CCA /Cal = 3
Grava /Arena= 1,5 Agua /Conglomerante= 0,8
Arido/Conglomerante = 3,33-6,66
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 201318
Conformado de bloques
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 201319
Conformado de bloques
Compactación manual
Compactación mediante vibración
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 201320
Rc de bloques Cal-puzolana
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
FC3R-bat RHA-bat FC3R-man RHA-man
Resi
sten
cia
med
ia (M
Pa)
Tipo de bloque
Arido/Conglomerante = 5,55
Agua /Conglomerante= 0,8 Grava /Arena= 1,5
CCA /Cal = 3
FC3R /Cal = 1
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 201321
1 Erradicar la pobreza extrema y el hambre
2 Alcanzar la educación primaria universal
3 Promover la igualdad de género y dar poder de decisión a lasmujeres
4 Reducir la mortalidad infantil
5 Mejorar la salud materna
6 Combatir el VHI/sida, la malaria y otras enfermedades
7 Garantizar la sostenibilidad del medio ambiente
8 Desarrollar una asociación internacional para el desarrollo
Objetivos del desarrollo del milenio
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 201322
Objetivos del desarrollo del milenio
Objetivo 7Garantizar la sostenibilidad del medioambiente
Meta 11“para el año 2020 haber mejorado sustancialmente la vida de por lo menos 100 millones de habitantes de asentamientos precarios”
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 201323
Objetivos del desarrollo del milenio
Los asentamientos precarios no pueden ser considerados como una consecuencia desafortunada de la pobreza urbana, deben ser tratados como un problema de primer orden.
2000 millones de personas viven actualmente en regiones urbanas del mundo en vías de desarrollo. Las previsiones son que esta cifra se duplique en los próximos 30 años
La mayoría de estos nuevos habitantes urbanos probablemente será pobre dando lugar a la “urbanización de la pobreza”
Un tercio de la población urbana del mundo vive en asentamientos precarios. En los países menos adelantados más del 70%
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 201324
Objetivos del desarrollo del milenio
Un asentamiento precario es aquél que se caracteriza por tener vivienda y servicios básicos inadecuados y que no es tratado por las autoridades públicas como las demás partes de la ciudad
La mejora de los asentamientos precarios se basa en cinco dimensiones fundamentales
1. Acceso al agua potable2. Acceso al saneamiento público3. Tenencia segura 4. Durabilidad de la vivienda 5. Area suficiente para vivir
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 201325
Objetivos del desarrollo del milenio
Durabilidad de la vivienda
Un vivienda se considera durable cuando se emplean materiales de construcción de calidad y éstos se utilizan adecuadamente.
La durabilidad no está relacionada con la modernidad del material, podemos tener materiales modernos poco durables y materiales tradicionales durables para determinadas condiciones
La durabilidad de los materiales de construcción depende en gran medida tanto de las condiciones del lugar, como de la tradición, capacidad de construcción y mantenimiento locales
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 201326
Responsabilidad investigadora
En este proyecto no se ha trabajado con ninguna contraparte local
Los resultados sólo se han difundido a través de lo cauces estrictamente científicos: congresos, publicaciones….
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 2013
Agradecimientos