CONSEJO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA -CONCYT-

SECRETARIA NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA -SENACYT-

FONDO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA -FONACYT- CENTRO UNIVERSITARIO DE OCCIDENTE –CUNOC-

INFORME FINAL

“OPTIMIZACION DEL DISEÑO Y EVALUACIÓN DE QUEMADOR TIPO CUNOC II PARA ESTUFAS

A BASE DE ACEITE VEGETAL Y BIODIESEL

PROYECTO FODECYT No. 010-2007

ERICK MAURICIO GONZALEZ DE LEON

________________________

Investigador Principal

GUATEMALA, 24 DE Septiembre del 2012

UNIVERSIDAD DE SAN CARLO S DE GUATEMALA

CENTRO UNIVERSITARIO DE O CCIDENTE

AGRADECIMIENTOS:

La realización de este trabajo, ha sido posible gracias al apoyo financiero dentro

del Fondo Nacional de Ciencia y Tecnología, -FONACYT-, otorgado por la

_Secretaría Nacional de Ciencia y Tecnología –SENACYT- y el Conejo Nacional

de Ciencia y Tecnología –CONCYT-.

i

RESUMEN:

El objetivo del proyecto fue optimizar un diseño de quemador basado en el concepto

de Pirólisis Rápida del aceite vegetal o biodiesel: precalentamiento del aceite a 350 C mínimo y luego gasificación a más de 800 C en tubos gasificadores saliendo de ellos más de 70 compuestos hidrocarburíferos gaseosos para quemarse por una o dos toberas

menores a 1 mm. El proyecto tuvo el objetivo de resolver los problemas de descrontrol de llama, flameo resonante, difícil puesta en marcha y excesivos humos al apagar. Se

empezó reparando y evaluando el quemador CUNOC II original pasando por otros 3 modelos hasta llegar al modelo definitivo y confiable CUNOC II-D. Los modelos diferían por el número de aletas, de tubos gasificadores, número y orientación de

toberas. El quemador CUNOC II-D es un cuerpo cilíndrico de acero compuesto por dos tubos concéntricos de 7 cms y 5 cms respectivamente, soldados a dos roldanas que

cubren el espacio anular en ambos extremos; tiene en el espacio interior, dos tubos gasificadores con una tobera cada uno. Permitió quemar y evaluar aceite de maíz, girasol, canola, soya, mezcla, biodiesel y ricino. Es fácil de encender, sin incrustaciones

de carbón en los tubos gasificadores, redujo el flameo resonante, facil limpieza, escaso humo al apagar, Tiene una potencia promedio de 504 Watt, con un rendimiento

promedio de 22 cc de aceite por litro de agua y un poder calorífico neto de 3476 cal/gramo de aceite. La llama fue generalmente azul claro con temperatura 800 y 1000 C. Para contruir una estufa con este quemador, falta resolver cuatro problemas: Un

dispositivo de precalentamiento de quemador, un aislante térmico superior a la fibra de vidrio y probar aceite de Jatropha Curcas L y el atascamiento de la válvula de

alimentación de aceite.

ii

ABSTRACT

The purpose of this project was the burner´s design optimization, based on Fast

Pyrolisis concept of vegetable oil or biodiesel: Preheating of oil at least to 350 C then its gasification nearby hasta 800 C inside of gasifiers tubes coming out of them forming more than 70 hidrocarbons chemical compound just to burning through one or two jets

with below 1 mm in diameter the project have the tarjet of solve the out of control flame, resonant flaming, long-time preheating and excesive smoke´s fireout. The projet

begun fixing and testing the original prototype of burner named CUNOC II passing through 5 new models just to reach the definitively and reliable burner CUNOC II-D. The difference between the models was the number of heat sinking fins, number of

gasifiers tubes, positions and angle of orientation of burning jets. The CUNOC II-D burner is a carbon steel cylindrical body made with two concentrical steel tubes with 7

and 5 centimeter in diameter, respectively. Those tubes has two welded washers filling the top and bottom annular space between tubes. On the inner surface of 5 centimeter tube are welded another two tinny stainless steel tubes 6 milimeter in outside diameter.

Such tubes have the burning jets and on the free end of each, a screwed bolt is used for removing of scaling matter. Such whole burner allowed burning and testing a sort of

vegetable oils such corn oil, sunflower oil, canola oil, soy oil, blended oils, biodiesel and castor oil. The CUNOC II-D burner is easy to preheat for starting, with no scaling of carbon inside of gasifiers tubes, easy to clean, scarse smoke at fireout, has a mean

power of 504 watt, a mean fuel comsumtion of 22 cubic centimeter of vegetable oil per a liter of water and a net calorific factor of 3476 calories/grame of vegetable oil. The

flame was mainly pale blue in color with a range of temperature of 800 to 1000 C. For the use of this burner to build a stove is necessary to solve the following problems: A reliable and safe preheating device, a improve very high temperature thermal isolant,

testing of Jatropha curcas L. oil and solve the clogging of feeding vegetable oil valve.

iii

INDICE

PARTE I Pág.

I.1 INTRODUCCION 1

I.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 3

I.2.1 Antecedentes en Guatemala. 3 I.2.2 Justificaciones del trabajo de investigación 4 I.2.2.1 Justificaciones generales 4

I.2.2.2 Justificaciones específicas. 4 I.2.3 Naturaleza del problema 5

1.3 OBJETIVOS E HIPOTESIS 6

I.3.1 Objetivos 6 I.3.1.1Objetivo General 6

I.3.1.2 Objetivos Específicos 6 I.3.2 Hipótesis 6

I.4 METODOLOGÍA 7

I.4.1 Localización 7 I.4.2 Las Variables 7

I.4.2.2 Variables dependientes 8 I.4.3 Indicadores 8 1.4.4 Estrategia Metodológica 9

1.4.4.1. La optimización constructiva de los quemadores 9

I.4.4.2 Pruebas de combustión 10 I.4.5 El Método 11

I.4.6. Técnica estadística 12 I.4.7 Los instrumentos utilizados 12

PARTE II

II.1 MARCO TEÓRICO 15

II.1.1 Conceptos 15 II.1.1.1 Pirolisis 15 II.1.1.1.1 Evolución de la Pirolisis 15

II.1.1.1.2Tecnologias Para Pirolisis 18 II.1.1.2 Pirolisis rápida (“Fast Pyrolysis”) 19

II.1.1.2.1 Pirolisis Rápida 19 II.1.1.2.2 Sustancias producidas por la Pirólisis Rápida 21 II.1.2 Quemador CUNOC II-D 26

II.1.2.1 El nombre del Quemador 26 II.1.2.2 Lo Que Ocurre En El Quemador CUNOC II-D 26

II.1.2.3 Formación de Incrustaciones de Carbono en el Quemador CUNOC II-D 26 II.1.2.4 Formación del carbón 27

II.1.2.4.1Formación del carbón catalítico 27 II.1.2.4.2Formación de carbón pirolítico 28

II.1.2.5 Una Explicación Tentativa de las Reacciones que ocurren en el Quemador CUNOC II-D 29 II.1.3. Pirolisis Rápida En Aceites Vegetales 30

II.1.3. 1Aceites vegetales utilizados en Pirolisis 31 II.1.3.1.1 Pirolisis de triglicéridos puros 31

II.1.3.1.2 Aceite de algodon y aceite de foca 31

iv

Pág.

II.1.3.1.3.Aceite de arbol de tung 32 II.1.3.1.4 Aceite de Piqui, Babbasu y Palma Africana 32

II.1.3.1.5 Aceite de soya y aceite de alazor 32 II.1.3.1.6 Aceite de soya, aceite de palma Africana y aceite de Ricino 32

II.1.3.1.7 Aceite vegetal usado 32 II.1.3.18 Pirolisis Rápida de Aceite de Macauba 33

II.1.3.19 Acido Oléico 33 II.1.3.20 Aceite de Girasol 33 II.1.3.21 Aceite de Canola 33

II.1.4 Aceites vegetales y el quemador CUNOC II-D 34

PARTE III III.1 RESULTADOS 35

III.1 Por el cumplimiento de objetivos 35

III.1.1 Cumplimiento del Objetivo General 35 III.1.2 Cumplimiento de objetivos específicos 35

III.1.2.1 Objetivo específico 1 35 III.1.2.2 Objetivo específico 2 36

III.1.2.3 Objetivo específico 3. 36 III.1.2.4 Objetivo específico 4. 36 III.1.2.5 Objetivo específico 5 36

III.2. COMPROBACION DE LAS HIPÓTESIS 37

III.2.1. Comprobación de Hipotesis I 37

III.2.2 Comprobación de Hipotesis II 37 III.2.3 Comprobación de Hipotesis III 38 III.3 RESULTADOS EXPERIMENTALES 38

II.3.1 Datos experimentales 38 III.4 RESUMEN DE RESULTADOS 41

PARTE IV IV.1 CONCLUSIONES 43

IV.2 RECOMENDACIONES 45 IV.3 . REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 46

IV.4 ANEXOS

IV.4.1 RESUMEN FOTOGRAFICO 49 IV.4.2 CUADROS DE PRUEBAS DE COMBUSTION EN

ACEITES VEGETALES Y BIODIESEL 60

PARTE V INFORME FINANCIERO 73

v

INDICE DE FOTOGRAFIAS Pág.

Fotografía 1. Instrumentos de medición utilizados 12

Fotografía 2. Puntas termocopupla NiCrNi para termómetro tipo K 13 Fotografá 3. Aceites vegetales utilizados 13

Fotografía 4. Estufa de pruebas de combustión 14

Fotografía 5. Formación de Carbón 27

Fotografías 6,7,8 y 9. Tipos de depósito o incrustaciones de carbón 28

Fotografías 10, 11, 12 y 13.Reparación de Quemador CUNOC II original 49 Fotografía 14. Primera estufa utilizada 49

Fotografía 15 .Sustancia Negra 50

Fotografía 16 . Pruebas con quemador CUNOC II original 50

Fotografía 17 Quemador CUNOC II.B 51

Fotografía 18. Reparación de quemador CUNOC II C 51 Fotografía 19. Nuevo diseño de depósito de aceite vegetal 52

Fotografía 20 Cámara de seguridad 52

Fotografía 21 Pruebas con Quemador CUNOC II C 53

Fotografía 22 . Pruebas de combustión con quemador CUNOC II-C 53

Fotografías 23,24,25 y 26. Pruebas con Quemador CUNOC II-D 53 Fotografía 27 . Vista inferior de Quemador CUNOC II-D 54

Fotografía 28 . Quemador calentando olla de aluminio 55

Fotografía 29 . Pruebas de combustión con aceite de ricino en quemador CUNOC IID 55

Fotografía 30. Vista inferior y fusión de fibra de vidrio 56

Fotografía 31 . Exceso de aceite provoca problemas 56

Fotografías 32,33,34,35,36 y 37. Diversos prototipos de quemador 58

Fotografía 38. Publicación en Periódico Universidad 59

vi

INDICE DE GRAFICAS Pág

Gráfica 1 Cromatografía de gases de fracciones de cuatro rangos de

temperatura. 25 Gráfica 2. Cromatografá de gases 25

vii

INDICE DE CUADROS Pág

Cuadro 1. Indicadores del proyecto FODECYT 10-2007 9

Cuadro 2. Formato utilizado para la toma de datos experimentales 11

Cuadro 3. Rendimientos típicos de productos obtenidos por diferentes modos de pirolisis de madera (sobre la base de madera seca) 19

Cuadro 4 . Fracciones de destilados obtenidos a diferentes rangos de temperatura para aceites vegetales de soya, palma afri-

cana y de ricino 23

Cuadro 5. Composición de aceites de soya, aceite de palma y aceite de Ricino 24

Cuadro 6. Grasas componentes de los aceites vegetales utilizados 38

Cuadro 7. Composición y densidad de aceites vegetales comerciales 39 Cuadro 8. Resumen de pruebas exprimentales en aceites vegetales

y biodiesel 40

Cuadro 9. Resumen de potencia, consumo especifico y poder calorífico de pruebas de combustión 41

Cuadro 10. Datos experimentales de pirolisis de aceite de ricino del 06/12/2008 49

Cuadro 11. Datos experimentales de pirolisis de aceite de ricino de 17/12/2008 61

Cuadro 12.Datos experimentales de pirolisis de aceite de ricino

del 09/12/2008 62 Cuadro 13.Datos experimentales de pirolisis de aceite de ricino

del 12 /12/2008 63

Cuadro 14.Datos experimentales de pirolisis de aceite de canola del 13/02/2008 64

Cuadro 15.Datos experimentales de pirolisis de aceite de maíz del 12/12/2008 65

Cuadro 16. Datos experimentales de pirolisis de aceite de soya del 14 /12/2008 66

Cuadro 17.Datos experimentales de pirolisis de aceite de girasol

del 27 /07/2008 67

viii

Cuadro 18.Datos experimentales de pirolisis de aceite de girasol

del 16 /12/2008 68

Cuadro 19. Datos experimentales de pirolisis de aceite de soya del 18 /02/2008 69

Cuadro 20. Datos experimentales de pirolisis de biodiesel

del 17/12/2008 70 Cuadro 21. Datos experimentales de pirolisis de biodiesel del

primer ensayo del 1108/2008 71

Cuadro 22. Datos experimentales de pirolisis de biodiesel del segundo ensayo del 1108/2008 72

Cuadro 23. Informe financiero 73

1

PARTE I

I.1 INTRODUCCION

Esta investigación aplicada que inició con el haber sido parte de la investigación sobre el uso de quemadores de aceite vegetal traídos de Alemania por el ingeniero Elmar Stumpf

de la Universidad de Hohenheim. Eso ocurría en 2002 y como resultado de las pruebas de dichos quemadores se detectaron los problemas de incrustaciones de carbón en los tubos

gasificadores que los hacían inútiles después de pocas semanas de uso. Otros problemas era el flameo resonante, la producción de una sustancia oscura y espesa que después confirmamos que se trataba de Biopetróleo, la dificultad de limpiar el interior del quemador

y generación de humos irritantes al apagarlo. Esto motivó a que en 2003, en las instalaciones del laboratorio de Motores de Combustión Interna de la División de Ciencias

de la Ingeniería del Centro Universitario de Occidente, se iniciara un nuevo y radical diseño de quemador de aceite vegetal dando origen al quemador CUNOC I. Sin embargo, al probar este quemador presentó además de los antes citados un problema adicional:

dificultar para precalentar. Se construye otro nuevo diseño bautizado CUNOC II, el cual logra mantenerse encendido pero los problemas persisten. Es entonces que en 2007 se hace

la propuesta ante el CONCYT, de investigar el l optimización del diseño, construcción y evaluación del quemador CUNOC II . Los resultados de las experiencias realizadas en esta investigación se relatan en este documento, encontrando en primera mano un marco teórico

con un componente imprevisto puesto que cuando se inició este proyecto no se tuvo la conciencia de estar incursionando en el tema de Pirolisis Rápida (Fast Pyrolisys) del cual se

obtuvieron escasos documentos relatando aplicaciones industriales. Específicamente del tema Pirolisis Rápida para estufas no se detectó ningún documento ni de experiencias en otros países . Aún las experiencias de Elmar Stumpf en Alemania no están abiertas al

público todavía. Un par de documentos de origen brasileño fueron obtenidos por internet y permitieron tener una explicación de los fenómenos encontrados en la práctica de la

combustión de aceites vegetales tales como la cantidad de compuestos combustibles (la mayoría hidrocarburados) producidos por la pirolisis, la naturaleza y origen de las incrustaciones de carbón en las toberas y tubo gasificador, la secuencia de fenómenos y

reacciones químicas que ocurren en la pirolisis rápida y la confirmación de haber llegado a producir biopetróleo (Bio-oil) en los primeros modelos de quemadores (tanto quemadores

alemanes como el quemador CUNOC I y los primeros quemadores CUNOC II). Dato importante es que las investigaciones realizadas en otros países en el tema de Pirolisis Rápida van orientadas a producir Bio-petróleo por condensación de productos de pirolisis y

en el caso del quemador CUNOC II, los productos de pirolisis de una vez se combustionan y esto hace única esta investigación.

Los problemas a resolver en esta investigación como ya se indicó, fueron en su orden de importancia: las incrustaciones de carbón en el tubo gasificador, la dificultad de eliminar esas incrustaciones, el flameo resonante la formación de humos irritantes al apagar el

quemador. Esto se hizo con la restauración y evaluación del quemador CUNOC II original, los rediseños, construcción y evaluación de los modelos CUNOC II-A hasta llegar al

modelo CUNOC II-D. Estos problemas orientaron la definición de los cinco objetivos a cumplir y tres hipótesis a comprobar. Los primeros cuatro objetivos relacionados con el diseño, fabricación y evaluación de los

quemadores fueron cumplidos a cabalidad. El quinto objetivo relativo a la publicación de

2

artículos relativos a esta investigación, fue cumplido parcialmente pues en varias ocasiones

se ha intentado que los medios publicitarios de la Universidad de San Carlos sirvan de conducto para dar a conocer los resultados y experiencias relativas a los resultados de esta

investigación aplicada. Hubo dificultades a vencer entre ellas el principal obstáculo en nuestro medio universitario es que no hay conciencia de la importancia que tiene la investigación como actividad

fundamental de toda universidad. Esta inconciencia dificulta seriamente el simple hecho de garantizar un espacio físico de trabajo que fuera adecuado, seguro y accesible sobre todo

cuando se trata de proyectos de investigación aplicada. Una primera solución fue ocupar un espacio destinado al Laboratorio de Motores de Combustión Interna del Centro Universitario de Occidente. Sin embargo, por disposiciones administrativas hubo necesitad

hubo necesidad de retirar los equipos y herramientas de un espacio que se había logrado y concluir las investigaciones en un local alquilado por parte del investigador.

Otra dificultad descubierta en el transcurso de la investigación fue el hecho de la escasa existencia a nivel global, de centros de investigación que realizaran trabajos relativos en pirolisis rápida y mucho menos en proyectos que aplicaran este concepto para estufas de

aceite vegetal. Esto hizo de pronto tener la sensación de estar trabajar en solitario en un campo poco explorado sin nadie con quien intercambiar experiencias y poder así tener la

seguridad de ir por el camino correcto. Los escasos documentos relacionados por investigadores de Brasil, China, Inglaterra, Canadá, Estados Unidos de América, entre otros, permitieron concluir que los esfuerzos realizados en esas latitudes van encaminados

a obtención de Bio-petróleo y la mayoría trabajan con madera como materia prima biomásica. Sólo China, Brasil e Inglaterra han trabajado anteriormente con pirolisis de

aceites vegetales. A pesar de haber resuelto los principales problemas que presentaban los primeros

quemadores de aceite vegetal, todavía quedan algunos problemas de menor cuantía por resolver: la creación, construcción y evaluación de un sistema de precalentado del

quemador que debe cumplir con las cualidades de confiabilidad, poca o nula dependencia energética, facilidad de operar y mantener y de uso en medio rural. También hay que resolver el problema de contar con un aislamiento confiable para el rango de temperaturas

de trabajo del quemador generalmente arriba de los 400 °C. Necesario también es resolver el bloqueo que provocaba la válvula reguladora de flujo de aceite debido a propiedades

tixotrópicas y de viscosidad. Una expectativa que potencializará el uso del quemador CUNOC II-D , será evaluarlo con aceite de Jatropha Curcas L. y con aceites de motor de transmisiones automáticas desechados.

3

I.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

I.2.1 Antecedentes en Guatemala.

En el año 2002 y primeros dos meses del 2003, se colaboró con el Instituto de Agricultura Tropical y Subtropical de la Universidad de Hohenheim, Stuttgart, Alemania, en pruebas de

campo y evaluación de un prototipo de quemador para estufas a base de aceite vegetal desarrollado en esa institución. El proyecto lo dirigía entonces del ingeniero alemán Elmar

Hubertus Stumpf, director extranjero. El ingeniero Stumpf con contó con la colaboración del ingeniero Erick González, en calidad de director nacional, Stephan Geckle estudiante alemán y Gerson Girón, ingeniero mecánico, estos últimos como asistentes de

investigación. Los fondos fueron asignados por el instituto citado arriba. Los aceites vegetales de cocina que se utilizaron, se obtuvieron en el mercado local. También se

obtuvieron 2 galones de aceite de ricino que fabricados artesanalmente con la colaboración de un campesino de Pachalúm, Quiché. Otro aceite que se intentó utilizar fueron 3 galones el aceite de palma donados por una procesadora de aceites de Retalhuleu, pero debido a

que la temperatura ambiental promedio de Quetzaltenango no logró superar la temperatura de fusión de este aceite, el cual se mantuvo en estado sólido.

Entre Julio y agosto del 2002 se realizaron pruebas con el apoyo de seis estudiantes de ingeniería colaboradores provenientes de Totonicapán y Quetzaltenango. Estos estudiantes

evaluaron en sus viviendas, seis estufas utilizando aceite comestible refinado y “winterizado” de maíz, de girasol y algodón.

Entre agosto y septiembre del 2003, el ingeniero Gerson Girón bajo la dirección del ingeniero González, realizó pruebas de laboratorio utilizando de ricino e intentó utilizar si

éxito aceite de palma, el cual por la razón expuesta antes no pudo utilizarse. El aceite de ricino dio resultados aceptables y similares al resto de aceites comestibles.

En todas las pruebas efectuadas se obtuvieron consumos favorables (250 ml/día de aceite) y potencias halagadoras (cerca de 9000 Watt por quemador), sin embargo, se detectaron que

existen los problemas de carbonización del tubo gasificador y flameo resonante en las primeros minutos de encendido, lo cual dificulta las labores de limpieza del quemador,

dificulta su operación y llegan a hacerlo inservible después de dos a tres semanas de uso. El ingeniero Stumpf trajo consigo buena parte de los instrumentos y materiales necesarios para las pruebas experimentales. Otros equipos hubo que adquirirse en el mercado local. El

Centro Universitario de Occidente, facilitó el uso de un vehículo tipo pick up y los equipos y ambientes existentes en los laboratorios de la División de Ciencias de la ingeniería. Los

fondos administrados por el ingeniero Stumpf también incluían una ayuda económica para los ingenieros nacionales González y Girón así como del estudiante Geckle.

Enero a febrero 2003: los problemas encontrados con el quemador original, motivo a proponer otro diseño de quemador creado por los ingenieros mecánicos Erick González y

Gerson Girón y llamado posteriormente tipo CUNOC I. Las pruebas con este quemador no dieron los resultados esperados pues presentó problemas de flameo y formación de residuos de aceite formado por moléculas orgánicas pesadas. Para entonces el ingeniero Stumpf se

había regresado a su país.

4

En febrero del 2003 a marzo del 2004, (habiéndose retirado el ingeniero Girón por problemas de trabajo), el ingeniero González modificó este nuevo quemador. Las pruebas

mostraron dificultades para precalentamiento, continuaba el flamero resonante pero las pruebas fueron suspendidas debido a fugas. A pesar de esos problemas el nuevo diseño de quemador ya havia evidente la facilidad de limpieza en caso de obstrucción y de una

construcción más sencilla. Este quemador se bautiza con el nombre de CUNOC II . Para la construcción de este quemador se utilizaron los equipos y materiales dejados por el

ingeniero Stumpf durante las pruebas del año 2002. Los avances en el quemador CUNOC II motivaron a proponer este trabajo de investigación

ante el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología el cual fue aprobado para ejecución y cuyos resultados se exponen en este documento.

Todos estos quemadores aplicaban procesos de pirolisis a distintos aceites vegetales. En las primeras experiencias, aún se desconocía que se estaba incursionando en el ámbito

específico de la Pirolisis Rápida.

I.2.2 Justificaciones del trabajo de investigación:

I.2.2.1 Justificaciones generales: Contar con un quemador confiable que utilice aceite vegetal como combustible tiene las siguientes justificaciones:

En el área rural de Guatemala, hay necesidad de contribuir en reducir el avance de la deforestación de más de 50,000 hectáreas solamente en Guatemala para evitar la

desertificación, el incremento de metano como Gas de Efecto Invernadero y reducir la extinción de fuentes de agua.

En el área urbana hay que minimizar el consumo de gas propano pues siendo un combustible fósil provoca el incremento del CO2 que es el principal gas de Efecto

Invernadero además hay necesidad de reducir la dependencia económica-energética.

La investigación es una de las tres funciones de la Universidad de San Carlos de Guatemala establecidas en su Ley Orgánica.

I.2.2.2 Justificaciones específicas:

Entre el 2002 y 2004 se ganó experiencias en el uso de quemadores de aceite vegetal al evalua el quemador modelo alemán de la Universidad de Hohenheim, Stuttgart y con el primero modelo de quemador CUNOC I.

Se cuenta con el equipo y herramientas básicas específicas tales como las microbrocas,

soplete de gas propano entre otros, utilizadas en este campo durante los años 2002 a 2004. Se cuenta con aquellos materiales específicos de difícil obtención como los son los tubos de

acero inoxidables de 6 mm de diámetro, los tubos de acero inoxidable revestidos de tubo de

5

cobre, cables y alambres de diámetros desde 0.3 mm a 3 mm utilizados en la limpieza de

los quemadores, los depósitos presurizados para aceite vegetal combustible.

I.2.3 Naturaleza del problema

Este proyecto de investigación tuvo raíces en 2002 con la propuesta de apoyar la investigación que realizaba el ingeniero Elmar Stumpf de la Universidad de Hohenheim,

(Stuttgart, Alemania) con un prototipo de quemador inventado por él, y entre cuyas pruebas, estuvo la de evaluar 6 estufas con estos quemadores en viviendas comunes de la ciudad de Totonicapán con el apoyo de Stephan Geckle, Gerson Girón y estudiantes de

Ingeniería. Entre los problemas encontrados fueron el flameo resonante y la formación de incrustaciones de carbón en el tubo. Este problema fue el más difícil de resolver y hacia

desechables a los quemadores. En un intento de resolver este problema, se hizo un quemador de diseño muy distinto al traído de Alemania bautizándose como quemador CUNOC I, este quemador no resolvió ninguno de los problemas, persistiendo el flamero

resonante y la formación de carbón en los tubos gasificadores y aún más ahora dejaba un líquido viscoso de color café muy oscuro.

En 2004, ya sin el apoyo de los ingenieros Stumpf, Girón y Geckle, el autor de este trabajo diseño otro modelo, similar al modelo CUNOC I pero variando radicalmente en cuanto a la forma y disposición de los tubos gasificadores. Se crea entonces el quemador CUNOC II.

Los primeros modelos CUNOC II-A, CUNOC II-B Y CUNOC II-C, fueron resolviendo el problema del flameo resonante y de la formación de carbono. Con el último modelo

CUNOC II-D , los problemas de flameo resonante, desaparece , el problema de humos al apagar el quemador queda minimizado , y carbonización solo ocurre externamente a inmediaciones de las toberas pero solo cuando hay exceso de aceite vegetal. Además las

carbonizaciones probables se eliminan fácilmente por medio del agujero de limpieza de los tubos gasificadores.

6

1.3 OBJETIVOS E HIPOTESIS

I.3.1 Objetivos.

I.3.1.1 Objetivo General:

Optimizar diseño y evaluar un quemador de estufas tipo CUNOC II que utilizce como combustible aceites vegetales y biodiesel que elimine el problema de carbonización

en el tubo gasificador, reduzca el mantenimiento y garantice una operación segura.

I.3.1.2 Objetivos Específicos:

I.3.1.2.1 Revisar, reparar y concluir las pruebas quemador tipo CUNOC II

I.3.1.2.2 Construir otros 6 quemadores tipo CUNOC con variaciones en diámetro del tubo gasificador y en diámetros de toberas de salida de aceite gasificado, sistema de

precalentamiento de aceite. I.3.1.2.3 Evaluar los quemadores tipo CUNOC II a nivel laboratorio para determinar

parámetros de combustión tales coo consumo específico y potencia calorífica de los aceites vegetales y biodiesel utilizados, entre otros.

I.3.1.2.4 Determinar características de combustión del aceite de ricino crudo y refinado y biodiesel derivado de éste utilizándolo en el quemador CUNOC II.

I.3.1.2.5 Efectuar dos publicaciones en órganos de divulgación de la USAC y elaborar

informes resultados.

I.3.2 Hipótesis

1.3.2.1 Hipótesis I: El prototipo de quemador tipo CUNOC II, facilita la limpieza del tubo gasificador y disminuye la formación de depósitos de carbón en el mismo.

1.3.2.2 Hipótesis II. El diámetro de tubo gasificador y el diámetro de las toberas de

gasificador de aceite permitirán determinar el diseño óptimo de quemador tipo CUNOC II en cuatno a consumo, facilidad de encendido, eficiencia y facilidad de operación y mantenimiento.

1.3.2.3 Hipótesis III. El aceite de ricino es una alternativa energética confiable para la

combustión de aceite de ricino y biodiesel derivado de éste utilizando e quemado tipo CUNOC II.

7

I.4 METODOLOGÍA

I.4.1 Localización:

Este proyecto se ejecutó en el Laboratorio de Motores de Combustión Interna de la División de Ciencias de la Ingeniería del Centro Universitario de Occidente de la Universidad de San Carlos de Guatemala, cuyas características geográficos y físico

ambientales DE ACUERDO AL Instituto Nacional de Sismología, Vulcanología, Meteorología e Hidrología, son las siguientes:

1. Latitud: 14° 50.707´ N 2. Longitud: 91° 32.12´ W

3. Altitud: 2387 m.s.n.m. 4. Temperatura Mínima registrada: -10.4 C°

5. Temperatura Máxima registrada: 24°C 6. Temperatura promedio Mínima años 1991-2010 : 6.24 C° 7. Temperatura promedio Máxima años 1991-2008 : 22.08

8. Temperatura Promedio años 1991-2010: 14.68 °C 9. Precipitación pluvial promedio años 1991-2010: 1332.28 mm /año

I.4.2 Las Variables

1.4.2.1 Variables Independientes

1. Temperatura. Se midieron las siguientes temperaturas en grados Celsius:

a. Temperatura del Agua (Tw). Se midió esa temperatura en cada momento

para determinar la energía absorbida por el agua en cada ensayo. b. Temperatura en el centro del quemador (Tc): Temperatura para conocer las

variaciones de temperatura en el centro del quemador. c. Temperatura en la parte superior del quemador (Tt): Temperatura necesaria

para conocer la temperatura en la parte superior del cuerpo de quemador.

d. Temperatura superficie exterior del quemador (Ts): Temperatura clave para la apertura de la válvula de flujo de aceite y condiciones iniciales de

pirolisis.

2. Tiempo medido en segundos: para determinar otras variables dependientes como

poder calorífico, potencia térmica.

3. Presión: Presión manométrica interna del depósito de aceite vegetal medido en libras por pulgada cuadrada o PSI: Para conocer la presión que forzaría al aceite vegetal a viajar desde el depósito hasta el quemador y evitar contraflujo de

compuestos pirolizados .

4. Volumen en centímetros cúbicos se midió el a. Volumen del Aceite (Vo) : Este volumen servirá para estimar el consumo o

rendimiento del quemador. y el

8

b. Volumen del Agua (Vw): volumen para poder determinar poder calorífico

neto y potencia del quemador.

I.4.2.2 Variables dependientes

1. Consumo específico. Volumen de aceite por cada 1000 cm3 de agua. Expresado en cm3 aceite/ cm3 agua calculado dividiendo el Volumen de aceite entre el volumen de

agua (Vo/Vw)

2. Calor Absorbido por el Agua: Energía calorífica neta absorbida por el agua

expresada en Joules y en calorías .Calculado por medio de la expresión

Q=Magua*Cagua*(Twf-Two) (1) Donde:

Magua = la masa de agua utilizada para calentar en cada ensayo calculado por Volumen de agua por la densidad del agua = Vw*ρagua .ρagua=1 g/cm

Cagua = Calor específico del agua = 1 caloría por cada gramo de agua por cada grado Celsius.

Twf =Temperatura final del agua en grados Celsius Two= Temperatura inicial del agua en grados Celsius

3. Flujo de calor o flujo térmico: la energía calorífica neta que fluye de la llama al

agua en calorías por segundo (cal/s). Calculado dividiendo el calor absorbido por el

agua entre el tiempo del ensayo= Q/(Tiempo final-Tiempo inicial).

4. Poder calorífico neto: Es la energía neta aprovechable por el agua por unidad de peso de aceite vegetal combustible en calorías por gramo (cal/g) calculado al dividir el calor absorbido por el agua entre la masa del aceite utilizado =

Q/Maceite y es calculada como el volumen de aceite por su densidad:

Maceite =Vo*ρ aceite . (2)

5. Potencia térmica. Energía calorífica por unidad de tiempo expresada en watt

calculado dividiendo el calor absorbido expresado en Joules entre el tiempo utilizado en el ensayo. Potencia= Q (joules) / (Tiempofinal-Tiempoinicial).

6. Flujo de aceite: expresado en centímetros cúbicos por segundo (Cm3/s) y en

milímetros cúbicos por segundo (mm3/s) Calculado dividiendo

I.4.3 Indicadores

Los indicadores obtenidos de acuerdo a cada objetivo se muestran en el siguiente cuadro:

9

Cuadro 1: Indicadores del proyecto FODECYT 10-2007.

OBJETIVO INDICADOR

OBJETIVO GENERAL. Optimizar diseño y

evaluar un quemador de estufas tipo CUNOC II

que utilice como combustible aceites vegetales y

biodiesel que elimine el problema de carbonización

en el tubo gasificador, reduzca el mantenimiento y

garantice una operación segura.

Quemador CUNOC II-D con fiable, sin carbonización en tubo

gasificador, ni flameo resonante y operación segura.

OBJETIVO ESPECIFICO 1. Revisar, reparar y

concluir las pruebas quemador tipo CUNOC II

Qumador CUNOC II original revisado y reparado sometido a

pruebas y con resultados no satisfactorios

OBJETIVO ESPECIFICO 2. Construir otros 6

quemadores tipo CUNOC II con variaciones en

diámetro del tubo gasificador y en diámetros de

toberas de salida de aceite gasificado, sistema de

precalentamiento de aceite.

Construcción de 6 quemadores CUNOC II-A, CUNOC II-B,

CUNOC-II C 1, CUNOC II C2, CUNOC-D con variaciones

número de aletas sumideros de calor, número y orientación de

tubos gasificadores y diámetros de cuerpo del quemaodr.

OBJETIVO ESPECIFICO 3.Evaluar los

quemadores tipo CUNOC II a nivel laboratorio

para determinar parámetros de combustión tales

como consumo específico y potencia calorífica de

los aceites vegetales y biodiesel utilizados, entre

otros

Los modelos CUNOC II-A, CUNOC II-B, CUNOC-II C 1,

CUNOC II C2, CUNOC-D, fueron evaluados y solamente el

último permitió hacer pruebas para determinar teperaturas de

precalentamiento, temperaturas de llama, deteccion de

formación de incrusaciones de carbono, y consumo específico

y potencia calorífica de los aceites vegetales y biodiesel

OBJETIVO ESPECIFICO 4. Determinar

características de combustión del aceite de ricino

crudo y refinado y biodiesel derivado de éste

utilizándolo en el quemador CUNOC II.

Seobtuvieron características de combustión de aceite de ricino

refinado y biodiesel. Ricino crudo artesanal no pudo obtenerse

por desaparecer la producción den Pachalúm, Quiche.

OBJETIVO ESPECIFICO 5. Efectuar dos

publicaciones en órganos de divulgación de la

USAC y elaborar informes de resultados

11 informes mensuales, un informe final. Publicación en

periodico "Universidad" de la Universidad de San Carlos de

Guatemala de fecha 20 de abril del 2011..

Fuente: Resultados de proyecto FODECYT 10-2007.

1.4.4 Estrategia Metodológica

La estrategia metodológica seguida en este proyecto se hizo en dos partes importantes:

1.4.4.1. La optimización constructiva de los quemadores. Consistió en ir modificando el

volumen de la cámara de precalentamiento reduciéndola en altura y diámetro, la eliminación de las aletas sumidero de calor, y la forma y disposición de los tubos gasificadores haciendo un quemador cada vez surgiendo por ello 6 prototipos diferentes

denominados CUNOC II-A, CUNOC II-B , CUNOC II-C, CUNOC II-C1 Y CUNOC II-D. Actividad conexa fue la construcción de la estructura de un depósito de combustible y de

una estufa que alojara al quemador.

10

I.4.4.2 Pruebas de combustión.

Esta parte consiste en la evaluación de combustión del quemador utilizando como

combustible distintos aceites vegetales comestibles, aceite de ricino y de biodiesel. El modelo CUNOC II-D fue el único quemador los suficientemente confiable para efectuar las pruebas.

La secuencia a seguir para las pruebas de combustión es fue la siguiente:

1) Medición de 250 centímetros cúbicos de aceite vegetal o biodiesel

2) Medición de 1000 ó 2000 cm3 de agua y depositarlo en la olla que servirá para

pruebas de eficiencia.

3) Vertido del aceite vegetal o biodiesel en el depósito de combustible 4) Tapar el depósito de combustible y verificar hermeticidad.

5) Presurizar con aire el depósito de combustible a 3 bares (50PSI).

6) Encender mechero de gas propano y dirigirlo a la cámara de precalentamiento hasta alcanzar 350 C.

7) Abrir lentamente el paso de aceite hacia la cámara de precalentamiento

8) Observar el interior del quemador para detectar el momento en que enciendan los compuestos pirolizados del aceite vegetal o biodiesel que salen de los tubos gasificadores.

9) Una vez encendido el quemador, cerrar el mechero de propano .

10) Dejando que la llama del quemador se estabilice y presente color celeste indicando

buena combustión.

11) Colocar la olla sobre la estufa y anotar instantáneamente el tiempo de inicio con la

ayuda del cronómetro.

12) Simultáneamente medir la temperatura del agua (Tw), la temperatura de la periféria

del quemador (Ts), la temperatura en la tubería de ingreso (Ti), la temperatura de la parte superior del quemador (Tt) y la presión en el depósito de combustible.

13) Repetir las mediciones cada 5 minutos, hasta que el agua empiece a ebullir,

anotando la temperatura de ebullición.

14) Repetir los pasos anteriores utilizando distinto material de olla.

15) Despresurizar el depósito de combustible, vaciar los restos de aceite dejándolo en

reposo y escurriendo por mínimo 2 horas.

11

16) Repetir los pasos 1 al 14 utilizando otro tipo de aceite vegetal comestible o aceite de

ricino o biodiesel, según el caso.

Se utilizó como documento de registros experimentales el cuadro siguiente:

I.4.5 El Método El método utilizado fue experimental inductivo-deductivo , con el cual fue

posible determinar parámetros de eficiencia y combustión de los aceites vegetales en el quemador CUNOC II-D. Los datos experimentales fueron utilizados para determinar

parámetros tales como potencia (watt),

1. Calor Absorbido por el Agua (Joules): Calculado por medio de la expresión

Q=Magua*Cagua*(Twf-Two) (3)

Donde: Magua = la masa de agua utilizada para calentar en cada ensayo calculado por Volumen de agua por la densidad del agua = Vw*ρagua .ρagua=1 g/cm

Cagua = Calor específico del agua = 1 caloría por cada gramo de agua por cada grado Celsius.

Twf =Temperatura final del agua en grados Celsius Two= Temperatura inicial del agua en grados Celsius

ENSAYO No.:

FO RMATO PARA REGISTRO DE DATO S EXPERIMENTALES EN Q UEMADO R DE ACEITE TIPO CUNO C

II-D

c.c.

FECHA:

P res ió n en

depó s ito de

ace ite (P d)

P SI

Nivel aceite

en cc

Tempera tura

de l agua

(Tw)

Tempera tura

en periferia

de l

Quemado r

(Ts )

Tempera tur

a tuberia de

ingres o

(Ti)

Tempera tura

a l centro de l

quemado r

(Tc)

Tempera tura

en parte

s uperio r de l

quemado r

(Tt)

1

2

3

34

35

Volumen inicial de aceite

Modelo de Quemador:

PROYECTO FODECYT 010-2007

Marca de Aceite Utilizado:

Temperatura Ambiente

nu

mero

Mate

rial

oll

a DEP OSITO ACEITE Temperaturas en C

OBSERVACIONESHora

Cuadro 2.

Formato utilizado para la toma de datos experimentales .

Fuente: Proyecto FODECYT 010-2007

12

2. Flujo de calor o flujo térmico (calorías por segundo (cal/s): la energía calorífica

neta que fluye de la llama al agua en . Calculado dividiendo el calor absorbido por el agua entre el tiempo del ensayo= Q/(Tiempo final-Tiempo inicial).

3. Poder calorífico neto: Es la energía neta aprovechable por el agua por unidad de

peso de aceite vegetal combustible en calorías por gramo (cal/g) calculado al dividir

el calor absorbido por el agua entre la masa del aceite utilizado = Q/Maceite y es calculada como el volumen de aceite por su densidad:

Maceite =Vo*ρ aceite (4)

4. Potencia térmica. Energía calorífica por unidad de tiempo expresada en watt

calculado dividiendo el calor absorbido expresado en Joules entre el tiempo utilizado en el ensayo. Potencia= Q (joules) / (Tiempofinal-Tiempoinicial).

5. Flujo de aceite: expresado en centímetros cúbicos por segundo (Cm3/s) y en milímetros cúbicos por segundo (mm3/s) Calculado dividiendo

6. Consumo específico ( cm3 aceite/ cm3 agua),

I.4.6. Técnica estadística

Para este proyecto fue suficiente utilizar procesos de estadística descriptiva circunscrita a calcular promedios aritméticos y gráficas de polígono de variables contínuas como lo son el tiempo, temperaturas, potencia, energía y eficiencias.

I.4.7 Los instrumentos utilizados

Los instrumentos utilizados fueron termómetros con puntas de termocouplas tipo K, cronómetro, manómetro tipo bourdon de 3 bares (50 PSI) olla de alumiio de 3 litros y olla

de peltre de 5 litros, medidores de volumen, el quemador CUNOC II-D, y como insumos agua corriente, aceites vegetales comestibles, aceite de ricio refinado y biodiesel. Ver

gráficas 1 a 4.

Fotografía 1. Instrumentos de medición utilizados . Izquierda: dos multímetros digitales marca

Voltcraft modelo M6830 M con entradas para termocouplas tipo K; centro derecha: Termómetro

digital tipo K marca HANNA modelo HI 93530; derecha termómetro digital tipo K marca ENBA

modelo GTH 1160 y cronómetro digital marca CASIO modelo 103Q04. Fuente FODECYT 10-2007

13

Fotografía 2. Puntas termocopupla NiCrNi para termómetro tipo K. Arriba punta para

temperatura de gases; Centro izquierda: Punta de inmersión o de penetra-ción; Abajo

izquierda: dos puntas de contacto para temperatura superficial y de-recha enrrolladas dos

puntas pirométricas para medir temperatura de llama. Fuente: FODECYT 10-2007.

Fotografá 3. Aceites vegetales utilizados . De izquierda a derecha aceite de canola,

aceite de gira-sol, aceite de maíz, aceite de soya y mezcla de aceite. Fuente:

FODECYT 10-2007

14

Fotografía 4.Estufa de pruebas de combustión. A la izquierda el depósito de

aceite con escala para medir volumen en cc. A la derecha se muestra al depósito

acoplado al quema-dor que va montado en la estructura de la estufa. Sobre la estufa,

la olla para medir la eficiencia del quemador. Fuente. FODECYT 10-2007

15

PARTE II

II.1 MARCO TEÓRICO

II.1.1 Conceptos

II.1.1.1 Pirolisis

II.1.1.1.1 Evolución de la Pirolisis.La pirolisis es un proceso termoquímico que consiste en romper moléculas orgánicas largas por medio de aplicación de calor, bien sea en

presencia parcial de oxígeno o sin la presencia de él. La pirolisis puede ocurrir naturalmente o artificialmente. En la naturaleza han ocurrido casos en que la materia orgánica es destruida y transformada en gases y líquidos debido al calor de material

piroclástico (lapilli, cenizas o pómez)muy caliente con temperaturas superiores a los 500 C eyectado por volcanes; se citan por ejemplo, las personas que murieron en Pompeya y

Herculano en el año 79 D. de C. o los restos de carbón vegetal en los afloramientos de pumicita a orillas de la carretera muy de San Juan Ostuncalco, Quetzaltenango. Ambos casos son ejemplo de pirolisis natural, el primero probablemente en ausencia de oxígeno

gasificando los cuerpos y el segundo una pirolisis en presencia parcial de oxígeno.

“Tres productos primarios son obtenidos de la pirolisis de la biomasa. Esos son el alquitrán, gases permanentes y vapores, estos últimos condensan a temperatura ambiente en un viscoso líquido oscuro café”. (Ringer, Putsche y Scahill, 2006 p. 5 ) .

Hay indicios

que la tecnología de pirolisis es utilizada por la humanidad desde tiempos remotos “esta técnica en el antiguo Egipto en donde producían una sustancia para sellar barcos y embalsamar cadáveres” (Ringer, Putsche y Scahill, 2006 p. 3 )

El carbón vegetal ha

venido produciéndose artesanalmente por siglos e industrialmente durante el siglo XX.Sin embargo, “anttes …de la industria petroquímica, un numero de sustancias química tales

como metanol,fenol, acidos carboxílicos y fururural fueron derivados de los liquidos pirolizados generados durante la manufactura de carbón”. (Ringer, Putsche y Scahill, 2006 p. 3 )

El uso de pirólisis en aceites orgánicos se remonta hasta 1888 cuando Engler aplicó esta

tecnología en sus intentos de demostrar que el petróleo tiene origen en materia

orgánica.(Kac, Aleksander, 2001 ¶ 1)

Ejemplos de primeros trabajos que incluyen el fracturmiento de aceite de algodón

(Egloff y Morrel, 1932) y aceite de foca de Alaska (Egloff y Nelson 1933). Estos estudios se hicieron a temperaturas de 445-485 C, presiones de 0.93a 1.3 MPa (135-

200 PSI) para producir gasolina con rendimientos entre 57 a 60%. Maher y B ressler, 2006 p. 2356)

Maher y Bressler (2006, p.2356 ) Explican que la carencia de combustibles durante la Segunda Guerra Mundial obligó a utilizar la pirólisis de los triglicéridos de los aceites

vegetales utilizando procesos de fracturamiento (“cracking”) de moléculas de aceite de Tung. “Ya para 1947, Chang y Wan continuaron estos procesos y reportaron rendimientos

16

de hasta 70%, de los cuales el 25% se reportó como gasolina siempre sobre la base de

aceite de tung , incluso para producir combustible diesel.

A fines de los años 60´s e inicios de los 70´s, se realizaron los estudios pioneros para com-prender el mecanismo de pirólisis en diversos sustratos de biomasa (Ringer, Putsche y Scahill, 2006 pag 3). Unos años más tarde, según Ringer, Putsche y Scahill, (2006 p. 3) el

Instituto de Investigaciones en Energía Solar (“Solar Energy Research Intitute”), antecesor del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (“National Renewable Energy

Laboratory”-NREL-) realizó una reunión de trabajo con investigadores en pirólisis para establecer una red de expertos en ese campo y establecieron una etapa de rápidos avances en química e ingeniería que fue motivo clave para el desarrollo de la pirolisis rápida de la

biomasa con miras a una tecnología comercial.

Entre 1980 y 1990, puede decirse que fue la era dorada del desarrollo de la pirolisis de la biomasa gracias a los avances realizados por equipos de investigación de Estados Unidos de América y Canadá. Para los años 90´s, Europa toma el liderazgo en los avances de la

tecnología de pirolisis rápida de biomasa se hicieron investigaciones en Reino Unido y Francia. Posteriormente en 2003, en Brasil aplican este mismo proceso en aceites vegetales

de Ricino y de palma. (Ringer, Putsche y Scahill, 2006 p.4)

Más recientemente en 2006, investigadores de Europa lleva a cabo el proyecto de

Investigación Avanzada en Combustión para Energía de los Aceites Vegetales llamado ACREVO en sus siglas en Inglés: “ Advanced Combustion Research for Energy from

Vegetable Oils”. (ACREVO .2001,p.1) Investigaciones aplicada a mediana escala muestran que los últimos 20 años ha habido desarrollos en investigación de pirolisis rápida utilizando principalmente restos de madera.

Estos estudios ha ido desde pruebas en laboratorio hasta equipos demostrativos de diversa índole. De los estudios de Ringer, Putsche y Scahill,( 2006, páginas 5 a 11) se obiene un

resumen de las investigaciones realizadas por las siguientes empresas y sus consumos de líquido pirolizado:

Ensy Red Arrow de los Estados Unidos de América para uso interno de energía a razón de 2000 kg/hora.

Dynamotive de Canadá con una turbina de gas y una caldera consumiendo 400

kg/hora.

BTG de Holanda con pruebas en caldera consumiendo 250 kg/hora.

VTT Processes de Finlandia con pruebas en caldera consumiendo 20 kg/hora.

PyTec de Alemania con pruebas en motores a razón de 20 kg/hora.

Dynamotive-Orenda en Ontario, Canadá, tiene un proyecto de cogeneración de

biomasa con potencia de 2.5 MW procesan desperdicios de madera a razón de 100 toneladas/día para producir 70 toneladas de combustible líquido pirolizado, 20

17

toneladas de alquitranes y 10 toneladas de gases no condensables. El proceso inicia con

la eliminación de la humedad de la madera a menos de 10% en peso, luego los pican a partículas pequeñas para alimentar un reactor pirolítico el cual consiste en una sistema

de lecho fluidizado profundo. 50 toneladas de liquido pirolizado es consumido en una turbina de gas. El resto del líquido es comercializado y los excedentes de electricidad producida es vendida a la red eléctrica

En página 7 del documento de (Ringer, Putsche y Scahill, (2006) se resume que los avances

de la pirolisis rápida en últimos veinticinco años condujo al desarrollo de un número de diseños de reactores que utilizan biomasa sólida tales como desechos de aserraderos y otros similares y aprovechan los líquidos condensados producidos llamado biopetróleo (bio-oil)

para alimentar calderas . Estos reactores han sido explorados para que reúnan requerimientos de transferencia de calor mientras se intenta..reducir el tamaño y

contenidos de humedad en la materia de alimentación. Estas tecnologías caen bajo las siguientes categorías generales:

Lecho fluidificado

Lecho transportado

Lecho de fluido circulatorio

Ablativo (vortex y hoja rotatoria)

Cono rotativo y

Vacío.

En el caso de los reactores tipo lecho fluidificado “el tiempo de residencia se ajusta entre

0.5 y 2.0 segundos y para que los rendimientos sean más altos, la temperatura de reacción es entre 500 y 500 C con tiempos de residencia de 0.5 segundos, aunque la temperatura puede variar dependiendo del tipo de biomasa procesada2 21/ . (Ringer, Putsche y Scahill,

2006 p.8)

.

Vale la pena mencionar que “las unidades más grandes en operación son una de 200 kg/hora de Unión Fenosa en España y otra de 400 kg/hora de DynaMotive en Canadá. Ambas fueron diseñadas y construidas basadas en el proceso de Pirólisis Rápida Waterloo,

desarrollado por la Universidad de Waterloo”. (Ringer, Putsche y Scahill, 2006, p.8)

.

A pesar que la pirolisis se practicó durante miles de años fue gracias a estos estudios que se ha llegado a comprender la relación entre la velocidad de transferencia de calor y los rendimientos de la distribución de los productos obtenidos. De esta comprensión se ha

determinado que la pirolisis para producir carbón vegetal es un proceso de transferencia de calor lento y que los productos obtenidos durante la manufactura de carbón son 30% de líquidos, 35% de “alquitrán” y 35% de gases en base peso. No es el caso con la pirolisis

rápida en la cual se produce 75% de líquido llamado bio-petróleo (Bio-Oil), 12 % de “alquitrán” y 13% de gases base peso. (Ringer, Putsche y Scahill, 2006, p.5)

.

Hasta aquí la tecnología de pirolisis rápida es aplicada a biomasa solida y liquida (aceites vegetales) para obtener bio-petróleo o “Bio-Oil” como combustible para calderas, turbinas

y motores o en el caso de investigaciones brasileñas, para determinar qué compuestos se producen durante la pirolisis rápida. En el caso del Quemador CUNOC II-D los diversos

18

pirolizatos producidos y en estado gaseoso son quemados directamente sin entrar en etapas

de condensado. Esto es lo que marca la diferencia entre este proyecto de investigación y el resto de las

investigaciones en pirolisis rápida. II.1.1.1.2Tecnologias Para Pirolisis.

La tecnología actual para pirolisis rápida tiene como principal requerimiento

técnico la de impartir una muy alta rata de energía en forma de calor a la biomasa. En el caso de material sólido lignocelulósico al exponerse a este ambiente, la energía térmica rompe los enlaces químicos de las moléculas macropoliméricas de

celulosa, hemicelulosa y lignina para producir fragmentos moleculares oxigenados a partir de la biomasa. Estos fragmentos tienen pesos moleculares variando desde 2

(Hidrogeno) hasta 300 ó 400. Aquellos compuestos de bajo peso molecular permanecen como gases a temperatura ambiente mientras la mayoría del resto de compuestos condensa en una colectividad líquida llamada bio-petróleo con

rendimientos de hasta 70% en peso. Este 70 % incluye el agua formada durante la pirolisis adicionalmente a la humedad de la biomasa alimentada. El

rendimiento de gases permanentes es típicamente entre 10 al 15 % en peso al hacer un balance de peso producido como alquitrán. (Ringer, Putsche y Scahill, 2006, p.8)

Un número de diseño de reactores han sido explorados que son capaces de cumplir con los requerimiento de la transferencia de calor anotada arriba. Ringer, Putsche y Scahill, (2006,

p.7) listan los siguientes:

a) Lechos fluidificado, ambos de burbujeo y circulatorio

b) Ablativo en la cual la partícula de biomasa se mueve a alta velocidad a lo largo de

una superficie caliente como si fuera mantequilla en una parrilla caliente.

c) Lechos transportados sin arrastrador de gas

d) Al vacío

De estos el diseño de lecho fluidificado y de lecho transportado parecen ser los que parecen haber ganado aceptación que han resultado con un diseño de reacción térmica

confinable capaces de producir biopetróleo (bio-oil) con altos rendimientos . (Ringer, Putsche y Scahill. 2006, p.9)

. La aplicación de calor en ausencia de oxigeno es un bien

reconocido método para el rompimieno de complejos constituyentes poliméricos de biomasa (celulosa, hemicelulosa y lignina) a fragmentos más simples . (Putsche y Scahill. 2006, p.9)

En el caso del Quemador CUNOC II-D, es un dispositivo que probablemente piroliza aceites vegetales por una superficie relativamente amplia y de forma continua para producir

compuestos intermedios y luego vueltos a descomponer en compuestos más simples en el tubo gasificador.

19

II.1.1.2 Pirolisis rápida (“Fast Pyrolysis”)

II.1.1.2.1 Pirolisis Rápida. En general, la pirolisis permite obtener diversa naturaleza de

productos según sea la temperatura y velocidad de aplicación de calor: “Pirolisis lenta, la cual emplea baja temperatura… y largos tiempos de reacción favorece producción de carbón”. (Bridgewater 2003, Karaomanoglu et al., 1999 y Yaman, 2004, citados por Maher

y Bressler p. 2353.2006) , alta temperatura y largos periodos de calentamiento incrementan la conversión de biomasa en gas y moderada temperatura y cortos períodos de

calentamiento es óptimo para producción de líquidos (Maher y Bressler. 2006, p. 2383)

Generalmente se reconoce que dos etapas primarias de procesamiento son requeridas para

alcanzar las condiciones de pirolisis rápida. Estas son:

Muy alto flujo de calor hacia la biomasa con la correspondiente alta tasa de calentamiento de la biomasa. Por lo tanto, muy poco tiempo de residencia es requerido en la zona de reacción térmica, idealmente solo unos pocos cientos de

milisegundos. 21/ . (Ringer, Putsche y Scahill, p.5 2006)

.

El atractivo de la Pirolisis Rápida son sus rendimientos: “ rinde hasta 80% en peso liquido en alimentación seca. (Maher y Bressler, 2006, p. 2353) y el valor del poder calorífico de sus productos comparado con la biomasa original, en el caso de madera se tiene que èsta

tiene un poder calorífico de 18MJ/Kg mientras que el bio-petróleo tiene 17MJ/Kg según citan (Ringer, Putsche y Scahill, p.6 2006)

Por miles de años, la humanidad sabe que para producir carbón vegetal se necesitan relativa baja temperatura y largos períodos de reacción. Sin embargo, la tecnología de pirolisis

rápida actual persigue la producción de un biocombustible líquido que sustituya a los combustibles de origen fósil.

Mucha de la investigación se focaliza en la maximización del rendimiento de producción de líquido (pirolizado) en contraposición al carbón. El producto

liquido pirolítico puede almcenarse y transportarse fácilmente y optimizado y refinado para producir combustible de alca calidad y puede contener químicos en

montos económicamente recuperables. Esto puede maximarse utilizando cortos tiempos de residencia (de unos pocos segundos) y altas ratas de aplicación de calor… lo cual caracteriza el métodos de Pirolisis Rápida…El liquido o fracción

aceitosa el comúnmente llamado aceite pirolítico o bio-petróleo. ( Maher y Bressler ,2006, p. 2353)

Según sea la velocidad de aplicación de calor y el periodo de residencia así será la

proporción en que se producen pirolizatos líquidos, gaseosos o alquitranados como se

muestra en la siguiente tabla:

20

La experiencias con biomasa sólida arrojan algunos datos interesantes en cuanto a requerimientos de calor :

La tasa de transferencia de calor hacia las partículas necesitan que sea entre 600 y 100 W/cm2. .Algunos trabajos no publicados realizados por el SERI (ahora NREL)

a principio de los 80´s indicaron que el calor de pirolisis (energía requerida para romper térmicamente los enlaces de macropolímeros) fue relativamente bajo, en el

orden de 230 KJ/kg. La reproducibilidad de estos datos no fue muy buena en certidumbre y este número es cuestionable. Otros datos publicados, reportan números tan altos como1000 KJ/kg, los cuales arrojan alguna luz en la relativa

magnitud de energía requerida para convertir biomasa sólida en líquida. Como una comparación, el monto de energía necesitado para reformar metano a hidrogeno es

de 750 KJ/k. Aún a sus valores más altos de estos números, implican que una vez la reacción en los equipos es traída a la temperatura adecuada, el monto de energía requerida para romper la biomasa, no es significativa. (Ringer, Putsche y Scahill,

p.5 2006)

Las investigaciones han permitido determinar que sustancias extrañas afectan los rendimientos y la naturaleza de los productos.

Por ejemplo, el monto de gas inerte presente en el ambiente de la reacción la presión parcial de los fragmentos resultantes y por lo tanto afectan la tasa de su

polimerización. Es bien conociendo que materia mineral presente en la biomasa exhibe efectos catalíticos tanto para del fracturamiento como la polimerización de moléculas21. (Ringer, Putsche y Scahill,2006, p.6)

/. Sin embargo, aún con todas

las variables involucradas en la producción de bio-petróleo es interesante notar que si los petróleos son preparados

a partir de diferentes sustratos de biomasa y el monto de la humedad en el bio-petróleo es relativamente constante, entonces el poder calorífico del petróleo es relativamente uniforme de cerca de 17 MJ/Kg….Si uno compara este poder

calorífico con el de la biomasa inicial de 18MJ/kg, esto indica que la pirolisis rápida es primariamente un proceso de cambio de estado físico de solido a

líquido…. En cuanto al carbón que se forma durante las diversas y variadas reacciones químicas durante la pirolisis se afirma que el carbón o carboncillo tiene propiedades aislantes que impiden la transferencia de calor en el centro de la

Cuadro 3: Rendimientos típicos de productos obtenidos por diferentes modos

de pirolisis de madera (sobre la base de madera seca).

Fuente: A.V. Bridgwater “Bio-Energy Research Group”, Aston University, Birmingham, Reino Unido

21

partícula y por lo tanto corre en contra los requerimientos necesitados para la

pirolisis rápida….. (Ringer, Putsche y Scahill,2006, p.6)

El agua que contiene la materia prima y el agua que se forma durante las reacciones también tiene consecuencias:.

Cualquier humedad presente en la materia prima de alimentación simplemente se vaporizará y entonces recondensará con el bio-petróleo .. el monto de la humedad

en el bio-petróleo impactará en la cualidad resultante… de estos líquidos. Podrá también ser notado que el agua es formada como parte de las reacciones termoquímicas ocurridas durante la pirólisis…Si la biomasa es sujeta a los

requerimientos térmicos para pirolisis rápida el bio-petróleo resultante mantendrá un contenido de 12 a 15% de agua. ..Se piensa que esto es un resultado de la

deshidratación de los carbohidratos y posiblemente reacciones de radicales libres ocurridos con el hidrógeno y oxígeno en ambientes de pirolisis a alta temperatura (500C). . (Ringer, Putsche y Scahill,p.7 2006)

Específicamente, el concepto base de los quemadores “alemán” y CUNOC II es una

pirolisis a alta temperatura, en ausencia total de oxígeno y con poco tiempo de retención de la materia orgánica. Este tipo de proceso se conoce como Pirolisis Rápida . Esta pirolisis es un Termofracturamiento de moléculas con el cual cualquier materia orgánica, en este

caso aceite vegetal, es calentada rápidamente en menos de 2 segundos a más de 500 C al extremo de descomponer las cadenas orgánicas en compuestos más simples (agua, CO2,

CO y varios hidrocarburos combustibles líquidos y gaseosos). A mayor temperatura el porcentaje de compuestos gaseosos es mayor.

II.1.1.2.2 Sustancias producidas por la Pirólisis Rápida

Determinar qué tipo de compuestos se produjeron durante la pirolisis de aceites vegetales y biodiesel en el quemador CUNOC II-D, habría sido posible por medio de un cromatógrafo de gases y un espectrómetro de masas. Pero su costo supera en conjunto el millón que

quetzales y estaba fuera del alcance de este proyecto. Sin embargo, no sólo es cuestión de poseer los instrumentos sino la de contar con un profesional experimentado en el uso de

tales instrumentos y con la suficiente experiencia en química orgánica. A pesar de ello, gracias al acceso de documentación de otras investigaciones similares se expondrá un panorama de los procesos que ocurren dentro del quemador CUNOC II-D y una

aproximación del tipo de compuestos que se producen.

Según registros documentados, los aceites vegetales han venido siendo utilizados para

pirolisis desde 1888. (Kac, Aleksander, 2001 ¶ 1) y como lo menciona Maher y Bressler (

2006 p.2356 ) ya en 1932 se experimentaba con aceite de algodón, mientrasen 1947 se

reportó el uso de aceite de tung. Más recientemente, “experimentos de pirólisis utilizando

aceite de roble y pino mostraron que una polimerización de fase líquida y pirólisis de

biomasa rica en oxigeno conducen a la formación de cenosferas carbonosas”. (ACREVO,

2006, p.1)

22

Las cenosferas son partículas esféricas de carbono ocurridas a alta temperatura y presión

como en el caso de caída de meteoritos (Solociencia, 2001, ¶ 6) Entre 2002 y 2004, por su parte Elmar Stumpf con patrocinio de la Universidad de

Hohenheim, Alemania hizo experimentos en un quemador de diseño propio y lo ensaya con aceite de ricino, de soya y de coco entre los que se tiene conocimiento.

Daniela Lima y su equipo de investigadores, en su artículo “Diesel-like fuel obtained by pyrolysis of vegetable oil” (2003) expone las experiencias llevadas a cabo en el Instituto de

Química de la Universidad de Brasil en 2003, en los cuales se llevaron a cabo pirolisis de aceite de soya, aceite de palma africana y aceite de ricino. En el informe de esta

universidad, se mencionan estudios de otros investigadores que han experimentado con aceites de Babassu, aceite de Pequi, aceite de macauba y aceite de canola. (Lima et al, 2003, p.987)

En el quemador CUNOC II-D fueron probados aceites vegetales comestibles de soya, maíz,

canola, girasol y algunas mezclas que se obtuvieron en establecimientos comerciales según se muestra en Tabla 2. Además se pudo ensayar aceite refinado de ricino y biodiesel. Este último, procedente de la Comunidad Nueva Alianza de El Palmar, Quetzaltenango.

Ahora bien, durante la pirolisis rápida ocurre la producción de diversos compuestos los cuales su proporción dependerá de la temperatura, de la naturaleza del aceite vegetal y del

tiempo de proceso, entre màs elevada sea la temperatura, mayor es la producción de compuestos gaseosos. El tipo y número de compuestos depende directa y altamente de la temperatura y del tiempo de exposición y es muy sensible a estos dos factores. En general

se producen compuestos en fase liquida y gaseosa. La fase líquida se refiere a que muchos de los compuestos dentro del quemador están en fase gaseosa pero son condensables y

pueden recuperarse en fase líquida. En cambio la fase gaseosa esta integrada por productos gaseosos consistentes en aerosoles, verdaderos vapores, gases no condensables” (Maher y Bressler, 2006,p.2353)

Una secuencia de los procesos que ocurren durante la pirolisis de los aceites

vegetales en dependencia de la temperatura es la siguiente :

a. Temperaturas entre 200 y 300 C por medio de una pirolisis gruesa de las

grasas resulta en la polimerización: una degradación de los aceites vegetales en acroleína , ketenos, acidos grasos (ácidos carboxílicos). (Maher y

Bressler 2006, p.2356)

b. Entre 300 y 500 C la formación de alcanos (CnHn+2) y alquenos (CnHn)

(ACREVO,2001,p.2)

c. Maher y Bressler ( 2006,p.2356) cita a Fortes and Baugh (1999) quienes pirolizaron aceite de fruta macauba a temperaturs entre 400 y 1000 C y con tiempos de 10 a 30 segundos y obtuvieron los siguientes pirolizatos

principales: aldehídos, alkenos, acidos carboxílicos y como productos secundarios los alkanos, cicloalcanos y otros desconocidos. “No aromáticos

fueron detectados, lo cual es contrario a resultados previos (Schwab et al., 1988)”( Maher y Bressler ( 2006,p.2356). A más alta temperatura,el

23

fracturamiento ocurre produciendo hidrocarburnos de cadena corta.

reacciones de rompimiento térmico son muy complejas y no han sido bien caracterizadas, pues se piensa que muchos compuestos tipo radicales libres

están presentes en los prontamente formados productos. . (Ringer, Putsche y Scahill, 2006, p.5)

.Sabemos sin embargo, que si estos compuestos no son rapidamente extinguidos pueden fracturarse adicionalmente en fragmentos

de pequeño peso molecular y/o polimerizar en grandes fragmentos, ambos a expensas de los fragmentos formados en el producto líquido deseado. .

(Ringer, Putsche y Scahill, 2006,p.5)

Aplicando este calor a los componentes macropoliméricos resultará en su rompimiento en fragmentos más pequeños. Debido al oxígeno presente en estos fragmentos, ellos

tendrán a ser inestables arribe de los 400 C y continuarán haciendo cambio químicos a menos que sean térmicamente extinguidos.21/ . (Ringer, Putsche

y Scahill, 2006, p.5)

“En este rango de temperaturas los pirolizatos gaseosos producidos durante la pirolisis y luego sometidos a condensación en un intercambiador enfriado por agua se convierten en dos tipos de

liquidos : una fracción acuosa y otra fracción orgánica” (Lima et al, 2003, p.989)

Experiencia de investigadores europeos expresan que arriba de los 500 C: la

formación de mezclas liquido-gaseosas , indican que “independientemente de la naturaleza de los aceites vegetales y a temperaturas entre los 400 y 500 C, la

pirólisis transforma las funciones ésteres de los triglicéridos en ácidos carboxílicos y por otro lado, las cadenas insaturadas se transforman en hidrocarburos aromáticos. En general el caso de la pirolisis del aceite vegetal de girasol, se han

logrado identificar los siguientes compuestos: alcanos, alquenos, diolefinas, ácidos carboxílicos y compuestos aromáticos.” (ACREVO .2006 p. 2) . En cuanto a estos

últimos compuestos, las investigaciones brasileñas reportan que no se produjeron compuestos aromáticos y en cambio además de compuestos hidrocarburados, se detectaron compuestos orgánicos oxigenados tales como alcanos, alquenos,

alkandienos y ácidos carboxílicos. Ningún desempeño vibracional, caractgerística de los compuestos aromáticos fue observada en el espectro FTIR (Lima et al,

2003, p.992) .

Cuadro 4 .

Fracciones de destilados obtenidos a diferentes rangos de temperatura para

aceites vegetales de soya, palma africana y de ricino.

Fuente:Lima et al. Diesel-like fuel obtained by pyrolysis of vegetable oila Instituto de Quíımica,

Universidade de Bras ılia,.2003, p. 989.

24

En cuanto al porcentaje de la fracción de liquido pesado de gran viscosidad que queda

remanente en los reactores el tipo de aceite vegetal influye, pues se detectaron similitudes porcentuales entre el aceite y de soya y aceite de ricino, “por otro lado, el aceite de palma

reacciona en un rango de temperaturas menores con un más alto rendimiento en la fracción pesada”. (Lima et al, 2003, p.990)

Sin embargo, análisis cromatográfico de los pirolizatos obtenidos con los aceites de soya, palma africana y ricino, indican que hay similitudes entre los productos

obtenidos con soya y ricino y difieren de los productos obtenidos con aceite de palm.Puede ser debido a la diferente composición del aceite de palma con elevado porcentaje de acido graso palmítico. ( Lima et al, 2003, p.990) Esto se muestra en la

siguiente tabla:

Temperaturas cercanas a 600 C: descomposición de metil-ésteres en productos

secundarios.

Temperaturas mayores a 850 C: el compuesto principal es etileno. Durante la

descomposición térmica bajo condiciones cercanas a aquellas al fracturamiento de vapor de gases de aceite (Tiempo de residencia corto, temperaturas sobre 800 C) encontramos los mismo compuestos principalmente etileno y propileno similares a

aquellas fracciones de etileno y propileno obtenidas de la pirolisis del clásico aceite

mineral 2/ ACREVO .2001, p.2 ; Smirdrkal,Jan, Belohlav, Zdenek, 2010, ¶ 1) )

Según el tipo de aceite vegetal .a velocidad de vaporización permite la siguiente clasificación: copra > palma > girasol > colzar > algodon > soya > linaza. (ACREVO,

2001, p.2). Las reacciones de pirolisis de aceite de soya, aceite de palma Africana y aceite de ricino fueron estudiados en el Instituto de Química de la Universidad de Brasilia. Los productos de pirolisis fueron analizados … mostrando la formación de olefinas, parafinas,

ácidos carboxílicos y aldehídos. “En general, las investigaciones de aceites vegetales sometidos a pirolisis en ausencia de catalizadores indican que en los pirolizatos

producidos hay parafinas lineares y cíclicas, aldehídos, ketonas y ácidos carboxílicos.”( Lima et al, 2003, p.988)

Cuadro 5 .

Composición de aceites de soya, aceite de palma y aceite de Ricino.

Nota: Apreciar el elevado porcentaje de acido graso palmítico del aceite de palma

Fuente: Lima et al. Diesel-like fuel obtained by pyrolysis of vegetable oils Instituto de

Quíımica, Universidade de Bras ılia,.2003, p. 989.

25

Un esquema general del proceso de pirólisis rápida puede servir de guía para estudios que

confirmen la secuencia de reacciones que ocurren durante la pirólisis de aceites vegetales.

Los líquidos condensables de esta gama de hidrocarburos saturados, no saturados, oxigenados o no, dan origen a el bio-petróleo.” El liquido crudo de pirolisis o bio-petróleo

De color café oscuro, se aproxima a la composición elemental de la biosama es una

compleja mezcla de hidrocarburos oxigenados y un apreciable monto de agua.” , Maher y Bressler ( 2006,p.2353) Las experiencias iniciales con los quemadores para estufas (Desde

el quemador “alemán” hasta el quemador CUNOC I y CUNOC II) nos enfrentaron a estos condensados involuntariamente, especialmente en las etapas en las cuales el quemador se enfriaba aun conteniendo mucho de los pirolizatos producidos en su interior. Como

información aparte, muestras de este “bio-petróleo” producido en 2004, mantiene su plasticidad aún después de 6 años y en una ocasión se pudo disolver lentamente con

Gráfica 1. Cromatografía de gases de fracciones de cuatro rangos de temperatura: a) DT<80C; (b)

80C<DT<140C; (c) 140C< DT < 200C; (d) 200C<DT de los productos obtenidos en la pirolisis de aceite de

soya, aceite de palma africana y aceite de ricino. A= aceite de Soya; B= aceite de palma africana y C= aceite de ricino. Lima et al. Diesel-like fuel obtained by pyrolysis of vegetable oila. Instituto de Quíımica, Universidad

de Brasılia,.2003, p. 991.

Gráfica 2. Cromatografá de gases .Resultados de cromatografía de gases para las

fracciones pesadas obtenidas de aceite de soya (A), aceite de palma africana (B) y aceite de

Ricino (C). Lima et al. Diesel-like fuel obtained by pyrolysis of vegetable oila Instituto de Qu´ımica, Universidade de Brasılia,.2003, p. 992.

26

kerosina a pesar de su naturaleza de hidrocarburo oxigenado. Falta determinar con pruebas

químicas la naturaleza de este compuesto producido entonces.

II.1.2 Quemador CUNOC II-D

II.1.2.1 El nombre del Quemador

Concluimos entonces que el quemador motivo de esta investigación tendría el nombre

técnico de Quemador a base de Pirolisis Rápida de Aceite Vegetal o más profundamente como Quemador de Pirolizatos productos del Termo-Craqueo Rápìdo de Triglicéridos por medio de toberas confinadas. Para fines de este proyecto será suficiente nombrarlo como

Quemador CUNOC II-D.

II.1.2.2 Lo Que Ocurre En El Quemador CUNOC II-D

Por la forma en que se desempeña el quemador estamos ante proceso de pirolisis rápida con

una materia prima que es el aceite vegetal el cual prácticamente no contiene agua. Este aceite entra al cuerpo del quemador a enfrentarse a temperaturas superiores a los 350 C en

donde se descomponen los triglicéridos y el glicerol que componen el aceite vegetal y pasa inmediatamente a formar acroleínas y ácidos grasos (ácidos carboxílicos). Entre los 350 y 500 C las moléculas de acroleína y ácidos grasos (ácidos carboxílicos). grasos se

descomponen bien sea para polimerizarse o para fracturarse en otros compuestos. Aumentando la temperatura más allá de los 500 C, la acroleína y los ácidos grasos se

descomponen en otros nuevos compuestos. Todos estos nuevos compuestos llegan al final del quemador pasan por el tubo gasificador cuya función precisamente es esa y donde impera una temperatura superior a los 800 ºC que garantizan que los compuestos están

totalmente gaseosos. Luego salen por la tobera del tubo gasificador a la cámara de combustión ubicada en el interior del quemador. El color celeste de la llama nos da

indicios de buena combustión y mientras se logre un funcionamiento estable no se forman ni humos ni carbonizaciones en el tubo. En caso de abuso de caudal de aceite se llega a formar carbonizaciones al final de la tobera del tubo gasificador. Como se observa en la

fotografía 5 y en la gráfica 31 del Apéndice 1.

II.1.2.3 Formación de Incrustaciones de Carbono en el Quemador CUNOC II-D

El problema principal durante los ensayos con el quemador alemán diseñado por Elmar

Stumpf, fue la formación de incrustaciones de carbono compactado en el interior del tubo gasificador de su quemador lo cual hacia inservible éste. Con el quemador CUNOC II-D

estas incrustaciones no ocurrieron y además el diseño del mismo facilita la limpieza de posibles depósitos de carbono, salvo cuando había un excesivo caudal de aceite ocurrieron depósitos externos a la salida de las toberas del quemador Como se muestra en la siguiente

figura:

27

Explicaciones del origen de las incrustaciones de carbón en los tubos se relatan a

continuación en los siguientes párrafos y son producto de las investigaciones de “Generalmente es aceptado que el carbón es formado a través de dos patrones de

reacciones: etapa catalítica y etapa pirolítica “ (Tham C., 2005, P.8). Ambos tipos de carbón exhiben distintas característica

II.1.2.4 Formación del carbón.

II.1.2.4.1Formación del carbón catalítico.La formación del tipo de carbón catalítico se explica de la siguiente manera:

Es formado por la deshidrogenación de los hidrocarburos con el efectos catalítico de componentes metálicos en la superficie de los tubos del reactor. Diminutas

partículas de níquel o hierro abandonan la superficie del tubo y absorben del lado “frío” átomos de carbón a partir de los radicales CH y los depositan en los lados “más calientes”. Las deposiciones son en forma de tubos huecos los cuales crecen

en longitud. Esta forma de carbono tiene mucho espacio abierto entre los tubos y es un buen aislante. . (Tham C., 2005, p.8).

”ste carbón es muy duro y no es fácil removerlo por medio de métodos de decarbonización. El incrustamiento de carbón esta asociado a procesos de carburización debido a que el

Formación de carbón

Fotografía 5. Formación de Carbón. Incrustación de carbón depositado a la

salida de la tobera y en las paredes de la cámara de precalentamiento como

consecuencia de exceso de aceite vegetal combustible. Fuente. FODECYT 10-

2007

28

carbono desplaza partículas de metal y se disuelve en una solución a alta temperatura.”.

(Tham C., 2005, p.8).

II.1.2.4.2Formación de carbón pirolítico.Tham explica la formación del carbón pirolítico así:

Los depósitos de carbón pirolítico es suave y puede dividirse en dos tipos: Carbón gaseosos y carbón por condensación. El carbón gaseoso es formado por la

deshidrogenación de hidrocarburos olefínicos ligeros tal como el acetileno. En cambio el depósito de carbón por condensación es formado por la condensación-polimerización-dehidrogenación de compuestos aromáticos pesados. La

decarbonización de los depósitos de carbón pirolítico puede ser más fácil que los depósitos de carbón catalítico. El carbón pirolítico tiene varios tipos y es muy difícil

definir su forma, aunque es clasificado entre tipo globular, tipo espejo negro, tipo alborotado y amorfo. . (Tham C., 2005, P.8).

Hoy, el mayor desafío para los ingenieros es mejorar el factor dentro del proceso para la reducción de la formación de carbón y ampliar la vida de reemplazo de los tubos

Tipos de depósito o incrustaciones de carbón. Fotografías 6 y 7 : Microtubos de carbón catalítico. Fotografías 8 y 9: Carbón pirolítico.

Fuente: SK Corporation, 2003, citado por Tham, C. 2005, p.8)

Fotografía 6 Fotografía 7

Fotografía 8 Fotografía 9

29

Este problema se observó en el interior de los tubos gasificadores del modelo de Quemador

de estufas Hohenheim: incrustaciones de carbón muy duras en el interior de los tubos. Entre los métodos para decarburización están los tratamientos químicos utilizando compuestos base Azufre por ejemplo Sulfuro Dimetil mercaptano y disulfuro de

dimetilo, han sido tradicionalmente dosificados dentro de las bobinas de pirolisis después de un ciclo fresco de decarbonización. Estos compuestos sulfurosos

convierten los sitios de óxidos metálicos en las paredes de los tubos en sulfuros metálicos. Aunque la intención principal es la reducción de la rata de carburización, esto también reduce la carbonización catalítica. El tratamiento con sulfuros tiene

limitaciones a medida que las capas de sulfuros metálicos tienden a destruirse por la creación de laminaciones aun licuificadas en el caso del sulfuro de níquel. (Tham

C., 2005, P.10).

La práctica de recubrimientos con el mismo principio de “barreras de difusión se lleva a cabo con las bobinas de pirolisis pre-recubiertas durante la manufactura en lugar de la

dosificación química.. Esto es un recubrimiento cerámico típico en las paredes del tubo”. (Tham C., 2005, P.10).

Thams, C. (2005, p. 10) citando a los desarrollos de Tillack et al, (1998) y a los desarrollos de KUBOTA Corporation (2001), agrega que nuevos diseños de tubo han sido adquiridos

en años recientes. Dos finos ejemplos son los desarrollados con tubos con aletas moldeadas (Tillack ,1998) y tubos con elementos mezcladores soldados en las paredes internas de los tubos (KUBOTA Corporation, 2003). Ambos diseños persiguen mejorar la transferencia de

masa y de calor por innovaciones en la geometría interna de los tubos.

Atendiendo que con los elementos mezcladores se obtiene una transferencia de calor superior y la temperatura del metal del tubo es más baja que la temperatura deseada de gas. Esto ahorra combustible facilitando trabajar por largo tiempo, incrementado la vida útil del

tubo a medida que la carburización es reducida. La formación de depósitos de carbón desafía a los ingenieros tratando de mejorar los factores en el proceso de horneado. Muchas

nuevas tecnologías han sido desarrolladas para mitigar la formación de carbono.

II.1.2.5 Una Explicación Tentativa de las Reacciones que Ocurren en el Quemador

CUNOC II-D

El quemador CUNOC II-D es un dispositivo para pirolizar aceites vegetales dentro de la categoría de “Pirolisis Rápida” (Fast Pyrolisys”), pues se alcanzan temperaturas superiores

a 800 C y en tiempos de residencia muy cortos 2 a 5 segundos. Hay que señalar que “..muchos de los estudios que envuelven pirolisis de aceites vegetales son generalmente

conducidos a temperaturas entre 300-500 C con un tiempo grande de residencia. Estos no son necesariamente verdaderos procesos “Pirolisis Rápida” la cual es generalmente caracterizada por temperaturas alrededor de 500 C y tiempos de reacción del orden de

segundos.” ( Maher y Bressler 2006, p.2356)

30

El primer proceso que enfrentan los aceites al entrar al quemador es la ebullición casi inmediata, que dependerán de los número de carbonos que posean las cadenas de los

trigliceridos o ácidos carboxílicos pues “…el punto de ebullición aumenta con el número creciente de carbonos; como en el caso de los alcanos, el aumento del punto de ebullición es de 20 a 30 grados por cada carbono adicional, excepto para los homólogos muy

pequeños. Las ramificaciones bajan el punto de ebullición..” ( RIUS Carlos, 2007, p. 14)

Inmediatamente en el rango de los 300 a 350 C, es posible asegurar que dentro del cuerpo del quemador se produzcan entre otros, acroleína, ketenos y acidos carboxílicos.Con el aumento de la temperatura entre 500 y 800C, estos compuestos pasan a formar nuevos

compuestos tales como hidrocarburados alkenos, alkanos, cicloalkanos y compuestos oxigenados como aldehídos, dióxido dd carbono, monóxido de carbono y agua. pero por la

alta temperatura mayor a 500 C , estos compuestos se fracturan transformándose en otros compuestos hidrocarburados. Tomando en cuenta que

...los alcanos se obtienen, mediante el cracking en sus diversas formas, ciertas sustancias más reactivas: los hidrocarburos aromáticos benceno, tolueno y los

xilenos, y los alquenos menores etileno, propileno y los butilenos. En último término, la mayoría de los productos aromáticos y alifáticos se obtiene de estos pocos compuestos más metano… Al contrario de los alcanos, los alquenos son muy

reactivos, debido a su grupo funcional: el doble enlace carbono-carbono. Los alquenos no sólo sufren una amplia gama de reacciones, sino que, además, éstas

ocurren en lugares bien definidos de la molécula: en el propio doble enlace o en ciertas posiciones que poseen una relación específica con respecto a áquel…” ( Rius Carlos, 2007, p. 17)

A temperaturas superiores de 800 C es previsible que a alta temperatura forme de paso

compuestos hidrocarburados aromáticos que también se deben estar fracturando para finalmente crear los compuestos que salen de las toberas del quemador, que muy probable sean etileno y el propileno.

La probabilidad de tener como productos finales en la salida de las toberas del quemador al

etileno y al propileno se fundamente en la cantidad de energía necesaria para disociar enlaces C-C y C-H de diversos compuestos “..Es razonable suponer que los enlaces más cortos son más firmes y, de acuerdo con esto, la energía de disociación del enlace C-H para

el etileno (108 kcal) es mayor que para el etano (98 kcal), y la del enlace (simple) C-C es mayor para el propileno (92 kcal) que para el etano (88 kcal) ..” ( Rius Carlos, 2007, p. 6)

II.1.3. Pirolisis Rápida En Aceites Vegetales

La aplicación de pirólisis rápida para aceites vegetales cae en dos tipos de estudios:”…Uno

se enfoca en la pirolisis de triglicéridos modelo para investigación en ciencia de los alimentos …mientras que otros son devotos al fracturamiento de aceites vegetales y grasas para aplicaciones como combustibles…”( Maher y Bressler, 2006, p. 2355)

31

Maher, D.C. Bressler (2006, p. 2354) hacen una breve descripción de los aceites vegetales

y sus ventajas citando a otros investigadores :Los aceites vegetales están comprendidos casi completamente de triglicéridos y pequeñas cantidades de mono y diglicéridos . Estos

Materiales pueden ser pirolizados para producir combustibles líquidos ricos en hidrocarburos y pueden tener el potencial para suplantar una fracción de destilados y petroquímicos basados en petróleo. Entre los investigadores citados por Maher y Bressler

(2006) relativo al por qué se justifica el uso de aceites vegetales para la pirólisis están:

a. Karaosmanoglu, (1999). “Ventajas del uso de aceites vegetales incluye su

naturaleza liquida la cual es conveniente para transportarlos y procesarlos y también

su alto contenido de calor el cual es cerca del 90% del diesel”.

b. Katikaneni et al.,(1995) menciona que “… los aceites vegetales son de pH neutro, no contienen agua y son relativamente estables..” .

c. Knothe et al., (1997). “Los aceites vegetales son sustitutos para combustible diesel debido a su estructura molecular y alto contenido de energía. Hidrocarbonos de

cadenas largas, saturadas no ramificadas son especialmente sustitutos para combusible diesel”

d. Ali and Hanna, (1994); Knothe et al., (1997) ; Ma and Hanna, (1999) : “Tipicamente, el contenido calorífico de grasas y aceites es aproximadamente 80–

90% del diesel No. 2” II.1.3. 1Aceites vegetales utilizados en Pirolisis. A continuación se citarán algunos casos

en los cuales se ha aplicado pirolisis en aceites vegetales o compuestos que conforman los triglicéridos de los mismos.

II.1.3.1.1 Pirolisis de triglicéridos puros. Los estudios de pirolisis en aceites vegetales son más abundantes que aquellos realizados en triglicéridos puros es decir de un solo tipo

de glicéridos como se cita a continuación:

Triglicéridos modelo incluyendo trilaurin (Kitamura, 1971), tripalmitin (Higman et al., 1973; Kitamura, 1971) and triestearina (Higman et al., 1973) han sido sujetos a condiciones piroliticas para determiner los productos de las reacción y …. de

productos de reacciones típicas patrón incluyendo hidrocarburos, acidos carboxílicos, ketonas, esteres, y acroleína.” Maher y Bressler 2006 p. 2355)

II.1.3.1.2 Aceite de algodon y aceite de foca.Entre los primeros estudios de pirolisis en aceite, están los llevados a cabo con aceite de algodón y aceite de foca:

Ejemplo de los trabajos pioneros incluyen el fracturamiento de aceite de algodón…” (Maher y Bressler 2006, p. 2353) llevados a cabo por Egloff and Morrell, (1932) y

con aceite de foca por Egloff and Nelson ( 1933). “Estos estudios fueron conducidos a elevada temperatura de entre 445 y 485 C y b ajo presiones de 0.93 y 1.3 MPa ( 135-200 PSI) y produjeron entre 57 y 60% de hidrocarburos en el rango de las

gasolinas” (Maher y Bressler 2006 p. 2356).

32

II.1.3.1.3.Aceite de arbol de tung

En 1947, combustibles para motor fueron producidos a partis de aceite de tung en

gran escala en respuesta a los recortes del potencial combustible durante la guerra. In 1947, motor fuels were produced from Tung oil on a large scale in response to potential fuel shortages during the war (Chang and Wan, 1947). El sistema fue

modelado proceso de fraccionamientno de petróleo posterior desde Estados Unidos de América y con un rendimiento comerial de crudo de 70% del original aceite de

tung..Veitnicino porciento base volumen de este crudo fue reportado base gasolina.”/ (Maher y Bressler 2006,p.2356)

II.1.3.1.4 Aceite de Piqui, Babbasu y Palma Africana.En 1983, Alencar J, Alves P.y Craveiro (1983), estudiaron los productos de pirolisis de aceite de piqui, de babbassu y de

palma. Las reacciones de craqueo fueron llevadas a cabo a temperaturas de entre 300° a 500° C y presión atmosférica. Los resultados muestran que los productos lideres fueron alkanos y 1-alcanos. ( Alencar J, Alves P.y Craveiro,1983, p.1268-1269))

II.1.3.1.5 Aceite de soya y aceite de alazor. Se ha aplicado pirolisis rápida a aceite de

soya y de alazor según se cita a continuación: En 1988, Schwab et al. simultáneamente fracturaron y destilaron aceite de soya y

aceite de alazor alto en oleico en una destilación destructiva. 77% del aceite de soya y 79% del aceite de alazor fue recolactado como destilados de productos

primarios incluyendo alcanos, alquenos, aromaticos y acidos carboxílicos con número de carbonos entre 4 y 20. El porcentaje de aromáticos fue de. 1.9–2.3% y de ácidos carboxílicos de 9.6–16.1%. Las propiedades del combustibles de los

pirolizatos fueron probados y se encontró la pirolisis resultó en productos de baja viscosidad y alto numero de cetano. Maher y Bressler 2006 p.2356)

II.1.3.1.6 Aceite de soya, aceite de palma Africana y aceite de Ricino. Lima et al. (2004) estudiaron la pirolisis de aceite de soya, palma africana y de ricino desde los 350 a 400

C.Lor productos de pirolisis fueron destilados en cuatro fracciones y la fracción pesada (DT > 200 _C) fue analizada. Se encontró que los productos de pirolisis del aceite de

palma , el cual contiene el mayor porcentaje de grasas saturadas, produjo la mayor fracción pesada. Los productos primarios formados incluyeron hidrocarburos y compuestos orgánicos oxigenados tales como alcanos, alquenos, aldadienos y acidos

carboxílicos. No se detectaron arómatiso contrario a resultados previos. (Schwab et al., 1988).” 16/ Maher y Bressler 2006 p. 2356)

II.1.3.1.7 Aceite vegetal usado

Algunos estudios se han hecho utilizando aceite de frituras como lo cita Maher y Bressler

(2006 p.2356):

Los estudios realizados por Dandik and Aksoy, (1998): La conversión de aceites de cocina usados a combustibles … a través de un reactor de fractura- miento por pirolisis .. aceites de cocina usados fue utilizado para alimentar un

reactor especial de fracturamiento por pirolisis a temperaturas de 400 y

33

420 C por aproximadamente 180 minutos. Con la pirolisis del aceite se encontró

una variedad de hidrocarburos con número de carbonos entre C5 y C17 incluyendo parafinas, olefinas y otros isómeros, aromáticos, cicloparafinas y

cicloolefinas. También se encontró que fue posible producir altas concentraciones de líquidos hidrocarburos en el rango de ebullición de la gasolina sin la ayuda de catalizadores”.

II.1.3.18 Pirolisis Rápida de Aceite de Macauba. Estudios sobre aceite de fruta Macauba

se han realizado como lo mencionan Maher y Bressler 2006 en la pagina.2356: Fortes and Baugh (1999,2004) estudiaron la pirolisis de aceite de fruta macauba bajo

condiciones más representativos de Pirolisis Rápida. En comparación con otros estudios de pirolisis de triglicéridos de aceites, las temperaturas fueron más altas (entre 400 y 1000 C) y

con tiempos muy cortos (entre 10 a 30 segundos). Los principales productos encontrados fueron aldehídos, alquenos y ácidos carboxílico., los productos secundarios fueron alcanos, cicloalcanos.

II.1.3.19 Acido Oléico. De acuerdo a Maher y Bressler (2006, p.2356), en 1983, cita que Alencar (1983) y su equipo de investigadores, hicieron un estudio para pirolizar ácido oléico (acído carboxílico de 18 carbonos) y entre los pirolizatos encontraron cicloalcanos

en un 11.27%.

II.1.3.20 Aceite de Girasol.También se han estudiado el aceite de girasol: En 1988, Schwab hizo pirolisis de aceite de girasol y entre los resultados encontró

acroleína. Aunque según Chan y Wan (1947) sugieren que en las primeras reacciones se forman gran parte de los ácidos, la acroleína, los ketenos luego son

descompuestos para formar hidrocarburos compuestos por líquidos combustibles, especialmente fracciones de gasolina. formados en las primeras reacciones. Por lo que la acroleína no debe ser tema de preocupación. Maher y Bressler (2006,

p.2356).

II.1.3.21 Aceite de Canola. Maher y Bressler (20069, citan los trabajos desarrollador por Schwab (1996) en un estudio de termofracturamiento de aceite de canola en presencia y ausencia de vapor y postularon un esquema de reacción contando con el

termofracturamiento de componentes saturado y no saturados … en este esquema tiene lugar la formación de compuestos oxigenados pesados tales como ketonas, aldehídos y

esteres, monóxido de carbono y dióxido de carbono, carbonos lineales y ramificados C1-C5, alcoholes, dimetil éter, gases hidrocarburados cíclicos y acetilénicos, hidrocarburos C6 alifáticos, aromáticos, hidracarburos pesados, carbón e hidrogeno durante el fracturamiento

de aceite de canola en ausencia de catalizador.

El grado de insaturación de los triglicéridos tiene efecto significativo en el comportamiento del fracturamiento durante la pirolisis. Lo radicales intermedios reaccionaran eventualmente para formar hidrocarburos C1-C5 pueden producir vía

descomposición de compuestos pesadamente oxigenados por diferentes rutas. La

34

decarboxilación y decarbonización puede ocurrir antes y después del hendimiento

enlace C-C. Si el triglicérido es insaturado el hendimiento ocurrirá antes de la decarboxilación y de la decarbonización. También se ha señalado que el

hendimiento para moléculas insaturadas o saturadas resultan en diferentes productos.. uno de los principales hallazgos fue que el hendimiento del enlace C-O toma lugar a 288 C y la escisión de del doble enlace C=C toma lugar a 400

C…” 16/ (Maher y Bressler 2006, p. 2358)

II.1.4 Aceites vegetales y el quemador CUNOC II-D.

Como ya se ha hecho ver antes, el quemador CUNOC II-D es un dispositivo que

permite pirolizar los aceites vegetales de una manera que cae en la categoría de “Pirolisis Rápida” (“Fast Pyrolisys”), que a diferencia de otras investigaciones, los productos finales

(muy probablemente etileno y propileno) son directamente quemados al final del proceso de pirolisis. Los aceites vegetales utilizados fueron aceite de maíz, aceite de girasol, aceite de canola,

aceite de soya, aceite de ricino. Además se hizo un ensayo utilizando biodiesel producido por la comunidad Nueva Alianza.

Puede asegurarse que el pirolizar aceites vegetales a las temperaturas alcanzadas en el CUNOC II.D, conduce a la obtención de productos gaseosos combustibles similares a al butano y propano utilizados en estufas convencionales. Esto al final es lo que persigue este

trabajo de investigación: un biocombustible renovable y ambientalmente neutro sustituto de la leña en el área rural y del gas propano en el área urbana.

35

PARTE III

III. 1 RESULTADOS

Los resultados se presentan en tres análisis por el alcance de los objetivos, por la

comprobación de las hipótesis y por los resultados experimentales.

III.1 Por el cumplimiento de objetivos

III.1.1 Cumplimiento del Objetivo General. El objetivo general fue: “Optimizar diseño y

evaluar un quemador de estufas tipo CUNOC II que utilice como combustible aceites vegetales y biodiesel que elimine el problema de carbonización en el tubo gasificador, reduzca el mantenimiento y garantice una operación segura”.

En general se ha cumplido en un 95 % este objetivo general pues se ha llegado a resolver

todos los problemas y se ha llegado optimizar el quemador en su modelo IID que resulta bastante confiable. Ha surgido un problema indirecto, que consiste en el taponamiento de la válvula que alimenta de aceite al quemador pero que si afecta su rendimiento.

III.1.2 Cumplimiento de objetivos específicos. El cumplimiento de objetivos específicos

se expone a continuación: III.1.2.1 Objetivo específico 1. “Revisar, reparar y concluir las pruebas quemador tipo

CUNOC II”. Ver fotografías 10,11,1213 y 18 del Apendice 1 El quemador CUNOC II original fue desmontado de la estufa en la cual se alojaba y luego

de desarmarlo, fue reparado y finalmente se evaluó su desempeño. Desafortunadamente, tuvo los siguientes inconvenientes

a. Dificultad para arrancar por el excesivo diámetro y volumen

b. Descontrol en el tamaño de llama que incluso obligo al uso de extintores de fuego en tres ocasiones.

c. Mala calidad de combustión, pues la llama tuvo color amarillo siempre lo que

indicaba combustión incompleta.

d. Dio problemas de flameo resonante.

e. En los acoplamientos la distinta dilatación térmica entre los accesorios de bronce

y el acero inoxidable provocaron conexiones falsas y con fugas que muchas veces

terminó en derrames y goteos de aceite caliente susceptible de incendiarse.

f. Excesivos humos al momento de apagar

g. Por los inconvenientes antes citados, no se pudieron probar distintos aceites

36

. III.1.2.2 Objetivo específico 2. “Construir otros 6 quemadores tipo CUNOC II con

variaciones en diámetro del tubo gasificador y en diámetros de toberas de salida de aceite gasificado, sistema de precalentamiento de aceite”.

Se construyeron 5 quemadores con variaciones en diseño y se construyeron los modelos CUNOC IIA, CUNOC IIB, CUNOC IIC, CUNOC IID y se quedó parcialmente fabricado

el modelo CUNOC III. Del modelo CUNOC IIB se hicieron dos versiones pero uno de ellos tuvo problemas de fuga en los tubos gasificadores y no pudo ser eliminada. Ver fotografías 32,33,34,35,36 y 37 del Apéndice 1.

III.1.2.3 Objetivo específico 3. “Evaluar los quemadores tipo CUNOC II a nivel

laboratorio para determinar parámetros de combustión tales como consumo específico y potencia calorífica de los aceites vegetales y biodiesel utilizados, entre otros”.

Los modelos CUNOC IIA, IIB y IIC fueron evaluados sucesivamente uno tras de otro y cada vez superando las dificultades. Los modelos CUNOC II original, IIA y IIB Ver

fotografías (32,33,34 y 35 del Apéndice 1) tuvieron aletas sumideros de calor que pretendían reducir el tiempo de encendido, pero después de varios ensayos se concluyó que era poca su utilidad y dificultaban el acceso de aire necesario para la combustión. El

modelo IIC superó supero todas las dificultades encontradas en los modelos anteriores: encendido tardío, flameo resonante, incrustaciones de carbón y humos al apagarse. Este

modelo presentó el problema de apagarse y gracias a el estudio de un video, se estableció que esta extinción fue debido al reducido espacio para desarrollar las llamas que salen de cada uno de los dos tubos creando interferencia entre ellas.

El modelo CUNOC IID, con un diámetro de cuerpo mayor que el del modelo IIC, eliminó

el problema de extinción de llama y se volvió lo suficientemente confiable para llevar a cabo las pruebas continuadas con los distintos aceites vegetales, el aceite de ricino y el biodiesel.

III.1.2.4 Objetivo específico 4. “Determinar características de combustión del aceite de

ricino crudo y refinado y biodiesel derivado de éste utilizándolo en el quemador CUNOC II”.

Con el quemador CUNOC IID, se logró evaluar distintos aceites vegetales comestibles de soya marca Sabemas, de maíz marca Crisco, de canola marca Crisco, de girasol marca

Sabemás y mezcla marca Ideal. Ver fotografía 3. También se probó aceite de ricino refinado y biodiesel de finca Nueva Alianza. Rendimientos y otros resultados se muestran en cuadro 7 y 8 el apéndice 2

III.1.2.5 Objetivo específico 5. Efectuar dos publicaciones en órganos de divulgación de

la USAC y elaborar informes de resultados. Por recomendaciones de personal del Registro Mercantil, es necesario conservar la cualidad

de innovación para patentar un objeto o proceso. Exhibir, dar conferencias o hacer

37

publicaciones donde se muestren características de un producto hacen pierda la oportunidad

de patentarse. Por lo tanto, será hasta que el Registro Mercantil lo indique que podrán hacerse las publicaciones correspondiente. Ver fotografía 38 del Apéndice 1.

III.2. COMPROBACION DE LAS HIPÓTESIS:

III.2.1. Comprobación de Hipotesis I: La hipótesis fue: “El prototipo de quemador tipo CUNOC-II, facilita la limpieza del tubo gasificador y disminuye la formación de depósitos

de carbón en el mismo”.

El diseño de los tubos gasificadores de los modelos de quemador tipo CUNOC II fueron

hechos de manera que permitieran la limpieza de tobera y del interior del tubo mismo. Esto se hizo por medio de un tornillo que va enroscado en el extremo libre del tubo gasificador

y a inmediaciones del la tobera. La limpieza interior se realiza por medio de cables flexibles de acero. Para la limpieza de la tobera se construyeron pequeñas herramientas en cuyo extremo lleva un pequeño trozo de alambre calibre 0.3 mm. A pesar de disponer de

tubos gasificadores de fácil limpieza, la formación de incrustaciones de carbón prácticamente desapareció en el modelo de quemador CUNOC II-C Y CUNOC II-D. Es

decir, las incrustaciones de carbón dejaron de ser problema.

III.2.2 Comprobación de Hipotesis II: La hipótesis planteada fue: “El diámetro del tubo

gasificador y el díámetro de las toberas del gasificador de aceite permitirán determinar el diseño optimo del quemador tipo CUNOC-II en cuanto a consumo, facilidad de encendido,

eficiencia y facilidad de operación y mantenimiento”. Se construyeron diversos prototipos de quemador CUNOC II sucesivamente

subdenominados A, B, C y D. El primer quemador CUNOC II-A, era el mayor con una altura de 12 centímetros, con aletas sumideros de calor en el interior y 7.6 cm de diámetro

externo, con un solo tubo gasificador central. Este quemador mantenía el problema de flameo resonante, descontrol de llama, excesivo humo al apagar, creación de liquido negro (bio-oil) y dificultad para arrancar. Los modelos CUNOC II B Y CUNOC II C, se hicieron

con una longitud de 6 centímetros variando en diámetros externos de 7.5 y 5 centímetros respectivamente. El modelo B llevaba aletas sumideros de calor con tubo gasificador

central. El modelo C sin aletas sumideros de calor con dos tubos gasificadores tangenciales. El modelo final es el quemador CUNOC II-D, de 6 centímetros de alto, 7.6 centímetros de diámetro externo, 5 centímetros de diámetro interior, con dos tubos gasificadores

tangenciales y opuestos, toberas de 0.4 mm , fue el modelo definitivo. El quemador CUNOC II-D mostró facilidad de encendido, eficiencia aceptable, fácil limpieza y

mantenimiento, y un consumo de 125 ml de aceite vegetal por cada 2 litros de agua. Ver fotografías 21 a 27 del apéndice 1.

Queda pendiente resolver los problemas de encontrar un dispositivo que permita el fácil arranque del quemador pudiendo ser de gas propano o eléctrico. Otro problema menor es el

contar con un aislante térmico resistente a la llama directa y un tercer problema independiente del quemador es el encontrar un diseño de válvula reguladora de paso de aceite vegetal que evite el efecto tixotrópico pues esto requiere estar moviendo la manecilla

de la válvula que se utilizó.

38

III.2.3 Comprobación de Hipotesis III: Se planteó la hipótesis siguiente: “El aceite de ricino es una alternativa energética confiable para la combustión de aceite de ricino y

biodiesel derivado de éste utilizando el quemador tipo CUNOC II”. Además de los aceites de maíz, canola, soya, girasol, mezcla de aceites con aceite de palma,

se hicieron pruebas de combustión con aceite refinado de ricino y también con una muestra de biodiesel producido en la Comunidad Nueva Alianza, (municipio de El Palmar,

Quetzaltenango). En ambos casos no se detectaron diferencias apreciables en cuanto a rendimientos y comportamiento con respecto a las pruebas efectuadas con los aceites vegetales. Con el aceite de ricino se obtuvo todo el tiempo una llama de color celeste sin

sufrir los efectos tixotrópicos de la válvula de regulación de paso de aceite.Ver cuadro 8.

III.3 RESULTADOS EXPERIMENTALES

II.3.1 Datos experimentales

Para obtener datos experimentales se utilizaron 8 aceites vegetales de marcas comerciales

cuya composición se detalla en cuadro 6, también se utilizó aceite de ricino refinado de investigación anterior y biodiesel proporcionado por comunidad Nueva Alianza.

Ideal 126 Kcal 14g 1.9g 8.9g 3.2g 0g 0g

Sabemas (Soya) 126kcal 14g 2g 8.5g 3.5g 0g 0g

Aceite de Soya

refi-nado,

TBHQ 0.02%

máximo

Arcor 12g 1.8g 6.2g 4g 0g 0g

Aceite de

maíz, antio-

xidante BHT

Wesson(Best Blend)* 120Kcal 14g 1.5g 6g 6g 0g 0gAceite de soya

y de canola

Sabemas (Girasol) 126Kcal 14g 1.5g 9g 3.5g 0g 0g

Aceite girasol

y THBQ al

0.02%

Wesson (Corn)* 120Kcal 14g 2g 8g 3.5g 0g 0g Aceite de maíz

Crisco (Canola)* 120Kcal 14g 1g 4g 8g 0g 0g Aceite canola

Olmeca 125Kcal 14g 2.1g 8.8g 3.1g 0g 0g

Aceite soya,

doble

refinamiento,

0.006%

THBQ

Suly 120Kcal 14g 2g 6.9g 4g 0g 0gAceite soya y

oleína

Notas: El aceite suly contiene Omega 3 con 1.1g

*Los aceites marcados, su contenido esta en onzas no en litros

Grasas

Trans

Colester

olIngredientes

Fuente: Etiquetas de los fabricantes de aceites vegetales . Las densidades de midieron en el Laboratorio de

Cuadro 6.

Grasas componentes de los aceites vegetales utilizados

MARCA CaloríasGrasa

Total

Grasa

Saturada

Grasa

Polinsatur

Grasa

Monoinsa

39

Cuadro7.

Composición y densidad de aceites vegetales comerciales.

MARCA Grasa Total

Grasa Saturada

Grasa Polinsaturada

Grasa Monoin-saturada

Volumen aceite cm

3

Masa probeta g

masa aceite g

densidad g/cm

3

Observaciones

Crisco

(Canola)* 14g 1.0 7.1 4 28.6 8 57.1 50 86.22 132.1 0.9176

Wesson(Best Blend)* 14g 1.5 10.7 6 42.9 6 42.9 nd nd nd nd

Arcor 12g 1.8 12.9 6.2 44.3 4 28.6 nd nd nd nd

Suly 14g 2.0 14.3 6.9 49.3 4 28.6 dn nd nd nd

Wesson (Corn)* 14g 2.0 14.3 8 57.1 3.5 25.0 50 79.92 125.57 0.9130

Sabemas (Soya)

14g 2.0 14.3 8.5 60.7 3.5 25.0 50 79.94 125.63 0.9138

Olmeca 14g 2.1 15.0 8.8 62.9 3.1 22.1 nd nd nd nd

Ideal 14g 1.9 13.6 8.9 63.6 3.2 22.9 50 86.22 132.23 0.9202

Sabemas (Girasol)

14g 1.5 10.7 9 64.3 3.5 25.0 50 86.22 132.35 0.9226

Aceite de oliva

español Sublime SENSAT

14g 2.0 14.3 2 14.3 10 71.4 nd nd nd nd

sobre una dieta de 2000

calorias

diarias.Container de 1000 ml = 66 raciones

de 15 ml

Pure Wesson

Canola Oil 14g 1.0 7.1 4 28.6 9 64.3 nd nd nd nd

Serving size 1 table

spoon ( 15 ml) Serving

per container 47

Container of24 Onzas Fluidas (1.5 P intas) =.7

Litros.

Ricino 50 85.16 132.57 0.9482

Biodiesel nd 0.8888 Biodiesel Nueva Alianza

Fuente: etiquetas de aceites comerciales. Las densidades de midieron en el Laboratorio de Química de la División de

Ingeniería del Centro Universitario de Occidente de la Universidad de San Carlos de Guateamala

Uno a uno los aceite y biodiesel fueron evaluados en el quemador CUNOC I-D instalado en la estufa utilizando los termómetros mostrados en fotografías 1 y 2 de las páginas 12 y 13.

El agua para las pruebas de eficiencia se colocó en ollas de aluminio y de peltre. Para la puesta en marcha del quemador se utilizó una antorcha a gas propano. Los resultados en cada prueba se muestran en el Apéndice 2 y un resumen de los resultados se muestra en el

cuadro 8 de la página 40 .

Los datos de potencia promedio, consumo específico de aceite por litro de agua y poder calorífico neto se presentan en el cuadro 9 página 41.

40

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41

III.4 RESUMEN DE RESULTADOS

1. Un quemador que tiene las siguientes características:

a. Menor tendencia a formar depósitos de carbón

b. Facilidad para la limpieza de los tubos gasificadores c. Eliminada la tendencia al flameo resonante

d. Facilidad de poner en marcha mejorada e. Un consumo de 250ml/hora de aceite vegetal

2. En cuanto a diseño de características del quemador se determinó lo siguiente:

a. El diámetro del cuerpo precalentador tuvo más influencia para el arranque y apagado del quemador.

b. En segundo lugar fue la orientación de las toberas en sentido tangencial mejoraron la calidad de llama, el sostenimiento continuo sin interrupciones, la

temperatura de combustión

c. El diámetro de tobera influye relativamente poco en el tamaño y consumo de

aceite vegetal y estas características dependen más de la apertura de la válvula de alimentación de aceite vegetal.

3. Dejar iniciado el proceso de patente del quemador tipo CUNOC II-D

4. Un documento que brinda más conocimiento sobre el proceso de pirolisis rápida

5. Un documento que explica los descubrimientos tecnológicos detectados:

a. Fragilidad térmica metalúrgica hallados al tratar de soldar repetidamente

las roldanas de acero de 5.08 cms por 0.3 cms de espesor.

b. la compatilidad de aceros inoxidables con el acero de tubo industrial. c. No se detectó cambios sustanciales al variar la presión del depósito de

aceite.

POTENCIA PROMEDIO 519

CONSUMO ESPECIFICO 23

PODER CALORIFICO NETO 3554

Fuente: cuadro 8 de este trabajo.

Resumen de potencia, consumo especifico y poder calorífico de pruebas de combustión

Este poder calorífico es neto que se

transfirió alagua por cada gramo de aceite, es

decir NO ES el poder calorífico del aceite

medido en laboratorio.

Cal / g de aceite

Cuadro 9.

watt

cm3/litro agua.

42

d. No se percibió retroceso de aceite en la tubería de alimentación de aceite

como ocurrío en el año 2002: la temperatura de tubería de alimentación no sobrepaso los 36 C.

e. La llama del quemador a gas utilizada para el arranque y la generada por el

quemador pudieron fundir la fibra de vidrio. Se descarta el uso de este

aislante para cuando se construyan las estufas finales.

f. La válvula reguladora de flujo tipo globo es susceptible de taponarse parcialmente debido probablemente a pequeñas acumulaciones arrastradas por el aceite o incluso por propiedades tixotrópicas del mismo.

43

IV. PARTE IV

IV.1 CONCLUSIONES

1. El quemador que ofrece un buen rendimiento y expectativas de masificación es el

prototipo CUNOC II-D y tiene las condiciones para ser patentado cumpliéndose así

el objetivo de este proyecto.

2. A pesar de haberse reparado, el quemador CUNOC II original fue descartado por

presentar problemas de encendido, llamas fuera de control y excesivos humos al

apagar. Se detecta que el volumen del cuerpo del quemador es causal de estos

problemas.

3. Los problemas de flamero resonante, dificultades de encendido, exceso de humos al

apagar y formación de carbones dentro del quemador, fueron resueltos después de

haber construido 5 modelos más, cada uno con modificaciones en volumen, en la

orientación y número de tubos gasificadores, hasta llegar al quemador CUNOC

II-D.

4. Las pruebas de combustión de diversos aceites vegetales y biodiesel fueron

posibles solamente con el modelo CUNOC II-D el cual requiere no más de un

minuto para precalentar, produce llama celeste demostrando buena combustión, no

presenta flamero resonante ni formación de incrustaciones de carbono dentro del

quemador.

5. El proceso que ocurre dentro del quemador en definitiva se trata de Pirolisis Rápida.

6. El excesivo caudal de aceite hacia el quemador provoca carbonizaciones en el

exterior de las toberas, extinción de la llama y formación de humo. La

carbonización puede obstruir el agujero de las toberas.

7. No se detectaron diferencias apreciables de consumo y eficiencia durante las

pruebas con el quemador utilizando aceites de maíz, de canola, de girasol, de soya,

mezclas de aceite, biodiesel y aceite de ricino.

8. Con el quemador CUNOC II-D desaparece el problema del flameo resonante.

9. Con el Quemador CUNOC II-D, quema minimizado la depositación de carbono en el

interior del tubo gasificador. Pequeñas incrustaciones ocurren en la tobera pero es

fácilmente removible con la herramienta fabricada para ello. Además el diseño del tubo

gasificador permite limpiar su interior al remover el tornillo dispuesto para ello.

10. El precalentamiento realizado con antorcha de propano para el arranque del

quemador CUNOC II-D se alcanza en menos de 90 segundos, haciendo que el

cuerpo del quemador alcance una temperatura mínima de 350 temperatura suficiente

para iniciar el proceso de pirolisis rápida.

44

11. No se genera liquido viscoso y oscuro dentro del quemador CUNOC II-D como

ocurría en el modelo de quemador alemán y prototipos CUNOC II original y

CUNOCII-A.

12. El liquido oscuro y viscoso producido por los quemadores alemán, CUNOC II-D Y

CUNOC II-A, se concluye que se trata de el bio-oil producido por otros

investigadores.

13. La temperatura alcanzada por el quemador al centro del mismo fue de más de 1000

C, gracias a la buena combustión de los pirolizatos producidos por la pirolisis

rápida de los aceites vegetales utilizados en el quemador CUNOC II-D .

14. Por el color rojo cereza claro del tubo gasificador se deduce que la temperatura

alcanzada es de más de 800 C, lo cual garantiza un fraccionamiento de las

moléculas hasta convertirlas en etileno y propileno que son los compuestos

hidrocarburados que más probabilidades tienen de ocurrir.

15. Al inicio del la pirolisis rápida se forma entre los compuestos, acroleína de la cual

se sospecha (no hay pruebas concluyentes) acción cancerígena. Sin embargo,

debido a que la acroleína se forma entre las temperaturas de 300 y 350 C y luego se

le somete a mayor temperatura, ésta se descompone para formar otros compuestos

por fraccionamiento o lo contrario polimerización .

16. La temperatura alcanzada por la llama del quemador es mayor a los 1000 C y

fundió la fibra de vidrio utilizada como aislante térmico del cuerpo del quemador.

17. El viento y un mal aislamiento térmico pueden llegar a enfriar el cuerpo del

quemador al grado de extinguir la llama al disminuir la temperatura por debajo de

los 300 C necesarios para iniciar el proceso de pirolisis rápida.

18. La etapa más delicada de fabricación del quemador lo constituye la perforación de

las toberas en los tubos gasificadores, esto debido a la fragilidad de las brocas cuyos

diámetros son menores a 0.6 de milímetro. Esto requiere paciencia y precisión. En

esta operación se rompieron más de 20 microbrocas cuyo costo supera los Q70.00

cada una pero gracias al ing. Stumpf de Alemania, fue posible reponer las dañadas y

continuar con la construcción del prototipo final. (Esto implicó un atraso de 3 meses

en el proyecto.)

19. No hay otro investigador a nivel mundial que esté trabajando con estufas que

pirolicen aceite vegetal, salvo los trabajos realizados por Elmar Stumpf en

Alemania. A lo sumo se conocieron los trabajos realizados en Brasil y Francia sobre

pirolisis rápida de aceites vegetales pero para la producción de bio-petróleo (bio-oil)

no para estufas.

45

IV.2 RECOMENDACIONES

1. Continuar con los ensayos del quemador CUNOC II-D utilizando aceite vegetal de

jatropha Curcas L., con aceites vegetales de frituras y con aceites minerales

desechados tales como aceite de motor

2. Continuar con el trámite de patente del modelo de quemador CUNOC II-D

3. Diseñar, construir y evaluar un modelo de estufa que este conformada con al menos

un quemador CUNOC II-D. El diseño deberá ser ergonómico y estético.

4. Diseñar un mecanismo de precalentamiento del cuerpo del quemador que sea

económico, fácil de construir y funcional adaptado a las y los usuarios urbanos y

rurales.

5. Para futuras pruebas, determinar un mejor aislante térmico que sustituya la fibra de

vidrio utilizada durante los ensayos con el quemador CUNOC II-D. Es necesario

garantizar un buen aislamiento térmico para garantizar que el cuerpo del quemador

CUNOC II-D este por encima de 300 C para garantizar el proceso de pirolisis

rápida. Además hay necesitad de mejorar el diseño de la estufa para evitar que el

viento enfríe el cuerpo del quemador.

6. Diseñar un método que permita una segura y rápida perforación de las toberas de los

tubos gasificadores para disminuir el tiempo de fabricación de los quemadores

CUNOC II-D.

7. Favorecer los cultivos agroenergéticos para la obtención de aceites vegetales

necesarios para utilizarlos como combustibles en el quemador CUNOC II-D. Entre

estos cultivos están la jatropha Curcas L, ricinus communis, aceite no refinado de

palma africana. .

8. Optimizar las evaluaciones adquiriendo un termómetro óptico infrarrojo y

determinar con precisión la temperatura de las distintas regiones del quemador

CUNOC II-D.

9. Ampliar el potencial del concepto aplicado al quemador CUNOC II-D

proponiendo utilizaciones industriales, comerciales y transporte.

46

IV.3. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

1. ABOUTBIOENERGY. Pyrolysis.

http://www.aboutbioenergy.info/technologies_pyrolysis.html

2. ACREVO Project,Final Report, Advanced Combustion Research for Energy from

Vegetable Oils. Laboratoire de Combustion et Systemes Reactifs, Orleans France,2006 - biomatnet@biomatnet.org

3. Alencar J, Alves P.y Craveiro A. Pyrolysis of tropical Vegetable Oils. 1983.

4. Bradley, Doug. European Market study for BioOil (Pyrolysis Oil). Climate Change solutions, National Team Leader-IEA Bionenergy Task 40-bioTrade. Otawa,

Ontario, Canada december 15, 2006..

5. Bridgewater A.V.Thermal conversion of Biomass and Waste:The

Status.Bio.Energy Research Group, Aston University, Birminham B4 7ET, United Kindom. A.v.bridgwater@aston.ac.uk

6. CDS Analytical, Inc. Cracking Products of Oleic Acid and Olive Oil 465

Limestone Road, P.O. Box 277, Oxford, PA USA 19363-0277

7. CREST ORGANIZATION. http://www.crest.org/discussion/stoves/200209/

8. Ellis, G.P.Química Orgánica. Editorial Limusa. México 1977.

9. Evans,Steve. Pyrolysis is a Hot Technology of the Future. http://www.articlesbase.com/science- articles/pyrolysis- is-a-hot-technology- of-the-future-744973.html 2009

10. FAIR Contract FAIR-CT96-3203 Scaling-up and operation of a frlash pyrolysis

system for biooil production and applications on basis of the rotating cone technology) 2001, Six Month Progress Report

11. Fortes I.C.P, y BAUGH, P.J. Study of Analytical On-line Pyrolysis of Oils from Macauba Fruit (Acrocomia sclerocarpa M) via GC/MS.Departamento de

Química, ICEx, Universidade Federal de Minas Gerais, 31270-901 Belo Horizonte - MG, Brazil and Department of Chemistry and Applied

Chemistry, University of Salford Salford M5 4WT, UK 1999

12. Gómez, Claudia.Tesis de doctorado:Understanding Biomass Pyrolysis Kinetics:

Improved Modeling Based on Comprehensive Thermokinetic AnalysisUniversitat Politècnica de Catalunya, iBarcelona,, 2006.

47

13. Heggie, Andrews. Pyrolysis Gas: energy content and composition. Blog en

<stoves@crest.org> AJH <andrew.heggie@dtn.ntl.com>, 19 Oct 2002 21:43:48 +0100

14. Jansson, Karen; Walpler, Thomas & Zawodny, Charles. Pyrolysis GC/MS used to

Profile Cracking Products of Bio-oils.CDS Analytical, Inc. Orfor, PA.

U.S.A.

15. Kac, Aleksander. YAHOO .(http://tech.groups.yahoo.com/group/Biodiesel /message/1031

<Biodiesel@yahoogroups.com, February 01, 2001)

16. Mesa-Perez, J.M.; Rocha J.D.;Cortez L.A. y Chohfi F.M.. The Bioware-nicamp Parnership in the Development of technologies for the Pyrolysis of Biomass.

Faculdade de engenharia Agrícola da Unicam. www.bioware.com.br.

17. Maher, K.D. y BRESSLER, D.C.Pyrolysis of triglyceride materials for the production of renewable fuels and chemicalsDepartment of Agriculture,

Food and Nutritional Sciences, University of Alberta, 410 Ag/For Building, Edmonton, AB, Canada T6G 2P5 2006.

18. Lima , Daniela; SOARES, Valerio; Ribeiro, et al. Diesel-like fuel obtained by

pyrolysis of vegetable oila Instituto de Qu´ımica, Universidade de Bras´ılia,

CP 4478, 70919-970 Brasilia-DF, Brazil b CEPAT-ANP, Brasilia-DF, Brazil.2003

19. Oasmaa, A; Peacocke, C.; Gust, S.; Meier, D.; McLellan, R.Norms and Standards

for Pyrolysis Liquids. End-User Requirements and Specifications. Finland,

United Kindom, Germany. 2005.

20. Organic Chemistry Organization. Ester Pyrolysis http://www.organic-

chemistry.org/namedreactions/ester-pyrolysis.shtm

21. SOLOCIENCIA. La creación de cenosferas en el impacto asteroidal de hace 65 millones de años http://www.solociencia.com/geologia/08062001.htm

22. Ringer M.; Putshe,V. Y Scahill, J. Large-Scale Pyrolysis Oil Production: A

Technology Assessment and Economic Analysis. National Renewable Energy Laboratory/TP-510-37779. 2006

23. Rius Alonso, Carlos. Alquenos. Curso Química Orgánica.

http://organica1.org/qo1/Mo-cap8.htm

48

24. Smidrkal, Jan; Belohav, Zdenek et al.Olefin production through pyrolysis of triacylglycerols. Institute of Chemical Technology, Department of Dairy and Fat Technology,Technická 5, 166 28 Prague, Czech Republic and Institute

of Chemical Technology, Department of Organic Technology, Technická 5, 166 28 Prague, Czech Republic

25. Suarez, . Paulo. Alternative fuels from the thermo Alternative fuels from the

thermo- catalytic cracking of triglycerides catalytic cracking of triglycerides Laboratory of Materials and Fuels Laboratory of Materials and Fuels

Institute of Chemistry Institute of Chemistry – University of Brasília

26. Stumpf, Elmar, Estufa Hohenheim a base de aceites de plantas.Universidad

Hohenheim, Sttutgart, Alemania , 2003.

27. Uson, Rafael. Química Universitaria Básica. Editorial Alhambra, Madrid 1974.

28. U.S.DEPARTMENT OF ENERGY. Biofuels Overview.

http://www.eere.energy.go/ RE/biofuels.html

29. Tham C.M. Pyrolysis furnace k95tcm@yahoo.com

49

IV.4 ANEXOS

IV.4.1. RESUMEN FOTOGRAFICO

Fotografía 14. Primera estufa utilizada. A la izquierda se muestra la estufa y a la de-

recha el depósito de combustible que fuera remanente de la es tufa alemana utilizada en

2003. Foto registro fotográfico FODECYT 10- 2007

Fotografías 10, 11, 12 y 13.Reparación de Quemador CUNOC II original.

Fotografía 10 y 11: Detalles de reparación de agujero de tubo gasi-ficador. Fotografía

12: Br. Mario Ochoa rectifica agujeros. Fotografía 13:Detalle de fugas en cuerpo del

quemador. Fuente: Proyecto FODECYT 10- 2007

Fotografía 10 Fotografía 11

Fotografía 12 Fotografía 13

50

Fotografía 15 . Sustancia Negra. Sustancia negra obtenida en quemador

CUNOC II original, probablemente se trata de bio-petróleo. Fuente: Proyecto

FODECYT 10- 2007.

Fotografía 16 . Pruebas co quemador CUNOC II original. Arriba izuierda el

quemador requiere más de un minuto para precalentar, abajo izquierda al apagar

genera humo irritante con mu-cha probabilidad contiene Acroleína. A la derecha se

aprecia llama fuera de control, además durante el arranque estuvo presente el

problema de flameo resonante. Fuente: Proyecto FODECYT 10-2007.

51

Fotografía 17 . Quemador CUNOC II.B. Arriba ambas fotos, detalles

constructivos; abajo izquierda prueba de combustión con perdidas de control de

llama y derecha abajo, limpieza de quemador. Fuente: Registro fotográfico

FODECYT 10- 2007.

Fotografía 18. Reparación de quemador CUNOC II C. Proyecto

FODECYT 10- 2007.

52

Fotografía 19. Nuevo diseño de depósito de aceite vegetal.

Izquierda arriba depósito durante su construcción. Izquierda

debajo de-pósito durante pruebas acoplado a estufa y dentro de

la cámara de seguridad. A la derecha depósito y su soporte.

Fuente: Proyecto FODECYT 10-2007.

Fotografía 20 . Cámara de seguridad para pruebas de combustión.

Fuente: Proyecto FODECYT 10- 2007.

53

Fotografía 21 . Pruebas con Quemador CUNOC II C. Izquierda vista desde el fondo

y derecha vista superior. FuenteProyecto FODECYT 10- 2007

Fotografía 22 . Pruebas de combustión con quemador CUNOC II-C. Este

quemador empezó a dar resultados que motivaron mejorar el diseño. Este

quemador facilitó el encendido del quemador 8mnos de 1 minutos), elimino la

llama resonante, disminuyo el humo al apagar pero aún no ¿ostraba combustión

perfecta. Fuente. FODECYT 10- 2007.

54

Fotografía 27 . Vista inferior de Quemador CUNOC II-D. La llama celeste con

buena combustión y se observa uno de los tubos gasificadores al rojo cereza con

temperatura de más de 900 grados C. Fuente: FODECYT 10-2007

Fotografías 23,24,25 y 26 . Pruebas con Quemador CUNOC II-D. 23) vista superior del

quemador se observa la punta pirométrica para medir temperatura de llama; 24) quemador y olla

de peltre color azul; 25) estufa con olla de aluminio y 26) foto de fondo del quemador. Fuente.

Proyecto FODECYT 10-2007.

23

26 25

24

55

Fotografía 28 . Quemador calentando olla de aluminio. Fuente: Proyecto

FODECYT 10-2007

Fotografía 29 . Pruebas de combustión con aceite de ricino en quemador CUNOC IID.

Fuente: Proyecto FODECYT 10-2007.

56

Fotografía 30. Vista inferior y fusión de fibra de vidrio. Fuente:

PoryectoFODECYT 10-2007.

Fotografía 31 . Exceso de aceite provoca problemas . Cuando la válvula

de control de aceite se abre demasiado, cambia el color de la llama a color

amarillo, generando demasiado residuos carbonosos o llamado “tizne” en

las ollas y luego la llama se extingue generando una gran cantidad de

humo. El tizne en las ollas es de fácil remoción. Fuente: Proyecto

FODECYT 10-2007.

57

Fotografía 31 . Calentando frijoles en olla de presión. Fuente. proyecto FODECYT

10-2007

58

Fotografías 32,33,34,35,36 y 37. Diversos prototipos de quemador. 32) Quemador CUNOC II original, un tubo

gasificador y aletas sumideros de calor. 33) Quemador CUNOC IIA, un tubo gasificador y aletas corrugadas para

absorber calor. 34) Quemador CUNOC II B, con un tubo gasificador y dos aletas sumidero de calor corrugadas.

35) limpiando quemador CUNOC IIA después de algunas pruebas. 36) Quemador CUNOC IIC, con dos tubos

gasificadores y sin aletas . 37) Prueba de combustión de quemador CUNOC II C, notar el rojo cereza del tubo

gasificador indicando temperatura superiores a 800 C. Fuente: Proyecto FODECYT 10-2007.

32

37 36

35 34

33

59

Fotografía 38. Publicación de artículo sobre el quemador CUNOC II-D. Periódico Universidad de la Univer-sidad de

San Carlos de Guatemala. Número 209, 30 abril 2011.

60

IV.4.2 CUADROS DE PRUEBAS DE COMBUSTION EN

ACEITES VEGETALES Y BIODIESEL

Cuadro 10.

Datos experimentales de pirolisis de aceite de ricino del 06/12/2008

Fuente: Proyecto FODECYT 010-2007

61

Fuente: Proyecto FODECYT 010-2007

Cuadro 11.

Datos experimentales de pirolisis de aceite de ricino de 17/12/2008

62

Fuente: Proyecto FODECYT 010-2007

Cuadro 12.

Datos experimentales de pirolisis de aceite de ricino del 09/12/2008

63

Cuadro 13.

Datos experimentales de pirolisis de aceite de ricino del 12 /12/2008

Fuente: Proyecto FODECYT 010-2007

64

Fuente: Proyecto FODECYT 010-2007

Cuadro 14

Datos experimentales de pirolisis de aceite de canola del 13/02/2008

65

ENSAYO No.:

FO RMATO PARA REGISTRO DE DATO S EXPERIMENTALES EN Q UEMADO R DE ACEITE TIPO CUNO C

II-D WESSON DE MAIZ

275 total c.c. 18.1

c.c. FECHA: 13/12/2008

P res ió n en

depó s ito de

ace ite (P d)

P SI

Nivel aceite

en cc

Tempera tura

de l agua

(Tw)

Temperatura

en periferia

del

Quemador

(Ts)

Temperatur

a tuberia

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(Ti)

Tempera tura

a l centro de l

quemado r

(Tc)

Tempera tura

en parte

s uperio r de l

quemado r

(Tt)

1 17:04 60.8 140 34.4 - - - -

2 17:07 - - 34 - - - 25 Se abre valvula aceite

3 17:07:35 - - - - - - -

4 17:09 60.5 135 33.7 - - - 435

5 17:11 60 133 33.7 - - 366 430 Arrancó sola

6 17:16 58.9 120 50.8 - - 329 428 Puso oola aluminio

7 17:21 58 110 65.2 - - 357 455 flameo +humo+bloqueo valvula

8 17:26 56.4 95 82.3 - - 719 455 rapido flameo

9 17:29 55.8 88 91.6 - - - 476 rapido flameo

10 17:30 55.7 86 92.5 - - - - llama se extingue

11 05:30:20 p.m. 55.6 85 93.5 - - - 423 Hirvió

12 17:31 55.4 84 94.3 - - - - continua Hirviendo

13 17:35 55 78 37.9 - - 404 419 Se puso ola peltre

14 17:40 53.5 62 75.6 - - 401 438 Tem. Max llama:1028

15 17:45 53 55 91 - - - 445

16 17:46 52.8 50 94.2 - - 256 359 agua llego a 94,8 C

17 17:48 52.3 46 17.6 - - - -

18 17:55 51.7 38 36 - - 478 - disminuyo bloqueo de llama,

19 18:00 50.4 20 61 - - - 368

Presion entre 40 y 50 PSI disminuye

problema bloque de valvula

20 18:05 49.8 8 65 - - - 487

21 18:08 49 -2 75 - - - 386

22 18:10 48.9 -15 78 - - - -

23 18:14 48.2 -25 85 - - - -

24 18:18 47 - 100 - - - 374Empieza consumo del aceite del cono

25 18:20 46.9 - 108 - - - -

Incrustacione sexternas en tobera

provocan llama amarilla

26 18:22 46.85 - 110 - - - - Inicia válvula alivio a trabajar

27 18:27 45.9 - 112 - - 457 - Tem ebullicion 111 a 112 C

28 18:47 35 - - - - - - Se acabo aceite del depósito.

29 Densidad aceite 0.913

30 Aluminio Peltre Olla P res io n

31 Tiempo s 1200 660 3540.00

32 Volumen Aceite utilizadocc 49.00 28.00 151.00

33 Diferencia tempertura C 60.60 56.30 94.40

34 Volumen agua 3000.00 3000.00 3000.00

35 Flujo Aceite (cc/s / mm3/s) 0,04/42,42 0,06/56,83 0,04/42,66

Calor Recibido por agua cal 181800.00 168900.00 283200.00

Calor Recibido por agua joules 761160.24 707151 1185701.8

Poder calorifico neto 4063.75 6606.95 2054.21

Flujo de calor 151.50 255.91 80.00

Potencia 634.30 1071.44 334.94

La prueba con olla de presión es una prueba comparativa adicional, se remojo el frijol por 13 horas y 20 minutos.

PROYECTO FODECYT 010-2007

Modelo de Quemador: Marca de Aceite Utilizado:

Volumen inicial aceite Temperatura Ambiente

Volumen inicial agua

nu

mer

oM

ater

ial

oll

a

Hora

DEP OSITO ACEITE Temperaturas en C

Los calculos de calor recibido por el

contenido de la olla de presion no

contemplan el calor especifico de las

2 libras de frijol ni se pudo medir el

calor consumido como calor latente

cuando la olla de presión alcanzó la

OBSERVACIONES

Arr

anq

ue

Oll

a 2

Alu

min

io 3

00

0cc

Pel

tre

Oll

a d

e p

resi

ón

2 l

b f

rijo

l +

30

00

cc a

gu

a

Material Olla

Cuadro 15.Datos experimentales de pirolisis de aceite de maíz del 13 /12/2008

66

ENSAYO No.:

FO RMATO PARA REGISTRO DE DATO S EXPERIMENTALES EN Q UEMADO R DE ACEITE TIPO CUNO C

II-D SABEMAS SO YA

165 TOTALc.c. 21.6

c.c. FECHA: 14/12/2008

P res ió n en

depó s ito de

ace ite (P d)

P SI

Nivel aceite

en cc

Tempera tura

de l agua

(Tw) T e mpe r a tur a

e n pe r i f e r i a

de l Que ma dor

(T s )

T e m

pe r a

tur a

t ube

r i a

de

ingr

e s o

(T i )

Tempera tura

a l centro de l

quemado r

(Tc)

Tempera tura

en parte

s uperio r de l

quemado r

(Tt)

1 14:32 60 148 20.5 - -Primera linea 80cc/2 linea 90 cc y 3

linea 105 cc.

2 14:37 60.2 - - - 353 Ds=23 cm Di=16 Alum 2

3 14:39 - - - - 435

4 14:41 60 140 - - - Arrancó

5 14:41 59.95 138 20.7 248 398 Puso Olla Peltre 2000 cc

6 14:47 59 130 34.7 489 436

7 14:52 57.5 114 71.7 580 460 Llama amarila sin humo

8 14:53:30 56.6 104 94 555 424 tardo 15´18" hirvió el agua

9 14:59 56.2 100 21.1 679 430 Se puso olla Al-2 con 3000 cc

10 15:04 55.5 89 36.8 335 424 llama estable problema bloqueo valvula

11 15:09 54.5 79 48.3 419 492 Tmax llama 1136

12 15:14 53.8 70 59.1 495 445

13 15:19 53 59 68.4 372 448 problema bloqueo valvula

14 15:24 52 50 77.1 491 433 problema bloqueo valvula

15 15:29 51.2 38 90.3 496 460

16 15:30 50.9 33 94 613 444 Hirvió el agua

17 15:35 50.3 225 23 670 415 Se puso olla Al-1 con 1000cc agua

18 15:40 49.6 10 53.8 531 451 problema bloqueo valvula

19 15:45 49 0 87.1 409 459 problema bloqueo valvula

20 15:46 48.9 -4 94 338 452 Tardo 10´55,22" hirvió el agua

21 15:52 47.5 -25 - 359 481 Inicia consumo de aceite del cono

22 16:05 46.4 ? - - 370

23 16:20 44 Mucho humo al apagarse

24 16:23 42 Se acabó el aceite.

25 densidad Soya sabemas 0.9138 gr/cc

26 Material Olla Peltre Al2 Aluminio 1

27 Tiempo s 750.00 1860 660

28 Volumen Aceite utilizadocc 34 67 37

29 Diferencia tempertura C 73.3 72.9 71

30 Volumen agua 2000 3000 1000

31 Flujo Aceite (cc/s / mm3/s) 0,05/45,33 0,04/36,02 0,06/56,06

32 Calor Recibido por agua cal 146600 218700 71000

33 Calor Recibido por agua joules 613784.88 915653 297262.8

34 Poder calorif ico neto 4718.4993 3572.1 2099.9332

35 Flujo de calor 195.46667 117.58 107.57576

Potencia 818.37984 492.29 450.39818

Temperatura Ambiente

La prueba con olla de presión es una prueba comparativa adicional, se remojo el frijol por 13 horas y 20 minutos.

nu

mero

Mate

rial

oll

a

Hora

DEP OSITO ACEITE Temperaturas en C

PROYECTO FODECYT 010-2007

Modelo de Quemador: Marca de Aceite Utilizado:

Volumen inicial aceite

OBSERVACIONES

Oll

a p

elt

re 2

O

lla a

lum

i io

2 3

00

0cc

Oll

a a

l 1

1 l

t

Volumen inicial agua

Fuente: Proyecto FODECYT 010-2007

Cuadro 16. Datos experimentales de pirolisis de aceite de soya del 14 /12/2008

67

ENSAYO No.:

FO RMATO PARA REGISTRO DE DATO S EXPERIMENTALES EN Q UEMADO R DE ACEITE TIPO CUNO C

II-D SABEMAS GIRASO L

269 c.c. 11 C27-jul-08

P res ió n en

depó s ito de

ace ite (P d)

P SI

Nivel aceite

en cc

Tempera tura

de l agua

(Tw)

Tempera tura

en periferia

de l

Quemado r

(Ts )

Tempera tur

a tuberia de

ingres o

(Ti)

Tempera tura

a l centro de l

quemado r

(Tc)

Tempera tura

en parte

s uperio r de l

quemado r

(Tt)

1 17:56 62 10 10 +/- 40cc llenar tuberia y quemador

2 18:03 62 - 10 24

3 18:10 60 - 10 341 arrancó y se puso o la con agua

4 18:12 60 25 385 Regular valvula pues bajo la llama

5 18:14 59.5 32 25 351 Abrir la llave implico humo y flameo

6 18:20 58.5 61 25 366Olla con fua de agua con 1000 cc y

quedan 40 cc acite

7 18:25 57.5 86 27 314

8 18:30 56.75 91 23 335 Ebullición

9

Se extinguió llama. No arrancó a

pesar de darle con antorcha de gas

propano

10 18:43 YA NO ARRANCÓ

nu

mero

Mate

rial

oll

a DEP OSITO ACEITE Temperaturas en C

OBSERVACIONESHora

Volumen inicial de aceite

Modelo de Quemador:

PROYECTO FODECYT 010-2007

Marca de Aceite Utilizado:

Temperatura Ambiente

Cuadro 17.

Datos experimentales de pirolisis de aceite de girasol del 27 /07/2008

Fuente: Proyecto FODECYT 010-2007

68

ENSAYO No.:

FO RMATO PARA REGISTRO DE DATO S EXPERIMENTALES EN Q UEMADO R DE ACEITE TIPO CUNO C

II-D SABEMAS GIRASOL

275 c.c. 20.4

c.c. FECHA:16/12/2008

P res ió n en

depó s ito de

ace ite (P d)

P SI

Nivel aceite

en cc

Tempera tura

de l agua

(Tw)

Tempera tura

en perife ria

de l

Quemado r

(Ts )

Tempera tur

a tuberia de

ingres o

(Ti)

Tempera tura

a l centro de l

quemado r

(Tc)

Tempera tura

en parte

s uperio r de l

quemado r

(Tt)

1 10:05 60.0 150.0 12.4 - - - 27.0No se limpiaron toberas en el

ensayo

2 10:08 - - - - - - 368.0

3 10:11 - - - - - - 393.0

4 10:11:30 - - - - - - 392.0 ARRANCÓ

5 11:12 60.0 145.0 - - - - 392.0

6 10:13 60.0 144.5 12.4 - - 373.0 368.0 Olla Al 2 con 3000 cc agua

7 10:20 59.5 135.0 21.5 - 313.0 352.0

8 10:25 59.0 130.0 32.5 - - 410.0 377.0

9 10:30 58.5 126.0 49.8 - - 442.0 386.0

10 10:35 57.9 110.0 55.0 - - 580.0 415.0

11 10:40 57.0 96.0 73.5 - - 308.0 426.0

12 10:46 56.2 87.0 93.0 - - 561.0 372.0Se apagó, se le encendió de nuevo

13 10:50 55.8 83.0 93.7 - - 395.0 478.0 Incrustaciones en toberas

14 - - Duró 38´04.17"

15 no 10:55 55.0 77.0 17.2 - - 332.0 se puso olla peltre 3000 cc agua

16 11:00 54.0 60.0 19.0 - - 410.0 372.0 se apagó y flameo

17 11:05 43.3 49.0 33.0 - - 437.0 394.0 chorrea aceite por tobera

18 11:10 53.0 41.0 45.5 - - 494.0 368.0 problemas con válvula

19 11:15 52.0 37.0 59.7 - - 468.0 380.0

20 11:20 51.5 21.0 72.7 - - 343.0 406.0 problemas con válvula

21 11:25 50.8 8.0 89.6 - - 465.0 418.0 flameo + humo

22 11:26:30 50.5 6.0 93.0 - - 511.0 460.0

23 11:29 50.0 5.0 94.5 - - 526.0 - El agua llega a 96 C

24 11:34 49.5 0.0 17.1 - - 561.0 446.0

25 11:39 49.0 -10.0 46.6 - - 511.0 360.0

26 11:41 - - 70.7 - - 672.0 344.0

27 11:49 48.0 - 36.1 - - 512.0 343.0

28 12:06 46.5 - - -

29 12:25 45.8 -

30 12:38 39.5 -

31

32

33 Material Olla Peltre Al2

34 1740.00 2220

35 55.0 61.5

75.5 72.9

3000 3000

0,03/31,6 0,03/27,7

226500 218700

948310.2 915653.16

4463.6699 3854.4305

130.17241 98.513514

545.00586 412.45638

PROYECTO FODECYT 010-2007

Modelo de Quemador: Marca de Aceite Utilizado:

Volumen inicial aceite Temperatura Ambiente

Volumen inicial agua

nu

mer

o

Mat

eria

l o

lla

Hora

DEP OSITO ACEITE Temperaturas en C

OBSERVACIONES

oll

a A

lum

inio

2 c

on

30

00

cc

flameo al aumentar flujo aceite,

luego se quito el flameo al

escasear aceite

Oll

a P

eltr

e 3

00

0 c

c ag

ua

CERRANDO LA VALVULA SE EXTINGUE LA LLAMA SIN HUMO. HAY QUE EQUILIBRAR EL FLUJ O DE ACEITE P UES ES MUY SENSIBLE. EL

P ROBLEMA DEL BLOQUEO DE VALVUVA DESAP ARECE CUADO YA NO HAY MAS QUE AIRE EN LA VALVULA Y SIGUE P RESURIZANDO ACEITE

AL QUEMADOR Y CREA CHORROS DE ACEITE P OR SOBREFLUJ O DEL MISMO

densidad aceite 0.9226Tiempo s

Poder calorif ico neto

Flujo de calor

Potencia

Volumen Aceite utilizadocc

Diferencia tempertura del agua C

Volumen agua

Flujo Aceite (cc/s / mm3/s)

Calor Recibido por agua cal

Calor Recibido por agua joules

Cuadro 18.Datos experimentales de pirolisis de aceite de girasol del 16 /12/2008

69

EN

SA

YO

No

.:

FO

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c.c

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e

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Te

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o

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Te

mp

era

tura

al c

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l

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ad

or

(Tc

)

Te

mp

era

tura

en

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su

pe

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el

qu

em

ad

or

(Tt)

111:3

660

160

17.2

-

27

211:4

158.8

- -

-381

311:4

358.1

- -

-380

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411:4

455.1

140

31.2

539

354

Oll

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2 +

30

00

cc

511:4

954

130

47.5

381

312

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ento

ace

ite

imp

lica

hum

o,

hay

fuga

liger

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1012:1

250.5

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456

1112:1

749.5

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532

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248.5

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blo

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val

vula

un

po

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70

II-D BIODIESEL ALIANZA

270 c.c. 19

c.c. 17-dic-08

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Tempera tura

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quemado r

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1 10:55 60 150 19 - -

2 11:02 61 146 18.5 310 - Arrancó

3 11:03 60 138 19 318 465

Se puso olla Aluminio 2 con 3000

cc agua/Crece presión por presión

del quemador

4 11:08 59.8 133 28 769 404 MUY ESTABLE

5 11:13 58.8 122 45 807 408

poco humo y muy sensible

bloqueo valvula

6 11:18 57.9 110 61 821 418

un poco de flameo por exceso

biodiesel

7 11:23 57 100 73 606 383 olor limpio y agradable

8 11:28 56.5 91 83 745 355

9 11:30 56.1 87 91 635 410 Hirvió

10 11:34 55.4 80 16 510 418

se puso Olla Aluminio 1 con 2000

cc

11 11:39 55 73 41 463 394

se apagó de pronto?!!! Y s

encendio solo

12 11:44 54.1 66 59 445 432

13 11:49 54.6 57 76 511 390

14 11:54 52.9 45 91 427 365 Bloqueo Vlvula e Hirvióo

15 11:56 52.6 42 16 726 365 Se puso olla peltre con 3ooo cc

16 12:01 52 31 32 722 377 ligero bloqeo valvula aceite

17 12:06 51.2 19 46 654 99?

bajo temperatura cuerpo

quemador

18 12:11 50.7 8 61 722 406

19 12:16 50 0 73 560 378 llega a " cero"

20 12:21 49.6 -15 85 526 399

21 12:23 49 -20 91 607 387 Hirvió

22 12:26 48.8 -25 - 635 -

Llego al fondo de la escala del

nivel

23 12:32 48 - 49 655 - Problemas con termometro.

24 12:37 47.5 - 40 625 319

25 12:42 47 - 42 545 390 humea por exceso de biodiesel

26 12:46 46.5 - 50 345 354

27 12:51 45.5 - 87 333 373disminulye llama con ligero

bloqueo de valvula28 12:58 45 - - 344 399

29 13:04 39 - - - se acabo biodiesel

30

31 Material Olla PELTRE aluminio 1 Aluminio 2 0.8888

32 Tiempo s 1620 1200 1620

33 Volumen Aceite utilizadocc 62 35 51

34 Diferencia tempertura C 75 75 46

35 Volumen agua 3000 2000 3000

Flujo Aceite (cc/s / mm3/s) 0,04/38,27 0,03/29,170,03/31,48

Calor Recibido por agua cal 225000 150000 138000

Calor Recibido por agua joules 942030 628020 577778

Poder calorif ico neto 4083.07 4821.91 3044.42

Flujo de calor 138.88889 125 85.185

Potencia 581.5 523.4 356.7

Modelo de Quemador:

OBSERVACIONES

Marca de Aceite Utilizado:

Temperatura Ambiente

FechaVolumen inicial agua

Volumen inicial aceite

Oll

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um

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Densidad

Biodiesel

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lla

Hora

DEP OSITO ACEITE Temperaturas en C

71

Cuadro 21. Datos experimentales de pirolisis de biodiesel del primer ensayo

del 1108/2008

72

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120:3

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656.7

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840.00

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77380952

OLLA DE PRESION CO FRIJOL

73

PARTE V .INFORME FINANCIERO

AD-R-0013

Nombre del Proyecto:

Numero del Proyecto: 010-2007

Investigador Principal: Ing. Erick Mauricio Gonzáles de León

Monto Autorizado: Q131,824.80

Fecha de Inicio y Finalización: 01/06/2007 al 31/05/2008 12 meses

Menos (-) Mas (+)

1 Servicios No Personales

122 Impresión, encuadernación y reproducción 1,120.00Q 1,120.00Q

133 Viáticos en el interior 2,865.93Q 2,865.93Q

158 Derechos de bienes intangibles 6,000.00Q 6,000.00Q

181 Estudios,investigacionesy proyectos de factibilidad 58,000.00Q 49,800.00Q 8,200.00Q

2 Materiales y Suministros

211 Alimentos para personas 1,629.50Q 177.40Q 1,452.10Q

252 Artículos de cuero 430.00Q 425.00Q 5.00Q

261 Elementos y compuestos químicos 4,300.00Q 771.39Q 3,528.61Q

262 Combustibles y lubricantes 20.00Q 20.00Q -Q

268 Productos plásticos, nylon, vinil y pvc 1,225.00Q 20.00Q 446.79Q 758.21Q

269 Otros productos químicos y conexos 100.00Q 63.75Q 36.25Q

272 Productos de vidrio 690.00Q 358.30Q 331.70Q

279 Otros productos de minerales no metálicos 112.00Q 55.50Q 167.50Q -Q

281 Productos siderúrgicos 1,190.00Q 385.00Q 805.00Q

282 Productos metálicos no férricos 200.00Q 30.19Q 230.19Q -Q

283 Productos de metal 3,460.50Q 1,628.99Q 327.50Q 1,504.01Q

286 Herramientas menores 2,191.50Q 43.30Q 2,234.80Q -Q

289 Otros productos metálicos 1,500.00Q 1,500.00Q -Q

296 Útiles de cocina y comedor 530.00Q 254.70Q 275.30Q

297 Útiles, accesorios y materiales eléctricos 1,677.50Q 238.44Q 1,915.94Q -Q

298 Accesorios y repuestos en general 3,110.00Q 238.44Q 1,076.58Q 1,794.98Q

3 Propiedad, planta y equipo

321 Maquinaria y equipo de producción 31,008.80Q 474.00Q 14,286.00Q 16,248.80Q

329 Otras maquinarias y equipos 474.00Q 474.00Q -Q

9 Asignaciones Globales

(-) Gastos Administrativos (10%) 11,984.07Q 11,984.07Q -Q

TOTAL Q131,824.80 Q2,361.43 Q2,361.43 86,898.91Q 44,925.89Q

Monto Autorizado 131,824.80Q Disponibilidad: 44,925.89Q

( -) Ejecutado 86,898.91Q

Sub-total 44,925.89Q

( -) Apertura de Caja Chica

Total por Ejecutar 44,925.89Q

Pendiente de

Ejecutar

PRÓRROGA AL 31/07/2008

Optimización del diseño y evaluación de quemador de estufa Tipo

Cunoc II a base de aceite vegetal y biodiesel.

TRECEAVA CONVOCATORIA

LINEA FODECYT

En Ejecuciòn

Grupo

TRANSFERENCIA

Nombre del Gasto Asignacion

Presupuestaria Ejecutado Renglon

Cuadro 23.Datos experimentales de pirolisis de aceite de del /12/2008