105532926 proyecto tesis obtencion de briquetas de aserrin de pinus radiata y eucalyptus globulus a...
Post on 06-Nov-2015
34 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
-
FABRICACIN DE BRIQUETAS, USANDO ASERRN DE Pinus radiata
y Eucalyptus globulus A UN NIVEL ARTESANAL
II. Responsable:
III. Institucin:
IV. Planteamiento del problema de investigacin
1. Descripcin del problema
Actualmente la industria de aserro es la ms importante actividad de transformacin de
madera en el pas, estimndose que hay actualmente en operacin un total de 200
aserraderos con una capacidad instalada ligeramente superior a 1 milln de m. Las
deficiencias ms notorias de este tipo de industria son el elevado desperdicio (ms del 40%)
de la materia prima. El mayor problema de la industria del aserro, es la acumulacin de
estos desperdicios en grandes volmenes, estos residuos son vertidos a la ribera de los ros,
quebradas y utilizados como fuente de energa, contaminando el ambiente, sin aprovechar
su poder calorfico, pudiendo darle un valor agregado.
Una de las vas para utilizacin de estos desperdicios es convirtindolas en briquetas o
pellets, conocidos como biocombustibles slidos densificados. Estos biocombustibles son
100% naturales y ecolgicas, ya que estn hechas de desperdicios forestales tales como el
serrn, viruta, chips, ramas, restos de poda, raleo fino, etc. Y adems no utilizan ningn tipo
de aglomerante ya que el agua y la propia lignina de la madera funcionan como pegamento
natural.
La industria maderera en la ciudad de Cajamarca est cobrando gran importancia debido a
los programas de reforestacin en todo el departamento de Cajamarca, y por lo tanto no es
ajena al problema de la acumulacin de desperdicios en grande volmenes. En la ciudad de
Cajamarca, desde hace aos viene funcionando una de las industrias del aserro ms
conocida, Derivados de la Madera S.R. Lda, el cual utiliza sus desperdicios para alimentar
sus calderas de sus hornos de secado, emitiendo grandes cantidades de concentraciones de
CO2, SOX y NOX causantes del efecto invernadero y el cambio climtico. En tal caso es
necesario darle un valor agregado a estos desperdicios utilizando la tcnica de densificacin
para obtener briquetas a escala industrial.
Por lo expuesto anteriormente, en la presente investigacin se determinara si la utilizacin
del aserrn de Pinus radiata y Eucalyptus globulus son apropiados y no se disminuir su poder
calorfico, para la fabricacin de briquetas a un nivel artesanal.
-
2. Formulacin del problema
De lo descrito anteriormente, se deriva la siguiente pregunta principal de investigacin:
Cules son las caractersticas tanto fsicas como qumicas en las briquetas utilizando
aserrn de Pinus radiata y Eucalyptus globulus, a un nivel artesanal?
3. Justificacin de la investigacin
De la revisin bibliogrfica que se realizo, no se encontr investigaciones referidas a este
problema en el mbito de Cajamarca. Es por esta razn que la informacin que se genere
servir de gua a la industria del aserro, en un mejor uso y aprovechamiento de sus
desperdicios generados de la transformacin de la madera, y por lo tanto reducir las
emisiones de CO2, SO2 y NO3 causantes del efecto invernadero y el calentamiento global.
Adems con la elaboracin de briquetas a partir de aserrn, se disminuir la presin que
existe sobre los bosques naturales por la tala indiscriminada de rboles con fines
energticos, tambin las briquetas pueden sustituir a la lea, material utilizado por casi toda
la poblacin rural, y los combustibles fsiles derivados del petrleo y del carbn.
4. Objetivos de la investigacin
Determinara las caractersticas tanto fsicas como qumicas de la obtencin de briquetas de
aserrn de Pinus radiata y Eucalyptus globulus a un nivel artesanal.
Determinar la densidad anhidra y aparente, composicin qumica, resistencia a la
compresin y poder calorfico de las briquetas.
5. Delimitacin (o alcances) de la investigacin
Como ya se menciono en secciones precedentes, la investigacin se realizara en la Industria
de Aserro Derivados de la Madera S.R. Lda. El aserrn a ser utilizado provendr de la
transformacin de la madera que se realiza en esta industria. Se prev que la investigacin
tendr una duracin total de 3 meses.
6. Limitaciones de la investigacin
Debido a que la investigacin se realizara en la industria de Derivados de la Madera S.R.
Lda, el cual actualmente no viene trabajando con madera de Eucalyptus globulus, ya que
solo lo hacen cuando existe un contrato de por medio. Pero se espera que el gerente de la
industria firme un contrato, para la fabricacin de vigas de madera de esta especie para la
construccin de una casa, el cual se estar realizando probablemente entre los meses de
febrero y marzo.
-
V. Marco terico
1. Importancia de la fabricacin de Briquetas:
Segn Aldana et al. (2009) la compactacin del aserrn para la elaboracin de briquetas es
una alternativa energtica renovable proveniente de la biomasa, por lo cual es posible
densificar inmensos volmenes de aserrn que proviene del sector forestal, con dicho
proceso se obtiene productos con alternativa razonable debido a que es un combustible
limpio, ecolgico, genera poco humo, fcil de apilar y disminuye el costo de transporte.
El uso del aserrn sigue siendo un problema en nuestro medio, sin embargo es posible darle
valor agregado utilizando la tcnica de densificacin para obtener briquetas a escala
industrial, ya que constituye aproximadamente el 12.5 % del volumen total de la madera
rolliza; esta accin permitir solucionar el problema ambiental que este ocasiona, generar
fuente de trabajo, mejorar el nivel de vida de la poblacin, entre otros.
Con la elaboracin de briquetas a partir de aserrn, se disminuir la presin que existe sobre
los bosques naturales por la tala indiscriminada de rboles con fines energticos, tambin
las briquetas pueden sustituir a la lea y combustibles fsiles derivados del petrleo y del
carbn.
Nez y Soto (2008) sealan que en la actualidad la utilizacin de los subproductos
forestales tiene un alto grado de desaprovechamiento. El aserrn, viruta, despuntes, entre
otros, se almacena en grandes cerros o se quema en calderas, sin poseer un mayor valor
agregado o alcanzar una eficiencia energtica mayor.
Una de las vas para utilizar los residuos madereros es convirtindolos en pellets o
briquetas, conocidos tambin como biocombustibles slidos densificados. Estos
biocombustibles (pellets) tienen forma cilndrica con dimetros normalmente
comprendidos entre 7 y 22 mm y longitudes de 3,5 a 6,5 cm, cuya fabricacin se realiza a
alta presin, sin necesidad de utilizar algn tipo de adhesivo. Al fabricar y comercializar este
tipo de combustibles, se disminuye considerablemente la cantidad de residuos, se reduce el
volumen transportado, as como tambin se logra una combustin ms limpia y eficiente.
La combustin de los pellets es ms atractiva ambientalmente debido a que reduce las
emanaciones de CO2 en un 50% comparado con la combustin de lea o astillas, posee
bajas concentraciones de azufre y nitrgeno entre 0.004 - 0.007 % y 0.05 - 0.16 % del peso
seco final de cada pellet respectivamente.
-
2. Propiedades fsicas y qumicas de las briquetas
Nez y Soto (2008) mencionan que la materia prima tiene un contenido de
humedad entre 8 a 12 %, obteniendo una eficiencia energtica de 4500 kcal/kg
como poder calorfico superior. En consecuencia la combustin de pellets
contribuye a disminuir las concentraciones de CO2, SOx y NOx causantes del
efecto invernadero y el cambio climtico.
Segn Tapia et al. (2006) existe adems de la necesidad del secado previo; ya que, el
poder calorfico de la biomasa depende fuertemente del contenido de humedad de
la misma. Los valores calorficos varan muchsimo entre biomasa de similares
caractersticas pero con diferentes contenidos de humedad. El contenido de
humedad es clave durante todo el ciclo de la biomasa, si el objetivo final es el de
obtencin energtica.
Aldana et al. (2009) menciona que el poder calrico de los combustibles slidos
depende de su composicin qumica, especialmente de la proporcin de sustancia
combustible: carbono e hidrogeno, se puede decir que a igual peso de combustible
slido aumenta el poder calorfico con la riqueza de lignina (cuyo poder calorfico
inferior en trmino medio es 6100 kcal/kg). Como el poder calorfico inferior de la
celulosa slo llega a 4150 4350 kcal/Kg., las maderas especialmente ricas en
celulosa, tienen un poder calorfico relativamente bajo (KOLLMAN, 1959).
VI. Hiptesis o variables de investigacin
Hiptesis de investigacin:
Se obtiene un buenas caractersticas tanto fsicas como qumicas en las briquetas
utilizando aserrn de Pinus radiata y Eucalyptus globulus, a un nivel artesanal.
Variables:
Variable independiente: briquetas de aserrn de Pinus radiata y Eucalyptus globulus
Variable dependiente: caractersticas fsicas y qumicas
-
VII. Metodologa de la investigacin
Tipo de investigacin:
Por sus objetivos mi investigacin es descriptiva, ya que se determinara las
caractersticas tanto fsicas como qumicas de la obtencin de briquetas de aserrn de
Pinus radiata y Eucalyptus globulus a un nivel artesanal.
Diseo de la investigacin:
Ubicacin geogrfica:
El trabajo se llevara a cabo en las instalaciones de la industria del aserro, derivados
de la madera S.R. Lda. ubicado en el Jr. Tpac Amaru Nro. 481 de la ciudad de
Cajamarca, con coordenadas geogrficas de 070838 latitud sur y 782907 latitud
oeste.
Periodo de trabajo:
El trabajo de investigacin tendr un periodo de trabajo de 5 meses, iniciando a
partir del mes de febrero y culminara en el mes de junio.
Materiales y equipos
a) Materiales, insumos y reactivos, los cuales servirn para la fabricacin de
briquetas, as como tambin para determinar sus caractersticas fsicas y
qumicas.
- Aserrn de tres especies forestales - Almidn de yuca en polvo - Moldes de acero para briquetas - Algodn - Bolsas de polietileno - Tamiz 0.0098 mm y 2 mm - Alcohol al 96% - Agua destilada - Desecador - Balones - Matrazes - Pipetas - Fiolas - Papeles filtro - Embudos de vidrio - Pinzas
-
- Varilla de vidrio - Crisoles - Clorito de sodio (NaClO2) al 1.5% 2 - Clorito de sodio (slido) - cido sulfrico (H2SO4) al 72% 2 4 - cido actico (CH3COOH) 3 - Carbonato de sodio (Na2CO3) 0.0725N 2 3 - Indicador rojo metilo
b) Equipos
- Estufa
- Prensa universal (ensayo mecnico)
- Cocinillas
- Bao mara
- Extractor soxhlet y sifn
- Condensador de reflujo
- Calormetro
- Computadora
- Cmara fotogrfica
c) Instrumentos
- Balanza analtica
- Reloj
- Calibrador digital
- Prensa hidrulica manual
- Termmetro de 250 C
Procedimiento a seguir para la recoleccin de datos:
1. Para la fabricacin de briquetas se utilizara el mismo procedimiento
utilizado por Aldana et al. (2009):
o Se recolectara aserrn fresco de las especies forestales Eucalyptus globulus
y Pinus radiata, sin cambios que puedan ser producidos por de los
microorganismos.
o Se realizara un presecado natural expuesto a la radiacin solar, con
rango de secado entre 8% y 17 % de contenido de humedad.
-
o El aserrn ser tamizado, segn la cantidad necesaria, teniendo como
rango de medida entre >0.0088 mm - < 2.00 mm posteriormente las
partculas de aserrn sern secadas en una estufa a 103 + 2 C hasta
conseguir un peso constante.
o El aglutinante de almidn de yuca ser preparado con la siguiente
proporcin: 40 g de almidn de yuca, disuelto en 250 ml de agua y
colocada a fuego lento, hasta conseguir una consistencia viscosa.
o Luego se realizar una mezcla en forma homognea entre el aglutinante y
el aserrn.
o La mezcla homognea ser colocada en los moldes calientes y se
proceder a densificarla en una prensa hidrulica, a una presin de
321.53 kg/cm2, por un tiempo promedio de 40 minutos. Se retirara la
briqueta del molde aplicando presin.
2. Determinacin de la concentracin del aglutinante se usara el mismo
procedimiento utilizado por Aldana et al. (2009) utilizando la siguiente
frmula:
[ ] = W (sto) x100/W (sto) + W(sol)
Donde:
[ ] =Concentracin del aglutinante en %
W (sto) = Peso del soluto (g)
W (sol) = Peso del solvente (ml)
3. Para determinar la densidad aparente bsica se seguir el mismo
procedimiento usa por Dorado et al. (1995) el cual consiste en
determinar el peso mediante secado en estufa a 100+/-5C hasta
llegar a peso constante en un promedio de 48 h.
Posteriormente las muestras se sumergirn en agua destilada durante
48 h, periodo determinado para su saturacin. Y se aplicara la
siguiente frmula:
-
4. Para la determinacin de la densidad aparente anhidra se utilizar el
mismo procedimiento usado por Dorado et al. (1995) que consiste
en determinar el peso seco y el volumen anhidro por inmersin
segn el principio de Arqumedes. Se aplicara la siguiente frmula:
5. El contenido de humedad de las briquetas molidas se determinara segn el
mismo mtodo utilizado por Aldana et al. (2009) la muestra ser de 2 gr
(peso hmedo) se colocara en estufa a 103 + 2C hasta conseguir que el
peso de la muestra sea constante (peso seco al horno). Se determinara con
la siguiente frmula:
Donde:
CH : Humedad del aserrn expresada como un porcentaje
Ph : Peso del aserrn en estado hmedo o peso inicial
Ps : Peso del aserrn en estado anhidro o peso final
6. Para la determinacin de extractivos se usara el mtodo Soxh, usado
por Aldana et al. (2009) en sus estudios; el cual consiste en trabajar
con 3 gr aproximado de briqueta molido de contenido de humedad
conocido y se envolver en un papel filtro formando un cartucho
que ser colocado en el extractor, para la extraccin se utilizara
alcohol al 96 % como solvente, se calentara hasta ebullicin del
solvente, sus vapores ascendern por el tubo lateral del extractor y se
condensaron en el refrigerante superior, el solvente empezara a
gotear sobre la muestra slida que se encontraba en el cartucho del
papel filtro, se acumulara y disolver (extrayendo) los compuestos
solubles en alcohol. Este ciclo se repetir el nmero de veces que sea
necesario. Finalmente se aplicara la siguiente frmula:
-
7. Para la determinacin de holocelulosa se har uso de del mtodo de
Jayme Wise utilizado por Aldana et al. (2009), para la obtencin de
la holocelulosa, el aserrn debe estar libre de extractivos. Este
proceso permitir determinar en forma cuantitativa el porcentaje de
holocelulosa (celulosa + hemicelulosa) y se har la disolucin integral
de la lignina, la cual debe ser oxidada mediante la oxidacin por el
clorito de sodio (NaClO)2 y el cido actico, dejando intacto a la
holocelulosa. Se aplicara la siguiente frmula:
8. Para la determinacin de Lignina se usara el mtodo Klason usado
por Aldana et al. (2009) este proceso permite determinar en forma
cuantitativa el porcentaje de lignina; para la obtencin de lignina, el
aserrn debe estar libre de extractivos, durante la obtencin de la
lignina, se remueve los polisacridos, se hidrolizara el material
celulsico, por hidrlisis con el cido sulfrico (H2SO4) al 72% , la
determinacin se llevara a cabo en 2 etapas, en la primera utilizando
el cido sulfrico y en la segunda etapa, despus de diluir el cido
sulfrico con agua; se ebulle bajo reflujo para completar la hidrlisis
dejando como residuo insoluble a la lignina. Se aplicara la siguiente
frmula:
9. Para la determinacin de ceniza se utilizara el mismo procedimiento
realizado por Aldana et al. (2009) el cual consiste en pesar 2 gr de
briqueta molido seco en un crisol de peso conocido; el crisol se
coloca en una mufla a 750 C por 4 horas, luego se saca el crisol de la
mufla con la ceniza producto de la calcinacin, se coloca en un
desecador por 25 minutos y se procede a determinar el porcentaje de
ceniza. Se aplicara la siguiente frmula:
-
Tratamiento de datos
Se aplicara el anlisis de varianza unifactorial con las siguientes
caractersticas:
Factor: Especie, con dos variantes: Eucalyptus globulus y Pinus radiata
Variable de estudio: Densidad anhidra, densidad aparente y
resistencia a la compresin
Nmero de repeticiones:4 por tratamiento
Unidad experimental: 1 briqueta
Nmero de unidades exp.: 12 unidades por especie
VIII. Administracin del proyecto
1. Cronograma
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
Actividad Febrero Marzo Abril Mayo Junio
Elaboracin del proyecto de investigacin X
Bsqueda de referencias documentales X
Lectura de documentos X
Experimento X
Toma de datos X
Organizacin y anlisis de los resultados X
Redaccin del primer borrador X
Presentacin del reporte X
2. Presupuesto
Rubros Unidad Cantidad Costo
unitario Costo total
SERVICIOS PERSONALES
MATERIALES
Almidn
Moldes de acero para briquetas
Algodn
Bolsas de polietileno
-
Tamiz 2 mm
Alcohol 96%
Agua destilada
Desecador
Papeles filtro
Clorito de sodio (NaClO2) AL 15%
Clorito de sodio (solido)
Acido sulfrico (H2SO4) al 72%
Acido actico
Carbonato de sodio (Na2CO3) 0.0725N
Indicador de rojo metilo
EQUIPOS
Reloj
Prensa hidrulica
TOTAL
IX. Referencias bibliogrficas
Tapia, C; Paredes, C; Simbaa, A; Bermdez, J. 2006. Aplicacin de las Fibras
Naturales en el Desarrollo de Materiales Compuestos y como Biomasa. ESPOL.
Ecuador 19(1): 113 120.
Aldana, R; Salvador, M; Guzmn, D. 2009. Obtencin de Briquetas de Aserrn de
tres Especies Forestales a nivel Artesanal. Revista Forestal de Ucayali. Per 5(1)
243264.
Soto, G; Nez, M. 2008. Fabricacin de Pellets de Carbonilla, Usando Aserrn de
Pinus radiata (D. Don), como Material Aglomerante. Maderas, Ciencia y tecnologa
[online] 10(2): 129-137.
Dorado, M; Astini, E; Tablada M; Bolatti, M. 1995. Densidad de la Madera de tres
Especies de Pinos en la Zona de Rio de los Sauces. Investigacin Agraria. Sistemas
y Recurso Forestales 4(2): 263-274.
top related