José María Monzó

Diseño de sistemas de combustión a partir de
residuos agrícolas para uso en países en vías
desarrollo, optimizando la producción energética y las
propiedades puzolánicas de la ceniza obtenida en la
combustión para su uso en materiales de
construcción no convencionales
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano
José María Monzó Balbuena
Objetivos
El objetivo general del proyecto se centra en la
optimización de los sistemas de combustión
existentes que utilicen como combustible residuos
agrícolas
Producción de energía
Obtención de cenizas puzolánicas para su
uso en materiales de construcción no
convencionales
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 2013
¿Porqué es importante para PVD?
• Los PVD son productores de residuos agrícolas. En
muchos casos estos residuos se abandonan
• Con un sistema de combustión sencillo (cocina por
ejemplo) se puede recuperar energía y a la vez obtener una
ceniza con propiedades puzolánicas que pueda utilizarse en
construcción sustituyendo parcialmente al cemento
(bloques, tejas…etc) mejorando las propiedades y
reduciendo el coste económico y medioambiental.
•En los países en vías de desarrollo, el coste de los
materiales de construcción supone en muchos casos más
del 80% del coste total de la vivienda.
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 2013
Objetivos
Como objetivos específicos se incluye el estudio en el
laboratorio de los residuos agrícolas que pudieran
proporcionar una cantidad significativa de cenizas, y que
éstas tuvieran propiedades puzolánicas.
Los residuos agrícolas que, en principio pueden reunir,
ambas condiciones serán la cáscara de arroz, la hoja de
maíz y bambú, los cereales, etc).
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 2013
Objetivos
El carácter puzolánico de un residuo agrícola dado,
dependerá entre otros factores, de la temperatura
alcanzada en el horno.
Se deben buscar temperaturas de combustión bajas
que eviten la formación de estructuras cristalinas, que
son menos reactivas que las estructuras amorfas.
Pero hay que tener en cuenta que el rendimiento del horno
en lo que a recuperación de energía se refiere, se reduce
cuando disminuye la temperatura de combustión, por lo
que debe llegarse a una situación de compromiso entre
ambos parámetros
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 2013
Entidades participantes
Proyecto Multidisciplinar
Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón
Instituto de Ingeniería Energética
No participa ninguna contraparte del Sur
Sostenibilidad: Posibilidad de concurrir juntas ambas
entidades a proyectos conjuntos
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Combustión
7
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Combustión
8
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 2013
Combustión
9
Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 2013
Conclusiones: Sistemas de Combustión
•Todavía existen muchos molinos que secan el arroz
artesanalmente (al sol)
• Abundan hornos discontinuos
•Algunas arroceras disponen de hornos ciclónicos
•En ocasiones la cascarilla se quema al aire libre sin
recuperación de energía para eliminarla
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Caracterización por DRX
MINERAL
MUESTRA 1
Calcita CaCO3
Cuarzo SiO2
Albita NaAlSi3O8
Mullita Al6Si2O13
Tridimita SiO2
(pico 100)
Ortoclasa KAlSi3O8
Mg(H2PO4)2
hidrogeno fosfato
magnésico
Β-Ca3(PO4)2
Witlockita
x
x
xxx
x
xxx
xx
x
x
Muestra M-9 .- Maíz. Envejecimiento a 700ºC 1 hora. Muestra amorfa.
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Caracterización por DRX
MINERAL
MUESTRA 1
Cuarzo SiO2
Albita NaAlSi3O8 (pico
100)
Mullita Al6Si2O13
Tridimita SiO2 (pico
100)
Sanidina (Na,K)AlSi3O8
Mg(H2PO4)2
hidrogeno fosfato
magnésico
Β-Ca3(PO4)2 Witlockita
x
xxx
x
xx
xx
xx
x
Muestra M-10 .- Maíz. Envejecimiento a 700ºC 10 horas. Muestra amorfa.
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Caracterización por DRX
MINERAL
Calcita CaCO3
Caolinita
Al2Si2O5(OH)4
Anortita CaAlSi2O8
(pico 100)
Mullita Al6Si2O13
Clorurosódicomagnésico
NaCl.MgCl2
Ortoclasa KAlSi3O8
MUESTRA 1
xx
x
xxx
x
xx
x
Muestra M-11 .- Caña. Envejecimiento a 700ºC 1 hora. Muestra cristalina.
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Caracterización por DRX
MINERAL
MUESTRA 1
Calcita CaCO3
Caolinita
Al2Si2O5(OH)4
Anortita CaAlSi2O8
(pico 100)
Clorurosódicomagnésico
NaCl.MgCl2
AlbitaNaAlSi3O8 (pico
100)
xx
x
xxx
xx
xxx
Muestra M-12 .- Caña. Envejecimiento a 700ºC 10 horas. Muestra cristalina.
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Caracterización por DRX
Muestra CCA .- Horno de cogeneración a alta temperatura
T tridimita ( SiO2); Cr Cristobalita (SiO2); Q Cuarzo ( SiO2); S Silvina (KCl)
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Microscopía Electrónica de Barrido
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Rc de hormigones Cal-CCA
Arido/Conglomerante = 3,33-6,66
RHA-6,66
RHA-5,55
RHA-4,44
RHA-3,33
CCA /Cal = 3
Resistencia media (MPa)
14
12
10
8
6
4
2
0
7
28
60
90
Tiempo de curado (días)
Agua /Conglomerante= 0,8
17
Grava /Arena= 1,5
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Conformado de bloques
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Conformado de bloques
Compactación manual
Compactación mediante vibración
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Rc de bloques Cal-puzolana
Arido/Conglomerante = 5,55
10
CCA /Cal = 3
FC3R /Cal = 1
Resistencia media (MPa)
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
FC3R-bat
RHA-bat
FC3R-man
RHA-man
Tipo de bloque
Agua /Conglomerante= 0,8
20
Grava /Arena= 1,5
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Objetivos del desarrollo del milenio
1
Erradicar la pobreza extrema y el hambre
2
Alcanzar la educación primaria universal
3
Promover la igualdad de género y dar poder de decisión a las
mujeres
4
Reducir la mortalidad infantil
5
Mejorar la salud materna
6
Combatir el VHI/sida, la malaria y otras enfermedades
7
Garantizar la sostenibilidad del medio ambiente
8
Desarrollar una asociación internacional para el desarrollo
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Objetivos del desarrollo del milenio
Objetivo 7
Garantizar la sostenibilidad del medioambiente
Meta 11
“para el año 2020 haber mejorado sustancialmente la vida de
por lo menos 100 millones de habitantes de asentamientos
precarios”
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Objetivos del desarrollo del milenio
Los asentamientos precarios no pueden ser considerados como una
consecuencia desafortunada de la pobreza urbana, deben ser
tratados como un problema de primer orden.
2000 millones de personas viven actualmente en regiones urbanas
del mundo en vías de desarrollo. Las previsiones son que esta cifra
se duplique en los próximos 30 años
La mayoría de estos nuevos habitantes urbanos probablemente será
pobre dando lugar a la “urbanización de la pobreza”
Un tercio de la población urbana del mundo vive en asentamientos
precarios. En los países menos adelantados más del 70%
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Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 2013
Objetivos del desarrollo del milenio
Un asentamiento precario es aquél que se caracteriza por tener
vivienda y servicios básicos inadecuados y que no es tratado por
las autoridades públicas como las demás partes de la ciudad
La mejora de los asentamientos precarios se basa en cinco
dimensiones fundamentales
1.
2.
3.
4.
5.
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Acceso al agua potable
Acceso al saneamiento público
Tenencia segura
Durabilidad de la vivienda
Area suficiente para vivir
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Objetivos del desarrollo del milenio
Durabilidad de la vivienda
Un vivienda se considera durable cuando se emplean materiales de
construcción de calidad y éstos se utilizan adecuadamente.
La durabilidad no está relacionada con la modernidad del
material, podemos tener materiales modernos poco durables y
materiales tradicionales durables para determinadas condiciones
La durabilidad de los materiales de construcción depende en gran
medida tanto de las condiciones del lugar, como de la tradición,
capacidad de construcción y mantenimiento locales
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Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 2013
Responsabilidad investigadora
En este proyecto no se ha trabajado con ninguna
contraparte local
Los resultados sólo se han difundido a través de
lo cauces estrictamente científicos: congresos,
publicaciones….
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Agradecimientos
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