UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE CIENCIAS FORESTALES Y DEL AMBIENTE BRIQUETAS CATEDRA: DENSIFICACIÓN DE BIOMASA CATEDRÁTICO: M.SC. RUDECINDO CERRÓN TAPIA SEMESTRE: X PRESENTADO POR: CAMARENA YUPANQUI ROZLY CLARITA CUSICHE SANCHEZ ERNESTO AMADEO MAURICIO YPARRAGUIRRE BETZABE QUILCA MENDOZA JHORDY TABRA VERASTEGUI FIORELLA SOLANSH HUANCAYO - 2018 1 INDICE INTRODUCCION ..............................................................................................3 2 MARCO TEORICO ............................................................................................4 2.1 ESTADO DEL ARTE .........................................................................................4 2.2 BASES TEORICAS ............................................................................................7 2.2.1.1 2.2.2 Densificado ......................................................................................................7 Tecnologías de densificación .............................................................................8 2.2.2.1 Briqueteado con ruedas formadoras ................................................................8 2.2.2.2 Briqueteado por extrusión ...............................................................................9 2.2.2.3 Briqueteado por impacto ...............................................................................10 2.2.2.4 Briqueteadoras hidráulicas o neumáticas ......................................................10 2.2.3 Aglomeración ....................................................................................................11 2.2.4 Briquetas ...........................................................................................................12 2.2.4.1 Forma, tamaño ...............................................................................................14 2.2.4.2 Aspecto (color y brillo) .................................................................................15 2.2.4.3 Densidad ........................................................................................................15 2.2.4.4 Humedad .......................................................................................................16 2.2.4.5 Composición química ....................................................................................17 2.2.4.6 Poder calorífico .............................................................................................17 2.2.4.7 Friabilidad .....................................................................................................18 2.2.5 2.2.5.1 TIPOS DE PROCESO DE FABRICACION ....................................................18 Artesanales ....................................................................................................18 1 2.2.5.2 Semindustriales .............................................................................................19 2.2.5.3 Industriales ....................................................................................................19 3 MATERIALES Y METODOS .........................................................................21 3.1 Materiales y equipos .........................................................................................21 3.2 Lugar de elaboración .........................................................................................21 3.3 Procedimiento ...................................................................................................21 4 RESULTADOS .................................................................................................22 5 CONCLUSIONES ............................................................................................23 6 REFERENCIA BIBLIOGRAFICA ..................................................................25 2 1 INTRODUCCION En el mundo se está buscando constantemente utilizar la energía de una manera más eficiente, aprovechando al máximo la capacidad energética de la materia. Al mismo tiempo se requiere que el desperdicio o residuos que se obtengan por la utilización de la energía no sean excesivos y que no afecten el equilibrio de la naturaleza. En los dos últimos siglos, a causa de la revolución industrial, el consumo de energía a nivel mundial creció exponencialmente a lo largo de los años, realizando un gran cambio en la vida de las personas (confort y avances tecnológicos), pero también en la vida del planeta. En la actualidad, la producción de energía está dominada por energías no renovables, y un pequeño 13% por las energías renovables. Dentro de las energías renovables, la que más se produce es la bioenergía, siendo esta un 10% de los 13%, y esto se debe a que gran parte proviene de materia orgánica e industrial formada en algún proceso biológico o mecánico, generalmente es sacada de los residuos de las sustancias que constituyen los seres vivos. Siendo la predominante el biocombustible sólido. La aplicación o consumo que se le da mayormente a la bioenergía es la de calor, debido a la forma en la que se extrae la energía de esta materia (mediante la combustión) o por la transformación en otras sustancias que pueden ser aprovechadas más tarde como combustibles. OBJETIVO GENERAL Elaborar briquetas artesanales con residuos de la especie de Eucalyptus globulus Labill. 3 2 2.1 MARCO TEORICO ESTADO DEL ARTE (Casas, 2012) Estudió la OPTIMIZACIÓN DE PRODUCCIÓN DE BRIQUETAS DE CARBÓN Y BIOMASA con el objetivo se fundamenta en hacer útiles el recurso carbón mineral, materiales forestales y subproductos orgánicos de cierta abundancia en el territorio nacional para transformaciones dirigidas a la fabricación de un producto aglomerado combustible de particulares características, en variadas formas y especificaciones físicas y químicas útiles para múltiples industrias, operaciones y ó uso domiciliario. El estudio de mercado muestra una población con necesidad de briquetas en general para distintos usos, independiente de la condición económica en muchas áreas de aplicación en procesos y lugares de consumo dentro de la región nacional así como la posibilidad de comercialización a otros países que no cuentan con el producto. La mineralogía describe la composición característica de los carbones en el Perú, los tipos de carbones formados por periodos y la distribución a nivel nacional en yacimientos de diversas zonas. Las pruebas realizadas en laboratorio confirman la posibilidad de producir briquetas con los métodos estudiados adecuándolos a la obtención del producto. Las tecnologías de fabricación muestran la utilización de carbón mineral, carbón pre fabricado y biomasas en la fabricación de briquetas conformadas mediante operaciones de reducción de tamaño, aglomerado y aliviado térmico utilizando técnicas particulares con parámetros de presión, humedad y temperatura. Esta planta se ubicaría en Lima y puede ser proyectada en otras regiones dentro del país con diseño similar según la necesidad presentada considerando que la producción es actualmente baja y el consumo en consecuencia limitado. La evaluación técnica del producto describe las propiedades finales a ser obtenidas para el uso de las briquetas dentro de éstas especificaciones para 4 distintas aplicaciones. Se evalúa el proyecto económica y financieramente, se muestran los indicadores y valores de coeficientes correspondientes a la ejecución de la obra. En el estudio de medio ambiente se hace el análisis de efectos en la comunidad, el suelo, el agua y la biodiversidad. (Soria, 2012) Realizo el estudio de TRANSFORMACIÓN Y USO SOSTENIBLE DE LOS RESIDUOS MADERABLES Y AGRÍCOLAS EN BRIQUETAS EN LEONCIO PRADO- PERÚ, se realizó en la Provincia de Leoncio Prado - Departamento de Huánuco - Perú y en el Laboratorio de Productos Forestales del Servicio Forestal Brasilero del Instituto Brasilero de Medio Ambiente LPF/SFB-IBAMA y es parte de un estudio de mayor dimensión enmarcado dentro de una estrategia de búsqueda de soluciones integrales en el marco de generación de las energías renovables a través de los biocombustibles sólidos frente a una problemática ambiental generada por el almacenamiento de la biomasa agrícola. El objetivo fue caracterizar y evaluar las propiedades físicos-químicos de la biomasa residual maderable y agrícola y su transformación en briquetas para su uso sostenible como fuente generadora de energía y determinar su viabilidad técnica y económica, utilizándose tres tipos de residuos: aserrín, cascarilla de arroz y cascarilla de café. De los análisis de laboratorio en las tres muestras utilizadas se determinó el contenido de humedad, contenido de ceniza, contenido de volatilidad, contenido de carbono fijo y poder calorífico superior e inferior. Además, se realizó una prueba de resistencia de las briquetas fabricadas y duración en cuanto a generación de calor. Asimismo, se realizó prueba de resistencia a humedad y duración en cuanto a generación de energía. Según los resultados obtenidos, se concluye que el aserrín es una de las mejores alternativas en la generación de energía, por mostrar elevado poder calorífico superior (4.509, 19 en promedio), mejor compactación y mayor resistencia. 5 Desde el punto de vista técnico económico, se ha demostrado que la producción de briquetas es altamente rentable, generando un ingreso adicional neto de US$ 3'246,081. (Samamé Guzman, 2017) Realizó la DETERMINACIÓN DEL PODER CALORÍFICO DE BRIQUETAS DE CARBÓN UTILIZANDO CANTIDADES DE RESIDUOS DE BIOMASA buscó encontrar solución a los tantos problemas ambientales que se pueden encontrar en el departamento de Lambayeque, y es que nos referimos a los residuos o común mente conocida como basura, la misma que ha llegado a formarse un gran problema de todos los días siendo un drama terrible para grandes y pequeñas ciudades que desconocen qué hacer con tanto desperdicio. La basura puede subdividirse en inorgánicos que son residuos no desagradables en el medio ambiente debido al material que están hechas y que es una fuente de contaminación considerable; y orgánicos que proceden de desechos de orígenes biológicos, es decir que es parte de un ser vivo y es con el que este proyecto se trabajó. Como son residuos de recursos biológicos hemos tratado de volver a darle un uso comercial creando una fuente de energía limpia y ecológica y nada más como introduciéndolas como materia prima en la elaboración de “briquetas de carbón”, ya que reemplazará en todos sus aspectos al carbón comercial es por ello que acompañamos la palabra “carbón” al nuevo producto ecológico que son las briquetas y que desde ahora llamaremos briquetas de carbón. El objetivo elemental es la determinación del poder calorífico que las briquetas de carbón puedan alcanzar, utilizando pruebas fisicoquímicas para verificar cuál de los residuos de biomasa es el más apto y pueda llegar a ser el reemplazante al carbón de algarrobo que es otro de los problemas ambientales en nuestro departamento y que son utilizados en diferentes establecimientos de consumo. 11 Según el desarrollo del proyecto de investigación hemos llegado a concluir que el tipo de briqueta de carbón elaborada de residuos de biomasa que produce mejor energía calorífica y eficiencia es sin duda la briqueta fabricada de aserrín así lo 6 demuestran los resultados de poder calorífico, con una eficiencia absoluta sobre la briqueta hecha de bagazo y sobre todo por encima del carbón. Cabe recalcar que para llegar a estas conclusiones se pasó por pruebas demostrativas de manera física, así mismo se llegó al cálculo utilizando la ecuación de termodinámica de James Prescott Joule. Por otro lado las briquetas de aserrín presentas características como fácil encendido, llamarada por todo el contorno del recipiente y durabilidad constante, también hay que subrayar que es un producto netamente ecológico. Para finalizar de manera general las energías alternativas y renovables son las soluciones a diversos problemas ambientales, y todas esas soluciones la encontramos en la naturaleza 2.2 BASES TEORICAS 2.2.1.1 Densificado Es un proceso de compactación de la biomasa, en la que esta es sometida a elevadas presiones y temperaturas que provocan la auto aglomeración de sus partículas (los componentes hemicelulosa y lignina de la biomasa se funden y actúan como aglomerantes naturales, permitiendo de esta manera una mejor unión entre las partículas), o mediante bajas y medianas presiones con ayuda de una sustancia aglomerante para lograr su compactación, con el objetivo de disminuir los espacios entre partículas y dentro de las partículas, produciéndose de esta forma una unión más íntima entre ellas. Este proceso se puede realizar de modo manual o a través de equipos mecánicos. De esta manera se obtienen los biocombustibles sólidos llamados pellets y briquetas. Estos productos compactados se pueden diferenciar de la siguiente manera: Los densificados con menos de 30 mm de diámetro son considerados convencionalmente como pellets y con diámetros mayores, briquetas. 7 Por último si los productos compactados son no aglutinados son conocidos como bultos o pacas. Figura 1. Briquetas y pellest. Fuente.http://www.xn--natrlichholzflb.ch/heizpellets.html 2.2.2 Tecnologías de densificación En la producción de biomasa densificada se utilizan máquinas compactadoras que en la actualidad se distinguen según el tipo de densificado que se desea obtener, a continuación se mencionarán algunos ejemplos: 2.2.2.1 Briqueteado con ruedas formadoras El sistema básico se muestra en la Ilustración 2. 2, en este se puede observar como la materia prima es obligada a pasar entre dos ruedas que giran en sentidos opuestos. A medida que estos giran, el material situado en el área de deslizamiento se desplaza en forma descendente a una velocidad menor que la existente en la superficie de las ruedas. En el área de retención, el material es atrapado por las ruedas, desplazándose a la misma velocidad que la existente en la superficie de los ruedas. Esto obliga a que el material pase por el área de presión máxima, que se encuentra en una línea entre los centros de ambas ruedas y al mismo tiempo le dé forma a la materia.(KAHL, 2014). 8 Figura 2. Sistema de compactación mediante ruedas formadoras. Fuente.(INTI, 2014) 2.2.2.2 Briqueteado por extrusión Es un sistema basado en la presión ejercida por un tornillo sin fin especial, que hace avanzar el material hasta un dado de extrusión, el cual se encarga de darle la forma final a la briqueta. Este sistema permite obtener briquetas con orificios interiores los cuales van a favorecer la combustión. Además se llegan a obtener briquetas con una densidad entre 1300 – 1400 9 Figura 3. Densificación por extrusión. Fuente. (Ortiz et al.,s.f) 2.2.2.3 Briqueteado por impacto En este sistema, como su nombre lo indica, la compactación se consigue por golpes consecutivos producidos sobre la biomasa, por un pistón accionado a través de una volante de inercia, el cual va llevando la biomasa hacia un dado de extrusión el cual se encarga de darle la forma final a la briqueta. Las densidades que se obtienen suelen ser de 1000 – 1200 Figura 4. Densificación por impacto. Fuente. (Ortiz et al.,s.f) 2.2.2.4 Briqueteadoras hidráulicas o neumáticas En estos sistemas, la presión es producida por cilindros accionados por sistemas hidráulicos o neumáticos. Estos equipos son de muy poco consumo y requieren poco mantenimiento. Las densidades que se obtienen suelen ser de 700 – 800. 10 Figura 5. Briqueteadora con gata hidráulica y tornillo de potencia. Fuente. Fotografía tomada en el laboratorio Carbón-Biomasa (PUCP, 2014). 2.2.3 Aglomeración Según Rumpf (1975), la aglomeración es un término genérico que indica la combinación de partículas con modificación de tamaño. Según Pietsch (1991), la aglomeración consiste en la unión de partículas de tamaño pequeño debido a fuerzas físicas que actúan a distancias cortas. En resumen, se puede definir la aglomeración en un aspecto científico como la agrupación de partículas pequeñas que debido a fuerzas internas o externas, forman un conjunto de mayor tamaño. Los mecanismos enlazantes para el aumento de tamaño por aglomeración fueron definidos y clasificados por Rumpf (1962) y posteriormente fueron recogidos por Pietsch (1991). Durante una operación particular de aumento de tamaño se pueden aplicar más de un mecanismo. Se dividen en cinco grupos y varios subgrupos. 11 Figura 6. Mecanismos de aglomeración que actúan sobre las partículas. Fuente.(Fonseca, 2011) 2.2.4 Briquetas Según el diccionario de La Real Academia de la Lengua Española, Briqueta (Del fr. briquette, y este del neerl. medio brick) es un conglomerado de carbón u otra materia en forma de ladrillo (RAE, 2001). El término "briqueta" es un término confuso, puesto que la briqueta puede estar fabricada con uno o más materiales compactados (desechos de biomasa). La materia prima de la briqueta puede ser biomasa forestal, biomasa residual industrial, biomasa residual urbana, carbón vegetal o simplemente una mezcla de todas ellas (García, Marcos y Fernández, 1997). La briqueta es un biocombustible sólido que se obtiene mediante la compactación o densificación de residuos (de origen lignocelulósico u otros materiales). Se producen bajo la aplicación de grandes presiones y temperaturas elevadas que provocan el auto aglomeración de sus partículas, o mediante bajas y medianas presiones con ayuda de una sustancia aglomerante para lograr su compactación. (Vicente, 2017). 12 Generalmente, las briquetas están hechas con materia residual, como madera, cascarilla de arroz, bagazo de caña de azúcar, residuos de pulpa de papel, papel, cascara de coco, residuos de algodón, cartón, carbón, etc. (Olivares, 2011) La briqueta más utilizada es la fabricada a base de aserrín, también conocida como leñeta, no utilizan ningún tipo de aglomerante ya que la humedad y la propia lignina de la madera funcionan como adhesivo natural (Olivares, 2011). Las briquetas o leñetas son una fuente de energía calorífica renovable, clasificadas como bioenergía sólida que sirve como combustible (biocombustible) en calderas, hornos, parrillas, cocinas, etc. Estas leñetas compactas son utilizadas para calefacción, cocina y uso industrial como ladrilleras, cementeras, metalurgias, secadores, tostadores y demás procesos que consumen grandes cantidades de madera (Olivares, 2011). Es un producto renovable y ecológico, que generalmente se produce en forma cilíndrica o de ladrillo pero que podría adoptar otras formas similares como plaquetas o discos dependiendo el uso que se le fuese a dar. Otras formas usuales son las de prisma cuadrado o prisma hexagonal hueco. Las briquetas son 100% naturales, algunas se hacen de desperdicios forestales tales como el aserrín, la viruta, chips, ramas, restos de poda, raleo fino, etc., estos mismos desperdicios son molidos, secados a un 10% de humedad y luego se compactan por medios mecánicos (Olivares, 2011). Las características que se mencionan a continuación se centralizarán en las briquetas obtenidas con biomasa forestal, procedentes de residuos forestales (podas, claras, clareos, etc.) o de industrias de primera o segunda transformación de la madera. No se hará referencia a las briquetas de carbón vegetal. Las principales características físico/químicas de las briquetas son (Marcos, 1994): 13 2.2.4.1 Forma, tamaño La forma de las briquetas puede ser muy variable y depende de la maquinaria utilizada en su obtención. Sin embargo, casi todas las briquetas fabricadas en la actualidad son de forma cilíndrica. También, una forma común de las briquetas es la de sección octogonal con un hueco redondo en el centro, con esta forma de briqueta se consigue una ignición más rápida; esto puede resultar ventajoso o perjudicial (dependiendo del objetivo buscado). Otra forma es la sección rectangular, ligeramente redondeada en las cuatro esquinas lo que impide la desintegración con los golpes. Este tipo de briqueta arde más despacio pero se almacena mucho mejor pues ocupan menos volumen a igualdad de peso que el tipo cilíndrico o el de prisma octogonal hueco (Marcos, 1994). El tamaño de las briquetas varía dependiendo del uso que se le dará y la máquina briquetadora que se usará para fabricarlas. La máquina define el grosor (ancho de la briqueta mientras que el productor definirá el largo de la briqueta. Para industria el largo varía entre 30 y 100 cm, para productores de uso menor el largo estará entre 10 a 50 cm y para el sector familias el largo será entre 2 a 6 cm. Gracias a la forma y tamaño de la briqueta, inferior al de la leña, es que se puede manejar con pala y cargarse en calderas en las que sustituye al carbón mineral (Marcos, 1994), carbón vegetal o leña. Generalmente la briqueta está pensada para uso doméstico, en chimeneas o calderas individuales. 14 Figura 7. Forma de las briquetas Fuente. (Fonseca, 2011). 2.2.4.2 Aspecto (color y brillo) Como la composición de las briquetas es variable, también lo será su color, dependiendo del tipo de la materia orgánica, como si en la cara exterior de la briqueta se produce la baquetización de la misma, el color es más oscuro y parece como negruzco. El color de la briqueta es igual al del aserrín utilizado aunque lo ideal y lo más llamativo para los clientes es asemejar el color de la briqueta al de la leña para que así en las chimeneas parezca que arda leña. 2.2.4.3 Densidad Otra de las características de la briqueta es que presenta mayor densidad que otros combustibles elaborados a base de residuos maderables lo cual facilita su transporte, manipulación y almacenamiento; resultando una ventaja al comparar las briquetas con otros combustibles forestales. 15 El objetivo final del proceso de briquetado es obtener un producto final de mayor densidad que los productos iniciales. A mayor densidad la briqueta ocupa menos volumen (a igualdad de peso) que la leña por lo tanto su manipulación será más sencilla. Los factores que influyen en la densidad de la briqueta son de dos tipos (Marcos, 1994): 1. La materia prima empleada. Cuanto mayor sea la densidad de la materia prima mayor será la densidad del producto final. Si la materia prima es madera debemos indicar que por lo general las maderas de las frondosas (encina, robles, haya, castaño, entre otros) son más densas que las maderas de las coníferas (pinos, abetos, cedros). Con la corteza ocurre algo parecido siendo más densas las cortezas de frondosas que las de coníferas. 2. La presión ejercida por la prensa en el proceso de fabricación. Las presiones de compactación son variables, dependiendo de la maquinaria empleada, a mayor presión, mayor densidad lograda en el producto final. Para determinar la densidad de la briqueta deben realizarse ensayos de laboratorio. Una forma empírica para calcular el valor aproximado de la densidad de la briqueta basta con evaluar la relación de su masa (en una balanza) y su volumen (cálculos geométricos). 2.2.4.4 Humedad La humedad de la briqueta es una característica que está en función del proceso de secado que sigue el aserrín. Este proceso de secado puede ser al ambiente o mediante horno. Para el proceso de briquetado que sufre la materia prima se suelen utilizar partículas con una humedad menor del 12% (García et al., 1997), además, este proceso de prensado (briquetado) quema un mínimo de humedad de las partículas; al final la humedad de la briqueta resulta ser de 8 - 10% a la salida de la prensa. Posteriormente puede ocurrir que: 16 • Si, las briquetas son envasadas en bolsas plásticas, ya no absorben humedad del ambiente y su humedad sólo aumenta levemente debido al aire encerrado en la bolsa plástica. • Si, las briquetas están al aire libre éstas pueden absorber humedad del ambiente debido a que la madera es higroscópica. Sin embargo durante el proceso de briquetado se genera calentamiento en la superficie lateral exterior que produce un baquelizado en la briqueta. Este proceso origina que en el exterior de la briqueta aparezca una fina “película plástica”, de color más o menos negruzco, que impide la absorción de humedad al interior del producto. Esta característica es muy importante debido a que el poder calorífico de cualquier biocombustible forestal disminuye al aumentar la humedad del mismo. 2.2.4.5 Composición química La composición química elemental de las briquetas condiciona el poder calorífico. La composición química de briquetas dependerá del material utilizado. Si se emplean aditivos, se deberá tener en cuenta la composición química de los mismos (Marcos, 1994). Lo ideal es conocer los porcentajes (en peso) de madera, corteza y aditivos empleados, así como la humedad a la que se manipulan estos productos. Conocidos estos porcentajes puede evaluarse de forma aproximada la composición química de las briquetas (Marcos, 1994). 2.2.4.6 Poder calorífico El poder calorífico es la característica fundamental de un combustible el cual lo define como tal. Altos poderes caloríficos indican buenos combustibles y bajos poderes caloríficos señalan malos combustibles. El poder calorífico depende fundamentalmente de la composición química del combustible (Barahona, 2011). 17 Para el caso de las briquetas, el poder calorífico está en función del material del cual está compuesto. Suponiendo que la briqueta está compuesta de madera sin aditivos, entonces su poder calorífico será igual al de la madera que la conforma. Análisis realizados en las briquetas indican que el poder calorífico de las briquetas es mayor a 4 300 kcal/kg. 2.2.4.7 Friabilidad Un material es friable cuando se desmenuza fácilmente (que es lo contrario la resistencia al golpeteo sin desmenuzarse). La friabilidad es una variable muy importante en las briquetas, pues se están manipulando continuamente y chocando unas con otras. 2.2.5 TIPOS DE PROCESO DE FABRICACION 2.2.5.1 Artesanales En este tipo no intervienen equipos sofisticados, ya que no se necesita producir gran cantidad, es decir que, con medios primarios (caseros) se puede pensar en un molde la biomasa mezclada con algún tipo de aglutinante y secarla posteriormente para su utilización. En este proceso lo que importa es conformar las briquetas y obtenerlas de una forma no continua, práctica y sencilla, sin ser estricto y preciso en parámetros como proporción de mezcla entre materia prima y aglutinante, presión de compactación, tiempo y forma de secado. La presión de compactación es baja, hasta 5 MPa en promedio, debido al uso de altas cantidades de aglutinante que ayuda a la cohesión entre partículas del material. Se utilizan aglutinantes como estiércol de animales, papel, aserrín, almidones, arcillas, y 18 otros. En las siguientes figuras se aprecian los instrumentos utilizados para la fabricación de briquetas de forma artesanal. (Vicente, 2017). 2.2.5.2 Semindustriales En este tipo de proceso, las presiones se encuentran en el rango de 5 a 100 MPa. El proceso de fabricación tiende a ser continuo, con medianas producciones de briquetas. Las presiones en el campo semindustrial son mayores que en el artesanal y, debido a esto, en algunos casos la materia prima alcanza un grado de autoaglomeración, permitiendo el uso en menores o nulas proporciones de aglutinante para la mezcla, lo que ayuda a reducir costos de producción. Debido a ello, se hace necesario secar la materia prima previo a la briquetación. Un aspecto muy importante que se debe tener en cuenta es que la humedad del material debe estar en un rango del 15 al 20 %. Si la humedad es mayor, como las presiones internas al compactar son grandes, el incremento de la humedad causa mayor cantidad de vapor de agua producido por la temperatura que se genera durante la compresión, por lo que la briqueta se resquebraja superficialmente al enfriarse, o puede producir una explosión que lanza la briqueta como proyectil. En el caso de un brusco incremento de humedad en el material de entrada, la explosión de vapor puede incluso dañar la prensa. Usualmente se tiene entre una a dos fases de compactado. (Vicente, 2017). 2.2.5.3 Industriales Con respecto a los procesos industriales, se disponen de máquinas de altas presiones de compactado, en el orden de más de 100 MPa y grandes niveles de producción continua. No es necesario utilizar aglutinante, pero es requisito fundamental obtener materia prima lo más seca posible, normalmente con una humedad del 5 al 15 % en base húmeda, 19 considerándose como óptima alrededor del 7 al 12 % (conforme a la norma DIN 51731) y tamaño de las partículas menor a 15 mm. A estas presiones la mezcla o materia prima se autoaglomera por el aumento de la temperatura durante el compactado, ya que se trata de material lignocelulósico que aporta lignina propia como aglutinante. Por ejemplo, la madera al ser calentada sobre el rango de su temperatura de plasticidad, que es aproximadamente 165 ºC, pierde su elasticidad permitiendo comprimirla de manera más fácil. Generalmente se tienen varias fases de compactado. En algunas industrias, o plantas de briquetación, se utilizan secadoras, trituradoras, tamizadoras, filtros, recolectores de polvos briqueteadoras con resistencias eléctricas, esto ayuda a la autoaglomeración. Si a esto se le suma a esto las presiones elevadas de compactación, se obtienen briquetas de buena calidad, con excelentes propiedades mecánicas y de friabilidad que son importantes a la hora de transportarlas y almacenarlas. (Vicente, 2017) 20 3 MATERIALES Y METODOS 3.1 Materiales y equipos Los materiales que se utilizaron fueron aserrín, papel de periódico picado, agua y una briqueteadora artesanal. 3.2 Lugar de elaboración El lugar de elaboración de las briquetas artesanales fue hecho en la ciudad universitaria, en la facultad de ciencias forestales y del ambiente. 3.3 - - Procedimiento Primero se obtuvieron los materiales y el equipo a utilizar. Luego se pasó a piquetear el papel periódico y a mojarlo con el agua, hasta que el papel este casi disuelto con el agua. Posteriormente se pasa a mesclar con el aserrín de la especie indicada (la mescla de aserrín y papel mojado están dadas en diferentes volúmenes: 1) 2:2, 2) 4:2, 3) 4:2, 4) 1:4 respectivamente aserrín: papel) Luego se pasó a prensar la mescla en la briqueteadora. Presionando fuertemente hasta expulsar todo el agua que se pueda. Finalmente se dejó secar las briquetas al aire libre. Y ya está lista para usarse. 21 4 RESULTADOS 22 5 CONCLUSIONES Las briquetas de aserrín son un biocombustible 100% ecológico, que brinda energía calorífica al quemarse y que se obtiene de la compactación de los residuos maderables tales como aserrín, trozos de madera, viruta y astillas. Estos residuos se obtienen de la industria maderera que trabaja bajo las leyes forestales y que es supervisada por el estado para controlar la deforestación. Las briquetas de aserrín presentan ventajas físicas respecto a la leña. Estas son: fácil trasporte, permiten una adecuada manipulación, son fáciles de empaquetar puesto que su volumen es reducido, de rápido encendido y al no tener aglomerante se hace fácil el trozado o corte. El proceso para la fabricación de briquetas que se ha diseñado en el presente trabajo tiene como determinante la máquina briquetadora puesto que se convierte en el cuello de botella del proceso y fija la capacidad productiva. Los elementos como maquinaria, equipo y materiales usados en las distintas etapas del proceso de fabricación pueden ser fácilmente reemplazados por elementos de menor costo y que se adapten mejor a las necesidades de la empresa maderera que las implemente. Se puede concluir que en la actualidad se emplea un amplio rango de tecnologías para la obtención de pellets y briquetas; variando, en el principio mecánico de compactación utilizado. Sin embargo, el tipo de prensa más notoria es la prensa de tornillo sinfín; siendo, este último equipo el seleccionado para la realización del análisis técnico-económico. 23 El densificado requiere pre-tratamientos con el fin de mejorar su calidad como producto. Es por ello que la reducción y separación granulométrica resultan fundamentales para su desarrollo de una manera óptima. Para el caso del poder calorífico de los pellets y briquetas será función del material de procedencia. Suponiendo que es madera y corteza sin aditivos su poder calorífico será el de la madera de la que proviene. Si la briqueta o pélet incluyen restos de lijado el poder calorífico es menor pues aparecen los áridos de la lijadora. Estos áridos también darán lugar a un mayor porcentaje de cenizas en la combustión. Las briquetas son un producto 100 % ecológico y renovable, catalogado como biomasa sólida, que viene en forma de cilindros o ladrillos compactos. La briquetas más utilizadas y de mejor calidad son las realizadas con biomasa natural, es decir con serrín natural compactado, las cuales no utilizan ningún tipo de aglomerante ya que la humedad y la propia lignina de la madera funcionan como pegamento natural. La combustión de las briquetas es tranquila, constante y sin producir grandes humos. Además únicamente produce un 1% de ceniza, y tiene un alto poder calorífico, 2,21 Kg de briquetas sustituyen a 1 litro de gasoil. Su modo de empleo es similar al de la leña tradicional, por lo que pueden utilizarse en cualquier sitio donde se utilice leña, como por ejemplo en estufas, chimeneas, salamandras, hornos, calderas o actividades industriales. 24 Lo que quisimos demostrar era que las briquetas de aserrín, al poseer más poder calorífico y menos humedad, eran un sustituto perfecto de la leña. Que es valorado como fuente energía económica, renovable y 100% ecológica porque su uso no genera efectos perjudiciales para el medio ambiente; genera menos humo, importante dato pues según la (FAO, 2014) El uso de las briquetas contribuye a la mejora de la calidad de vida de en hogares que disponen de su uso con una alternativa de elección de combustible para el 56% de familias; otra razón es la preservación de la salud de los niños menores a 5 años quienes presentan mayor riesgo a la exposición humo y mitigaría la emisión de gases de efecto invernadero y la contaminación del aire dentro de los hogares de familias de bajos recursos siendo una transición a un nuevo combustible más limpio contribuyendo a un “Perú sin humo”. 6 Barbosa, F. (2009). REFERENCIA BIBLIOGRAFICA Ford, Briquetas, Asadores…. Recuperado de http://cein.inaoep.mx/panchon/index.php?topic=135.0 Casas, W. A. (2012). Optimizacion de produccion de Briquetas de carbon y biomasa. 786. 25 Fonseca E. 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