implementacion de la tecnologia de la...
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UNIVERSIDAD CENTROAMERICANA “JOSE SIMEON CAÑAS”
IMPLEMENTACION DE LA TECNOLOGIA DE LA GASIFICACION PARA OPERAR EN
LOS BENEFICIO DE CAFE
TRABAJO DE GRADUACION PREPARADO PARA
FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA
PARA OPTAR AL GRADO DE
INGENIERO MECANICO
POR
JOSE BENJAMIN MELENDEZ DIAZ ARTURO ENRIQUE RODRÍGUEZ URRUTIA GUILLERMO ANTONIO URRUTIA CORTÉZ
MAYO 2006 SAN SALVADOR, EL SALVADOR, C.A.
RECTOR
JOSE MARIA TOJEIRA, S.J.
SECRETARIO GENERAL
RENE ALBERTO ZELAYA
DECANO DE LA FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA
CELINA PEREZ RIVERA
DIRECTOR DEL TRABAJO
HERBERT SCHNEIDER
LECTOR
ISMAEL SANCHEZ
AGRADECIMIENTOS A Dios todo poderoso, por toda la ayuda y guía recibida a lo largo de todos los años de carrera, por
brindarnos la bendición de llevar a buen término nuestros estudios universitarios.
A nuestros padres por todo el apoyo que nos han dado a lo largo de todos estos años de
formación.
A Don Andreas Brodersen y al personal del beneficio Atapasco por el apoyo brindado.
DEDICATORIA
A mi madre, por todo su amor, sacrificios y apoyo, en especial en los momentos difíciles, en los que
no con regaños, si no con amor y comprensión me ayudo en todo instante a salir adelante.
A mi abuela Lidia, quien cuando pequeño me inculcó disciplina y dedicación en los estudios. Y por
todas sus oraciones.
A mis hermanos: Alfredo y Álvaro, por su cariño.
A mi familia y mis amigos quienes siempre me han apoyado y animado.
Arturo.
A mi papá y a mi mamá, por brindarme el apoyo necesario para poder alcanzar esta meta en mi
vida.
A mis amigos por estar siempre conmigo.
Guillermo.
A Dios Todopoderoso por concederme una de las peticiones de mi corazón. A El sea La Gloria.
A mis padres y mi hermana por mostrarme el camino hacia Dios, y por apoyarme en todo momento
no importando cuales fueron las circunstancias ni sus consecuencias.
A mis maestros, porque contribuyeron enormemente para que mis ánimos nunca desmayaran.
A mis compañeros, por hacer que la carga académica fuera menos pesada, y que debido a muchas
experiencias vividas, seguramente muchos de nosotros quisiéramos vivirlas de nuevo.
A mi hermano en Cristo Amado Nahum Galdámez, su esposa Norita e hijos, por su ayuda espiritual
y material que incondicionalmente han mostrado hacia mí en todo momento.
Benjamín.
i
RESUMEN EJECUTIVO
La gasificación es un proceso termoquímico que permite convertir un combustible sólido, en un
combustible gaseoso conocido como gas sintético o gas pobre, mediante un proceso de oxidación
parcial. Este gas obtenido del proceso de la gasificación puede utilizarse en turbinas de gas o en
motores de combustión interna y reducir el consumo de combustibles fósiles.
Dado que en El Salvador se produce una cantidad considerable de residuos biomásicos producto
de las actividades agrícolas y en particular en el proceso del beneficiado de café, los subproductos
de este proceso, tales como la leña que resulta de las podas anuales de los cafetales, y la pulpa
del café que por lo general es considerada un desecho orgánico por los beneficios de café, pueden
ser utilizados en el proceso de la gasificación para producir gas sintético, y este aprovecharlo
como una fuente alternativa de energía en los beneficios de café. El presente trabajo estudia la
posibilidad técnica de implementar la gasificación en los beneficios de café, y esta desarrollado
cinco capítulos, los cuales se enumeran a continuación:
Capítulo I: Introducción.
Capítulo II: Fundamentos teóricos.
Capítulo III: Descripción del proyecto y tareas realizadas.
Capítulo IV: Pruebas experimentales.
Capítulo V: Conclusiones y recomendaciones.
Capítulo I: Introducción
En este primer capítulo se encuentran las generalidades del presente trabajo de graduación, a lo
largo del proyecto se trabaja en el proceso de restauración, puesta en marcha y pruebas de
funcionamiento de un gasificador marca ANKUR, modelo BG-10WW-NW7. Se presentan también
tanto los alcances como los objetivos generales y específicos del proyecto. En general el fin último
del presente trabajo es evaluar la posibilidad técnica de utilizar la madera y pulpa del café como
combustible para un gasificador de corriente invertida (tipo downdraft) en un beneficio de café.
Capítulo II: Fundamentos teóricos
En la primera parte de este capítulo se define el proceso de gasificación, también se explican los
diferentes subprocesos que la componen como el secado, pirolisis o descomposición térmica,
oxidación o combustión y reducción. Dentro de esta parte además se mencionan los factores que
afectan directamente el proceso de la gasificación tanto operativo como los que dependen del
residuo gasificante. También se presenta la información sobre las aplicaciones del gas, y también
las ventajas y desventajas que presenta esta tecnología.
ii
En la segunda parte de este capítulo se presenta una descripción de los diferentes tipos de
gasificadores que existen.
Y por último se encuentra una pequeña investigación de la rentabilidad y disponibilidad de biomasa
en El Salvador.
Capítulo III: Descripción del proyecto y tareas realizadas
En esta parte se describe de manera detallada el gasificador utilizado, así como todos los trabajos
realizados durante el proceso de reconstrucción y puesta en operación. También se encuentra un
pequeño análisis de la materia biomásica que se utilizaría a lo largo de las pruebas de
funcionamiento.
Capítulo IV: Pruebas experimentales
En este capitulo, se describe el desarrollo de la etapa experimental y de pruebas de
funcionamiento que se realizaron en el gasificador. Se identifican en primera instancia aquellas
variables que influyen en su funcionamiento y desempeño, como son la temperatura, presión,
relación agente gasificante y los residuos, tamaño y características de la materia prima utilizada,
etc.
Luego se hace mención a los diferentes parámetros de funcionamiento que fue posible medir y en
que puntos del sistema se tomaron las mediciones, de la misma forma se enumera la
instrumentación y los equipos utilizados a lo largo de las pruebas de funcionamiento del
gasificador. También se describe el procedimiento experimental que se desarrolla para poder llevar
a cabo todas las mediciones.
Luego de se presentan de manera ordenada los resultados obtenidos tanto en lo que respecta a la
composición química del gas, como a los parámetros de funcionamiento del gasifcador en las
diferentes pruebas de funcionamiento que se llevaron a cabo tanto con madera como con pulpa de
café. En esta parte los resultados obtenidos son comparados con los datos de diseño
proporcionados por el fabricante, esto con el objetivo de poder tener un parámetro de comparación
para poder evaluar el desempeño del gasificador en cada una de las “corridas”.
En la ultima parte de este capítulo se exponen los análisis de los resultados, primero los obtenidos
utilizando madera y luego en lo que se utilizó pulpa de café.
Capítulo V: Conclusiones y recomendaciones
En este último capítulo se presentan las conclusiones a las que se llega luego de llevar a cabo el
análisis de los resultados obtenidos en los diferentes muestreos, así como las recomendaciones
iii
pertinentes con el objetivo de mejorar el desempeño del gasificador en el momento de su
funcionamiento.
Anexos En los anexos se presentan primero los manuales de operación y mantenimiento para el
gasificador. Luego se presentan los cuadros y gráficas de los resultados de los análisis que se
llevaron a cabo. También se presentan las fotografías y planos del gasificador y de la
instrumentación utilizada para medir los diferentes parámetros de funcionamiento. Por ultimo se
muestran los informes de laboratorio de los análisis de gases de combustión llevados acabo por los
laboratorios de LaGeo y por DIMMA.
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v
INDICE
Resumen Ejecutivo………………………………………………………………………………………… i Indice…………………………………………………………………………………………………………. v Siglas............................................................................................................................................... vii
Abreviaturas..................................................................................................................................... ix
Simbología........................................................................................................................................ xi
Prólogo.............................................................................................................................................xiii
CAPITULO I: Introducción................................................................................................................1
Introducción general.....................................................................................................................1
Antecedentes................................................................................................................................1
Alcances.......................................................................................................................................2
Objetivos......................................................................................................................................2
Objetivo general................................................................................................................2
Objetivos específicos........................................................................................................2
CAPITULO II: Fundamentos teóricos...............................................................................................3
Proceso de gasificación………………….......................................................................................3
Termoquímica del proceso de gasificación.......................................................................3
Factores determinantes de la gasificación........................................................................5
Factores de operación.........................................................................................6
Factores dependientes del residuo gasificado....................................................7
Acondicionamiento del gas...............................................................................................8
Aplicación del gas................................................................................................8
Economía..........................................................................................................................9
Ventajas y beneficios de la gasificación............................................................................9
Tipos y principios de operación del gasificador..........................................................................10
Tipos de gasificadores.....................................................................................................10
Gasificadores de corriente ascendente o tiro directo.........................................10
Gasificadores de corriente descendente o tiro invertido………………………....12
Gasificador de tiro transversal...........................................................................13
Gasficador de lecho fluidizado...........................................................................14
Rentabilidad y disponibilidad de la biomasa en El Salvador......................................................15
Biomasa disponible en El salvador..................................................................................16
Demanda de leña en El Salvador....................................................................................18
Fuentes de leña...............................................................................................................18
Precios de la leña............................................................................................................19
vi
Disponibilidad y rentabilidad de la leña en los beneficios de café..................................19
CAPITULO III: Descripción del gasificador y tareas realizadas..................................................21
Generalidades del gasificador....................................................................................................21
Combustibles a analizar.............................................................................................................23
Leña................................................................................................................................23
Pulpa de café..................................................................................................................24
Cuantificación de residuos biomásicos generados....................................................................25
Trabajos de reconstrucción realizados.......................................................................................27
Estado del gasificador.....................................................................................................27
Trabajos realizados.........................................................................................................27
CAPITULO IV: Pruebas experimentales…….................................................................................29 Introducción................................................................................................................................29
Identificación de las variables a controlar...................................................................................29
Instrumentación e instalación de equipos...................................................................................31
Equipo utilizado...............................................................................................................32
Procedimiento experimental……………….................................................................................33
Resultados obtenidos……………………….................................................................................34
Primera sesión con madera.............................................................................................34
Segunda sesión con madera...........................................................................................36
Primera sesión con pulpa................................................................................................38
Observaciones de los resultados obtenidos………………………….……………………..40
Análisis de resultados………………………………………………………...………………………..41
Madera……………………………………………………………………………….………….41
Pulpa………………………………………………………………………….…………………42
CAPITULO V: Conclusiones y recomendaciones.........................................................................44 Conclusiones..............................................................................................................................44
Recomendaciones......................................................................................................................44
CAPITULO VI: Glosario…………………………………………………………….……….……….…….46
CAPITULO VII: Referencias.............................................................................................................47
CAPITULO VIII: Bibliografía............................................................................................................48
ANEXO A. ANÁLISIS Y RECOLECCIÓN DE DATOS. ANEXO B. MANUAL DE OPERACIÓN. ANEXO C. PLANES DE MANTENIEMINTO Y SEGURIDAD ANEXO D. PLANOS DEL GASIFICADOR Y FOTOS DE RECONSTRUCCION ANEXO E. EQUIPOS DE MEDICIÓN ANEXO F. ANÁLISIS DE LABORATORIOS
vii
Siglas
DIMMA S.A. de C.V.: Distribución, Montaje y Mantenimiento
CATIE: Centro Agronómico Tropical de Investigación y enseñanza
CESSA: Cementos de El Salvador
GEO: Geotérmica de El Salvador
viii
ix
Abreviaturas
Max. Máximo
Min. Mínimo
Etc. Etcétera
P1 punto 1
P2 punto 2
P3 punto 3
P4 punto 4g/Nm3
MJ/m3 MegaJoules sobre metros cúbicos
Ha Hectárea
m³/ha*año metro cúbico sobre hectárea por año
qq Quintal
Kcal/kg Kilocaloría sobre kilogramo
m3/h Metros cúbico por hora
RPM Revoluciones por minuto
kJ/m³ KiloJoules sobre metro cúbico
PPM Partículas por millón
x
xi
Simbología
CH4 Metano
C2H6 Etano
CH3OH Metanol
CO2 Dióxido de carbono
CO Monóxido de carbono
CaO Oxido de calcio
H2 Hidrógeno
H2O Agua
H2S Ácido sulfhídrico
K2O Oxido de potasio
MgO Oxido de magnesio
N2 Nitrógeno
P2O5 Pentaóxido de difósforo
xii
xiii
Prólogo
El presente trabajo de graduación evalúa el funcionamiento de un gasificador de tiro descendente
para producir gas pobre utilizando biomasa, con la finalidad de ver si es o no recomendable que
este sea utilizado en un beneficio de café, como una fuente de energía alternativa.
El gasificador que se utilizó para las pruebas es de origen hindú, que se encontraba fuera de uso
desde hace varios años, por lo que antes de comenzar cualquier tipo pruebas de funcionamiento,
se tuvo la necesidad de reparar o reemplazar piezas que se encontraban dañas.
Una vez, realizadas las labores de restauración, se construyó un sistema de tiro inducido con la
capacidad de poder variar la velocidad del ventilador según fuera la necesidad de un mayor o
menor suministro de aire dentro del reactor, según lo requiriera el caso.
Las pruebas de operación del gasificador se realizaron con dos diferentes tipos de biomasa, las
primeras con madera y las ultimas usando pulpa de café, con la intención de encontrar la materia
prima más adecuada para la producción de gas pobre y con el mayor valor de poder calorífico.
Antes de cargar el reactor con estos materiales se enviaron muestras de cada uno los laboratorios
de CESSA, de donde se obtuvo el valor de poder calorífico tanto de la madera a utilizar como de la
pulpa café.
Durante las pruebas con madera, se cargó el gasificador en un primer conjunto de corridas y
muestreos con trozos de madera de aproximadamente 5 cm. de lado en cada cara, en el transcurso
de las primeras, no solo se observó el funcionamiento y operación de este, conjuntamente se
midieron diferentes parámetros de operación del gasificador a lo largo del tiempo, tales como:
presión y temperatura ambiental, peso de la carga de biomasa en el reactor, velocidad y
composición de los gases de combustión, medición de temperaturas y presiones en diferentes
puntos del sistema, tiempo de operación, peso de los residuos sólidos en el reactor y las
revoluciones por minuto a las que trabaja el motor.
Dentro de los análisis realizados en las pruebas de funcionamiento con madera, se analizaron los
gases de combustión producidos durante el proceso de gasificación, tanto la toma de muestras
como los análisis de composición del gas fueron realizados por los laboratorio de LaGeo. Con los
resultados obtenidos de estos análisis se pudo observar que el gasificador puede producir gas
pobre, pero no de forma continua, sino que su calidad y composición fluctúan a lo largo de la
operación, debido entre otras variables a que el tamaño de los trozos de madera debe ser aun más
xiv
pequeño para evitar que estos se atoren a la salida del reactor y que provoquen un suministro
insuficiente de materia hacia la zona de reducción del gasificador. Por lo que es recomendable
utilizar trozos de madera de 2 cm de largo en todas las caras, para lograr que el suministro de
biomasa desde el reactor hacia la zona de reducción sea continuo.
Luego se probó el gasificador con viruta de madera, pero esta no fue capaz de producir gas pobre,
ya que por las características físicas de la viruta, se creaba un “colchón” en el difusor de materia
hacia la cámara de combustión.
Terminadas las pruebas con madera, se procedió a limpiar todo el gasificador y a cargar el reactor
con pulpa de café. Para estudiar la tendencia del comportamiento que presenta la pulpa en los
patios de secado por energía solar, se realizó un experimento en el que la cantidad de pulpa a
analizar fue de 92 kg de pulpa y el tiempo de secado fue de cuatro días.
Al igual que en las pruebas con madera, a las realizadas con pulpa de café se le midieron
diferentes parámetros de operación al gasificador a lo largo del tiempo, como peso de la carga de
biomasa en el reactor, presión y temperatura ambiental, medición de temperaturas y presiones en
diferentes puntos del sistema, tiempo de operación, peso de los residuos sólidos en el reactor,
velocidad de motor y composición de los gases de combustión.
Contrario a lo ocurrido con la madera, con la pulpa de café debido a los tamaños de las partículas y
de las características morfológicas de esta, no se tuvo el problema en el cual la materia quedaba
atorada en la salida del reactor y no alimentaban la zona de reducción. Por lo que su rendimiento
es poco más eficiente.
Dentro de algunos problemas de carácter técnico con los que nos encontramos en el camino
fueron, que la parrilla removedora de cenizas se atoraba con residuos de carbón y, otro problema
fue la acumulación de condensado dentro del filtro de tela.
El gasificador es capaz de producir un gas con alto contenido de Monóxido de Carbono, Metano,
Hidrógeno, Dióxido de Carbono, pero este todavía no cumple con niveles requeridos de estos
componentes, ni con los valores de poder calorífico, como para ser considerado gas pobre.
1
CAPITULO I INTRODUCCIÓN
1.1 INTROCUCCIÓN GENERAL En este trabajo de graduación se desarrolla el proyecto “implementación de la tecnología de la
gasificación para operar en un beneficio de café”, a partir de residuos biomásicos del Beneficio
Atapasco como son la madera y la pulpa de café.
En el cuerpo principal del presente trabajo se presenta una breve descripción del proceso de la
gasificación y una reseña de esta tecnología, reconstrucción y descripción del equipo utilizado, que
es un gasificador marca ANKUR, modelo BG-10WW-NW7. Se detalla el trabajo realizado para su
renovación, puesta en marcha y mantenimiento. De la misma forma se expone la descripción de
las pruebas realizadas y los resultados obtenidos con sus consecuentes conclusiones y
recomendaciones.
Los datos obtenidos y equipos utilizados se presentan en los Anexos.
1.2 ANTECEDENTES El departamento de Ciencias Energéticas y Fluídicas de la Universidad Centroamericana “José
Simeón Cañas” ha impulsado durante la última década varios y diversos proyectos que están
orientados al aprovechamiento de los recursos renovables con que cuenta nuestro país. Entre
algunos de los proyectos están el aprovechamiento de la energía proveniente del sol en forma de
radiación para transformarla en energía eléctrica, también el aprovechamiento de esta energía para
secado de frutas y para calentadores solares.
El aprovechamiento de la biomasa para la generación de energía es un tema muy discutido en
nuestro días a nivel de país, ya que hay programas en el gobierno que buscan utilizar las áreas no
aprovechadas en el territorio nacional para realizar cultivos energéticos que permitan extraer de
ellos la materia prima para la elaboración de biodiesel contribuyendo así a la disminución de las
importaciones de diesel derivado del petróleo, y por tanto a la disminución de su precio en el
mercado nacional.
2
Referente al aprovechamiento de la pulpa de café, este estudio resulta de la inquietud por parte
nuestra de buscar una forma de aprovechar de manera más eficiente el enorme recurso energético
que representa la pulpa en los beneficios de café.
1.3 ALCANCES En nuestro medio no existe documentación de actividades relacionadas con la utilización de
gasificadores para la generación de energía o calor. El presente proyecto constituye una primera
experiencia en la utilización de un gasificador para la generación de gas pobre, como alternativa
para el uso eficiente de la leña y otros recursos biomásicos renovables en El Salvador. En concreto
el trabajo comprende la restauración y puesta en marcha del gasificador ANKUR BG-10WW-NW7
en el Beneficio Atapasco; así como la realización de pruebas con leña y con pulpa de café secada
al sol, realizándose el acondicionamiento de ambas materias primas con los recursos actuales del
beneficio.
1.4 OBJETIVOS 1.4.1 OBJETIVO GENERAL
Evaluar la posibilidad técnica de utilizar la madera y pulpa del café como combustible para un
gasificador de corriente invertida (tipo downdraft) en un beneficio de café.
1.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Restaurar el equipo gasificador y prepararlo para operación.
Estudiar el comportamiento del gasificador a lo largo del tiempo de servicio.
Analizar el gas producido durante el proceso de gasificación, para verificar su composición y si
cumple con los parámetros requeridos para poder ser considerado gas pobre.
Definir los parámetros de funcionamiento óptimos del gasificador, para obtener la mejor
composición de gas pobre, dependiendo de la materia prima a utilizarse en el.
Crear un manual de operación y mantenimiento para el uso correcto del equipo.
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CAPITULO II FUNDAMENTOS TEORICOS
2.1 PROCESO DE GASIFICACION La gasificación es un proceso termoquímico que fue desarrollado con el objetivo de aprovechar de
manera más eficiente los residuos biomásicos de las actividades agrícolas. El proceso de la
gasificación permite convertir un combustible sólido como la biomasa en un combustible gaseoso
conocido como gas pobre, mediante un proceso de oxidación parcial. Este gas obtenido puede
utilizarse en turbinas de gas o en motores de combustión interna.
El proceso de la gasificación comienza cuando un material lignocelulósico, es decir materia
vegetal, se somete a la aplicación de calor para su transformación, y luego ocurre un proceso
conocido como termoconversión. Como ejemplo puede señalarse la combustión directa de la leña
y residuos agrícolas bajo la presencia de aire u oxigeno puro, y que usualmente se utiliza para
generar calor. La pirólisis es parte de este proceso de conversión, y consiste en la destilación
destructiva de la madera en un ambiente libre o de bajo oxigeno y de relativa baja temperatura,
para obtener carbón vegetal, alquitranes, aceites y gases. Una vez se ha llevado a cabo la pirólisis,
se produce a continuación la gasificación de la biomasa, mediante la cual los productos volátiles
reaccionan con oxígeno, vapor de agua, hidrógeno o una mezcla de estos gases para producir una
mezcla gaseosa de bajo, medio o alto poder calorífico.
A continuación se detallan los subprocesos que comprenden la gasificación y los factores que
determinan este proceso.
2.1.1 Termoquímica del proceso de gasificación. El proceso de la gasificación ocurre por una serie de etapas o subprocesos que a su vez involucra
diversas reacciones químicas cuya importancia depende de las condiciones de operación y del
agente gasificante utilizado. Los principales subprocesos que pueden identificarse son el secado,
la pirólisis, la oxidación y la reducción.
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Secado
Es la primera etapa que comprende la gasificación, en este punto la materia vegetal es sometida a
un proceso por medio del cual le es extraída la humedad contenida en ella. Este puede ser tanto
por medios mecánicos o simplemente secar bajo el sol la biomasa a utilizar.
Pirólisis o descomposición térmica
Este proceso se lleva a cabo cuando un combustible biomásico compuesto por lignocelulosa, como
la madera, es sometido a una elevación de temperatura que junto a la nula o baja aportación de
oxígeno en el momento de la reacción, libera o produce sustancias que son volátiles a
determinadas temperaturas. De esta manera se producen sustancias como H2O, CO, CH4, C2H6,
CH3OH.
La aportación de oxígeno al proceso puede ser medida por la suma de diferentes aportaciones: la
propia constitución de materiales lignocelulósicos, el contenido de humedad en la materia utilizada
o la incorporada con los gases comburentes en forma de oxígeno molecular (aire), vapor de agua o
monóxido y dióxido de carbono.
Debido a que los procesos que comprenden la gasificación obedecen a reacciones químicas
generalmente de carácter exotérmico, la temperatura aumenta a lo largo de este proceso. En
síntesis, la pirólisis es el resultado de la transformación térmica de la biomasa a una temperatura
inferior a los 600 ºC. Es decir que mediante el calor, el sólido original es descompuesto en una
mezcla de sólido, líquido y gas. Al sólido originado en esta etapa se le sabe llamar char y a los
líquidos debido a la presencia mayoritaria de alquitranes y vapores condensables se le conoce
como tar.
Oxidación o combustión. Tiene lugar cuando el agente gasificante es un oxidante como el oxígeno o el aire, e implica el
conjunto de reacciones de oxidación, tanto homogéneas como heterogéneas, fundamentalmente
exotérmicas, mediante las que se genera calor necesario para que el proceso se mantenga.
Reducción. Está constituida por las reacciones sólido-gas o en fase gas, a través de las cuales el sólido
remanente se convierte en gas. Se trata de reacciones fundamentalmente endotérmicas, algunas
de las cuales tienen lugar bajo determinadas condiciones, como ocurre con algunas reacciones de
hidrogeneración.
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Las etapas de oxidación y reducción pueden considerarse conjuntamente en una sola etapa de
gasificación en la que tienen lugar todo tipo de reacciones posibles entre el alquitrán y la mezcla
gaseosa presente.
Para poder entender mejor la producción del gas a lo largo del proceso de gasificación, a
continuación se presenta un esquema que detalla los procesos ya mencionados con sus
reacciones químicas.
Cuadro 2.1 Proceso de formación de gas
2.1.2 Factores determinantes en la gasificación Existen una serie de factores que influyen en el proceso de gasificación, pudiendo distinguirse
entre los que se refieren al modo de operación, al sólido gasificado, y los que son inherentes al
diseño del gasificador y de los equipos auxiliares. Estos grupos de factores se describen a
continuación:
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2.1.2.1 Factores de operación Temperatura La temperatura es un parámetro importante en todas las etapas, y por lo tanto en el rendimiento
final del proceso. En concreto, la producción y la proporción de alquitrán, brea y gas en los
productos de pirólisis dependen estrechamente de la velocidad de calentamiento y de la
temperatura final alcanzada. Como idea general puede decirse que a altas velocidades de
calentamiento y alta temperatura final se produce mayoritariamente gas, mientras que a
temperaturas finales y velocidades de calentamiento menores se producen mayoritariamente
líquidos y sólidos.
En la etapa de la gasificación propiamente dicha, dada la reversibilidad de la mayoría de las
reacciones, la temperatura influye en los equilibrios de reacción. En general para distintos
combustibles el aumento de temperatura favorece el aumento del contenido en el gas producto de
H2 y CO en detrimento del CH4 y del H2O.
Presión El aumento de la presión desfavorece las reacciones de gasificación, haciendo aumentar las
proporciones de hidrocarburos y alquitranes. Algunos tipos de gasificadores trabajan a presión
atmosférica y otros suelen trabajar a presión, alcanzando en algunas aplicaciones hasta los 3000
KPa (30 bar).
Relación agente gasificante/residuo Este es uno de los parámetros más importantes en la gasificación, especialmente cuando esta se
autoabastece energéticamente mediante la oxidación parcial, con aire u oxígeno del residuo
tratado. Valores muy bajos de este parámetro pueden indicar que no se genera la cantidad
suficiente de energía para mantener el proceso en las condiciones adecuadas, produciendo una
disminución del rendimiento. También, cuando el agente gasificante es aire, existe además un
efecto de dilución por parte del N2, por eso hay un valor óptimo de la relación gasificante/residuo
para cada proceso, que depende básicamente de la composición del residuo gasificado. Con esto
se conjuga, por un lado el aumento de temperatura que produce una disminución de la proporción
de residuo sólido y condensables generados en la etapa de pirólisis, y por otro lado la disminución
de la calidad del gas.
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2.1.2.2 Factores dependientes del residuo gasificado Análisis elemental El contenido de Carbono, Hidrógeno, Nitrógeno, Azufre, Cloro y Oxígeno influye en la proporción
agente gasificante/residuo óptima, además de delimitar la producción de contaminantes del tipo de
Óxidos de Nitrógeno y/o Azufre, o de Cloruro de Hidrógeno.
Análisis inmediato Proporciona el contenido de cenizas, material volátil y carbono fijo. El material volátil sería el que
abandona el sólido durante un proceso de pirólisis. El carbono fijo y las cenizas constituyen el
sólido residual. El contenido de cenizas proporciona la cantidad de sólidos que será necesario
retirar del gasificador por unidad de masa procesada. No es deseable sobrepasar un contenido del
10%, aunque se han gasificado residuos con hasta 24% de cenizas. Estas cenizas hay que
retirarlas del gasificador para evitar su acumulación. Una propiedad importante de las cenizas es
su punto de fusión, si este se sobrepasa pueden formarse escorias que van a obstruir los equipos.
De igual manera, las cenizas al ser inertes, no intervienen en los equilibrios químicos de las
reacciones de gasificación, pero pueden tener un efecto catalítico acelerando la reacción de
gasificación del residuo carbonoso con vapor de agua, especialmente al existir óxidos metálicos
como K2O, CaO, MgO, P2O5, etc.
Poder calorífico Puede indicarse el superior o el inferior. Este parámetro es el que determina la máxima energía
aprovechable de un residuo desde el punto de vista de su uso como combustible.
Tamaño y características de partícula Durante el proceso de pirólisis habrá un calentamiento de las partículas, difusión de reactivos
hacia la partícula y de productos desde este hacia el medio gaseoso que la rodea, y reacciones
sólido-gas en la superficie sólida, por tanto el tamaño de la partícula influye en el tiempo necesario
para que el proceso tenga lugar y en el volumen del reactor adecuado para ello. Para variar el
tamaño de la partícula se pueden considerar los procesos de densificación y de molienda, pero
estas posibilidades elevan mucho los costos de operación. Los residuos poco densos pueden crear
problemas de formación de canalizaciones preferenciales o dificultar la fluidización.
Humedad Influye sobre la viabilidad del proceso, también sobre el balance térmico del proceso, ya que una
parte del calor producido debe utilizarse para evaporar esa cantidad de agua. También influye
sobre la composición del gas de salida, incluso desplazando algunas reacciones. En general se
aceptan humedades entre el 10 y 20 % para lechos móviles y hasta el 40 % para lechos fluidos.
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2.1.3 Acondicionamiento del gas Dependiendo de la aplicación, el tipo de gasificador y los contaminantes presentes en el
combustible, un cierto nivel de acondicionamiento del gas (limpieza/enfriamiento) es requerido. Las
impurezas que aparecen con frecuencia son hidrocarbonos, partículas de polvo, amonio, azufre,
cloruro, álcalis, etc., los cuales necesitan ser movidos o transformados. El polvo es usualmente
removido por ciclones y también por filtros. El amonio, el azufre y el cloruro pueden ser removidos
también con filtros o con la utilización de aditivos. De entre todos, el componente más crítico que
tiene que ser manejado sin embargo es la brea o alquitrán.
El enfriamiento es requerido para:
la combustión en motores a gas,
cuando los filtros son aplicados con una temperatura máxima permitida ó
cuando los compresores con incorporados con ciclos combinados de gasificación integrada
La tabla que se muestra a continuación muestra algunos datos de composición típica de gas
esperado de gasificadores de madera y gasificadores de carbón con combustibles de bajo y
medio contenido de humedad (madera 20%, carbón 7%)
Componente Gas Madera (% Vol) Gas Carbón (% Vol)
Nitrógeno 50 - 54 55 - 65 Monóxido de Carbono 17 - 22 28 - 32 Dióxido de Carbono 9 - 15 1 - 3 Hidrógeno 12 - 20 4 - 10 Metano 2 - 3 0 - 2 Heating Value (MJ/Nm^3) 5 - 5,9 4,5 - 5,6
Tabla 2.1 Composición esperada de gas pobre [Pequeños gasificadores de madera y carbón vegetal para el funcionamientote motores de combustión, El gas de
madera como combustible para motores, Estudio FAO Montes 72, Roma 1993]
2.1.3.1 Aplicaciones del gas La demanda del gas pobre es muy amplia, va desde su utilización para la producción de calor, por
ejemplo para la calefacción urbana en los países donde la temperatura desciende mucho en la
época fría, hasta la utilización en motores y turbinas que pueden utilizarse para la producción de
electricidad, así como también para la utilización en motores estacionarios con aplicaciones como
bombas, molinos, tractores, ventiladores, etc. El gas puede utilizarse combinado con otro
combustible, dependiendo de la aplicación, y puede utilizarse también sin combinarse,
principalmente en las aplicaciones donde el objetivo final sea la producción de calor.
Cuando el gas va a ser utilizado en motores de combustión interna debe llenar algunos requisitos
mínimos para que el motor opere sin problemas:
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Propiedades Valores Poder Calorífico del gas (KJ / Nm^3) Min 4200 Contenido de Polvos (mg / Nm^3) Max 50 Tamaño de Partícula Sólida (µm) Max 10 Contenido de Alquitrán (mg / Nm^3) Max 500 Acido Hidroclorhídrico Max 50 Acido Acético (ppm) Max 500
Tabla 2.2 Requerimientos del gas pobre para MCI [Pequeños gasificadores de madera y carbón vegetal para el funcionamientote motores de combustión, El gas de
madera como combustible para motores, Estudio FAO Montes 72, Roma 1993]
Es importante mencionar, que si se requiere utilizar un motor de combustión interna que ha sido
diseñado para funcionar con un combustible fósil liquido, y ahora se pretende utilizar con una
mezcla de ese combustible y gas pobre, se deben realizar algunas modificaciones necesarias, ya
que los ciclos termodinámicos de operación son diferentes. Para mencionar algunas de estas,
están las modificaciones al sistema de enfriamiento, adaptación al sistema de encendido,
adaptador de un mezclador de combustibles, etc.
2.1.4 Economía El factor principal que determina los costos de la aplicación de esta tecnología es la disponibilidad
de la materia prima y la garantía que ésta se podrá obtener en el futuro. En nuestro país no hay
registros de comercialización de gasificadores, ya que tradicionalmente los motores operados con
derivados del petróleo han podido ser utilizados con costos de operación y mantenimiento
relativamente bajos. Durante mucho tiempo la gasificación de biomasa no ha podido competir con
el combustible fósil para la producción de energía, sino más bien ha competido con otras
tecnologías de energías renovables, pero actualmente hay esperanzas de que esto cambie.
2.1.5 Ventajas y Beneficios de la gasificación Algunas de las ventajas de la gasificación que se pueden mencionar de manera resumida son:
Utiliza combustibles disponibles localmente, por ejemplo carbón, madera y residuos orgánico.
Flexibilidad y bajos costos en el uso del combustible primario.
Esta tecnología permite bajo nivel de emisiones que son no deseadas debido a que deterioran
el medio ambiente.
Disposición eficiente de desechos agrícolas que comúnmente son incinerados al aire libre o
arrojados a ríos, lagunas y potreros.
Además de los beneficios esperados para quienes implementan la tecnología de gasificación,
también hay un impacto en las comunidades. A continuación el listado más importante:
10
Aprovechamiento eficiente de residuos agrícolas y vegetales.
Aumento de la competitividad agroindustrial.
Reducción de las importaciones de productos derivados del petróleo.
Reducción de los precios locales de los derivados del petróleo originado por una disminución
en la demanda de este.
Ahorro de divisas.
Reducción del impacto ambiental por contaminación.
2.2 TIPOS Y PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE LOS GASIFICADORES Existe una gran variedad de equipos generadores de gas que definen distintos modos de contacto
combustible-comburente así como diferente distribución de productos. No es preciso insistir en el
tiempo de permanencia del gas ya que en esta aplicación se pretende obtener como único
producto el conjunto de gases combustibles que han de ser utilizados en alguna aplicación externa
al llamado generador. La operación con oxígeno como agente gasificador, aire, aire enriquecido en
oxígeno, vapor de agua o mezcla de estos gases da, para cada tipo, una gama enorme de posibles
productos de tal modo que el llamado “gas pobre” puede ser diverso.
Los dispositivos de contacto entre el combustible y el comburente pueden ser también muy
diferentes pero respecto al sentido del flujo del gas y del sólido a gasificar se clasifican en dos
grandes grupos:
Gasificadores en contracorriente (normalmente llamados updraft)
Gasificadores en corriente directa (normalmente llamados downdraft)
Otra clasificación relevante de los procesos de gasificación utiliza como criterio el movimiento
relativo de los agentes gasificante y sólido gasificado en el interior del gasificador. Según este
criterio los principales tipos de gasificadores son: de lecho móvil (también denominado de lecho
fijo) en corrientes paralelas o en contracorriente, y de lecho fluidizado. Otros tipos de gasificadores
utilizados en menor medida son los hornos rotatorios, reactores ciclónicos, lechos fluidizados
circulantes, de arrastre, etc.
2.2.1 Tipos de gasificadores 2.2.1.1 Gasificador de corriente ascendente o tiro directo Es el más antiguo y sencillo. La toma de aire se localiza en el fondo y los gases salen por arriba.
Cerca del fondo tienen lugar las reacciones de combustión, seguidas por las reacciones de
reducción, un poco más arriba.
11
En la zona superior se produce el secado, o sea, la eliminación de la humedad libre que es un
proceso endotérmico con consumo de unas 600 Kcal/kg de agua evaporada.
La segunda zona en sentido descendiente define la eliminación de agua de constitución, etapa de
naturaleza exotérmica que elevaría por si sola la temperatura del sólido a 450 °C, efecto
claramente exaltado por la presencia de gases de mayor temperatura.
En la zona superior a 600 °C (873 K) se considera que se entra en la zona de gasificación
propiamente dicha y consiste en dos franjas en las que, en la superior se produce la reducción de
gases como CO2, H2O para formar CO y H2, consumiendo energía térmica y enfriando los gases
ascendentes.
En la zona inferior se produce el contacto de los gases de alimentación (aire, oxígeno puro, vapor
de agua o mezcla de gases) con la fase final de la descomposición de la madera (óxidos alcalinos)
y sílice. En esta zona se produce el calentamiento de los gases con el enfriamiento de las cenizas
mas las reacciones de oxidación de los residuos de madera por el oxígeno de la alimentación en
reacciones mas importantes de formación de CO y CO2. En la zona de gasificación la temperatura
supera los 600 °C, las velocidades de reacción son suficientemente elevadas como para suponer
que en los tiempos de permanencia del gas en ella se alcanzan condiciones próximas al equilibrio,
es decir, es razonablemente sencillo calcular la composición del gas a la salida de la zona
gasificación/entrada a zona de pirólisis fijando las proporciones relativas de aire/madera seca o,
mejor, oxígeno/madera seca (Aproximaciones se requiere 1.5 g O2/g madera seca o 6.5 g aire/g
madera seca), relación que se concreta en la relación de equivalencia que hemos definido
anteriormente.
En la zona de pirólisis las cosas ocurren de modo diferente, la temperatura es inferior a 600 °C y
las reacciones no son lo bastante rápidas como para aceptar que en toda situación se alcancen
condiciones próximas al equilibrio axial, en el gas pueden existir moléculas orgánicas producidas
por fractura de otras mayores que reaccionarían con otros componentes del gas a temperaturas
superiores o simplemente se fragmentarían nuevamente pero que en éstas condiciones lo hacen
con tal lentitud que, en los tiempos de permanencia en la zona, no sufren grados de transformación
notable y salen a la zona de secado e incluso al exterior de tal modo que al enfriarse todavía más
condensan formando los alquitranes de todos conocidos que si condensan sobre superficies en
forma sólida, son los llamados hollines.
12
Alimentación Alimentación Alimentación Alimentación Alimentación Alimentación Alimentación Alimentación Alimentación Alimentación
Gas
Zona de secado
Zona de destilación
Zona de reducción
Zona del hogar
Parrilla Aire
Cenizas
Cuadro 2.2 Gasificador de corriente ascendente
2.2.2.2 Gasificador de corriente descendente o tiro invertido En este tipo de gasificadores el aire se introduce en la zona de oxidación o por encima de ésta, y el
gas manufacturado sale por el fondo, de modo que el combustible y el gas se mueven en la misma
dirección.
Con esta configuración se evita el problema de arrastre de alquitrán con la corriente de gas. En su
camino hacia abajo, los productos ácidos y alquitranes de la destilación procedentes del
combustible deben pasar a través de un lecho incandescente de carbón vegetal y se transforman
por ello en gases permanentes de hidrógeno, dióxido de carbono, monóxido de carbono y metano.
La gran diferencia conceptual entre un gasificador en corriente directa y el de contracorriente está
es que en corriente directa los gases liberados en las etapas de pirólisis y zona reductora de la
etapa de gasificación han de pasar necesariamente por la zona de la alta temperatura de la zona
de oxidación en la etapa final de la gasificación lo que impone una serie de condiciones como que
los alquitranes tienden a desaparecer en el producto final y el agua liberada en ascendente sale del
sistema sin oportunidad de reaccionar (zona de secado) alcanzando los mas altos niveles de
conversión.
La consecuencia global es que los gases tienden a salir del sistema a menor temperatura (menor
calor sensible), pero con una composición tal que su poder calorífico es superior. La suma del
13
Zona de destilación Zona de destilación Zona de destilación Zona de destilación Zona de destilación Zona de destilación Zona de destilación Zona de destilación Zona de destilación Zona de destilación Zona de destilación
Aire
Zona de secado
Zona de reducción
Cenizas
Gas
Zona del hogar
Aire
Parrilla
Alimentación
poder calorífico mas el calor sensible es la misma para el mismo sistema, con iguales pérdidas y
con la misma relación de equivalencia.
Cuadro 2.3 Gasificador de corriente descendente
2.2.2.3 Gasificador de tiro transversal Estos constituyen una adaptación para el empleo de carbón vegetal. El inconveniente de este tipo
es la producción de elevadas temperaturas en la zona de oxidación.
La gasificación del carbón vegetal produce temperaturas muy elevadas (1 500 °C) en la zona de
oxidación que pueden producir problemas en los materiales. En los gasificadores de tiro
transversal, el propio combustible (carbón vegetal) sirve de aislamiento contra estas altas
temperaturas.
Las ventajas del sistema están en poder funcionar en muy pequeña escala, debido a la gran
sencillez del conjunto de depuración del gas (sólo un quemador de ciclón y un filtro caliente) que se
puede emplear cuando se utiliza este tipo de gasificador junto con motores pequeños.
Un inconveniente de los gasificadores de tiro transversal es su capacidad mínima de
transformación del alquitrán y la necesidad consiguiente de emplear carbón vegetal de alta calidad
(bajo contenido de productos volátiles).
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Zona de destilación Zona de destilación Zona de destilación Zona de destilación Zona de destilación Zona de destilación Zona de destilación Zona de destilación Zona de destilación Zona de destilación
Aire
Parrilla
Zona de secado
Zona del hogar
Escorias de combustión
Zona de destilación
Zona de reducción
Alimentación
Cuadro 2.4 Gasificador de tiro transversal
2.2.2.4 Gasificador de lecho fluidizado Este sistema pretende eliminar las dificultades presentes en los gasificadores de tiro directo e
invertido tales como la falta de tiro en el depósito, la formación de escoria y la excesiva caída de
presión, las cuales son ocasionadas por las propiedades morfológicas, físicas y químicas del
combustible.
El aire fluye a velocidad suficiente para mantener las partículas en suspensión. No es posible
identificar zonas en las que se llevan a cabo los distintos procesos de secado, oxidación, pirólisis,
etc.
Se realiza calentamiento externo y el material se introduce cuando la temperatura es elevada. El
material ingresa por el fondo del reactor y se calientan casi instantáneamente.
El combustible se piroliza muy rápidamente. El equipo es muy flexible en cuanto al material de
alimentación. El contenido de alquitrán producido es alto.
El sistema tiene mala respuesta frente a los cambios de carga. Sus características de elevada
velocidad de reacción y excelente mezcla hacen que los perfiles de temperatura y conversión sean
uniformes a lo largo del reactor, permitiendo un control muy preciso de las condiciones de
operación
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Gas Gas Gas Gas Gas Gas Gas
Ciclón
Cenizas
Aire, oxigeno o vapor
Parrilla
Alimentación
Cuadro 2.5 Gasificador de lecho fluidizado
Cada tipo de gasificador tiene sus requerimientos para operar de manera eficiente, debido a esto
es de esperar que los resultados entregados por la operación de estos también sean diferentes.
A continuación una tabla con un resumen de las características mas comunes de tres tipos
diferentes de gasificadores.
Característica Invertido Directo Lecho Tamaño del Material (mm) 20 - 100 5 - 100 0 - 20 Contenido de Ceniza (% Peso) Max 6 Max 25 Max 25 Temperatura de Operación (ºC) 700 200 - 400 750 - 950 Contenido de Alquitrán (G/Nm^3) 0,015 - 0,5 30 - 150 5 Sensible a Cambio de Carga Si No Si Valor Calorífico del Gas (MJ/Nm^3) 4,5 - 5 5 - 6 4,5
Tabla 2.3 Características de productos de diferentes gasificadores
[CATIE [2002], “Resultado de 10 Años de Investigación Silvicultural del Proyecto Madeleña en El Salvador”,
Publicaciones CATIE]
2.3 RENTABILIDAD Y DISPONIBILIDAD DE LA BIOMASA EN EL SALVADOR La utilización de combustibles derivados de la biomasa tiene una serie de implicaciones
socioeconómicas muy importantes en dos niveles diferentes, a saber:
16
A nivel macro: La decisión de utilizar energía suministrada por la distribuidora o generar la propia
electricidad producida a partir de residuos es toda una política económica y social en si misma por
lo que significa una:
Redistribución de la renta local.
Rentabilidad de actividades rurales derivadas del uso de subproductos (residuos en muchos
casos) agroforestales.
Diversificación de las actividades rurales con la consiguiente apertura de nuevos mercados.
A nivel micro: Por la generación de empleos y la generación de ingresos con beneficios no solo a
nivel individual sino que también de la comunidad en general de donde la materia prima es
obtenida.
En nuestro país la economía esta basada en un buen porcentaje en la agricultura por lo que
podemos encontrar abundantes fuentes de biomasa, los principales desechos agrícolas de los que
podemos obtener biomasa de residuo para utilizarla como combustible en El Salvador son: estopa
de coco, bagazo de la caña de azúcar, pulpa de café, granza de arroz, olote de maíz, línter de
semilla de algodón y cáscara de la semilla de marañón.
Para poder obtener combustibles vegetales, existen dos procesos: los bioquímicos en los que
encontramos la producción de biogás y etanol; y los procesos termoquímicos que comprenden la
gasificación, la pirolisis, la combustión directa y la licuefacción, y es el área de trabajo en la que
esta basada este proyecto.
A pesar que existe una producción de biomasa de tamaño considerable en nuestro medio esta no
es manejada apropiadamente. El hecho de buscar nuevas y/o más eficientes formas de aprovechar
los desechos como fuente de energía, se ha convertido en una parte muy importante para la
economía como un medio para poder enfrentar el problema de los altos precios de los derivados
del petróleo utilizados para generar energía.
2.3.1 Biomasa disponible en El Salvador La tabla a continuación muestra los tres productos más importantes que proveen biomasa útil a
partir de sus desechos para su aprovechamiento energético, y las zonas del país que prestan las
mejores condiciones para su producción
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Producto Zona
Ajonjolí
Ahuachapán Sonsonate Usulutan
San Miguel La Unión
Café Occidental
Central Oriental
Coco Zonas Costeras, La Paz
Ahuachapán Sonsonate
Tabla 2.4 Localización de zonas de producción de ciertos desechos en El Salvador
[CATIE [2002], “Resultado de 10 Años de Investigación Silvicultural del Proyecto Madeleña en El Salvador”, Publicaciones CATIE]
Teniendo en cuenta los datos anteriormente mostrados, se puede observar que en nuestro país es
rentable disponer de biomasa, como ejemplo podemos tomar a los ingenios azucareros, para los
cuales les produce más usufructo el generar energía eléctrica con el bagazo de caña, que la
comercialización de la azúcar procesada y sus subproductos.
Además también debe notarse que los residuos procedentes del café ocupan el segundo lugar en
cantidad en el país, y además el café es cultivado en las tres zonas del país.
En El Salvador la principal fuente de energía en el sector rural es la leña, la cual no puede ser
sustituida fácilmente por otra fuente, debido a las tradiciones y aspectos socioeconómicos
especiales de la población. De acuerdo a un estudio realizado en el Departamento de
Chalatenango1, únicamente el 0,6% de la población utiliza energía eléctrica para la cocción de
alimentos en esa zona.
De ahí la necesidad de impulsar programas tendientes a la producción de energía eléctrica a partir
de biomasa en el sector rural y suburbano, dado que el consumo de esta última en la actualidad
presenta una demanda creciente contra una baja oferta.
En nuestro país, en lo referente a la generación de electricidad a partir de biomasa, actualmente se
ha avanzado en la evaluación de la disponibilidad de los recursos dendroenergéticos (energía
generada a partir de la biomasa de los bosques), determinando preliminarmente la magnitud de la
oferta y demanda de leña, dado que el 47% de la energía primaria consumida en el país proviene
de este recurso.
[1] “Consumo presente y futuro de la producción de leña en El Salvador” de Modesto Juárez.
18
En la tabla a continuación, se muestra algunos valores que expresan varios niveles conceptuales
de oferta bioenergética que permiten conocer el estado de la vegetación productora y sus
volúmenes biomásicos.
Cobertura Superficie (Ha)
Producción por Hectárea (m^3)
Volumen Potencial (m^3)
Extracción Potencial
(m^3/ha*año)
Oferta Aparente (m^3)
Plantaciones de Café 184,951 38,13 7,052,181 9.53 1,762,583.03 Bosque Salado 45,008 126,47 5,692,162 12.62 568,901.12
Vegetación de Coníferas 28,334 371 10,511,914 5.63 151,870.24 Vegetación Latifoliada 251,790 490 123,377,100 26.8 2,747,972.00 Vegetación Arbustiva 180,302 22,6 4,074,825 22.6 4,074,825.20
Matorral 451,776 7,8 3,535,852 7.8 3,523,852.80 Total 154,232,034 16,830,004.39
Tabla 2.5 Oferta dendroenergética global por cobertura y oferta aparente. [CATIE [2002], “Resultado de 10 Años de Investigación Silvicultural del Proyecto Madeleña en El Salvador”,
Publicaciones CATIE]
NOTA: Los datos de superficie y volumen potencial de extracción son el resultado de la evaluación
de coberturas dendroenergéticas por análisis de imágenes de satélite y empleo del método
dasométrico de etapas múltiples.
2.3.2 Demanda de leña en El Salvador En nuestro país la demanda para leña proviene de tres sectores:
La demanda a nivel residencial.
La demanda a nivel industrial (beneficios, ingenios, caleras, salineras y ladrilleras).
La demanda comercial (panaderías, tortillerías, comedores y pupuserías).
Dentro del área metropolitana de San Salvador, en las zonas marginales, el 49.3 % de la población
utiliza la leña para cocinar y 39.3% utiliza el gas propano.
En el sector urbano departamental, el 47.9% de la población cocina con leña, mientras el 49.2%
utiliza el gas propano.
2.3.3 Fuentes de leña Siendo de nuestro interés la obtención de leña en los beneficios, podemos asegurar según una
revisión de estudios previos, que en promedio los beneficios obtienen el 76% de su leña de la poda
de los cafetales.
19
Las unidades en que se adquiere la leña son el “manojo”, la “raja”, el “pante” y el “tercio”. El tercio
es la cantidad de leña que se usa para la recolección de leña y representa la cantidad de leña que
una persona puede cargar. Tiene un peso promedio de 22.8 kilogramos con un volumen promedio
de 0.11 metros estéreos. Un metro estéreo es el volumen de leña apilada que ocupa un espacio de
un metro cúbico.
A continuación un resumen de las unidades de presentación de la leña, que son de uso común en
la comercialización de esta:
Raja: Un pedazo de leña rajada que a menudo contiene el mismo volumen de un manojo.
Manojo: Un grupo de leños individuales.
Tercio: La cantidad de leña que una persona puede cargar (Unidad más usada en la
recolección).
Carga: La cantidad de leña que es posible cargar en una bestia.
Carretada: La cantidad de leña que puede ser llevada en una carreta.
Pante: Una cantidad de leña apilada, medida en cuartas. Una cuarta es igual a 23-25 cm. El
pante mide de 8x8x3 a 8x10x4 cuartas.
2.3.4 Precios de la leña Vale la pena mencionar que los precios de la leña fluctúan de acuerdo con el período, el calendario
agrícola y de un año a otro. Las variaciones a lo largo del año se debe a una escasez temporal o
periódica, relacionada ya sea con la poda de los cafetales y los períodos de alta ocupación de la
mano de obra en actividades agrícolas.
Los incrementos en el precio de la leña, en los últimos años, muestran una tendencia a subir, a un
ritmo mayor que el ritmo general de la inflación.
2.3.5 Disponibilidad y rentabilidad de la leña en los beneficios de café Los beneficios de café en nuestro país están ubicados en las zonas cafetaleras de Santa Ana, La
Libertad, La Paz, Cuscatlán, Usulután y San Miguel. El uso de leña en este tipo de industria es
para el proceso de secado del grano.
Para estimar el consumo total de leña en los beneficios, hay que basarse en la producción anual
de café. Por lo general, en El Salvador PROCAFÉ reportada que la producción es de 3,232,300
quintales aproximadamente. Según las estimaciones el 63% de la producción, está procesada con
leña, utilizando un metro cúbico para procesar 24.4 quintales de café oro.
Para calcular el consumo de leña se hace el cálculo siguiente:
20
4.24
63.0300,232,3 qq = 83,457 m3 (estéreos) de leña (Ec 2.1)
Los 83,457 m3 estéreos de leña, vienen en unidades de pantes de los cafetales. Al convertir de m3
estéreos a kilogramos, de acuerdo a mediciones de campo, resulta un consumo anual de
35,464,655 kilogramos, es decir, 35,465 toneladas métricas de leña.
21
CAPITULO III DESCRIPCION DEL PROYECTO Y TAREAS REALIZADAS
3.1 Generalidades del Gasificador El gasificador que ha sido restaurado es un gasificador tipo downdraft. El material a gasificar es
preparado antes de ingresar al recolector, esto consiste en garantizar que el contenido de
humedad no exceda el 20 % y en cortar la leña en trozos pequeños, para el caso de que sea leña.
En el caso de la pulpa, se determinara si existe la necesidad de realizarle un tratamiento previo
para optimizar la operación del reactor.
Estos pequeños cuerpos pasan por una serie de etapas dentro del proceso de gasificación, cada
etapa tiene lugar en una zona. Estas zonas son identificadas dentro del gasificador por su
ubicación y rangos de temperatura correspondiente. A continuación se describen.
Recolector: Parte superior del gasificador que es la encargada de mantener la materia prima o
biomasa de alimentación en condiciones tales que no permita el ingreso desde el exterior hasta
donde esta la materia de alimentación, y además por su forma cónica es la que orienta
principalmente el flujo de materia hacia las demás zonas.
Zona de secado: En este lugar el rango de temperatura es estimado entre los 150 a 200 grados
centígrados, en esta parte se baja la humedad a la biomasa antes de pasar a la zona de pirolisis.
Zona de pirolisis: El rango de temperaturas es de 400 a 650 grados centígrados en esta zona, y es
aquí donde se dan las primeras reacciones de la gasificación.
Zona de combustión: El rango de temperaturas oscila entre los 700 a 1000 grados centígrados,
esta es la zona donde mayor temperatura se alcanza y a la vez es la encargada de proveer el
calor para la catalización de las reacciones.
Zona de reducción: Su rango de temperaturas se estima de 700 a 900 grados centígrados, y,
debido a esta temperatura el alquitrán explota. Se necesita una cama de carbón en esta zona para
la correcta operación, esta cama se carga la primera vez y posteriormente la biomasa que ha
pasado de la zona de combustión será el carbón para las operaciones sucesivas del gasificador.
22
Enfriamiento por agua: Permite enfriar el gas, y debido a este descenso de temperatura es posible
condensar las breas presentes. En este punto hay contacto directo con el gas.
Filtro de viruta: El gas atraviesa el aserrín de madera en dirección ascendente para atrapar
impurezas o materiales volátiles no deseados de gran tamaño que han sido generados durante el
proceso de gasificación.
Filtro de tela: Elimina las últimas impurezas antes de que el gas abandone el gasificador y también
detiene las partículas de aserrín que pueden haberse desprendido del filtro anterior.
Ventilador: La succión del gas es inducida con un ventilador, controlado por un motor SIMENS de
0.38 Kw (1/2 hp), al cual se le regula la frecuencia con un variador de velocidades también marca
SIMENES. Con esta combinación es posible regular la succión para lograr una buena combinación
aire gas, y obtener como resultado el gas pobre deseado, y así utilizarlo en los procesos que sea
requerido.
Colector de cenizas: En la parte inferior del gasificador hay una compuerta de descarga para las
cenizas, la cual hay que limpiar periódicamente dependiendo de la suciedad que tenga la biomasa
al ser introducida, y además provee un sello de agua producto de la humedad de la biomasa. Las
cenizas pueden llegar a ser hasta el 5% de la entrada de combustible. Tanto la ceniza como el
agua recolectada son un buen fertilizante y un buen acondicionador de suelo.
Cuadro 3.1 Zonas del gasificador
RECOLECTOR
RECOLECTOR
RECOLECTOR
RECOLECTOR
RECOLECTOR
RECOLECTOR
RECOLECTOR
RECOLECTOR
RECOLECTOR
ZONA DE SECADO
ZONA DE PIROLISIS
ZONA DE COMBUSTION
COMBUSTION ZONA DE
REDUCCION
150 °C– 200°C
200 °C– 650°C
1000 °C– 1200°C
800 °C– 600°C
23
3.2 Combustibles a analizar El proyecto contempla la realización de pruebas con dos tipos diferentes de combustible, las
primeras pruebas utilizando leña, la cual en el beneficio existe como producto de las podas y
mantenimiento realizados a las fincas durante todo el año; y luego realizar pruebas con la pulpa de
café producto del despulpado realizado durante la temporada.
Ambos combustibles tienen que poseer un contenido de humedad como máximo del 20%. En el
caso de la leña este porcentaje está prácticamente garantizado, ya que ha permanecido en una
bodega como excedente de la temporada 2004 – 2005; sin embargo, las mediciones de contenido
de humedad y contenido de cenizas serán analizadas en laboratorio para garantizar que estos
valores pueden ser utilizados.
3.2.1 Leña En el beneficio la leña es utilizada para alimentación en las calderas, la cual es mezclada con
cascarilla de café para quemarse como un combustible combinado. El abastecimiento es
principalmente procedente de las podas en las fincas de café. Dentro de las especies con las que
se abastece el beneficio están el Eucalipto (Eucaliptos camaldulensis), Leucaena (Leucaena
leucocephala), Flor Amarilla (Cassia siamea), Madrecacao (Gliricidia sepium), Teca (Tectona
grandis), Pino (Pinus oocarpa), Acacia (Acacia Mangium), Nim (Azadirichta indica) y Paraíso (Melia
azedarach).
A continuación una tabla que resume los valores de poder calorífico y densidad específica de las
especies utilizadas como combustible en el beneficio.
Especie Poder calorífico (Kj/kg) Densidad específica (Kg/m3) Eucalipto 20000 690 Leucaena 17600 - 19300 450 - 650
Flor Amarilla - 600 - 800 Madrecacao 20500 500 - 600
Teca 21000 - Acacia 20000 - 20500 400 - 450
Nim 20000 680 Paraíso 21300 -
Tabla 3.1 Poder calorífico y densidad específica de especies de leña
Utilizadas en el beneficio Atapasco [CATIE [2002], “Resultado de 10 Años de Investigación Silvicultural del Proyecto Madeleña en El Salvador”,
Publicaciones CATIE]
Los valores de contenido de humedad y poder calorífico, han sido analizados por el laboratorio de
calidad de la empresa CEMENTOS DE EL SALVADOR (CESSA) se encuentran en Anexo A.
24
3.2.2 Pulpa de café La pulpa siempre ha sido considerada como un desecho orgánico en los beneficios de café. El
método de extracción tradicional del grano de café es el beneficiado húmedo, el cual le agrega
mucha humedad a la pulpa, y esta es acumulada para luego ser trasladada a las fincas de café. A
pesar de que es un desecho orgánico en los beneficios, la pulpa constituye el aporte más grande
en cuanto a cantidad de masa que pasa por el beneficio.
BALANCE DE MATERIA DEL BENEFICIO ATAPASCO
Datos utilizados para el cálculo del balance:
Composición del fruto de café:
40 % de pulpa al 85 % de humedad.
17 % de mucílago.
3 % de cascarilla al 12 % de humedad.
20 % de café oro.
20 % Sólidos disueltos en agua libre
Entrada Salida Residuos
6,677,204.54 Kg de café uva 1,335,440.91 Kg de café oro
2,670,881.82 Kg de pulpa al 85 % de humedad
1,135,124.00 Kg de mucílago en solución
200,316.14 Kg de cascarilla
Tabla 3.2 Clasificación del café en su paso por el beneficio
[DIMMA S.A. de C.V. [2005], “Reporte de operaciones 2004 – 2005 de beneficio Atapasco”, 12-50]
El beneficio cuenta con recursos biomásicos suficientes para ser aprovechados como fuente de
energías renovables, ya sea para aplicaciones térmicas, o eléctricas.
Lo común en nuestro país es utilizar la pulpa en las fincas de café como materia orgánica para el
suelo, pero con los precios altos de los combustibles en la actualidad estar utilizando la pulpa como
fertilizante orgánico es un desperdicio energético ya que es una buena fuente de energía cuando
se tiene con el porcentaje de humedad adecuado.
25
Para la temporada 2004 - 2005 el Beneficio Atapasco utilizó los siguientes insumos para la
ejecución de sus procesos:
Insumos Cantidad Utilizada Combustible Diesel 122.84 m3 Energía eléctrica. 356,730.00 Kwh
Cal 49,365.00 Kg Biodigestor para aguas
residuales 16.34 Litros
Insecticida para la pulpa 12 Litros Tabla 3.3 Insumos utilizados durante la temporada 2004 – 2005
[DIMMA S.A. de C.V. [2005], “Reporte de operaciones 2004 – 2005 de beneficio Atapasco”, 12-50]
3.3 Cuantificación de residuos biomásicos generados En todo proceso industrial que involucra la utilización de un conjunto de recursos naturales locales
se generan residuos, por lo que es necesario llevar una cuantificación de los mismos para tener un
mejor control sobre estos y evaluar el efecto de las medidas de atenuación que se han adoptado. A
continuación se presenta la cuantificación de los residuos biomásicos generados por el beneficio.
Residuo Cantidad generada a partir
del uva maduro
Pulpa de café 2,670,881.82 Kg
Cascarilla y polvillo 200,316.14 Kg Tabla 3.4 Cuantificación de residuos sólidos
[DIMMA S.A. de C.V. [2005], “Reporte de operaciones 2004 – 2005 de beneficio Atapasco”, 12-50]
El secado de la pulpa es realizado por lo general en los patios con energía solar en la mayoría de
los beneficios.
Se realizó un experimento para estudiar la tendencia del comportamiento que presenta la pulpa el
los patios de secado por energía solar. La cantidad de pulpa a analizar fue de 92 kg de pulpa. El
tiempo de secado fue de cuatro días y por cada día se anotó al principio y al final del día el peso de
la pulpa obteniendo como resultados los siguientes valores:
26
Día Peso Inicio (kg) Peso Fin (kg) Agua Evaporada (kg) % Evaporación por Día
1 1,19 0,838 0,352 35,56 2 0,838 0,48 0,358 36,16 3 0,48 0,22 0,26 26,26 4 0,22 0,2 0,02 2,02 Suma 0,99 100
Tabla 3.5 Cambio en la masa de la pulpa debido a pérdida de agua
Al graficar los datos y resultados obtenidos:
PRIMER EXPERIMENTO
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
dias
PRIMER EXPERIMENTO
Cuadro 3.2 Cantidad de agua que se pierde por día
Para obtener los porcentajes de humedad resultantes por cada día de secado ha sido utilizada la
siguiente formula:
(kg de pulpa – kg de sustancia seca) / kg de pulpa = % humedad (Ec. 3.1)
Como se observa el último día no es tan aprovechado en comparación con los primeros, pero
siempre es notable una disminución en el porcentaje de agua que tiene la pulpa de café.
Para este experimento ha resultado una humedad final del 7.97 %, para el último día de secado la
cantidad de sustancia seca es de 14.812 kg, por tanto las humedades de cada día son las
siguientes:
27
Peso Inicial % Humedad 1,19 86,55 0,61 73,77 0,23 30,43 0,2 20
Tabla 3.7 Variación del peso y la humedad de la pulpa
El cálculo para el % de humedad es realizado mediante la relación
% humedad = (peso inicial – peso seco) / peso inicial * 100 (Ec. 3.2)
Análisis realizado a la pulpa en ANEXO F.
3.4 Trabajos de reconstrucción realizados 3.4.1 Estado del gasificador La primera etapa del proyecto se dedico a la reconstrucción de todo el equipo, ya que hace
algunos años no se había utilizado, ni proporcionado ningún mantenimiento, por lo que presentaba
oxido en la mayoría de sus partes, empaquetaduras malas, tuberías flojas o fuera de lugar, falta de
pernos, partes móviles pegadas, tuberías obstruidas e incrustadas.
3.4.2 Trabajos realizados En el proceso de restauración del gasificador se realizaron las siguientes acciones.
limpieza interna y externa
Retiro de material incrustado en paredes internas y tubería de succión de aire
Cambio de todos los pernos de sujeción
Lubricación de partes móviles
Cambio de empaquetaduras para evitar fugas
Cambio de materiales filtrantes
Pintura general.
En todos los componentes, antes de aplicar la capa de pintura, ha sido colocada una capa de base
anticorrosiva, esto con el propósito de cubrir las partes donde el óxido fue retirado.
El gasificador fue reensamblado y probado. Una vez restaurado se efectuaron las primeras
pruebas de funcionamiento utilizando madera, las que fueron completamente satisfactorias.
28
El objetivo de estas pruebas fue buscar posibles fugas o componentes que pudiesen presentar
fallas en el momento de operación, y que no pueden ser observadas en el proceso de
mantenimiento.
Una vez realizadas las pruebas de funcionamiento y los ajustes convenientes, dentro de estos
ajustes se tuvo la necesidad de cambiar el ventilador instalado por uno de mayor capacidad ya que
el que se haba colocado en el sistema en un primer momento presentaba entradas de aire y no
proporcionaba el suficiente tiro inducido para una buena operación.
Fotos de reconstrucción y planos del equipo en ANEXO D.
29
CAPITULO IV PRUEBAS EXPERIMENTALES
4.1 Introducción En el presente capitulo, se describe el desarrollo de la etapa experimental y de pruebas de
funcionamiento que se realizaron en el gasificador. Se identifican en primera instancia aquellas
variables que influyen en su funcionamiento y desempeño, como la temperatura, presión, relación
agente gasificante y los residuos, tamaño y características de la materia prima utilizada, etc.
Durante el período de pruebas se encontró con una serie de dificultades y restricciones, en cuanto
a la dificultad que represento contar con los equipos y laboratorios adecuados para poder
desarrollar la tomas de datos y muestreos a lo largo de la pruebas. El gasificador no con cuenta
con instrumentación alguna ni con puntos adecuados para poder censar ciertos parámetros como
las temperaturas y presiones en los diferentes puntos dentro del reactor.
Tanto la toma de datos de los diferentes parámetros de funcionamiento en cada “corrida” del
gasificador, como las muestras de gases, debieron ser tomadas in situ y no en un ambiente
controlado como en un banco de laboratorio.
4.2 Identificación de las variables a controlar Temperatura Siendo uno de los parámetros más importantes debido a que a altas velocidades de calentamiento
y alta temperatura final se produce mayoritariamente gas. La medición de las temperaturas en las
diferentes etapas de los subprocesos que comprenden la gasificación dentro del reactor no fue
posible obtenerlas, debido primero a que el reactor es completamente sellado, lo que implica tener
que perforarlo para crear un acceso para la instalación de equipo de medición, y segundo al no
contar con termocuplas tipo “K” y un equipo data logger para recolección de datos. Sin embargo si
fue posible la medición de temperatura del gas desde la salida de zona de combustión hasta que
la descarga del ventilador, estos valores nos reflejan las pérdidas de temperatura que implica el
enfriado por agua, filtro de aserrín y filtro de tela.
30
La temperatura depende de la cantidad de aire que se suministra al sistema y esto controla por
medio de la cantidad de revoluciones por minuto del motor que acciona el ventilador de tiro
inducido, la cual puede ser modificada por el variador de velocidad. A mayor velocidad del motor,
mayor es el suministro de aire que se inyecta hacia el interior del sistema, lo que causa un
aumento de la temperatura del sistema.
Presión Este parámetro se midió en diferentes puntos a lo largo del sistema con la finalidad de observar las
caídas de presión que sufre el gas producido en cada uno de los componentes del gasificador,
para esto se utilizó un manómetro diferencial
Los puntos en los cuales se midió la presión fueron los son los siguientes: salida de zona de
combustión, antes de filtro de aserrín, a la salida filtro de aserrín o entrada al filtro de tela y por
ultimo a la salida de filtro de tela.
Relación agente gasificante/residuo
El agente gasificante que se utiliza es aire, no fue posible medir la cantidad de aire que suministra
al sistema por no poseer el equipo adecuado.
Análisis elemental Este es otro de los parámetros más importantes de medir ya que nos da la información para saber
que clase de gas estamos produciendo y la composición del gas. Esta composición fue
determinada por análisis realizados en los laboratorios La GEO, por ser la única empresa en El
Salvador que cuenta con los equipos de laboratorio necesarios para determinar composición de los
siguientes elementos: Hidrogeno, Metano, Dióxido de Carbono, Monóxido de carbono, Ácido
Sulfhídrico Nitrógeno, Oxigeno, y Argón.
Análisis inmediato La empresa DIMMA realizo pruebas para determinar el contenido de cenizas a la muestras de
madera y pulpa que se utilizaron en las pruebas realizadas.
Poder calorífico Laboratorios de CESSA realizaron análisis fisicoquímicos para obtener el poder calorífico de
muestras de madera y pulpa utilizadas en las diferentes corridas del gasificador.
31
Tamaño y características de partícula La madera fue cortada en trozo con un volumen aproximado de 125 centímetros cuadrados, para
evitar que el gasificador presentara problemas de flujo en la materia prima, este fue el menor
volumen alcanzado por personal del beneficio, utilizando una motosierra, para lograr volúmenes
menores es necesario que sea cortada con equipo artesanal como corvo o hacha. La pulpa no
presento problema con sus características físicas, ya que es de menor volumen.
Humedad
Se realizó análisis de humedad por laboratorios de CESSA y DIMMA
Funcionamiento del gasificador El gasificador se espera cumpla los siguientes rangos de operación:
Tabla 4.1. Rango de operación del gasificador
[Operación de gasificadores, http://www.ankurscientific.com/whatisgasification.htm]
Composición esperada del gas:
Tabla 4.2 Composición esperada del gas
[Operación de gasificadores, http://www.ankurscientific.com/whatisgasification.htm]
4.3 Instrumentación e instalación de equipos Como ya se ha mencionado para poder conocer mejor el funcionamiento del gasificador se
realizaron diferentes pruebas y toma de datos, los que nos fueron posibles medir:
Componente Componente Componente Componente Componente Componente Componente Componente Componente Componente Componente Componente Componente Componente Componente Componente Gas Madera (% vol) vol)
Monóxido de Carbono Carbono
19 9
±3% % Dióxido de Carbono
Carbono 10 0
±3% % Nitrógeno
o <50 0 Hidrógeno
o 18 8
±2% % Metano
o Arriba 3 % %
Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o
Característica de Diseño Diseño Energía térmica por hora (MJ/h)
(MJ/h) 108.85 5 Producción de gas (m3/h)
(m3/h) 25 5 Poder Calorífico del gas (kJ/kg)
(kJ/kg) 4605 5 Gas producido por kilogramo de biomasa (m3/kg)
(m3/kg) 2.5 - 3.125 3.125 Consumo de biomasa por hora (kg/h)
(kg/h) 8.0 - 10 10
32
Condiciones ambientales como la presión y temperatura.
Peso de la carga de biomasa en el reactor.
Velocidad de salida de los gases
Composición de los gases de combustión.
Medición de temperaturas y presiones en diferentes puntos del sistema.
Tiempo de operación.
Peso del residuo sólido en el reactor
Revoluciones por minuto del motor.
La medición de Presión y Temperatura se realizaron el los siguientes puntos:
1. Salida de cámara de combustión
2. Enfriamiento por agua, ubicado antes del filtro de aserrín.
3. Punto intermedio entre salida filtro de aserrín y filtro de tela
4. Salida filtro de tela.
Figura 5.1. Esquema del gasificador y puntos de medición
4.3.1 Equipo utilizado Para la medición de la presión en los diferentes puntos del sistema se utilizo un banco de
manómetro de columna de agua de rango de 0 a 300 mm. Con referencia a la figura 5.1.
La presión se toma a la salida de la cámara de combustión (P1), a la entrada del filtro de aserrín
(P2), salida de filtro de aserrín (P3), salida de filtro de tela (P4).
33
En la medición de temperatura se utilizara el aparato TESTO 300M, para ser tomada en los puntos
antes mencionados para presión.
Para la medición de velocidad de el aire a la entrada y de el gas a la salida se utilizo un
anemómetro digital marca OMEGA, serie numero HHF300A
Para la medición de flujo de gas producido se utilizo medidor de flujo marca BAYLEY FISCHER &
PORTER, serie NEMA 4X, con fuente de voltaje a 24 V, programado para medir caudal de gas que
esta circulando por la tubería, instalado a la salida del gasificador.
La composición del gas pobre producido se determino utilizando la siguiente metodología de
análisis (Análisis realizados por La GEO):
1. Cromatografía de Gases con detector TCD y Espectrómetro de Masas. Adaptación del método
de análisis tomado de “Collection and Analysis of Geothermal and Volcanic Water and Gas
Discharges”, 1989, Giggenbach, W.F.
2. Retrovaloración. Adaptación del método de análisis tomado de “Collection and Analysis of
Geothermal and Volcanic Water and Gas Discharges”, 1989, Giggenbach, W.F.
3. Titulación Potenciométrica. Adaptación del método de análisis tomado de “Collection and
Analysis of Geothermal and Volcanic Water and Gas Discharges”, 1989, Giggenbach, W.F.
Para medir la cantidad de combustible que ingreso al reactor y la cantidad de residuo luego de la
prueba se utilizo una balanza eléctrica de 0 a 10 Kg con resolución de 5 gramos, marca TOLEDO.
La medición de revoluciones por minutos se realizó con equipo marca SKF, modelo TMO16.
Medición de humedad en madera y pulpa fue realizada por empresa DIMMA S.A de C.V.
Fotos de equipo utilizado en ANEXO E.
Análisis realizados por laboratorio ANEXO F.
4.4 Procedimiento experimental Para realizar pruebas experimentales se siguió el orden del siguiente protocolo:
1. Preparación del material: el material tiene que contar con el volumen requerido.
2. Análisis de porcentaje de humedad y poder calorífico correspondiente a la materia prima
utilizada
34
3. Pesar el material que será introducido.
4. Preparar el equipo (ANEXO B)
5. Iniciar proceso de encendido (ANEXO B)
6. Seguir el Manuel operación, para iniciar la producción de gas pobre (ANEXO B)
7. Colocar un mechero a la salida de gas producido, para realizar quema de este y comprobar la
estabilidad de producción.
8. Verifica un color naranja del material que se encuentra en la zona de combustión y un color azul
en la llama del mechero resultado de quemar el gas.
9. Analiza el gas con aparato TESTO 300M, aunque este tiene la limitante de medir un máximo de
10,000 ppm en concentración de CO, se utiliza para corroborar una alta producción de este
compuesto.
10. Registrar valores de los parámetros controlados que puedan afectar la producción y calidad del
gas para definir funcionamiento óptimo del equipo.
11. Tomar muestra de gas para análisis.
4.5 Resultados obtenidos . 4.5.1 Primera sesión con madera Los resultados obtenidos en los análisis del gasificador no fueron los esperados, ya que se observa
una inestabilidad en la producción de gas pobre.
En los resultados del primer análisis realizado se observa que la composición del gas generado es
la de gas pobre, la alimentación de aire al reactor era la indicada para una combustión incompleta.
Tabla 4.3 Resultados obtenidos en primera sesión con madera, primer análisis
Anexo A
Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e
Gas madera (% vol) vol) Monóxido de carbono
carbono 10.6 6 Dióxido de carbono
carbono 11.2 2 Nitrógeno
o 65.6 6 Hidrógeno
o 8.1 1 Metano
o 3.1 1
35
Tabla 4.4 Resultados obtenidos en primera sesión con madera, primer análisis
Anexo A
Entre la muestra número uno y dos, el gasificador trabajaba bajo las mismas condiciones, la única
variable modificada fue el tiempo. Estas dos muestras se realizaron con el objetivo de tomar una
réplica de la muestra del gas que se estaba produciendo, y corroborar la estabilidad de la
generación de gas pobre.
Tabla 4.5 Resultados obtenidos en primera sesión con madera, segundo análisis
Anexo A
Tabla 4.6 Resultados obtenidos en primera sesión con madera, segundo análisis
Anexo
En la tercera muestra se disminuyó la entrada de aire al mínimo posible, para lograr una
combustión incompleta, procurando que no se apagara el gasificador. Sin embargo, el gas
analizado no cumple las características de gas pobre.
Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o
Valores Observados Energía térmica por hora (MJ/h)
(MJ/h) 4.2 2 Producción de gas (m3/h)
(m3/h) 4.6 6 Poder Calorífico del gas (kJ/kg)
(kJ/kg) 912.4 4 Gas producido por kilogramo de biomasa (m3/kg)
(m3/kg) 1.6 6 Consumo de biomasa por hora (kg/h)
(kg/h) 2.90 0
Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e
Gas Madera (% vol) vol) Monóxido de carbono
carbono 4.9 9 Dióxido de carbono
carbono 8.8 8 Nitrógeno
o 80.4 4 Hidrógeno
o 2.7 7 Metano
o 0.7 7
Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o
Valores Observados Observados Energía térmica por hora (MJ/h)
(MJ/h) 11.86 6 Producción de gas (m3/h)
(m3/h) 4.4 4 Poder Calorífico del gas (kJ/kg)
(kJ/kg) 2696.9 9 Gas producido por kilogramo de biomasa (m3/kg)
(m3/kg) 1.5 5 Consumo de biomasa por hora (kg/h)
(kg/h) 2.93 3
36
Tabla 4.7 Resultados obtenidos en primera sesión con madera, tercer análisis
Anexo A
Tabla 4.8 Resultados obtenidos en primera sesión con madera, tercer análisis
Anexo A
La alimentación de madera a la zona de combustión no es continua, por lo que la producción de
gas no es estable, debido a que las partículas de madera se atoran en el dosificador del reactor.
4.5.2 Segunda sesión con madera En la segunda sesión, el tiempo de trabajo del gasificador se aumentó en relación a la primera,
para lograr un mayor consumo de madera y una estabilización en el gas producido. El suministro
de aire no fue modificado con respecto a la primera sesión, ya que por experiencias anteriores el
reactor no trabaja al disminuir estos valores.
Tabla 4.9 Resultados obtenidos en segunda sesión con madera, primer análisis
Anexo A
Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e
Gas Madera (% vol) vol) Monóxido de Carbono
Carbono 3.8 8 Dióxido de Carbono
Carbono 19.6 6 Nitrógeno
o 68 8 Hidrógeno
o 2.7 7 Metano
o 1
Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o
Valores Observados Energía térmica por hora (MJ/h)
(MJ/h) 6.2 2 Producción de gas (m3/h)
(m3/h) 4.1 1 Poder Calorífico del gas (kJ/kg)
(kJ/kg) 1507 7 Gas producido por kilogramo de biomasa (m3/kg)
(m3/kg) 1.4 4 Consumo de biomasa por hora (kg/h)
(kg/h) 2.90 0
Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e
Gas Madera (% vol) vol) Monóxido de Carbono
Carbono 5.4 4 Dióxido de Carbono
Carbono 9.3 3 Nitrógeno
o 75.5 5 Hidrógeno
o 5.4 4 Metano
o 1.3 3
37
Tabla 4.10 Resultados obtenidos en segunda sesión con madera, primer análisis
Anexo A
Entre la muestra número uno y dos, el gasificador se encontraba bajo las mismas condiciones de
operación por lo que no se modificó ninguna de las variables entre muestra y muestra, con la
intención de obtener una réplica de la muestra del gas que se estaba produciendo, y confirmar la
estabilidad de la generación de gas pobre.
Componente Gas Madera (% vol)
Monóxido de carbono 6.7
Dióxido de carbono 19.4
Nitrógeno 62.8
Hidrógeno 7.2
Metano 1.6 Tabla 4.11. Resultados obtenidos segunda sesión con madera, segundo análisis.
Anexo A
Tabla 4.12. Resultados obtenidos segunda sesión con madera, segundo análisis.
Anexo A
En la tercera muestra se disminuyó la entrada de aire al mínimo posible, para lograr una
combustión incompleta, procurando que no se apagara el gasificador. Sin embargo, el gas
analizado no cumple las características de gas pobre.
Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o
Valores Observados Observados
Energía térmica por hora (MJ/h) (MJ/h)
3.8 8 Producción de gas (m3/h)
(m3/h) 4.6 6 Poder Calorífico del gas (kJ/kg)
(kJ/kg) 823.2 2 Gas producido por kilogramo de biomasa (m3/kg)
(m3/kg) 1.5 5 Consumo de biomasa por hora (kg/h)
(kg/h) 3.10 0
Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o
Valores Observados Energía térmica por hora (MJ/h)
(MJ/h) 7.7 7 Producción de gas (m3/h)
(m3/h) 4.6 6 Poder Calorífico del gas (kJ/kg)
(kJ/kg) 1675 5 Gas producido por kilogramo de biomasa (m3/kg)
(m3/kg) 1.5 5 Consumo de biomasa por hora (kg/h) 3.10
38
Tabla 4.13. Resultados obtenidos segunda sesión con madera, tercer análisis.
Anexo A
Tabla 4.14. Resultados obtenidos segunda sesión con madera, tercer análisis.
Anexo A
4.5.3 Sesión con pulpa de café En los resultados de los análisis realizados en el primer muestreo se observa que la composición
del gas generado es buena para el poco tiempo de operación del reactor, pero no cumple las
características de gas pobre.
Tabla 4.15. Resultados obtenidos sesión con pulpa, primer análisis.
Anexo A
Tabla 4.16. Resultados obtenidos sesión con pulpa, primer análisis.
Anexo A
Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o
Valores Observados Energía térmica por hora (MJ/h)
(MJ/h) 8.1 1 Producción de gas (m3/h)
(m3/h) 5.1 1 Poder Calorífico del gas (kJ/kg)
(kJ/kg) 1583.9 9 Gas producido por kilogramo de biomasa (m3/kg)
(m3/kg) 2.2 2 Consumo de biomasa por hora (kg/h) 2.30
Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e
Gas Madera (% vol) vol) Monóxido de Carbono
Carbono 7.1 1 Dióxido de Carbono
Carbono 22.3 3 Nitrógeno
o 58.8 8 Hidrógeno
o 6.6 6 Metano 1.5
Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o
Valores Observados Observados
Energía térmica por hora (MJ/h) (MJ/h)
2.3 3 Producción de gas (m3/h)
(m3/h) 4.1 1 Poder Calorífico del gas (kJ/kg)
(kJ/kg) 563.7 7 Gas producido por kilogramo de biomasa (m3/kg)
(m3/kg) 1.3 3 Consumo de biomasa por hora (kg/h) 3.1
Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e
Gas Madera (% vol) vol) Monóxido de Carbono
Carbono 2.5 5 Dióxido de Carbono
Carbono 19.5 5 Nitrógeno
o 70.1 1 Hidrógeno
o 2.6 6 Metano 0.5
39
Entre la muestra número uno y dos, el gasificador se encontraba bajo las mismas condiciones de
operación por lo que no se modificó ninguna de las variables entre muestra y muestra, con la
intención de obtener una réplica de la muestra del gas que se estaba produciendo, y confirmar la
estabilidad de la generación de gas.
Componente Gas pulpa (% vol) Monóxido de carbono 8 Dióxido de carbono 21.3 Nitrógeno 55 Hidrógeno 11.3 Metano 1.9
Tabla 4.17. Resultados obtenidos en sesión con pulpa, segundo análisis. Anexo A
Tabla 4.18. Resultados obtenidos en sesión con pulpa, segundo análisis.
Anexo A
En la tercera muestra se disminuyó la entrada de aire al mínimo posible, para lograr una
combustión incompleta, procurando que no se apagara el gasificador. Sin embargo, el gas
analizado no cumple las características de gas pobre.
Componente Gas pulpa (% vol) Monóxido de carbono 8.2 Dióxido de carbono 8.9 Nitrógeno 67.8 Hidrógeno 9.1 Metano 1.1 Tabla 4.19. Resultados obtenidos en sesión con pulpa, tercer análisis.
Anexo A
Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o
Valores Observados Observados
Energía térmica por hora (MJ/h) (MJ/h)
12.5 5 Producción de gas (m3/h)
(m3/h) 5.4 4 Poder Calorífico del gas (kJ/kg)
(kJ/kg) 2305.7 7 Gas producido por kilogramo de biomasa (m3/kg)
(m3/kg) 2.3 3 Consumo de biomasa por hora (kg/h) 2.30
40
Tabla 4.20. Resultados obtenidos en sesión con pulpa, tercer análisis.
Anexo A
Todos lo resultados obtenidos se encuentran en Anexo A.
4.5.4 Observaciones de resultados obtenidos
La producción de gas pobre no resulta estable cuando se utiliza madera, debido a que la
garganta o difusor de materia prima para la zona de combustión, esta diseñada para un
tamaño de partícula menor del utilizado (125 cm3).
Durante las pruebas con leña, la parrilla removedora de cenizas se atoraba, debido a que
pequeños carbones se insertaban entre el manto de la zona de combustión y la parrilla, debido
a la importancia del funcionamiento del removedor, que no solo desaloja la ceniza, sino que
también renueva la cama de carbón que ayuda al flujo normal de materia dentro del gasificador
La alimentación de pulpa a la zona de combustión no presentaba ningún problema, se logra
una continua carga de materia prima dentro del reactor. Se puede visualizar como la pulpa
desciende y entra en proceso de ignición rápidamente, para comenzar la producción de gas.
El poder calórico menor del gas producido fue de 563.68 kJ/kg, y el de mayor valor es 2696.9
kJ/kg. La pulpa de café genero valores más estables que los obtenidos con madera.
Utilizando pulpa el sistema presento las mejores características de funcionamiento y
estabilidad en la producción de gas.
Se necesita de 30 minutos de funcionamiento del gasificador, para que inicie la producción de
gas utilizando pulpa de café, ya que presenta un punto de ignición menor que el de la madera.
Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o
Valores Observados Observados
Energía térmica por hora (MJ/h) (MJ/h)
9.4 4 Producción de gas (m3/h)
(m3/h) 4.8 8 Poder Calorífico del gas (kJ/kg)
(kJ/kg) 1968.7 7 Gas producido por kilogramo de biomasa (m3/kg)
(m3/kg) 2.1 1 Consumo de biomasa por hora (kg/h) 2.30
41
4.6 Análisis de resultados 4.6.1 Madera De los resultados obtenidos utilizando materia prima madera se considerara para objeto de análisis
el primer muestreo por tener las características más cercanas a gas pobre.
Tabla 4.21. Comparación entre mejor análisis de madera y rango esperados.
Tabla 4.22. Comparación entre mejor análisis de madera y rango esperados.
Composición del gas que se produce: No se puede decir que es gas pobre ya que componentes
como el Monóxido de Carbono, Nitrógeno e Hidrógeno no alcanzan el porcentaje de composición
esperado, mientras que componentes como el Metano y Dióxido de Carbono si cumple con los
rangos con los rangos deseados para el primer análisis.
Energía térmica por hora: Es menor de la energía esperada, esto como consecuencia de la poca
producción de gas. El gasificador presenta una eficiencia energética del 11% comparada con la de
diseño del gasificador en el primer análisis.
Producción de gas: La producción de gas fue baja ya que un aumento de este causaba un alto
contenido de Nitrógeno y Oxigeno en el interior del equipo, produciendo así, combustión completa.
Poder calorífico del gas: No cumple con el valor esperado, sin embargo la obtención de la primera
muestra fue de un poder calorífico alto, aunque en las muestras subsiguientes se obtuvieron
poderes caloríficos bajos, consecuencia de la composición del gas.
Parametro o Parametro o Parametro o Parametro o Parametro o Parametro o Parametro o Parametro o Parametro o Parametro o Parametro o Parametro o Parametro o Parametro o Parametro o Parametro o Parametro o Parametro o Parametro o
Valor medido medido
Característica de Diseño Diseño Energía térmica por hora (MJ/h)
(MJ/h) 11.86 6
108.85 5 Producción de gas (m3/h)
(m3/h) 4.4 4
25 5 Poder Calorífico del gas (kJ/kg)
(kJ/kg) 2696.9 9
4605 5 Gas producido por kilogramo de biomasa (m3/kg)
(m3/kg) 1.5 5
2.5 - 3.125 Consumo de biomasa por hora (kg/h) 2.93 8.0 - 10
Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e
Valor medido medido
Rango o
Monóxido de Carbono Carbono
10.6 6
19 9
±3% % Dióxido de Carbono
Carbono 11.2 2
10 0
±3% % Nitrógeno
o 65.6 6
<50 0 Hidrógeno
o 8.1 1
18 8
±2% % Metano 3.1 Arriba 3 %
42
Gas producido por kilogramo de biomasa y consumo de biomasa por hora: El irregular
funcionamiento del gasificador, debido al inadecuado consumo de biomasa por hora, provoco una
menor producción de gas a la esperada; todo esto como consecuencia del atoramiento de trozos
de madera en la tobera, impidiendo un suministro adecuado de materia prima nueva hacia la zona
de reducción,
Temperatura: En todas las muestras presenta el mismo comportamiento, la mayor temperatura
ocurre a la salida de la cámara de combustión (T1), una vez el gas entra en contacto directo con el
agua se presenta una brusca caída de temperatura (T2), ya que este ha sido enfriado por agua en
contacto directo, y la eliminación de gases condensables. La otra caída significativa de temperatura
ocurre en el filtro de aserrín (T2-T3), por la eliminación de breas, para limpieza del gas. El
diferencial de temperatura entre salida filtro de aserrín y filtro de tela (T4 –T3), es muy pequeña.
La temperatura en cada punto se mantiene constante una vez el gasificador este en estado
estable.
Presiones: se puede verificar que la caída de presión más grande ocurre en el filtro de aserrín (P3-
P2). En los puntos entre la salida del gas (P1) y la entrada al filtro de aserrín (P2) existe una
pequeña caída de presión, ocurriendo lo mismo en la salida del filtro de aserrín (P3) y el filtro de
tela (P4).
4.6.2 Pulpa De los resultados obtenidos utilizando materia prima pulpa de café se considerara para objeto de
análisis el segundo muestreo por tener las características más cercanas a gas pobre.
Tabla 4.23. Comparación entre mejor análisis pulpa y rango esperados.
Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e Componente e
Valor Medido Medido
Rango o
Monóxido de carbono carbono
8 19 9
±3% % Dióxido de Carbono
Carbono 21.3 3
10 0
±3% % Nitrógeno
o 55 5
<50 0 Hidrógeno
o 11.3 3
18 8
±2% % Metano 1.9 Arriba 3 %
43
Tabla 4.24. Comparación entre mejor análisis pulpa y rango esperados.
La composición del gas que se produce: no es la de un gas pobre ya que ninguno de los
componentes cumple con los rangos esperados.
Energía térmica producida por hora: esta es mayor que la alcanzada con madera, debido a que el
flujo de gas producido es mayor, y el poder calorífico del gas es muy similar al obtenido con
madera en el primer análisis. La eficiencia energética del gasificador es del 12%, comparada con
la de diseño.
Producción de gas: con pulpa la producción de gas fue más estable, ya que la materia prima no
presenta problemas de atoramiento en el gasificador
Poder calorífico: se logra un poder calorífico similar en todas las muestras obtenidas, esto como
consecuencia de la producción estable de Monóxido de Carbono, Hidrogeno y Metano.
Gas producido por kilogramo de biomasa y el consumo de biomasa por hora: Es muy similar en
todas las muestras ya que el gasificador, trabajo en condiciones estables con esta materia prima.
No presento problemas de atoramiento en la tobera, para materia prima.
Temperatura y Presión: El comportamiento de la temperatura es igual al obtenido con madera, con
la diferencia que los valores se han incrementado, en cada uno de los puntos analizados, este a
consecuencia de la cantidad de materia prima que ha entrado en combustión.
Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o Parámetro o
Característica de Diseño Diseño
Característica de Diseño Diseño Energía térmica por hora (MJ/h)
(MJ/h) 12.5 5
108.85 5 Producción de gas (m3/h)
(m3/h) 5.4 4
25 5 Poder Calorífico del gas (kJ/kg)
(kJ/kg) 2305.7 7
4605 5 Gas producido por kilogramo de biomasa (m3/kg)
(m3/kg) 2.3 3
2.5 - 3.125 Consumo de biomasa por hora (kg/h) 2.30 8.0 - 10
44
CAPITULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 Conclusiones La producción de gas pobre y el buen desempeño del gasificador, depende del suministro mínimo
de aire para producir una combustión incompleta. De la misma forma el ventilador instalado debe
tener la capacidad necesaria para suministrar el tiro inducido necesario en el sistema.
Experimentalmente se comprobó que es determinante la humedad y tamaño de la materia prima
para un buen funcionamiento del gasificador. Para una producción de gas pobre es necesario una
humedad no mayor del 10% y un tamaño de partícula de 64 cm3. Se determino la necesidad que
exista materia prima continua en la zona de reducción, combustión, y que la zona de oxidación este
bien encendida.
El comportamiento de las presiones y temperaturas en el gasificador es muy similar al utilizar
madera o pulpa de café.
La generación de cenizas al utilizar pulpa de café fue mayor que la generada con madera.
La generación de acido sulfhídrico (H2S) se incrementa al utilizar pulpa.
El gasificador es capaz de producir un gas con alto contenido de Monóxido de Carbono, Metano,
Hidrógeno, y Dióxido de Carbono, pero este no cumple con las características para ser llamado gas
pobre.
No se recomienda utilizar viruta de madera como materia prima para este gasificador, ya que por
las características morfológicas obstruyen rápidamente el dosificador de materia prima.
5.2 Recomendaciones Si se utiliza una materia prima no uniforme, el diámetro de la tobera del reactor debe de
modificarse para poder permitir un flujo constante hacia la zona de reducción, combustión y evitar
que la materia prima se atore.
45
Debido a la condensación de vapor de agua tanto en el filtro de tela como a la salida del ventilador
de tiro inducido, es conveniente adaptar una purga de condensado.
Debe modificarse el diseño de la parrilla removedora de cenizas a manera que los espacios no
permitan que se alojen carbones que atoren el removedor, procurando que tampoco se obstruya el
flujo de gas. Una alternativa podría ser diseñarla de tal forma que se mueva toda la parrilla de
forma paralela al manto interior de la zona de reducción, y no que al moverla pivote en un solo
punto.
Una vez realizado todo los estudios de funcionamiento del gasificador, es necesario mantener una
persona encargada de operarlo, para llevar a cabo el monitoreo del funcionamiento, las purgas de
condensado y remover las cenizas de la parrilla, que permita un flujo constante de materia hacia la
zona de reducción y combustión.
Para trabajos futuros referentes a la gasificación, se tiene que contar con equipo de medición
necesario para realizar el proyecto, ya que uno de los mayores problemas que se presentaron, fue
la poca disponibilidad y existencia de este en el país.
46
CAPITULO VI
GLOSARIO
CHAR: Alquitranes y formados en el proceso de la gasificación.
DENDROENERGÍA: es la energía proveniente de fuentes arbóreas, ya sea la leña o el carbón mineral.
MATERIAL LIGNOCELULÓSICO: Materia orgánica compuesta por celulosa y lignina.
MÉTODO DASOMÉTRICO: La Dasometría es la rama de la Dasonomía que se ocupa de la medición de
los árboles, de la determinación del volumen de los bosques y de los crecimientos de los árboles y
bosques.
TAR: Cenizas restantes del proceso de gasificación.
UPDRAFT GASIFIERS: Gasificadores de tiro ascendente.
DOWNDRAFT GASIFIERS: Gasificadores de tiro descendente.
47
CAPITULO VII
REFERENCIAS
Ankur Energía Renovables
http://www.ankurscientific.com/whatisgasification.htm
Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación
http://www.fao.org/docrep/T0512s/t0512s01.htm#TopOfPage
The National Energy Technology Laboratory
http://www.netl.doe.gov/coal/Gasification/pubs/pdf/BMassGasFinal.pdf
Transformación Térmica de Madera
http://www.monografias.com/trabajos15/transformacion-madera/transformacion-madera.shtml
48
CAPITULO VIII
BIBLIOGRAFIA
DIMMA S.A de C.V[2005]., “Reporte de operaciones 2004 – 2005 de beneficio Atapasco”, 12-50 .
Cengel Boles [1996] “Termodinamica” Volumen II, Department of Mechanical Engineering, Mc
Graw-Hill/ Interamericana Editores S.A de C.V. 733-765
CATIE [2002], “Resultado de 10 Años de Investigación Silvicultural del Proyecto
Madeleña en El Salvador”, Publicaciones CATIE.
Gutiérrez, R. M.; G. M., Lemus; L. C., Martínez [1998]. Pirólisis de desechos agrícolas, Universidad
Centroamericana José Simeón Cañas, San Salvador, El Salvador.
Rodrigo Cléves [1995], “Tecnología en beneficiado de café”, Tecnicafé Internacional S.A de C.V.1-
54
Waldemar B. Kaempffert.[2001], “Gas –Engines & Producer Gas Plants”, New York, Munn &
Company. 153-165, 174-199.
Richard E. Balzhiser, Michael R. Samuels, John D. Eliassen[1998]. “Termodinámica Química para
Ingenieros. Prentice Hall.317-362,489-517
ANEXO A
A-1
ANEXO A ANALISIS Y RECOLECCION DE DATOS
PRUEBAS DE GASIFICACION CON MADERA
SESION Nº 1
% DE HUMEDAD PODER CALORÍFICO kJ/kg
LEÑA 9.4 19910
Tabla A1. Análisis energético de la leña.
PESO DE LA CARGA DE LEÑA CONTENIDA DENTRO DEL REACTOR
PESO INICIAL (kg): 40.37 PESO FINAL (Kg): 30.1
TEMP. AMBIENTE (ºC): 31 PRESION ATM. (mm Hg): 761
TIEMPO DE
OPERACION
(min)
FLUJO
MASICO
(m3/h)
T
SALIDA
DEL GAS
(ºC)
H2
% vol
Ar
% vol
O2
% vol
N2
% vol
CH4
% vol
CO
% vol
SH2
% vol
CO2
% vol
0 0 0
5 9.8 28.5
120 7.9 35.1
140 4.4 35.4 8.1 1.2 0.1 65.6 3.1 10.6 0.2 11.2
158 4.6 34.9 2.7 1.5 0.7 80.4 0.7 4.9 0.2 8.8
178 4.1 35.1 5.4 1.4 0.2 75.5 1.3 6.7 0.2 9.3
PROMEDIO 6.16 33.8 5.4 1.37 0.33 73.83 1.7 7.4 0.2 9.77
TIEMPO DE OPERACIÓN: 3h 30min
PESO DE CENIZAS:0.43 kg
Tabla A2. Pruebas y recolección de datos.
A-2
TIEMPO DE OPERACION
(min) VEL. MOTOR
(RPM) P1
(mm H2O) P2
(mm H2O) P3
(mm H2O) P4
(mm H2O)
0 0 0 0 0 0 5 1700 13.3 12.7 11.9 11.0
120 1445 9.5 9.2 5.5 5.1 140 926 7.2 6.7 2.6 2.4 158 926 6.8 6.3 2.2 2.1 178 870 7 6.5 2 1.9
Tabla A3. Distribución de presiones.
TIEMPO DE OPERACION
(min)
T1 (ºC)
T2 (ºC)
T3 (ºC)
T4 (ºC)
0 0 0 0 0
5 60 54.1 34 33.6 120 156.5 67 35.3 35.8 140 157 67.3 35.8 34.7 158 160 69.3 36 35.5 178 161 72 39 35.9
Tabla A4. Distribución de temperaturas.
ANALISIS 1 2 3 PODER CALORIFICO
(kJ/m3)* 2696.9 912.43 1506.97
DENSIDAD (kg/m3)* 1.2254 1.2709 1.2247
Tabla A.5. Poder Calorífico * Valor Calculado
A-3
Grafica A1: Distribución de presión primer sesión con madera
Grafica A2: Distribución de temperatura primer sesión con madera
PRESIÓN VRS. TIEMPO
0
2
4
6
8
10
12
14
5 120 145 173 183
Tiempo (min)
Pres
ión
(mm
H2O
)
Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4
TEMPERATURA VRS. TIEMPO
0
50
100
150
200
5 120 140 158 178
Tiempo (min)
Tem
pera
tura
(a
Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4
A-4
PRUEBAS DE GASIFICACION CON MADERA
SESION Nº 2
% DE HUMEDAD PODER CALORÍFICO (KJ/Kg)
LEÑA 9.4 19910
Tabla A6. Análisis energético de la leña.
PESO DE LA CARGA DE LEÑA CONTENIDA DENTRO DEL REACTOR PESO INICIAL (Kg): 37.72 PESO FINAL (Kg): 23.97 TEMP. AMBIENTE (ºC): 31 PRESION ATM. (mm Hg): 761
TIEMPO DE OPERACION
(min)
FLUJO MASICO
(m3/h)
TSALIDA DEL GAS
(ºC)
H2 % vol
Ar % vol
O2 % vol
N2 % vol
CH4 % vol
CO % vol
SH2 % vol
CO2 % vol
0 0 0 20 10.1 28.4
220 7.8 33.9 235 4.6 34.3 2.7 1.6 2 68.8 1 3.8 0.4 19.6 253 4.6 35.1 7.2 1.5 0.5 62.8 1.6 6.7 0.3 19.4 273 4.1 34.7 2.6 1.6 2.8 70.1 0.5 2.5 0.4 19.5
PROMEDIO 6.24 33.28 4.16 1.56 1.76 67.2 1.03 4.33 0.36 19.5 TIEMPO DE OPERACIÓN: 4h 33min
PESO DE CENIZAS: 0.17 Kg
Tabla A7. Pruebas y recolección de datos.
TIEMPO DE OPERACION
(min) VEL. MOTOR
(RPM) P1
(mm H2O) P2
(mm H2O) P3
(mm H2O) P4
(mm H2O)
0 0 0 0 0 0 20 1700 13.1 12.3 11.1 10.8
220 1445 9.8 9.2 5.7 5.6 235 926 7.2 6.7 2.6 2.4 253 926 6.7 6.5 2.2 1.8 273 870 6.0 5.7 1.7 1.5
Tabla A8. Distribución de presiones
A-5
TIEMPO DE OPERACION (min)
T1 (ºC) T2 (ºC) T3
(ºC) T4
(ºC)
0 0 0 0 0
20 63.1 55.2 35.4 35.1 220 165 78 41 37.2 235 165.4 79.2 43.7 38 253 165.7 80.4 43.8 38.8 273 166.3 82.4 44 40.3
Tabla A9. Distribución de temperaturas.
ANALISIS 1 2 3
PODER CALORIFICO (kJ/m3)* 823.24 1675 563.68
DENSIDA (kg/m3)* 1.322 1.251 1.335
Tabla A10. Poder calorífico *Valor Calculado
Grafica A3: Distribución de presión segunda sesión con madera
PRESIÓN VRS. TIEMPO
0
2
4
6
8
10
12
14
20 220 235 253 273
Tiempo (min)
Pres
ión
(mm
H2O
)
Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4
A-6
Grafica A4: Distribución de temperatura segunda sesión con madera
PRUEBAS DE GASIFICACIÓN CON PULPA
% DE HUMEDAD %CENIZAS PODER
CALORÍFICO (KJ/Kg)
PULPA
5.16 9.43
16860 5.09 9.15
6.15 9.22
7.97 6.32
Tabla A11. Análisis energético de la pulpa.
TEMPERATURA VRS TIEMPO
020406080
100120140160180
20 220 235 253 273
Tiempo (min)
Tem
pera
tura
ua
Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4
A-7
PESO DE LA PULPA CONTENIDA DENTRO DEL REACTOR
PESO INICIAL (Kg): 16.33 PESO FINAL (Kg):8.28
TEMP. AMBIENTE (ºC): 31 PRESION ATM. (mm Hg): 761
TIEMPO DE
OPERACION
(min)
FLUJO
MASICO
(m3/h)
T
SALIDA
DEL GAS
(ºC)
H2
% vol
Ar
% vol
O2
% vol
N2
% vol
CH4
% vol
CO
% vol
SH2
% vol
CO2
% vol
0 0 0
5 10.4 33.1
30 10.4 416 6.6 1.3 1.9 58.8 1.5 7.1 0.6 22.3
140 5.1 44.3
150 5.4 45 11.3 1.1 0.6 55 1.9 8.0 0.6 21.3
180 4.8 45.4 9.1 0.9 1.7 67.8 1.1 8.2 2.3 8.9
TIEMPO DE OPERACIÓN: 3h 30min
PESO DE CENIZAS:0.96 Kg
Tabla A12. Pruebas y recolección de datos
TIEMPO DE OPERACION
(min) VEL. MOTOR
(RPM) P1
(mm H2O) P2
(mm H2O) P3
(mm H2O) P4
(mm H2O) 0 0 0 0 0 0 5 1700 13 12.9 12.3 11.0
120 1445 9.8 9.0 5.8 4.8 140 926 7.5 6.9 3 2.5 150 926 7 6.6 2.4 1.9 180 870 7.4 6.7 2.4 1.7
Tabla A13. Distribución de presiones.
A-8
TIEMPO DE OPERACION
(min)
T1 (ºC)
T2 (ºC)
T3 (ºC)
T4 (ºC)
0 0 0 0 0 5 85 67 38.8 35
120 170 80 45.9 41.8 140 172 80.5 45.7 42 150 173 80.1 45 42.4 180 180 84.2 49 43.6
Tabla A14. Distribución de temperaturas.
ANALISIS 1 2 3 PODER CALORIFICO
(kJ/m3)* 1583.94 2305.7 1968.7
DENSIDAD (kg/m3)* 1.227 1.224 1.2040
Tabla A15. Poder Calorífico * Valor Calculado
PRESIÓN VRS. TIEMPO
0
2
4
6
8
10
12
14
5 120 140 150 180
Tiempo (min)
Pres
ión
(mm
H2O
)
Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4
Grafica A5: Distribución de presión primer sesión con pulpa
A-9
Grafica A6: Distribución de temperatura sesión con pulpa
TEMPERATURA VRS TIEMPO
0
50
100
150
200
5 120 140 150 180
Tiempo (min)
Tem
pera
tura
Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4
ANEXO B
B-1
ANEXO B MANUAL DE OPERACIÓN
Antes de iniciar la operación con el gasificador, se deben tomar en cuenta varios factores que
influyen en su desempeño durante el funcionamiento. El factor más importante es que previamente
al encendido es recomendable dar un mantenimiento de rutina, que es expuesto a continuación, el
cual no requiere de mucho recurso humano, ya que se trata de algunas tareas de fácil y rápida
ejecución.
1. Preparación.
Antes de iniciar con las tareas de rutina que se deben realizar previo al encendido, es
necesario hacer una inspección visual del gasificador y su entorno, esto debido a que durante la
operación, la temperatura de varios de los componentes del gasificador se eleva a valores que
podrían ser peligrosos para otros equipos, por tanto debe tenerse el cuidado de no tener
dispositivos que puedan sufrir daños debido a la alta temperatura, también en esta inspección hay
que poner cuidado a las zonas de succión de aire y descarga de gas, ya que cualquier obstrucción
influirá en el tiempo de encendido, y por tanto, se requerirá de una cantidad de tiempo mayor para
alcanzar la temperatura de operación. Los preparativos que se hacen directamente en el gasificador, requieren de un grupo pequeño
de herramientas, basta con tener un par de llaves regulables (cangreja y stillson) y un juego de
desatornilladores. El reactor debe estar cargado con la cantidad y biomasa adecuadas. Es importante tomar en
cuenta el tamaño de los trozos de madera con que se carga el reactor del gasificador, no es
recomendable que sean de más de 25 cm2 (lados de 5 cm en sus caras), ya que de no ser así los
trozos de leña pueden quedar atorados en la garganta, a la entrada de la zona del hogar, dentro
del gasificador.
Figura B.1 Vista de los trozos de madera con que se cargó el reactor
B-2
En el filtro de viruta, que en este caso es de aserrín, debe cambiarse el material utilizado para
filtrar, así como también hay que verificar que la rejilla metálica que se encuentra en su interior, no
este obstruida por incrustaciones del material empleado como filtro, cada vez que se va a encender
el gasificador. También hay que verificar que la cantidad de aserrín no sobrepase la marca de nivel
máximo que esta en el interior del filtro. Todas las compuertas tanto en el reactor como en los filtros deben estar completamente
cerradas, esto para evitar entradas de aire al sistema, las cuales representan un aporte de oxigeno
indeseable. Hay que verificar que las válvulas útiles para las mediciones de presión en el sistema también
se encuentren bien cerradas, esto también para no permitir entradas de aire. La posición para
cerrado es cuando el extremo de la llave se encuentra a 90º son relación al resto de la válvula. Debido a que el ventilador que esta en la descarga del sistema (el mismo que provoca la
succión al interior del gasificador) tiene que trabajar a velocidades distintas dependiendo de la
operación que se este realizando, hay que verificar que las terminales eléctricas de este estén
conectadas al variador de frecuencia, y la alimentación de energía eléctrica debe estar accesible. El sistema de enfriamiento debe también cumplir la función de un sello de agua, para no
permitir el ingreso de más aire al sistema, por tanto, la manguera de alimentación debe estar
colocada con la fuente de suministro de agua, y la manguera de descarga debe estar sumergida en
el recipiente designado para tal fin.
2. Encendido. Una vez preparado el gasificador para el encendido, las tareas que hay que realizar son las
siguientes:
Encender el variador de velocidad que alimenta al ventilador, y fijar la velocidad de este en
1,700 RPM, con un caudal de gas aproximado de 10.0 m3/h.
Es necesario dejar trabajando el ventilador a la velocidad previamente mencionada
aproximadamente 15 minutos, para que evacue cualquier exceso de aire dentro del sistema, ya
que esto provocaría una presión positiva en el sistema, contrario a lo requerido para la
gasificación
B-3
Luego de realizar el procedimiento anterior, se enciende una antorcha, que debe colocarse
frente a las bocas de succión, ubicadas a cada costado del reactor. Una vez colocada la llama en
el lugar correcto esta es succionada directamente hacia la zona de combustión en el interior del
reactor, esta debe mantenerse por 1 minuto aproximadamente, que es el tiempo requerido para
que el gasificador comience a trabajar.
Cuadro B.2 Antorcha de encendido
Debe dejarse al gasificador funcionando por al menos 30 minutos, para que el lecho de carbón
este completamente encendido y los diferentes puntos del gasificador alcancen las temperaturas
requeridas para la operación correcta.
3. Operación La cantidad de agua que es necesario inyectar es un caudal aproximado de 3 galones/hora de
agua para que circule a través del circuito húmedo del gasificador, enfriando el gas, para que las
breas condensen.
Una vez encendido el gasificador, la velocidad del ventilador se debe disminuir hasta los 870
RPM (valor mínimo), con una producción de gas aproximadamente de 4.1 m3/h, esto es necesario
para poder llevar a cabo el proceso adecuado de gasificación y producir un gas pobre que cumple
en alguna medida los requerimientos de humedad, poder calorífico y porcentaje de gases de
combustión necesarios para que el gas sea de buena calidad.
ANEXO C
C-1
ANEXO C
PLANES DE SEGURIDAD Y MANTENIMEINTO I.- Plan De Seguridad El monóxido de carbono (CO) es un compuesto químico gaseoso incoloro e inodoro, que se forma
en la combustión incompleta de compuestos de carbono. Es uno de los más comunes
contaminantes, ya que está contenido en las emisiones de motores, calefacciones, etc.
En los animales, el monóxido de carbono dificulta el transporte de oxígeno a través de la sangre y
provoca trastornos nerviosos y cardiovasculares
El gas producido por el gasificador (gas pobre) tiene un alto contenido de monóxido de carbono, lo
cual lo convierte en un gas toxico, debido que al combinarse con la hemoglobina de la sangre evita
la absorción y distribución del oxigeno. Es importante saber los efectos que produce una
intoxicación con CO, y es por eso que este trabajo incluye una lista de las dosis peligrosas y los
efectos que este compuesto puede causar
Tabla C.1 Efectos tóxicos a diferentes concentraciones de CO
[Riesgos ambientales y sanitarios derivados del empleo de gas pobre, El gas de madera como combustible para motores, Estudio FAO Montes 72]
Porcentaje de CO en el aire
ppm Efectos
0,005 50 Sin efectos importantes
0,02 200 Posiblemente dolor de cabeza, en la frente y ligero durante 2 ó 3 horas
0,04 400 Dolor en la frente y náuseas, después de 1 a 2 horas; en la parte posterior de la cabeza, después de 2,5 a
3,5 horas 0,08 800 Dolor de cabeza, mareos y náuseas en 45 minutos;
colapso y posiblemente inconsciencia, en 2 horas 0,16 1 600 Dolor de cabeza, mareos y náuseas en 20 minutos;
colapso e inconsciencia y posible fallecimiento, en 2 horas
0,32 3 200 Dolor de cabeza y mareos en 5 a 10 minutos; inconsciencia y peligro de muerte, en 30 minutos
0,64 6 400 Dolor de cabeza y mareos, en 1 a 2 minutos, inconsciencia y peligro de muerte, en 10 a 15 minutos
1,28 12 800 Efecto inmediato; inconsciencia y peligro de muerte en 1 a 3 minutos
C-2
Existe una gran cantidad de precauciones que se debe tener al tratar con este gas pobre, ya que
como se menciono, debido al contenido de CO presente en este gas, es necesario acatar todas las
indicaciones que hay para no sufrir una intoxicación. Algunas de esas recomendaciones están
listadas a continuación:
Por el peligro de estos gases es recomendable instalar el equipo al aire libre, protegido por un
techo para que soporte la lluvia y el sol.
El equipo no cuenta con aislamiento térmico por lo que su estructura esta a una temperatura
muy elevada, por tanto se recomienda que de no ser un operario del gasificador, siempre hay que
mantenerse por lo menos a 150 cm de la zona de combustión.
Para recargar el gasificador se introduce un mechero encendido en el reactor para quemar el
CO que existe en el interior y evitar una posible intoxicación, esta maniobra tiene que ser lo más
rápido posible para evitar perdidas de calor.
II.- Plan De Mantenimiento El mantenimiento es lo que determina en gran parte la vida útil de un equipo, más aun cuando los
equipos son sometidos a condiciones de operación extremas. En este caso, las altas temperaturas
a las que se ve sometido el gasificador y la cantidad de condensados que puede presentarse en el
sistema, indican que deben seguirse una serie de actividades que llevaran a incrementar la vida del
gasificador. A continuación un cuadro que muestra las actividades que se deben realizar con sus
respectivos_tiempos:
C-3
Tabla C.2 Plan de mantenimiento
ANEXO D
D-1
ANEXO D PLANOS DEL GASIFICADOR Y FOTOS DE RECONSTRUCCION
Plano D.1: Vista frontal gasificador
D-2
Plano D.2: Vista lateral del gasificador
D-3
Plano D.3: Vista frontal del gasificador
D-4
Foto D.1: Equipo antes de reconstrucción:
Foto D.2: Parte superior del gasificador desmontada de base
Foto D.3: Zona de combustión con materia prima incrustada
D-5
Foto D.4: Zona del recolector o almacenamiento de materia prima y zona de sacado reconstruida
Foto D.5: Zona de pirolisis, combustión, reducción en reconstrucción
Foto D.6: Zona de pirolisis, combustión, reducción reconstruida
D-6
Foto D.7: Filtro de aserrín y filtro de tela reconstruido
ANEXO E
E-1
ANEXO E
EQUIPOS DE MEDICION
Foto E.1: Manómetro de columna de agua
Foto E.2: Medidor de velocidad
Foto E.3: Medición de velocidad del gas a la salida
E-2
Foto E.4: Medidor de flujo de gas
Foto E.5: Display de medidor de flujo de gas
Foto E.6: Medidor de RPM
ANEXO F
F-1
ANEXO F ANALISIS DE LABORATORIOS
Santa Tecla, 08 de Febrero de 2006.
Informe número: 2006-020
INFORME DE ANÁLISIS QUÍMICO
DATOS GENERALES - SOLICITANTE : Guillermo Urrutia / Arturo Rodríguez - DIRECCION : 3ª. Avenida Sur 4-7, Residencial Bariloche # 2, Santa Tecla. - IDENTIFICACION DE MUESTRA : Muestreo de gases en NaOH, generados por combustión con
madera. - PROCEDENCIA : Beneficio Atapazco - CONDICIONES DE LA MUESTRA : N/A - FECHA DE TOMA DE MUESTRA : 2 de Febrero de 2006 - LUGAR DEL MUESTREO : Beneficio Atapazco - HORA DE MUESTREO : 3:20 p.m. - PARÁMETROS DE CAMPO : N/A - MUESTRA TOMADA POR : El Cliente - CODIGO DE LABORATORIO : 2006-009 E - FECHA DE INGRESO : 3 de Febrero de 2006 - FECHA DE ANÁLISIS : Del 3 al 7 de Febrero de 2006 - FECHA DE REPORTE : 08 de Febrero de 2006
Parámetro Resultado Expresado como: Método H2 0.1697 % (p/p) 1 Ar 2.0424 % (p/p) 1 O2 1.9651 % (p/p) 1 N2 59.9131 % (p/p) 1
CH4 0.4966 % (p/p) 1 CO 3.2769 % (p/p) 1 SH2 0.4679 % (p/p) 2 CO2 26.7985 % (p/p) 3
F-2
DATOS GENERALES - SOLICITANTE : Guillermo Urrutia / Arturo Rodríguez - DIRECCION : 3ª. Avenida Sur 4-7, Residencial Bariloche # 2, Santa Tecla. - IDENTIFICACION DE MUESTRA : Muestreo de gases en NaOH, generados por combustión con
madera. - PROCEDENCIA : Beneficio Atapazco - CONDICIONES DE LA MUESTRA : N/A - FECHA DE TOMA DE MUESTRA : 2 de Febrero de 2006 - LUGAR DEL MUESTREO : Beneficio Atapazco - HORA DE MUESTREO : 3:38 p.m. - PARÁMETROS DE CAMPO : N/A - MUESTRA TOMADA POR : El Cliente - CODIGO DE LABORATORIO : 2006-010 E - FECHA DE INGRESO : 3 de Febrero de 2006 - FECHA DE ANÁLISIS : Del 3 al 7 de Febrero de 2006 - FECHA DE REPORTE : 08 de Febrero de 2006
Parámetro Resultado Expresado como: Método H2 0.2559 % (p/p) 1 Ar 1.0849 % (p/p) 1 O2 0.2844 % (p/p) 1 N2 31.3421 % (p/p) 1
CH4 0.4609 % (p/p) 1 CO 3.3365 % (p/p) 1 SH2 0.1637 % (p/p) 2 CO2 15.2039 % (p/p) 3
F-3
Informe número: 2006-020
DATOS GENERALES - SOLICITANTE : Guillermo Urrutia / Arturo Rodríguez - DIRECCION : 3ª. Avenida Sur 4-7, Residencial Bariloche # 2, Santa Tecla. - IDENTIFICACION DE MUESTRA : Muestreo de gases en NaOH, generados por combustión con
madera. - PROCEDENCIA : Beneficio Atapazco - CONDICIONES DE LA MUESTRA : N/A - FECHA DE TOMA DE MUESTRA : 2 de Febrero de 2006 - LUGAR DEL MUESTREO : Beneficio Atapazco - HORA DE MUESTREO : 3:58 p.m. - PARÁMETROS DE CAMPO : N/A - MUESTRA TOMADA POR : El Cliente - CODIGO DE LABORATORIO : 2006-011 E - FECHA DE INGRESO : 3 de Febrero de 2006 - FECHA DE ANÁLISIS : Del 3 al 7 de Febrero de 2006 - FECHA DE REPORTE : 08 de Febrero de 2006
Parámetro Resultado Expresado como: Método H2 0.1466 % (p/p) 1 Ar 1.8492 % (p/p) 1 O2 2.6075 % (p/p) 1 N2 56.2125 % (p/p) 1
CH4 0.2368 % (p/p) 1 CO 1.9917 % (p/p) 1 SH2 0.3578 % (p/p) 2 CO2 24.5190 % (p/p) 3
F-4
Santa Tecla, 17 de Febrero de 2006.
Informe número: 2006-027
INFORME DE ANÁLISIS QUÍMICO
DATOS GENERALES - SOLICITANTE : Guillermo Urrutia / Arturo Rodríguez - DIRECCION : 3ª. Avenida Sur 4-7, Residencial Bariloche # 2, Santa Tecla. - IDENTIFICACION DE MUESTRA : Muestreo de gases en NaOH, generados por combustión con
madera. - PROCEDENCIA : Beneficio Atapazco - CONDICIONES DE LA MUESTRA : N/A - FECHA DE TOMA DE MUESTRA : 11 de Febrero de 2006 - LUGAR DEL MUESTREO : Beneficio Atapazco - PARÁMETROS DE CAMPO : N/A - MUESTRA TOMADA POR : El Cliente - CODIGO DE LABORATORIO : 2006-015 E - FECHA DE INGRESO : 13 de Febrero de 2006 - FECHA DE ANÁLISIS : Del 14 al 17 de Febrero de 2006 - FECHA DE REPORTE : 17 de Febrero de 2006
Parámetro Resultado Expresado como: Método H2 0.4041 % (p/p) 1 Ar 1.5563 % (p/p) 1 O2 1.8490 % (p/p) 1 N2 50.5848 % (p/p) 1
CH4 0.7243 % (p/p) 1 CO 6.1414 % (p/p) 1 SH2 0.6359 % (p/p) 2 CO2 30.1845 % (p/p) 3
F-5
Informe número: 2006-030
INFORME DE ANÁLISIS QUÍMICO
DATOS GENERALES - SOLICITANTE : Guillermo Urrutia / Arturo Rodríguez - DIRECCION : 3ª. Avenida Sur 4-7, Residencial Bariloche # 2, Santa Tecla. - IDENTIFICACION DE MUESTRA : Muestreo de gases en NaOH, generados por combustión con
madera. - PROCEDENCIA : Beneficio Atapasco - CONDICIONES DE LA MUESTRA : N/A - FECHA DE TOMA DE MUESTRA : 18 de Febrero de 2006 - LUGAR DEL MUESTREO : Beneficio Atapasco - HORA DE MUESTREO : 10:40 a.m. - PARÁMETROS DE CAMPO : N/A - MUESTRA TOMADA POR : El Cliente - CODIGO DE LABORATORIO : 2006-018 E
Parámetro Resultado Expresado como: Método H2 0.1517 % (p/p) 1 Ar 0.3065 % (p/p) 1 O2 0.1271 % (p/p) 1 N2 10.3151 % (p/p) 1
CH4 0.2086 % (p/p) 1 CO 1.5063 % (p/p) 1 SH2 0.1477 % (p/p) 2 CO2 6.2700 % (p/p) 3
F-6
Informe número: 2006-027
DATOS GENERALES - SOLICITANTE : Guillermo Urrutia / Arturo Rodríguez - DIRECCION : 3ª. Avenida Sur 4-7, Residencial Bariloche # 2, Santa Tecla. - IDENTIFICACION DE MUESTRA : Muestreo de gases en NaOH, generados por combustión con
madera. - PROCEDENCIA : Beneficio Atapasco - CONDICIONES DE LA MUESTRA : N/A - FECHA DE TOMA DE MUESTRA : 11 de Febrero de 2006 - LUGAR DEL MUESTREO : Beneficio Atapasco - HORA DE MUESTREO : 2:33 p.m. - PARÁMETROS DE CAMPO : N/A - MUESTRA TOMADA POR : El Cliente - CODIGO DE LABORATORIO : 2006-016 E - FECHA DE INGRESO : 13 de Febrero de 2006 - FECHA DE ANÁLISIS : Del 14 al 17 de Febrero de 2006 - FECHA DE REPORTE : 17 de Febrero de 2006
Parámetro Resultado Expresado como: Método H2 0.1024 % (p/p) 1 Ar 0.1920 % (p/p) 1 O2 0.3024 % (p/p) 1 N2 10.6484 % (p/p) 1
CH4 0.0948 % (p/p) 1 CO 1.2897 % (p/p) 1 SH2 0.4345 % (p/p) 2 CO2 2.2039 % (p/p) 3
F-7
San Salvador, 06 de Febrero del 2006.
Señores BENEFICIO ATAPASCO. Presente
Atención: Guillermo Urrutia Arturo Rodríguez
Benjamín Meléndez
Estimados Señores:
Por este medio les presentamos los resultados obtenidos en los análisis realizados a su
muestra de material sólido.
RESULTADOS
Muestra: pulpa muestra #1 Objetivo del análisis: Determinación de porcentaje de humedad de la pulpa. Tamaño de la muestra: 9.9553 gr.
Parámetro Valor Unidad
Humedad total 5.16 %
Cenizas 9.43 %
Atentamente,
Ing. Ana Graciela de Urrutia
Gerente General
DIMMA S.A. DE C.V.
DIMMA S.A. DE C.V. LABORATORIO DE ANÁLISIS DE AGUAS
TELEFAX: 2274-9050, TELÉFONO: 2284 - 9071
DIMMA S.A. DE C.V. LABORATORIO DE ANÁLISIS DE AGUAS
TELEFAX: 2274-9050, TELÉFONO: 2284 - 9071
F-8
San Salvador, 06 de Febrero del 2006.
Señores BENEFICIO ATAPASCO. Presente
Atención: Guillermo Urrutia Arturo Rodríguez
Benjamín Meléndez
Estimados Señores:
Por este medio les presentamos los resultados obtenidos en los análisis realizados a su
muestra de material sólido.
RESULTADOS
Muestra: pulpa muestra #2 Objetivo del análisis: Determinación de porcentaje de humedad de la pulpa. Tamaño de la muestra: 9.0962 gr.
Parámetro Valor Unidad
Humedad total 5.09 %
Cenizas 6.15 %
Atentamente,
Ing. Ana Graciela de Urrutia
Gerente General
DIMMA S.A. DE C.V
DIMMA S.A. DE C.V. LABORATORIO DE ANÁLISIS DE AGUAS
TELEFAX: 2274-9050, TELÉFONO: 2284 - 9071
DIMMA S.A. DE C.V. LABORATORIO DE ANÁLISIS DE AGUAS
TELEFAX: 2274-9050, TELÉFONO: 2284 - 9071
F-9
San Salvador, 06 de Febrero del 2006.
Señores BENEFICIO ATAPASCO. Presente
Atención: Guillermo Urrutia Arturo Rodríguez
Benjamín Meléndez
Estimados Señores:
Por este medio les presentamos los resultados obtenidos en los análisis realizados a su
muestra de material sólido.
RESULTADOS
Muestra: pulpa muestra #3 Objetivo del análisis: Determinación de porcentaje de humedad de la pulpa. Tamaño de la muestra: 14.2870 gr.
Parámetro Valor Unidad
Humedad total 6.15 %
Cenizas 9.22 %
Atentamente,
Ing. Ana Graciela de Urrutia
Gerente General
DIMMA S.A. DE C.V.
DIMMA S.A. DE C.V. LABORATORIO DE ANÁLISIS DE AGUAS
TELEFAX: 2274-9050, TELÉFONO: 2284 - 9071
DIMMA S.A. DE C.V. LABORATORIO DE ANÁLISIS DE AGUAS
TELEFAX: 2274-9050, TELÉFONO: 2284 - 9071
F-10
Señores BENEFICIO ATAPASCO. Presente
Atención: Guillermo Urrutia Arturo Rodríguez
Benjamín Meléndez
Estimados Señores:
Por este medio les presentamos los resultados obtenidos en los análisis realizados a su
muestra de material sólido.
RESULTADOS
Muestra: pulpa muestra #4 Objetivo del análisis: Determinación de porcentaje de humedad de la pulpa. Tamaño de la muestra: 16.0047gr.
Parámetro Valor Unidad
Humedad total 7.97 %
Cenizas 9.32 %
Atentamente,
Ing. Ana Graciela de Urrutia
Gerente General
DIMMA S.A. DE C.V.
DIMMA S.A. DE C.V. LABORATORIO DE ANÁLISIS DE AGUAS
TELEFAX: 2274-9050, TELÉFONO: 2284 - 9071
DIMMA S.A. DE C.V. LABORATORIO DE ANÁLISIS DE AGUAS
TELEFAX: 2274-9050, TELÉFONO: 2284 - 9071