Evaluación de las Briquetas de Carbón de la Provincia del Santa para su uso industrial

Transcripción

1 Universidad Nacional DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERIA EN ENERGIA Evaluación de las Briquetas de Carbón de la Provincia del Santa para su uso industrial Ing. Rober Guevara Chinchayán Ing. César López Aguilar NUEVO CHIMBOTE, Set de 2012

2 I. INTRODUCCIÓN 1.1 REALIDAD PROBLEMÁTICA Las Briquetas de Carbón se viene utilizando masivamente en Chimbote, pero no se conoce sus propiedades energéticas como es el Poder Calorífico; conocer este parámetro nos permitirá utilizarlo industrialmente. Fig. Uso de la briqueta de carbón en el Hotel ubicado en la Av. Buenos Aires del P.J. El Progreso de Chimbote

3 I. INTRODUCCIÓN 1.1 REALIDAD PROBLEMÁTICA No existe información del Poder Calorífico de este combustible. Existe información de producción, como el caso de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos. Se tiene conocimiento a través de visitas de locales y videos que el uso de las briquetas es de manera informal y artesanal, por ejemplo se cuenta con información escasa de las propiedades térmicas de este combustible, la composición y el tipo de material varía de acuerdo a cada fabricante y este lo hace de acuerdo a los insumos que tiene o que puede sacar en las betas de carbón que se encuentran en el valle del santa y están a la alcance de los productores artesanales Algunos productores se encuentran en Santa, Coischo, frente a Sider Peru, 10 de Setiembre, San Juán, de la Provincia del Santa

4 I. INTRODUCCIÓN 1.2 LUGAR Y DONDE SE HA REALIZADO EL ESTUDIO El estudio se ha realizado en el Laboratorio de Termofluídos de la Escuela de Ingeniería en Energía de la Universidad Nacional del Santa. 1.3 JUSTIFICACION Saber el Poder Calorífico de de un Combustible es muy importante, nos permite determinar la energía que se consume, comparar esta fuente energética como alternativa a otras fuentes de energía como es el GLP o el Gas Natural o la Electricidad, determinándo su uso industrial. 1.4 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Se puede utilizar industrialmente la briqueta de carbón?

5 1.4 HIPÓTESIS I. INTRODUCCIÓN La briqueta de carbón se puede usar industrialmente por tener un poder calorífico similar al carbón. 1.5 OBJETIVO OBJETIVO GENERAL Determinar el Poder Calorífico de la Briqueta de Carbón para su uso industrial. OBJETIVOS ESPECIFICOS Evaluar el encendido de una briqueta de carbón. Determinar la transferencia de calor a un recipiente cerrado con agua. Determinar la variación del peso de la briqueta de carbón encendido. Determinar el poder calorífico de una briqueta de carbón para su uso industrial.

6 1.6 PLAN I. INTRODUCCIÓN Recopilación de información bibliográfica de los procedimientos para determinar el Poder Calorífico del Carbón Se determinaron las muestras, mediante una visita a los lugares de venta de las briquetas de Carbón. Se determinó el Procedimiento Práctico. Implementación de Materiales. Se realizó el procedimiento para determinar el poder Calorífico Se procesó la información Se elaboró las Conclusiones y Recomendaciones.

7 II. REVISION BIBLIOGRAFICA DETERMINACION DEL PODER CALORIFICO Existen dos procedimientos para la determinación del poder calorífico de los combustibles, que son: Método Analítico Método Práctico 2.1 METODO ANALITICO El Método Analítico consiste en aplicar el El Principio de Conservación de la Principio la Energía, que expresa: "El poder calorífico de un cuerpo compuesto es igual a la suma de los poderes caloríficos de los elementos simples que lo forman, multiplicados por la cantidad centesimal en que intervienen, descontando de la cantidad de hidrógeno total del combustible la que se encuentra ya combinada con el oxígeno del mismo. Por lo tanto para la aplicación del presente procedimiento es necesario efectuar previamente un ANALISIS ELEMENTAL del combustible cuyo poder calorífico deseamos determinar: C % --H % --02 % --S % --Humedad %

8 2.2 METODO PRACTICO II. REVISION BIBLIOGRAFICA El Método Práctico consiste en el empleo de "Calorímetros" mediante los cuales se puede determinar en forma directa en el laboratorio el poder calorífico de los combustibles. Los métodos calorimétricos consisten en quemar una cierta cantidad de combustible y medir la cantidad de calor producida a través de la energía térmica ganada por un líquido conocido, agua, el que, de acuerdo al método a utilizar, puede estar contenida en un recipiente, o permanecer en continua circulación durante el proceso. En un proceso ideal se cumplirá que: Calor liberado por el combustible = Calor ganado por el agua + pérdidas de calor al ambiente. Qcomb = Qagua + pérdidas Qcomb = ma x cpa x ( t final - t inicial ) + pérdidas

9 II. REVISION BIBLIOGRAFICA TIPOS DE CARBONES Los métodos mejores conocidos para la clasificación de carbones, dentro de varios rangos de turba a antracita, utilizan el análisis aproximado de material volátil y carbón fijo; y el valor calorífico o bien el análisis final de carbono, hidrógeno y oxígeno. Dentro de los diferentes tipos de carbones se tiene: % de carbón Poder calorífico (Kcal/Kgr) Turba /6000 Lignito /7000 Bituminoso (hulla) /8000 Antracita >8000 Los combustibles líquidos están en el orden de los Kcal/Kg. La cáscara de arroz es de 3655 Kcal/Kg.

10 III. MATERIALES Y METODOS El método utilizado es el experimental. Se realizó el siguiente método Diseño y elaboración del algoritmo experimental para la toma de datos Medición experimental de los diferentes tipos de briquetas. Elaboración del algoritmo para determinar los valores promedios de tres mediciones. Elaboración del programa de tratamiento de datos y simulación. - Presentación de resultados La muestra fue tres muestras de briquetas de carbón de Santa y dos de Chimbote. La información se analizó a partir de promedios de al menos tres muestras y para cada muestra se realizará 03 mediciones. Se visitó los lugares de producción de la briquetas de carbón, así como los lugares de venta, con la finalidad de identificar la variedad de briquetas. Se hizo uso de termómetros infrarrojos a primera clase y equipos para determinar el poder calorífico.

11 III. MATERIALES Y METODOS MTERIALES Briqueta de carbón y un recipiente adecuado para asentar la briqueta. Un sistema de agarre para la briqueta de carbón (ganchos de fierro). 02 termómetros ambientales. 01 termómetro infrarrojo. Una balanza de 0 10Kg. Un recipiente para contener de 2 a 8 litros de agua, con cierre (olla). Cronometro. Mechero. Olla y Cocina Medición de temperatura briqueta quemada

12 III. MATERIALES Y METODOS PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Verter agua en el recipiente a calentar (olla). 2. Pesar la briqueta de carbón y medir la altura, diámetro, cantidad y diámetro de los agujeros. 3. Prender la briqueta con un mechero y verificar que esta se encuentre bien encendida. 4. Medir la temperatura del agua fría y la temperatura de la briqueta encendida. 5. Calentar el agua y controlar el tiempo cada 2 minutos. 6. Pesar la briqueta cuando el agua ha alcanzado los 100 C. 7. Controlar el tiempo de encendido de la briqueta. 8. Realizar la practica en un ambiente abierto.

13 FORMULA EMPLEADAS III. MATERIALES Y METODOS

14 DATOS A CONSIGNAR CAPITULO IV: RESULTADOS Muestra Volumen (litros) Temperatura ambiente del agua Temperatura de la briqueta encendida Variación del peso en la briqueta Tiempo en alcanzar los 100 C C 200 C 523gr 54min C 200 C 198gr 40.5min C 200 C 304gr 70min Energía ganada, generada y perdida Muestra Volumen (litros) Calor ganado por el agua (Kcal) Perdidas co Cina (Kcal) Pérdidas en la olla (Kcal) Pérdidas totales (Kcal)

15 Masa perdida por la briqueta CAPITULO IV: RESULTADOS BRIQUETA MASA(gr) MASA UTILIZADA(gr) INICIAL LITROS litros? 6.15LITROS PODER CALORIFICO DEL COMBUSTIBLE EXPERIMENTO 2 LTS 4 LTS 6LTS Qagua (kcal) PERDIDAS TOTALES(kcal) Qcomb (kcal) PCS (Kcal)

16 CAPITULO V: CONCLUSIONES Usando el Procedimiento práctico se determinó que el Poder Calorífico de la Briqueta de Carbón de la Provincia del santa es de 2412 Kcal/Kg, que es menor al valor de 4500 Kcal/Kg, que se toma como referencia en las briquetas de carbón. Este valor obtenido no sería rentable para su uso industrial, debido al bajo poder calorífico. CAPITULO VI: RECOMEDACIONES El Perú necesita tener un marco jurídico claro y sincero que permitan una adecuada política de uso de las briquetas de carbón de baja eficiencia. Fiscalizar la Producción de Briquetas de Carbón, para mejorar el Poder Calorífico. La participación de las Universidades como centro difusor de previsión evaluación de las briquetas de Carbón que son utilizadas masivamente. de la La Escuela de Ingeniería en Energía debe seguir participando en elaboración de este tipo de estudios de consumo energética.

17 CAPITULO VII: BIBLIOGRAFIA KERN. D. PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR. WELTY. TRANSFERENCIA DE CALOR. MANRIQUE. TRANSFERENCIA DE CALOR. %20vegetal.htm

18 Muchas gracias