DETERMINACIÓN DE LA TENDENCIA A LA COMPACTACIÓN DE LOS MATERIALES A COMPOSTAR

Transcripción

1 DETERMINACIÓN DE LA TENDENCIA A LA COMPACTACIÓN DE LOS MATERIALES A COMPOSTAR JOSEP SAÑA VILASECA JOAN CARLES MORÉ RAMOS TÈCNIQUES DE GESTIÓ AMBIENTAL SL

2 Introducción La optimización del espacio en los sistemas de compostaje estáticos silos, túneles se consigue maximizando la altura de apilamiento de los materiales a compostar. Estos materiales o sus mezclas con estructurante tienen una tendencia más o menos acusada a compactarse por su propio peso al apilarlos. Apilamientos excesivos pueden conducir a la pérdida total o casi de la porosidad del material o de la mezcla, de manera que, incluso con aeración forzada, no es posible alcanzar en el interior de la masa las concentraciones de Oxígeno que exige el proceso de compostaje. No suele caracterizarse la tendencia a la autocompactación del material a compostar antes de abordar el diseño de las instalaciones de compostaje.

3 Objetivo de la presentación Describir un método sencillo para valorar la tendencia a la compactación de materiales a bioestabilizar mediante compostaje.

4 Secuencia del método Determinación de la Densidad Aparente Determinación de la Densidad Real Determinación de la Porosidad Determinación de la Tendencia a la Autocompactación por apilamiento

5 Material básico Caja de plástico: De sección rectangular. Sin aberturas laterales. Con unas longitud y anchura mínimas de 55 y 35 cm respectivamente. Con un volumen mínimo de 60 L. De peso conocido (Pc). Plancha de metal que encaje justo en el interior de la caja, de peso (Pt) y espesor conocidos (g). Cinta métrica. Báscula.

6 Procedimiento de Determinación de la Densidad Aparente (I) Apuntar las dimensiones de la caja vacía (L, A, H). Llenar la caja con el material y pesarla (P).

7 Procedimiento de Determinación de la Densidad Aparente (II) Levantar la caja unos 10 cm y dejarla caer al suelo. Repetir la operación 10 veces, para que el material quede bien asentado. Enrasar el material con una paleta y poner la tapa. Medir la distancia entre la tapa y el borde superior de la caja en la mitad de cada una de las cuatro caras. Hacer la media de las cuatro medidas (d). La Densidad Aparente será: DA = M/V = (P Pc Pt)/(L A (H (d + g)))

8 Procedimiento de Determinación de la Densidad Aparente y la Porosidad en Materiales Homogéneos Materiales Homogéneos: sin impropios o poco abundantes (estiércoles, purines deshidratados, FORM muy limpia, etc.). Densidad Real (DR): Para los cálculos se estima que la Densidad Real de la materia orgánica es 1,5 kg/l y la de la materia mineral de 2,5 kg/l Porosidad: 100 DR = ((100 - %MS)/D agua ) + (%MS/DR materia seca )) 100 DR materia seca = (%MO)/DR MO ) + ((100 - %MO)/DR M. Mineral ) % Porosidad = 100 (1-(DA/DR))

9 Procedimiento de Determinación de la Densidad Aparente y la Porosidad en Materiales Heterogéneos Materiales Heterogéneos: con impropios (RSU, FORM, MOR, etc.). Procedimiento: Primer paso: Determinación de la Densidad Aparente Segundo paso: Determinación experimental de la Porosidad Tercer paso: Cálculo de la Densidad Real DR = DA/(1 (% Porosidad/100))

10 Determinación experimental de la Porosidad (I) DeladeterminacióndelaDensidadAparenteseconoceel volumen (V) y el peso del material con la caja y su tapa (P). Una vez determinada la Densidad Aparente, añadir lentamente agua hasta que sobrepase ligeramente la tapa que cubre el material. Medir la distancia entre la tapa y el nivel del agua en la mitad de cada una de los cuatro lados. Hacer la media de las cuatro medidas (h) y calcular el volumen de agua sobrenadante (v = L A h).

11 Determinación experimental de la Porosidad (II) Pesar la caja con el agua (P ). El volumen de agua añadido será: P P Dejar escurrir el agua de la caja y volver a pesar (P ). El volumen de agua que ha pasado a hidratar el material será: P P El agua que ha ocupado los macroporos del material será: V poros = V agua añadida V agua sobrenadante V agua de hidratación V poros = (P P) v (P P) La Porosidad será: V poros = P P v % Porosidad = 100 V poros /V

12 Determinación de la Tendencia a la Compactación por apilamiento (I) Material complementario: Colección de al menos 10 pesos de masa conocida (15 kg como mínimo).

13 Determinación de la Tendencia a la Compactación por apilamiento (II) Procedimiento (1): Colocar el peso P1 sobre la tapa. Esperar 1/2 hora y medir la distancia entre la tapa y el borde superior de la caja en cada uno de los lados. Hacer la media de las cuatro medidas (d1). La densidad aparente que adquiere el material con el peso P1 encima será: DA = (P Pc Pt) / (L A (H - (d 1 + g))) Añadir el peso P2 y repetir las operaciones, y así sucesivamente hasta que se hayan colocado todos los pesos.

14 Determinación de la Tendencia a la Compactación por apilamiento (III) Procedimiento (2): A partir de la DR del material y las diferentes DA, calcular las porosidades correspondientes y representarlas frente al peso que soportaba el material, transformado a altura de un acopio de este material: H equivalente apilamiento (cm) = h material en la caja (cm) + + Masa soportada (kg) 10/(S caja en dm 2 DA material comprimido en kg/l)

15 Algunos ejemplos (I) % Porosidad FORM/Fracción Vegetal nueva 1/1,5 V/V FORM/Fracción vegetal nueva 1,5/1 V/V Altura del apilamiento (cm) Algunos materiales tienen un comportamiento totalmente lineal. Otros sufren una compactación importante al inicio y luego siguen con el mismo comportamiento lineal.

16 Algunos ejemplos (II) 60 Mezcla FORM/astilla 2/1 V/V % Porosidad y = -0,0665x + 51,93 R² = 0, Altura del apilamiento (cm) La línea de tendencia permite prever: La porosidad a cada altura del apilamiento. La altura que es prudente alcanzar para no reducir excesivamente la porosidad (mínimo 20%).

17 Fiabilidad del método (I) Informa realmente sobre el proceso a escala industrial?: el caso de una MOR <80 mm % Porosidad y = -0,2083x + 48,512 R² = 0,928 y = -0,1544x + 43,382 R² = 0, Altura del apilamiento (cm) % Porosidad y = -0,172x + 47,382 R² = 0,956 y = -0,1414x + 43,579 R² = 0, Altura del apilamiento (cm) Gran tendencia a la compactación. Sin prácticamente porosidad a partir de 2,5 m de apilamiento

18 Fiabilidad del método (II) Informa realmente sobre el proceso a escala industrial?: el caso de una MOR <80 mm 80 % Porosidad y = -0,0246x + 69,518 R² = 0, Altura del apilamiento (cm) Pero gran variabilidad de comportamiento según su contenido en impropios.

19 Comportamiento industrial del material (I) h =1,5 m. Temperatura aire salida túnel (ºC) h = 3,0 m h = 1,5 m Tiempo (días) Buena circulación del aire (secuencia día/noche). Proceso muy enérgico: subida brusca de la temperatura Caída de la actividad por secado del material a los 7 días. h =3,0 m. Mala circulación del aire (proceso pobre en Oxígeno). Proceso poco enérgico: subida lenta de la temperatura.

20 Comportamiento industrial del material (II) Temperatura del aire (ºC) h =2,0 m. Túnel h=2,00 m tºc Aire Salida tºc Aire Entrada Tiempo (días) Buena circulación del aire (secuencia dia/noche). Proceso muy enérgico: subida brusca de la temperatura Caída de la actividad por secado del material a los 6 días.

21 Comportamiento industrial del material (III) Túnel h=2,50 m tºc aire salida tºc aire entrada Temperatura del aire (ºC) Tiempo (días) h =2,5 m. Mala circulación del aire al inicio (proceso pobre en Oxígeno). Proceso poco enérgico al inicio: subida lenta de la temperatura. Mejora de la circulación al cabo de una semana por un ligero incremento de la porosidad por descomposición de MO.

22 Conclusiones Se describe un método simple para determinar la tendencia a la compactación de materiales o mezclas a compostar cuando son apilados. El método permite prever la altura máxima de apilamiento que puede alcanzar un material sin que una escasa porosidad dificulte el paso del aire a su través. Sería prudente instaurar esta específica caracterización del material antes de diseñar la correspondiente instalación de compostaje.

23 Muchas gracias