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«Unidos para servir con principios y valores» PRESENTA… www.CIPCUSCO.org.pe «Unidos para servir con principios y valores»

NOVIEMBRE 16, 17 y 18 www.CONGRESOCIP2017.com

ESTUDIO COMPARATIVO DEL USO DE COMBUSTIBLE EN EL PROCESO DE COCCIÓN EN HORNOS LADRILLEROS AUTORES: Msc . Miriam Salas Pino. Ing. Washington Julio Lechuga Canal. Ing. Sandra Milagros Olivera Nuñez Ing. Yamilet Reynaga Medina www.congresocip2017.com

INTRODUCCIÓN El uso de combustibles, puede provocar fuerte impacto en el ambiente debido a las emisiones de contaminantes, si el control de proceso operativo de combustión es deficiente o inadecuado. Pero también es conocido que las buenas prácticas en el uso de combustibles mitiga el efecto de contaminación.  www.congresocip2017.com

Justificación Social La salud pública es prioritaria en el desarrollo humano, es necesario evitar enfermedades crónicas (asma, generación de fibrosis pulmonar) por inhalación de material particulado existente en el entorno. En la zona Sucso Aucaylle, la quema de ladrillos se realiza utilizando como combustible llantas usadas, leña húmeda, hojas secas. Esta mala práctica a largo tiempo deteriora la salud de los pobladores, quienes viviendo el presente en búsqueda de recursos económicos para satisfacer sus necesidades básicas, no consideran que la emisión de contaminantes acortan el término de vida y la calidad que merece como ser humano en un entorno de armonía y salud. www.congresocip2017.com

OBJETIVO Evaluar comparativamente el proceso de combustión desarrollado con leña y carbón mineral, en la quema de ladrillos. www.congresocip2017.com

Carbón Mineral El carbón es un combustible sólido fósil natural que procede de la descomposición de materia vegetal (sobre todo de la lignina). Cuando queremos combustionar un carbón es necesario llegar a la temperatura de ignición, para generar su inflamación, por lo que será necesario aportar cierta cantidad de calor para la reacción química de combustión. Reacción química de oxidación en la que un combustible interacciona con el comburente (O2) produce Calor, Dióxido de Carbono (CO2) y agua (H2O). www.congresocip2017.com

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN www.congresocip2017.com

Ubicación La zona ladrillera esta ubicada en la provincia del Cusco, distrito de San Jerónimo en la margen derecha del Río Huatanay. La población total en la comunidad de Sucso Aucaylle es de 1498 pobladores, el 80% de la población se dedica a la producción de ladrillos, siendo ésta la única fuente de ingreso económico. www.congresocip2017.com

Selección de Hornos Ladrilleros En la comunidad de Sucso Aucaylle existen hornos ladrilleros dedicados a la producción de ladrillos artesanales y mecanizados; de los cuales cuatro propietarios se interesaron en realizar las pruebas experimentales, tras continuas charlas de sensibilización y convencidos en la mejora de su trabajo pusieron a disposición sus pequeñas fábricas. www.congresocip2017.com

3.3. Materiales Combustibles Carbón Mineral Ladrillos www.congresocip2017.com

Tubo Pitot “S”. Termocupla www.congresocip2017.com

Equipo Tren de Muestreo de Gases Chimenea artificial Equipo Tren de Muestreo de Gases www.congresocip2017.com

Microscopio electrónico Filtro Horno ladrillero Balanza Digital Espectrofotómetro Microscopio electrónico Filtro www.congresocip2017.com

Armado de capas de ladrillos del horno ladrillero y ubicación de termocuplas para control de temperatura www.congresocip2017.com

Localización de los puntos de muestreo Para obtener una medición representativa de la velocidad de flujo volumétrico (fuente estacionaria), se selecciona como salida del sistema a la chimenea (la corriente fluye en dirección axial). La sección transversal de la chimenea se divide y se localiza un punto de travesía dentro de cada una de estas áreas de división En hornos rectangulares no se toma muestras en el punto X (puerta) existen muchas perturbaciones porque el flujo del gas no es uniforme debido a diferentes alteraciones ocasionadas por la puerta de entrada y la toma de muestras en estos puntos no son representativos. www.congresocip2017.com

Velocidad de Gases de Chimenea La velocidad y el caudal del gas en la chimenea se determinan a través de la densidad del gas y de la medición de la presión de velocidad promedio (presión dinámica) con un tubo pitot tipo "S". www.congresocip2017.com

La velocidad del gas en la chimenea se relaciona con la presión de velocidad a través de la ecuación de Bernoulli. Para calcular la velocidad de emisión de los gases de chimenea se utilizó la siguiente formula. Q = V x A www.congresocip2017.com

Flujo volumétrico Con tubo pitot “S” (adecuado para ejecutar micro-mediciones de distintos gases de combustión) y como fluido manométrico alcohol al 96 % (por su densidad menor a la del agua, es posible medir con mayor precisión el desplazamiento del fluido). Para la prueba en la parte superior de los hornos, se diseño una pequeña chimenea utilizando el metal de las latas de aceite con el fin de orientar el flujo en una sola dirección y poder obtener la diferencia de presiones, para determinar el flujo volumétrico. www.congresocip2017.com

Composición de CO y CO2 en los Gases de Chimenea Aplicamos el método clásico de valoración en laboratorio, corresponde a un primer intento de obtener el conocimiento  del estado general de la contaminación atmosférica en la zona de Sucso Aucaylle. El sistema se compone básicamente de una serie de aparatos de toma de muestras, las muestras colectadas de gas de chimenea pasan a través de tubos lavadores de gases, conteniendo soluciones acuosas específicas. Las muestras son trasladadas a laboratorio, para su respectivo tratamiento y análisis, obteniéndose las valoraciones de las concentraciones de los gases de CO y CO2. www.congresocip2017.com

Determinación del dióxido de carbono: Método Volumétrico La determinación del dióxido de carbono, se realiza por el principio de la neutralización de un ácido o una base, donde se lleva a cabo una reacción de metátesis por la presencia de dióxido de carbono. Se determinó de la concentración del CO2, mediante la ecuación de valoraciones acidimétricas Determinación del monóxido de carbono: Método Espectrofotométrico Considerándose una reacción de oxidación – reducción, donde el permanganato en medio ácido oxida al monóxido de carbono. Al culminar el muestreo, se da lectura a la transmitancia de la muestra en el espectrofotómetro. www.congresocip2017.com

Cantidad de Material Particulado Para la determinación de material particulado se procedió de la siguiente manera, primero se armaron filtros para PM10 (partículas pequeñas como hollín dispersas en la atmósfera y cuyo diámetro es menor a 10 µm), para los filtros se utilizaron lana de vidrio, se muestra el proceso de armado, lo cual fue pesado en un inicio, luego el filtro es colocado en un equipo captador durante la emisión de los gases de chimenea, al finalizar la medición se obtiene un filtro saturado de material particulado. www.congresocip2017.com

NO SE VISUALIZA MATERIAL PARTICULADO www.congresocip2017.com

CÁLCULOS Y RESULTADOS www.congresocip2017.com

Cálculo del Balance de Masa y Energía de Ladrillos Mecanizados y Artesanales: En el proceso de cocción de ladrillos, se utilizaron los siguientes materiales: Ladrillo seco = 25500 kg Carbón granulado = 250 kg Leña = 620 kg www.congresocip2017.com

Balance de Masa para Ladrillos: Gases de Combustión www.congresocip2017.com

Cálculo de masa de agua Balance de Agua (Humedad de ladrillo) y combustible: Estequiometría de: 1) CO y CO2 www.congresocip2017.com

2) SO2 3) Oxigeno Necesario Material Particulado Mp = m* Vhr/ Vca www.congresocip2017.com

Masa de los componentes de entrada y salida del sistema. www.congresocip2017.com

Análisis de Gases de Combustión Los gases que fueron muestreados son el CO2, CO, y partículas en suspensión se realizaron 2 pruebas de las cuales 1 se realizó con leña como combustible y la otra se realizó con carbón como combustible en la tabla 4.2 se muestra los resultados obtenidos www.congresocip2017.com

4.2. Resultados y Discusión Proceso de Cocción: Parámetros de control en la quema de ladrillos artesanales y mecanizados, utilizando leña y carbón mineral. www.congresocip2017.com

Indicadores Másicos de Combustión por Tonelada de Ladrillo www.congresocip2017.com

CONCLUSIONES www.congresocip2017.com

Utilizando carbón mineral se logra mayor combustión completa que con leña, el ratio de emisiones de CO/CO2 utilizando carbón mineral es 0.33 CO/CO2 para ladrillo artesanal y 0.18 CO/CO2 para ladrillo mecanizado. Cuando se utiliza leña en la cocción del ladrillo artesanal el ratio es 0.66 CO/CO2 y para ladrillo mecanizado es 0.39 CO/CO2; el ratio es directamente proporcional a la combustión completa, cuando este tiende a cero, la combustión es ideal. El ratio de emisión de material particulado con uso de carbón mineral para ladrillo tipo artesanal, es 1.66 kg material particulado/millar de ladrillo y para ladrillo tipo mecanizado es 1.35 kg material particulado/millar de ladrillo. Utilizando leña, para ladrillo artesanal se genera 77.39 kg de material particulado/millar de ladrillo y para ladrillo tipo mecanizado 110.92 kg material particulado/millar de ladrillo. www.congresocip2017.com

¡GRACIAS POR SU ATENCIÓN! Msc. Miriam Salas Pino miriam.salas@unsaac.edu.pe www.congresocip2017.com

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