Artículo Científico / Scientific Paper |
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pISSN: 1390-650X / eISSN: 1390-860X |
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Juan Sebastián Arroyo-Vinueza1,*, Washington Salvatore Reina-Guzmán2 |
Resumen |
Abstract |
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Este artículo describe el potencial energético de la biomasa residual que proviene de la madera al ser utilizado en una caldera de vapor como combustible sustitutivo; esto con el fin de proporcionar una alternativa de energía limpia diferente a la actual dependencia del petróleo usado en estos dispositivos. Además, la información detalla la industria que proporciona los desechos de madera y sus diferentes formas de presentación, sus propiedades físicas y energéticas; tales como el poder calorífico, valor de acuerdo con el contenido de humedad de cada muestra de biomasa, y la equivalencia de peso de los combustibles fósiles utilizados actualmente por las calderas de vapor. Finalmente, basados en los resultados obtenidos, se realiza el análisis termodinámico que se produce en la caldera con el uso de biomasa residual, dando a conocer su balance energético, exergético y el cálculo de la entropía; lo que proporciona datos de referencia para utilizar la biomasa como una alternativa válida al uso de nuevas fuentes de energía renovables, como la biomasa residual.
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This article describes the energy potential of residual biomass from wood to be used in a steam boiler as substitute fuel; resulting in a clean energy alternative against dependence on oil use in these devices. Further, information details the industry that provides wood waste, its varying forms of presentation, their physical and energetic properties; such as: the calorific value according to the moisture content and weight equivalence of each biomass sample to replace the fossil fuels currently used by steam boilers. Finally, based on the results obtained, a thermodynamic analysis is performed on the occurrences in the boiler when used with residual biomass, giving us answers to its energy balance, exergy balance and entropy calculation; thus providing reference data to the use of residual biomass as a valid alternative in new sources of renewable energy. |
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Palabras clave: biomasa, caldera de vapor, combustiblefósil, contaminación, madera.
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Keywords: Biomass, wood, pollution, fossil fuel, steam boiler. |
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1,* Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad Politécnica Salesiana, Quito - Ecuador. Autor para correspondencia : jsav187@hotmail.com |
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2Docente de la carrera de Ingeniería Mecánica, Universidad Politécnica Salesiana, Quito - Ecuador.
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1. Introducción
Desde el auge del petróleo y la consecuente quema de combustibles fósiles, las emisiones de gases que provocan el efecto invernadero han aumentado. Teniendo en cuenta este punto de vista, el uso de energía renovable es necesario; por ejemplo, podemos aprovechar el potencial de la energía térmica de la biomasa residual utilizando equipos tales como una caldera de vapor, que son de gran demanda en muchos procesos dentro de la industria.
Para la puesta en marcha de una caldera de vapor se utiliza regularmente como fuente de energía combustibles fósiles que contribuyen significativamente a la contaminación ambiental. Una alternativa a este proceso es utilizar biomasa residual como combustible para la caldera de vapor, pero garantizando que las condiciones de funcionamiento sean similares a las de equipos convencionales [1].
La biomasa en nuestro medio representa una alternativa viable para el uso energético en calderas de vapor, esta aseveración se realiza considerando que existen entidades que llevan a cabo investigaciones sobre este recurso, tal es el caso de la Corporación para la Investigación Energética (CIE) y el Instituto Nacional de Eficiencia Energética y Energías Renovables (INER); un ejemplo de lo antes expuesto es el proyecto denominado El aprovechamiento energético de biomasa residual del piñón [2], que pretende utilizar este tipo de biomasa en la producción de biodiésel, para de esta manera suprimir paulatinamente el uso de derivados de petróleo en la Región Insular de nuestro país. En la misma línea de investigación la CIE ha realizado un inventario en la provincia de Pichincha de la biomasa proveniente de fuente agrícolas y animales [3], demostrando el potencial energético que posee este recurso.
Este artículo pretende entregar datos e información de la importancia de los desechos de madera, como un recurso renovable para ser utilizado como combustible en una caldera de vapor considerando las propiedades energéticas que posee.
1.1. Biomasa residual
La transformación de energía a partir de la biomasa representa un rendimiento idóneo neto de energía al año, y al mismo tiempo un crecimiento gradual promoviendo como un recurso sustitutivo para la generación.
No obstante, en términos de almacenamiento y transporte, la biomasa con una humedad al 50 % presenta una desventaja en comparación con los combustibles derivados del petróleo; la madera presenta una baja densidad 8 GJ/t. [4] |
Tabla 1. Comparation of biomass and fossil fuel energy densities [4]
1.2. Tipos de madera trabajada
Una de las principales especies que son utilizadas en las industrias, de acuerdo con el catastro facilitado por la Dirección Nacional Forestal (DNF) son eucalipto (Eucalyptus globulus), pino (Pinus radiata) y laurel (Cordia alliodora).
Tabla 2. Especies más comerciales utilizadas en la industria maderera [1]
1.2.1. Usos y procesos de la madera
En la provincia de Pichincha existen empresas que fabrican productos a base de biomasa, citando los más solicitados: tableros MDF, tríplex y aglomerados.
La elaboración de estos productos, que son los de mayor demanda, es a base de biomasa previamente tratada y combinada con aditivos. El tratamiento que recibe la madera una vez cortada y convertida en astillas, aserrín o virutas (Figura 1), depende de la finalidad; debe ser secada y en algunos casos lavada para eliminar hongos e impurezas, asegurando la calidad de la materia prima y el producto final. [1].
Figura 1. Formas de Biomasa: a) aserrín, b) virutas y c) astillas
1.3. Destino de los desechos madereros, biomasa
Los residuos obtenidos, derivan principalmente del volumen de madera trabajada, es así, que la producción puede ser estimada según la siguiente tabla. [1] |
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