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 DISMINUCIÓN DEL RIESGO DE AUTOIGNICIÓN EN PILAS DE ALMACENAMIENTO DE CARBÓN DE LA DRUMMOND COMPANY EN SANTA MARTA, COLOMBIA
Wendy Gámez, Fernanda García, Paula Olaya
Palabras clave: carbón, autoignición, refrigeración


Resumen:
Planteamiento y discusión del problema:
El carbón es uno de los combustibles fósiles primarios adoptadas en las centrales eléctricas. Es un combustible sólido yalmacenable. En ese mismo sentido la combustión espontánea del carbón es uno de los principales desafíos que enfrentan los productores y usuarios de carbón durante la extracción, almacenamiento y transporte, sobre todo cuando una gran cantidad de carbón se almacena durante períodos prolongados (12). En el aire libre, las reservas de carbón se exponen al aire y el carbón se oxida lentamente por eloxígeno. Aunque la temperatura atmosférica es baja, la oxidación a baja temperatura de carbón en la reserva continúa durante un largo tiempo y, finalmente, conduce a la ignición espontánea seguido por combustión rápida (3).
Paralelamente en empresas exportadoras de carbón como Drummond Company, se presenta inconveniente anteriormente mencionado dado que el carbón extraído es agrupado a cielo abierto demanera que por las altas temperaturas durante las horas de sol, propias de Barranquilla, favorecen la auto ignición del mismo de manera que para mantenerlo termorregulado y disminuir el riesgo de auto combustión, la empresa utiliza un sistema de riego constante a través de helicópteros que dispersan agua en puntos vulnerables, lo cual genera costos adicionales y emisiones de gases no deseados. Deigual forma la disposición de este mineral en dicha forma favorece la dispersión aérea de material particulado, afectando playas y zonas aledañas.
Por lo anterior en el presente documento se plantea una solución sostenible a largo plazo que incorpora el uso de una estructura aislante que recubre las pilas de carbón diseñadas, que a su vez contenga un sistema termorregulador. Con lo anterior sequiere disminuir el recurso hídrico utilizado en el proceso de control de la autoignición y el material particulado que se genera en el almacenamiento a la intemperie, así como la disminución de pérdidas por combustión de la materia prima.
Evaluación y desarrollo metodológico de las posibles soluciones:
Varios procesos exotérmicos tales como la oxidación a baja temperatura, el metabolismomicrobiano, la adsorción-desorción de agua debido a las diferencias entre las concentraciones reales y de humedad de equilibrio de lignito y el aire, y la oxidación del carbón pueden contribuir al auto calentamiento del carbón y la combustión espontánea. La combustión espontánea se produce cuando el calor producido por la reacción del carbón con el oxígeno a baja temperatura no es disipada al ambientecircundante, lo que conlleva a un auto-calentamiento de las existencias de carbón hasta alcanzar la temperatura de ignición. Como último paso del proceso el carbón se somete a combustión rápida, que tiene lugar por encima de aproximadamente 200ºC (2).
El transporte de los reactivos y transporte de calor también son importantes en el calentamiento espontáneo de carbón. El calor es transportado lejosde los sitios donde se genera debido a los gradientes de temperatura; conducción y convección son los mecanismos responsables, generados por el oxígeno y el agua. La convección en pilas de carbón puede ser causada por las diferencias en la presión del viento en la superficie de la pila (convección forzada) y las diferencias de temperatura entre la pila y el aire circundante (convección natural)(11).
Teniendo en cuenta que el proceso sucede de la siguiente forma , se establece que la velocidad de reacción del carbón con el oxígeno de acuerdo a la ecuación de Arrehnius donde el factor pre-exponencial A y E la energía de activación tienen valores de 2.1 × 10− 10 kg/(s·kmol0.7·m0.9) y 0.75 J/kmol, respectivamente (8). Relacionándose de la siguiente forma .
Teniendo en cuenta que el carbón...