Desarrollo de una fórmula para poder calorífico de biomasa de caña de azúcar

DESARROLLO DE UNA FÓRMULA PARA PODER CALORÍFICO DE BIOMASA DE CAÑA DE AZÚCAR
Ing. Milton Aldana
aldanamilton2003@yahoo.com
13 de febrero de 2012

INTRODUCCIÓN
Este informe muestra el desarrollo de una fórmula para el cálculo del Poder Calorífico Inferior (PCI) de los combustibles celulósicos utilizados en un ingenio azucarero argentino. Se estudió la bibliografía relacionada al tema y sehicieron determinaciones experimentales en laboratorio. Se hizo un desarrollo teórico apoyado en datos reales para finalmente llegar a una fórmula con sustento conceptual, pero específica para la biomasa del tipo utilizada en la industria azucarera. Se analizaron muestras de bagazo, médula, malhoja (tras de caña) y maderas de la zona para determinar empíricamente los coeficientes a utilizar en lafórmula desarrollada.

DEFINICIONES
Poder Calorífico: Es la cantidad de calor que puede producirse por la combustión de la unidad de peso del combustible en consideración(1). Poder Calorífico Superior (PCS): Es el poder calorífico considerando condiciones de 0°C y 760 mm de Hg, y con todos los productos de la combustión en esas condiciones. Por lo tanto, el agua contenida en el combustible, asícomo el agua generada durante la combustión por el hidrógeno propio del combustible, se consideran en estado líquido. Este es el valor que se determina en laboratorio. Poder Calorífico Inferior (PCI): Llamado también Poder Calorífico Neto. Se considera en este caso que el agua final se encuentra en estado vapor, pero en las mismas condiciones de presión y temperatura que para el PCS. Como no puededeterminarse en la práctica, debe calcularse.

NOMENCLATURA A UTILIZAR EN EL DESARROLLO DE FÓRMULAS
PCS: Poder Calorífico Superior (Mcal/tn). Generalmente se expresa en base seca. PCSsc: Poder Calorífico Superior reducido a material libre de cenizas (Mcal/tn). PCI: Poder Calorífico Inferior (Mcal/tn). Puede expresarse en base seca o húmeda (debe especificarse). PCIsc: Poder Calorífico Inferiorreducido a combustible libre de cenizas y seco (Mcal/tn). Se puede obtener a partir de datos experimentales y luego ser usado como valor característico para un tipo determinado de combustible. PCIsc = PCSsc – 5400 . Hsc

1/8

H : Contenido de hidrógeno (en fracción en base seca) Hsc: fracción de hidrógeno reducida al material libre de cenizas. Este valor también puede considerarse comoparámetro característico del combustible y no depende del grado de material extraño (tierra) que tenga el material en estudio. h: Contenido de humedad del combustible, expresado en fracción. c: contenido de cenizas, expresado como fracción, y en base seca. cbh: contenido de cenizas como fracción, en base húmeda. s: contenido de sacarosa en el combustible (pol), expresado como fracción.

FÓRMULAS PARAEL CÁLCULO DEL PCI
Para calcular el PCI a partir del PCS se debe sustraer tantas veces 600 kcal como kilogramos de agua se obtienen en los gases de combustión. Este valor surge de considerar la evaporación del agua a aprox. 10 °C por simplificación, ya que lo correcto sería usar el calor de vaporización a 0 °C. El agua presente en los gases de combustión proviene de dos fuentes: 1. Agua a partirde hidrógeno constituyente del combustible en base seca. Por cada unidad en peso de hidrógeno presente en el combustible se obtienen 9 unidades en peso de agua, de acuerdo a la siguiente ecuación. 2 H2 + O2 32g = = 2 H2O 36 g (ec. 01) 4g +

2. Agua presente como humedad del combustible. Esta agua no sólo debe considerarse porque no aporta energía sino también porque para evaporarse absorbe partede la energía provista por el material celulósico del combustible. El contenido de hidrógeno de un combustible está dado por su composición química elemental. Es común expresar el contenido de hidrógeno como fracción del combustible seco. El PCI del combustible seco se calcula como sigue: PCI = PCS – 9 . 600 . H PCI = PCS – 5400 . H (ec. 02) Este es un valor que no se usa en la práctica ya que...