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Diseño de sistemas de combustión a partir de residuos agrícolas para uso en países en vías desarrollo, optimizando la producción energética y las propiedades puzolánicas de la ceniza obtenida en la combustión para su uso en materiales de construcción no convencionales

José María Monzó Balbuena

Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano

Jornada de Investigación para el Desarrollo Humano UPV , octubre 2013

Objetivos

El objetivo general del proyecto se centra en la optimización de los sistemas de combustión existentes que utilicen como combustible residuos agrícolas

Producción de energíaObtención de cenizas puzolánicas para su uso en materiales de construcción no convencionales


¿Porqué es importante para PVD?• Los PVD son productores de residuos agrícolas. En muchos casos estos residuos se abandonan

• Con un sistema de combustión sencillo (cocina por ejemplo) se puede recuperar energía y a la vez obtener una ceniza con propiedades puzolánicas que pueda utilizarse en construcción sustituyendo parcialmente al cemento (bloques, tejas…etc) mejorando las propiedades y reduciendo el coste económico y medioambiental.

•En los países en vías de desarrollo, el coste de los materiales de construcción supone en muchos casos más del 80% del coste total de la vivienda.


Objetivos

Como objetivos específicos se incluye el estudio en el laboratorio de los residuos agrícolas que pudieran proporcionar una cantidad significativa de cenizas, y que éstas tuvieran propiedades puzolánicas.

Los residuos agrícolas que, en principio pueden reunir, ambas condiciones serán la cáscara de arroz, la hoja de maíz y bambú, los cereales, etc).


Objetivos

El carácter puzolánico de un residuo agrícola dado, dependerá entre otros factores, de la temperatura alcanzada en el horno.

Se deben buscar temperaturas de combustión bajas que eviten la formación de estructuras cristalinas, que son menos reactivas que las estructuras amorfas.

Pero hay que tener en cuenta que el rendimiento del horno en lo que a recuperación de energía se refiere, se reduce cuando disminuye la temperatura de combustión, por lo que debe llegarse a una situación de compromiso entre ambos parámetros


Entidades participantes

Proyecto Multidisciplinar

Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón

Instituto de Ingeniería Energética

No participa ninguna contraparte del Sur

Sostenibilidad: Posibilidad de concurrir juntas ambas entidades a proyectos conjuntos


Combustión


Conclusiones: Sistemas de Combustión

•Todavía existen muchos molinos que secan el arroz artesanalmente (al sol)

• Abundan hornos discontinuos

•Algunas arroceras disponen de hornos ciclónicos

•En ocasiones la cascarilla se quema al aire libre sin recuperación de energía para eliminarla


Caracterización por DRX

Muestra M-9 .- Maíz. Envejecimiento a 700ºC 1 hora. Muestra amorfa.

MINERAL MUESTRA 1

Calcita CaCO3 xCuarzo SiO2 xAlbita NaAlSi3O8 xxxMullita Al6Si2O13 xTridimita SiO2

(pico 100)xxx

Ortoclasa KAlSi3O8 xxMg(H2PO4)2

hidrogeno fosfato magnésico

x

Β-Ca3(PO4)2

Witlockitax



Muestra M-10 .- Maíz. Envejecimiento a 700ºC 10 horas. Muestra amorfa.

MINERAL MUESTRA 1

Cuarzo SiO2 xAlbita NaAlSi3O8 (pico 100)

xxx

Mullita Al6Si2O13 xTridimita SiO2 (pico 100)

xx

Sanidina (Na,K)AlSi3O8 xxMg(H2PO4)2

hidrogeno fosfato magnésico

xx

Β-Ca3(PO4)2 Witlockita x



Muestra M-11 .- Caña. Envejecimiento a 700ºC 1 hora. Muestra cristalina.

MINERAL MUESTRA 1

Calcita CaCO3 xxCaolinita Al2Si2O5(OH)4

x

Anortita CaAlSi2O8

(pico 100)xxx

Mullita Al6Si2O13 xClorurosódico-magnésico NaCl.MgCl2

xx

Ortoclasa KAlSi3O8 x



Muestra M-12 .- Caña. Envejecimiento a 700ºC 10 horas. Muestra cristalina.

MINERAL MUESTRA 1

Calcita CaCO3 xxCaolinita Al2Si2O5(OH)4

x

Anortita CaAlSi2O8

(pico 100)xxx

Clorurosódico-magnésico NaCl.MgCl2

xx

AlbitaNaAlSi3O8 (pico 100)

xxx



Muestra CCA .- Horno de cogeneración a alta temperatura

T tridimita ( SiO2); Cr Cristobalita (SiO2); Q Cuarzo ( SiO2); S Silvina (KCl)


Microscopía Electrónica de Barrido


0

2

4

6

8

10

12

14

7 28 60 90

Resi

sten

cia

med

ia (M

Pa)

Tiempo de curado (días)

RHA-6,66 RHA-5,55 RHA-4,44 RHA-3,33

Rc de hormigones Cal-CCA

CCA /Cal = 3

Grava /Arena= 1,5 Agua /Conglomerante= 0,8

Arido/Conglomerante = 3,33-6,66


Conformado de bloques


Conformado de bloques

Compactación manual

Compactación mediante vibración


Rc de bloques Cal-puzolana

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

FC3R-bat RHA-bat FC3R-man RHA-man

Resi

sten

cia

med

ia (M

Pa)

Tipo de bloque

Arido/Conglomerante = 5,55

Agua /Conglomerante= 0,8 Grava /Arena= 1,5

CCA /Cal = 3

FC3R /Cal = 1


1 Erradicar la pobreza extrema y el hambre

2 Alcanzar la educación primaria universal

3 Promover la igualdad de género y dar poder de decisión a lasmujeres

4 Reducir la mortalidad infantil

5 Mejorar la salud materna

6 Combatir el VHI/sida, la malaria y otras enfermedades

7 Garantizar la sostenibilidad del medio ambiente

8 Desarrollar una asociación internacional para el desarrollo

Objetivos del desarrollo del milenio



Objetivo 7Garantizar la sostenibilidad del medioambiente

Meta 11“para el año 2020 haber mejorado sustancialmente la vida de por lo menos 100 millones de habitantes de asentamientos precarios”



Los asentamientos precarios no pueden ser considerados como una consecuencia desafortunada de la pobreza urbana, deben ser tratados como un problema de primer orden.

2000 millones de personas viven actualmente en regiones urbanas del mundo en vías de desarrollo. Las previsiones son que esta cifra se duplique en los próximos 30 años

La mayoría de estos nuevos habitantes urbanos probablemente será pobre dando lugar a la “urbanización de la pobreza”

Un tercio de la población urbana del mundo vive en asentamientos precarios. En los países menos adelantados más del 70%



Un asentamiento precario es aquél que se caracteriza por tener vivienda y servicios básicos inadecuados y que no es tratado por las autoridades públicas como las demás partes de la ciudad

La mejora de los asentamientos precarios se basa en cinco dimensiones fundamentales

1. Acceso al agua potable2. Acceso al saneamiento público3. Tenencia segura 4. Durabilidad de la vivienda 5. Area suficiente para vivir



Durabilidad de la vivienda

Un vivienda se considera durable cuando se emplean materiales de construcción de calidad y éstos se utilizan adecuadamente.

La durabilidad no está relacionada con la modernidad del material, podemos tener materiales modernos poco durables y materiales tradicionales durables para determinadas condiciones

La durabilidad de los materiales de construcción depende en gran medida tanto de las condiciones del lugar, como de la tradición, capacidad de construcción y mantenimiento locales


Responsabilidad investigadora

En este proyecto no se ha trabajado con ninguna contraparte local

Los resultados sólo se han difundido a través de lo cauces estrictamente científicos: congresos, publicaciones….


Agradecimientos

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Documents

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