Con los resultados de la comparación de los resultados obtenidos de la comparación entre los valores experimentales del contenido de cenizas con el poder calorífico del pericarpio-mesocarpio (pulpa) y endocarpio (pergamino) con los establecidos en la norma UNE-CEN/TS 14961-2: 2011 para pellets de madera, se eligió la materia prima mejor para la producción de pellets. En la figura 10 se ilustra el tercer experimento, el cual fue la producción experimental de los aglomerados energéticos o pellets, realizando primero pruebas a la materia prima elegida, como la determinación de la distribución del tamaño de partícula y la determinación de la densidad de pila, posteriormente se realizaron pruebas preliminares en una prensa hidráulica variando la temperatura del molde y la presión de la prensa, y variando la humedad y el tamaño de partícula de la materia prima.
Determinación de la distribución del tamaño de partícula de la materia prima elegida
Ésta determinación se realizó de acuerdo a la norma UNE-CEN/TS 15149-1: 2011
(Biocombustibles sólidos – Determinación de la distribución de tamaño de partícula. Parte 2: Método del tamiz vibrante con abertura de malla igual o inferior a 3.15 mm). Se sometió la muestra de la materia prima elegida, en su forma y tamaño original, a un cribado a través de tamices vibrantes, clasificando las partículas en clases de tamaño decreciente por medios mecánicos.
Para el ensayo se necesitaron 12 tamices de superficie circular con 20 cm de diámetro y un área efectiva de cribado de 250 cm2, se empleó el siguiente
conjunto de tamices:
Tamiz con orificios redondos de 16 mm Tamiz con orificios redondos de 8 mm Tamiz con malla de tela metálica de 2.8 mm Tamiz con malla de tela metálica de 2 mm Tamiz con malla de tela metálica de 1.4 mm Tamiz con malla de tela metálica de 1 mm Tamiz con malla de tela metálica de 0.5mm Tamiz con malla de tela metálica de 0.25 mm Tamiz con malla de tela metálica de 0.125 mm Tamiz con malla de tela metálica de 0.063 mm Tamiz con malla de tela metálica de 0.032 mm
El dispositivo mecánico de tamizado debe aplicar un movimiento vibratorio. En la figura 11 es un dibujo esquematizado de la operación de cribado, donde se ilustra los tamices sobrepuestos con las direcciones x, y, z, es decir el diámetro de orificio creciente, adición del material y la dirección del flujo de material.
Figura 11. Forma de movimiento de tamices para la operación de cribado
La muestra debe cribarse con la humedad estabilizada de la muestra, inferior al 20% en base humedad, para evitar que las partículas se unan o que se pierda humedad durante el proceso de cribado.
Se esparce la muestra en una capa homogénea en el tamiz superior y se comienza la operación de cribado en el dispositivo mecánico por 15 minutos, tal como se muestra en la figura 12. Se pesa el material neto retenido en cada tamiz y en el recogedor con una exactitud de 0.01 g y se registran las masas es un esquema con el porcentaje de retención de cada tamiz.
Figura 12. Operación de cribado por dispositivo mecánico.
Determinación de la densidad a granel de la materia prima elegida
La determinación se realizó de acuerdo con la norma UNE-CEN/TS 15103: 2010 (Biocombustibles sólidos – Determinación de la densidad a granel), la porción de ensayo se metió a un cilindro normalizado de 5 litros, previamente pesado. La densidad a granel se calculó a partir del peso neto por volumen normalizado, informando el contenido de humedad medido.
El recipiente, que se muestra en la figura 13, tiene una forma cilíndrica y está fabricado de un material resistente a los golpes y de superficie lisa, así como también es resistente a la deformación para prevenir cualquier variación en la forma y el volumen. El recipiente tiene un volumen de llenado de 5 litros (0.005m3), tiene un diámetro efectivo (interior) de 167 mm y una altura efectiva
Figura 13. Recipiente para la determinación de la densidad a granel
El recipiente se llena, con el método descrito en la norma, y se somete a sacudidas para que se asiente el contenido. Esto se hace dejándolo caer libremente desde 150 mm de altura sobre un tablero de madera, repitiendo esto dos veces. Entonces se rellena el espacio vacío del recipiente y se pesa.
Se calculó la densidad a granel de la muestra a la humedad original de la materia prima, BDar (a Mar), con la ecuación (14)
𝐵𝐷
𝑎𝑟(𝑎 𝑀
𝑎𝑟) =(𝑚
2− 𝑚
1)
𝑉
Ecuación 14. Densidad a granel de la muestra de biocombustible
Donde
m2 es la masa del recipiente con la muestra de ensayo después de las sacudidas,
m1 es la masa del recipiente con la muestra de ensayo antes de las sacudidas; y V
Pruebas preliminares de pelletizacion de la materia prima elegida con prensa hidráulica
Un paso anterior a la pelletización de la materia prima seleccionada utilizando la prensa pelletizadora, fue la realización de pruebas preliminares en una prensa hidráulica marca Herzog con capacidad de 200 kN de fuerza, ilustrada en la figura 14, con diferentes parámetros de humedad de la materia prima, con diferentes valores de temperatura del molde y presión de la prensa hidráulica.
Figura 14. Prensa hidráulica Herzog con capacidad de 200 KN de fuerza
En la figura 15, se muestran las medidas de los moldes de la prensa hidráulica para poder producir aglomerados de la materia prima, o pellets, de 4 cm de diámetro y con altura variable alrededor de 7 mm.
Los valores de los parámetros que se variaron fueron: para la presión de la prensa hidráulica fue de 150 KN y 200KN; los valores de la temperatura del molde de la prensa fueron de 105°C y 150°C; y, los valores de la humedad fueron de 10%, 15% y 20% además de la humedad original de la materia prima elegida.
Figura 15. Moldes de prensa hidráulica Herzog
Producción de pellets de la materia prima elegida con prensa pelletizadora
Con los resultados obtenidos de las pruebas preliminares, se procedió a la producción de los pellets, utilizando una prensa pelletizadora marca AMANDUS KAHL modelo14-175, de matriz plana para producción de pequeñas cantidades, con una capacidad de 10 kg/h, en la figura 16 se ilustra. La pelletizadora que se utilizó, se ubica en las instalaciones del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), en Madrid, España.
Figura 16. Prensa pelletizadora marca AMANDUS KAHL modelo14-175 de matriz plana
La matriz plana utilizada en la prensa para la producción de los pellets de la materia prima elegida, fue de 6 mm de diámetro de la abertura, tal como se muestra en la figura 17.
3.4 DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS