Caracterización del proceso de densificación de biomasa residual proveniente de Palma de Aceite Africana (Tusa)

Abstract

Resumen: El presente estudio, sobre caracterización del proceso de densificación de biomasa residual proveniente de Palma de Aceite Africana (Tusa), busca obtener mediante la ejecución de un diseño experimental, un modelo empírico-estadístico que permita la caracterización del proceso de densificación de este tipo de biomasa y la identificación de los niveles apropiados para los factores experimentales seleccionados: contenido de humedad, longitud de fibra y tiempo de compactación del proceso de densificación. Por su parte, los parámetros del proceso de fabricación de las briquetas, temperatura y presión de compresión son fijados con valores 90±3 °C y 97±4 MPa respectivamente. De acuerdo a diversos investigadores, los factores arriba mencionados influyen de manera significativa en las propiedades mecánicas, como la densidad aparente, el índice de durabilidad y la resistencia a la compresión. Como resultado de esta investigación se obtienen como valores de referencia, para la obtención de briquetas con las mejores propiedades mecánicas, la combinación de un contenido de humedad de 8% b.h., longitud de fibra de 85 mm y un tiempo de compactación de 20 s; obteniéndose modelos estadísticos que logran explicar aceptablemente la influencia de los factores experimentales independientes en las propiedades mecánicas de las briquetas. Estas briquetas poseen un poder calorífico superior de 17 MJ/kg, obtenido mediante ensayo experimental y también mediante correlaciones empíricas. Finalmente, a varias briquetas se le realiza análisis de composición química encontrando presencia de Carbono en 42%, Oxígeno en aproximadamente 51%, Hidrógeno en 6% y Nitrógeno en 1%. También, se realiza ensayo para la obtención del contenido de azufre y cenizas, obteniéndose como resultado 1% y 6% respectivamente. De todos los resultados es posible concluir que las briquetas fabricadas con los mejores valores para los factores experimentales, cumplen con los requisitos mecánicos y térmicos que se exigen en casi todas las normas más representativas para briquetas de biomasa.

Abstract. The present study, on the characterization of the process of densification of residual biomass from African Oil Palm (Tusa), seeks to obtain, through the execution of an experimental design, an empirical-statistical model that allows the characterization of the densification process of this type of Biomass and the identification of appropriate levels for the selected experimental factors: moisture content, fiber length and compaction time of the densification process. On the other hand, the parameters of the process of manufacture of the briquettes, temperature and pressure of compression are fixed with values 90 ± 3 ° C and 97 ± 4 MPa respectively. According to several researchers, the above factors have a significant influence on mechanical properties, such as bulk density, durability index and compressive strength. As a result of this investigation, the combination of a moisture content of 8% b.h., a fiber length of 85 mm and a compaction time of 20 s are obtained as reference values for obtaining briquettes with the best mechanical properties. Obtaining statistical models that manage to explain acceptably the influence of independent experimental factors on the mechanical properties of briquettes. These briquettes have a higher calorific value of 17 MJ/kg, obtained by experimental test and by empirical correlations. Finally, several briquettes are tested for chemical composition with a presence of Carbon in 42%, Oxygen in approximately 51%, Hydrogen in 6% and Nitrogen in 1%. Also, a test is carried out to obtain the sulfur and ash content, resulting in 1% and 6% respectively. Considering all the mentioned results, in this work we conclude that the briquettes manufactured with the best values for the experimental factors, comply with the mechanical and thermal specifications in almost all the most representative standards for biomass briquettes.