Unidad 01Unidad 01
LOS DESECHOSLos residuos como combustibles. Poder calorífico.
Biomasa, clasificación, transformación energética,
aprovechamiento.
Cambio en la manera de ver a los residuos:Cambio en la manera de ver a los residuos:
•Material
indeseable al final
de un proceso.
•Material inservible.
•Material
descartable de toda
actividad humana
•Materia Prima.
•Material
potencialmente
aprovechable
• Combustible.
Tipos de residuo combustible Tipos de residuo combustible
� Renovables
No aumenta el efecto invernadero. Este tipo de
residuo libera CO2 el mismo que absorbió durante
su crecimiento, si se trata de materia orgánica
vegetal, o que absorbieron las plantas que ingirió, si
se trata de materia orgánica animal. Ejemplo: La
biomasa,
� Obtenidos del proceso industrial de
combustibles fósiles
Desprende CO2 que contribuye al efecto
invernadero
Tipos de Análisis para Residuos
� Análisis de los componentes del residuo: se obtiene
pesando el residuo después de la separación en sus
componentes visualmente definibles.
Componente %
Papel 9,40
Cartón 1,40
Plásticos 6,23
Textiles y trapos 2,26
Cueros y caucho 0,43
Maderas 1,35
Orgánicos 78,93
Tipos de Análisis para Residuos
� Análisis proximal o inmediato: Determina la humedad,
materia volátil, carbono fijo y contenido de ceniza.
ResiduoHumedad
(% en masa)
Materias
volátiles
(% en masa)
Carbón fijo
(% en masa)
Cenizas
(% en masa)
Madera de
demolición
7,70 77,62 13,93 0,75
Residuos de
madera dura
12,00 75,05 12,41 0,54
Muebles de Madera 6,00 80,92 11,74 1,34
Plantas con Flores 53,94 35,64 8,08 2,34
Grass 75,24 18,64 4,50 1,62
Polietileno 0,20 98,54 0,07 1,19
� Análisis último o elemental: Determina el contenido de elementos
simples, pero sólo de aquellos que supondrán un aporte calorífico
en las reacciones de combustión.
Tipos de Análisis para Residuos
Residuo
C
(% en
masa)
H
(% en masa)
O
(% en
masa)
N
(% en
masa)
S
(% en
masa)
Cenizas
(% en
masa)
Madera de
demolición
51,0 6,2 41,8 0,1 <1 0,8
Residuos de
madera dura
49,4 6,1 43,7 0,1 <1 0,6
Muebles de
Madera
49,7 6,1 42,6 0,1 <1 1,4
Plantas con
Flores
46,65 6,61 40,18 1,21 0,26 5,09
Grass 46,18 5,96 36,43 4,46 042 6,55
Polietileno 84,54 14,18 0,00 0,06 0,03 1,19
Poder calorPoder calorííficofico
�Es la cantidad de calor que entrega un kg o un m3 de combustible al oxidarse en forma completa.
�Oxidación completa:
C+O2→CO2
�Unidades: kcal/kg, kcal/m3, BTU/lb, BTU/pie3
�Formas de expresar el poder calorífico de un combustible:
�Poder calorífico superior (PCS)
�Poder Calorífico Inferior (PCI)
Bomba calorimétrica
Poder CalorPoder Caloríífico Superior (PCS)fico Superior (PCS)
Poder CalorPoder Caloríífico Inferior (PCI)fico Inferior (PCI)
Poder CalorPoder Caloríífico de los combustiblesfico de los combustibles
PCI PCI 1º R de
plástico,
sólidos de
alto PCI
2º RI líquidos
de alto PCI
3º RIS de
PCI medio
4º RO de PCI
medio
5º RO de PCI
bajo
CCáálculo de contenido energlculo de contenido energééticotico
Ejercicio 1:Ejercicio 1:
Estimar el contenido energético de 10000 t de
RSU cuya composición se muestra en la tabla.
70078,93Orgánicos
46001,35Maderas
75000,43Cueros y caucho
34002,26Textiles y trapos
66006,23Plásticos
25001,40Cartón
25009,40Papel
PCI (kcal/kg)%Componente
CCáálculo de contenido energlculo de contenido energééticotico
� Cálculo de contenido energético en base
a la composición de los residuos (Khan &
Abu-Gharrarah):
(kJ/kg)=53,5 (A + 3,6C) + 372 P
Donde: A= alimentos C=papel, cartón P=
plásticos, caucho y cuero (en %)
Ejercicio 2
Estimar el contenido energético en kJ/kg de la basura de Chiclayo
que tiene la siguiente composición. Usa la ecuación de Khan & Abu-
Gharrarah.
FFóórmula de rmula de DulongDulong (PCS)(PCS)
22inorg
22org
N O C
O
H C 7831 seca) (basekcal/kg PCS
57811873545
22128
35932
++−
+
−+= S
Ejercicio 3
Usa la ecuación de Dulong y estima el PCS de un residuo cuya composición en base seca es:
� 45,85% carbono orgánico
� 0,83% carbono inorgánico
� 6,61% hidrógeno
� 35,94% oxígeno
� 1,03% nitrógeno
� 0,1% azufre
� 9,64% ceniza
Fórmula de Milne
ZSNOHCkg
MJPCSbs 0153,00686,012,012,0322,1314,0 −+−−+=
C, H, O, N, S y Z son porcentajes másicos
)24499()/()/( bsbsbs xHxkgkJPCSkgkJPCI −=
H es fracción másica.
Ejercicio 4.
Determinar el PCI del bagazo, cuya
composición es:Elemento Base húmeda
C 36,5625
H 4,37475
S 0
O 31,25025
N 0,156
A (cenizas) 2,6565
W (humedad) 25
Fórmula para calcular PCI a partir del
análisis inmediato.
xWPCSxBkgMJPCI 445,2)/( −=
B= fracción másica de inflamable (volátiles + carbón fijo)
W = fracción másica de humedad
Ejercicio 5
Determinar la PCI de un residuo cuyo PCS es
20 MJ/kg. Y su análisis inmediato es:
�Humedad = 21 %
�Volátiles = 30 %
�Carbón fijo = 19 %
�Cenizas = 20 %
Ejercicio 6
Calcular el PCI de un residuo cuya composición
química es:
C450H2050O950N12S1
Ejercicio 7
� Calcular la
PCI de los
RSU de
cierta
ciudad.
Componente Masa de
cada
componente
PCI de cada
componente
(MJ/kg)
Residuos
alimenticios
350 4,2
Papel 300 15,2
Cartón 50 26,2
Plásticos 60 32,7
Otros
combustibles
80 18,3
Vidrio 80 0
Metales 40 0
No
combustibles
40 0
Contenido medio de energContenido medio de energíía de diversos a de diversos
biocombustibles.biocombustibles.
Biocombustibles
Contenido de
energía
(GJ/ton)
Contenido de
energía
(GJ/m3)
kg de CO2 producido
por GJ de calor
liberado
Madera secada al aire, 20% de humedad.15 10 77
Papel (periódicos apilados) 17 9
Estiércol (seco) 16 4
Paja (embalada) 14 1,4
Caña de azúcar (tallos secos al aire) 14 10
Basura doméstica (tal como se recoge) 9 1,5
Desechos comerciales (media aproximada) 16 Variable
Hierba (recién cortada) 4 3
Petróleo 42 34 70
Carbón (promedio) 28 50 90
Gas natural (CH4, a presión de suministro)55 0,04 50
BIOMASA
Tipos de biomasa
Ventajas y desventajas
Biocombustibles
Contenido
de energía
(GJ/ton)
Contenido
de energía
(GJ/m3)
Madera secada al aire, 20%
de humedad. 15 10
Papel (periódicos apilados) 17 9
Estiércol (seco) 16 4
Paja (embalada) 14 1,4
Caña de azúcar (tallos secos
al aire)14 10
Basura doméstica (tal como
se recoge)9 1,5
Desechos comerciales (media
aproximada)16 Variable
Hierba (recién cortada) 4 3
Petróleo 42 34
Carbón (promedio) 28 50
Gas natural (CH4, a presión
de suministro) 55 0,04
Transformación de la biomasa
Aprovechamiento de la biomasa
Ejercicio 8
Cuando se cocina directamente sobre una hoguera se produce
un gasto de 1 kg de madera por persona y por día.
a) Estímese la energía requerida para llevar a ebullición 2 litros de
agua. Suponiendo que esta energía es igual a la que se necesita
para cocinar para una persona, compárese la misma con el
poder calorífico de la madera (18 MJ/kg) y estímese la eficiencia
térmica con que se ha verificado el proceso.
b) ¿Cuánta madera habría que talar para suministrar energía para
cocinar a una aldea de 200 personas en un año?
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