Effect of particle size and humidity on sugarcane bagasse combustion in a fixed bed furnace

Efecto del tamaño de particular y la humedad sobre la combustión de bagazo de caña en un horno de lecho fijo

La agroindustria panelera es una de las más importantes en Colombia, convirtiéndolo en  el primer consumidor percápita y segundo productor a nivel mundial. El combustible utilizado en el proceso ha sido tradicionalmente el bagazo de caña (SB) subproducto de la molienda. Sin embargo, debido a las bajas eficiencias de los hornos paneleros se requiere de combustibles adicionales como leña, caucho de llanta y carbón. Gran parte de la ineficiencia de los hornos de lecho fijo se debe a una combustión incompleta del SB, ocasionada por la influencia de las variables  del proceso. Por lo anterior, el objetivo de este  trabajo fue estudiar  la influencia de las variables tamaño de partícula (PS) y contenido de humedad (MC) sobre las etapas de combustión del SB en hornos de lecho fijo. Se planteó un diseño factorial de experimentos con tres niveles para el PS y el MC del SB, donde la temperatura y la concentración del gas de combustión fueron consideradas como variables de respuesta para evaluar el desempeño del horno. Los resultados obtenidos muestran que el incremento del MC ocasiona una reducción en el rendimiento de la combustión del SB. Por otra parte, el incremento en el PS puede contrarrestar el efecto del MC del SB.

Introducción

La planta de caña de azúcar (Saccharumofficinarum L.) crece en zonas con altitudes entre 300 y 1800m sobre el nivel del mar, estas condiciones proporcionan una alta luminosidad y una temperatura ambiente entre 25 y 27ºC. Recientemente, Colombia cuenta con aproximadamente 250000 hectáreas de cultivos de caña de azúcar para la producción de panela con una eficiencia de 60 t/ha.

La panela es un producto comercializado en bloques (10cm x 8cm x 3cm) que se obtiene a partir del edulcorante no refinado de la miel de caña. Los tallos de la planta de caña de azúcar se cortan y se transportan cada 12 meses desde los cuerpos hasta los ingenios, donde se trituran. Como resultado, se obtiene un zumo (jarabe) y un subproducto residual llamado bagazo de caña (SB). El jugo se somete a evaporación, y se concentra hasta un 94wt% de azúcar, para producir la panela. El SB corresponde aproximadamente al 40wt% de la masa total del tallo. Así, Colombia tiene una producción media de SB de unas 6x106t/año. La SB se almacena en galpones en condiciones ambientales de temperatura y presión y se utiliza como combustible en los hornos. A nivel mundial, el uso de residuos agrícolas como fuente de energía renovable se ha convertido en una alternativa tecnológica para mitigar el efecto invernadero.