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CARACTERIZACIÓN DEL PROCESO DE COMPOSTAJE · PDF fileuniversidad de costa rica sede rodrigo facio facultad de ingenierÍa escuela de ingenierÍa agrÍcola tesis de grado caracterizaciÓn

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Text of CARACTERIZACIÓN DEL PROCESO DE COMPOSTAJE · PDF fileuniversidad de costa rica sede...

  • UNIVERSIDAD DE COSTA RICA

    SEDE RODRIGO FACIO

    FACULTAD DE INGENIERA

    ESCUELA DE INGENIERA AGRCOLA

    Tesis de grado

    CARACTERIZACIN DEL PROCESO DE COMPOSTAJE Y

    APROVECHAMIENTO DEL CALOR GENERADO EN UN

    REACTOR BAJO AIREACIN FORZADA

    Trabajo final de graduacin para optar por el grado de Licenciatura en

    Ingeniera Agrcola

    Diego Fallas Conejo

    Setiembre, 2016

  • Este trabajo final de graduacin tesis fue sometido a revisin por la Comisin de Trabajos Finales de Graduacin de la Escuela de Ingeniera Agrcola de la

    Universidad de Costa Rica, como requisito para optar al grado de Licenciatura enIngeniera Agrcola.

    Diego Alberto Fallas Conejo Estudiante

    Dra. Kattia Sols Ramrez M.Sc. Edwin Solrzano CamposDirectora, Equipo Asesor Presidente, Tribunal Examinador

    Ing. Geovanni Carmona Villalobos Dr. Pedro Casanova TretoMiembro, Equipo Asesor Miembro, Equipo Asesor

    Ing. Hubert Morris Grainger Miembro, Tribunal Examinador

    i

  • A g rad e c im ie n to s

    Deseo expresar mi gratitud a Dios por permitirme culminar esta etapa. A mis padres por el apoyo y la confianza depositada durante mi formacin

    acadmica. Juanca, Quirs y Roy gracias por hacer de este proceso una granexperiencia.

    ii

  • ndice General

    n d ic e d e c u a d r o s .......................................................................................................................v ii

    n d ic e d e f i g u r a s ........................................................................................................................ x ii

    R E S U M E N .................................................................................................................................. x iv

    IN T R O D U C C I N .......................................................................................................................1Planteam iento del p ro b lem a ...................................................................................................... 1

    Objetivo General......................................................................................................................... 3Objetivos especficos................................................................................................................. 3

    C A P T U L O 1. E S T A D O D E L A R T E ..............................................................................41.1 Residuos ag rco las ..................................................................................................... 41.2 Proceso de com postaje...............................................................................................41.3 Factores del proceso de com postaje...................................................................... 7

    1.3.1 Relacin carbono: nitrgeno........................................................................................71.3.2 Tamao de partcula...................................................................................................... 71.3.3 Contenido de hum edad.................................................................................................81.3.4 Potencial de hidrogeniones (pH)................................................................................. 81.3.5 Oxgeno........................................................................................................................... 9

    1.4 M ateria orgnica...................................................................................................... 101.4.1 Pulpa de caf................................................................................................................ 101.4.2 Agentes de enmienda y volum en..............................................................................12

    1.5 Transferencia de calor............................................................................................ 121.5.1 Psicrometra del a ire ...................................................................................................13

    C A P T U L O 2. M E T O D O L O G A ...................................................................................19

    iii

  • 191920202122232323232425252626262728293030313233333334

    iv

    M ateriales del reactorRecipiente.......................Piso falso.........................Accesorios.......................................................................V entilador.......................................................................Fuente de poder..............................................................Material aislante.............................................................A rm ado del reactor ...................................................

    Recipiente.......................................................................Ventilador.......................................................................Manifold..........................................................................M ateria orgnica.........................................................

    Contenido de hum edad.................................................Relacin carbono: nitrgeno........................................Porcentaje de materia orgnica...................................Agente de volum en........................................................Mezcla de m ateria orgnica a procesar ................

    Contenido de humedad y relacin C/N de la mezclaAireacin de la mezcla..................................................M edicin de factores y recopilacin de datos......

    Velocidad del flujo de aire...........................................Concentracin de oxgeno...........................................Temperatura....................................................................Razn de transferencia de calor .............................Pruebas prelim inares ................................................

    Pulpa de caf con alto contenido de humedad..........Pulpa de caf a un contenido de humedad del 50%..

  • 2.7.3 Mezcla de pulpa de caf y borucha de m adera...................................................... 372.7.4 Mezcla de borucha de madera y pulpa de caf a una tasa de aireacin de 2,5

    y 2,2 l min 1kgmateria seca 1 ................................................................................... 392.8 P rueba 1, pulpa de caf y borucha de m adera a 2,2 l m in-1kgmateria seca-1 .. 412.9 P rueba 2, pulpa de caf y borucha de m adera a 2,2 l m in-1kgmateria seca-1 ... 432.10 Anlisis estadstico................................................................................................... 44

    C A P T U L O 3. A N L IS IS D E R E S U L T A D O S ...................................................... 463.1 C aracterizacin de la m ateria orgnica............................................................. 463.2 Pruebas prelim inares .............................................................................................. 48

    3.2.1 Pulpa de caf a tres tasas de aireacin.....................................................................483.2.2 Pulpa de caf a un contenido de humedad del 50 % ............................................. 51

    3.2.3 Mezcla de pulpa de caf y borucha de madera a 0,18, 0,44 y0,70 l min-1kgmateria seca- 1 ........................................................................................... 52

    3.2.4 Mezcla de borucha y pulpa de caf a una tasa de aireacin de 2,5 y2,2 l min-1 kg materia seca-1 ............................................................................................ 58

    3.3 Calibracin de los equipos de registro de datos de tem peratu ra y hum edad relativa ..................................................................................................... 60

    3.4 Mezcla de pulpa de caf y borucha de m adera a 2,2 l m in-1kgmateria seca-1, p rueba 1 ...................................................................................................................... 62

    3.4.1 Temperatura y % oxgeno en la m ezcla...................................................................623.4.2 Diferencial de temperatura.........................................................................................653.4.3 Razn de transferencia de calor................................................................................69

    3.5 Mezcla de pulpa de caf y borucha de m adera a 2,2 l m in-1kgmateria seca-1, p rueba 2 ............................................................................................................ 71

    3.5.1 Temperatura y % oxgeno en la m ezcla...................................................................713.5.2 Diferencial de temperatura.........................................................................................743.5.3 Razn de transferencia de calor................................................................................76

    v

  • 3.6 Anlisis com parativo ............................................................................................... 783.6.1 Temperatura de la materia orgnica......................................................................... 783.6.2 Concentracin de oxgeno.........................................................................................79

    3.6.3 Razn de Transferencia de calor............................................................................... 793.7 Anlisis estadstico ................................................................................................... 80

    3.7.1 Temperatura de la materia orgnica......................................................................... 803.7.2 Concentracin de oxgeno.........................................................................................81

    C O