ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGA Y MECNICA CARRERA DE INGENIERA MECNICA DISEO Y CONSTRUCCIN DE UN SISTEMA DE COMBUSTIN PARACARACTERIZACIN TRMICA DE DESECHOS PLSTICOS UTILIZADOS COMO COMBUSTIBLE ALTERNATIVO PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIN DEL TTULO DE INGENIERO MECNICO REALIZADO POR: JAVIER EDUARDO SALINAS VILLACIS RONY SANTIAGO VASQUEZ FUEL DIRECTOR: ING. JOS PREZ CODIRECTOR: ING. JOS GUASUMBA SANGOLQU ECUADOR Enero 11,2010 II CERTIFICACIN DE LA ELABORACIN DEL PROYECTO El proyecto DISEO Y CONSTRUCCIN DE UN SISTEMA DE COMBUSTIN PARACARACTERIZACIN TRMICA DE DESECHOS PLSTICOS UTILIZADOS COMO COMBUSTIBLE ALTERNATIVO fue realizado en su totalidad por los seores: Javier Eduardo Salinas Villacs y Rony Santiago Vsquez Fuel, como requerimiento parcial para la obtencin del ttulo de Ingeniero Mecnico. __________________ ___________________ Ing. Jos Prez Ing. Jos Guasumba DIRECTOR CODIRECTOR Sangolqu, 11 de Enero de 2010 III LEGALIZACIN DEL PROYECTO DISEO Y CONSTRUCCIN DE UN SISTEMA DE COMBUSTION PARACARACTERIZACION TERMICA DE DESECHOS PLSTICOS UTILIZADOS COMO COMBUSTIBLE ALTERNATIVO ELABORADO POR: _____________________ ____________________ Javier Salinas VillacsRony Vsquez Fuel DEPARTAMENTO DE CIENCIAS EN LA ENERGA Y MECNICA ___________________________ DIRECTOR DE LA CARRERA Ing. Emilio Tumipamba Sangolqu, 11 de Enero de 2010 IV DEDICATORIA A Dios, por darme la oportunidad de enmendar mis errores, por la maravillosa familiaquemediojuntoconquieneshecompartidoycompartirmispenas pero sobre todo mis alegras y triunfos. A m querido padre, Edwin, quien a sido mi ejemplo de vida A m querida madre, Jeanett, por su dedicacin y esfuerzo Quienessonmiejemplodevidaporsuluchaconstateparadarmelomejor paraquenuncame faltenadaperosobretodoporensearmequelavidano esta en cuantas veces te caes sino en cuantas te sabes levantar. A mis hermanos; Pamela por estar en las buenas en las malas pero sobre todo porescucharmecuandolonecesite,Cristianporserlaluzdemisojosypor toda la confianza que en el he puesto. A mis primos Lucy, Hernn, Pablo, Gaby, Daya, Isabelita, Alejo, Diego, etc. AmistosRubn,Elsa,Maria,Guillo,Nellyquieneshansidograndes interventores en este triunfo. A mis abuelitos Anglica, Evangelina, Ezequiel (+),Vicente (+), por formar tan lindo hogar. Amisamigosquesiempreestuvieronah,German,Rola,Pato,Jos,Byron, Jorge,etc. Javier Eduardo V DEDICATORIA A mis sobrinos Lisbeth y Gabriel con los que comparto mi diario vivir, con esas experiencias de vida que me dan esas criaturitas han llegado a ocupar un lugar muy importante en mi corazn, permitindome compartir nicas y maravillosas situaciones, las cuales seguramente nunca saldrn de mi mente, siempre sern la razn de mi motivacin. AmispadresLuciayGerman,portodoelesfuerzoysacrificioquerealizaron por siempre poder verme como una persona de bien. AmishermanosPatricioyAlejandra,porquesiempresupierondarmealiento para que pueda cumplir mis metas. Rony Santiago VI AGRADECIMIENTO A Dios por haberme dado la vida, por haber perdonado mis errores, por todas lasoportunidadesquemehadadoparasermejorpersona,porlafirmezael temple la destreza de confiar plenamente en uno de sus hijos. Amispadres,EdwinyJeanett,portodasucomprensin,confianza,ejemplodurante este tiempo de formacin personal y acadmica, por ver plasmado su esfuerzoapoyoysacrificiomuchasvecessinmedida,enunsueohecho realidad. A la Escuela Politcnica del Ejercito por haberme formadocomo un profesional con vastos conocimientos, a travs de sus profesores que supieron impartir sus conocimiento en cada una de las aulas que cursamos; de manera muy especial al Ingeniero Jos Prez y Jos Guasumba, quienes me dieron todo su apoyo y capacidadprofesionalparaserunodeellosduranteeldesarrollodeeste proyecto. Amiamigoycompaerodetesis,Rony,poralcanzartanapreciadologro, esfuerzo de nuestro constante perseverar. Javier Eduardo VII AGRADECIMIENTO Agradezcoalavidaporelcaminoquemehatrazado,avecesteniendoque surcar momentosdifcilesperotambin momentos muy felices, pero siempre con la mentalidad de cumplir mis metas las cuales algunas de ellas las he ido alcanzandoconelpasardeltiempo,elhabermebrindadounospadrestan maravillosos LUCIA y GERMAN,con los cuales siempre cont con su apoyo y sabidura, llegando a ser el pilar mas importante de mi vida. AlaEscuelaPolitcnicadelEjrcito,fuenteinfinitadeconocimientosy sabiduraquesupocompartiratravsdesusdocentes,formndomeparael futuro como un profesional para servir de la mejor manera a la sociedad. Amifamilia,amigosenespecialamicompaerodetesisJavierporlos momentos que la vida nos permiti compartir. Rony Santiago VIII NDICE GENERAL CERTIFICACIN DE LA ELABORACIN DEL PROYECTO...II LEGALIZACIN DEL PROYECTOIII DEDICATORIA..IV AGRADECIMIENTO.VI NDICE GENERAL...VIII NDICE DE TABLASXII INDICE DE FIGURAS..XV INDICE DE ANEXOS...XVIII NOMENCLATURAXIX RESUMEN................XXIV INTRODUCCIN..XXV CAPTULO 11 GENERALIDADES.1 1.1Antecedentes1 1.2Definicin del problema.........2 1.3Objetivos3 1.4Justificacin e importancia.4 1.5Alcance... .5 CAPTULO 27 MARCO DE REFERENCIA...7 2.1Residuos plsticos..7 2.2Combustin..15 2.3Procesos de recuperacin de los residuos plsticos con fines energticos.25 2.4Ecuacin de combustin de desechos plsticos51 2.5Generacin de productos en la combustin de polmeros53 CAPTULO 3.59 IX ANALISIS Y SELECCIN DE ALTERNATIVAS59 3.1Restricciones de diseo.60 3.2Matriz de seleccin.60 3.3Variables de diseo61 3.4Criterios de evaluacin..63 3.5Matrices65 3.6Resumen de caractersticas de la alternativa seleccionada68 CAPTULO 4.69 DISEO TRMICO..69 4.1Parmetros de diseo69 4.2Anlisis del combustible71 4.3Clculo de la cantidad de aire en combustin neutra...75 4.4Determinacin del coeficiente de exceso de aire ( ).76 4.5Clculo de la composicin de los productos de combustin...79 4.6Clculo de la temperatura terica de combustin (flama adiabtica)80 4.7Diseo de la cmara de combustin84 4.8Anlisis del intercambiador de calor104 4.9Diseo de la chimenea..119 4.10Sistema de combustin.124 4.11Calor perdido total..128 4.12Balance energtico.131 4.13Clculo de masa..134 4.14Balance de masa135 CAPTULO 5.137 CONSTRUCCIN Y MONTAJE137 5.1Diagramas de proceso..137 5.2Planos de fabricacin.153 5.3Equipos y herramientas. ...153 5.4Mano de obra..155 5.5Materiales.156 X CAPTULO 6..157 PRUEBAS DE OPERACIN DEL SISTEMA..157 6.1Procedimiento..157 6.2Adquisicin de datos...162 6.3Determinacin del calor neto.163 6.4Prdidas de calor.164 6.5Determinacin de eficiencias trmicas.168 6.6Anlisis inmediato de los desechos plsticos.169 6.7Determinacin del poder calrico experimental.172 6.8 Determinacin aproximada de los contenidos de hidrogeno y carbono de los desechos plsticos173 6.9Obtencin del poder calorfico terico..174 6.10Anlisis de resultados.175 6.11Estudio comparativo177 CAPTULO 7..181 ANALISISDEL IMPACTO AMBIENTAL.181 7.1 Determinacin del origen de los desechos plsticos que sernutilizados en el estudio.181 7.2Determinacin del volumen disponible de desechos.183 7.3Aplicacin del mtodo EIAs. .185 7.4Implementacin de un dispositivo parareducir la emisin de gases.193 7.5Anlisis de los residuos de la combustin de los desechos plsticos205 7.6 Comparacin de la emisin de gases de contaminacin de los residuos plsticos con los combustibles convencionales con la disposicin que rige en el distrito metropolitano. ...207 CAPTULO 8..217 ANLISIS ECONMICO Y FINANCIERO217 8.1Anlisis econmico. 217 8.2Anlisis financiero221 XI CAPTULO 9.223 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES..223 9.1Conclusiones..223 9.2Recomendaciones.225 BIBLIOGRAFIA.227 XII NDICE DE TABLAS ORDEN CONTENIDOPAG CAPTULO 2: Anlisis y seleccin de alternativas 2.1Clasificacin de los desechos8 2.2Materiales y Cdigos9 2.3Caracterizacin de los residuos slidos en el distrito metropolitano11 2.4Volumen de desechos plsticos generados11 2.5Aplicaciones de los distintos polmetros13 2.6Poder calrico de los materiales19 2.7Contenido energtico31 2.8Rendimiento de procesos de valorizacin trmica41 2.9Elementos combustibles51 2.10Volumen de los gases de combustin51 CAPTULO 3: Anlisis y seleccin de alternativas 3.1Matriz de seleccin de alternativas64 3.2 Matriz de seleccin del tipo de sistema de conversin energtica65 3.3Matriz de seleccin del tipo de residuo como combustible65 3.4 Matriz de seleccin del tipo de aislamiento66 3.5 Matriz de seleccin del tipo de hogar o cmara de combustin66 3.6 Matriz de seleccin del tipo de ventilacin67 3.7 Matriz de seleccin del tipo de procesamiento del residuo utilizado67 3.8Caractersticas de la cmara de combustin68 CAPTULO 4: Diseo trmico 4.1 Anlisis final de componentes combustibles en desechos slidos municipales71 4.2Porcentaje de cada elemento en base hmeda73 4.3Coeficientespara determinar los calores especficos77 4.4Calor volumtrico de los gases y del aire77 XIII ORDEN CONTENIDOPAG 4.5Calor especfico depolmeros81 4.6Entalpas de los componentes de la combustin83 4.7Propiedades Termofsicas de los gases para (T=1253 K)89 4.8Propiedades Termofsicas de los gases para (T=311,5 K)99 4.9Propiedades Termofsicas de los gases para (T= 859.1 K)109 4.10Propiedades Termofsicas de los gases para (T = 386,5 K)115 4.11Propiedades Termofsicas de los gases para (T=584.1 K)122 CAPITULO 6: Pruebas de operacin del sistema 6.1Datos experimentales162 6.2Temperaturas promedio163 6.3Valores del anlisis inmediato del combustible171 6.4 Composicin qumica aproximada obtenida en forma experimental.174 6.5Datos del cido benzoico174 6.6Datos de la muestra175 6.7Valores del poder calorfico superior175 6.8Poder calorfico de diversos polmeros176 6.9Poder calorfico de diversos materiales en (kJ/kg)177 6.10Poder calorficode combustibles convencionales en (kJ/kg)178 6.11PCS experimental de biomasa y desechos plsticos en (kJ/kg)179 CAPTULO 7: Anlisis del impacto ambiental 7.1Desechos Totales183 7.2Desechos Plsticos183 7.3Desechos Plsticos tiles184 7.4Cantidad de desechos plsticos segn sus diferentes tipos184 7.5 Matriz de evaluacin de construccin, montaje y funcionamiento de la cmara188 7.6 Matriz de calificacin a los diferentes medios segn las acciones de cada etapa del proceso de la cmara.189 XIV ORDEN CONTENIDOPAG 7.7Matriz de interacciones de las acciones de la cmara.191

7.8 Concentraciones de contaminantes comunes que definen los niveles de alerta, de alarma y de emergencia en la calidad del aire 194 7.9Composicin terica de los desechos plsticos (base seca)207 7.10Composicin terica de los desechos plsticos (base hmeda)207 7.11Productos de la combustin de los desechos plsticos terica208 7.12Composicin terica del petrleo (base seca)208 7.13Composicin terica del petrleo (base hmeda)208 7.14Productos de la combustin del petrleo208 7.15Composicin terica del carbn (base seca)209 7.16Composicin terica del carbn (base hmeda)209 7.17Produccin de la combustin del carbn209 7.18Composicin terica de la lea (base seca)209 7.19Composicin terica de la lea (base hmeda)210 7.20Produccin de la combustin de la lea210 7.21 Lmites mximos permisibles de emisiones al aire para fuentes fijas de combustin.Norma para fuentes en operacin213 7.22 Lmites mximos permisibles de emisiones al aire para fuentes fijas de combustin.Norma para fuentes en operacin214 CAPTULO 8: Anlisis econmico y financiero 8.1 Materiales secundarios218 8.2 Mano de obra indirecta218 8.3 Imprevistos219 8.4 Costos de produccin219 8.5 Depreciacin por tasa constante220 8.6 Comparacin de costo de venta de energa221 8.7 Precio de desechos plsticos en dlares222 XV INDICE DE FIGURAS ORDENCONTENIDOPAG CAPTULO 2: Anlisis y seleccin de alternativas 2.1 Curva de combustin16 2.2 Principales tipos de reciclado qumico por termlisis29 2.3 Procesos de valorizacinde compuestos termoestables33 CAPTULO 4: Diseo trmico 4.1Temperatura adiabtica83 4.2Dimensiones interiores de la cmara de combustin85 4.3Dimensiones exteriores de la cmara de combustin85 4.4 Espesores de los elementos que conforman las paredes de la cmara de combustin86 4.5Emisividad de vapor de agua92 4.6Emisividad de bixido de carbono93 4.7 Factor de correccin asociado con mezclas de vapor de agua y bixido de carbono93 4.8Factor de correccin para emisividad H2O96 4.9Factor de correccin para emisividad de CO296 4.10Disposicin del banco de tubos105 4.11Factor de correccin para emisividad H2O113 4.12Factor de correccin para emisividad de CO2113 4.13Esquema de la chimenea119 4.14Disposicin de los agujeros en el quemador primario126 4.15Disposicin de los agujeros en el quemador secundario128 4.16Esquema del balance energtico en kJ/seg.133 4.17Esquema del balance de masa en kg.136 XVI ORDEN CONTENIDOPAG CAPTULO 5: Construccin y montaje 5.1Conjunto de cajas de la cmara de combustin137 5.2Base de 3mm de la cmara de combustin 138 5.3Manta cermica 139 5.4Placa refractaria 140 5.5Canal en C de la cmara de combustin 141 5.6Quemadores y 1/8142 5.7Colector de cenizas de la cmara de combustin 143 5.8Marco de la base de la cmara de combustin 144 5.9Esquema de la base del conjunto 145 5.10Esquema de la parrilla de la base146 5.11ngulos de las paredes 147 5.12Funda de 2mm de la cmara de combustin 148 5.13Esquema de la chimenea 149 5.14Esquema de la batera del intercambiador de calor 150 5.15Intercambiador de calor 151 5.16Cmara de combustin 152 CAPITULO 6: Pruebas de operacin del sistema 6.1Residuos plsticos (Composicin)158 6.2Pantalla trmica (residuos plsticos)158 6.3Ubicacin de las bujas para el encendido de los quemadores159 6.4Ensamblaje del venterol y los quemadores160 6.5Sistema de combustin ensamblado160 6.6Poder calorfico de diversos polmeros176 6.7Poder calorfico de diversos materiales en (kJ/kg)177 XVII ORDEN CONTENIDOPAG 6.8Poder calorficocombustibles convencionales en kJ/kg178 6.9Poderes calorficos obtenidos en forma experimental179 CAPTULO 7: Anlisis del impacto ambiental 7.1 Mapa Temtico Produccin Diaria de Basura en Distrito Metropolitano de Quito182 7.2 Implementacin de un sistema para la reduccin de emisiones gaseosas196 7.3 Implementacin de un sistema para la reduccin de emisiones gaseosas duchas197 7.4 Implementacin de un sistema para la reduccin de emisiones gaseosas dichas isometra198 7.5Equipos para de tratamiento de Emisiones Gaseosas204 7.6Rango de temperatura y la produccin de residuos207 7.7Volumen de los productos de combustin210 7.8Volumen de produccin de RO2211 7.9Volumen de produccin de O2211 7.10Volumen de produccin de N2212 7.11Volumen de produccin de H2O212 7.12Coeficiente de exceso de aire213 CAPTULO 8: Anlisis econmico y financiero 8.1Depreciacin del equipo221 XVIII INDICE DE ANEXOS ORDENCONTENIDOPAG A Bomba calorimtrica poder califico terico229 BPropiedades termofisicas 239 CPlanos de construccin254 DFotos de la construccin273 ENormas tcnicas para impacto ambiental276 F Anlisis econmico financiero299 GCronograma de actividades 304 XIX NOMENCLATURA A Anchorea de transferencia de calor Asrea superficial de transferencia de calorpi rea de pared interna porea de pared externa st reade la seccin transversalA(s)Porcentaje de ceniza en bases seca Carga Carga por unidad de rea producida por el GLP Cc Capacidad calorfica del fluido fro ChCapacidad calorfica del fluido caliente Cp Calor volumtrico a presin constante, en kcal/Nm3 C kJ/m3 K. Cpgprom Calor especfico promedio de los gases asumiendouna T=300 K ch, CH Chimenea cam, CAM Cmara de combustin cpcombCalor especfico del combustible, en kJ / kg C cpCalorfico especifico DhDimetro hidrulico eEspesor de los elementos GrNmero de Grashof grGravedad HAltura Ic, ICIntercambiador de calorhCoeficiente de transferencia de calor KConductividad trmica LLargo LrpLongitud media del radioMMasa MarMasa real de aire XX MsalidaMasa que sale del sistema MentradaMasa que ingresa al sistema mFlujo de masaNuNmero de Nusselt NagNmero de agujeros NuL Nmero de Nusselt convencin natural NagQm Nmero de agujeros para el quemador n Rendimiento del sistema nh Nmero de hileras de alto.np Nmero de hileras de profundidad PPermetrode la seccin transversal Pr Nmero de Prandtl Pw Presin parcial del vapor de agua PCI Poder Calorfico InferiorPCS Poder Calorfico Superior Pco2 Presin parcial del bixido de carbono PQm Potencia del quemador Patm Presin atmosfrica PCcomb Poder calorfico del combustible de los quemadores (GLP) Q Calor aprovechado por el agua en el IC Q2 Calor perdido por los gases de escape Q3 Calor perdido debido a la combustin qumica incompleta Q4 Calor perdido debido a la combustin mecnica incompleta Q5 Calor perdido debido al enfriamiento externo de las paredes Qp Calor perdido QparCalor perdido por cada a travs de la parrillaQescor Calor perdido por escoriasQcoque Calor perdido por coque volanteQwCalor de condensacin QdisCalor disponible en la cmara, en kJ/kg. QgasCalor de los gases Qvapor Calor contenido en el vapor Qc Caudal del fluido fro Qm1Quemador primario XXI Qm2 Quemador secundario Qmax Razn mxima de transferencia de calor q4Prdidarelativadecalorporcombustinmecnica incompleta qcCalor fsico de combustible en kJ/kg qar Calor fsico del aire kJ/kg R Resistencia trmicaReNmero de Reynolds RaNmero de Rayleigh rRadio interno de la toma del venterol Sp Distancia horizontal entretubosdel IC Sn Distancia vertical entre tubos del IC TTemperatura, en KTadiab Temperatura de flama adiabtica Tmg Temperatura media volumtrica para gases Tasa Tasa de produccin de vapor t Temperatura, en C tsch Temperatura a la salida de la chimenea tc Temperatura de precalentamiento del combustible UCoeficiente global de transferencia de calor uhVelocidad de los gases uc Velocidad en tubos umxVelocidad mxima Vart1Volumen de aire en combustin neutra a 0C Vartamb Volumen de aire en combustin neutra atemperatura ambienteVg Volumen de los gases producidos en combustin neutraVaireVolumen real de aire Vgases Volumen total de los productos de combustin Vgsecos Volumen gases de combustin secos Vint Volumen interiorvf Velocidad de flujo del aire que ingresa en la cmara vaire Velocidad del aire W(t) Porcentaje de masa humedad XXII xmwFraccin volumtrica del bixido de carbono xmCO2Fraccin volumtrica del vapor de agua Coeficiente de exceso de aire g Absortancia de los gases en el IC Coeficiente de expansin volumtrica. Densidadg Emisividad del gas a Emisividad del acero A-36 1 Efectividad del intercambiador de calor Coeficiente de rozamiento Dimetro Coeficiente de resistencia localizada en la salida de la chimenea Constante de Stefan-Boltzmann g Velocidad de los gases a la salida de la chimeneaViscosidad dinmica Viscosidad cinemtica Factor de correccin de emisividad ic Factor de correccin de absortanciap Tiro trmico H Variacin de la entalpa CE Eficacia de la combustin CfijoPorcentaje de carbono fijo DRE Eficiencia de destruccin trmicaMo Masa inicial M1 Masa seca M2 Masa de coque M3 Masa de ceniza nhogar rendimiento del hogar Vg Porcentaje de compuestos voltiles Poder calorfico superior de los compuestos voltiles XXIII Subndices aTol de acero ar aire agagujero c Para condiciones de fluido fro cv Condiciones de conveccin cd Condiciones de conduccin ext Respectoa dimensiones externas f Evaluado en condiciones de pelcula fcFibra cermica g gases h Para condiciones de fluido caliente i Evaluado en condiciones internas int Respectoa dimensiones internas o Evaluado en condiciones externas p Evaluado en condiciones de pared prPlaca refractaria r Condiciones de radiacin 1 Condiciones iniciales o de entrada 2 Condiciones finales o de salida XXIV RESUMEN El presente estudio comprende el desarrollo de un sistemapara la combustin de desechos plsticos, con una capacidad de incineracin de 4,5 kg por hora, siendoposiblealcanzarunatasadeproduccindevaporde24kgporhora, estosresultadosfueronobtenidosluegodehabercumplidocontodaslas condicionesdediseodelsistemacaracterizacintrmicadedesechos plsticos,siendoposibleobtenerunaeficienciaenlacmaradecombustin del 96%, eficiencia de destruccin trmicadel 94%,eficiencia de combustin del 99,7%. Alcombustionarmuestrasdedesechosplsticossepudodeterminarun consumo de combustible muy bajo, siendo posible alcanzar un poder calorfico superior(PCS)iguala37MJ/kg,llegandoaserposibledemostrarenforma tericaquelaproduccindegasestriatmicos(CO2ySO2)generadosporla combustin de desechos plsticos es menor al generado por el petrleo en un 27%,carbn14%,debidoaqueenlacomposicinqumicademuchos desechos plsticosno contienen azufre ni nitrgeno. Latemperaturadeautoinflamacindelosdesechosplsticosfueposible determinarloenfuncindelatemperaturadeparedlacualdebeencontrarse entreelrangode350a400C,parmetromuyimportanteenelprocesode combustinparadeestamaneragarantizarunacombustincontinua, permitiendoobtenerunatemperaturaconstantedentrodelacmarade combustinporaproximadamente17minutosqueduraelprocesode combustin de 1,5 kg de desechos plsticos. Coneldesarrollodeesteestudiosepudodeterminarqueestaalternativade reciclajededesechosplsticosesmuyventajoso,siendoposiblesolucionar dos graves problemas la eliminacin de los residuos plsticos y la necesidad de encontrar otras fuentes de energaXXV INTRODUCCIN Elpresenteestudiosedesarrollaennuevecaptulos,enlosmismosquese exponenlateoraquepermiteexplicarlasvariablesqueseutilizanparael diseoyconstruccindeunsistemadecombustinparacaracterizacin trmica utilizando desechos plsticos como combustible alternativo, realizar los clculosdeingeniera,planosdeconstruccinydeterminarlosgastos generados durante el desarrollo del presente proyecto. Se plantea tambin un anlisis econmico-financiero del proyecto, que permite establecerloscostosdeproduccindeenergautilizandomediosalternos como es el caso de los desechos plsticosEste equipoesunprototipoparaellaboratoriodeMecnica deMateriales del DepartamentodeCienciasdelaEnergayMecnica(DECEM)delaEscuela PolitcnicadelEjrcito(ESPE),conelpropsitodequeseadeutilidadpara estudiantes e investigadores. 1 CAPTULO 1 GENERALIDADES 1.1ANTECEDENTES Enla actualidad,dondeel cuidadoambientalyderecursosnaturalesseimpone, losresiduosplsticosrepresentanunaimportantefuentedemateriales recuperables. EnelEcuador,searrojandiariamenteunagrancantidaddedesechosplsticos slidosgeneradosporloshabitantesdelasdistintasurbesdelpas,elsector industrialyagropecuario,deloscualeselporcentajederecuperacinderesiduos plsticosactual,esmuybajo,debidoseguramentealafaltadeinformacin relacionados con la educacin ambiental y cultura ciudadana, deficientes canales de comercializacinparalosdesechosslidosrecuperablesyescasasalternativas tecnolgicas parauna potencial reutilizacin de ste tipo de desechos. Algunostiposdeplsticosestnhechosdepetrleo,unodelosrecursos naturalesnorenovablesmsvaliososdelatierra.Paralafabricacinde productosplsticossepartedelpetrleobruto,quealserrefinadoseobtienen materialespolimricos,losquesoncapacesdedeformarsehastaconseguiruna 2 formadeseadapormediodeunmoldeo.Tambinesposibleobtenerplstico mediante molculas de celulosa, cera y caucho. Es importante mencionar que no existe suficiente informacin sobre la utilizacin deresiduosplsticoscomofuentedeenerga,porloqueelpresenteproyecto procurarealizarunanlisisdedichosdesechosenfuncindevariablesy constantes fsicas tales como temperatura, masa, de forma que podamos obtener parmetrostalescomoeficienciastrmicas,podercalorfico,productosdela combustin,empleandodiferentespolmeros.Conlaobtencindeestos parmetros se intenta obtener una valoracin que nos ayude a comprender mejor las propiedades de este tipo de combustible alternativo. Losmotivosexpuestosanteriormentesonlasprincipalesrazonesporlasquese hadecididorealizarelpresenteproyectodegradoqueconsisteeneldiseoy construccindeunsistemadecombustinparalacaracterizacintrmicade desechos plsticos utilizados como combustible alternativo. 1.2DEFINICIN DEL PROBLEMA Traslabsquedadenuevasfuentesdecombustiblealternativoylasituacin mundialdelosdesechosslidosurbanosquenosontratadosadecuadamente, surgelaposibilidaddeutilizarlosdesechosplsticoscomocombustible alternativodebidoasuspropiedadesenergticas,sinembargolafaltadeun bancodepruebasparaevaluaryrealizarestudioscomparativosentrelos diferentestiposdecombustiblesconvencionalesyalternativos,parapoder determinarcualessonlasfuentesdeenergamaseficientesentrminosde economa, energa y medio ambiente. Raznporlacualnoshemosplanteadolassiguientesinterrogantes:Cmo influye la utilizacin de desechos plsticos como combustible alternativo? Qu efecto tiene la falta estudio de las propiedades energticas de los desechos plsticos? 3 Culeslaincidenciadelaelaboracindeunbancodepruebasenla caracterizacintrmicadelosdesechosplsticosutilizadoscomocombustible alternativo? Culeselimpactoambientalqueseproducealcombustionarlosdesechos plsticos? Por estas razones el presente proyecto pretende determinar, cul es la sucesin deldiseoyconstruccindeunsistemadecombustinparacaracterizacin trmica de desechos plsticos utilizados como combustible alternativo, esto como unprototipoparaellaboratoriodemecnicadematerialesdelaCarreradela Energa y Mecnica. 1.3OBJETIVOS 1.3.1GENERAL Disear y construir un Sistema de Combustin que nos permita obtener la mayor eficienciatrmicaamasaconstantedediferentestiposdedesechosplsticos con el menor impacto ambiental, segn parmetros establecidos por la ordenanza municipaldeldistritometropolitanodeQuitoparalaemisinderesiduos contaminantes. 1.3.2ESPECFICOS Analizar y optimizar el proceso de combustin de desechos plsticos desde el puntodevistaenergticoymedioambiental,conelfindeutilizarlocomo combustible alternativo. Determinarenformaexperimentalelpodercalorficodelosdesechos plsticosaserusadosennuestroestudio,antesderealizarelanlisisdela combustin. 4 Determinarelpodercalorficoylaeficienciadecombustindemuestrade residuosplsticosurbanos,loscualesserncomparadoscondatos existentes de combustibles convencionales. Desarrollarunmodelotrmicodecombustinquepermitaelmayor aprovechamientodelcalorylasmenoresemisionesdesubstancias contaminantes, tanto slidas como gaseosas. Realizarunanlisisdeimpactoambientalutilizandoelmtodoconocido como Emisiones de Impacto Ambiental Simple (EIAs) conformado por nueve pasos,elcualnospermitiridentificarlosreactantesproductosdela combustin y las emisiones contaminantes al medio ambiente. Realizarunanlisisdeloscomponentesdelosgasesdecombustin,los cuales sern comparados con los combustibles convencionales. 1.4JUSTIFICACIN E IMPORTANCIA Actualmente el Distrito Metropolitano de Quito genera 1800 toneladas de basura al da de las cuales el 8% corresponde a desechos plsticos es decir 144 t al da, de esteapenasel16%sereciclaatravsdemediosqumicos,mecnicosy energticos. Elreciclajeserealizasobreciertostiposespecialesdeplsticos,aqullosqueles interesanalasempresasqueproducenplstico;elrestovaapararalbotadero. Paraeste tipo de desechos plsticosque nose los puedereciclar,la recuperacin energtica es la nica alternativa de reutilizacin. En vista de que la informacin sobre el poder calorfico es vital para el anlisis del procesodecombustin,emisindegasesycenizas,sevaamedirelpoder 5 calorfico de muestras de desechos plsticos, para lo cual se proceder a realizar el diseo y construccin de una cmara de combustin. Como se puede ver con el desarrollo del proyecto se podra tener una alternativa de recuperacinenergticadelosresiduosslidosurbanosplsticosagranescala. Evaluandolaspropiedadesenergticasdedichosresiduos,yconestosugerir nuevas formasdeobtencindeenergayalavezrepresentacionesalternativas de reciclaje de desechos plsticos con lo que es nico en su clase. Coneldesarrollodeesteproyectosebuscadeterminarlamayoreficiencia trmicaconelmenorimpactoambiental,paralocualsernecesariorealizarun balancedemasayenerga,debidoaquesevaadesarrollarunprototipoa pequea escala no se tomara en cuenta la eficiencia econmica. 1.5ALCANCE Disearyconstruirunsistemadecombustinparacaracterizacintrmicade desechosplsticosutilizadoscomocombustiblealternativo,desarrollandoun banco de pruebas y de datos para el Laboratorio de Mecnicade Materiales delDECEM, de la ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO. 6 7 CAPTULO 2 MARCO DE REFERENCIA 2.1RESIDUOS PLASTICOS Es el conjunto de operaciones realizadas desde su generacin hasta su destino finalmsadecuadodeacuerdoconsuscaractersticasdevolumen procedencia,costes,posibilidadesderecuperacin,comercializaciny directrices administrativas tanto ambientales como sanitarias. Los principales tipos de residuos son: slidos, lquidos y gaseosos, los mismos quesetienenvariasformasdeproduccincomo:domiciliarios,hospitalarios, industriales entre otros. 2.1.1ORIGEN El uso de los plsticos ha sufrido un gran incremento en las ltimas dcadas, y contina su creciente expansin. En muchas de sus aplicaciones, los plsticos hanreemplazadoaotrosmaterialestradicionales(metales,cermicas, maderas),perosudesarrollotambinsecentraenaplicacionesnuevas (microelectrnica,biomedicina,comunicaciones).Seestimaqueenla actualidad aproximadamente un 4% del petrleo es transformado en plsticos.

En un periodo de diez aos se calculaque los envases y embalajes de plstico han reducido su peso unitario un 28%, gracias a los avances tecnolgicos. Sin los envases y embalajes de plstico, el peso de los embalajes se multiplicara 8 por cuatro, los costos de produccin y el consumo de energa seran el doble, y el volumen de residuos se incrementara un 150%.Elincrementoenelconsumodeplsticoshasupuestounincrementodelos residuos generados que deben ser minimizados y valorizados. 2.1.2CONCEPTO Y CARACTERSTICAS Los desechos plsticos en la actualidad son generados a nivel mundial ya que lamayoradeobjetosocosasestnconstruidasdeplsticoyunavezque terminansufuncinseconviertenendesechos,losmismosquesonungran problema ambiental por el volumen que estos ocupan. Lascaractersticasdeestosdesechosplsticosnosepierdenporloquelas molculas lineales y ramificadas son termoplsticos (se ablandan con el calor), mientras que las entrecruzadas son termorgidos (se endurecen con el calor). 2.1.3CLASIFICACIN DE LOS RESIDUOS PLSTICOS Los desechos se clasifican por colores y para nuestro estudio nos centraremos enelcolorazulacontinuacinlagama decoloresdelos diferentesresiduos slidos urbanos. Tabla 2.11Clasificacin de los desechos COLORRESIDUO GrisPapel y Cartn AzulPlsticos NegraMaterial orgnico RojaResiduos peligrosos Verde Material no recuperable Fuente: EMASEO Esta clasificacin de residuos es aceptada para su codificacin avalada por SPI (Society of the Plastics Industry), reflejada en la siguiente tabla.9 Esta codificacin slo separa realmente 6 materiales, que se corresponden con los 6 primeros cdigos o nmeros, estando el sptimo reservado para el resto de materiales o para mezclas y multicapas. Tabla 2.2Materiales y Cdigos MATERIALCODIGOCdigo SPI Polietileno tereftalatoPET1 Polietileno de alta densidadHDPE (PE-AD)2 Policloruro de viniloPVC3 Polietileno de baja densidadLDPE (PE-BD)4 PolipropilenoPP5 PoliestirenoPS6 OTROS7 Fuente: Plsticos y Medio Ambiente ElPETseempleaen lafabricacindeenvasesparaalimentosobebidas.En susntesisseempleansustanciastxicasymetalespesadoscomo catalizadores, no obstante el PET no daa la salud, ni el ambiente, por ello se recicla, adems su incineracin genera dixido de carbono y vapor de agua. Las poliolefinas: HDPE, LDPE y PP son verstiles y baratas, se emplean para remplazar el mayor nmero de aplicaciones del PVC. Se fabrican con etileno y propileno,altamenteflamablesyexplosivas,peroconunmnimoimpacto ambiental. 10 El PVC es el nico plstico que contiene cloro, contaminante ambiental durante suciclotilydedisposicinfinal.Sureciclajeesdifcilysuincineracin produce dioxinas cancergenas. La sntesis de PS se realiza con compuestos qumicos cancergenos: benceno, estirenoybutadieno,suincineracinliberaestirenoyotroshidrocarburos txicos.TcnicamenteelPS,serecicla peroelporcentaje derecuperacines bajo. Otrosplsticoscomo:poliuretano(PU),acrilonitrilo-butadienestireno(ABS)y policarbonato (PC). ElPUseusacomoaislante,susntesisconsume11%delaproduccin mundialdecloroyliberasubproductostxicos:fosgeno,isocianatos,tolueno, diaminasyclorofluorocarbonos(CFCs),esaltamentetxico30.Enterrar espumas de PU produce lixiviados. ElABSesunplsticodurousadoentuberas,defensasdeautomvilesy juguetes, su sntesis requiere butadieno, estireno y acrilonitrilo, es muy txico. Debido a su compleja composicin qumica su reciclaje es difcil. 2.1.4VOLUMEN DE PRODUCCIN Actualmente el Distrito Metropolitano de Quitogenera 1800 t de basura al da de las cuales el 8% corresponde a desechos plsticos es decir 144 t al da, de esteapenasel16%sereciclaatravsdemediosqumicos,mecnicosy energticos. Losvaloresobtenidospor elestudio "CaracterizacindelosResiduosSlidos en el Distrito Metropolitano", realizado por Termopichincha1 son: 1 Termopichincha Base de datos 11 Tabla 2.3Caracterizacin de los residuos slidos en el distrito metropolitano LugarMuestra Peso de Plsticos (kg) 118,4 217,4 318,6 421,6 La Forestal513,2 Promedio17,8 119,7 220,6 316,8 422,8 59,2 68,4 719,5 819,8 Zambiza915 Promedio16,9 Fuente: Estudios Termopichincha DatosdePesodeplsticosparalasestacionesdetransferenciaZmbizay Forestal. Datodelvolumendecadacomponente,teniendoeldatodelpesototalyel peso de cada componente: Tabla 2.4Volumen de desechos plsticos generados MATERIAL%IBARRA (kg/daQUITO (kg/da) PET0,24742,1011685,77 PP0,12371,005842,89 PEHD (fundas)0,24742,1011685,77 PEHD (Soplados)0,12371,005842,89 PELD0,12371,005842,89 PS0,06185,502921,44 PVC0,04123,701947,63 Otros0,06185,502921,44 TOTAL1,003091,948690,72 Fuente: Recoleccin debasura Ibarra 12 Laproyeccindelosdesechosplsticosfuerealizadaconlaspoblaciones actuales de cada una de las ciudades (Ibarra 134791 habitante., Quito 2122594 habitantes). Nota:seestimaquelacantidaddedesechosplsticosproducidoses directamente proporcional al nmero de habitantes. 2.1.5TRATAMIENTO DE SEPARACIN Reduccin de Tamao: Proceso unitario utilizado para la reduccin de los RSU no seleccionados y de los materiales recuperados. Esto se hace por medio de: LosTrituradorescortantes,Molinosdemartillos,aplicacionestpicasincluyen: Cribas trituradoras. Separacin por Tamao: Proceso unitario por el que se separan los materiales segnsuscaractersticasdeformaytamaomediante:Cribasdediscos, Cribas vibratorias: Separacinpordensidad:Procesosunitariosporlosclasificadores neumticos,endondeseseparanlosmaterialessegnsudensidad: Flotacin, Separacin por inercia. Separacinporcampoelctricoymagntico:Procesosunitariosenquelos materialesseseparansegnsucargaelectrostticaysuseparacinde plsticos y papel, permeabilidad magntica: materiales ferrosos y no ferrosos. 2.1.6APROVECHAMIENTO DE LOS RESIDUOS PLASTICOS Valorizacin: El aprovechamiento de residuos o de los recursos contenidos en losmismosmediantelarecuperacin,laregeneracin,lareutilizacinyel reciclado,sinponerenpeligrolasaludhumanaysinutilizarmtodosque puedan causar perjuicio al medio ambiente 13 Recuperacin:Todoprocedimientoquepermitaelaprovechamientodelos materiales o sustancias contenidas en los residuos. Regeneracin:Procedimientoalqueessometidounproductousadoo desgastado a los efectos de devolverle lascualidades originales que permitan su reutilizacin. Reutilizacin:Elempleodeunmaterialregeneradoparaelmismofinparael que fue diseado originalmente. Reciclado:Latransformacindelosresiduos,dentrodeunprocesode produccin,parasufininicialoparaotrosfines,incluidoelcompostajeyla biometanizacin, pero no la incineracin con recuperacin de energa.

Eliminacin:Todoprocedimientodirigido,bienalvertidocontroladodelos residuos o bien a su destruccin, total o parcial, realizado sin poner en peligro lasaludhumanaysinutilizarmtodosquepuedancausarperjuicioalmedio ambiente. Tabla 2.5 Aplicaciones de los distintos polmetros TERMOPLASTICOSAPLICACIONES USO DESPUES DEL RECICLADO Polietileno tereftalato Botellas, envasado de productos alimenticios, refuerzos de neumticos Textiles para bolsas, lonas, velas nuticas, cuerdas, hilos. Polietileno alta densidad Botellas para productos alimenticios, juguetes, bolsas, lminas y tuberas. Bolsas industriales, botellas, contendores, tubos. Polietileno de baja densidad Adhesivo, bolsas, revestimiento de Bolsas para residuos, e 14 cubos, recubrimiento contendores flexibles, tuberas para riego. industriales, tubos, contendores, film uso agrcola, vallado. Fuente: Reciclaje de los residuos slidos plsticos Continuacin: Tabla 2.5 Aplicaciones de los distintos polmetros TERMOPLASTICOSAPLICACIONES USO DESPUES DEL RECICLADO Policloruro de vinilo Marcos de ventanas, tuberas rgidas, revestimientos para suelos, botellas, cables aislantes, tarjetas de crdito, productos de uso sanitario. Muebles de jardn, tuberas, vallas, contenedoras Polipropileno Envases para productos alimenticios, cajas, tapones, piezas de automviles, alfombra y componentes electricos Cajas mltiples para transporte de envases, sillas, textiles Poliestireno Botellas, vasos de yogures, recubrimientos Aislamiento termico, cubos de basura, accesorios de oficina 2.1.7CONSIDERACIONES AMBIENTALES Y APROVECHAMIENTO DE LOS POLMEROS 15 Laproduccinyconsumomasivosdeplsticosenlasociedadmodernahace que se generen gran cantidad de residuos plsticos. stos no se disuelven en elaguanisepudren, locualsuponeunaventaja porquenoliberanproductos nocivos, pero tambin una desventaja, ya que se acumulan sin desaparecer. La mayora de los residuos proceden de los Residuos Slidos Urbanos (RSU), y de estos, la mayora son envases y embalajes. A continuacin se dan ejemplos sobre cmo se cumple la regla de las 3R con los plsticos. Reduccin Reutilizacin Reciclaje REDUCCINConsisteenutilizarmenoscantidaddeplsticoparadarlasmismas prestaciones. He aqu dos formas de actuacin segn este aspecto: Reducir hasta un 50% los espesores de los envases y embalajes. Reduccindepesos:suponetransportarmsproductoconelmismo combustible. REUTILIZACIN Gracias a aguna de sus propiedades (son lavables, esterilizables, etc.) pueden volver a ser utilizados; por ejemplo: cajas, pallets, bidones. En casa las bolsas del supermercado pueden volver a utilizarse, botellas, etc. RECICLAJE Es reciclar todo el material que esta considerado como desecho plstico como materia prima para volver a empezar el ciclo. 2.2COMBUSTIN 16 Lacombustinesunareaccinqumicaenlacualloselementosdel combustibleseoxidanenpresenciadeoxigeno, enestecasoen losresiduos slidos,soncarbonoehidrgeno,tambinestnpresentes,enmenorgrado azufre y nitrgeno. Lacombustinesunareaccindeoxidacinrpidaquetienelugaraaltas temperaturasyqueconviertealoscompuestosorgnicosenbixidode carbono,aguayenergaenformadecaloryluz.Elcalorquesedesprende cuandounmoldeuncompuestoorgnicosequemaaaltastemperaturasen presenciadeoxgeno,selellamacalordecombustin(elvalordelcalorde combustin es igual al valor del cambi en entalpa de la reaccin exotrmica, pero sin el signo negativo). (2.1) Losdesechosplsticossonmaterialesquecontienencomoingrediente esencial una sustancia orgnica de alto peso molecular, normalmente en forma depolmero.Sonpocoresistentesalcaloryfrentealsecomportansegn este orden: Reblandecen Deforman Descomponen con o sin combustin Elgradodecombustibilidaddependedelaestructura(C-HoC-H-0)ydesus aditivos. Durante su combustin: Generan gases txicos Gran volumen de humos densos Funden y escurren 17 Figura 2.1Curva de combustin2.2.1FUNDAMENTOS DE LA COMBUSTIN Lasreaccionesdelacombustindependendeloxgeno,eltiempo,la temperatura y turbulencia. Es fundamental sealar que debe haber disponible un exceso de oxgeno para impulsarlareaccinhastacompletarlaenuntiempocorto,conmayor frecuenciaeloxigenosesuministraimpulsandoairehacialacmarade combustin, se proporciona ms de 100% de exceso de aire para asegurar que haya lo suficiente, debe darse el tiempo necesario para que las reacciones de combustin lleguen a su fin. Esnecesariosuperarciertatemperaturamnimaparainiciarlareaccinde combustin,esdecirparaencenderlosresiduosplsticos,considerandoque las temperaturas altas producen mayores cantidades de emisiones de xido de nitrgeno,porloquehayunbalanceentredestruirelresiduoslidoyformar contaminantes del aire. Es de gran importancia mezclar los gases producidos en la combustin con el aire de la misma para que la reaccin se complete. 18 La evolucin de la combustin de los residuos slidos ha conducido a mayores temperaturas, tanto para destruir los compuestos txicos como para aumentar laoportunidaddeusarlosresiduoscomofuentedeenergasiseproduce vapor. Escogiendounexcesodeaireapropiado,todosloscombustiblespuedenser quemados por completo. La falta de aire se manifiesta por la presencia del CO. ConestesepresentantambinH2y,enpequeascantidades,CH4 enlos gases desprendidos. ElanlisiscorrientedelosgasesdesprendidosCO2COyO2noessuficiente para la zona de la falta de aire. Cuando esta falta es muy grande se separa C en forma de holln. ( formacin de humo). 2.2.2ZONA DE FLAMA Enestazonadeflamalosgasescalientesvolatilizadossemezclancon oxigeno,estareaccinesmuyrpidayseterminaen1o2segundossihay bastante aire y turbulencia. 2.2.3CALOR Y TEMPERATURA CALOR Elcaloresposibledefinirlocomoenergatransferidaentredoscuerposo sistemas,sepuedeasociaralmovimientodelostomos,molculasyotras partculasqueformanlamateria.Elcalorpuedesergeneradoporreacciones qumicascomoenlacombustin,reaccionesnuclearescomoenlafusin nucleardelostomosdehidrgenoquetienenlugarenelinteriordelsol, disipacinelectromagnticacomoenloshornosdemicroondasopor disipacinmecnicafriccin.SuconceptoestligadoalPrincipioCerodela Termodinmica,segnelcualdoscuerposencontactointercambianenerga hasta que su temperatura se equilibre. 19 Elcalorpuedesertransferidoentreobjetospordiferentesmecanismos,entre los que cabe resear la radiacin, la conduccin y la conveccin, aunque en la mayora de los procesos reales todos los mecanismos anteriores se encuentran presentes en mayor o menor grado. TEMPERATURA Si esta pasa de un valor determinado, temperatura de inflamacin, el fenmeno queantessedesarrollabaconlentitudextraordinariaperosensible,se convierte en otra que se convierte rpidamente, que es la combustin. Una combustin se inicia por una elevacin local de temperatura, inflamacin. Paraasegurarlapropagacinesnecesarioqueelcalordesarrolladoporla mezclacombustibleaireseasuficienteparacalentarlaspartesdemezcla inmediatamente hasta la temperatura de inflamacin. Enestefenmenolevelocidaddetransformacinnodebenuncaquedarpor debajo de un cierto valor para que las cantidades de calor desarrolladas en los tiempos respectivos sean suficientes para cubrir las perdidas. Ademsla composicin de la mezcla, combustible-aire (coeficiente de exceso de aire) debe asegurar el desarrollo de las cantidades de calor necesarias en al unidad de volumen (poder calorfico de la muestra) tanto por lo que se refiere a combustible de que se trate como tambin en la participacin del oxigeno en el fenmeno. Tablacomparativaconloscaloresespecficosdecombustindediversos materialesquepuedenserempleadoscomocombustiblesenprocesos trmicos, donde sea necesario liberar energa en forma de calor. Tabla 2.6Poder calrico de los materiales Poder CalricokJ/Kgkcal/kg Poliestireno46.00010994,3 Polietileno46.00010994,3 Polipropileno44.00010516,3 PVC18.9004517,2 20 Gas natural48.00011472,3 Fuel-Oil44.00010516,3 Carbn29.0006931,2 Lignito20.0004780,1 Cuero18.9004517,2 Papel16.8004015,3 Madera16.0003824,1 Grasa7.8001864,2 Basura domestica8.0001912,0 Fuente: Termopichincha 2.2.4ENERGIA Si queremos aprovechar toda la energa de un combustible es necesario que la combustinserealiceenlasmejorescondicionesposibles.Hablaremosdela correccinenlarealizacindelacombustin.Incluimosenlacombustinla caldera, que es el lugar donde se produce la combustin. Para aprovechar bien la energa que se desprende en la reaccin de oxidacin deloselementoscombustiblesesnecesarioqueserealiceenlasmejores condicionesposibles.Paraellosdeberemoshacerquetodoelcarbonose transforme en CO2, que no haya inquemados slidos o gaseosos, que no haya prdidasdecalorporlaformacindeinquemados,queelaireseabien empleado en todo el proceso de combustin. Cumpliendo todo estos requisitos tendramoslacombustincompleta.Lacalderaenesteprocesoes fundamentalparalabuenamarchadelmismo;engeneral,todoslosequipos empleados en la combustin van a ser importantes para la buena marcha de la misma. Eltrminoenergaeslacapacidadparaobrar,transformaroponeren movimiento. En fsica, se define como la capacidad para realizar un trabajo. 2.2.5PROCESOS EN QUE SE DIVIDE LA APARICIN Y EXTINCIN DEL FUEGO EN UN POLMERO. 21 Lainflamabilidaddeunpolmeroesunainteraccindelapirolisis,ignicin, combustin,propagacindelallama,ylosprocesosdelaextincin.Los procesos son provocados por la exposicin de los polmeros al calor. Lapirlisisesunprocesoendotrmicoenelqueelpolmeroseablanda,se derrite, se decolore, se agrieta, se descompone, vaporiza, etc. yaparecen los productos de la pirolisis. El lmite del proceso de la pirolisis en la superficie del polmero se define como el frente de la pirolisis. El proceso de pirolisis tambin se define como la gasificacin del polmero. La ignicin es un proceso en el cual el polmero gasificado se mezcla con aire, formaunamezclacombustibleylamezclaenciendeporsmisma(auto-ignicin) o es encendida por una llama, un objeto caliente, una chispa elctrica, etc. La combustin es un proceso en el cual la superficie slida del polmero o del polmerogasificadoreaccionaconeloxgenodelaireconunallamavisible (combustin llameante) o sin una llama visible (combustin sin llama). Lapropagacindelallamaesunprocesoenelcualelfrentedelapirolisis acompaado por llama o sin ella, se extiende ms all del punto de origen. Laextincindelallamaesunprocesodondelapirolisis,laignicin,la combustin,ylosprocesosdelapropagacindelfuegosoninterrumpidos aplicando agentes tales como gases del agua, inertes o qumicamente activos, lquidos o slidos, o reduccin de la concentracin de oxgeno. Enlosprocesosdepirolisis,ignicin,combustinypropagacindellamase genera calor y productos de combustin que puede resultar un peligro para la saludycausardaosmateriales.Elpeligrodebidoallanzamientodelcalor (temperatura alta y radiacin) se define como peligro trmico El peligro debido alaliberacindecalor(altatemperaturayradiacin),Elpeligrodebidoala liberacin de productos de combustin se define como peligro no trmico. 22 Calor de gasificacin y prdida de radiacin de superficie El caudal de gasificacin constante se expresa del siguiente modo: grr efHq qm=' '.' '.' '. (2.2) Donde:' '.fmEselcaudaldegasificacindelpolmeroolaprdidademasaen pirolisis (Kg. /m2-s). ' '.eq Es el flujo de calor externo (Kw. /m2). ' '.rrqEs la tasa de prdida de radiacin de superficie (k.o. /m2). gH Es el calor de gasificacin (MJ/Kg.). Serealizanlosexperimentosdepirolisisenunambienteinertedondeel polmero se calienta y se toman varias medidas. Las tcnicas ms empleadas habitualmente son: (1) Calorimetra de exploracin diferenciada (differential scanning calorimetry) (2) Tcnica de pirolisis en masa (mass pyrolysis technicque). Enlacalorimetradeexploracindiferenciada,lasmedidassetomanparael calor especfico, calor de fusin, de vaporizacin, de descomposicin. Se utiliza la ecuacin siguiente para calcular el calor de gasificacin, por ejemplo para un polmero que funde. 23 + + + = TvTmV l pTmTam a p gH dT C H dT C H, , (2.3) Donde: mH y vH sonloscaloresdefusinyvaporizacinrespectivamenteen (MJ/kg) mTy vT en K. respectivas temperaturas de fusin y vaporizacin.a pC,y l pC,son los calores especficos del polmero en los estados slido y lquido respectivamente en MJ/Kg. aTes la temperatura ambiente en K. Paralospolmerosquenofunden,sinosubliman,sedescomponeno carbonizan la ecuacin (2.3) se modifica adecuadamente. Enlatcnicadepirolisisenmasa,laprdidademasasemideenfuncinde flujo externo de calor en presencia de un flujo de nitrgeno o aire mezclado con un 10% de oxgeno en volumen, y los datos se introducen en la Ecuacin (2.3). Elcalordegasificacinsedeterminaapartirdeunanlisisdelaregresin linealdelosdatos.Elvalorexternodeflujodecalorparaelcualnohaya prdida de masa medible durante l5 minutos de exposicin a dicho flujo, recibe el nombre de (prdida de reradiacin de superficie) surface re-radiation loss. Lainterrupcindelapirolisismediantetcnicasdeproteccincontraelfuego pasivas o activas evitara que los fuegos se propagaran ms all de la zona de ignicin reduciendo los riesgos de incendio. Las tcnicas pasivas de proteccin contra el fuego implican modificaciones en el polmero para incrementar el valor de prdida de reradiacin de superficie y del calor de gasificacin. Flujo de calor de llama, calor de gasificacin 24 Larelacindeestadoestacionarioqueindicalatasadegasificacinode prdidademasaessimilaralarelacinparaelcasodelapirolisis(2.2) exceptuando un trmino adicional correspondiente al flujo de calor de llama: grr f efHq q qm +=' '.' '.' '.' '. (2.4) Donde:

' '.fmEs la tasa de prdida de masa en combustin (kg/m2-s) ' '.fq Es el flujo de calor de llama recuperado. Se utilizan los valores de calor de gasificacin y de la prdida de radiacin de la superficiedeterminadosenpirolisis.Elflujodecalordellamasedeterminaa partirdelatcnicadeescaneadodelaradiacindellama(flameradiation scalingtechnique).Estatcnicautilizaelconocimientodequeenfuegos pequeos, el flujo de calor de radiacin de llama aumenta con el incremento de la fraccin msica de oxgeno (Yo) Para Yo 0.30 el flujo de calor de radiacin de llama un lmite asinttico similar al lmite de fuegos de grandes dimensiones al aire libre. Unadisminucinenelflujodecalordellamayunincrementoenelcalorde gasificacinyenlaprdidadecalordesuperficiemediantevariastcnicas pasivasdeproteccincontraelfuegopodraevitarqueunfuegocrezcayse propaguemsalldelazonadeignicinylosriesgostrmicosseveran reducidos o eliminados. ndice de oxgeno limitante e ndice de propagacin del fuego 25 La propagacin de llama es un proceso en que el frente de pirolisis se desplaza msalldelazonadeignicinsobrelasuperficiedelpolmeroacompaado porelprocesosostenidodecombustin.Latasademovimientodelfrentede pirolisis, acompaado por el proceso de combustin sostenido, se define como la tasa de propagacin de llama. Para un proceso sostenido de propagacin de llama,lallamaofuentesdecalorexternonecesitantransferirflujodecalor delante del frente de pirolisis para satisfacer los valores de flujo trmico crtico (CHF)ydetiempoderespuestatrmico(TRP).Elfrentedeflamapuede propagarse hacia arriba, hacia abajo o en direcciones horizontales. SehandesarrolladomtodosdeTest.Acompaadosdetresaparatosque permiten determinar las propiedades del fuego asociadas con las propagacin de llama: ASTM D-2863 mtodo de Test. Del ndice de oxigeno. Mtodo ASTME1321-90ignicinlateralypropagacindellama(Lateral ignitionandflamespreadTes.,LIFT),mtododeTes.Parapropagacin horizontal y lateral de la llama. Indice de propagacin del fuego (FIRE Propagation Index, FPI), mtodo de Tes. para propagacin vertical de llama. EnlosmtodosdeTes.LIFTyFPI,seutilizalasiguientedefinicindela propagacin de la llama para polmeros trmicamente gruesos [ ]p igfc k Tq funct2' '.) (= (2.5) Donde: Es la velocidad de propagacin de llama en m/s.26 ' '.fq Es una funcin que representa el flujo de calor de llama transferido a la superficiedelpolmeroqueseencuentradelantedelfrentedepirolisis (kW2/m3). Es la densidad del polmero,CpEs el calor especfico del polmero (MJ/kg-K).k Es la conductividad trmica del polmero (kW/m-K)igT Es la temperatura de ignicin por encima de la temperatura ambiente (K). 2.3PROCESOS DE RECUPERACION DE LOS RESIDUOS PLASTICOS CON FINES ENERGETICOS Desdeelpuntodevistatcnico,lasoperacionesdevalorizacin,sepueden agruparencincograndesgrupos:recicladomecnico,recicladoqumico, valorizacin energtica, compostaje y biometanizacin. Aunque si hablamos de plsticostradicionalesysusresiduos,lostrminoscompostajey biometanizacin no son de aplicacin directa, puesto que lo son para residuos biodegradables. Reciclado Mecnico El reciclado mecnico es un proceso fsico en el que a travs de una serie de operaciones y en presencia de presin y temperatura, el plstico es recuperado para su posterior transformacin. Elrecicladomecnicodelosresiduosplsticosesconocidodesdequese transformaronlosprimerosmaterialestermoplsticos,bajolanecesidadde utilizar, con el mayor provecho posible, estas materias primas. 27 Apesardeestaantigedad,elrecicladomecnicohaidoevolucionandoalo largodeltiempo,existiendoenlaactualidadtodounsubsectordedicadoal mismo,ascomoungrannmerodeempresasdedicadasalafabricacinde equipos principales y auxiliares para el mismo. Lavalidezonodelproductoresultante,dependemuchodelaseparacin previadelosdistintosmaterialesplsticos,delaausenciadeimpurezasyen resumendelalimpiezadelosmismos,porestosmotivosestanimportante definir el proceso y los subprocesos adecuados en cada caso. Cuandosehabladelaseparacinpreviadelosdistintosmaterialeshayque sealarqueenlaactualidadexistendiferentesprocesosdeseparacinen distintogradodedesarrollo,comopuedeser:mtodosdeflotacinpor diferenciadedensidad,extraccincondisolventes,procedimientosde humidificacin selectiva, mtodos espectroscpicos, etc. Losresiduosplsticosquesereciclanmecnicamentetienenprincipalmente dosorgenes:lospropiosprocesosdefabricacin(scrap)yelpost-consumo (domsticooindustrial).Elpost-consumodomsticonormalmentepasaa travs de plantas de seleccin. EQUIPAMIENTO Una planta de reciclado mecnico puede presentar el siguiente equipamiento: Equipo de triturado, lavado, secado y almacenado.Equiposdeaglomeracinycompactacinparamaterialesdebaja densidad o sensibles a la humedad. Equipos de extrusin compounding.Filtracin de polmeros fundidos. Equipos de peletizacin: sistemas de corte. Reciclado Qumico 28 Elrecicladoqumico,tambindenominadofeedstockorecicladoterciario, desde un punto de vista general, consiste en la transformacin de residuos de naturalezapolimrica enproductosqumicosdeintersindustrial,quepueden serlosmonmerosdepartidaomezclasdecompuestosconposibles aplicaciones como combustibles o materias primas de la Industria Qumica. En general, el reciclado qumico da lugar a distintos productos en funcin de la naturalezadelresiduoplstico,esdecir,sisetratadeunpolmerode condensacinounpolmerodeadicin.Enelprimercaso,setratade despolimerizacin qumica o quimilisis que convierte el residuopolimrico en losmonmerosdepartida.Enelsegundocasosetratadeunatermlisis obteniendomateriasprimasbsicas(gasdesntesis,hidrocarburos,etc.)o combustibles. Sepuededecirqueelrecicladoqumico,quepersiguerentabilizarelresiduo plsticotransformndoloenmateriaprimabsicaocombustibles,empiezaa configurarseunaalternativarealdebidoalamejoradelosprocesosde separacinyeldesarrollodenuevastecnologas,encontrndoseenla actualidad en una etapa experimental avanzada. Es de suponer que en los prximos aos pueda transformarse en una poderosa ymodernaherramientaparatratarlosresiduosplsticos.Elxitodepender delentendimientoquepuedaestablecerseentretodoslosparticipantesdela cadena:petroqumicas,transformadores,grandesusuarios,consumidoresy municipios,alosfinesdeasegurarlaunidadderecicladoyquelamateria prima llegue a una planta de tratamiento. Clasificacin de los procesos de reciclado qumico Talcomosehaindicadoanteslosprocesosderecicladoqumico deresiduos polimricossepuedenclasificarendosgrandesgrupos,losbasadosenuna quimilisis o despolimerizacin qumica y los de termlisis. 29 Dentro de estos dos grandes grupos se engloban distintos procesos, tal como puede verse a continuacin. Quimilisis o despolimerizacin qumica Enestosprocesosseprovocalarupturadelascadenasdelosresiduos polimricosmediantelaadicindeunreactivoqumico,dandolugaralos monmerosdepartidaoaoligmerosquesepuedenvolverapolimerizar dandolugaralproductopolimricooriginaloanuevosmateriales polimricos, cerrndose as el ciclo. Por regla general, la quimilisis o descomposicin qumica, slo es aplicable a polmerosdecondensacin(polisteres,nylon&),loscualestienengrupos funcionales unidos por enlaces dbiles que son susceptibles de disociacin por ataque con determinados agentes qumicos, aunque existen excepciones. Basndoseenlaquimilisisencontramosprincipalmentelosprocesosde hidrlisis,alcohlisis(metanlisis&),gliclisisyotrosmenoscomunescomola aminlisis. En el caso de los polmeros de adicin (PEAD, PEBD, PP, etc.), no es viable la degradacindelresiduoplsticoasusmonmerosconstituyentesconuna selectividadaceptableporningunodelosprocesosexistentesdereciclado qumico (salvo notables excepciones como el craqueo trmico de poliestireno). Enestecaso,sepersiguetransformarelresiduoplsticoenmateriasprimas qumicas bsicas (gas de sntesis, hidrocarburos, etc.) o combustibles. Termlisis En el caso de la termlisis el residuo polimrico es transformado por efecto de latemperaturaenproductosdealtovalorenrefinera,talescomonaftas, hidrocarburosogasdesntesis.Losprocesosdetermlisissebasanenla utilizacindealtastemperaturasparaproducirlarupturadelesqueleto carbonado de los residuos polimricos.30 Existendiferentesprocesostermolticos.Cuandoelprocesode descomposicinorupturaseproduceenausenciadeaire,sedenomina pirlisis o craqueo trmico. Si se realiza en una atmsfera de hidrgeno gas se habla de hidrogenacin o hidrocraqueo, pero si se lleva a cabo en presencia de una cantidad controlada de oxgeno, se denomina gasificacin. En cada uno de loscasosseobtienendiferentesproductos,talcomosemuestraenlaFigura 2.2 Figura 2.2Principales tipos de reciclado qumico por termlisis Elmtododetermlisisesnecesarioparalarupturadelascadenasdelos polmeros de adicin como los vinlicos, acrlicos fluoroplsticos y poliolefinas.Algunasopcionesdedescomposicintrmicatienenlaventajadequeyase disponeparcialmentedeinfraestructurasadecuadasenlasrefineras,con tecnologas contrastadas, por lo que es viable una incorporacin directa de los residuos plsticos a las corrientes de dichas refineras. Valorizacin energtica Sedenominavalorizacinenergticaalaincineracinconrecuperacinde energa.Laincineracinconsisteenladestruccintrmicadelassustancias (en este caso residuos) mediante su oxidacin completa, aportndose oxgeno en cantidad mayor a la estequiomtrica para la propia combustin. 31 Laincineracinconvalorizacinenergticaesbastantehabitualcomo tratamientoderesiduosurbanos.En1999enEstadosUnidossegeneraron 230.000.000 toneladas de residuos slidos urbanos, teniendo el 15% de stos comodestinolacombustin,siendocasiensutotalidadconrecuperacin energtica.Enelao2000enEuropaOccidentalsegeneraron193.000.000 toneladas de residuos slidos urbanos, siendo 13.000.000 toneladas plsticos, delosque4.000.000toneladasdeestosresiduosplsticostuvieroncomo destino la recuperacin energtica. Enelao2000enJapnsegeneraron5.000.000toneladasderesiduos plsticosdomiciliarios,delosqueunas2.100.000toneladastuvieroncomo destino final la recuperacin energtica. Engeneralenestetipodeprocesosseconsigueunareduccindepesoen torno al 70% y en volumen entre el 80-90%.La valorizacin energtica o incineracin con recuperacin de energa se lleva acaboenincineradorasqueactancomounacentraltrmica.Esdecirse quema el combustible, en este caso el plstico, en un horno de caractersticas apropiadasrecuperandolaenergaquegenerarvapordeagua,queluego moverunaturbinayproducirenergaelctricaobienmedianteun intercambiador de calor y una caldera para por ejemplo producir calor para una poblacin. Normalmente se habla de que tcnicamente es posible recuperar energa slo sielcalor,enformadevaporoelectricidadsesuministraconregularidad,lo cualexigequeelPCI(podercalorficointrnseco)delosresiduosaincinerar superelas1.000kcal/kg.Losresiduosplsticospuedenserutilizadoscomo combustibledebidoaqueengeneralpresentanunaltopodercalorfico.No todoslosmateriales,nisiquieratodoslosplsticostienenelmismocontenido energtico, si no que ste disminuye cuando se van incluyendo heterotomos.Estehechohacequenotodoslosmaterialesseanapropiadosparauna valorizacin energtica.En la tabla 2.6 se muestra la capacidad energtica de materiales tpicos, entre los que se incluyen los termoplsticos ms habituales. 32 Tabla 2.7Contenido energtico MATERIALMJ/Kg. Gas natural48 Polipropileno44 Polietileno46 Crudo petrleo42 Poliestireno46 Poliamida37 PET23 Carbn29 PMMA25 PVC18 Fuente: CEMAV. Estaincineracinproduceporunladoemisionesyporotroladoresiduos.Es necesariouncontroldelosgasesemitidosyunapurificacindelosmismos, as como un tratamiento/gestin adecuado de los residuos generados. EQUIPAMIENTO Lasinstalacionesdeincineracinconrecuperacindeenergaconstan,en general, de las siguientes partes:Instalaciones para la recepcin del residuo y la carga de los hornos. Horno. Instalaciones de recuperacin de calor. Instalaciones de tratamiento de los productos resultantes. 33 Circuitos auxiliares. Valorizacin de residuos termoestables Debido a las caractersticas especiales, los materiales termoestables presentan unatipologaespecialdesdeelpuntodevistadelavalorizacin,puestoque estosmaterialesseencuentranentrecruzadosyunavezquesehan transformadonosepuedenvolvera fundir.Este hecho hacequelosresiduos de produccin no sean reciclados por la propia empresa productora (como es elmuchos casos la situacin normal en termoplsticos) por lo que los residuos de termoestables son de forma relativa mayores que los de termoplsticos. As,porejemplo,elresiduo(recorte,piezasdefectuosas,etc.)producido durantelafabricacindepiezasdepolisterreforzadoconfibradevidrio (PRFV)esaproximadamente,aunquevaradependiendodelatipologadela empresa, del 5% de la produccin. Dado el fuerte crecimiento del mercado de losPRFV,lacantidad,envalorabsoluto,deestosresiduosir incrementndose. De igual forma, los residuos de produccin de poliuretanos superan en muchas ocasiones el 15-20 % en peso del total de la produccin, principalmente en el caso de la produccin de bloques de espuma, los cuales requieren un posterior corte.Deigualformaexisteunagrancantidadderesiduosdepoliuretano procedentes del uso final de estos productos. Muchosdelosmaterialestermoestablesformanpartedemateriales compuestos o composites, que son de una naturaleza especial porque se trata deunamezcladediferentesmateriales:polmeros,fibrasderefuerzoya menudo cargas. Losestudiosydesarrollosdelastcnicasdevalorizacindemateriales compuestosquehanidoprogresandodurantelosltimosaos,sepodran dividir en dos categoras, tal y como se muestra a continuacin: 34 Figura 2.3Procesos de valorizacinde compuestos termoestables En la actualidad, el vertedero y la incineracin son las opciones utilizadas por el 98%delasempresasproductorasderesiduosdeplsticosreforzados, mientrasquelostratamientosalternativastalescomosureutilizacinpara cemento oasfaltooreciclado mecnicosuponenaproximadamenteel2% de las empresas productoras. Valorizacin de residuos de poliuretanos Comocasoespecialdentrodelavalorizacinderesiduostermoestableshay quedestacareldevalorizacindepoliuretano.Lavalorizacindeestos residuos depende de una serie de aspectos que harn que la misma sea o no viabledesdeel punto devistatcnicoy/oeconmico. Los factoresprincipales que hay que tener en cuenta, son: Gradodecompactacindelosresiduosdebajadensidad,espumasde poliuretano voluminosas, teniendo en cuenta la energa y coste efectivo del transportedesdeelpuntoderecogidaallugardondetendrlugarel reciclado.Suelesernecesariaunacompactacinpreviaalprocesode valorizacin.35 Reduccindeltamaodelosartculosdepoliuretano(somieres,asientos decoche,panelesdeaislamiento,etc.),ajustndolosaltratamientode valorizacin posterior. Existenenlaactualidadnumerosastcnicasparalavalorizacinderesiduos de poliuretano con diferente grado de implantacin. RECICLADO MECANICO Sonlastcnicasengeneralmssencillas.Comercialmentesehan desarrollado diferentes procesos:Pegadoporpresindeadhesivo.Lacalidaddelproductofinaldependede varios factores como son:La clase y calidad de la espuma empleada. El tamao de partcula y uniformidad de la espuma triturada. La densidad requerida del producto final. La calidad del ligante. La relacin ligante/espuma.Triturado/pulverizado e incorporacin en el proceso productivo. Triturado e incorporacin en otros procesos. RECICLADO QUIMICO Acontinuacinsedescribenalgunosprocesosderecicladoqumico, implantados en mayor o menor medida: Hidrlisis.Esunprocesoenelquelaespumadepoliuretanosehace reaccionarconaguabajopresinyelevadatemperatura,provocandouna ruptura de enlaces. Lahidrlisisproducelospoliolespoliteresjuntoconlasdiaminas,(stas ltimassonlosproductosdehidrlisisdelosdiisocianatosdepartida).Estos componentessonseparadosypurificadosparapermitirsureprocesadoyuso en un nuevo proceso de polimerizacin.36 Gliclisis.Laespumadepoliuretanoreaccionacondiolesaelevada temperatura(200C)conrupturadelos enlacescovalentes. Las molculasde poliuretanodeelevadopesomolecularyconentrecruzamientoserompenen otras de menor peso molecular y en estado lquido. Aminlisis.Laespumadepoliuretanosehacereaccionarconaminascomo puedenserdibutilamina,etanolamina,lactama,bajopresinyelevadas temperaturas para producir la ruptura de los enlaces qumicos. Valorizacin energtica Engenerallavalorizacinenergticaenelcasodelpoliuretanoconsisteen quemarelresiduodeformacontroladayobtenerenerga,mediantetcnicas con alto rendimiento energtico y bajo impacto medioambiental. El poliuretano suministraunaenergaporincineracin(sobrelos25kJ/kg)comparableal carbn pero inferior al fuel oil. Hay que sealar que la presencia de nitrgeno en el poliuretano no aumenta la emisindexidosdenitrgenosilaincineracinserealizabajocondiciones controladas y se realiza una buena depuracin de gases. 2.3.1VENTAJAS E INCOVENIENTES EN LOS DIFERENTES PROCESOS CON FINES ENERGETICOS Engeneralnosepuedehablardequeunatcnicadevalorizacinseamejor que otra, sino que resultan complementarias. 37 Sepuedehablarenlneasgeneralesdelasventajaseinconvenientesque presentanlosdistintostiposdevalorizacin,aunquecadacasodebeser estudiado de forma particular. VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL RECICLADO MECNICO. Laventajadelrecicladomecnicoesclara:seobtienenproductosdeplstico utilizablesenelmismosectoroenotro,siemprequesuscaractersticasde calidad y la legislacin vigente lo permita, con lo que se recupera una materia prima no renovable, evitando que ese residuo llegue a un vertedero. Las dificultades con las que se va a encontrar esta tcnica son: Limpiezadelosresiduos.Lapresenciadesuciedadodematerialesno adecuadospuedeperjudicardeformaimportantelacalidaddelplstico reciclado e incluso, la maquinaria empleada. Dentro de esta suciedad se puede incluir la tinta, los adhesivos, el papel, otros plsticos, la tierra (muy importante en el caso de plsticos agrcolas), los restos orgnicos (plsticos agrcolas), la presencia de fertilizantes y fitosanitarios, los insertos metlicos, etc. Mezcladedistintosplsticos.Estaesquizslamayordificultadencuantoa problemas a la hora de reciclar, muchos de los polmeros son incompatibles en cuanto a su procesado conjunto, lo que hace necesaria una separacin previa (queencarecenotablementeelprocesodereciclado)ounacompatibilizacin delamezclamediantelaadicindeciertassustancias(llamadas compatibilizadoresocompatibilizantes).Ademsanenelcasodela compatibilizacin,normalmenteseobtieneunproductorecicladodemenor calidad que los iniciales. En el caso de utilizar mezclas, normalmente el PET se intentasepararpreviamente,puestoquetieneunatemperaturadefusin muchomayorqueelrestodelospolmerosydalugarainclusionesenel producto final reciclado. 38 Elreprocesadodelosmateriales,hacequeestospuedanperderlas caractersticasiniciales (sobre todo cuando se reprocesa varias veces), debido a distintos mecanismos: Roturadelascadenaspolimricas,produciendounareduccindelpeso molecular,loquemodificalaresistenciaalchoqueydalugarauna disminucin de la viscosidad. Este es el caso del PP y del PSEntrecruzamiento de cadenas, produciendo un aumento de peso molecular y por tanto en un aumento de la viscosidad. Este es el caso del PET.Reaccindelascadenaslateralesydegradacinporprdidade molculas,formandoinstauraciones,compuestoscclicosuotras molculas.EsteeselcasodelPVCquepresentaproblemasde degradacin por prdida de HCl. Presencia de sustancias peligrosas. El plstico durante su vida puede estar en contactocon sustancias peligrosas; bien porque las ha contenido (envases de productosqumicos)obienporquesehaaadido(fumigacinen invernaderos).Estopuededeteriorarlascaractersticasinicialesdelplstico, ademssedebehacertratamientosespecialesparadisminuirlapeligrosidad quepuedanpresentar;todoestoencareceelproceso.Hayquedestacarde forma especial la presencia de aditivos ignfugos tipo halogenado. Plsticosmuydegradados.Hayalgunasaplicacionesdelosplsticosdonde estosvanaestarsometidosaloselementosexternos(lluvia,cambiosde temperatura, radiacinsolar), lo que va a provocar una degradacin paulatina del plstico. Cuando se reprocese, el producto resultante tendr menor calidad que el original. ActualmenteenEspaa,elplsticorecicladonosepuedeutilizarencontacto conalimentos(porqueestprohibidoporley)1,loquecierraalgunadelas posibilidades,ademsdeimposibilitarelcierredecicloenestesector,loque es contraproducente, puesto que es lo idneo desde el punto de vista logstico, ya que si se recicla para el mismo producto, cuanto ms producto ms residuo y por tanto ms reciclado.39 Ademshayquesealarqueenprincipioseobtendrmayorcalidadde plsticorecicladocuantomssesepareylimpie,loqueencarecerdeforma notable el proceso. Siempre que haya una disminucin en las propiedades del plstico se tendrn que estudiar otras aplicaciones del mismo distintas que las originales.Elpropioprocesoderecicladomecnicotendrimplicaciones medioambientalescomola generacin de vertidosde agua(puedesercrtico dependiendodelaprocedenciadelresiduo)ylosconsumosdelpropioagua. As mismo en algunos casos la cantidad de rechazos puede ser alta. VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL RECICLADO QUMICO. Las ventajas principales son: Elrecicladoqumiconopresentaprohibicionesencuantoasuusopara envases en contacto con alimentos. Enlatermlisisnoserequiereunaseparacinportipodepolmero, pudindose aplicar a residuos plsticos mixtos, con lo que disminuye los costes de recoleccin y clasificacin. En la quimilisis se obtienen productos de alta calidad, puesto que se vuelve a sintetizar los productos. Es de aplicacin tanto a termoplsticos como a termoestables. Es de aplicacin cuando el residuo est muy contaminado. En termlisis el consumo de energa es baja. Entermlisissepuedeutilizarmaterialesdepartidaquenopuedenser recicladoseficientementeporotrosmtodos,porejemplo,residuostriturados de automocin, desechos electrnicos que contengan retardantes a la llama y 40 metales. El HCl (cidoclorhdrico) obtenido como subproducto de este proceso puede ser recuperado y utilizado como material de partida. Los principales inconvenientes son: Sonprocesoscaros,tantoporlainfraestructuracomoporelaltoconsumo energtico. En la quimilisis es mayor, puesto que se requiere una separacin previa y limpieza de losplsticos. En algunos casos siguen a nivel de estudio y de experiencias piloto, sobretodo en el caso de la quimilisis. Setrata,porreglageneral,deprocesoslentos.Porelloparareducirlos tiempos de hidrlisis y conseguir que sean razonables en algunos casos se han deutilizarcondicionesmsdrsticasenloqueserefiereatemperaturasy presiones, que tambin encarece el proceso. En la quimilisis se dan subproductos de escaso valor que hay que eliminar, lo que implica un mayor coste. Aunque en los procesos de termlisis se puedan usar plsticos mezclados, se debetenerencuentalacomposicin,puestoqueciertosplsticosinteractan conotros.EsteeselcasodelPVCenpresenciadePEToPC,dondees necesaria la utilizacin de la deshalogenacin. Sealarademsquelosproductosobtenidosportermlisisnopresentan restricciones en sus aplicaciones mientras que en algunos casos los obtenidos porotrostiposderecicladosqumicosnecesitanserintegradosconotros procesos como hidrogenaciones o plantas de oxidacin. VENTAJASEINCONVENIENTESDELAINCINERACINCON RECUPERACIN DE ENERGA. 41 En general se puede hablar de que la valorizacin energtica es posible en el caso de los materiales plsticos porque estos poseen un PCI elevado. La ventaja principal de esta tcnica es la recuperacin energtica de residuos, sin necesidad, en principio, de una separacin de materiales. Sin embargo esto noesdeltodocierto,pueslapresenciadealgunoselementoshacequeesta tcnica de valorizacin sea crtica. As pues presenta los siguientes inconvenientes: Los residuos de PVC aportan entre el 38 y el 66% del contenido en cloro en las cadenasderesiduosqueseincineran.Lasotrasfuentesprincipalesdecloro sonlasmateriasputrescibles(aproximadamenteel17%)yelpapel (aproximadamente el 10%). Puedeestimarsequeenpromedio,entornoal50%decloroenlas incineradoras se debe a la presencia de PVC. Al ser incinerado el PVC se genera cido clorhdrico que debe ser neutralizado(Normalmentemedianteinyeccindecal,medianteprocesoseco, semiseco, semihmedo-hmedo y hmedo), salvo si se emplea una tecnologa de recuperacin de HCl (cido clorhdrico). Losignifuganteshalogenadosdurantelaincineracinpuedenproducir contaminantestipodioxinas,quedebensercontroladasyminimizadassies necesario Lapresenciademetalespesadostipoplomo,habitualenalgunossectores comoelelctrico-electrnico,presentesenlasescoriasycenizasenla incineracin.Estosmetalessoncadavezmenosfrecuentesdebidoalas nuevas legislaciones ambientales. 42 Lavalorizacinenergticaestespecialmenteindicadapararesiduosque presentan deterioro o suciedad como es el caso de una gran parte de residuos plsticos procedentes de la agricultura o de residuos slidos urbanos. Lavalorizacinenergticaesuntipodevalorizacintrmica,aligualquela pirlisisylagasificacin(queseincluyencomorecicladoqumico).Sise comparan estos procesos se pueden encontrar dos niveles:Nivel a: Sigue el ciclo de Rankin. Se corresponde con la incineracin.Nivelb:Valorizaelgasenunmotordecogeneracin,previolavado.Se corresponde con a pirlisis y la gasificacin. Enlatabla2.8secomparaelrendimientodelosdistintosprocesosde valorizacin trmica. Tabla 2.8Rendimiento de procesos de valorizacin trmica ProcesoRendimiento total (%) Incineracin20,0 Gasificacin24,9 Pirlisis11,8 Fuente: Residuos. En la tabla anterior se observa que a igualdad de condiciones y propiedades de los residuos, el rendimiento ms elevado se obtiene mediante gasificacin; sin embargo, sealar, que la gasificacin necesita un pretratamiento, que encarece el proceso, siendo las etapas de tratamiento y lavado de gases muy crticas. 2.3.2POSIBLES APLICACIONES DE LA RECUPERACION DE LOS RESIDUOS PLASTICOS COMO COMBUSTIBLE ALTERNATIVO. Dentrodelasposibilidadesquetenemosparausarelpotencialenergtico generado en la cmara de combustin por los desechos plsticos usados como combustible alternativo tenemos:Secado de granos Generacin de vapor Calor 43 Electricidad Gas de sntesis Gas de media potencia Deshidratacin (cemento-construccin) Secado de frutas Aire acondicionado Utilizacin como co-combustible en hornos industriales 2.3.3PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS DE LOS RESIDUOS PLSTICO Baja conductividad. Baja densidad (0,8-2,3). Flexibilidad y baja resistencia a la traccin. Alta resistencia al desgaste y a la corrosin. No suelen resistir ms de 100 C. Lostermoplsticosresistenaloscidosylostermoestablesalos disolventes. Elevada velocidad de propagacin de llama. Fusibilidad por debajo de 350C. 2.3.4GENERACION DE CALOR EN LOS POLIMEROS Flujo de calor crtico y parmetro de respuesta trmica La ignicin de un polmero implica la formacin de una mezcla de aire-vapor y lainiciacindelacombustinporsimisma(autoignicin)oasistidaporuna fuentedecalorpequea(ignicinpilotada).Elflujomximodecalorparael cualnoseproduceignicinsedefinecomoelflujocrticodelcalor(Critical Heat Flux ,CHF). Lasuperficiedeunpolmeroexpuestaalflujodelcalorseencuentraauna temperaturasuperiorasutemperaturainterior.Unpolmeroconungradiente crecientedetemperaturaentresusuperficiesuinteriorsedefinecomo 44 trmicamentegrueso(thermallythick).Sinohaygradientedetemperatura entre la superficie y el interior del polmero, ste se define como trmicamente delgado(thermallythin).Lascondicionesparasertrmicamentedelgadoo grueso dependen del grosor real del polmero, de su tasa de calentamiento, de su estructura qumica y de los aditivos que lleve. El tiempo de ignicin y el flujo externo del calor satisfacen las relaciones: thineigKqt' '41 = (2.6) Para polmeros trmicamente delgados, Donde: thinKSedefinecomoelparmetroderespuestatrmico(Termalresponse parameter, TRP) para polmeros trmicamente delgados (KJ/m2). ,ig p thinT C K =Es la densidad del polmero (Kg/m3),Cp Es el calor especfico del polmero (MJ/ KgK) Es el grosor real del polmero (m). igT Es la temperatura de ignicin por encima de la temperatura ambiente (K); y thimeigKqt' '41 = (2.7) Para polmeros trmicamente gruesos: thickKSe define como el parmetro de respuesta trmico (TRP) (KW-s/1/2m2) p ig thickc k t K = (2.8) Donde: k es la conductividad trmica del polmero (KW/m-k). 45 El tiempo de respuesta trmico (TRP) representa la resistencia de un polmero a generar una mezcla inflamable de vapor-aire. El flujo externo de calor para el cual no hay ignicin durante 15 minutos se toma como el CHF. El valor de CHF estgeneralmentecercadelvalordelaprdidadecalordesuperficie.Una relacinlinealentreeltiempodeignicinolarazcuadradadeltiempode ignicinyelflujodecalorexterno,queseencuentrelejosdelvalordeCHF Ecuaciones(2.2)o(2.3),respectivamente,esindicativodelcomportamiento trmico delgado o grueso. LosvaloresdeCHFydeTRPdependendelascaractersticasfsicasy qumicasdelospolmeros.AumentandolosvaloresdeCHFydeTRPdelos polmerosmediantevariastcnicasdeproteccinpasivasseretrasala iniciacin de la combustin y reduce la velocidad de propagacin de la llama o se evita la propagacin del fuego ms all del punto de ignicin. Generacin de calor La tasa de liberacin de calor es directamente proporcional a la tasa de prdida demasaylaconstantedeproporcionalidadsedefinecomoelcalorde combustin: ' '' 'fi im H Q = (2.9) Donde: ' 'iQEs el calor liberado (kW/m2). iH Es el calor de combustin (kJ/kg). ' 'fm Es la perdida de masa del polmero (kg/m2-s). Elcalorliberadoenunprocesodecombustin,enlallamasedefinecomo calor de liberacin qumico. ste calor qumico liberado en la llama se elimina 46 de la llama por una corriente de aire formada por una mezcla aire-productos de combustin y se emite al medio ambiente como radiacin. La componente del calorqumicoeliminadoporlacorrientedelamezclaaire-productosde combustin se define como el calor de conveccin liberado. La componente del calorqumicoliberadoemitidoalmedioambientesedefinecomoelcalor liberadoporradiacin.Elcalordecombustincontienealcalorqumico, convectivo y de radiacin. Elcalorqumicoliberadosedeterminaapartirdetcnicascalorimtricas.La calorimetradegeneracindedixidodecarbono(CDG)ylacalorimetrade consumodeoxgeno(OC)EnlacalorimetraCDGsedeterminaelcalor qumicoliberadoa partirdelageneracindeCO2corregidacon elCO.Enel caso delacalorimetraOC,se determina elcalorqumicoliberadoapartir del consumodeO2Elcalordeconveccinliberadosedeterminamediantela calorimetraGTRElcalorderadiacinliberadosecalculaapartirdela diferencia entre el calor qumico liberado y el calor convectivo liberado. Calorimetra CDG El calor qumico liberado se calcula a partir de las siguientes relaciones: ' ' * ' ' * ' '2 2CO CO CO CO chG H G H Q + = (2.10) 22*COTCOHH= (2.11) ((

= COCO CO TCOH HH* (2.12) Donde: ' 'chQ Es el calor qumico liberado (kW/m2). 47 *2COH Eselcalornetodecombustincompletaporunidaddemasade CO2 generada (MJ/kg). *COH Es el calor neto de combustin completa por unidad de masa de CO generado (MJ/kg). TH Eselcalornetodecombustincompletaporunidaddemasade combustible consumido (kJ/g). COEselequivalentemsicodelrendimientoestequiomtricodeCO2 (kg/kg). ' '2COGEs la generacin de CO2 (kg/m2-s). ' 'COGEs la generacin de CO en (kg/m2-s). Losvaloresdependendelaestructuraqumicadeloscombustibles.Con algunasexcepciones,losvalorespermanecenaproximadamenteconstantes dentrodecadagrupogenricodecombustibles.Paraclculosaproximados pueden tomarse valores medios que son: % 18 / 1 . 11 %, 11 / 3 . 13* *2 = = g kJ H g kJ HCO CO ParalacalorimetraCDG,lacorreccindeCOesmuypequeapara combustin con buena ventilacin, ya que se genera poca cantidad de CO. Las variacionesde11%y18%delosvaloresde *2COH y *COH

respectivamente,sereducensignificativamenteparahidrocarburosdebajo peso molecular con poco contenido de oxgeno, nitrgeno y halgenos ya que sonloshidrocarburosquecorrespondenalvalormediodelasexpresiones aproximadas de *2COH y*COH . 48 Paraladeterminacindelatasadecalorqumicoliberado,lastasasde generacindeCO2ydeCOsecalculanapartirdelosvaloresrealesde *2COH y*COH ylos valores medios para aproximaciones. Calorimetra OC Latasadecalorqumicoliberadosedeterminaapartirdelassiguientes expresiones: ' '* ' ' = Co H Qo ch (2.13) oToHH= * (2.14) Donde: *oH Eselcalornetodecombustincompletaporunidaddemasade oxgeno consumido (MJ/kg). ' 'CoEs el consumo mximo de oxgeno (kg/m2-s). oEselequivalentemsicodelarelacinestequiomtricaoxgeno-combustible (kg/kg). Losvaloresde *oH conalgunasexcepcioneslosvalorespermanecen aproximadamenteconstantesparacadagrupogenricodecombustibles.Las variacionesde7%delosvaloresde *oH ,sereducensignificativamente parahidrocarburosdebajopesomolecularconpococontenidodeoxgeno, nitrgeno y halgenos ya que son los hidrocarburos que corresponden al valor medio de las expresiones aproximadas de *oH . 49 Para la determinacin de la tasa de calor qumico liberado, la tasa de consumo de O2 se calcula a partir de los valores reales de si se quiere hacer un clculo rigurosoodelvalormedioparalasaproximaciones.Elcalorqumicoliberado determinado por CDG o por OC resulta muy similar. La calorimetra GTR Latasadecalordeconveccinliberadosecalculaapartirdelasiguiente expresin: AT T WcQagpcon) (.' '= (2.15) Donde: ' 'conQEs el calor de conveccin liberado (kW/m2) CpEselcalorespecficodelamezcladecombustinproducto-aireala temperatura del gas (MJ/kg-K), gT Es la temperatura del gas (K). aT Es la temperatura ambiente (K) WEs el flujo msico total de la mezcla productos-aire del fuego (kg/s).

A Es la superficie total expuesta (m2). Paraladeterminacindeldecalordeconveccinliberadosemidenelflujo msicototaldelamezclaproductos-airedelfuegoylatemperatura.Como valordelcalorespecficodelairealatemperaturadelgas,seutilizaelque indica la literatura, ya que los productos combustin se diluyen con aire fresco aproximadamente con 20 veces su volumen. Calor de combustin 50 Elcalordecombustinmediosedeterminaapartirdelratiodeenerga,Ei, obtenido de la suma de los calores qumico, convectivo y de radiacin liberados y de la cantidad total de masa gasificada del polmero, Wf, obtenida de la suma de tasas de prdida de masa: fTiWEH = 2 (2.16) Donde: 2iH Es la media de los calores de combustin (MJ/kg) qumico, convectivo o deradiacin.Elcalordecombustinderadiacinseobtieneapartirdela diferencia de calores de combustin qumico y convectivo, ya que las prdidas decalorsonmnimasenelaparatodeflamabilidad(flammabilityapparatus) empleado. Calor liberado para varios flujos de calor Elcalorliberadosepuedepredecirparavariosflujosdecalorapartirdela siguiente relacin obtenida de las ecuaciones 2.15 y 2.16. |||

\| +|||

\|= ' ' ' ' ' '' 'rr f egifq q qHHQ (2.17) Donde: giHHSedefinecomoelparmetrodeliberacindecalor(HRP)(kJ/kJ).Los valores de HRP son independientes del tamao del fuego pero si dependen de la ventilacin. Los valores de calor liberado se p se pueden calcular a partir de losvaloresdeHRPy ' 'rrqparaelmarcoconcretodelfuegoparavalores externos especificados y distintos valores de flujo de calor de llama. Generacin de calor y ventilacin 51 La relacin entre el calor liberado, el calor de combustin y su equivalencia se expresa en las siguientes ecuaciones: ((

= exp1' ',' ', i v iQ Q (2.18) ((

= exp1, , i v iH H (2.19) ((

=exp1, i vX X (2.20) Donde: ' ',v iQEs el calor liberado en combustin con ventilacin controlada. v iH, Es el calor de combustin en combustin con ventilacin controlada y Xv eslaeficienciadelacombustinparacombustinconventilacincontrolada (kW/m2). ' ',iQ, , iHy , iXsonlosvaloresanlogosperoparacombustincon buena ventilacin. , , son los coeficientes de correlacin de ventilacin. La eficienciadelacombustineselcalorqumicoliberadooelcalorqumicode combustinrespectodelcalortotalliberadoenlacombustincompletao respectodelcalornetodecombustincompleta.Parapolmerosno halogenados 2 . 1 , 5 . 2 , 3 . 0 = = = paraelcalorqumicooparaelcalor decombustiny 8 . 2 , 5 . 2 , 0 . 1 = = = paraelcalordeconveccin liberadooparaelcalordeconveccindecombustin.Paralospolmeros halogenados, 1 . 1 , 001 . 0 , 3 . 0 = = = para el calor qumico liberado o para el calor de combustin. Calor qumico liberado, calor qumico de combustin y eficienciadelacombustindecrecencuandodisminuyelaventilacinose incrementan en el equivalente msico del rendimiento estequiomtrico. 52 2.4ECUACION DE COMBUSTION DE DESECHOS PLASTICOS Consideramos como elementos combustibles el C, H2 y el S. De este modo, el proceso de combustin se puede resumir en el siguiente cuadro: Tabla 2.9Elementos combustibles Composicin Reaccin de combustin Comburente Gases de combustin ElementoOxidacinComponenteMoles C C+O2 CO2

(1:1: 1) CO2nCO2=nC H2 H2+O2H2O(1: 1) H2OnH2O=nH2 S S+O2SO2

(1: 1: 1) SO2nSO2=nS nGc=ni Fuente: Gases de combustin Elvolumendelosgasesdecombustinlocalcularamosdelasiguiente manera: Tabla 2.10Volumen de los gases de combustin GasVolumen de gases de combustin (VGC) CO2VCO2 = 224*nCO2 H2OVH2O = 224*nH2O SO2VSO2 = 224*nSO2 Vtotal= VCO2+VH2O+VSO2 Fuente: Gases de combustin Queremosahorasaberlosmolesmnimos,esdecir,lacantidadmnimade oxgeno necesaria para la reaccin de combustin. Este aire nos lo va a aportar 53 el aire. Como sabemos el aire est formado, en volumen, por 79% de N2 y un 21% de O2. El aire mnimo, referido al porcentaje de oxgeno, ser: min 221100O Aire = (2.21) Hay que tener en cuenta que este aire se toma directamente de la atmsfera, y queestoimplicaquelascondicionesenlasqueestesteairepuedenvariar: humedad relativa, temperatura, presin vapor, presin real. Esto implica que para la cantidad de aire necesaria hace falta un aire hmedo en una cantidad superior. El aire hmedo mnimo viene dado por: Am F Amh* = (2.22) El parmetro F (factor de correccin) viene dado por: s rsP HR PPHR F + = 1 (2.23) Donde: Ps: presin de saturacin (a la temperatura del aire) Pr: Presin atmosfrica Deestamanera, mhAestenC/N,peroestclaroqueelairequevamosa tomar de la atmsfera no va a estar en esas condiciones de manera general. Si se cumplen las condiciones del gas ideal, entonces podremos poner que: TrVrToPoVo Pr= (2.24) AmhToPPoTrAr3= (2.25) TrArToPoAmh Pr= (2.26) El nitrgeno aportado por el aire pasa directamente a los gases de combustin. 54 Paraquepuedarealizarselacombustincompletavaasernecesarioaportar unexcesodeaire.Tendremosentoncesciertacantidaddeoxgenoqueno reacciona y N2 adicional, que es la cantidad que difiere de la cantidad terica. Elexcesode airese mide porelndice de excesodeaire,queeselcociente entre el aire real y el aire mnimo. El exceso de aire es la diferencia entre n y 1, es decir, n-1. ndice de exceso de aire =Ar/Am Exceso de aire = n-1% de exceso de aire = 100(n-1) Loscombustiblesquerequierenmenosporcentajedeexcesodeaireparasu combustin son los gaseosos, y los que ms, son los slidos. En cuanto a los humos que se produce, sern hmedos y secos: ex ex THN O O SO O H CO H2 min 2 2 2 2 2) ( + + + + = O H H HTH TS 2 = 2.5GENERACION DE PRODUCTOS EN LA COMBUSTION DE POLIMEROS Lageneracindeunproductoesdirectamenteproporcionalalaprdidade masadelpolmero,laconstantedeproporcionalidadsedefinecomoel rendimiento del producto. ' ' ' 'fjj m y G = (2.27) Donde: 55 ' 'j G Es la generacin de masa del producto j (kg/m2-s) jyEs el rendimiento del producto j (kg/kg).La media del rendimiento de un producto se determina como el ratio del total de masadeproductogenerado, Wj,obtenido a partirdelasumadelastasasde generacin de masa de los productos hasta el total de polmero gasificado, Wf, obtenido mediante la suma de las tasas de prdida de masa: fjjWWy = (2.28) 2.5.1GENERACIONDEPRODUCTOSPARADISTINTOSFLUJOSDE CALOR Lageneracindeproductossepuedepredecirparavariosflujosdecalora partir de la siguiente expresin obtenida de las ecuaciones 2.27 y 2.28. |||

\| +|||

\|= ' ' ' ' ' ' ' 'rr f egjj q q qHyG (2.29) Donde: gjHySedefinecomoelparmetrodegeneracindeproducto.(PGP) (kg/kJ). 2.5.2GENERACION DE PRODUCTOS Y VENTILACION Laconcentracindeproductosgeneradosparadistintascondicionesde ventilacin se puede predecir mediante la siguiente ecuacin: 56 ((

)`+|||

\||||

\|=exp1,,jajv jSyC (2.30) Donde: v jC,Es la concentracin para la combustin con ventilacin controlada; , jyEselrendimientodelproductojporunidaddemasadeaireconsumido (kg/kg) para combustin con buena ventilacin. jaSon las densidades del aire y del producto j respectivamente (kg/m3) (Losvaloresde japaraO2,CO,CO2,hidrocarburos(metano)yhumo (carbono) son: 0.905, 0.654, 1.034, 1.804 y 2.333 respectivamente) Eselratiodeequivalenciaratiodecantidaddepolmerogasificado (combustible)paralacantidaddeaire,normalizadoporelcoeficiente estequiomtricodelareaccinairecombustible;paracombustinen condicionesdebuenaventilacin, 1.0; , , son los coeficientes de correlacin de ventilacin. Para O2 y CO2 los valores de los coeficientes son iguales e independientes de laestructuraqumicatantoparalospolmeroshalogenadoscomoparalosno halogenados (para los no halogenados0 . 11 , 001 . 0 , 1 = = = ). Parapolmerosnohalogenados,lasprediccionesdelasconcentraciones muestran tres regiones: (1) regin de combustin con llama para combustin en condiciones de buena ventilacin< 1.0, donde una cantidad suficiente de oxgeno esta presente y lasconcentracionesdeproductospropiosdecombustionesincompletasestn en bajas concentraciones. (2) Regin de combustin de transicin para valores de comprendidos entre 1.0y3.5,dondelaconcentracindeoxgenoseacercaaceroylas 57 concentracionesdeproductospropiosdecombustionesincompletasson elevadas. (3)Regindecombustinsinllama,para 3.5,dondelapirlisisse convierte en el proceso dominante. Para polmeros halogenados slo estn presentes las regiones de combustin con llama ( < 1.0) y sin llama (