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OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE DISEÑO,
CONSTRUCCIÓN Y SELECCIÓN DE MATERIALES
NACIONALES PARA LA ELABORACIÓN DE UN HORNO
INCINERADOR PARA ELIMINACIÓN DE DESECHOS
HOSPITALARIOS EN COMUNIDADES RURALES CON
MINIMIZACIÓN DE CONTAMINANTES EN LA FUENTE
PIC 209
ESPOL - EPN
1. Identificar, seleccionar y Probar los mejores materiales construcción y ladrillos existentes en el Ecuador en base a su disponibilidad, costo de adquisición, así como a sus cualidades y características técnicas. 2. Identificar, analizar , Seleccionar y optimizar el diseño del
horno-incinerador para residuos hospitalarios de acuerdo con las exigencias ambientales, tecnológicas, económicas y sociales en nuestro medio, basados en los estudios existentes
3. Formular técnicas constructivas y de montaje para estos equipos que se caractericen por su facilidad de instalación y operación, así como por su bajo costo construccional
4. Diseño detallado del horno y de sus componentes: cámaras, acoples y parrilla de combustión que cumpla con las normativas ambientales, técnicas y de salubridad del Ecuador.
Actividades
1. Caracterización de las propiedades térmicas y mecánicas de los materiales a utilizar.
Esta etapa es conducida por los laboratorios de materiales de la y el Departamento de Física de Escuela Politécnica Nacional (EPN) y se continúan realizando pruebas respectivas de las propiedades térmicas de los diferentes materiales que resistan altas temperaturas, al momento se esta elaborando un cuadro de las propiedades de estos materiales nacionales seleccionados en base a los resultados obtenidos.
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Pruebas Realizadas
Sinterización Dilatometría
Conductividad Térmica Densidad
Selección del diseño y dimensionamiento térmico del equipo acorde con las características de los materiales y regulaciones existentes
En esta etapa se procedio al análisis de las diferentes formas de diseño de incineradores seleccionándose en este proceso la metodología de diseño se base en los siguientes puntos:
1) La dimensión y geometría de la cámara de combustión debe de permitir un tiempo de residencia no menor a 2 segundos y una temperatura superior a 1200ºC
2) el equipo deberá ser de bajo peso y longitud optimizada (longitud mínima el cual no se afecta la eficiencia térmica del equipo)
3) Estructura de soporte resistente a cambio de temperaturas y a carga dinámicas
4) selección de accesorios de mayor eficiencia
5) el diseño global deberá cumplir con normativas de emisiones (Compuestos orgánicos volátiles, SOx, COx, CO, etc.) existente en el ecuador y normas Internacionales generales.
Al momento se están desarrollando las etapas:
Elaboración de Hojas técnicas construccionales:
Se continua el diseño tridimensional de las cámaras y la parrilla para posteriormente realizar el despiece del conjunto
Construcción de módulos de la Cámara de Combustión y prueba de campo
Se ha terminado la calibración de los equipos de medición termometrica y al momento se esta procedimiento a la compra de materiales y revisión final del documento realizado por parte de la EPN
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Resultados Experimentales
Dilatograma de la arcilla Limón-Azuay conformada a 2000 psi
Arcillas que presentaron alteraciones en su forma después de sinterizarlas
1.49E-5 Arcilla Loja-Paján Sílice Nacional 1.47E-5 1.51E-5 Arena Quilotoa 1.52E-5 1.52E-5 1.53E-5 Arcilla Socorro 1.20E-5 1.20E-5 1.19E-5 Arcilla Paján 1.45E-5 1.47E-5 1.47E-5 Arcilla Engabao 2 5.14E-6 5.06E-6 7.09E-6 Arcilla Engabao 1 1.92E-5 1.93E-5 1.96E-5 Arcilla Limón-Azuay 1.21E-6 1.54E-6 1.32E-5 Arcilla de la formación Tosagua: 554683, 9744610, Fracción
< 0.053mm
Arcilla de la formación Tosagua: 529897, 9790530, Fracción < 0.053mm 4000 3000 2000 Presión (psi) Arcillas/Arenas
Coeficiente de dilatación térmica de los materiales seleccionados para el estudio, conformados a diferentes presiones.
1.53 3000 Limón-Azuay 75% Ladrillo Refractario 25% 1.86 3000 Limón-Azuay 50% Ladrillo Refractario 50% 2.00 3000 Limón-Azuay 25% Ladrillo Refractario 75% 2.56 3000 Sílice 55% Alúmina 45% 2.01 3000 Limón-Azuay55% Alúmina 45% 2.86 3000 Loja 55% Alúmina 45% 3.16 3000 Paján 55% Alúmina 45% 3.81 3000 Engabao2 55% Alúmina 45% 4.88 3000 Socorro 55% Alúmina 45% Coeficiente de Conductividad térmica (W/m K) Presión (psi) Mezcla
Resultados de Mezclas de Materiales
303 330.41 360.98 423.19 494.93 624.24 767.28 971.5 1186.9 1432.3 1473 16 303 322.48 357.81 399.48 488.56 590.37 759.91 944.2 1183.1 1429.7 1473 15 303 321.03 341.97 394.6 456.99 582.52 723.75 937.3 1164.6 1428.9 1473 14 303 313.69 339.05 370.25 450.16 543.74 714.89 903.76 1159.7 1425.5 1473 13 303 312.54 324.37 365.56 416.12 534.76 671.35 895.01 1136.2 1424.4 1473 12 303 306.73 322.08 342.02 409.04 490.23 660.47 852.48 1129.6 1419.9 1473 11 303 306.12 310.45 338.04 373.58 480.04 606.88 840.9 1098.1 1418.2 1473 10 303 303 309.24 317.91 366.84 429.25 593.24 784.51 1088.6 1411.6 1473 9 303 303 303 315.48 332.82 418.21 525.68 768.26 1043.3 1408.9 1473 8 303 303 303 303 327.95 362.64 508.47 688.72 1028.1 1398 1473 7 303 303 303 303 303 352.91 422.27 664.04 955.17 1392.1 1473 6 303 303 303 303 303 303 402.81 541.55 925.27 1368.8 1473 5 303 303 303 303 303 303 303 502.62 780.09 1347.9 1473 4 303 303 303 303 303 303 303 303 702.25 1257.2 1473 3 303 303 303 303 303 303 303 303 303 1101.5 1473 2 303 303 303 303 303 303 303 303 303 303 1473 1 Tamb T8 T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1 T0 Tll
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3.314 0.30179 487.72 7.39 24.39 780785.74 667.0069 7 3.325 0.30072 487.14 7.38 24.36 782479.65 664.7981 6 3.316 0.30161 491.25 7.44 24.56 786431.48 659.7138 5 3.331 0.30023 495.25 7.50 24.76 795515.82 647.9206 4 3.333 0.30007 510.07 7.73 25.50 816570.16 620.7056 3 3.393 0.29468 538.87 8.16 26.94 865581.83 557.7481 2 3.537 0.28269 627.32 9.50 31.37 1004260.70 411.5869 1 s m/s Kg/h gal/h Kg/h KJ / h ( °C ) ( s) Tiempo de residen cia Velocidad del gas Flujo de gas Consumo de Fuel # 2 Consumo de Fuel # 2 Energía almacenada Temp. Promedio HorasCALCULOS EN ESTADO ESTABLE
