Estudio térmico e infrarrojo de cinco tipos de madera comercializadas en norte de santander, para su posible uso como fuente de energía

Abstract

Antecedentes: La madera es uno de los recursos naturales más explotados por el hombre; sin embargo, su aprovechamiento conlleva a la producción de cantidades considerables de residuos, los cuales contaminan debido a su descomposición. Por ello, se han buscado posibles usos para estos residuos, dentro de los cuales, está su aprovechamiento potencial para la producción de energía; sin embargo, los residuos contienen diferentes tipos de madera por lo que no se conoce su potencial. Objetivo: En el presente trabajo se determinaron las propiedades térmicas de cinco tipos de madera frescas y secas, comercializadas en el departamento Norte de Santander: cedro (Cedrela montana), pino (Cupressus lusitánica mil), eucalipto (Eucalyptus globulos labill), guadua (Guadua angustifolia) y pardillo (cordia gerascanthus); adicionalmente, se llevó a cabo un análisis Infrarrojo de las mismas. Métodos: El comportamiento térmico se determinó con un equipo SDT-Q600 de T.A. Instruments, que realiza simultáneamente Análisis Termogravimétrico y Calorimetría Diferencial de Barrido (TGA/DSC). El contenido energético, fue estudiado usando una bomba de combustión Phillipson modificada y el análisis infrarrojo se llevó a cabo usando un espectrofotómetro infrarrojo FT-IR SHIMADZU Prestige-21 con ATR. Resultados: El análisis térmico mostró la presencia de dos pérdidas de masa y tres eventos térmicos (dos endotérmicos y uno exotérmico), relacionados con la evaporación del agua y la degradación de sus componentes químicos, en cuanto al calor de combustión, se encontró una diferencia significativa entre las maderas analizadas. El análisis Infrarrojo permitió corroborar la presencia de celulosa, lignina, hemicelulosa y otros compuestos orgánicos. Conclusión: Los análisis realizados a las muestras de madera permitieron establecer sus diferencias y similitudes; adicionalmente, se encontró que pueden utilizarse como fuente de energía o material de construcción.Palabras claves: Análisis termogravimétrico (TGA), calorimetría diferencial de barrido (DSC), calorimetría de combustión, espectrofotometría infrarroja (FTIR), madera. AbstractBackground: Wood is one of the most exploited natural resources by man; however, its use leads to the production of considerable amounts of waste, which pollute due to its decomposition. For this reason, several investigations have search different possible uses for this wastes, among which is, its use as a source of energy; however, waste contains different types of wood so, its potential is unknown. Objective: In this work, we determined the thermal properties, infrared analysis and combustion heat of five types of wood fresh and dry, marketed in Norte de Santander: cedar (Cedrela montana), pine (Cupressus lusitánica mil), eucalyptus (Eucalyptus globulos labill), guadua (Guadua angustifolia) and pardillo (Cordia gerascanthus). Methods: Thermal behavior was determined using an equipment SDT-Q600 de T.A. Instruments with simultaneous thermogravimetric analysis (TGA) / differential scanning calorimetry (DSC). The energetic content was studied using a Phillipson modified combustion bomb, and infrared analysis using an infrared spectrophotometer FT-IR-ATR, SHIMADZU Prestige-21. Results: Thermal analysis showed the presence two weight losses and three thermal events (2 endothermic and 1 exothermic), these events are due to the moisture and the degradation of the chemical components. Each wood has different combustion heat. Infrared analysis allowed corroborating the presence of cellulose, lignin, hemicellulose and other organic compounds. Conclusion: The analysis carried out on the wood samples allowed to establish their differences and similarities that can be used to choose each as a source of energy or as a construction material. Keywords: Thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), combustion calorimetry, infrared spectroscopy(FTIR), wood. Resumo Antecedentes: A madeira é um dos recursos naturais mais explorados pelo homem; no entanto, seu aproveitamento leva à produção de quantidades consideráveis de resíduos, os quais contaminam devido a sua decomposição. Portanto, os possíveis usos para esses resíduos têm sido procurados, dentro deles estaria seu aproveitamento potencial para a produção de energia; no entanto, os resíduos contem diferentes tipos de madeira pelo qual não se conhece seu verdadeiro potencial. Objetivo: No presente trabalho determinaramse as propriedades térmicas de cinco tipos de madeira seca e fresca, comercializadas no estado de Norte de Santander: cedro (Cedrela montana), pinheirinho (Cupressus lusitanica mil), eucalipto (Eucalyptus globulos labill), guadua (Guadua angustifolia) e cordia (Cordia gerascanthus); além disso, foi realizada análise de espectrofotometria no Infra-vermelho das mesmas. Métodos: O comportamento térmico se determinou com um equipo SDT-Q600 de T.A. Instruments, que realiza simultaneamente Análise Termogravimétrica e Calorimetria Diferencial de Varredura (ATG/CDV). O conteúdo energético foi estudado usando uma bomba de combustão Phillipson modificada e a análise infravermelha foi realizada usando um espectrofotómetro no Infra-vermelho FTIR SHIMADZU Prestige-21 com ATR. Resultados: A análise térmica mostrou a presença de duas perdidas de massa e três eventos térmicos (dois endotérmicos e um exotérmico), relacionados com a evaporação da agua e a degradação de seus componentes químicos, em quanto ao calor de combustão, se encontrou uma diferença significativa entre as madeiras analisadas. A análise no Infra-vermelho permitiu corroborar a presença de celulosa, lignina, hemicelulosa e outros compostos orgânicos. Conclusão: As análises realizadas às amostras de madeira permitiram estabelecer suas diferenças e similitudes; além disso, descobriu-se que elas podem ser usadas como fonte de energia ou material de construção.Palavras-chave: análise termogravimétrica (ATG), calorimetria de combustão, calorimetria diferencial de varredura (CDV), espectrofotometria no Infra-vermelho (EIV), Madeira.

Comparative analysis of the properties of Guadua Angustifolia Kunt as an innovative and cost-effective material in structural construction

“…Authors such as [13] point out that bamboo has a lower heat of combustion because it is recommended for use as a construction material, since the risks of burning are lower. For all its characteristics it is a material considered in the construction of houses, since it is a high quality material to support the force to flexion and absorbs seismic energy [14].…”

Usos del adobe en diferentes países de América Latina

“…Un ejemplo de ello es el municipio de Villa de Leyva, que se dedica a la fabricación y venta de adobes, usando además dentro de la mezcla otros materiales como tamo de trigo, residuos de obra seleccionados y gavera de madera. [9], además autores como [10] señalan el bambú para posible uso en este campo de la construcción, debido a sus bajos valores de combustión que hace menores los riesgos de quema. Es por eso que se debe tener en cuenta las características del material y la determinación de los lugares en que se pueden vivenciar estructuras hechas en adobe y reconocer el desarrollo en los diferentes ámbitos para la producción y distribución del mismo.…”

Análisis del comportamiento del guadua “BAMBU” sometido a postensado

“…En este trabajo se realizará un estudio preliminar de la resistencia al pos tensado del bambú o guadua angustifolia para determinar por medio de una serie de ensayos a comprensión y/o tensión, utilizando probetas de guadua de diferentes dimensiones la aplicación de cargas que permitan llegar a unos resultados específicamente relacionados con el contenido de humedad, la densidad, el módulo de elasticidad, y resistencia a la compresión paralela y perpendicular a la fibra, resistencia al corte paralelo a la fibra, a la tensión y a la flexión, para analizar si este material se comporta idealmente para darle un uso más importantes en la industria de la construcción, considerado por [7], para posible uso en este campo debido a sus bajos valores de combustión que hace menores los riesgos de quema; obteniendo por medio de esto una metodología de sus aplicaciones al postensado para elaborar estructuras sostenibles que aporten un buen uso de los materiales renovables que nos ofrece la naturaleza como lo es el bambú o guadua angustifolia [8].…”