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PLANTA INCINERADORA DE BASURAS

Ing. Rafael Jiménez Duarte

Fecha: 17/02/12

CONTROL Y AUTOMATIZACIONPlanta de incineración de basuras


Objetivos Construir una planta incineradora de basuras altamente eficiente, amigable con el ambiente, y que permita por medio de sistemas de clasificación, el reciclaje de materiales.

Generar ingresos a partir del material reciclado, y de la producción de cenizas, ya que esto permitirá la autosostenibilidad de la planta. Diseñar, desarrollar e implementar un purificador de humos que permita reducir el impacto ambiental que se produce debido a la expulsión de material contaminante por la chimenea, esto permitirá ser consecuentes con el cuidado del ambiente y preservarlo para futuras generaciones. Emplear las cenizas resultantes del proceso de incineración como materia prima en la fabricación de paneles para construcciones o como abono que permita maximizar la eficiencia del suelo.

Antecedentes

Es bien conocido que la basura y el control de esta, se ha convertido en un sistema obsoleto y altamente contaminante. Los sistemas de recolección y control, llevan los desechos, las basuras, a terrenos que están destinados exclusivamente a ser rellenos sanitarios.

Los rellenos sanitarios están destinados según sus proyecciones a ser parques o reservas naturales, pero en muchas ocasiones estos rellenos sanitarios no cumplen todas las normas y por ende en vez de ser una solución, se convierte en un problema de gran proporción, esto debido a que no solo esta contaminando la tierra por los elementos en descomposición u otros materiales que no se descomponen con facilidad, sino que contaminan fuentes de agua subterránea y adicionalmente expulsa a la atmosfera gases que incrementan el efecto invernadero, entre ellos se encuentra el gas metano.

Otro factor importante a tener en cuenta es el terreno necesario para organizar o implementar un relleno sanitario. En este caso se maneja un espacio tridimensional, esto debido a que se debe remover muchas


capas de tierra para alojar capas de basura y así irlas cubriendo y rellenarlas o de tierra para que se descompongan con facilidad.

Importante: al realizar la operación de remoción de tierras las proteínas y riquezas minerales propias de ella, se pierden en forma exponencial, por ende su facultad para permitir el crecimiento de plantas y vida vegetal se ve limitada. Adicionalmente para remover la tierra se hace necesario emplear maquinaria pesada, la cual, emplea combustible fósil ACPM para trabajar, estos combustibles generan un alto grado de contaminación.

Justificación

La planta incineradora de basuras es una alternativa eficiente para la eliminación de desechos, esto debido a que en primera instancia ocupa menos espacio que un relleno sanitario, en segunda, los desechos no tardan un tiempo considerable para su descomposición, y en tercera, las cenizas obtenidas del proceso de incineración pueden ser empleadas como abono o como parte de un panel para construcción de casas prefabricadas

Presentación del proyecto

El proyecto esta dirigido a toda entidad territorial que tenga problemas con el control de basuras y desechos que adicionalmente perjudican su entorno la proliferación de plagas e incrementan el numero de enfermedades de sus residentes. Por ende, el incinerador plantea una solución ecológica/socialmente viable y sostenible que permitirá ejercer un mayor control sobre los mencionados residuos. Esto garantizara la maximización del espacio y el empleo de este, para otras actividades productivas que puedan ayudar al desarrollo económico de la región. Energías alternativas paneles solares


Planta incineradora de basuras.

Diagrama de flujo de la planta incineradora

El incinerador se ha divido en nueve secciones, las cuales explica de manera detallada su funcionamiento y como esta se convierte en un sistema innovador para el control de basuras y desperdicios producidos por centros urbanos.

Sección 1: Vertedor de basuras

Esta sección se encarga de recibir toda la basura recolectada de los centros urbanos, es importante anotar que este vertedero es un sistema organizado que permite retirar los empaques en donde vienen almacenados los desechos para luego llevarlos a la banda transportadora.

Entrada de basuras

Incinerador

Alimentador de combustible

Control de alimentación de combustible

Sensor de temperatura y presión

Control de temperatura y presión

Alimentación de oxigeno

Panel de control centralizado

Control de Extracción de humos

Control de Alimentación de oxigeno

Entrada de humo

Recamara 1 Aceite vegetal

Recamara 2 Agua

Recamara 4 Agua

Extractor de humos

Extractor de humos

Control de extractor de humos

Salida a chimenea

Recamara 3 Aceite vegetal


Sección 2: Clasificador de materiales

Esta sección se encarga de clasificar y retirar de la banda aquellos elementos que son considerados como materiales reciclables. Esta tarea en su gran mayoría se realiza en forma manual, lo que permite en primera instancia generar una nueva fuente de empleo, y en segunda, la reutilización de todos aquellos materiales que puedan generar un ingreso extra a la planta a partir de la producción de nuevos productos.

Sección 3: Clasificador de metales

Esta sección funciona por medio de un electroimán que atrae a aquellos elementos con propiedades metálicas, estos elementos pueden ser fundidos en siderúrgicas para su reutilización y empleo en otras actividades.

Sección 4: Clasificador de materiales

Esta sección se encarga de realizar un último barrido de aquellos materiales que pudieron haberse pasado por alto en secciones anteriores.

Sección 5: Triturador

Esta sección se encarga de moler o triturar todos aquellos residuos que se encuentran dentro de la banda permitiendo la reducción del volumen de los desechos en un 90%. Es importante tener en cuenta que los desechos no serán convertidos en polvo.

Sección 6: Llenado de depósitos

Esta sección se encarga de verter todos los desechos ya triturados en una serie de depósitos los cuales tendrán una capacidad especifica en volumen, luego de completar la tarea, estos deberán ser llevados al incinerador.

Sección 7: Incinerador

El incinerador consiste en una serie de boquillas (quemadores) que deben ser acoplados a cada uno de los depósitos para así iniciar el


proceso. Es de anotar que el combustible a utilizar es gas natural, debido a que éste, es mucho mas económico y menos contaminante.

Dentro de los depósitos se debe alcanzar una temperatura de mínimo 800°C y máximo 900 °C, en un tiempo no superior a 20 minutos, permitiendo que el proceso de incineración sea efectivo y rápido.

Sección 8: Purificador de humos

Este funciona mediante una serie de 8 filtros combinados, los cuales permiten la purificación de los gases expedidos por la chimenea. Los filtros están dispuestos en cuatro cámaras, dos de éstas poseen en su interior aceite vegetal y dos agua, los filtros restantes están constituidos por carbón activo ubicados a la salida de cada una de las respectivas recamaras.

Sección 9: Recolección de cenizas

Este sistema permite recolectar las cenizas resultantes del proceso de incineración en un depósito especial, para que luego, estas sean empleadas en la fabricación de paneles o para abono mediante un respectivo proceso estipulado.

Descripción técnica

Es importante tener en cuenta que las condiciones técnicas para este dispositivo están dadas por los centros urbanos aledaños que suministren los desechos y basuras o mejor que necesiten el control de basuras a través del incinerador. Es de anotar que las dimensiones y la potencia de sus componentes están dadas por la variable anteriormente mencionada, por consiguiente solo se pueden dar características genéricas del dispositivo.

Energía:

Al ser una planta de incineración pensada para minimizar el impacto ambiental, esta se alimenta por paneles solares que cargan un banco de baterías que a su vez se conectan a un sistema conversor DC/AC permitiendo el uso de componentes eléctricos trifásicos y monofásicos,


independizándose totalmente o parcialmente de la red eléctrica publica. Por ende esta emplea energías alternativas limpias no contaminantes.

Motores:

Los motores que se emplearan para el incinerador, están dados según el flujo de desperdicios que lleguen a la planta incineradora, esto quiere decir que la potencia puede varia entre ½ HP y 20 Hp según las necesidades establecidas por dicha planta.

Control:

El control de la planta empleara PLC, permitiendo una mayor velocidad en la accionamiento y una mejor verificación de los procesos, además, permite observar su funcionamiento de forma remota.


Seguridad:

La seguridad esta pensada no solo para la protección de los equipos que intervienen en la planta, si no también de aquellos individuos que intervienen en el proceso, estos dispositivos, van desde simples sensores de seguridad hasta sistemas complejos que verifican las diferentes variables que pueden llegar a alterar el buen funcionamiento de la planta.

Panel centralizado:

Permite operar, verificar y controlar las condiciones de la planta, desde un punto central facilitando la detección de fallas y la respuesta rápida en caso que se suscite algún problema determinado por cualquiera de las variables que intervienen dentro de la planta incineradora.


Banda transportadora:

Este dispositivo permite llevar a través de las diferentes secciones de la planta los respectivos desperdicios, es importante recordar que los materiales con los que esta construida la banda varían de acuerdo a la temperatura máxima con la que se opere el incinerador, adicionalmente el ancho de esta depende esencialmente del flujo o cantidad de desperdicios que maneje la zona en cuestión

Electroimán:


Controlado esencialmente por el panel principal, específicamente se encarga de recolectar todos los materiales que tengan características y propiedades magnéticas. Su potencia esta determinada por el flujo de desperdicios que lleguen a la planta.

Triturador:

Este dispositivo impulsado por motores con elementos en su interior metálicos, permiten moler todos los desechos y llevarlos a un tamaño reducido, dando como resultado la disminución en el volumen de los desperdicios en mas o menos un 90%, esto implica que los desperdicios podrán ser esparcidos por el ancho de la banda con mas facilidad y con una maximización del proceso de incineración.

Consumo de combustible:

El consumo de gas natural varia con respecto al tamaño de la planta y al numero de quemadores instalados. Es importante agregar que gracias a las condiciones internas de los depósitos se puede minimizar el uso del combustible.

Cantidad de desechos a incinerar:

Esta variable depende de los siguientes factores, primero ancho de la banda o capacidad de la banda transportadora, segundo de la capacidad de la trituradora y tercero de la capacidad del incinerador, por consiguiente todas estas variables son tomadas en cuenta dependiendo el flujo de desechos dados o suministrados por los centros urbanos aledaños a la planta.


Purificador de Humo:

El filtro esta pensado para funcionar con un sistema en cadena, donde se encuentran varios elementos que permiten que las micro partículas se depositen en cada uno de los estanques, además reduce la temperatura de los gases residuales procedentes de la incineración de basuras. Es importante tener en cuenta que las cavidades del purificador deben construirse en aluminio y deben tener cierres herméticos, lo que impedirá el escape de los gases, adicionalmente permitirá realizarle un mantenimiento cada cierto tiempo, evitando así la saturación de partículas en las respectivas recamaras.

Quemadores de gas:

Los quemadores que se emplearan en la construcción de la planta son de alta presión ya que estos ofrecen ventajas térmicas, permitiendo así minimizar el tiempo para la incineración de los desperdicios en cada uno de los depósitos


Costos:

Los costos varían de acuerdo con las dimensiones y flujo o mejor necesidades para el control de desperdicios de una población o centros urbanos aledaños a la respectiva planta.

Ventajas del incinerador

Control de basuras y desechos eficiente Menor espacio o maximización del espacio empleado permitiendo

el uso del suelo para otro tipo de actividades bien sea económicas o bien sea para rehabilitación ecológica (reforestación).

Clasificación de materiales reciclables permitiendo el empleo de estos para la fabricación de otros elementos, esto da como resultado la autosostenibilidad de la planta, adicionalmente genera empleo en la zona.

Uso de las cenizas para la fabricación de paneles y abono que permitan la recuperación de la tierra para cultivos.

Minimiza el impacto ambiental


Estructura interna


Estructura Externa

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