Análisis de pellets

El combustible de pellets es una alternativa de calefacción doméstica renovable, de combustión limpia y rentable. Es un producto de biomasa producido a partir de materiales renovables (normalmente residuos de madera reciclados). Son muchas las residencias que utilizan pellets de madera para calefacción, en estufas independientes, insertos de chimenea, hornos y calderas. El combustible de pellets para calefacción también se utiliza en entornos a gran escala, como escuelas y prisiones. Los pellets se producen en instalaciones de fabricación y se venden en distribuidores de chimeneas, viveros, tiendas de materiales de construcción y tiendas de alimentos y suministros para jardinería. En resumen, el combustible de pellets es una forma de convertir millones de toneladas de residuos en energía, evitando que acaben en vertederos.

Entre los ejemplos de combustibles de biomasa se incluyen la madera, los pellets de madera, las astillas de madera, el papel usado y numerosos otros productos y subproductos agrícolas que pueden utilizarse para generar energía. El principio más básico de la biomasa es que es renovable. La notable consistencia y eficiencia de combustión del combustible de pellets produce una pequeña fracción de las emisiones de partículas de la biomasa cruda. Los quemadores de pellets tienen las emisiones de partículas más bajas de todos los quemadores de combustible sólido. Con iniciativas forestales sostenibles y una gestión agrícola adecuadas, la biomasa es prácticamente ilimitada y su precio es bastante estable en comparación con los combustibles fósiles.

Muchos fabricantes de pellets toman subproductos, como desechos de madera, y los procesan para obtener pellets del tamaño de un lápiz que son uniformes en tamaño, forma, humedad, densidad y contenido energético. La biomasa cruda no se quema directamente porque su contenido de humedad está entre el 20 y el 60 por ciento. Sin embargo, el contenido de humedad de los pellets es significativamente menor (entre un 4 y un 8 por ciento de agua). Además, la densidad del combustible de pellets es significativamente mayor que la de la biomasa cruda. Se puede transportar más combustible en un área de transporte determinada y se puede almacenar más energía en el sitio. Mientras tanto, los pellets se procesan de forma más fácil y predecible. Su forma y tamaño uniformes permiten un sistema de alimentación más pequeño y sencillo que reduce costes. Esta forma uniforme y de alta densidad se puede almacenar en silos estándar, transportar en vagones de ferrocarril y entregar en contenedores de camión.

El análisis de pellets en el contexto de los combustibles generalmente se refiere al examen y prueba de pellets de combustible, como los fabricados a partir de biomasa, madera o material nuclear, para evaluar su calidad, composición y características de rendimiento. Aquí hay dos conceptos básicos:

• Análisis de pellets de combustible de biomasa/madera: se utilizan en sistemas de calefacción, estufas o centrales eléctricas. El análisis incluye los siguientes parámetros clave:
  • Contenido de humedad: afecta la eficiencia de la combustión.
  • Contenido de cenizas (demasiado): significa más residuos y mantenimiento.
  • Valor calorífico (contenido energético): cuánta energía libera el pellet.
  • Densidad aparente: afecta el almacenamiento y el transporte.
  • Durabilidad: Con qué facilidad se rompen los pellets o se produce polvo.
  • Contenido de cloro/azufre: demasiado puede corroer el equipo.

En estos análisis se toma como base la norma “ISO 17225-2 Biocombustibles sólidos - Propiedades y clases de combustibles - Parte 2: Pellets de madera clasificados”. Esta norma describe las clases de calidad del combustible y las características de los pellets de madera clasificados para usos industriales y no industriales. Esta norma cubre únicamente los pellets de madera producidos a partir de las siguientes materias primas:

• Bosques, plantaciones y otras maderas vírgenes
• Subproductos y residuos de la industria de transformación de la madera
• Madera usada que no ha sido tratada químicamente

Los pellets de biomasa tratados térmicamente (por ejemplo, pellets torrefactos) no están incluidos en el alcance de esta norma.

• Análisis de pastillas de combustible nuclear: en la energía nuclear, las pastillas de combustible generalmente se derivan del dióxido de uranio y se utilizan en barras de combustible para reactores. El análisis incluye los siguientes parámetros clave:
  • Densidad y porosidad del pellet: afecta la cantidad de combustible que cabe en una varilla y cómo se comportará bajo presión.
  • Tamaño de grano, defectos superficiales y microestructura: Tamaño de grano, grietas, defectos y similares.
  • Composición química y enriquecimiento: Especialmente para uranio enriquecido.
  • Liberación de gases de fisión (postirradiación): prueba cómo escapan gases como el xenón y el criptón durante su uso.
  • Conductividad térmica: afecta la forma en que se transfiere el calor.

Estas pruebas normalmente se realizan en laboratorios altamente controlados después de la irradiación en celdas calientes con instrumentos robóticos.

Las normas internacionales utilizadas en el análisis de pellets incluyen, entre otras, las siguientes:

• ISO 17225-2 Biocombustibles sólidos - Propiedades y clases de combustibles - Parte 2: Pellets de madera clasificados
• ASTM C776-17 Especificación estándar para pellets de dióxido de uranio sinterizado para reactores de agua ligera. Esta norma es para pellets de dióxido de uranio sinterizado terminados. Se aplica a pastillas de dióxido de uranio que contienen uranio en cualquier concentración de 235U para su uso en reactores nucleares. Esta norma reconoce la presencia de uranio reprocesado en el ciclo del combustible y, por lo tanto, define límites isotópicos para pastillas de dióxido de uranio fabricadas a partir de dióxido de uranio de grado comercial. Este dióxido de uranio de grado comercial se define de modo que, desde el punto de vista del diseño y fabricación del combustible, el producto sea esencialmente equivalente al fabricado con uranio no irradiado. El dióxido de uranio que se encuentra fuera de estos límites no puede considerarse necesariamente equivalente y, por lo tanto, pueden necesitarse disposiciones especiales en la instalación de fabricación del combustible o en el diseño del combustible.
• ASTM C759-10 Métodos de prueba estándar para análisis químico, espectrométrico de masas, espectroquímico, nuclear y radioquímico de soluciones de nitrato de plutonio de grado nuclear (Guía para la inspección de pastillas de combustible nuclear). Esta norma describe procedimientos de análisis químico, espectrométrico de masas, espectroquímico, nuclear y radioquímico para determinar si las soluciones de nitrato de plutonio de grado nuclear cumplen con las especificaciones.
• ASTM C1674-16 Método de prueba estándar para la resistencia a la flexión de cerámicas avanzadas con porosidad diseñada (canales celulares en forma de panal) a temperatura ambiente (Evaluación de la microestructura para pellets de dióxido de uranio sinterizado). Esta norma describe un método de prueba para determinar la resistencia a la flexión (módulo de ruptura por flexión) de estructuras cerámicas avanzadas con arquitectura de canales de panal bidimensionales en condiciones ambientales.

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