Resumen

Se presenta el efecto del tratamiento térmico en la conductividad térmica efectiva (k_e) a temperatura ambiente de polvos de cenizas volantes provenientes de la combustión de carbón de la Central Termoeléctrica de Termotasajero S.A. Dicho parámetro termofísico fue medido usando el sistema KD2 Pro ® Thermal Properties Analyzer, el cual funciona con el principio físico de flujo lineal transitorio de calor. El tratamiento térmico de las muestras se realizó usando una mufla eléctrica Ney® Vulcan D-130 para el rango de temperaturas de 1050, 1100, 1130, 1200, 1250 y 1300 °C. La porosidad y densidad aparente fue hallada usando la norma NTC 4321-3. La morfología superficial de las muestras fue analizada usando Microscopía Electrónica de Barrido (MEB). Los resultados muestran que a medida que se incrementó la temperatura en el tratamiento térmico, las muestras cambiaron de color de gris oscuro a beige; disminuyó el porcentaje de porosidad, debido a su proceso de vitrificación, y se aumentó la densidad y, por ende, la conductividad térmica efectiva. Los valores reportados de k_e son muy importantes en los cálculos del coeficiente de transmitancia térmica en los procesos de transferencia de calor donde se utilicen estas cenizas.

I. INTRODUCCIÓN

La Central Termoeléctrica de Termotasajero S.A, ubicada en el área metropolitana de San José de Cúcuta (Norte de Santander, Colombia), produce gran cantidad de cenizas volantes producto de la combustión de carbón. En la actualidad, dichas cenizas son utilizadas principalmente en la industria cementera como sustituto del clinker en la fabricación de cemento Portland, lo cual reduce costos y disminuye la contaminación por CO₂ asociada a la producción de cemento [1, 2]. Otras aplicaciones de las cenizas volantes están en la remoción del ácido bórico y de sales de boro del agua usada por las industrias de vidrios, de porcelanas, de producción de cueros y de cosméticos [3, 4].

El conocimiento de la conductividad térmica efectiva (k_e) de un material, la cual indica la cantidad de calor (energía térmica) que pasa entre dos puntos dentro de este por unidad de área, tiempo y gradiente de temperatura [5-7], es de vital importancia para el cálculo de los coeficientes de impedancia térmica en los ambientes donde se utilice dicho material [8]. Para el caso de muestras en polvo, dicho parámetro depende de la distribución de tamaño de partícula, morfología, estructura y composición química [9].

En este trabajo se estudia el comportamiento de la conductividad térmica efectiva a temperatura ambiente, y la morfología de muestras prensadas de cenizas volantes de Termotasajero S.A., sometidas a cocción en un rango de temperatura entre 1050 °C y 1300 °C.

• Materias:Temperaturas altas Microscopia electrónica Carbón Combustión Conductividad Energía térmica Generadores termoeléctricos
• Subjects:High temperatures Electron microscopy Coal Combustion Conductivity Thermal energy Thermoelectric generators
• Palabras claves:Cenizas volantes; Conductividad térmica efectiva; Transmitancia térmica.
• Keywords:Effective Thermal Conductivity; Fly Ash; Thermal transmittance