Análisis de sensibilidad del contenido de humedad en briquetas de carbón vegetal mediante simulación termodinámica

Resumen

El contenido de humedad es un factor crítico que determina el desempeño energético de biocombustibles sólidos densificados; en briquetas de carbón vegetal, variaciones moderadas reducen el poder calorífico inferior (PCI) y aumentan el consumo específico. Este estudio cuantifica la sensibilidad de la humedad, entre 5% y 23%, sobre el PCI y el consumo de briquetas mediante simulación termodinámica validada con datos experimentales. Se analizaron briquetas elaboradas con menudos y finos residuales del Chaco boliviano, cuyo PCI base fue 38,10 MJ/kg a una humedad de 8,87%. Para cada escenario de humedad, representativo de condiciones reales de secado, almacenamiento y manejo, se determinó el PCI efectivo y el consumo requerido para cubrir una demanda térmica equivalente a generación de vapor industrial, usando TermoGraf v5.7 y verificando los resultados con balances de energía calculados manualmente, con un error relativo menor al 2%. La simulación mostró una disminución no lineal del PCI desde 38,63 hasta 30,55 MJ/kg cuando la humedad aumentó de 5% a 23%, lo que implica una reducción de alrededor de 20,9%; de forma consistente, el consumo de combustible se incrementó de 8,88 a 11,21 kg/h, es decir, un aumento cercano a 26,2%. Se concluye que mantener la humedad por debajo de 10 % es una estrategia operativa esencial para maximizar la eficiencia energética en aplicaciones térmicas industriales.