Literatura académica sobre el tema "Gasificació"

En este artículo se realiza una revisión bibliográfica sobre los procesos termoquímicos para la valorización energética de la biomasa, con especial atención en el proceso de gasificación. Este trabajo articula conceptos fundamentales y parámetros operacionales de la gasificación que definen la calidad y la cantidad de los biocombustibles gaseosos generados en el proceso. Se realiza una descripción de los procesos de caracterización de la biomasa para los procesos de gasificación y las condiciones óptimas de trabajo, especificando ventajas y desventajas de los agentes gasificantes. Posteriormente, se exponen las etapas de modelación del proceso y los tipos de gasificadores y catalizadores.

Introducción: El uso de especies exóticas como materias primas en biorrefinerías puede impulsar el desarrollo sostenible de regiones como la Amazonía; sin embargo, se considera pertinente generar más estudios experimentales previos, que permitan evaluar su potencialidad técnica, aplicada en este caso específicamente con la cáscara de Copoazú. Objetivo: El objetivo de este artículo es determinar la cinética de gasificación del carbonizado resultado de la pirólisis de la cáscara de Copoazú. Metodología: En este trabajo se utilizó el análisis termogravimétrico acoplado a espectroscopía de masas (TGMS), para establecer la distribución de los productos de la gasificación y la cinética de la descomposición del carbonizado, subproducto de la pirólisis de las cáscaras de copoazú. La materia prima fue caracterizada por FTIR y se utilizaron tres velocidades de calentamiento diferentes para el proceso termoquímico. Resultados: Los parámetros cinéticos del proceso de gasificación se obtuvieron ajustando los datos experimentales con tres modelos diferentes, obteniéndose un buen ajuste al modelo DAEM con tres conjuntos de reacciones. Conclusiones: Los datos obtenidos pueden utilizarse para modelar las reacciones de gasificación del carbonizado de esta materia prima. La cinética de producción de la mayoría de las moléculas que se detectaron con una abundancia relativa alta se pudo relacionar con las reacciones de descomposición térmica del carbonizado de la cáscara de Copoazú, de acuerdo con el modelo DAEM.

Investigación cuyo objetivo fue describir la gestión de proyectos en las empresas de gasificación de la costa oriental del lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. El tipo de investigación fue descriptiva, con un diseño de campo transeccional. La población de estudio está conformada por 15 sujetos que se desempeñan como gerentes y planificadores de proyectos en las empresas de gasificación de la costa oriental del lago. La recolección de datos fue a través de la encuesta, mediante un instrumento cuestionario autoadministrado. La validez se obtuvo por la técnica cualitativa juicio de experto en el área. La confiabilidad fue medida mediante el coeficiente Alpha de Cronbach con un resultado 0,81, ubicada en la categoría de muy alta confiabilidad. El análisis de los datos se realizó mediante la estadística descriptiva. Los resultados indican que la gestión de proyectos en las empresas de gasificación se cumple medianamente. Existe falta de la calidad en el servicio y de planes para el desarrollo del equipo de trabajo.

Se desarrolló un proceso de pirolisis y gasificación para producir hidrógeno y monóxido de carbono (gas de síntesis) a partir de residuos sólidos de polietilentereftalato. Los experimentos se realizaron en un reactor tubular de dos etapas, a 600°C, 800°C y 1000°C en presencia y ausencia de níquel soportado en dióxido de silicio como catalizador, en la segunda etapa del reactor. La presencia de Ni/SiO2 en la etapa de gasificación mostró un aumento en el rendimiento de hidrógeno y monóxido de carbono en comparación con el proceso no catalítico.

Los sistemas de gasificación se utilizan desde la segunda guerra mundial con el fin de proveer de combustibles a partir de residuos orgánicos provenientes de la agroindustria, siendo una alternativa energética, con emisiones de CO, neutras, para comunidades aisladas no interconectadas a la red pública eléctrica, y puede implementarse en caso de crisis energética.<br />Se construyó e implementó un sistema de gasificación de biomasa tipo downdraft aptado a un motor de combustión interna, en este trabajo se realizan los análisis de conservación de masa, energía, y el cálculo de la eficiencia del sistema de gasificación, con tres diferentes tipos de biomasa, a partir de las pruebas experimentales y las aplicaciones de las ecuaciones de la conservación de masa y energía respectivamente.<br />La posterior utilización del combustible gaseoso en un motor de combustión interna alternativo adaptado para funcionar con la mezcla estequiométrica del gas de síntesis y aire. El sistema es capaz de proveer de energía mecánica a través del motor y recupera calor de los gases de escape mediante un intercambiador de calor ayudando a la etapa de pirolisis. A demás se aprovecha la generación de calor mediante la combustión directa del gas de síntesis.

En este artículo se analizan los diferentes tipos de equipos de gasificación para la conversión de la biomasa de residuos agrícolas en energía eléctrica en pequeña escala. Se empleó la teoría fundamentada mediante un proceso metodológico que incluyó el análisis de citas, códigos, memos, familias de códigos y las relaciones entre estos elementos a través del examen de redes para estudiar los diferentes tipos de gasificadores y enlazar los conceptos que permitieran su selección para una aplicación específica. Además, se utilizó el método de comparación cualitativa mediante el empleo de indicadores y criterios técnicos para determinar que el gasificador de lecho móvil (down draft) resulta más apropiado para la generación de electricidad a partir de la gasificación de biomasa de residuos agrícolas en pequeña escala.

<p>Ese artículo tiene como objetivo estimar el potencial energético de una estación de tratamiento de aguas residuales (ETAR), compuesta por la asociación en serie de tratamiento preliminar, reactor UASB y laguna de alta tasa con recuperación de micro algas. Cuatro configuraciones diferentes tuvieran su potencial energético evaluado a partir de modelos matemáticos consolidados na literatura, comparados con una configuración de referencia y por la Energía de Retorno sobre el Investimento (EROI): i) configuración de referencia: digestión anaeróbica del drenaje bruto; ii) cogestión de micro algas no reactor UASB; iii) cogestión de micro algas no reactor UASB y gasificación del lodo codicioso; iiii) gasificación de micro algas y del lodo anaerobio. La configuración 3 presentó el mayor potencial de generación térmica, 1,826 kWh/m3. Sin embargo, solo la configuración 2 mostró ser una estación de tratamiento de aguas residuales superavitaria en energía con EROI mayor que 1.</p><p> </p>

En este trabajo se presentan los resultados de las pruebas de gasificación de carbón y cogasificación decarbón-bagazo de caña en planta piloto que opera en régimen de lecho fluidizado. Para cada prueba se midióla composición de gas de síntesis producido con cada materia prima, mediante cromatografía de gases; se registraron los perfiles de temperatura para cada prueba con el fin de evaluar la estabilidad del reactor, las condiciones de fluidización y el poder caloríficode cada gas. Se encontró que la cogasificación del bagazo de caña con carbón a una relación de 5:1% w/w; produjo el gas con mayor poder calorífico inferior (2,28 MJ/kg), lo que demuestra el efecto de sinergia cuando se procesan de manera simultánea dos tipos de materia prima.

La gasificació és una tecnologia prometedora per l’aprofitament energètic de biomassa i residus, ja que permet convertir els combustibles sòlids en un gas de síntesi (syngas) amb diverses aplicacions. No obstant això, algunes limitacions encara impedeixen la completa implementació d’aquesta tecnologia a escala industrial, en particular per a la producció de combustibles líquids a partir del procés Fischer-Tropsch (FT). Els principals inconvenients estan relacionats amb la qualitat del syngas, per exemple una baixa relació H2/CO i la presència d’impureses (tar i contaminants menors), i depenen de la naturalesa del material i de les condicions d’operació del procés de gasificació. Aquesta tesi es centra en la millora de la qualitat del syngas de gasificació de biomassa i combustibles sòlids recuperats (CSRs) per a la producció de combustibles líquids. El treball es divideix en dos parts principals. La primera part consisteix en estudis experimentals de gasificació de biomassa i CSRs en un reactor de llit fluïditzat a escala de laboratori per tal d’analitzar la influència de les condicions d’operació (temperatura, agents de gasificació, etc.) en el rendiment del procés i la composició del gas. Ja que els CSRs contenen més quantitats de precursors de contaminants que la biomassa, es va desenvolupar un mètode per tal de determinar la concentració de HCl, H2S, HCN i NH3 en el syngas mitjançant la potenciometria d’ió-selectiu. També, es proposa l’aplicació d’un pretractament tèrmic (torrefacció) als materials de gasificació com un mètode per tal de millorar les propietats dels materials i disminuir l’emissió de contaminants en el syngas. Per últim, la segona part d’aquest treball consisteix en un estudi tecno-econòmic per estimar els costos d’inversió i d’operació de plantes de combustibles líquids FT a partir de la gasificació de biomassa i residus, partint dels resultats obtinguts experimentalment.
La gasificación es una tecnología prometedora para el aprovechamiento energético de biomasa y residuos ya que permite convertir los combustibles sólidos en un gas de síntesis (syngas) con múltiples aplicaciones. Sin embargo, ciertas limitaciones todavía impiden la completa implementación de esta tecnología a escala industrial, en particular para la producción de combustibles líquidos a partir del proceso Fischer Tropsch (FT). Los principales inconvenientes están relacionados con la calidad del syngas, por ejemplo una baja relación H2/CO y la presencia de impurezas (tar y contaminantes menores), y dependen de la naturaleza del material y de las condiciones de operación del proceso de gasificación. Esta tesis se centra en la mejora de la calidad del syngas de gasificación de biomasa y combustibles sólidos recuperados (CSRs) para la producción de combustibles líquidos. El trabajo se divide en dos partes principales. La primera parte consiste en estudios experimentales de gasificación de biomasa y CSRs en un reactor de lecho fluidizado a escala de laboratorio para evaluar la influencia de las condiciones de operación (temperatura, materiales de lecho, agentes de gasificación, etc.) en el rendimiento del proceso y la composición del gas. Debido a que los CSRs contienen mayores cantidades de precursores de contaminantes que la biomasa, se ha desarrollado un método para determinar la concentración de HCl, H2S, HCN y NH3 en el syngas mediante potenciometría de ion selectivo. Además, se propone la aplicación de un pretratamiento térmico (torrefacción) a los materiales de gasificación como un método para mejorar las propiedades de los materiales y disminuir la emisión de contaminantes en el syngas. Por último, la segunda parte consiste en un estudio tecno-económico para estimar los costes de inversión y de operación de plantas de combustibles líquidos FT a partir de la gasificación de biomasa y residuos, partiendo de los resultados obtenidos experimentalmente.
Gasification is a promising technology for energy exploitation of biomass and waste, converting carbonaceous fuels into a synthesis gas (syngas) with multiple applications. However, technical obstacles hinder the full implementation of this technology at industrial scale, particularly for the production of liquid fuels through Fischer-Tropsch (FT) synthesis. Those challenges are mainly related to the syngas quality, such as a low H2/CO ratio and the presence of impurities (tar and minor contaminants), strongly influenced by the nature of the feedstock and the operating conditions of the gasification process. This thesis focuses on the improvement of the syngas quality from gasification of biomass and solid recovered fuels (SRFs) aiming to produce liquid fuels. The present work is divided in two main blocks. The first block corresponds to biomass and SRFs gasification experiments in a lab-scale fluidized bed reactor in order to study the influence of key operating conditions (temperature, bed materials, gasification agents, etc.) on the gasification performance and gas composition. Since SRF materials contain higher amounts of contaminants precursors than biomass, a method to assess the concentration of HCl, H2S, HCN and NH3 in the syngas by means of ion-selective potentiometry was developed. The application of a thermal pretreatment (torrefaction) to the gasification feedstocks is proposed as a way to upgrade the feedstock properties and abate the release of contaminants in the syngas. The second part of this work consists in a techno-economic analysis that estimates capital and production costs of FT liquid fuel plants based on biomass and waste gasification, using as input the experimental results.

El sector energético se está dirigiendo hacia un nuevo paradigma, favoreciendo la aparición de procesos de conversión más eficientes, el uso de las fuentes de energía renovables y la micro-generación. La bioenergía es una solución prometedora para la futura combinación de energías. Los conceptos de ingeniería deben de integrarse junto con los aspectos económicos, ambientales y sociales en el desarrollo de proyectos. Los sistemas de energía centralizados y distribuidos necesitan enfoques a medida para explotar las características de cada posible sistema. Esta tesis investiga el potencial del sector bioenergético, mediante el estudio de la gasificación de biomasa a través de técnicas avanzadas de modelización de procesos y de la incorporación de la gestión de la cadena de suministro, en el marco del diseño conceptual para la toma de decisiones. Los sistemas estudiados son: (i) gasificación integrada con ciclo combinado y con métodos de captura y almacenamiento de CO2 (IGCC-CCS, 285 MWe) para los sistemas de energía centralizados, y (ii) un gasificador de biomasa combinada con un motor de gas (BG-GE, 14 kWe) para los sistemas de energía distribuidos. La superestructura concebida puede ser utilizada en el diseño preliminar de alternativas para los diferentes procesos considerados, para adaptar los ya existentes y para adquirir conocimiento sobre las condiciones de operación de plantas de gasificación. El problema de optimización multi-objetivo considerado evalúa el equilibrio entre los criterios técnico-económicos y ambientales de 25 escenarios, con mezclas de diferentes materias primas y cambios topológicos: mezclas de carbón, coque y biomasa y la generación de electricidad a partir de gas de síntesis, la generación de electricidad a partir de H2 y la producción de H2 puro, considerando o no el uso del gas de purga del PSA en el ciclo combinado. El análisis de Pareto revela que como mejores escenarios el que utiliza coque de petróleo como materia prima para producir H2, con reciclo del gas de purga del PSA y el que utiliza biomasa residual sin reaprovechamiento del gas de purga del PSA. La implementación de la tecnología CCS conlleva una penalización en la eficiencia de un 8,7% en términos de potencia neta, si el H2 se utiliza en el ciclo combinado. La gestión de cadenas de suministro de sistemas centralizados, señalan que España tiene potencial de biomasa residual, invirtiendo en nuevas centrales IGCC-CCS, o para producir electricidad mediante co-combustión en las centrales térmicas de carbón ya existentes. Para el primer caso, el valor actual neto óptimo es 230 millones de € para un periodo considerado de 25 años. Para el segundo caso, se ha calculado que las políticas de subvención en este tipo de proyectos deben de tener en cuenta la sostenibilidad económica, cubriendo en un rango de 5,84% a 20,25% el aumento de los precios de la electricidad. El caso de estudio propuesto y optimizado como ejemplo de un sistema distribuido tiene en cuenta una comunidad de Ghana en el marco de la electrificación rural, a abastecer con peladuras de yuca y mediante sistemas BG-GE. Los resultados revelan una red inviable. De las cadenas de suministro resultantes como óptimas, se puede deducir que cierto nivel de centralización es necesario para que las propuestas sean sostenibles en el tiempo. El sector de la bioenergía cumple ofrece ventajas en términos de impacto ambiental y social. Su implementación es posible con el apoyo de las tecnologías actuales de conversión de energía. Los principales retos están en la mejora de los procesos de pretratamiento de la biomasa y en su almacenamiento. La conversión de la biomasa, junto con los métodos de captura y almacenamiento de CO2, necesitan de incentivos políticos para poder penetrar definitivamente en el mercado, como sería el caso de cualquier otra tecnología alternativa de conversión de energía
The energy sector faces a new energy paradigm, with more efficient conversion processes, renewable sources and micro-generation. Bioenergy is a promising solution. Engineering aspects must be integrated with economic, environmental and social aspects in bioenergy projects. Biomass properties enhancement is crucial. It concerns energy and matter densifications, for stabilisation and easier transport. Tailor-made approaches are needed to account for the characteristics of each potential system, being it centralised or distributed. This thesis has assessed the bioenergy potential using advanced modelling techniques, enlarged with supply chain management strategies, in the framework of conceptual design for decision-making. The studied energy systems are (i) an integrated gasification combined cycle power plant combined with carbon capture and storage (IGCC-CCS, 285 MWe) for centralised energy systems, and (ii) a biomass gasifier with a gas engine (BG-GE, 14 kWe) for distributed energy systems. Process system modelling and optimisation approaches are integrated with supply chain management to analyse co-gasification and co-production of electricity and hydrogen alternatives in IGCC-CCS, and co-combustion of biomass and coal in pulverised coal power plants in the light of economic and environmental considerations. Process modelling is integrated with supply chain management optimisation for rural electrification by BG-GE systems, considering economic, environmental and social issues. The superstructure can be used for the design of process alternatives, retrofit of existing ones and to gain knowledge on operation of IGCC-CCS. The multi-objective optimisation problem evaluates the trade-off between techno-economic and environmental criteria of 25 scenarios. Considerations comprise different coal, petcoke and biomass combinations and electricity generation from syngas, electricity generation from H2 and purified H2 production without and with PSA purge gas use in the combined cycle. The Pareto frontier analyses reveals that the scenario with petcoke as feedstock for H2 production with PSA flue gas profit is the best in terms of techno-economic optimisation. The scenario with residual biomass without PSA flue gas profit is the best in terms of environmental optimisation. CCS technology implementation leads to an efficiency penalty of 8.7% in net power terms if H2 is used in the IGCC. To maintain the same power level than that obtained with the combustion of syngas, the feedstock should be increased by 21% on a mass basis. Supply chain studies highlight, for Spain, a huge biomass waste potential for electricity and H2 production by investing on new IGCC-CCS power plants, or adaptation of existing plants. For the first case, the optimal NPV is around 230M€ for a period of 25 years. The sensitivity of the optimal solutions to changes in prices is demonstrated. For the second case, policy subsidies or alternatively price increases range from 5.84% to 20.25%. The investment is within 549M€ and 1640M€. A supply chain in a specific community from Ghana is proposed for rural electrification using cassava peels. Optimisations considers 9 communities and an overall electricity demand of 118 MWh/yr. The results reveal an unviable network. From the resulting networks, distributed approaches need a certain level of centralisation to be feasible on time. Bioenergy offers decisive advantages in terms of environmental and social impacts. Its deployment is straightforward to support with current energy conversion technologies. Challenges concern the biomass pre-treatment and storage. Despite all the striking advantages, political incentives are needed for definitive market entry, as would be the case for any energy conversion alternative.

Ingeniero Civil Químico
Producto de la crisis energética actual y el consumo proyectado al futuro, se están buscando maneras de diversificar la matriz de energía, abriéndose a diversas opciones de preferencia renovables. La gasificación de biomasa es una ellas y consiste en la oxidación parcial de las moléculas de carbono para obtener un gas con valor energético. La empresa ENERCOM, proveedora de equipos de combustión y secado, actualmente posee un gasificador del tipo downdraft con angostamiento. Sin embargo, algunas características del equipo lo hacen poco atractivo para la industria, principalmente, el régimen de operación batch, los despuntes de madera como materia prima y la seguridad. Por ello, se decide a considerar una operación en continuo y con pellets. El objetivo de este trabajo es diseñar un reactor continuo para gasificación de biomasa. Para ello, es necesario analizar desde el punto de vista técnico el reactor actual y determinar si es posible, bajo las condiciones requeridas, modificarlo para llevarlo a su aplicación industrial o se requiere de un diseño nuevo. Tras esa decisión, proponer los principales parámetros. Mediante un estudio del mercado de los gasificadores, se determina que el diseño downdraft es el que más se utiliza a nivel industrial y puede operar con pellets en continuo. Luego, con la ayuda de un modelo de balances de masa y energía, se logra predecir el funcionamiento del equipo en continuo, obteniendo de la composición del gas producto y el perfil de temperaturas. Se decide mantener el diseño downdraft con angostamiento. Esto implicará incluir un sistema de alimentación, para lo que se propone un tornillo sin fin alimentado desde una tolva. También, se requiere de un extractor de cenizas, para lo que se proponen dos ideas: i. tornillo sin fin, similar al de alimentación; o ii. tornillo de extracción húmeda (tornillo de Arquímedes), que retiraría ceniza suspendida en agua. Internamente, el diseño no necesita cambios importantes. No obstante, se requiere reducir la separación entre los rieles de la parrilla que sustenta la materia prima y agregar un vibrador que remueva las cenizas. Además, se propone agregar unos perfiles que ayuden a la caída del pellet y al paso de los gases a lo alto del equipo. Finalmente, se plantean lazos de control en la temperatura y presión para dar seguridad a la operación. Además, se propone un sistema de encendido automático. Todo esto permitirá operar remotamente el reactor, sin exponer a los operarios. Se cumple el objetivo principal de este trabajo. Se observa que cambiando el reactor actual a una operación continua con pellets, el uso efectivo de la energía de la madera aumenta de un 55% a un 73%. Esto se debe a un mejor aprovechamiento de la materia prima, que aumenta la producción de gas pobre de 1,9 [kg] por cada kilogramo de madera cargada a 2,2 [kg]. Se propone para futuros trabajos analizar la factibilidad económica del proyecto. También, sería bueno considerar de todas formas un nuevo diseño y sus respectivos estudios para la gasificación de pellets alimentados de forma continua.

Ingeniero Civil Mecánico
La gasificación por plasma es un proceso termoquímico a través del cual el contenido carbonoso de un compuesto es transformado en un gas combustible que puede ser utilizado para producir electricidad o ser transformado en combustibles líquidos. Los compuestos inorgánicos forman un vitrificado que se caracteriza por ser altamente inerte, lo que hace segura su disposición en relleno sanitario o bien permite su utilización como relleno en construcción o como aislante, si ha sido previamente procesado. La gasificación por plasma ocurre en un reactor atmosférico bajo condiciones controladas de temperatura y contenido de oxidante, donde la energía térmica necesaria para el proceso es proporcionada por antorchas que producen plasma, es decir, un gas ionizado, producido mediante descarga eléctrica en gas. Actualmente el consumo energético nacional va en aumento, al igual que la producción de residuos, por lo que este trabajo tiene como motivación evaluar la viabilidad de la valorización energética de residuos sólidos municipales mediante gasificación por plasma, al presentarse esta tecnología como una alternativa para contribuir a la solución de ambos problemas. El objetivo de este trabajo es realizar el estudio de perfil de una central termoeléctrica de ciclo combinado, que utiliza gas combustible obtenido a partir del tratamiento de 1000 toneladas diarias de residuos sólidos municipales de la Región Metropolitana, mediante el proceso de gasificación por plasma. El estudio contempla la central en tres configuraciones; utilizando residuos sin tratar, utilizando residuos previamente secados y utilizando residuos seleccionados. Para cada una de dichas configuraciones se evalúa también la fabricación de aislante lana mineral a partir del vitrificado. Para la realización de este trabajo se emplea la siguiente metodología; contextualización de los sectores de energía, residuos y de emisiones de carbono. Descripción y modelación mediante equilibrio estequiométrico de la tecnología de gasificación por plasma. Diseño conceptual de la central y análisis económico de ésta, incluyendo los cálculos de indicadores relevantes tales como el VAN y TIR, y análisis de sensibilidad económica para aquellas variables que sean relevantes en la evaluación. Los resultados muestran que dadas las condiciones actuales de mercado, la central en sus tres configuraciones sin y con fabricación de lana mineral no son rentables, sin embargo, para la configuración utilizando residuos secados con fabricación de lana mineral, se puede obtener rentabilidad para un precio de lana mineral de al menos 2.230 USD por tonelada o para una producción de lana mineral de al menos 21.634 toneladas anuales. Para la configuración con residuos seleccionados con fabricación de lana mineral, se puede obtener rentabilidad para un precio de lana mineral de al menos 1.305 USD por tonelada o para una producción de lana mineral de al menos 11.942 toneladas anuales. Las principales conclusiones son que el contenido de humedad de los residuos a tratar tiene un impacto negativo importante en la generación eléctrica y rendimiento neto de la central, por lo que utilizar residuos sin tratar es inconveniente dada su alta humedad característica. Para las configuraciones sin fabricación de lana mineral se concluye que se requiere un precio por tratamiento de residuos, -análogo al costo por disposición-, similar al que presentan países desarrollados para obtener rentabilidad. Para las configuraciones con fabricación de lana mineral es posible obtener rentabilidad pero con ingresos debidos principalmente a la venta de ésta. Finalmente es importante destacar que una central de este tipo tiene ventajas medioambientales importantes que no se ven reflejadas en una evaluación económica, como son una menor cantidad de emisiones contaminantes, valorización completa de los residuos y un menor uso de rellenos sanitarios.

La cascarilla de arroz es un residuo agrícola que se obtiene a partir del proceso de molienda de arroz. Este residuo se genera en grandes cantidades, sin embargo, cuenta con pocas aplicaciones de uso. El proceso de gasificación se presenta como una alternativa viable para el aprovechamiento de este residuo en aplicaciones térmicas. En la presente tesis se relacionan las propiedades de la cascarilla de arroz con los requerimientos del gasificador para lograr el diseño final. Se opta por el tipo downdraft invertido porque es adecuado para gasificar biomasa de baja densidad y tamaño pequeño como lo es la cascarilla de arroz. Mediante el proceso de gasificación se obtiene un gas combustible que posee un alto contenido de nitrógeno por lo que se le llama gas pobre. Para el diseño del gasificador se ha definido dos sistemas, el sistema de generación de gas pobre y el sistema de acondicionamiento de gas pobre. El sistema de generación de gas pobre está compuesto por un reactor, un sistema de suministro de aire y un sistema de retiro de cenizas. El sistema de acondicionamiento de gas pobre está compuesto por un ciclón. El gas combustible obtenido se utilizará en un quemador para generar calor. Las características del reactor son: potencia de 2600 kcal/h, eficiencia de 30 %, diámetro interior de 0,19 m, diámetro exterior de 0,24 m, altura total de 1,12 m, capacidad de 0,02 m3, temperatura máxima de reacción de 500 °C y temperatura exterior de 27,5 °C. El proceso se realiza por lotes y se necesitan 2,1 kg de cascarilla de arroz para que el sistema opere durante 3/4 de hora. El caudal de aire necesario para el proceso es 3,33 m3/h y es suministrado por un ventilador axial de 12 VDC. El retiro de cenizas se realiza mediante una rejilla pivotada cuyos agujeros tienen un diámetro de 0,008 m. Las características del ciclón son: diámetro interior de 0,16 m, altura total de 0,66 m y eficiencia de 50 % para partículas de ceniza de 10 μm. El quemador a usar puede ser del tipo atmosférico para GLP o gas natural. Se propone el diseño de un quemador simple con 80 agujeros de diámetro de 0,005 m para lograr una buena combustión. El gas pobre obtenido tiene bajo poder calorífico (< 6 MJ/m3), está libre de partículas con tamaño superior a 50 μm y posee alta temperatura. Estas características lo hacen apropiado para aplicaciones térmicas. El costo de fabricación del sistema (sistema de generación de gas y sistema de acondicionamiento) se estima en S/. 7.296,00 (siete mil doscientos noventa y seis nuevos soles). Esto incluye los materiales, mano de obra, equipos y costos de ingeniería.
Tesis

En la actualidad, los problemas relacionados a la energía y contaminación ambiental son unos de los más críticos que enfrenta el mundo. Por un lado, existe la problemática del agotamiento de los recursos energéticos no renovables, así como también la escasez o la imposibilidad de acceder a ellos en los sectores más pobres. Por otro lado, el uso de los combustibles fósiles, los cuales son los más usados actualmente, emiten gases contaminantes al medio ambiente y traen efectos nocivos en la salud de las personas y en la fauna y flora del planeta. Una solución a estos problemas es el uso del biogás, el cual es producido mediante la fermentación anaeróbica ( en ausencia de oxígeno) de materia orgánica. Por ello, se ha diseñado una planta piloto automatizada con una capacidad de hasta 50 kg diarios de materia orgánica, en este caso heces de gallina, con lo cual se podrá obtener hasta 8 m3 de biogás diarios. La planta propuesta constará de dos fases: pre-procesamiento y digestión anaeróbica. En la primera fase, se realizará un tratado previo a la materia prima ingresada y se realizará una mezcla con agua. En la segunda fase, se dejará reposar la mezcla para la producción de biogás. Se podrán visualizar las variables más importantes del proceso como la temperatura de la mezcla, nivel de fluido en el tanque, pH de la mezcla y la presión del gas; de la cuales son controlables las dos primeras.
Tesis

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La principal actividad de PROINNOVA S.A. se genera a partir de un contrato de exclusividad con la empresa proveedora Adaptive ARC. que le permite tener exclusividad como intermediario para traer plantas generadoras de electricidad con tecnología de plasma de 1, 3 y 5MW de energía continua para ponerlas en funcionamiento al servicio de empresas-cliente individuales, operándolas dentro del propio recinto industrial de estas últimas, con el fin de suministrarles electricidad. Sin embargo, para que estas plantas funcionen es requisito indispensable que las empresas-clientes cuenten con la cantidad y calidad de residuos industriales necesarios para la generación de energía que exige la tecnología de plasma. El objetivo del proyecto es realizar un plan de negocios que permita establecer lo atractivo del negocio de generación eléctrica con la tecnología de gasificación por plasma. La metodología a desarrollar en el plan de negocios comienza con un recuento de la tecnología de gasificación de residuos mediante plasma, sistema con el que operan estas plantas importadas. Luego, se hará un estudio mediante el análisis PEST para concluir sobre cómo la posible evolución futura del entorno afectaría a este negocio. Se procederá a una evaluación de la industria, mediante las 5 fuerzas de Porter, para determinar la existencia o no de espacio para PROINNOVA en la industria. El análisis continúa haciendo una revisión del mercado, a modo de identificar posibles empresas-clientes con capacidad de demandar suficiente electricidad y emanar adecuada cantidad de residuos para el uso eficiente de esta tecnología, pudiéndose así asignar un precio competitivo respecto de la competencia. Posteriormente, se realiza un análisis interno de PROINNOVA mediante la cadena de valor, proponiéndose –a partir de allí- un modelo de negocios, definiendo los distintos planes de Marketing, Operaciones, Recursos Humanos y Financieros. Finalmente, se hará una evaluación financiera en base a la cual se concluirá sobre la bondad del proyecto. El modelo de negocios aquí propuesto consiste en firmar contratos con empresas clientes que cumplan con los requisitos de demanda de energía, emisión de residuos descritos en el primer párrafo. Estas plantas requieren, como espacio, una superficie de 30x15 mts. Y, para su funcionamiento, serán operadas por personal contratado y capacitado por PROINNOVA. Se pretende instalar 14 plantas de este tipo en los primeros 5 años, las cuales deberán operar durante todo el año con el fin de llevar al máximo su capacidad de generación de acuerdo a la potencia señalada en el primer párrafo en un horizonte de evaluación de 15 años para cada planta, logrando una rentabilidad correspondiente a una TIR del 32% y un VAN de U$ 24 MM, con una tasa de descuento de 12,48% (estimada por WACC para el caso con deuda). Con esto, resulta atractivo para un inversionista externo financiar el 49% de la propiedad de PROINNOVA a cambio de U$ 15 millones. El proyecto es rentable y de riesgo nivel medio. Hay variables riesgosas externas como tipo de cambio, precio de electricidad y otras más controlables como la demanda y la cantidad de energía generada al año, siendo ninguna tan decisiva. El riesgo de las primeras dos es mitigable en el mercado financiero y el de las restantes dependerá de las competencias centrales de PROINNOVA.

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El presente trabajo tiene por objetivo la formalización de fundamentos sobre la gasificación de pellets de madera para ser utilizado en el diseño de equipos o procesos. La gasificación corresponde a un proceso de producción de un gas combustible a partir de una reacción heterogénea, en este caso: pellet de madera y un reactante gaseoso. El trabajo incorpora una revisión de antecedentes que cubren aspectos cinéticos, termodinámicos, de transferencia de masa y calor, además de fluidodinámicos. Posterior a la revisión de antecedentes se desarrolla un modelo que describe la dinámica de las concentraciones en el lecho de reacción mediante un sistema de ecuaciones de derivadas parciales respecto al tiempo y al eje axial del lecho. Mediante un balance de energía se describe los valores que alcanza la temperatura. Mediante la resolución numérica del modelo, se intenta caracterizar el lecho, con ello, se pueden realizar aproximaciones de conversión, poder calorífico, porcentaje de sólidos sin reaccionar, etc. La resolución numérica contempló un flujo másico de alimentación igual a de pellet de madera, con un tamaño de partícula promedio de ; un reactante gaseoso compuesto de vapor de agua enriquecido con oxígeno, cuyos flujos corresponden a y respectivamente. Además de una presión y temperatura inicial de y . Fue posible observar el régimen transiente y estacionario del sistema. El régimen estacionario permite describir el lecho a partir de sus principales características. Para largos de lecho entre o , el modelo muestra que se alcanzarían conversiones cercanas al , con un poder calorífico de la mezcla que fluctúa entre los y , alcanzando un de eficiencia térmica respecto al combustible sólido alimentado. El flujo de salida del reactor se estima en de gas de síntesis, con una composición de de hidrógeno, de monóxido de carbono, de dióxido de carbono y de metano. Asociado a ello un flujo de sólidos igual a , el que corresponden al sólido que no alcanzó a reaccionar, se estima un tamaño de partículas igual a .

El trabajo desarrollado presenta una propuesta de aprovechamiento de la cascarilla de arroz para la cocción de alimentos, a través de un proceso de gasificación. Se escogió la cascarilla de arroz por el gran potencial que existe en el Perú que no es aprovechada, y se consideró su gasificación pues el gas pobre (compuesto mayormente por monóxido de carbono, metano, dióxido de carbono) se puede aplicar para procesos de calefacción, deshidratación o cocción, este último será el desarrollado en el presente trabajo. En la tesis desarrollada abarca el análisis del gasificador Downdraft, ya que por la potencia que se necesita y tipo de combustible es el más utilizado para los procesos de cocción, luego se realiza el diseño de equipo que comprende: la unidad generadora de gas (gasificador), el intercambiador de calor y ciclón, la selección del quemador y un análisis del costo del equipo. Las características del gasificador son las siguientes: 25 kW de potencia, eficiencia del 60%, un diámetro de 0,30 m, temperatura máxima dentro del reactor de 600°C y temperatura externa de 35 °C, altura de 1,40 m, diámetro de 0,35 m y 0,105 m3 de capacidad de almacenamiento, además utiliza 11,60 kg de cascarilla de arroz por batch; para la generación del gas es necesario una relación de aire-combustible de 1,80 kg. de aire por cada kg. de combustible, para realizar esto se coloca un ventilador de 10 W y un caudal de aire de 33 CFM (56,1 m3/h). Se propone la compra de un intercambiador de calor tipo coraza y tubos de un paso para disminuir la temperatura del gas desde 600 °C hasta los 200 °C, utiliza agua como refrigerante, el diámetro del casco es de 100 mm, un largo de 0,25 m y se compondrá de 18 tubos, además el intercambiador utiliza un flujo de agua de 0,033 l/s; también se utiliza un ciclón para la limpieza del contenido de partículas que contiene el gas , las dimensiones del ciclón son de 0,85 m de altura y 0,25 m de diámetro y tendrá una eficiencia del 100% para partículas de 25 μm. Se propone como quemador los empleados en las cocinas de gas licuado de petróleo o gas natural (quemadores atmosféricos), estos tienen un diámetro de 180 mm y una capacidad de 14 kW (12 000 kcal/h). Adicionalmente se presenta un esquema simple de un quemador basándose en el principio de los quemadores atmosféricos, este tiene la forma de un cilindro de diámetro de 220 mm, 80 agujeros en la parte superior y 6 agujeros en la parte lateral de 12 mm de diámetro, y una altura de 130 mm. .Este esquema se realizó con la finalidad, de que; si se realiza el diseño en futuros proyectos similares, haya la posibilidad de implementarse al equipo diseñado en este proyecto. El costo de fabricación del equipo (unidad generadora de gas, intercambiador de calor, ciclón y accesorios) es de aproximadamente S/. 12 570, este costo incluye los materiales, equipos, mano de obra y costo de ingeniería.
Tesis

La utilización de los combustibles fósiles ha sido un gran motor para el desarrollo de la sociedad, a medida que este recurso se agota la importancia de hacer una transición hacia un esquema energético sustentable se hace más evidente. La biomasa representa una opción importante para sustituir el uso de los combustibles fósiles, sobre todo en el sector del transporte al poder ser transformada en un combustible líquido, en electricidad o en hidrógeno. Los futuros biocombustibles deben ser sostenibles en términos técnicos, económicos, ambientales y sociales para poder jugar un papel importante. Las biorefinerías, un concepto análogo a las refinerías convencionales, están siendo objeto de investigación como sistemas que contribuyan a incrementar la participación de la biomasa dentro del mercado. Las biorefinerías termoquímicas son una de las plataformas de biorefinerías que mejor se adecua a los residuos presentes en la Comunidad Valenciana y permitirían aprovechar los residuos de cultivos agrícolas o de procedencia forestal para transformarlos en biocombustibles de segunda generación ayudando a reducir la dependencia energética que la Comunidad tiene de los combustibles fósiles. En ese contexto, este trabajo de tesis tiene como objetivo principal el evaluar y optimizar distintos conceptos propuestos de biorefinería termoquímica con el propósito de identificar cuál de los distintos conceptos propuestos es el que mejores condiciones técnicas y económicas ofrece, considerando la biomasa residual de la que puede disponerse en la Comunidad Valenciana. Este trabajo se divide en 5 capítulos, en el primer capítulo se hace una introducción del panorama energético así como de los distintos procesos en los que puede ser aprovechada la biomasa como fuente de energía. El segundo capítulo hace una introducción al uso de la biomasa para producir energía mediante las biorefinerías, haciendo un repaso a los distintos conceptos de biorefinerías que existen. El tercer capítulo está ded
Cárdenas Vargas, R. (2013). Biorefinerias para la producción de biocumbustibles de segunda generación [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/27803
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