Maestría en Ingeniería Mecánica

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    Evaluación de producción energética a partir de la gasificación de residuos de semillas de sacha inchi
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-09-07) Solano Pérez, Andrés Fabián; Rueda Ordóñez, Yesid Javier; Castellanos Olarte, Javier Mauricio; Jaramillo Ibarra, Julián Ernesto
    La gasificación de biomasa representa nuevas oportunidades para producir energía eléctrica, beneficiando especialmente a sectores no conectados a la red y el cuidado del medio ambiente. Se ha simulado un modelo de equilibrio termoquímico del proceso de gasificación utilizando Aspen Plus ® para un gasificador de lecho fijo que trabaja con biomasa y utiliza aire como agente gasificador. El modelo busca predecir la composición del gas productor producido a partir de la gasificación de biomasa, identificar su potencial energético y caracterizar la eficiencia del proceso en términos de eficiencia de conversión de carbono (CCE) y eficiencia de gas frío (CGE). Para validar el modelo, se analizaron experimentalmente muestras de cáscara de arroz, paja de arroz y su mezcla en un gasificador a escala de laboratorio. Para completar la validación del modelo, también se utilizan en este estudio datos experimentales de seis biomasas diferentes, ampliamente disponibles en la literatura: mazorca de maíz (CC), cáscara de arroz (RH), tallos de algodón (CT), cáscara de nuez (WS), bagazo de caña de azúcar (SB) y tallos de café (CS). La comparación entre el modelo y los datos experimentales muestra una gran aproximación. En esta investigación se presenta un análisis exergético y exergoeconómico para un sistema de producción de energía eléctrica de 35 kW de capacidad a través de la gasificación de residuos de Sachi inchi (Plukenetia volubilis L.) producidos en el departamento de Santander, Colombia. La simulación del sistema se desarrolló en Aspen plus, donde el flujo másico, energético, y exergético se registra para cada línea de transporte de gas y sólidos, a partir de las condiciones del gasificador, cámaras de combustión del motor de gas, intercambiadores de calor, entre otros, así como la composición del combustible sólido. Los resultados de la simulación de la gasificación muestran que una razón de equivalencia igual a 0,25 es el valor óptimo para la generación de syngas con poder calorífico inferior de 6,126 MJ/kg, eficiencia de conversión de carbono del 100% y eficiencia de gas frío de 73,5%. Se efectuó una comparación exergética entre dos tecnologías las cuales producen energía eléctrica alimentadas por residuos del Sacha inchi biomasa combustible, una de ellas por medio de gasificación, y la otra con la combustión directa de la biomasa. Los resultados muestran que las eficiencias exergéticas son notablemente mayores para el sistema con gasificación integrada, principalmente porque la naturaleza del proceso de combustión directa es más irreversible que la gasificación. Asimismo, queda evidenciado que el consumo de combustible y aire es mucho mayor dentro del sistema de combustión directa, y por lo tanto es productor de más gases de combustión que contaminan el medio ambiente.