Maestría en Ingeniería Mecánica
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Browsing Maestría en Ingeniería Mecánica by browse.metadata.evaluator "Jaramillo Ibarra, Julián Ernesto"
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Item 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 ErnestoLa 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.Item Evaluación termo-económica del aprovechamiento de los residuos sólidos en la Universidad Industrial de Santander(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-05) Ortiz Ochoa, Fabio Andrés; Rueda Ordóñez, Yesid Javier; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Jaramillo Ibarra, Julián Ernesto; Sánchez Torres, VivianaEste trabajo estudia la viabilidad de utilizar como biomasa a los Residuos Sólidos Urbanos (RSU), específicamente los residuos orgánicos, para ser utilizados en un tratamiento térmico que busca su posterior valorización energética. Se utilizó como modelo de estudio a la Universidad Industrial de Santander (UIS) y se trabajó con los residuos allí generados. Se realizó el pretratamiento de las muestras según recomendaciones obtenidas en la literatura, y se estableció la torrefacción como el tratamiento térmico a utilizar para la valorización de los residuos. Este proceso térmico se realizó a temperaturas de 240, 270 y 300 °C mediante una rampa de calentamiento de 10 °C/min, y se establecieron tiempos de residencia de 40, 50 y 60 minutos para las tres temperaturas. Se evaluó el poder calorífico obtenido del material torrefactado, y con base en la literatura de estudios similares, se estableció el procedimiento más conveniente para el planteamiento del modelo de una planta piloto. Entonces, con base en el modelo propuesto se realizó un análisis económico y se estableció su viabilidad para una posible implementación industrial. Finalmente, a través del análisis energético se obtuvieron poderes caloríficos superiores entre 16.54 y 19.98 MJ/kg y mediante el análisis económico se obtuvo $1.30 US como el valor requerido para la producción de 1kg de pellets de material torrefactado, se concluye entonces que los RSU orgánicos, son un recurso potencial de energía térmica, y una posible solución al uso de los rellenos sanitarios.Item Optimización paramétrica de una turbina eólica de eje vertical de álabes rectos para el Cañón del Chicamocha(Universidad Industrial de Santander, 2024-02-12) Rosero Ariza, Juan Diego; Chacón Velasco, Jorge Luis; García Rodríguez, Luis Fernando; Jaramillo Ibarra, Julián Ernesto; Romero, Carlos AlbertoLa microgeneración de energía a través de turbinas eólicas de eje vertical para bajas velocidades de viento en el departamento de Santander, Colombia, específicamente en el cañón del Chicamocha es viable. Sin embargo, existen diversos factores para el desarrollo de una turbina en la región, como lo son, la tipología de la turbina, solidez, relaciones de aspecto, perfil aerodinámico, longitud de cuerda, entre otros. En primer lugar, se desarrolla un algoritmo en el software MATLAB R2021a, en el cual se ingresan las variables físicas de la región tales como densidad, velocidad de viento y las variables de la turbina como el número de álabes, potencia deseada y ángulo de ataque deseado. El algoritmo tiene una serie de restricciones donde se tiene en cuenta la solidez de la turbina, la longitud de la cuerda y la relación de aspecto altura/diámetro. Una vez finalizado el algoritmo se procede a probar la optimización mediante la dinámica de fluidos computacional (CFD), con el fin de predecir el desempeño que tendrá la turbina en operación. Para esto, es necesario conocer las condiciones de contorno adecuadas para llevar a cabo la simulación, la discretización de la malla y modelos de turbulencia a utilizar. Con base en lo mencionado anteriormente, se realiza un análisis en ANSYS FLUENT de las optimizaciones generadas por el algoritmo con el cual se obtuvo el coeficiente de sustentación (Cl) y el coeficiente de arrastre (Cd), con los cuales fue posible calcular el coeficiente de potencia de cada turbina, con el cual se eligió la opción que tenga mejor rendimiento en la región de interés.