Desarrollo de un dispositivo para pirólisis de residuos orgánicos como alternativa tecnológica para su valorización

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dc.contributor.advisorRueda Ordoñez, Yesid Javier
dc.contributor.advisorNieto Rangel, Pablo Antonio
dc.contributor.authorEspinel Pinzón, Juan José
dc.contributor.evaluatorAmaris Castilla, Carlos Fidel
dc.contributor.evaluatorFlorez Mera, Juan Pablo
dc.date.accessioned2024-11-05T11:41:41Z
dc.date.available2024-11-05T11:41:41Z
dc.date.created2024-10-24
dc.date.issued2024-10-24
dc.description.abstractLa biomasa ha sido históricamente utilizada como fuente de energía, y su relevancia ha resurgido en las últimas décadas debido a sus beneficios renovables y sostenibles. Este proyecto se enfoca en el diseño y construcción de un reactor funcional para llevar a cabo la pirólisis de residuos orgánicos, específicamente cisco de café, con el objetivo de obtener productos de valor agregado, tales como biocarbón, líquidos y gases combustibles. Para el diseño del reactor, se utilizaron ecuaciones de transferencia de calor y masa, termodinámica y cinética química, con el fin de garantizar una distribución de temperatura adecuada y la eficiencia en la descomposición térmica de la biomasa. Estos modelos matemáticos permitieron predecir el comportamiento del sistema y definir los parámetros operativos clave para maximizar la producción de biocarbón y minimizar la formación de subproductos no deseados. Durante las pruebas experimentales en el reactor desarrollado, se identificaron gradientes de temperatura a lo largo del lecho de biomasa, lo que resultó en diferentes zonas de termoconversión: gasificación cerca de la fuente de energía, pirólisis en la zona intermedia y torrefacción en las áreas más alejadas. Estas variaciones térmicas influyeron en la distribución de los productos, haciendo que los rendimientos difieran de los obtenidos a escala de laboratorio. Las conclusiones más relevantes indican que el reactor fue eficiente en la producción de biocarbón, aunque se observó la presencia de cenizas en la fracción sólida debido a la combustión parcial de la biomasa en contacto con la llama. Además, la existencia de trazas de aire atmosférico en la cámara de reacción favoreció este fenómeno, lo que sugiere la necesidad de un mayor control en la atmósfera interna del reactor. En resumen, aunque las condiciones experimentales no fueron completamente homogéneas, el reactor cumplió el propósito de procesar la biomasa de manera efectiva. Este trabajo representa un paso importante en la optimización de equipos a escala piloto para la pirólisis de residuos orgánicos, con potencial para futuras mejoras en la uniformidad térmica y la eficiencia de recolección de productos.
dc.description.abstractenglishBiomass has been historically used as an energy source, and its relevance has resurfaced in recent decades due to its renewable and sustainable benefits. This project focuses on the design and construction of a functional reactor to carry out the pyrolysis of organic waste, specifically coffee husks, with the objective of obtaining value-added products such as biochar, liquids and fuel gases. For the design of the reactor, heat and mass transfer equations, thermodynamics and chemical kinetics were used to guarantee an adequate temperature distribution and efficiency in the thermal decomposition of the biomass. These mathematical models allowed predicting the behavior of the system and defining the key operating parameters to maximize biochar production and minimize the formation of unwanted by-products. During experimental tests in the developed reactor, temperature gradients were identified along the biomass bed, resulting in different thermoconversion zones: gasification near the energy source, pyrolysis in the intermediate zone and torrefaction in the more distant areas. These thermal variations influenced the distribution of the products, causing the yields to differ from those obtained in the laboratory.The most relevant conclusions indicate that the reactor was efficient in the production of biochar, although the presence of ash in the solid fraction was observed due to the partial combustion of the biomass in contact with the flame. In addition, the existence of traces of atmospheric air in the reaction chamber favored this phenomenon, suggesting the need for greater control in the internal atmosphere of the reactor. In summary, although the experimental conditions were not completely homogeneous, the reactor served its purpose of processing biomass effectively. This work represents an important step in the optimization of pilot-scale equipment for organic waste pyrolysis, with potential for future improvements in thermal uniformity and product collection efficiency.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero Mecánico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/44448
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.programIngeniería Mecánica
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Mecánica
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectPirólisis
dc.subjectReactor
dc.subjectBiomasa
dc.subjectCisco de café
dc.subjectCinética química
dc.subject.keywordPyrolysis
dc.subject.keywordReactor
dc.subject.keywordBiomass
dc.subject.keywordCoffee husk
dc.subject.keywordChemical kinetics
dc.titleDesarrollo de un dispositivo para pirólisis de residuos orgánicos como alternativa tecnológica para su valorización
dc.title.englishDevelopment of a device for pyrolysis of organic waste as a technological alternative for its valorization
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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