Análisis energético y exergético de un sistema de refrigeración absorción-difusión con diferentes fuentes de calor

In this work an energetic and exergetic evaluation of an absorption-diffusion refrigeration system operating with renewable energy sources is performed, the sources evaluated were photovoltaic solar energy, biogas obtained from rumen content, and gasification gas from corn residues, which have a high potential in the department of Cordoba. Initially, an energetic characterization of the studied sources was carried out; for biogas and gasification gas, the thermochemical characteristics of the biomasses and the composition and calorific value of the fuel gas were determined, obtaining lower calorific values of 30 MJ/kg for biogas and 5,18 MJ/kg for gasification gas. In the case of solar energy, using a Gaussian model for hourly radiation, the operating hours of the refrigeration system operating with this source were estimated, obtaining an operating time between 6.5 and 7.56 hours per day. Subsequently, the energy and exergy analysis of the system was carried out, calculating the performance coefficients with each energy source; biogas showed a performance coefficient of 0,18 in energy and 0,2 in exergy, while solar energy had a performance of 0,095 in energy and 0,0065 in exergy, and gasification gas had a performance of 0,06 in energy and 0,022 in exergy. Finally, the economic analysis of the system showed that the source with the lowest operating costs is photovoltaic solar energy, so the use of this source is recommended for cooling in non-interconnected areas of the department.En el presente trabajo se realiza una evaluación energética y exergética de un sistema de refrigeración por absorción-difusión funcionando con fuentes de energía renovables, las fuentes evaluadas fueron; energía solar fotovoltaica, biogás obtenido de contenido ruminal y gas de gasificación de residuos del maíz, las cuales tienen un alto potencial en el departamento de Córdoba. Inicialmente se realizó una caracterización energética de las fuentes estudiadas, para el biogás y el gas de gasificación se determinaron las características termoquímicas de las biomasas y la composición y poder calorífico del gas combustible, obteniendo valores de poder calorífico inferior de 30 MJ/kg para el biogás y 5,18 MJ/kg para el gas de gasificación. Para la energía solar por medio de un modelo gaussiano para la radiación horaria se estimaron las horas de funcionamiento del sistema de refrigeración operando con esta fuente, obtenido un tiempo de funcionamiento entre 6,5 y 7,56 horas por día. Posteriormente se realizó el análisis energético y exergético del sistema, calculando los coeficientes de desempeño con cada fuente de energía, el biogás mostró un coeficiente de desempeño de 0,18 en energía y de 0,2 en exergía, por su parte la energía solar presentó un desempeño de 0,095 en energía y 0,0065 en exergía y el gas de gasificación tuvo un desempeño de 0,06 en energía y 0,022 en exergía. Finalmente, del análisis económico del sistema se obtuvo que la fuente que presenta los menores costos de operación es la energía solar fotovoltaica, por lo que se recomienda el uso de esta fuente para refrigeración en zonas no interconectadas del departamento

Análisis exergoeconómico de la gasificación de tusa de maíz empleando vapor de agua como agente gasificante, integrado a un sistema de generación de potencia

El presente proyecto tiene como objetivo brindar un soporte técnico para la implementación de una planta de gasificación de tusa de Maíz con vapor de agua como agente gasificante para generación de energía eléctrica en el departamento de Córdoba, planteando una alternativa de aprovechamiento para este recurso agroindustrial, generando energía de tipo renovable que puede ser utilizada en el sector industrial, zonas no interconectadas (ZNI) o en el sector residencial, promoviendo el desarrollo sostenible al reducir la carga contaminante que generan las centrales eléctricas convencionales. La alternativa planteada es evaluada mediante la teoría termoeconómica funcional con la ayuda de un modelo de la planta desarrollado en Aspen HYSYS v.8.0. Inicialmente se estudió la disponibilidad futura de la biomasa por medio de la técnica de suavizamiento exponencial simple, para ello se utilizaron los históricos de producción manejados por Fenalce de 2003 a 2013, obteniendo una producción promedio anual de 42642,69 ton/año, además también se determinaron los principales municipios productores los cuales se reparten el 83 % de la producción del grano. Con el fin de conocer propiedades que intervienen en el proceso de gasificación, se caracterizó la biomasa por medio de análisis próximo, análisis último y ensayo de poder calorífico, obteniendo una fracción de material volátil para la biomasa de 65,23 % y una fracción de carbono fijo de 16,54 %, lo cual indica buenas propiedades para ser gasificada. Además, se determinó que la tusa tiene un poder calorífico inferior de 13,53 MJ/kg. Luego se procedió con la simulación del sistema en el software Aspen HYSYS obteniéndose un modelo estacionario formado por cinco subsistemas, obteniéndose inicialmente un gas con poder calorífico de 12,41 MJ/kg, el cual generó un sistema de una potencia de 10,1 MW. Posteriormente se calcularon las exergías de cada línea de flujo para con ello realizar el cálculo de los costos exergoeconómicos, donde se obtuvo un costo de generación de 115,02 COP/kWh. Luego, considerando un precio de comercialización de 389,69 COP/kWh se calculó una tasa interna de retorno de 65,75 % para 20 años, lo que indica que el proyecto es viable económicamente. Se debe tener en cuenta que el análisis de costos se hizo basado a un modelo de ingeniería básica, lo que indica que los costos calculados son tipo III y por lo que se tiene una incertidumbre del 15 %. Finalmente se realizó un análisis de sensibilidad con el fin de conocer la influencia de las variables de entrada sobre las variables de salida y así realizar una optimización del sistema con base a la metodología RSM, dicho proceso se llevó a cabo en Statgraphics Centurion XVI planteándose un modelo de regresión cubico y obteniéndose así las condiciones óptimas de funcionamiento del sistema, donde se obtuvo una potencia generada máxima de 10,55 MW, un costo de generación de 113,93 COP/kWh y una eficiencia exergética de 45,8 % y con estos nuevos valores se obtuvo una TIR de 68,71 %. Además, se determinó el impacto del tamaño de planta sobre el costo de generación y la TIR, determinándose que el tamaño mínimo para el que el sistema sea rentable es 770 kW y se obtiene con un flujo másico de entrada de 360 kg/h.Pregrad