Caracterización del syngas obtenido a partir de la biomasa forestal y cascarilla de arroz en el gasificador tipo downdraft de la Facultad de Mecánica

La siguiente investigación se enfoca a la propuesta de mejoramiento del Syngas aprovechando la Biomasa Forestal (Aserrín) y la Cascarilla de Arroz (CA), esto se obtiene con la utilización del gasificador tipo DOWNDRAFT de la Facultad de Mecánica. Además, es un impacto de sostenibilidad ambiental para la comunidad politécnica que contribuya al desarrollo económico, en el cual se analizó las mezclas de las biomasas para la obtención del Syngas de alta eficiencia, esto se logró con el apoyo del equipo de docentes y estudiantes de la carrera de Mantenimiento Industrial por medio de una observación directa y reuniones programadas con la estrategia de producir el Syngas de productividad. Durante la propuesta de la caracterización del Syngas el objetivo fue el estudio y análisis del estado del arte sobre la mezcla de (BF) y (CA). Se realizó combinaciones en diferentes porcentajes de dos biomasas distintas de las siguientes 75% (Aserrín)/25% (Cascarilla de Arroz), 50% (Aserrín)/50% (Cascarilla de Arroz) y 25% (Aserrín)/75% (Cascarilla de Arroz). Como resultado de las actividades planteadas se evidenció el desarrollo de la caracterización principalmente del Syngas. Uno de los intereses que hubo es el académico y el aprovechamiento de las biomasas como fuente de energía renovable. Con la producción del Syngas de las diferentes mezclas se logró visualizar la calidad del Syngas consiguiendo con esto una energía de forma eficiente y limpia para el medioambiente. Con los análisis adquiridos del laboratorio de la cromatografía de las muestras del Syngas, se consiguió determinar la calidad e interpretación del poder calorífico, el Syngas con las mejores características es la primera combinación. Ya que tuvo alto porcentaje de moles de Hidrogeno y su poder calorífico superior e inferior de 7,788MJ/m3 y 6,586MJ/m3 respectivamente.This research suggests the improvement of the Syngas by taking advantage of the Forest Biomass (Sawdust) and the Rice Husk (CA). It was obtained using the DOWDRAFT type gasifier of the Mechanics Faculty. In addition, it is an environmental sustainability impact for the Polytechnic community that contributes to economic development, in which the mixtures of biomass are analyzed to obtain high-efficiency Syngas. It was achieved with the support of the team of teachers and students of the Industrial Maintenance career through direct observation and scheduled meetings with the strategy of producing the Syngas of productivity. During the Syngas characterization proposal, the objective was to study and analyze the state of the art on a mixture of (BF) and (CA). Combinations in different percentages of two different biomasses of the following 75% (Sawdust)/25% (Rice Husk), 50% (Sawdust)/50% (Rice Husk), and 25% (Sawdust)/75% (rice husk). As a result of the activities proposed, the development of the characterization mainly of the Syngas was evidenced. One of the interests that existed is academic and the use of biomass as a renewable energy source. With the production of the Syngas of the different mixtures, it was possible to visualize the quality of the Syngas, thus achieving energy efficiently and cleanly for the environment. With the analyses acquired from the Syngas samples' chromatography laboratory, it was possible to determine the quality and interpretation of the calorific value; the Syngas with the best characteristics is the first combination since it had a high percentage of moles of Hydrogen and its upper and lower calorific value of 7,788MJ/m3 and 6,586MJ/m3 respectively

Evaluación y selección de generación de energía eléctrica mediante la gasificación de la cascarilla de arroz – Lambayeque

La utilización del potencial energético de la biomasa del arroz (cascarilla de arroz pilado), de amplia producción en los valles de la región Lambayeque y de las regiones vecinas de Cajamarca, Amazonas y San Martin, da inicio a la diversificación de la matriz energética de la Región Norte del País, se analizó las tecnologías tradicionales de aprovechamiento energético, como la gasificación en cámaras turbulentas y en lechos fluidizados, pero también se visualizó la potencialidad de su utilización de las tecnologías de pirolisis anaeróbica y carbonización hidrotermal con el resultado de detectar enormes potencialidades de optimización de la matriz energética. Mejoras tecnológicas como el lecho turbulento a presión, cámaras de combustión fluidizados, se analizaron para ver su posible aplicación en el Norte del País, en los abundantes molinos de arroz, así mismo en el marco de la próxima normatividad en el Perú, pero ya muy usada en el extranjero y el mundo entero, ver la posibilidad y rentabilidad de ventas de energía sobrante, así como la opción de parte de los molinos de poder trabajar los siete días de la semana, las veinticuatro horas del día. Y por último se evaluó la rentabilidad del uso energético de la cascarilla de arroz, teniendo siempre muy presente, el costo de la inversión inicial en estos equipos e implementos, así como los ingresos por venta de energía al sistema en hora base y hora punta y su análisis de rentabilidad con la metodología VAN y TIR, así como con la vida útil económica de las instalaciones y el costo promedio de capital, con los cuales se descontaran los flujos económicos y financieros que se producen con la ejecución de estos proyecto

Análisis técnico económico para el uso de la cascarilla de arroz en la generación de energía eléctrica a partir del proceso de gasificación. Caso de estudio: molino de arroz Pacande de la ciudad de Villavicencio – Meta.

El presente trabajo de grado realiza el análisis técnico – económico para la utilización del RAI (Residuo Agrícola Industrial) procedente de la industria arrocera de los Llanos Orientales. El caso de estudio se centra específicamente en la biomasa residual, cascarilla de arroz, generada en el molino de arroz PACANDE de la ciudad de Villavicencio. Este recurso será analizado en el proceso de gasificación, con el fin de generar energía eléctrica. La oportunidad surge dado que en la transformación del arroz el 20% de la cosecha equivale a cascarilla de arroz que debe ser dispuesta de manera adecuada. Con la bibliografía existente se determinaron los datos de análisis elemental, análisis ultimo y poder calorífico requeridos para realizar los cálculos necesarios para el dimensionamiento de la planta de gasificación. Posteriormente se estimó el potencial energético de la industria arrocera de los Llanos Orientales, evidenciándose la gran oportunidad que tiene la industria molinera de la región para generar su energía y ser autosuficientes en términos energéticos. Finalmente, se realizaron los cálculos técnico – económicos que permitieron desarrollar el caso de estudio en el molino de arroz PACANDE de la ciudad de Villavicencio, proponiendo una planta de gasificación acorde a la disponibilidad del combustible a emplear, en este caso, cascarilla de arroz. Con el fin de confirmar la funcionalidad de la tecnología empleando como combustible cascarilla de arroz, se realizaron ensayos en el gasificador existente en el Jardín Botánico de Bogotá. El equipo utilizado fue el Power Pallet – PP20 facilitado por el Jardín Botánico de Bogotá a través de convenio entre la Universidad Libre y el JBB. Con el objetivo de demostrar la viabilidad de la planta de gasificación propuesta se realizaron los análisis financieros mediante el costo – beneficio que ofrece el proyecto y los indicadores empleados para concluir frente a las alternativas financieras planteadas fueron el VPN y la TIR.This degree work carries out the technical - economic analysis for the use of RAI (Industrial Agricultural Waste) from the rice industry of the Eastern Plains. The case study specifically focuses on the residual biomass, rice husk, generated in the PACANDE rice mill in the city of Villavicencio. This resource will be analyzed in the gasification process, in order to generate electricity. The opportunity arises because in the transformation of rice 20% of the harvest is equivalent to rice husk that must be properly disposed. With the existing bibliography, the elementary analysis, final analysis and calorific value data required to perform the calculations necessary for the sizing of the gasification plant were determined. Subsequently, the energy potential of the East Llanos rice industry was estimated, showing the great opportunity that the mill industry in the region has to generate its energy and be self-sufficient in terms of energy. Finally, technical and economic calculations were carried out that allowed the development of the case study in the PACANDE rice mill in the city of Villavicencio, proposing a gasification plant according to the availability of the fuel to be used, in this case, rice husk. In order to confirm the functionality of the technology using rice husk as fuel, tests were carried out on the existing gasifier in the Botanical Garden of Bogotá. The equipment used was the Power Pallet - PP20 provided by the Botanical Garden of Bogotá through an agreement between the Free University and the JBB. In order to demonstrate the viability of the proposed gasification plant, the financial analyzes were carried out using the cost-benefit offered by the project and the indicators used to conclude against the financial alternatives proposed were the VPN and the TIRUniversidad Libre - Facultad de Ingeniería - Maestría en Ingeniería con énfasis en Energías Alternativa

Propuesta de aprovechamiento energético de la cascarilla de arroz para incrementar la rentabilidad del molino y Cía. Semper S. A. C. utilizando el sistema de gasificación

El Molino y Cía. Semper S. A. C. ha aumentado su producción conforme han pasado los años, debido al incremento progresivo de la demanda. Sin embargo, la empresa está teniendo problema con los altos costos energéticos, entre ellos el costo de energía hora punta que se encuentra en el horario de 18:00 a 23:00 horas y la tarifa de energía fuera de punta, la cual se encuentra entre las 23:00 a 18:00 horas. Debido a que el costo hora punta es mayor, el molino evita utilizar esta energía, lo que origina que, durante los meses de enero, febrero y marzo, la empresa no pile el periodo de 5 horas diarias, 24 días al mes, y en 3 meses aproximadamente de alta demanda, representando 360 horas de producción perdidas por año; si se pilan 63 sacos por hora y el costo de servicio de pilado es de S/. 6, se está perdiendo alrededor de S/. 136 080 como ingresos. Esta investigación tiene como objetivo general proponer el aprovechamiento energético de la cascarilla de arroz para incrementar la rentabilidad del Molino y Cía. Semper S. A. C. utilizando el sistema de gasificación. Para ello se diagnosticó que el molino consume en su máximo rendimiento 169 kW por hora y que la cascarilla de arroz puede atender plenamente la demanda energética. Luego se evaluó e identificó el gasificador de tipo downdraft como es el más idóneo para el aprovechamiento energético de la cascarilla de arroz. Posteriormente se diseñó el sistema de gasificación y generación de electricidad, en la cual se obtuvo que 324 kg/h de cascarilla generan 245 kW por hora, y que se requiere un área de 633 m2. Finalmente se determinó que es conveniente realizar la inversión de la propuesta del aprovechamiento energético porque generó un VAN de S/ 2 172 489, mayor en S/ 404 000 comparado a la situación donde no se cuenta la propuesta. Además, se obtuvo un beneficio- costo de 1,53, un margen neto de utilidad de 0,38; un costo energético de S/ 1,45 por saco y un TIR de 32%, indicando que el proyecto es viable financieramente

Diseño de ingeniería básica para la creación de una planta de energía eléctrica a partir de la cascarilla de café como combustible para la vereda del diviso del municipio de Uribe en el departamento del Meta

El presente trabajo trata de la búsqueda de sistemas de generación de energía que se podrían utilizar en Colombia a partir de la utilización de los recursos generados por biomasa específicamente en el sector agroindustrial, con el fin de proporcionar energía eléctrica, a un municipio que ha sido afectado por su ubicación demográfica y un estado socioeconómico y que no le ha permitido integrase a un sistema de conexión energética.1 RESUMEN 2 INTRODUCCIÓN 3 CAPITULO I 3.1 BIOMASA 3.1.1 CLASIFICACIÓN DE BIOMASA 3.1.2 DISTRIBUCIÓN DE BIOMASA EN COLOMBIA 3.1.3 SECTOR AGRÍCOLA 3.2 EL CAFÉ 3.2.1 DISTRIBUCIÓN DE CULTIVOS DE CAFÉ EN COLOMBIA 3.2.2 PRODUCCIÓN DEL CAFÉ 3.2.3 CARACTERIZACIÓN FISICA DE FRUTOS DE CAFÉ 3.2.4 CASCARILLA DEL CAFÉ 3.2.5 PODER CALORIFICO DE LA CASCARILLA DE CAFÉ 3.2.6 PROPIEDADES DE LA CASCARILLA DE CAFÉ 3.2.7 CÁSCARILLA DE CAFÉ COMO COMBUSTIBLE 4 CAPITULO II 4.1 SELECCIÓN DE TECNOLOGÍA 4.1.1 GASIFICACIÓN 4.1.2 TRATAMIENTOS COMPLEMENTARIOS PARA TRATAMIENTO DE GAS 4.1.3 TURBINA DE GAS 4.1.4 GENERADOR ELECTRICO 4.1.4.1 TIPOS DE GENERADORES 5 CAPITULO III 5.1 POBLACIÓN A INTERVENIR 6 CONCLUSIONES 7 REFERENCIASPregradoTecnólogo en Mecánica IndustrialTecnología en Mecánica Industria

Estudio de generación eléctrica por pirolisis en base a cascarilla de arroz caso molino Lambayeque

El objetivo principal de esta investigación, es analizar la potencialidad de la cascarilla de arroz, como energético RER en la matriz eléctrica Peruana, se analiza su potencial eléctrico, tanto a nivel individual en molino por molino, probabilística como en toda la industria molinera, se analizan los pro de las nuevas tecnologías, que obtenemos para la utilización energética, venciendo los problemas de contaminación y contribuyendo a la estabilidad del sistema eléctrico interconectado nacional, que se ve afectado en su estabilidad por la presencia de energía con mucha variabilidad, tal como la eólica, que depende de su valor puntual, de la curva de Weibull, curva de distribución que explica con el mejor ajuste la variabilidad de los vientos, así como la solar que si no tiene respaldo de baterías de ion litio o de hidrogeno verde. Las tecnologías que se analizaran, serán la gasificación en lecho fluido, o en lecho turbulento, donde se disminuyen la emisión de Particulados en suspensión, gases efectos invernadero que arrojan carbono a la atmosfera, para al final de elaborar, los esquemas de simulación de operaciones, con los resultados de operación, y cumplimiento de las restricciones, que nos permiten elaborar los resultados de operaciones, para construir los flujos de caja, durante todo el periodo de vida útil, de la operación, contemplando los valores de recupero, el costo e ingresos por periodo de tiempo, el valor del costo promedio ponderado del capital, para de esa manera poder valorar los rangos en donde varían los conceptos de VAN – Valor actual neto y TIR . Tasa interna de retorno en flujos financieros a precios reales, con nivel de riesgo no considerado. Es importante el remarcar que el norte del Perú es muy dependiente de las energías provenientes del medio agrario, pues es el esfuerzo conjunto de todas las tecnologías para mejorar la situación de la pobreza en el campo, el campo Peruano es pobre, porque no genera riqueza y solo se le ha dado a la actividad agraria esa gran responsabilidad, es necesario pues que otras actividades humanas como el turismo, la energía y las actividades extractivas, también generen ingresen y de esa manera se pueda aumentar la productividad de las zonas agrarias con el detalle consiguiente y aumentar las empresas con nueva actividades en donde la generación de energía , con el moderno enfoque del prosumidor, es decir con los conceptos de generación distribuida , el concepto de net Metering es decir la venta de energía con devolución por parte del sistema interconectado, es decir sin la monetización de las transferencias de energía y el net Billing que si monetiza las transferencias de energías, librando a las transferencias de energía de los plazos en que los derechos adquiridos puedan eliminarse en el tiempo. El problema de la contaminación ambiental originada por la combustión de ciertos bio combustibles por el método tradicional , se ve totalmente eliminada con los métodos que analizaremos de manera prospectiva, tales como la gasificación , es decir combustión a altas temperaturas, en donde no se verán la formación de furanos y gases cancerígenos cuando se quema a bajas temperaturas, es decir son condiciones de incineración térmica , pasando por métodos más modernos como los procesos pirolíticos, es decir procesos en donde en situaciones anaeróbicas es decir sin la presencia de oxígeno o aire se realizan operaciones estequiométricas, también se analizó la posibilidad de utilizar procesos más modernas en etapa todavía de experimentación como son la carbonización hidrotermal , muy utilizada con materia prima con un alto grado de humedad, tal es el caso de los residuos sólidos orgánicos, lo cual los convierte en potenciales recursos energéticos de energía limpias y renovables, hasta el moderno concepto de reforma y blending muy utilizada en los tiempos de masificación renovable y compatible con el objetivo de cero emisión de carbono a la atmosfera en la cual el mundo y las naciones unidas se encuentren en plena vigencia

Desarrollo de un Proceso Tecnológico para la Obtención de Briquetas de Aserrín de Madera y Cascarilla de Arroz, y Pruebas de Producción de Gas Pobre.

Se Desarrolla un Proceso Tecnológico para la Obtención de Briquetas de Aserrín de Madera y Cascarilla de Arroz, con las que se realizan pruebas de producción de gas pobre. El proceso está enfocado al aprovechamiento de residuos de la industria forestal y agrícola, los mismos que constituyen medios de contaminación y propagación de plagas, en miras de su futura aplicación energética en industrias que puedan servirse de ellos. Las briquetas se realizan con ayuda de aglutinante mediante el proceso desarrollado, y, son caracterizadas en base a la norma colombiana ICONTEC NTC-2060. Tienen forma cilíndrica con las siguientes dimensiones: diámetro exterior de 0,07 m, diámetro interior de 0,017 m, y longitud de 0,08 m. Se realizan pruebas de producción, con diferentes tipos y porcentajes de aglutinantes, los mejores resultados se obtienen para una composición de 10% de cola blanca con 90% de aserrín, y 4% de almidón de yuca con 96% de cascarilla. Estas briquetas se someten a diferentes pruebas, entre las que se destacan la resistencia al aplastamiento (1910,34 N las de aserrín, y 1933,87 N las de cascarilla), poder calorífico superior (28,41 MJ/kg las de aserrín, y 16,92 MJ/kg las de cascarilla). Se realizan pruebas de gasificación obteniendo resultados exitosos, pero debido a limitaciones económicas y falta de laboratorios apropiados en la ESPOCH, no se pueden evaluar las características y propiedades reales del gas pobre producido, por lo cual son determinados científicamente. El poder calorífico de las briquetas es mayor que el poder calorífico del gas pobre, por lo que no es viable energéticamente, gasificar briquetas de aserrín de madera y cascarilla de arroz. Se recomienda desarrollar sistemas de combustión de briquetas en forma directa.A Technological Process for the Obtainment of Sawdust briquettes and Rice husk briquettes with which poor gas tests are carried out, is developed. The process is focused on the use of forestry industry and agricultural residues, which constitute contamination and pest propagation means looking for a future energy application in industries where they can be used. The briquettes are made of binder, through the developed process, and are characterized by the Colombian norm INCOTEC NTC-2060. They have a cylindrical form with the following dimensions: 0,07 m exterior diameter, 0,017 m interior diameter and 0,08 m long. The production tests are carried out with different types and percentages of binders; the best results are obtained for a composition of 10% white glue with 90% sawdust, and 4% cassava starch with 96% rice husk. These briquettes are subjected to different tests, among which there is the crushing resistance (1910,34 N sawdust and 1933,87 N rice husk), higher calorific value (28,41 MJ/kg sawdust and 16,92 MJ/kg rice husk). Gasification tests are carried out obtaining successful results but due to economic limitations and lack of appropriate laboratories at the ESPOCH, the real characteristics and properties of the poor gas cannot be evaluated; they are scientifically determined. The calorific value of briquettes is higher than the poor gas calorific value; this is the reason why it is not feasible energetically to gasify sawdust briquettes and rice husk briquettes. It is recommended to develop briquettes combustion systems in a direct way

Diseño de una central termoeléctrica de biomasa para Lambayeque, utilizando residuos agrícolas como el bagazo de caña de azúcar y cascarilla de arroz

Hoy por hoy, en la región Lambayeque se cosechan cerca de 100 000 toneladas de cañas de azúcar, dejando como sobrante alrededor de 30 000 toneladas de bagazo de caña, los cuales solo son tratados como desechos o, simplemente son utilizados de manera ineficiente por los ingenios azucareros. Ante este desafío, surge el estudio de factibilidad de una central termoeléctrica, con el cual se propone la utilización adecuada de los residuos de la caña de azúcar para llegar a la generación de electricidad de manera sostenible, alcanzar una mejora en la calidad de vida de los pobladores aledaños a dicha central, impulsar el estudio de las energías renovables, así como también paliar el efecto adverso del cambio climático por el que estamos atravesando. Para tales fines, se parte de la cuantificación de biomasa que es producida a diario en la región Lambayeque, para luego estimar la cantidad de energía calorífica que es capaz de generar dicha biomasa, obteniéndose así la cantidad de energía eléctrica disponible. Con este último dato se determina que la potencia instalada de la central será de aproximadamente 20 MW. Luego de comparar entre varias opciones, se opta por el distrito de Pomalca como el emplazamiento más adecuado para la central. Finalmente, después de realizar el análisis económico y obtener resultados positivos en los indicadores, se concluyó que el proyecto de una central termoeléctrica es factible

Estudio de factibilidad para la fabricación de pellets a partir de material lignocelulósico proveniente de palma de aceite

Actualmente, las principales fuentes energéticas provienen de los combustibles fósiles, los cuales generan una alta contaminación y un agotamiento de los recursos no renovables, lo que causa un incremento progresivo de su costo al ser más compleja su explotación y al ser innegable su extinción al pasar de los años. Este agotamiento ha provocado que las principales fuentes energéticas se estén empezando a sustituir con las energías alternativas, púes al originarse en los recursos naturales renovables se consideran las fuentes más abundantes en la tierra con un valor incalculable, además que han sido poco explotadas y su impacto al ambiente es mínimo. Dentro de estas se encuentra la biomasa, una fuente importante de energía, la cual se puede comparar con una batería, ya que guarda su energía para luego liberarla. Este material lignocelulósico permite crear una interacción positiva entre los sectores agrícola-forestal (generadores), industrial (transformación), y energético (utilización), dándole un valor agregado al producto, debido a la generación de empleo y al desarrollo local en zonas rurales. De igual forma, conociendo que la producción de biomasa es descentralizada ésta se puede realizar a pequeña o gran escala, lo anterior sin mencionar los numerosos servicios ambientales que ofrece. Así mismo, el desarrollo doméstico e industrial que está teniendo la biomasa como productora de calor y electricidad, ha hecho que muchos países la tomen como una fuente de crecimiento económico, generando a su vez un incremento en el mercado de pellets, un biocombustible densificado cuyas principales materias primas son residuos de madera, tales como, aserrín, virutas y astillas, los agro-residuos, como la paja y productos de desecho de la industria de alimentos. En este contexto se enmarca el presente proyecto, en darle solución a un problema higiénico-ambiental, por medio de la generación de energía, reutilizando un residuo con alto potencial energético para la fabricación de pellets. En el caso Colombiano, al ser el sexto país productor a nivel mundial de palma de aceite, la cantidad de residuos es significante, por lo que su reutilización también lo es, teniendo en cuenta que no es sólo la generación de un residuo, sino también el desperdicio energético, debido a que actualmente los desechos se usan de forma incipiente. Para poder determinar la factibilidad de la biomasa primero se realizó su caracterización por medio del contenido de lignina, siendo este un biopolímero el cual sostiene las células adyacentes y le da rigidez al pellet, de forma que no es necesaria la utilización de un aglutinante para generar una óptima compactación; de igual forma se llevó a cabo el análisis último, el cual determina el contenido de los principales agentes contaminantes de la biomasa, como el azufre, con el fin de conocer su posible generación de gases de efecto invernadero. En un segundo momento la biomasa pasó por un proceso de molienda y tamizado, debido a que la biomasa con el tamaño original no presenta una buena compactación, por lo tanto el material se transforma hasta conseguir un producto con las adecuadas características físicas. Seguidamente, se analizó el comportamiento de la palma de aceite en la elaboración de pellets, por medio de cinco combinaciones de biomasa, elegidas mediante un diseño de experimentos. Posteriormente, los pellets se analizaron considerando diversas propiedades físico-químicas como el porcentaje de humedad, densidad, material volátil y poder calorífico. De igual forma, se determinó la resistencia mecánica por medio de pruebas de esfuerzo de compresión y pruebas de impacto, además de una caracterización del material por medio del módulo de elasticidad. Finalmente, se establecieron las características de los pellets como biocombustible, con el fin de dar a conocer su factibilidad como fuente energética