Peste primera fois

GUÍA DE LABORATORIO

COMPARACIÓN DE LA OPERACIÓN EN FRÍO Y EN CALIENTE DEL PROCESO DE GASIFICACIÓN DE BIOMASA

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PROFESORES:

Camilo velez suserquia

MATERIA:
DISEÑOS TÉRMICOS

FECHA:
JUNIO DE 2011

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
FACULTAD DE INGENIERÍA- DEPARTAMENTO DE MECÁNICA
GRUPO DE INVESTIGACION EN EL MANEJO EFICIENTE DE LA ENERGÍA
- GIMEL -

OBJETIVO GENERAL.Determinar la variación en el desempeño energético de un gasificador de lecho fijo operando en frio y en caliente (estado transitorio y estado estacionario aproximadamente).
OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
1. Calcular los diferentes parámetros que caracterizan el proceso de gasificación, bajo los dos estados térmicos planteados.
2. Determinar la variación en la potencia eléctrica generada en una plantaque opera con el gas que proviene del proceso, cuando se tienen condiciones de operación en frío y en caliente.
3. Determinar el flujo másico de gases que se debe garantizar en el gasificador, para alimentar una la planta de generación de 5 kWe, tanto para el estado en frío como en caliente.
MARCO TEÓRICO.
La gran problemática mundial sobre el carácter no renovable de los combustiblesfósiles. Al igual que problemas ambientales, han sido los principales causantes de que la comunidad científica internacional se halla enfocando en la consecución de nuevas fuentes de energía de carácter renovable. La biomasa es una de las fuentes energéticas con mayor potencial y la gasificación es uno de los procesos más prometedores para la conversión de la energía química de la biomasa en energíaeléctrica.
La gasificación de biomasa, es un proceso de termoquímico, mediante a partir de biomasa solida se obtiene un gas de bajo contenido energético compuesto principalmente por N2, CO2, CO, H2, CH4 y alquitranes, siendo los últimos cuatro componentes los que aportan contenido energético al gas, cuyo PCI se encuentra generalmente entre 4-7 MJ/Kg.
Por otro lado, la operación en frio de un equipotérmico, implica altas pérdidas de calor debido a que una fracción del calor liberado en el proceso es utilizada en el calentamiento de los alrededores del equipo: paredes, aislamientos y ambiente. Durante el tiempo de calentamiento de los alrededores, el proceso atraviesa por un estado transitorio, una vez allá terminado este calentamiento se tendrá estado estable.
En esta práctica delaboratorio se utilizará un gasificador de lecho fijo en contracorriente (Downdraft), para evaluar las propiedades de dicho proceso con operación en frio y en caliente de esta máquina térmica (ver figura). A continuación se describe la metodología para el cálculo de los parámetros característicos del proceso.

Parameter | Gasifier |
Diametro interior (m) | 0,102 |
Longitud del lecho (m) | 0,5 |Figura 1. Instalación experimental y dimensiones principales del gasificador

Durante el transcurso de un proceso de gasificación (mientras el frente de llama desciende a lo largo del gasificador), el perfil de temperatura es medido por nueve termopares, los cuales están instalados con una separación de 30 mm, y cuya punta alcanza el centro del gasificador. La instalación experimental estáequipada con un programa de adquisición de datos, el cual arroja un fichero, con el que es posible obtener un perfil de temperatura como el mostrado en la siguiente figura

Figura 2. Campo de temperatura y flujo de aire típicos para un ensayo

CÁLCULO DE PARAMETROS

Del perfil de temperatura mostrado, es posible hallar; velocidad del frente de llama, consumo de biomasa, consumo másico de aire,dosado real y dosado relativo de gasificación. Por otro lado, considerando la composición del gas obtenido del proceso, es posible obtener el poder calorífico del gas, y el rendimiento del proceso. Todos estos parámetros son los más utilizados para la caracterización de los procesos termoquímicos de gasificación. En la siguiente tabla, se presentan las ecuaciones para su cálculo.

Tabla1....