mecanica

Obtenci´n de gas combustible a partir
o
de la gasificaci´n de biomasa en un
o
reactor de lecho fijo

Luis Eduardo Garc´ Fern´ndez
ıa
a

Tesis presentada como requisito parcial para optar al t´
ıtulo de:
Mag´
ıster en Ingenier´ Mec´nica
ıa
a

Director:
Dr.-Ing. Sonia Lucia Rinc´n Prat
o

Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ingenier´
ıa
Bogot´, D.C., Colombia
a
2011Tesis aprobada por la Facultad de Ingenier´ en
ıa
cumplimiento de los requisitos exigidos para otorgar
el t´
ıtulo de: Mag´
ıster en Ingenier´ Mec´nica
ıa
a

Sonia Lucia Rinc´n Prat
o
Director de la tesis

Alexander Gomez Mejia
Jurado

Guillermo Sanmiguel
Jurado

Nicolas Giraldo
Jurado

Universidad Nacional de Colombia
Bogot´, D.C., 09.06.2011
a

AgradecimientosA Dios, mi madre, mi padre y mis hermanos por permitirme alcanzar mis objetivos
y poder contar con personas tan maravillosas
a mi alrededor, las cuales han sido una fuente
constante de motivaci´n en momentos de
o
incertidumbre.
Quiero agradecer especialmente a la Ingeniera
Sonia Rinc´n y el Ingeniero Alexander G´mez
o
o
por su asesor´ colaboraci´n y ayuda en el
ıa,
o
desarrollo deeste trabajo y por brindarme
m´ltiples oportunidades de crecimiento, tanto
u
en el ´mbito personal como profesional.
a
A mis amigos, todas las personas del laboratorio
de transferencia de calor de la Universidad
Nacional y a Manuel Mej´ por su colaboraci´n
ıa,
o
en el desarrollo de este trabajo y las extensas
jornadas de liberaci´n de las cuales salieron
o
valiosos aportes; todos ´stosfueron fundamene
tales.

Luis Eduardo Garcia

Lo que importa verdaderamente en la vida no
son los objetivos que nos marcamos, sino los
caminos que seguimos para lograrlos.
Peter Bamm

v

Resumen
Este proyecto consta de dos partes. La primera parte se compone del dise˜ o y construcci´n de
n
o
un gasificador de lecho fijo de corrientes paralelas a escala planta piloto; concalentamiento
indirecto por medio de la combusti´n de gases, el proceso se realiza a presi´n atmosf´rio
o
e
ca utilizando como agente gasificante vapor de agua. Esta variante del proceso permite la
producci´n de una mezcla gaseosa con poder calor´
o
ıfico entre 15 y 18 MJ/kg, que duplica
en valor el poder calor´
ıfico de las mezclas de gas obtenidas a trav´s de la gasificaci´n con
e
o
calentamientodirecto y alimentaci´n de aire que oscilan entre 4 y 7 MJ/kg.
o
La segunda parte se compone de la realizaci´n de pruebas puesta a punto y calibraci´n
o
o
del equipo. Con el fin de caracterizar el equipo. Adicionalmente, es desarrollado un modelo
termodin´mico basado en el uso de constantes de equilibrio para predecir la composici´n
a
o
del gas obtenido en el gasificador de lecho fijo concorrientes paralelas en futuras fases de
experimentaci´n llevadas a cabo.
o
Palabras clave: Energ´ renovables, biomasa, transformaci´n termoquimica, gasifiıas
o
caci´n, gasificador de corrientes paralelas, equilibrio termodin´mico.
o
a

Abstract
This project is composed by two parts. The first one is about the design and building of a
fixed bed downdraft gasifier in a pilot scale; indirectheating is used in the process through
gas combustion, the process is carried out at atmospheric pressure, the reaction agent is
steam. It produces a mix of gases with high heating value between 15 y 18 MJ/kg, it is twice
the heating value of the mix of gases got through direct heating and air as agent reaction.
The second part is composed by fine tuning tests to establish the performance of thegasifier.
Additionally, it is developed a thermodynamic model based on the equilibrium constants for
predicting the composition of gas in the downdraft gasifier in latter phases of experimentation.
Keywords: Renewable energies, biomass, termochemical conversion, gasification, downdraft gasifier, fixed bed gasifier, thermodynamic equilibrium.

vi

Contenido
Prefacio y/o Agradecimientos

III...