Diseño de un sistema de suministro de energía eléctrica y térmica de 25 kw de potencia a partir del uso de un gasificador de biomasa

Abstract

El desarrollo del trabajo de tesis tiene por objetivo el diseño de un sistema de suministro de energía térmica y eléctrica de 25 KW de potencia a partir del uso de un gasificador de biomasa. El gasificador de 25 KW de potencia es el equipo encargado de transformar el combustible sólido biomásico (pulpa de café) en un combustible gaseoso, este combustible gaseoso (gas pobre) será dirigida hacia un motor de combustión interna para la generación eléctrica de 3.9 KW, previamente a su ingreso al generador eléctrico el gas pobre pasará por un intercambiador de calor, proceso en el que se recupera energía térmica de 5.2 KW. En el capítulo I, Generalidades; se describe y plantea el problema, objetivos, hipótesis, justificación, alcances y limitaciones, sistema de variables y la metodología. En el capítulo II, Marco teórico; se desarrolla los conceptos teóricos de biomasa y del sistema de gasificación. En el capítulo III, Análisis y selección del combustible para Gasificación, se estudia entre varias alternativas de residuos agrícolas, y se selecciona la más adecuada para la gasificación. En el capítulo IV, Diseño conceptual; se describe el procedimiento de obtención de los conceptos de solución, mediante la directriz del VDI 2221. En el capítulo V, Diseño mecánico; se dimensiona, se determina materiales y se realizan cálculos para el gasificador, ciclón y generador eléctrico. En el capítulo VI, Diseño térmico; se realiza calculo térmico para el gasificador y el intercambiador de calor. En el capítulo VII, Especificaciones técnicas; se describen detalles sobre parámetros de construcción y parámetros de operación. En el capítulo VIII, Evaluación de costos; se analiza la competitividad del costo de KW instalado y del costo KWh generado del sistema de gasificación. Obteniéndose los siguientes resultados; para el gasificador; el flujo volumétrico de gas producido es de a temperatura de 338.758 °C a partir de un flujo másico de a temperatura ambiente de pulpa de café que ingresa, la temperatura en la superficie externa es de 27.89 °C. Para el intercambiador de calor; coraza-tubos, con fluido caliente (gas pobre) que fluye por el interior de los tubos, con temperatura de entrada de 338.758°C y temperatura de salida de 30°C, con flujo másico de 0.00455Kg/s y con el fluido frío (aire) que fluye por la coraza, con una temperatura de entrada de 25°C y temperatura de salida de 55°C, con flujo másico de 0.173 Kg/s. Además, el costo por KW instalado del sistema de generación de energía térmica y eléctrica es competitivo a partir de las 277.8 horas de operación frente a los generadores eléctricos gasolineros.