Modelos de gasificación y pirólisis de la caña brava

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(1)MODELOS DE GASIFICACION Y PIROLISIS DE LA CAÑA BRAVA. PROYECTO DE GRADO. AUTOR: ERNESTO ALEJANDRO SARMIENTO 200722186. PROFESOR ASESOR: GERARDO GORDILLO ARIZA Ph.D, M.Sc. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INTENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA BOGOTA D.C, COLOMBIA DICIEMBRE DE 2012.

(2) TABLA DE CONTENIDOS Lista de Imágenes……………………………………………………………………4 Lista de Graficas……………………………………………………………………..5 Lista de Tablas………………………………………………………………………..6 Lista de Ecuaciones…………………………………………………………………7 1. Introducción………………………………………………………………………8 2. Objetivos………………………………………………………………………….9 2.1. Objetivo General………………………………………………………………9 2.2. Objetivos Específicos…………………………………………………………9 3. Marco Teórico…………………………………………………………………..10 3.1. Calentamiento Global……………………………………………………….10 3.2. Biomasa………………………………………………………………………12 3.3. Caña Brava…………………………………………………………………..13 3.4. Gasificación…………………………………………………………………..14 3.5. Pirolisis………………………………………………………………………..16 3.6. Poder Calorífico Superior y Entalpia de Formación……………………..17 4. Metodología de Simulación…………………………………………………..17 4.1. Formula Empírica……………………………………………………………17 4.2. Poder Calorífico Libre de Humedad Y Cenizas………………………….19 4.3. Modelo de Simulación………………………………………………………20 4.3.1. Selección Modelo…………………………………………………….20 4.3.2. Chemical Equilibrium with Applications (CEA)…………………….20 4.4. Parámetros Simulación……………………………………………………..21 4.4.1. Relación Vapor-Combustible………………………………………..21 4.4.2. Relación de Equivalencia……………………………………………22 4.4.3. Condiciones Iniciales…………………………………………………22 4.4.3.1. Gasificación……………………………………………………22 4.4.3.2. Pirolisis…………………………………………………………23 4.4.4. Casos de Estudio……………………………………………………..24 4.4.5. Entalpia Normalizada………………………………………………...25 5. Resultados………………………………………………………………………26 5.1. Gasificación…………………………………………………………………..26 5.1.1. Temperatura de Equilibrio Adiabática……………………………...26 5.1.2. Gases Resultantes…………………………………………………...27 5.1.3. Eficiencia de Conversión de Energía………………………………31 2.

(3) 5.2. Pirolisis………………………………………………………………………..33 5.2.1. Gases Resultantes…………………………………………………...33 5.2.2. Calor Requerido………………………………………………………37 5.2.3. Eficiencia de Conversión de Energía………………………………38 6. Conclusiones…………………………………………………………………...40 7. Bibliografía………………………………………………………………………41. 8. Anexos…………………………………………………………………………...43 8.1. Resultados Análisis Próximo y Ultimo…………………………………….43 8.2. Código EES…………………………………………………………………..44. 3.

(4) LISTA DE IMÁGENES. Imagen 1. Efecto Invernadero……………………………………………………...11 Imagen 2. Relación de partículas por millón de CO2 y el aumento en la temperatura…………………………………………………………………………...11 Imagen 3. Ciclo del CO2 en el uso de biomasa como fuente de energía……..13 Imagen 4. Caña brava………………………………………………………………13 Imagen 5. Interfaz CEA……………………………………………………………..14 Imagen 6. Proceso de gasificación………………………………………………...16 Imagen 7. Procesos de pirolisis……………………………………………………21. 4.

(5) LISTA DE GRAFICAS. Grafica 1. Consumo de energía primaria en Colombia………………………….10 Grafica 2. Consumo de energía primaria per cápita en Colombia……………..10 Grafica 3. Emisiones mundiales de CO2………………………………………….12 Grafica 4. Gases producidos en gasificación (SRF=0.4)………………………..27 Grafica 5. Temperatura de equilibrio adiabática…………………………………27 Grafica 6. Fracción molar de H2……………………………………………………28 Grafica 7. Fracción molar de CO…………………………………………………..29 Grafica 8. Fracción molar de CO2………………………………………………….29 Grafica 9. Fracción molar de CH4………………………………………………….30 Grafica 10. Fracción molar de cenizas……………………………………………31 Grafica 11. Gases producidos en gasificación (SRF=0.4)………………………33 Grafica 12. Producción de CO……………………………………………………..34 Grafica 13. Producción de CO2…………………………………………………….34 Grafica 14. Producción de H2………………………………………………………35 Grafica 15. Producción de CH4…………………………………………………….35 Grafica 16. Producción de H2O…………………………………………………….36 Grafica 17. Producción de Cenizas………………………………………………..36 Grafica 18. Calor requerido en el proceso de pirolisis…………………………..37 Grafica 19. Valor energético de los gases………………………………………..38 Grafica 20. Eficiencia de conversión de energía…………………………………39. 5.

(6) LISTA DE TABLAS. Tabla 1. Resultado análisis próximo……………………………………………….18 Tabla 2. Resultado análisis ultimo…………………………………………………18 Tabla 3. Formula empírica de la caña brava……………………………………...19 Tabla 4. Parámetros de simulación para gasificación…………………………...22 Tabla 5. Parámetros de simulación para pirolisis………………………………...23 Tabla 6. Casos de simulación para gasificación………………………………….24 Tabla 7. HHV de los gases producidos……………………………………………32 Tabla 8. Eficiencia de conversión de energía…………………………………….32. 6.

(7) LISTA DE ECUACIONES. Ecuación 1. Reacción para formación de monóxido de carbono………………15 Ecuación 2. Reacción para formación de dióxido de carbono…………………15 Ecuación 3. Reacción para formación de monóxido de carbono………………15 Ecuación 4. Reacción para formación de dióxido de carbono…………………15 Ecuación 5. Reacción para formación de monóxido de carbono e hidrogeno.15 Ecuación 6. Reacción para formación de hidrogeno y dióxido de carbono…..15 Ecuación 7. Reacción para formación de metano……………………………….15 Ecuación 8. Porcentaje de oxigeno……………………………………………….18 Ecuación 9. Peso libre de humedad y cenizas…………………………………..18 Ecuación 10. Numero de moles libre de humedad y cenizas…………………..18 Ecuación 11. Moles normalizadas…………………………………………………19 Ecuación 12. Peso molecular de la biomasa…………………………………….19 Ecuación 13. Relación vapor combustible………………………………………..21 Ecuación 14. Relación de equivalencia…………………………………………..22 Ecuación 15. Relación de poder calorífico de la biomasa con entalpias de formación de reactantes y productos………………………………………………25 Ecuación 16. Entalpia de formación de la fibra de caña brava………………...25 Ecuación 17. Numero de moles de la mezcla……………………………………25 Ecuación 18. Entalpia de la mezcla……………………………………………….26 Ecuación 19. Entalpia normalizada………………………………………………..31 Ecuación 20. Eficiencia de conversión de energía………………………………32 Ecuación 21. Calor requerido en la pirolisis……………………………………...37. 7.

(8) 1. INTRODUCCION. Hoy en día se le ha dado una gran importancia a encontrar diferentes fuentes alternativas de energía. Esto ocurre por el constante aumento en el precio de combustibles de origen fósil como los son el carbón, el petróleo y el gas natural. Sumado a esto, se encuentra el hecho que estos combustibles fosilices están generando una gran serie de problemas ambientales, como lo son la emisión de gases contaminantes a la atmosfera. También, se encuentra el hecho de un creciente aumento en la población y por lo tanto un aumento en la demanda energética. Para este se ha venido investigando en fuentes de energía renovable como la biomasa. La energía obtenida a través de la biomasa ha ido adquiriendo mayor importancia en el área de investigación. Por esto, se han ido estudiando diferentes tipos de biomasa para determinar el potencial energético que posee cada una, y así poder evaluar si existe alguna viabilidad en la obtención de energía haciendo uso de ellas. Colombia tiene un territorio muy biodiverso que permite el crecimiento de diversos tipos de plantas. Teniendo esto en cuenta, se debe aprovechar esta característica para generar políticas degeneración de energía a partir de estas y no depender tanto de combustibles fósiles ya así reducir la contaminación. La caña brava crece en una gran variedad de regiones en todo el territorio nacional. Esta planta es vista como maleza y casi que su único uso es la fabricación de artesanías. Por esto se podría considerar a la caña brava como una fuente potencial para generación de energía a partir de biomasa. Es por esto que en este proyecto de grado se busca caracterizar la fibra de esta caña, para determinar por medio de simulaciones la calidad de los gases combustibles que se obtienen por medio de procesos como la gasificación y la pirolisis. Estos para determinar el contenido energético y que tan eficiente puede llegar a ser este proceso.. 8.

(9) 2. OBJETIVOS 2.1. OBJETIVO GENERAL Estimar la calidad de gases producidos a través de la gasificación usando oxigeno puro y oxigeno-vapor como agentes oxidantes y a través de la degradación térmica en un medio inerte (pirolisis).. 2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS . Realizar análisis último para determinar parámetros importantes de la cana brava como lo son la humedad residual, materia volátil, cenizas y composición química.. . Determinar la formula empírica, poder calorífico superior y otros parámetros importantes usando los resultados del análisis próximo y ultimo.. . Estimar la composición química de los gases producidos por la gasificación y pirolisis de la caña brava utilizando el software Chemical Equilibrium with Applications (CEA) de la NASA.. . Estimar el valor calorífico superior de los gases producidos y la eficiencia de conversión de energía.. 9.

(10) 3. MARCO TEORICO 3.1. CALENTAMIENTO GLOBAL Hoy en día el cambio climático ha generado una gran preocupación a nivel mundial. Este cambio va de la mano de un mayor uso de energías provenientes de combustibles fósiles, los cuales han aumentado su uso debido a una mayor demanda.. Consumo de Energia Primaria Consumo de Energia Primaria (MTEP). 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0. 5,0 0,0 1985. 1990. 1995. 2000. 2005. 2010. 2015. Grafica 1. Consumo de energía primaria en Colombia.[1]. Consumo de Energia Primaria Per Capita 0,8. Consumo per capita (TEP). 0,7. 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 1985. 1990. 1995. 2000. 2005. 2010. 2015. Grafica 2. Consumo de energía primaria per cápita en Colombia.[1]. 10.

(11) Esto se puede observar en el caso de Colombia. El consumo de energía ha crecido en los últimos años, también lo ha hecho la población, y se puede observar que no solo la población es mayor sino que se consume más energía por persona. Esto lleva a una mayor emisión de gases de efecto invernadero. Estos gases mantienen la energía que emite el sol, provocando un aumento gradual en la temperatura global. Este aumento trae fuertes consecuencias como el derretimiento de los glaciares.. Imagen 1. Efecto invernadero. Diferentes estudios han mostrado una relación directa entre las emisiones de gases de efecto invernadero y el aumento en la temperatura global, lo que indica que estos gases son directos responsables de dicho aumento en la temperatura. Este cambio se observa que acurre después de la primera revolución industrial, donde las emisiones de CO2 empezaron a ser considerablemente mayores.. Imagen 2. Relación de partículas por millón de CO2 y el aumento en la temperatura.[3]. 11.

(12) Si bien el dióxido de carbono (CO2) no es el único gas de efecto invernadero, es el que más aporta a este fenómeno, por lo que se le presta más atención a este que a los demás.. Emisiones Mundiales CO2 Millones de Toneladas de CO2. 40000,0 35000,0 30000,0 25000,0 20000,0 15000,0 10000,0 5000,0 2001. 2002. 2003. 2004. 2005. 2006. 2007. 2008. 2009. 2010. 2011. 2012. Grafica 3. Emisiones mundiales de CO2.[1] Las emisiones de CO2 en los últimos 10 años han aumentado constantemente. Es por esto que se estudian nuevas fuentes de energía, para suplir la creciente demanda energética y para reducir la emisión de gases de efecto invernadero. Se necesita disminuir el efecto de los gases de efecto invernadero.. 3.2. BIOMASA Biomasa es la energía que se encuentra en todos los seres vivos. Esta energía es obtenida del sol por medio de plantas y fotosíntesis, para luego ser pasada a los demás seres vivos por medio de la cadena alimenticia. En términos obtención de energía, una fuente de biomasa significa:[5] . Materia orgánica que se deriva de una planta y que esta disponible en una base renovable, incluyendo materia derivada de cultivos energéticos y agricultura.. . Desperdicios de materia orgánica consecuencia de cultivar o procesar productos agrícolas incluyendo desperdicios animales y vegetales.. 12.

(13) Imagen 3. Ciclo del CO2 en el uso de biomasa como fuente de energía. El recurso de la biomasa se hace renovable aprovechando el ciclo del carbono. Esto consiste en que una planta captura y fija CO2 de la atmosfera durante su vida, al momento de ser quemada en combustión esa cantidad de CO 2 es liberada nuevamente a la atmosfera. Esto hace que otra planta utilice esa misma cantidad de CO2 en sus procesos fotosintéticos y vuelva a empezar el ciclo. Esto permite definir a la biomasa como una energía renovable y limpia, ya que no se emite este gas al final del proceso, ya que este es aprovechado por otra planta.[5]. 3.3. CAÑA BRAVA La caña brava es una planta que crece en diversas áreas del territorio nacional. Esta crece de hasta 4 o 5 metros, posee un tallo hueco que llega hasta los 6 cm de grosor. Posee hojas largas, de alrededor de 1 m de longitud. Es cercana a la caña de azúcar, pero no comparte sus usos.. Imagen 4. Caña brava.. 13.

(14) La caña brava es ampliamente inutilizada en Colombia. Se usa para fabricar artesanías como sombreros y sillas. Solo se ve como maleza, ya que no se consume como alimento. Estas características abren un gran potencial para esta planta, ya que no se compite con el alimento de la gente y su uso es relativamente bajo. En estos momentos, en Colombia, no se tienen grandes cultivos dedicados a esta planta, como los que se pueden encontrar en el caso de la caña de azúcar.. 3.4. GASIFICACION La gasificación es un proceso que consiste en convertir materia liquida o solida en gases o productos químicos que tienen un valor energético considerable. En este proceso se busca obtener gases combustibles de alto contenido energético como los son el monóxido de carbono (CO), el hidrogeno (H2) y el metano (CH4).. Imagen 5. Proceso de gasificación. La gasificación se lleva a cabo mediante los siguientes pasos: -. Secado Descomposición térmica Combustión parcial Gasificación. También, este proceso se puede llevar a cabo mediante una oxidación parcial, la cual se realiza en presencia de solo oxigeno y aire o bajo un reformado, el cual se puede realizar con una mezcla de aire y vapor, oxigeno y vapor, o con solo vapor. Dependiendo del medio en el que se realiza se obtienen diferentes cantidades de gases combustibles. En la gasificación ocurren muchas reacciones, pero las principales con lo que todo se puede estudiar son[9]:. 14.

(15) Ecuación 1. Reacción para formación de monóxido de carbono.. Ecuación 2. Reacción para formación de dióxido de carbono.. Ecuación 3. Reacción para formación de monóxido de carbono.. Ecuación 4. Reacción para formación de dióxido de carbono.. Ecuación 5. Reacción para formación de monóxido de carbono e hidrogeno.. Ecuación 6. Reacción para formación de hidrógeno y dióxido de carbono.. Ecuación 6. Reacción para formación de metano.. Las entalpias de formación con valor negativo indican que estas son reacciones exotérmicas, es decir, liberan energía. Las entalpias con valores positivos indican reacciones endotérmicas, requieren que se les suministre energía para que se lleve a cabo.. 15.

(16) 3.5. PIROLISIS LA pirolisis es un proceso endotérmico, el cual requiere de una fuente de energía externa para poder realizarlos. Este proceso consiste en llevar a la biomasa hasta una temperatura final dentro de un reactor y su principal característica es que ocurre en ausencia de oxigeno y/o aire.[5] Al igual que en la gasificación, se busca obtener combustibles gaseosos aunque también se obtienen residuos solidos como cenizas de carbono y residuos líquidos como agua y algunos hidrocarburos. Este proceso depende de factores como la velocidad de calentamiento, la temperatura final, del tipo de biomasa y el tiempo que toma el proceso.[5]. Imagen 7. Procesos de pirolisis.[5]. La influencia del tipo de biomasa radica en la temperatura de inicio de la pirolisis[5]: . Hemicelulosa: 150-350 °C. . Celulosa: 275-350 °C. . Lignina: 250-500 °C. 16.

(17) 3.6. PODER CALORIFICO SUPERIOR Y ENTALPIA DE FORMACION. El poder calorífico superior (HHV) es un valor que indica la máxima capacidad que tiene un elemento de liberar energía cuando es utilizado en un proceso de combustión. Esto se cumple cuando los productos se encuentras a la misma presión que los reactantes y cuando se obtiene agua en estado liquido. La entalpia de formación (h°f) hace referencia a la energía necesaria para llevar a cabo una reacción y obtener un producto. Esta energía es utilizada en la formación de enlaces atómicos para la obtención del producto. Esta característica se calcula siempre en condiciones estándar de laboratorio (25 °C y 1 atm). Para elementos como el oxigeno (O 2) y el hidrogeno (H2) esta entalpia de formación se considera cero, ya que estos son considerados compuestos estables y que no se requiere energía alguna par que eso se formen.. 4. METODOLOGIA DE SIMULACION 4.1. FORMULA EMPIRICA El primer paso para caracterizar la biomasa es realizar un análisis próximo y un análisis ultimo. En estas pruebas se puede encontrar parámetros importantes como la humedad, cenizas y composición química de la materia orgánica. El análisis ultimo también se conoce como análisis elemental, en el que se encuentra la composición de Carbono, Hidrogeno, Nitrógeno y Azufre. Es una prueba que se encuentra estandarizada bajo las normas ASTM D5373-08 y ASTM D129-00. En cuanto al análisis próximo, se trata de una serie de pruebas para hallar datos importantes como los son la humedad, cenizas, carbón fijo y el poder calorífico superior de la muestra. Estas pruebas están reguladas por las normas ASTM D3173-03, ASTM D3174-04, ASTM D3175-02 y ASTM D586504. Estas pruebas fueron realizadas en el Laboratorio de Análisis Industriales de la Universidad del Valle. A continuación se presentan los resultados de los análisis (Sección 9.3).. 17.

(18) Tabla 1. Resultado análisis próximo. Análisis Próximo % Humedad 7,35 % Cenizas 6,8 % Carbón Fijo 11,4 % Materia Volátil 74,38 Poder Calorífico (g/cal) 2997,54. Tabla 2. Resultado análisis ultimo. Análisis Ultimo % Carbono % Hidrogeno % Nitrógeno % Azufre. 40,17 5,85 0,48 0,13. Para encontrar el porcentaje de oxigeno (%O) se hace uso de la siguiente expresión:. Ecuación 8. Porcentaje de oxigeno.. Con estos resultados se puede encontrar una forma que no incluya el porcentaje de cenizas y humedad. Esto se conoce como Dry and Ash Free (DAF).. Ecuación 9. Peso libre de humedad y cenizas. Después de esto, se relación el peso molecular de cada uno de los componentes para asi hallar el numero de moles de cada una.. Ecuación 10. Numero de moles libre de humedad y cenizas. Finalmente, se normalizan el número de moles con respecto al número de moles de Carbono. Esto se hace para hallar finalmente los subíndices que caracterizan a la biomasa. 18.

(19) Ecuación 11. Moles normalizadas.. Tabla 3. Formula empírica de la caña brava. ELEMENTO C % Peso 40,17 % Peso DAF 46,79 Mol DAF 3,899 Mol Normal. 1. H. O. N. 5,85 6,81 6,814 1,748. 39,22 45,68 2,855 0,732. 0,48 0,56 0,0399 0,01. S 0,13 0,15 0,004732 0,0012. Con esta formula empírica se puede encontrar el peso molecular de la caña brava. Este valor es importante encontrarlo, con el fin de ser usado en futuros cálculos. ∑ Ecuación 12. Peso molecular de la biomasa.. 4.2. PODER CALORIFICO LIDRE DE HUMEDAD Y CENIZAS. En los resultados del análisis próximo se muestra el poder calorífico superior (HHV por sus siglas en ingles). Las unidades que se entregan son [cal/g], pero para efectos de cálculos es necesario tener este valor en [kJ/kg]. También, se necesita encontrar un valor libre de humedad y cenizas (DAF) para eliminar el efecto de las cenizas y la humedad. La forma de encontrarla es igual a como se realizo en el caso de la formula empírica.. 19.

(20) 4.3. MODELO DE SIMULACION 4.3.1. SELECCION MODELO El modelo que se usa en este proyecto es el de equilibrio químico, modelo que usado en el software Chemical Equilibrium with Applications. Este modelo permite observar el comportamiento de varias especies de gases al mismo tiempo, solo variando algunos pocos parámetros. Esto hace que este modelo no tenga “algún limite” en el nuero de gases que se pueden observar en cada reacción. Otros modelos como el de balance atómico requiere del planteamiento de reacciones estequiometricas mas complejas, lo que hace que sea mas difícil observa el comportamiento de un gran numero de especies al mismo tiempo. Esto hace que este modelo se algo mas complejo de aplicar. Debido a esto el modelos seguido es el de equilibrio químico, no solo por ser mas fácil de aplicar, sino porque es el modelo utilizado por el software empleado en las simulaciones.. 4.3.2. CHEMICAL EQUILIBRIUM WITH APPLICATIONS (CEA). Para realizar las simulaciones se hará uso del software Chemical Equilibrium with Applications desarrollado por la National Aeronautics and Space Administration (NASA). Este software se ha venido desarrollando desde la década de 1970, cuando apareció el primer código del programa. Este permite, basado en el modelo de equilibrio químico, hallar las concentraciones de cualquier set de reactantes. Además, permite las propiedades termodinámicas y de transporte de cualquier mezcla generada. El software cuenta con una gran librería de especies con sus respectivas propiedades, lo cual permite realizar diferentes actividades como los son el determinar el desempeño teórico de un cohete, encontrar parámetros de combustión, etc.. 20.

(21) Imagen 7. Interfaz CEA.. 4.4. PARAMETROS DE SIMULACION 4.4.1. RELACION VAPOR COMBUSTIBLE La relación vapor combustible (SFR por sus siglas en ingles), relaciona la cantidad de vapor que se tiene con respecto a una unidad de combustible.. Ecuación 13. Relación vapor combustible. Para simplificar todo se hace la suposición que se tiene una sola mol de combustible, entonces, la relación vapor combustible será igual a la cantidad de moles de vapor de agua que se encuentren.. Este valor es un parámetro de entrada en las simulaciones, por lo que el valor ingresado será directamente el que se marco sin necesidad de algún cálculo intermedio.. 21.

(22) 4.4.2. RELACION DE EQUIVALENCIA. La relación de equivalencia o ER relaciona la cantidad de moles de aire estequiometrico con las moles de aire u oxigeno real que se suministra mientras se realiza la reacción. Para el caso particular de este proyecto se relaciona el oxigeno.. Ecuación 14. Relación de equivalencia.. De la reacción estequiometrica, mostrada anteriormente, se encuentra las moles estequiometricas de oxigeno. Esto permite asumir un rango de valores para ER y así encontrar el numero de moles reales de oxigeno.. Un valor de ER igual 1 indica una combustión completa se puede llevar a cabo. A medida que este valor es mayor indica que la cantidad de oxigeno no es suficiente para llevar esto a cabo.. 4.4.3. CONDICIONES INICIALES 4.4.3.1.. GASIFICACION. A continuación se presenta una tabla con los parámetros de entrada de las simulaciones. Tabla 4. Parámetros de simulación para gasificación. Parámetros Gasificación Presión [atm] Temperatura inicial biomasa [K] Temperatura oxigeno [K] Temperatura vapor de agua [K] SFR ER. 1 298 298 373 [0-1] [1-5]. Se asume una presión de una atmosfera para todos los casos. Además, se asume una temperatura ambiente de laboratorio (298 K o 25 °C). En el caso del 22.

(23) vapor de agua, se asume una temperatura de 373 K o 100 °C, esto con el fin de garantizar que el agua se encuentre en estado gaseoso en todo momento. La relación vapor combustible se toma de 0 a 1 en intervalos de 0.2 y la relación de equivalencia se toma de 1 a 5 en intervalos de 1. Esto permite observar gran variedad de posibilidades hacen posible tener una buena idea del comportamiento de la biomasa.. 4.4.3.2.. PIROLISIS. En el caso de la pirolisis, se decidió variar la temperatura final del proceso y la presión. Tabla 5. Parámetros de simulación para pirolisis. Parámetros Pirolisis Moles biomasa [mol] Temperatura inicial biomasa [K] Temperatura final del proceso [K] Presión [atm]. 1 298 [373 - 1473] [0,5 ; 1 ; 2]. Al igual que en la gasificación, la temperatura de inicio es de 298 K (25 °C) y una mol de biomasa. En esta ocasión se variar la temperatura final del proceso y la presión a la cual se realiza, para observar su influencia en el proceso.. 23.

(24) 4.4.4. CASOS DE ESTUDIO De las condiciones iniciales o parámetros de entrada mencionados anteriormente se puede entonces tener una tabla que presenta cada una de las posibilidades. 4.4.4.1.. GASIFICACION. Tabla 6. Casos de simulación para gasificación. SFR. 0. 0,2. 0,4. 0,6. 0,8. 1. ER 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5. N O2 1,07 0,54 0,36 0,27 0,21 1,07 0,54 0,36 0,27 0,21 1,07 0,54 0,36 0,27 0,21 1,07 0,54 0,36 0,27 0,21 1,07 0,54 0,36 0,27 0,21 1,07 0,54 0,36 0,27 0,21. N H2O 0 0 0 0 0 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 1 1 1 1 1. 24.

(25) 4.4.5. ENTALPIA NORMALIZADA Finalmente, otro parámetro que requiere Chemical Equilibrium with Applications es la entalpia normalizada de la mezcla de biomasa y oxidantes. En primer lugar hay que encontrar la entalpia de formación de la fibra de caña brava. Siguiendo la definición de poder calorífico superior, se tiene: ∑. ∑. Esto anterior se simplifica debido a la suposición de tener solo un mol de biomasa, por lo que ese término desaparece de la ecuación. Con esto, se puede expandir la expresión anterior y despejar la entalpia de formación de la biomasa.. Ecuación 15. Entalpia de formación de la fibra de caña brava. Con ayuda del software Engineering Equiation Solver (EES), se haya este valor de entalpia de formación.. Posteriormente, se encuentra el número de moles de la mezcla de la reacción.. Ecuación 16. Numero de moles de la mezcla.. Ahora, se encuentra la entalpia de esta mezcla.. [. ). ). Ecuación 17. Entalpia de la mezcla. Para la entalpia de la mezcla se tiene que introducir el numero de moles reales o actuales de oxigeno. En este caso se puede remplazar esto para introducir en esta expresión la relación de equivalencia y el numero de moles estequiometricas de oxigeno. El numero de moles de la fibra no aparecen en este caso ya qe se ha asumido desde un principio que esta será igual a uno. 25.

(26) (. ). ). La entalpia normalizada es esta entalpia de formación de la mezcla dividido en la constante universal de los gases (R) y su masa molar.. Ecuación 18. Entalpia normalizada. Este valor de entalpia normalizada es diferente para cada caso de estudio, debido a que la entalpia de formación cambia por las diferentes concentraciones de cada uno de sus elementos.. 5. RESULTADOS 5.1. GASIFICACION 5.1.1. TEMPERATURA DE EQUILIBRIO ADIABATICA Se observa que la temperatura de equilibrio adiabática sufre una rápida caída entre una relación de equivalencia (ER) de 1 y 2. Se observa que la relación de equivalencia tiene un mayor efecto sobre esta temperatura de equilibrio, ya que para todos los SFR la temperatura es casi igual. Las temperaturas obtenidas son las esperadas de una gasificación con oxigeno, en la que estas temperaturas son mayores a las que se obtendrían con aire.. 26.

(27) Temperatura Equilibrio 3000. Temperatura (K). 2500 0. 2000. 0,2. 1500. 0,4. 1000. 0,6. 500. 0,8 1. 0 1. 1,5. 2. 2,5. 3. 3,5. 4. 4,5. 5. ER. Grafica 4. Temperatura de equilibrio adiabática.. Se puede observar que a medida que ER se va haciendo más grande, la temperatura de equilibrio disminuye. Esto se puede deber a que un mayor ER se traduce en una menor cantidad de oxigeno para la reacción, por lo que el calor liberado es menor y por lo tanto también la temperatura. Por esto es que la mayor temperatura de equilibrio coincide con un ER igual 1, ya que en este punto ocurre una combustión completa.. 5.1.2. GASES RESULTANTES A continuación se presentan los gases generados durante el proceso de gasificación, tanto con oxigeno puro como con la mezcla oxigeno-vapor.. 27.

(28) Gases Producidos 0,4. Fraccion Molar. 0,35 0,3 0,25. CH4. 0,2. CO. 0,15. CO2. 0,1. H2. 0,05. Char. 0 1. 2. 3. 4. 5. ER. Grafica 5. Gases producidos en gasificación (SRF=0.4).. El hidrogeno se empieza a producir cuando la ER es mayor a 1. Este llega a un punto máximo en un punto cercano a ER igual a 3 y luego empieza a decrecer a medida que se aumenta ER. Como se observo con la temperatura de equilibrio, el SFR casi no tiene influencia hasta ER igual a 5, donde se puede observar alguna diferencia significativa. Este gas tiene una especial importancia ya que su poder calorífico es considerable y se considera limpio, ya que su combustión con oxigeno genera como sub producto agua. Hoy en día se desarrollan motores que funcionen con hidrogeno.. H2 0,35. Fraccion Molar H2. 0,3 0,25. 0. 0,2. 0,2. 0,15. 0,4. 0,1. 0,6. 0,05. 0,8 1. 0 1. 1,5. 2. 2,5. 3. 3,5. 4. 4,5. 5. ER. Grafica 6. Fracción molar de H2. 28.

(29) En la grafica 6 se observa la producción de monóxido de carbono (CO). El comportamiento de la producción de este gas es algo parecida a la del hidrogeno, pero su punto máximo de producción ocurre un poco antes y desaparece mas rápido que el hidrogeno. Esta rápida caída en la producción de CO se puede deber a que después de ER iguala 2 el oxigeno disponible es menor y no puede competir con la producción de dióxido de carbono (CO 2). También se observa que CO tiene una mayor producción cuando el SRF es cero y disminuye a medida que se acerca a 1.. CO 0,4. Fraccion Molar CO. 0,35. 0,3. 0. 0,25. 0,2. 0,2. 0,4. 0,15. 0,6. 0,1. 0,8. 0,05. 1. 0 1. 1,5. 2. 2,5. 3. 3,5. 4. 4,5. 5. ER. Grafica 7. Fracción molar de CO.. En la producción de CO2 se observa que e lo contrario a CO. El punto mas bajo de producción de CO2 ocurre en ER igual a 2, punto en el que la producción de CO alcanza su punto máximo. Después de este punto, la producción de CO 2 aumenta y la de CO disminuye. También, la producción de CO 2 se ve favorecida a SRF mas cercanas a 1. El CO2 junto con el H2 son los gases que se buscan obtener cuando se quiere mayor calidad que cantidad energética.. 29.

(30) CO2 0,35. Fraccion Mola CO2. 0,3 0,25. 0. 0,2. 0,2. 0,15. 0,4. 0,1. 0,6. 0,05. 0,8 1. 0 1. 1,5. 2. 2,5. 3. 3,5. 4. 4,5. 5. ER. Grafica 8. Fracción molar de CO2.. El gas con mayor densidad energética es el metano (CH 4) por lo que es necesario observar su comportamiento para poder saber la cantidad de energía que se obtendría de este proceso de gasificación. Se observa que su producción inicia en ER igual a 2. Esta aumenta de manera constante hasta ER igual a 5. El SFR tiene una gran influencia en la producción de metano, entre más grande sea este mas gas se genera en la reacción.. CH4 0,16. Fraccion Molar CH4. 0,14 0,12. 0. 0,1. 0,2. 0,08. 0,4. 0,06. 0,6. 0,04. 0,8. 0,02. 1. 0 1. 1,5. 2. 2,5. 3. 3,5. 4. 4,5. 5. ER. Grafica 9. Fracción molar de CH4. Finalmente, hay que tener en cuenta la producción de carbón solido en forma de cenizas. Esto es necesario para saber en que momentos puede estar 30.

(31) ocurriendo pirolisis. Su producción comienza en ER iguala 2 para SFR bajos, pero a medida que se hace más alto este valor la producción de estas cenizas se retrasa y comienza cerca e ER igual a 3. LA producción de estas cenizas va de la mano con la producción de CH4, por lo que se puede observar, no se puede obtener CH4 sin tener estas cenizas también como un producto de la reacción.. Fraccion Molar C(gr). Char 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0. 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1. 1,5. 2. 2,5. 3. 3,5. 4. 4,5. 5. ER. Grafica 10. Fracción molar de cenizas.. Además de esto gases mostrados, se generan otros en la reacción. Esto gases se generan en cantidades tan bajas que se llaman trazas y no aportan ningún valor energético considerable, por lo que estos no son tenidos en cuenta.. 5.1.3. EFICIENCIA DE CONVERSION DE ENERGIA Para saber la eficiencia de conversión energética de este proceso es necesario, primero, encontrar la energía que se obtiene. Esto se hace teniendo en cuenta el poder calorífico de los gases con un valor energético importante. Estos gases son el monóxido de carbono (CO), el hidrogeno (H2) y el metano (CH4).. Ecuación 19. Poder calorífico total de los gases generados.. 31.

(32) Tabla 7. HHV de los gases producidos (kJ/m3). ER SFR 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1. 1. 2. 3. 4. 5. 1815,56 1506,99 1250,38 1035,61 855,08 703,17. 5856,68 5298,89 4838,73 4452,38 4123,56 3840,11. 6523,33 6633,87 6826,58 7077,56 6734,08 6244,12. 5260,27 5781,74 6328,07 6873,38 7398,31 7891,94. 5036,03 5810,33 6503,13 7103,87 7613,13 8035,47. Se puede observa que el valor energético de los gases aumenta cuando empieza a obtenerse CH4, ya que este es el que posee mayor poder calorífico de los tres gases observados. Por lo que si se quiere tener mayor producción de energía sin importar la calidad de los gases, se desearía tener una ER más alta, donde la producción de CH4 sea mayor. Se observa que a bajos ER el valor energético disminuye a medida que el SFR es más alto, pero a partir de un ER igual a 4 esto se invierte, empieza a ser cada vez mayor a un SFR más alto.. )) Ecuación 20. Eficiencia de conversión de energía.. Con la anterior expresión se puede encontrar la eficiencia de conversión de energía del proceso. En este caso Nbiomasa y NVapor corresponden a las moles por cada m3 de gases producidos. λ corresponde a la entalpia de vaporización del agua. Tabla 8. Eficiencia de conversión de energía. ER SFR 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1. 1. 2. 3. 4. 5. 32,07 25,93 21,06 17,13 13,93 11,31. 76,77 67,00 58,15 50,00 42,41 35,24. 70,11 67,02 64,18 61,32 54,06 46,06. 48,30 49,37 50,02 49,86 48,65 46,21. 39,35 42,60 44,64 45,26 44,42 42,16. 32.

(33) Se observa que la eficiencia es siempre baja para un ER igual a 1, pero después aumenta para las demás condiciones. Se puede observar que el punto de mayor eficiencia se ubica en un ER igual a 2 y un SFR igual a 0. Este punto de mayor eficiencia no coincide con el punto de mayor valor energético, esto se debe a que para el punto de mayor valor energético hay más masa y energía involucrada desde el comienzo, lo cual hace que se pueda generar mas energía pero no de forma mas eficiente.. 5.2. PIROLISIS 5.2.1. GASES RESULTANTES A continuación se presentas los gases obtenidos en el proceso de pirolisis.. Gases Producidos 0,6. Fraccion Molar. 0,5 CH4. 0,4. CO. 0,3. CO2. 0,2. H2. 0,1. H2O Char. 0 0. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 1400. Temperatura (°C). Grafica 11. Gases producidos (1 atm). En la anterior grafica se puede observar el comportamiento promedio de cada uno de los productos. Se puede observar que, a diferencia de la gasificación, se generan cenizas en todas las condiciones y no solo en algunos casos. Además, la producción de CH4 es baja y a partir de 600 °C esta cae a cero. En este proceso se observa que a altas temperaturas se llega a producir una gran cantidad de H2 y CO y se reduce un poco la producción de cenizas. En el caso del CO se observa que la presión casi no influye en el proceso. Se observa que se empieza a generar a partir de los 400 °C y llega a su máximo cerca de los 900 °C. La producción de este se estabiliza después de esta temperatura en un valor fijo.. 33.

(34) CO 0,45. Fraccion Molar CO. 0,4 0,35 0,3 0,25. 0,5. 0,2. 1. 0,15. 2. 0,1. 0,05 0 0. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 1400. Temperatura (°C). Grafica 12. Producción de CO.. CO2 0,14 Fraccion Molar CO2. 0,12 0,1 0,08. 0,5. 0,06. 1. 0,04. 2. 0,02 0 0. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 1400. Temperatura (°C). Grafica 13. Producción de CO2. En el caso del dióxido de carbono se observa que se empieza a obtener cada vez más cantidad hasta los 500 °C y luego empieza a decaer. Esta producción decae gracias a que después de esta temperatura, hay energía suficiente para separar enlaces de carbono con oxigeno, lo que deja elementos suficientes para que la producción de monóxido de carbono crezca y no le de espacio a que se genere dióxido de carbono. Al igual que con el CO, se observa que al inicio y al final del proceso la presión no tiene influencia. Solo la tiene en el rango de 500 a 800 °C, aunque esta influencia es muy baja. 34.

(35) Fraccion Molar H2. H2 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0. 0,5 1 2. 0. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 1400. Temperatura (°C). Grafica 14. Producción de H2. En el caso del hidrogeno se observa un comportamiento parecido al del monóxido de carbono. Este se empieza a generar a partir de los 200 °C, luego tiene un rango de crecimiento y finalmente se estabiliza en su valor máximo después de los 800 °C. La presión influye un poco durante este proceso intermedio de crecimiento en la producción, pero nuevamente esta influencia es muy baja.. CH4 0,14 Fraccion Molar CH4. 0,12. 0,1 0,08. 0,5. 0,06. 1. 0,04. 2. 0,02 0 0. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 1400. Temperatura (°C). Grafica 15. Producción de CH4. En el metano se observa que en un comienzo se tiene una alta producción y luego esta llega hasta cero a los 1000 °C. Esta disminución se debe a que después de esta temperatura se separan los enlaces e carbono e hidrogeno, siendo el carbono empezado a ser usado en la producción de monóxido de 35.

(36) carbono y los átomos de hidrogeno libres se empiezan a juntar para formar H2. Por este motivo se puede observar que en el punto donde la producción de metano empieza a caer es donde la producción de monóxido de carbono e hidrogeno empieza a aumentar. En este caso se observa que la presión tiene algo más de influencia que en los otros gases.. H2O 0,4 Fraccion Molar H2O. 0,35 0,3 0,25 0,5. 0,2 0,15. 1. 0,1. 2. 0,05 0. 0. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 1400. Temperatura (°C). Grafica 16. Producción de H2O. Para el caso de la pirolisis se observo el comportamiento del agua. Esta agua inicial se tiene de la humedad característica de la biomasa. De esta agua se liberan moléculas de hidrogeno y oxigeno para la generación de H2 y CO. Se observa que a mas altas temperaturas hay menos agua residual hasta que esta desaparece y se pueden obtener las cantidades de hidrogeno y monóxido de carbono máximas, cerca de los 800 °C.. Char Fraccion Molar Char. 0,6 0,5 0,4. 0,5. 0,3. 1. 0,2. 2 0,1 0 0. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 1400. Temperatura (°C). 36.

(37) Grafica 17. Producción de cenizas. En las cenizas se puede observar que su generación disminuye con el aumento de la temperatura, aunque no llega a desaparecer como con algunos gases. Esto se debe a que a más altas temperaturas estas cenizas se degradan y liberan carbono en el reactor, lo cual favorece la producción de monóxido de carbono. Su valor mínimo se estabiliza cerca de los 800 °C, punto de mayor producción de monóxido. En este caso la presión tampoco tiene un papel muy influyente en el proceso.. 5.2.2. CALOR REQUERIDO Como ya es sabido, el proceso de pirolisis es un proceso endotérmico, requiere que se le suministre energía para que este ocurra, por lo tanto es necesario encontrar el calor requerido durante el proceso para que este se pueda realizar. Este calor se halla con la primera ley de la termodinámica, donde se relacionan el numero de moles y entalpias de los reactantes con el numero de moles y entalpias de los productos que se tienen en la reacción.. ∑. ∑. Ecuación 21. Calor requerido en la pirolisis.. Calor Requerido 200000. Q (kJ/kmol). 180000 160000 0.5 atm. 140000. 1 atm. 120000. 2 atm 100000 80000 0. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 1400. Temperatura (°C). Grafica 18. Calor requerido en el proceso de pirolisis. 37.

(38) Se observa que el proceso inicialmente requiere una energía de cerca de 100 MJ/kmol a una temperatura de 100 °C y se llega a requerir cerca de 190 MJ/kmol a partir de los 800 °C. Esto es esperado, ya que a mayor temperatura pues será necesaria un mayor cantidad de energía para llegar a ese punto. La presión de nuevo no tiene mucha influencia en el calor requerido, pero se observa que a mayor presión es necesaria menos energía para llegar al mismo nivel de temperatura. Esto ocurre en el rango de 200 a 800 °C, después la presión no tiene ninguna incidencia.. 5.2.3. EFICIENCIA DE CONVERSION DE ENERGIA. Para encontrar la eficiencia de conversión de energía se siguió un procedimiento similar al de la gasificación. Primero se encontró el valor energético de los gases obtenidos.. HHV (kJ/m3). HHV Gases 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0. 0.5 atm 1 atm 2 atm. 0. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 1400. Temperatura (C). Grafica 19. Valor energético de los gases.. Se puede observar que en un comienzo el valor energético aumenta mientras la producción de metano aumenta. Después, se estabiliza en un rango debido a que la producción de metano cae, pero la producción de hidrogeno y monóxido de carbono aumenta, lo que hace que este valor permanezca constante en ese momento. Finalmente, este valor sigue aumentando hasta llegar a su valor máximo, el cual es el valor máximo donde se estabiliza la producción de hidrogeno y monóxido de carbono. 38.

(39) La presión en el valor energético tiene una incidencia tan pequeña que se podría despreciar. Para los tres casos de presión se observa que se obtiene casi el mismo valor, siendo un poco diferente en el punto cercano a los 500 °C.. Eficiencia (%). Eficiencia 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0. 0.5 atm 1 atm 2 atm. 0. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 1400. Temperatura (C). Grafica 20. Eficiencia de conversión de energía.. El valor de la eficiencia sigue el mismo patrón que tiene el valor energético. Se puede observar que su valor máximo esta cerca de 45%. Este valor máximo de eficiencia en la pirolisis es mas bajo que en la gasificación (76%), esto se debe a que la pirolisis es un proceso endotérmico y requiere mas energía que la disponible inicialmente en la biomasa, caso contrario a la gasificación, donde se libera energía. Este nivel de eficiencia si bien no es muy alto, podría ser pasado por alto ya que en este proceso de pirolisis se obtiene gran cantidad de hidrogeno, el cual es considerado un combustible limpio ya que su combustión en presencia de oxigeno genera agua.. 39.

(40) 6. CONCLUSIONES Se logro determinar adecuadamente la formula empírica de la caña brava gracias a los análisis próximo y ultimo. Los cuales permitieron conocer características importantes como la humedad, materia volátil, carbón fijo, poder calorífico y su composición química. Esta formula empírica se CH1.748O0.732N0.01S0.0012. Mediante el software EES, se logro determinar el poder calorífico superior de la caña brava siendo 12550 kJ/kg y su entalpia de formación -230473 kJ/kmol. En la gasificación se observa que la temperatura de equilibrio en un inicio se encuentra cerca de los 2800 K y luego se estabiliza en los 900 K, algo que es característico de la gasificación con oxigeno. Se observo que el punto de mayor eficiencia esta en ER=2 y SFR=0, pero en este punto no se genera la mayor cantidad de energía. Este punto de mayor energía se encuentra en ER=5 y SRF=1. Se preferiría realizar el proceso en el punto de mayor eficiencia no solo por aprovechar mejor la biomasa, también porque en este punto se obtiene la mayor cantidad de hidrogeno, el cuela se considera un combustible limpio. La ER tiene una mayor influencia en el proceso de gasificación que el SFR. En el caso de la pirolisis se observa que a mayores temperaturas se obtienen grandes cantidades de hidrogeno y monóxido de carbono. Tiene la ventaja de, después de cierta temperatura, no liberar dióxido de carbono a la atmosfera. El valor energético obtenido en este proceso es un poco más alto que en el proceso de gasificación, pero su eficiencia es mas baja, cerca del 45% máximo. Esto se debe a que la pirolisis es un proceso endotérmico y requiere de energía extra para llevarlo a cabo. Entre el proceso de gasificación y pirolisis existen varias diferencias, pero las principales son que este primero tiene eficiencias mas altas en algunos casos y no requiere energía extra para que ocurra, mientras que la pirolisis si necesita de algo mas de energía para llevarse a cabo. En el proceso de pirolisis se obtiene mayor cantidad de hidrogeno a altas temperaturas, lo cual podría ser un factor para pasar por alto la eficiencia, ya que si se busca calidad de los gases en lugar de un alto contenido energético, se podría considerar la pirolisis en lugar de un proceso de gasificación.. 40.

(41) 7. BIBLIOGRAFIA [1]. British Petroleum. Statistical Review of World Energy. 2012. [2] Daniel R. El efecto invernadero. En línea. [http://exterior.pntic.mec.es/pvec0002/e_invernadero.htm]. Obtenido. de. [3] ¿En que consiste el calentamiento global? En línea. Obtenido de [http://www.atinachile.cl] [4]. Bird, L., Molinelli J. Efectos de calentamiento global. 2011.. [5]. Basu, P. Biomass gasification and pyrolysis. 2010. Academic Press.. [6] Samoa Fiber Holdings. Biomasa como respuesta al cambio climático y al uso de energia no contaminante. [7] Caña brava – Gynerium sagittatum. Banco de objetos de aprendizaje e información. Universidad de Antioquia. [http://aprendeenlinea.udea.edu.co/ova/?q=node/575] [8] Pastrana, I., Suarez, I. Producción de plantas de caña brava (Gynerium Sagittatum Abul.) “criolla” a través de micro propagación. Universidad de Córdoba. Montería, Colombia. [9] Forero, C., Gordillo, G. Gasificación adiabática del bagazo de caña de azúcar usando aire-vapor. #33 Revista de Ingeniería. Universidad de los Andes. Bogotá D.C, Colombia. 2011. [10] Cengel, Y., Boles, M. Termodinámica. Sexta Edicion. McGraw-Hill. 2009. [11] Klass, D. Biomass for renewable energy, fuels, and chemicals. San Diego. 2009. [12] Gordillo, G., Annamalai, K., Carlin, N. Adiabatic fixed-bed gasification of coal, dairy biomass, and feetlot biomass using an air-steam mixture as an oxidizing agent. Renewable Energy, In Press. 2009 [13] Gordillo, G., Annamalai, K. Gasification of coal and dairy manure with airsteam as oxidizing agent. ASME-JSME. Vancouver, Canadá. 2007 [14] Castro, S. Estimación de los gases combustibles producto de la gasificación del bagazo de caña de azúcar y de la cascarilla de café usando oxigeno y oxigeno-vapor como agentes oxidantes. Proyecto de Grado. Departamento de Ingeniería Mecánica. Facultad de Ingeniería. Universidad de los Andes. Bogotá D.C, Colombia. 2011. [15] Domínguez, J. Estimación de la producción de combustibles gaseosos generados a partir de procesos por reformado con vapor de agua y de pirolisis 41.

(42) para la cascarilla de café. Proyecto de Grado. Departamento de Ingeniería Mecánica. Facultad de Ingeniería. Universidad de los Andes. Bogotá D.C, Colombia. 2012. [16] Duran, J. Caracterización química y estudio del proceso de gasificación y pirolisis de la pulpa de café. Proyecto de Grado. Departamento de Ingeniería Mecánica. Facultad de Ingeniería. Universidad de los Andes. Bogotá D.C, Colombia. 2011. [17] Annamalai, K., Puri, I. Combustion science and engineering. Primera Edición. CRC Pres. 2006. [18] Rodriguez, C., Gordillo, G. Adiabatic gasification and pyrolysis of coffee husk using air-steam for partial oxidation. Journal of Combustion. 2011.. 42.

(43) 8. ANEXOS 8.1. RESULTADOS ANALISIS PROXIMO Y ULTIMO. 43.

(44) 8.2. CODIGO EES Temp=298 "Composición Caña Brava" Ash=0.068 Hum=0.0735 C=1 H=1.748 O=0.732 N=0.01 S=0.001 HHV=12550. "Poder Calorifico" Pmol= (12*C)+(1*H)+(16*O)+(14*N)+(32*S) HHVDAF= HHV/(1-Ash-Hum) HHVDAFMOL= HHVDAF*Pmol. "Reacción Estequimetrica" "CHONS + x(O2) ---> (y*CO2)+(z*H2O)+(w*N2)+(v*SO2)" C=y H=2*z O+(2*x)=(2*y)+z+(2*v) N+(3.76*x)=2*w S=v. "Entalpia" hfibra= HHVDAFMOL+(y*enthalpy(CO2; T=Temp))+(z*enthalpy(H2O; T=Temp))+(v*enthalpy(SO2; T=Temp)). 44.

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