DESARROLLO DE UNA NUEVA COCINA MEJORADA PARA LEÑA BASADA EN EL PRINCIPIO DE GASIFICACIÓN DE FLUJO CRUZADO NATURAL

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1 UNIVERSIDAD CENTROAMERICANA JOSÉ SIMEÓN CAÑAS DESARROLLO DE UNA NUEVA COCINA MEJORADA PARA LEÑA BASADA EN EL PRINCIPIO DE GASIFICACIÓN DE FLUJO CRUZADO NATURAL TRABAJO DE GRADUACIÓN PREPARADO PARA LA FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PARA OPTAR AL GRADO DE INGENIERO MECÁNICO POR: CAMILA GARAY CASTRO CARLOS EDGARDO GUEVARA CERNA JORGE ALEXANDER SORTO MACHADO OCTUBRE 2008 ANTIGUO CUSCATLÁN, EL SALVADOR, C.A. i

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3 RECTOR JOSÉ MARÍA TOJEIRA, S.J. SECRETARIO GENERAL RENÉ ALBERTO ZELAYA DECANO DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA EMILIO JAVIER MORALES QUINTANILLA COORDINADOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA MARIO WILFREDO CHÁVEZ DIRECTOR DEL TRABAJO HERBERT E. SCHNEIDER LECTOR ISMAEL ANTONIO SANCHEZ i

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5 RESUMEN EJECUTIVO En los últimos años del siglo XX, la humanidad ha tomado una mayor conciencia del rápido agotamiento de los combustibles fósiles en el planeta, de los peligros de la contaminación ambiental (cambios climáticos) y de la necesidad de mejorar todos los procesos de conversión energética (ahorro energético) así como de la potenciación del uso de las energías renovables como un recurso energético a largo plazo. Surge así el concepto de desarrollo sostenible, y en particular a lo que energía se refiere, este se define como aquel desarrollo capaz de satisfacer las necesidades de la presente generación sin limitar las posibilidades de toda generación futura para satisfacer las suyas. En ese contexto, el desarrollo de formas mejoradas de aprovechamiento energético ha tomado un gran auge a nivel mundial, convirtiéndose en motivo de investigación en muchas regiones de los distintos continentes. En la región Latinoamericana, particularmente, se ha podido presenciar un notable crecimiento en aquellos proyectos que buscan ofrecer una alternativa viable en lo que se refiere al uso de biocombustibles para diversas aplicaciones. Tanto en países desarrollados como en aquellos con menos trascendencia en su desarrollo tecnológico, se observa el fenómeno de una revolución en el campo de las estufas eficientes de biocombustibles, que ha llevado a desarrollar varias generaciones de estas tecnologías. En la región, se cuenta con numerosos modelos de diseño robusto y de bajo costo los cuales operan con biomasa y brindan ahorros sustantivos de dicho combustible y reducciones muy significativas de contaminación de interiores. Estos modelos han logrado adaptarse tanto al medio rural como al urbano, convirtiendo así a la biomasa en una fuente de soluciones energéticas eficientes que permitan nuevas concepciones económicas de su aprovechamiento. La biomasa sólida, antes destinada principalmente para aplicaciones térmicas más o menos convencionales, ha sido incluida también en un grupo de tecnologías más recientes vinculadas a la aparición de nuevas técnicas de transformación que han alcanzado un mayor i

6 nivel de madurez en los últimos tiempos. Entre estas nuevas tecnologías disponibles puede citarse como fórmula más destacable la de la gasificación de la biomasa, la cual constituye las bases del modelo que en el presente trabajo de graduación es desarrollado. En el primer capítulo del trabajo son abordadas generalidades de la investigación como son la definición del problema, objetivos, alcances, antecedentes y limitaciones. Estos objetivos enmarcan la razón de ser y hacer del proyecto, y propician una orientación a resultados alcanzables y los conocimientos que a estos acompañan. También son enfatizados en este capítulo aspectos relevantes de la realidad nacional referidos a la utilización de la leña, la cual constituye la fuente de combustible del prototipo que aquí fue construido. En el segundo capítulo, son expuestas todas las etapas de desarrollo por las cuales ha atravesado el proceso de gasificación. Proceso que se define en forma extensiva pues representa el principio de funcionamiento del prototipo de gasificador que para el caso ha sido desarrollado. También son descritas las aplicaciones más comunes de esta tecnología, las técnicas de operación de los sistemas de gasificación, el proceso de gasificación desde un punto de vista más científico, y finalmente, los tipos de gasificadores y las ventajas y desventajas que ellos presentan. El tercer capítulo detalla el diseño de los elementos del gasificador, e incluye de manera introductoria una breve descripción del modelo de estufa desarrollada por el Instituto Tecnológico de Asia; estufa que vino a establecer los cimientos de diseño para el prototipo que aquí se somete a pruebas. Se justifican los criterios de diseño de cada componente de la estufa o gasificador construido, así como referencias al porqué de muchos aspectos de diseño tomados en cuenta para conseguir un buen funcionamiento en el prototipo. El cuarto capítulo contiene la totalidad de los procesos seguidos en la manufactura del prototipo. Son descritas desde las etapas de inicio de construcción de los componentes, los métodos de manufactura usados en el transcurso de las mismas, los materiales que fueron empleados; para finalmente llegar a una etapa de modificación en la cual se justifica el porqué de estos cambios. ii

7 El quinto capítulo presenta lo que concierne a la etapa de pruebas realizadas en el prototipo de gasificador de flujo cruzado natural desarrollado. Inicialmente se reportan las pruebas de funcionamiento, las cuales tenían como objetivo principal la verificación del correcto comportamiento y operación de cada uno de los componentes. Todo esto bajo las condiciones controladas que debían seguirse en las pruebas de eficiencia que posteriormente serían efectuadas, sin dejar de un lado las variantes en los tamaños de combustible y tamaño de olla que serían incluidas en algunas de esas pruebas. El reporte de las pruebas de eficiencia, que constituye la otra gran parte de este capítulo, inicia con la descripción del tipo de prueba de eficiencia seleccionada, las preparaciones que ésta exige, el protocolo a seguir en ella, parámetros medibles y equipo utilizado en las pruebas realizadas, criterios de evaluación considerados y como último apartado las descripciones una a una de estas pruebas de eficiencia; descripciones que comentan las eficiencias térmicas obtenidas, todas las observaciones mayores de los ensayos así como un análisis y hallazgos en cada uno de ellos. El comportamiento general mostrado por el gasificador también es tratado en estos reportes. Este quinto capítulo tiene como finalidad establecer si el gasificador propuesto posee ventajas reales para un proceso de cocción de alimentos a una escala industrial, o incluso tener un indicio si es viable para otro tipo de aplicaciones para las que pudiera adecuarse en un futuro. Las conclusiones presentadas en el capítulo seis están fuertemente respaldadas por los resultados obtenidos en las pruebas anteriores e intentan reflejar el éxito conseguido en el cumplimiento de los objetivos planteados al inicio de la investigación. A grandes rasgos, se busca condensar aspectos concluyentes de la operación del gasificador; todo esto con miras a seguir realizando implementaciones, como algunas de las mencionadas en el capítulo siete que precisamente corresponde al apartado de recomendaciones de este trabajo de graduación. iii

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11 INDICE RESUMEN EJECUTIVO... i ÍNDICE DE FIGURAS......ix ÍNDICE DE TABLAS...xi ÍNDICE DE GRÁFICOS....xiii ÍNDICE DE ECUACIONES xv PRÓLOGO.xvii CAPÍTULO 1: GENERALIDADES DEFINICIÓN DEL PROBLEMA OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS ALCANCES ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN LIMITACIONES...5 CAPÍTULO 2: PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE UN GASIFICADOR INTRODUCCIÓN APLICACIONES COMUNES ALGUNAS DEFINICIONES EL PROCESO DE GASIFICACION TERMOQUÍMICA DEL PROCESO DE GASIFICACIÓN TIPOS DE GASIFICADORES EL GASIFICADOR DE CAMA FIJA EL GASIFICADOR DE CAMA FLUIDIZADA EL GASIFICADOR DE FLUJO ARRASTRADO VENTAJAS Y DESVENTAJAS SEGÚN EL TIPO DE GASIFICACION...21 CAPÍTULO 3: DISEÑO DE LOS ELEMENTOS DEL GASIFICADOR INTRODUCCIÓN CARACTERISTICAS DEL MODELO ORIGINAL CÁMARA DE COMBUSTIBLE CÁMARA DE REACCIÓN...25 v

12 3.2.3 ENTRADA DE AIRE PRIMARIO CÁMARA DE COMBUSTIÓN SOPORTE DE OLLA DISEÑO DE MODELO CONSTRUIDO DISEÑO DE LA CÁMARA DE REACCIÓN DISEÑO DE LA CÁMARA DE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE DISEÑO DE LA BOQUILLA DE ADMISIÓN DEL AIRE PRIMARIO DISEÑO DE LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN DISEÑO DEL SOPORTE DEL CALENTADOR CAPITULO 4: METODOLOGIA DE CONSTRUCCION DE LOS ELEMENTOS DEL GASIFICADOR DE FLUJO CRUZADO PROCESO DE MANUFACTURA DEL PROTOTIPO BOSQUEJOS PRELIMINARES CÁMARA DE COMBUSTIBLE, TOLVA ADMISIÓN AIRE PRIMARIO Y CÁMARA DE COMBUSTIÓN CONSTRUCCIÓN CÁMARA DE REACCIÓN RECUBRIMIENTO DE LA CÁMARA DE REACCIÓN CONSTRUCCIÓN CÁMARA DE COMBUSTIBLE CONSTRUCCIÓN CÁMARA DE COMBUSTIÓN CONSTRUCCIÓN DE COMPUERTA DE ACCESO A LA ZONA DE DEPÓSITO DE CENIZAS Y BANDEJA DE REMOCIÓN DE CENIZAS CONSTRUCCIÓN CONJUNTO SOPORTE DE OLLA IMPLEMENTACIONES HECHAS AL MODELO ORIGINAL CAMBIO EN EL DISEÑO DE LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN COLOCACIÓN DE VARILLAS EN LOS EXTREMOS DE LA CÁMARA DE REACCIÓN USO DE SOLDADURA MIG AISLAMIENTO CÁMARA DE REACCIÓN Y CÁMARA DE COMBUSTIÓN CAPÍTULO 5: PRUEBAS REALIZADAS EN MODELO CONSTRUIDO INTRODUCCIÓN PRUEBA DEL COMPORTAMIENTO DE DISPOSITIVO DE ENTRADA DE vi

13 AIRE PRIMARIO Y ÁLABES FIJOS EN CÁMARA DE COMBUSTIÓN PRUEBAS DE EFICIENCIA EQUIPO UTILIZADO CRITERIOS A EVALUAR DESCRIPCIÓN DE PRUEBAS CATEGORIA: PRUEBAS CORRESPONDIENTES A BÚSQUEDA DE MEJOR TAMAÑO. UTILIZACIÓN DE 5, 10, 15 CENTÍMETROS. (E15, E10, E5) CATEGORIA: PRUEBAS HACIENDO USO DEL MEJOR TAMAÑO DE LEÑA SELECCIONADO (EMT) CATEGORIA: PRUEBA DE EFICIENCIA CON RECARGA (ER) CATEGORIA: PRUEBAS DE VERIFICACIÓN DE ADECUADO FUNCIONAMIENTO CON APARATO DE MEDICIÓN HYDRA (VHY) CATEGORIA: PRUEBA DE EFICIENCIA CON MEDICIONES DE TEMPERATURA (EHY) CATEGORIA: PRUEBA REALIZADA CON VIRUTA (Código: Viruta) CATEGORIA: PRUEBA QUE INVOLUCRA LA COCCIÓN DE ALIMENTOS (Código: Cocción) RESUMEN DATOS OBTENIDOS EN PRUEBAS RESUMEN DE EFICIENCIAS EN PRUEBAS...95 CONCLUSIONES...97 RECOMENDACIONES...99 BIBLIOGRAFÍA ANEXOS ANEXOS A. HOJA DE TOMA DE DATOS ANEXOS B. TABLA DE RENDIMIENTOS DE GASIFICADOR IGS-2 (INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ASIA) ANEXOS C. PRESUPUESTOS GENERALES DE FABRICACIÓN ANEXOS D. IMÁGENES DE PRUEBAS REALIZADAS ANEXOS E. PLANOS CONSTRUCTIVOS vii

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15 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 2.1 Etapas de la gasificación...14 Figura 2.2 Cuadro comparativo entre los distintos tipos de gasificadores...15 Figura 2.3 Diferentes zonas de reacción para un gasificador de tipo updraft...17 Figura 2.4 Diferentes zonas de reacción para un gasificador de tipo downdraft...18 Figura 2.5 Diferentes zonas de reacción para un gasificador de tipo crossdraft...19 Figura 3.1 Configuración del gasificador IGS Figura 3.2 Configuración de los ladrillos refractarios de la cámara de reacción...27 Figura 3.3 Placas cámara de reacción...28 Figura 3.4 Armadura de cámara de reacción...28 Figura 3.5 Cámara de alimentación de combustible...29 Figura 3.6 Detalle del sello de agua...30 Figura 3.7 Esquema de funcionamiento del sello de agua...30 Figura 3.8 Tolva de admisión de aire primario...31 Figura 3.9 Cámara de combustión...32 Figura 3.10 Conjunto de soporte de olla...33 Figura 3.11 Plato difusor de calor...33 Figura 3.12 Esquema de funcionamiento del conjunto plato difusor y funda de olla...33 Figura 4.1 Bosquejo de la cámara de combustión...35 Figura 4.2 Bosquejo de de tolva de admisión de aire primario...35 Figura 4.3 Bosquejo cámara de combustible...36 Figura 4.4 Ladrillos de tipo refractario...37 Figura 4.5 Disposición de los ladrillos para fijación de estructura metálica...37 Figura 4.6 Esparcimiento de capa de cemento refractario...37 Figura 4.7 Armazón metálico de cámara de reacción...38 Figura 4.8 Área de remoción de cenizas...38 Figura 4.9 Acople metálico para cámara de reacción...39 Figura 4.10 Patas soldadas a la cámara de reacción...39 Figura 4.11 Diseño preliminar de cámara de combustión para ensamblarse directamente a cámara de reacción...39 ix

16 Figura 4.12 Base de cámara de combustible Figura 4.13 Cámara de combustible Figura 4.14 Parrilla removible Figura 4.15 Tapadera de cámara de combustible Figura 4.16 Humo debido a un mal sellado en la parte superior de la cámara de combustible Figura 4.17 Sello de agua Figura 4.18 Tolva de admisión de aire primario Figura 4.19 Válvula de mariposa Figura 4.20 Sistema de regulación de aire primario Figura 4.21 Empaquetadura de asbesto y capa de silicone Figura 4.22 Cámara de combustión preliminar Figura 4.23 Entradas de aire secundario Figura 4.24 Bandeja de remoción de cenizas Figura 4.25 Mango disipador de calor Figura 4.26 Soporte de olla Figura 4.27 Plato difusor de calor Figura 4.28 Funda de olla Figura 4.29 Cilindro interno con álabes Figura 4.30 Base cuadrada de cámara de combustión Figura 4.31 Mala combustión debido a una mezcla pobre en oxígeno Figura 4.32 Nueva cámara de combustión Figura 4.33 Aumento de altura en el cilindro de la cámara de combustión Figura 4.34 Varilla de retención para cámara de reacción Figura 4.35 Tolva de admisión de aire primario después de aplicar soldadura MIG Figura 4.36 Forro de fibra de vidrio para cámaras de reacción y combustión Figura 4.37 Forro parcial de fibra de vidrio en cámara de combustión x

17 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 5.1 Equipo requerido...71 Tabla 5.2 Codificación de las pruebas de eficiencia realizada...74 Tabla 5.3 Datos obtenidos en pruebas de código VE...76 Tabla 5.4 Datos obtenidos en pruebas de código E15, E10, E Tabla 5.5 Datos obtenidos en pruebas de código EMT...80 Tabla 5.6 Datos obtenidos en pruebas de código E4G...82 Tabla 5.7 Datos obtenidos en pruebas de código EM...84 Tabla 5.8 Datos obtenidos en pruebas de código ER...85 Tabla 5.9 Datos obtenidos en pruebas de código EHY...89 xi

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19 ÍNDICE DE GRÁFICOS Gráfico 5.1 Gráfico de temperatura de las zonas del gasificador vrs. tiempo para las pruebas de eficiencia EHY...90 Gráfico 5.2 Gráfico de temperatura del agua vrs. Tiempo para las pruebas de eficiencia de EHY...90 Gráfico 5.3 Resumen de las eficiencias obtenidas en pruebas...94 xiii

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21 ÍNDICE DE ECUACIONES Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación xv

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23 PRÓLOGO En la actualidad, una cocina de leña eficiente es aquella que por sus características de diseño y materiales de construcción, consume menor cantidad de leña que los fogones tradicionales, debido a que la leña se quema mucho mejor, lo cual ofrece una menor contaminación al ambiente, mayor seguridad a sus usuarios y un mayor aprovechamiento del calor generado por la misma (combustión eficiente). El presente trabajo de graduación corresponde al desarrollo de una de estas cocinas mejoradas de leña, la cual está basada en el principio de gasificación de flujo natural cruzado. Bajo una correspondiente investigación en torno a su funcionamiento, diseño y manufactura se logró construir un prototipo de cocina que se denominó quemador gasificador de leña, el cual es capaz de desarrollar una muy buena eficiencia global, además de alcanzar óptimos desempeños tanto en su funcionamiento general como en otras posibles aplicaciones, siendo una de ellas la cocción de alimentos abordada de igual forma en este reporte. Para el desarrollo conceptual de este trabajo se toma de base la documentación contenida en escritos pertenecientes al Instituto Tecnológico de Asia, de donde se extrajeron importantes aspectos de diseño así como resultados experimentales del gasificador propuesto por ellos. En este reporte son descritos los principios de funcionamiento de un quemador gasificador de leña y sus posibles variantes. Se detallan asimismo los procesos de diseño, manufactura y construcción de nuestra cocina. Se definen con claridad los procesos de prueba, operación y rendimiento y posteriormente son mencionadas de manera muy puntuales tanto las conclusiones obtenidas al final del proceso como una serie de recomendaciones que dan pie a futuras mejoras o nuevos desarrollos en el prototipo elaborado. Finalmente se hace mención que los resultados obtenidos en las pruebas de eficiencia son muy favorables, lo que permite catalogar al quemador gasificador de leña como una interesante propuesta para diferentes aplicaciones tanto artesanales como industriales. xvii

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25 CAPÍTULO 1: GENERALIDADES 1.1 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA Debido a que en muchas comunidades rurales la leña es utilizada como principal fuente de combustible, ella se convierte en uno de los mayores recursos energéticos autóctonos. La ventaja de la leña como recurso energético es que ella es un recurso renovable, sin embargo en algunos lugares las necesidades de la misma pueden llegar a superar la disponibilidad induciendo alguna condición de escasez, por lo que debe cuidarse que las prácticas de consumo, las cuales dependen grandemente del acceso a los tipos de cocinas o estufas de las cuales se disponga, logren ser lo más eficiente posibles. El propósito de la siguiente investigación obedece a la necesidad de búsqueda de nuevas formas que permitan una mejor y más racional utilización de la leña, sin que las necesidades básicas de cocción de nuestra población rural y pequeñas industrias dejen de ser cubiertas. Con estas nuevas formas, que implican el diseño y desarrollo de una nueva estufa mejorada, se busca también de alguna manera reducir la inversión de tiempo y trabajo de las personas así como minimizar el impacto en la salud de aquellos que participan en estos quehaceres y se ven seriamente afectados por la liberación de humos que ha sido comúnmente observada. 1.2 OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL El desarrollo un prototipo de quemador comercial que utilice el principio de gasificación de flujo natural cruzado, el cual debe poseer una relativa alta eficiencia en la quema de leña y distribución del calor. Este quemador deberá representar una mejora comparativa respecto de los métodos de quema tradicional y/o artesanal, así mismo deberá ser capaz de competir en las distintas aplicaciones con las tecnologías a base de gas propano. Se pretende así, desarrollar un quemador que pueda convertirse en una opción viable que logre satisfacer en 1

26 forma plena las demandas de suministro de calor y pueda garantizar resultados aceptables en referencia a cocción u otras aplicaciones térmicas OBJETIVOS ESPECÍFICOS - Construcción de un modelo base de quemador industrial de leña mejorado a partir de un diseño ya existente, que logre operar adecuadamente y que pueda ser utilizado como cocina industrial principalmente en pequeños restaurantes de nuestro país. - Determinación de las características de funcionamiento de modelo propuesto (eficiencia, calidad de los combustibles utilizados, tiempo de funcionamiento óptimo, etc.) y posterior desarrollo de mejoras a prototipo construido, mediante el establecimiento de la influencia (que en la operación del mismo) tienen las variables tales como: tipo de leña, humedad de la leña, densidad de la leña, geometría, tipo de materiales a emplear, flujos de aire de combustión y otros. - Comparación del rendimiento del prototipo versus el rendimiento de una cocina tradicional semicerrada y el de una cocina mejorada de exitosa difusión en la región centroamericana, a fin de evaluar la mejora relativa en la eficiencia de uso de la leña. - Evaluación global del prototipo en términos de su adecuación técnica y económica para la realidad salvadoreña. 1.3 ALCANCES - Propuesta de diseño final de un gasificador operando bajo las características de flujo cruzado descritas, que satisfaga necesidades y requerimientos planteados. - Los resultados de las pruebas constituirán la base para mejoras realizadas en el marco de este proyecto y para futuros proyectos de adecuación, modificación y mejoras. - Se presentarán conclusiones y recomendaciones que puedan sentar cimientos para futuros rediseños o diseños semejantes al quemador que aquí se presenta. 2

27 1.4 ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN La utilización de la leña afecta mucho a la economía de este tipo de cocinas empleadas por familias y microempresas en nuestro país, así como a la convivencia, la comodidad e incluso estilos de preparación de comidas de estos grupos. Ahora bien, para acercarnos a los problemas de leña en nuestra región es importante que se busquen técnicas de conservación de leña, y a su vez deben estudiarse los sistemas locales empleados para cocinar así como la complejidad del uso de recursos domésticos. A nivel mundial, se sabe que los mayores consumidores de leña son África y Asia. Entre los países de América Latina, los principales consumidores son Guatemala, Honduras, Nicaragua, y El Salvador (World Meteorological Organization, Commission for Climatology 2001). Este último tuvo un consumo de productos forestales de 4,9 millones de metros cúbicos anuales (CEL, Fuentes no convencionales de Energía basado en un estudio del Ing. Martínez Montalvo, Julio 1987). De ese total, aproximadamente el 93,5% se destinó al abastecimiento de madera para energía, tanto leña como carbón vegetal. En el pasado, la biomasa forestal en El Salvador representó aproximadamente un 53,5% de la energía primaria alimentada al sistema nacional, situando a la leña como el principal producto forestal del país. Los estudios que establecen las anteriores cifras, también citaban al 77,3% de la población como consumidora de leña en forma de combustible doméstico y en el sector rural registraron un consumo del 71% de toda la leña producida (CEL, Fuentes no convencionales de Energía, basado en un estudio del Ing. Martínez Montalvo, Julio 1987). Aunque es posible que la leña haya disminuido su participación en el suministro energético nacional, ésta aún representa un importante recurso autóctono. Los hechos anteriores han llevado a buscar nuevas formas que permitan una mejor y más racional utilización de la leña, sin que las necesidades básicas de la población rural dejen de ser cubiertas. Estas nuevas formas deben también buscar de alguna manera reducir la inversión de tiempo y trabajo de mujeres y minimizar el impacto en la salud familiar por la liberación de humos. Estos humos y sus contaminantes tienen efectos asociados con la incidencia de enfermedades tales como infecciones respiratorias en los niños, infecciones de los pulmones (asma y bronquitis crónico), cáncer de pulmón, problemas en el parto de 3

28 los niños e inclusive con la elevación de las tasas de niños nacidos muertos y niños que nacen con bajo peso. Además de la inhalación del humo que puede causar problemas respiratorios, la presencia de un fuego abierto puede representar un alto peligro para aquellos niños que juegan alrededor, exponiéndose así a quemaduras serias. En los últimos años, la implementación de un plan de estufas mejoradas y su consecuente uso ha venido a convertirse en una forma de combatir la problemática en torno a mejorar la salud de las personas que cocinan con leña, disminuir el impacto ambiental de la combustión de la madera y aliviar una parte del trabajo diario que se asocia con la recolección de la leña. El uso de estufas mejoradas permite a los agricultores de las comunidades rurales, obtener un mejor rendimiento en cuanto al uso de la leña, además de permitirles una mejor operación de sus cocinas, ya que éstas no permiten el encierro de humo, lo cual hace que disminuyan las enfermedades pulmonares en niños y adultos antes mencionadas. Las estufas mejoradas en sus inicios consistieron de bloques de barro, con ductos y agujeros donde se colocaban los utensilios para cocinar. Utilizadas adecuadamente pudieron llegar a tener un ahorro entre 25 y 50% de la leña que consume un fogón tradicional. Existen múltiples modelos de ellas según su diseño o los materiales con los que se construyen (inclusive sin el uso de lodo o barro que inicialmente tuvieron) pues cuando las condiciones lo permiten se utilizan ladrillos, cemento y placas de hierro. En algunos lugares se les conoce como fogones mejorados, pero los expertos en el tema han convenido que todos los tipos de fogones mejorados quedan englobados bajo el concepto de estufas ahorradoras de leña. La estufa ahorradora de leña que aquí se propone se define más bien como un quemador con amplias posibilidades de aplicación. Su diseño despierta interés principalmente por las posibilidades de aplicación a la industria artesanal y microempresas. Se busca lograr con ella un ahorro sustancial de leña, por lo que podría contribuir significativamente en abatir los costos de la cocción de alimentos. Asimismo, con la posibilidad de eliminación de humo que ofrece tanto para hogares como para pequeños negocios, se pretende obtener una sustancial mejora en la calidad del aire; contribuyendo con ello a mejorar la salud de las 4

29 familias campesinas que se sirven de estos quemadores. Su flexibilidad en cuanto al uso, presenta un atractivo adicional que posibilita el uso de esta técnica de combustión en distintas aplicaciones térmicas como pueden ser: las de un horno de panadería, secadores de granos, deshidratadores de hortalizas y verduras, elaboración de tortillas, cocimiento de tamales y yuca, alfarería, etc. 1.5 LIMITACIONES - Poca disponibilidad de tiempo y recursos disponibles para la realización de una evaluación técnica extensiva, realizada por usuarios que pudiesen determinar las condiciones reales de operación y evaluar así su desempeño frente a sus necesidades, en cuanto a tiempo de cocción, cantidad de leña utilizada, gases emitidos, etc. - La inversión económica necesaria para el desarrollo de un modelo final, basado en ensayos anteriores de prueba y error. - La dependencia en algunos casos, por ser un proyecto de tipo constructivo, de mano de obra calificada, equipo especializado, materiales específicos e infraestructura adecuada. - Carencia de información detallada en ciertos aspectos referidos al diseño, al método de construcción y al tipo de materiales utilizados, lo cual obliga al empelo de criterios y métodos propios para lograr establecer las características de diseño más adecuadas. El desempeño teórico del modelo original podría no estar en concordancia con el que se obtenga para las pruebas que aquí se pretenden efectuar. 5

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31 CAPÍTULO 2: PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE UN GASIFICADOR 2.1 INTRODUCCIÓN La producción de biogás a partir de materiales a base de carbono es una tecnología antigua, y a pesar de que las ventajas del proceso de gasificación fueron descubiertas a principios de los años de 1800, la utilización de esta tecnología se ha planteado como una alternativa viable hasta en los últimos 50 años. El proceso era bastante ordinario y el combustible utilizado más a menudo era el carbón. El gas obtenido era utilizado para calefacción y alumbrado. El primer gasificador comercial de tiro vertical para gasificación continua de combustible fue instalado en Los gasificadores de este tipo fueron posteriormente desarrollados para utilizar diferentes combustibles y su uso en aplicaciones industriales específicas de potencia y calor duro hasta 1920, cuando su aplicación fue gradualmente desplazada por motores y hornos a base de aceite combustible. En general, el desarrollo de la gasificación ha pasado por cinco etapas: Entre los años 1850 a La gasificación se utilizó por primera vez en la producción de gas para el alumbrado público y la calefacción. Hasta el desarrollo de líneas de suministro y transmisión de gas natural en los años 1940 y 1950, prácticamente todo el gas se producía a partir de la gasificación del carbón. Entre los años 1940 a La segunda etapa de gasificación se inició durante la Segunda Guerra Mundial, cuando los ingenieros alemanes utilizaron la gasificación para producir combustibles sintéticos ante un suministro poco confiable de petróleo entre 1920 y Gasificadores compactos de tiro vertical fueron desarrollados principalmente para aplicaciones automotrices, pero poco tiempo después de finalizar la guerra, fueron sustituidos debido a la disponibilidad de una amplia gama de combustibles líquidos baratos. 7

32 Entre los años 1975 a La siguiente etapa en la evolución de los procesos de gasificación se inició después del embargo de Petróleo Árabe de En reacción a ese acontecimiento y a la consiguiente "crisis energética", la gasificación fue percibida como una alternativa relativamente barata para aplicaciones industriales en pequeña escala y de gran utilidad para la generación de potencia en aquellos países en desarrollo que sufrían con los altos precios del petróleo en el mercado mundial, pero tenían recursos suficientes y sostenibles de biomasa. Varias naciones comienzan a ofrecer apoyo financiero a varios proyectos enfocados en el desarrollo de prototipos de gasificadores, incluido la primera planta eléctrica de Gasificación Integrada de Flujo Combinado del mundo (IGCC por sus siglas en ingles). Otro acontecimiento durante este período fue la conversión de la planta manufacturera Eastman Chemical en Estados Unidos, que paso de utilizar petróleo para sus procesos productivos, a usar biogás producido a partir del carbón, sentando un precedente en la viabilidad de su uso a escala industrial. Entre los años 1990 a La cuarta etapa en el desarrollo de la gasificación comenzó a principios del decenio de 1990 cuando los organismos gubernamentales en los Estados Unidos y Europa prestaron apoyo técnico y financiero a varios proyectos de gasificación integrada de mediana escala ( 250 MWe) para "demostrar" la viabilidad del proceso de gasificación integrada en ciclo combinado. Año 2000 al presente. La actual etapa en la evolución de la gasificación inició cuando los desarrolladores comerciales comenzaron la construcción de gasificadores integrados de ciclo combinado de energía sin los subsidios del gobierno. Estas nuevas instalaciones de gasificación integrada de ciclo combinado generalmente se ubican adyacentes a las refinerías donde coque de petróleo y otros hidrocarburos residuales se pueden conseguir fácilmente. 8

33 2.2 APLICACIONES COMUNES Los combustibles fósiles son recursos finitos y distribuidos de forma desigual, lo que da lugar a cierta dependencia hacia los países que lo poseen. Con la disminución mundial de las reservas de petróleo y gas natural, el único camino hacia un futuro en el que los precios de la energía sean asequibles y relativamente estables, es la conservación de la energía, la mejora en la eficiencia energética y la producción de energía eléctrica, productos químicos, fertilizantes, y combustibles limpios, a partir de los abundantes recursos como el carbón o la biomasa, y por tanto, a relativamente bajo costo A pesar de que el biogás tiene un poder calorífico menor al del gas natural, igualmente puede utilizarse en plantas eléctricas con ciclo combinado de alta eficiencia para generar energía eléctrica o para hacer otros productos actualmente elaborados a partir de gas natural, entre ellos fertilizantes de amoniaco, productos químicos derivados de metanol y combustibles sintéticos limpios. El gas producido es quemado en la turbina de gas, con la posibilidad de producir metano e hidrogeno para celdas de combustible. El ciclo combinado de gasificación es el método más eficiente para la obtención de CO2 comparado con las tecnologías convencionales disponibles. La capacidad de la tecnología de la gasificación para desplazar el uso del gas natural y el petróleo es motivo suficiente para alentar el desarrollo rápido y generalizado de esta tecnología. Sin embargo, hay al menos otras tres razones por las cuales la gasificación debería ser la tecnología de elección: 1. El biogás procedente de la gasificación es limpiado a fondo antes de que sea utilizado en un IGCC, por ello, es posible eliminar gran parte de las emisiones de contaminantes atmosféricos peligrosos (como el mercurio volátil del carbón) con proyectos de energía basados en esta tecnología. 2. A diferencia de los sistemas de generación a base de gas natural u otros sistemas a base de carbón, las centrales eléctricas basadas en la gasificación, pueden ser configuradas para permitir la captura de dióxido de carbono, cuando se requiera, para satisfacer compromisos legales o las obligaciones de los tratados internacionales en cuanto a emisiones nocivas. 9

34 3. La gasificación, es una tecnología energética (además de la fisión nuclear) capaz de producir las cantidades masivas de hidrógeno que serían necesarias para convertir la totalidad o una parte importante de la flota de transporte del mundo, de combustibles fósiles como la gasolina y el gasóleo, a combustibles limpios como el hidrógeno. 2.3 ALGUNAS DEFINICIONES Que es gasificación? Un combustible sólido esta compuesto generalmente de carbono, hidrógeno, oxígeno y en algunos casos, existen pequeñas cantidades de nitrógeno y azufre. Gasificación es un término que describe el proceso químico mediante el cual materiales carbónicos (hidrocarburos) como el carbón, el coque de petróleo o la biomasa, son convertidos en un gas por medio de su oxidación parcial con aire, oxígeno o vapor. Sistemas modernos de gasificación, generalmente operan con la siguiente técnica: 1. La materia prima (hidrocarburo) es introducida al reactor químico (gasificador), el cual se encuentra a alta presión y alta temperatura, conteniendo vapor y una limitada cantidad de oxígeno. 2. Bajo estas condiciones de reducción, los enlaces químicos del hidrocarburo son rotos debido a la alta presión y temperatura, dando lugar a la formación de biogás o gas de síntesis. Este gas, es principalmente, una mezcla de hidrogeno y monóxido de carbono. 3. Luego, el gas generado, es filtrado para remover partículas dañinas como el azufre y algunas trazas metálicas como el mercurio. 10

35 Cual es la diferencia entre gasificación y combustión? Combustión (o quema) es una reacción exotérmica (liberación de calor) entre un combustible y un oxidante y de manera general, puede expresarse como: Combustible + Oxígeno Calor + Agua + Dióxido de Carbono (Ec.2.1) En una combustión completa, los productos que se obtienen a partir del carbono y el hidrógeno presente en el aire, son dióxido de carbono y agua, respectivamente. El oxígeno presente en el combustible, se incorpora a los productos de la combustión lo cual disminuye la cantidad de aire de combustión necesario. La gasificación es una reacción exotérmica entre un combustible de carbón y un oxidante, en un reactor donde el suministro de oxígeno es limitado (generalmente del 20 al 70 por ciento de oxígeno necesario para la combustión completa). La reacción puede expresarse: Combustible + Oxígeno (limitado) Hidrógeno + Monóxido de Carbono (+ un poco de agua y dióxido de carbono) (Ec.2.2) Qué es un gasificador? El gasificador es el corazón del proceso de gasificación. El gasificador es el medio físico mediante el cual se proporcionan las condiciones adecuadas para llevar a cabo la gasificación del combustible y en la actualidad son cuidadosamente elaborados para procesarlo de varias maneras de acuerdo al tipo de combustible, la finalidad del biogás, el tamaño del proceso y la fuente de oxígeno. El oxígeno puede ser introducido como un gas puro o puede venir como una mezcla de aire o vapor. 11

36 2.4 EL PROCESO DE GASIFICACION El proceso de gasificación produce un biogás a partir de materiales orgánicos como biomasa, calentándolos bajo condiciones cuidadosamente controladas como la temperatura, presión y las condiciones atmosféricas. La clave para la gasificación es usar menos oxígeno del necesario para una combustión completa. El combustible resultante de la gasificación es llamado biogás, o gas combustible el cual (como un gas natural) puede quemarse en turbinas de gas de alta eficiencia. La gasificación es un proceso limpio con poca o ninguna emisión de ceniza. Es muy económico y su desempeño no depende del tamaño del gasificador TERMOQUÍMICA DEL PROCESO DE GASIFICACIÓN En el proceso de gasificación de biomasa tienen lugar varias reacciones cuyo orden e importancia depende de las condiciones de operación, del combustible y de los elementos del agente gasificante utilizado, pero que pueden agruparse en tres etapas principales: Pirólisis o descomposición térmica. Es la etapa en la que, mediante calor y en ausencia de oxígeno suficiente, el combustible se descompone en una mezcla de sólido, líquido y gas. Al sólido originado en esta etapa se le conoce como char y a los líquidos, debido a la presencia de alquitranes y vapores condensables, se les llama tar. Puede incluirse aquí el proceso de secado y precalentamiento que tiene lugar al entrar la biomasa al gasificador, aunque este proceso no implica ninguna reacción química. Oxidación o combustión. Tiene lugar cuando el agente gasificante es un oxidante como oxígeno o aire e implica el conjunto de reacciones de oxidación, tanto homogéneas como heterogéneas, fundamentalmente exotérmicas, mediante las que se genera el calor necesario para que el proceso se mantenga. Reducción o gasificación. La constituyen las reacciones sólido-gas o en fase gas, mediante las que el sólido remanente se convierte en gas. Se trata de reacciones fundamentalmente 12

37 endotérmicas, algunas de las cuales tienen lugar en muy poca extensión, o solo tienen lugar en determinadas condiciones, como ocurre con algunas reacciones de hidrogenación y/o reformado. Las etapas de oxidación y reducción pueden considerarse conjuntamente en una sola etapa de gasificación en la que tienen lugar todo tipo de reacciones posibles entre el char y la mezcla gaseosa presente. La combustión que ocurre en la zona de oxidación, es descrita por las siguientes formulas: C + 02 = C kj/mol (Ec.2.3) H + ½02 = H kj/mol (Ec.2.4) Así, al quemar 1 mol de carbono y convertirlo en dióxido de carbono se liberan kj aproximadamente. La cadena de reacciones más importantes, que toman lugar en la zona de reducción del gasificador entre diferentes reactantes sólidos y gaseosos son: C + C kj/mol = 2C0 C + H kj/mol = CO + H2 C02 + H kj/mol = CO + H20 C + 2H2 = CH4 CO + 3H2 = CH4 + H kj/mol (Ec.2.5) (Ec.2.6) (Ec.2.7) (Ec.2.8) (Ec.2.9) Las reacciones principales de la etapa de reducción (Ecuaciones 2.5 y 2.6), son endotérmicas. Es decir necesitan absorber energía por lo que la temperatura de reacción disminuirá durante la reducción. La ecuación 2.7 describe el equilibrio agua-gas. Para cada temperatura, en teoría la proporción entre el producto de la concentración de monóxido de carbono-vapor de agua y el producto de la concentración de dióxido de carbono-hidrogeno es fijado por el valor constante de equilibrio del agua-gas (Kw) el cual se obtiene de la siguiente manera: 13

38 Kw = ([CO] * [H20]) / ([C02] * [H2]) (Ec.2.10) En la práctica, la composición de equilibrio del gas solamente será alcanzada en los casos en que la tasa de reacción y el tiempo para la reacción sean suficientes. La tasa de reacción disminuye con la temperatura. Debajo de los 700 C la reacción agua-gas se vuelve muy lenta sin un catalizador. Entonces la composición del gas permanece constante, y el metano solamente será generado a temperaturas muy elevadas, mayores de El concepto del equilibrio agua-gas brinda la oportunidad de calcular teóricamente la composición del gasificador, que ha alcanzado el equilibrio a una temperatura dada. Figura 2.1. Etapas de la gasificación [ 14

39 2.5 TIPOS DE GASIFICADORES Comúnmente podemos agrupar los gasificadores, según el manejo del combustible, en 3 grupos fundamentales: De cama fija: en donde el combustible permanece estático dentro del gasificador, y el frente de pirolisis va consumiendo la totalidad de la carga ingresada. Estos gasificadores se subdividen, según el sentido del flujo del agente gasificante en: gasificador de cama fija en contra corriente, gasificador de cama fija en corriente paralela y gasificador de tiro cruzado. De cama fluidizada: en donde el combustible viaja dentro del gasificador junto con el agente de oxidación, el cual reacciona con las partículas de biomasa mientras se encuentran en suspensión. De flujo arrastrado: en donde el combustible es pulverizado para lograr una densa nube de combustible, forzando al agente gasificante a fluir a través de él reaccionando al pasar. Figura 2.2. Cuadro comparativo entre los distintos tipos de gasificadores [ 15

40 Debido a que los gasificadores de tipo cama fluidizada y flujo arrastrado son más complejos y requieren de mayores recursos técnicos para su implementación, este trabajo profundizará únicamente en los de cama fija, mencionando los otros tipos solamente de manera general. A continuación una breve explicación del funcionamiento de cada uno de ellos: EL GASIFICADOR DE CAMA FIJA 1. El gasificador de contra corriente de cama fija ( updraft ) Consiste en una cama fija de combustible rico en carbono (biomasa o carbón) a través del cual el agente gasificante (como el vapor o aire) fluye en una configuración contraria al flujo del combustible. La ceniza es removida como polvo o como escoria, por la parte inferior del gasificador. En la zona superior se produce el secado que es un proceso endotérmico con consumo de unas 600 Kcal/Kg de agua evaporada. La segunda zona en sentido descendente define la eliminación de agua de constitución, etapa de naturaleza exotérmica que elevaría por si sola la temperatura del sólido a 450 C. Mas abajo se considera que se entra en la zona de gasificación que consiste en dos franjas en las que en la parte superior de la zona de gasificación a 600 C, se produce la reducción de gases como CO2, H2O para formar CO y H2, consumiendo energía térmica y enfriando los gases ascendentes. En la zona inferior se produce el contacto de los gases de alimentación (aire, oxígeno puro, vapor de agua o mezcla de gases) con la fase final de la descomposición del combustible que suele ser carbono casi puro mas las cenizas (óxidos alcalinos) y sílice; En dicha zona se produce el calentamiento de los gases y las reacciones de oxidación de los residuos de combustible con el oxígeno de la alimentación en reacciones exotérmicas de formación de CO y CO2. En la zona de gasificación la temperatura ronda los 600 C, las velocidades de reacción son suficientemente elevadas como para suponer que los tiempos de permanencia del gas en la zona, son suficientes para alcanzar condiciones próximas al equilibrio. 16

41 En la zona de pirólisis las cosas ocurren de modo diferente, la temperatura es inferior a 600 C y las reacciones no son lo bastante rápidas como para aceptar que en toda situación se alcancen condiciones próximas al equilibrio. Así, en el gas pueden existir moléculas orgánicas producidas por fractura de otras mayores que reaccionarían con otros componentes del gas a temperaturas superiores o simplemente se fragmentarían nuevamente pero que en éstas condiciones lo hacen con tal lentitud que, en los tiempos de permanencia en la zona, no sufren alguna transformación notable y salen a la zona de secado e incluso al exterior de tal modo que al enfriarse todavía más, condensan formando los alquitranes, que al finalmente se convierten en hollines al enfriarse. En general, los gasificadores que producen escoria necesitan una mayor cantidad de vapor y oxígeno en relación al carbono para alcanzar temperaturas más altas que la de fusión de la ceniza. La naturaleza de este tipo de gasificadores implica que el combustible debe tener solidez mecánica para lograr formar una cama permeable. El rendimiento de este tipo de gasificador es relativamente bajo. La eficiencia térmica es alta debido a que el gas producido sale a temperaturas relativamente bajas. Lo anterior también implica que la producción de breas y de metano es significativa a temperaturas normales de operación, por lo que el gas producido debe ser cuidadosamente limpiado antes de su uso o su reciclaje en un reactor, pero no para aplicaciones directas de cocción o calentamiento. Figura 2.3. Diferentes zonas de reacción para un gasificador de tipo updraft 17

42 2. El gasificador de corriente paralela de cama fija ( downdraft ) Su principio de funcionamiento es similar al de contra corriente, pero el agente de gasificación fluye en la misma dirección al combustible. La combustión debe ser iniciada en la parte superior de la cama fija, quemando una pequeña porción del combustible, o a través de una fuente externa. El gas producido sale por la parte inferior del gasificador a alta temperatura, y la mayoría de este calor es transferida a la corriente de aire que entra desde la parte superior del gasificador, resultando en una eficiencia energética similar al tipo updraft. La gran diferencia conceptual entre un gasificador en corriente directa y el de contracorriente está en que en corriente directa los gases liberados en las etapas de pirólisis y zona reductora de la etapa de gasificación, han de pasar necesariamente por la zona de alta temperatura de la zona de oxidación en la etapa final de la gasificación lo que impone una serie de condiciones como que los alquitranes tienden a desaparecer al pasar por el frente de gasificación y la mayoría de ella es quemada por lo que sus niveles son mucho menores que los del tipo updraft. En el producto final, el agua liberada sale del sistema sin oportunidad de reaccionar (zona de secado) alcanza los mas altos niveles de conversión. La consecuencia global es que los gases tienden a salir del sistema a menor temperatura, (menor calor sensible) pero con una composición tal que su poder calorífico es superior; La suma del poder calorífico mas el calor sensible es la misma para el mismo sistema, con iguales perdidas y con la misma relación de equivalencia. Figura 2.4. Diferentes zonas de reacción para un gasificador tipo downdraft 18

43 3. El gasificador de tiro cruzado de cama fija ( crossdraft ) El principio de funcionamiento de este tipo de gasificador es similar al downdraft, con la diferencia fundamental que los flujos de combustible y agente oxidante, entran al reactor en dirección perpendicular entre si, juntándose en la zona de combustión, reaccionando y debido al tiro producido por la diferencia de presiones entre la entrada y salida del reactor, sale por el lado opuesto al que entra el agente oxidante. La idea general detrás de este diseño es que los aceites alquitranados y los vapores que se despiden en la zona de destilación son muy inestables a altas temperaturas. Para llegar a la salida de gas deben pasar necesariamente a través de la zona de combustión parcial en donde una gran cantidad de productos gaseosos no condensados, serán fracturados antes de abandonar el gasificador. A pesar de que el principio general detrás de esto parece relativamente fácil, en la práctica se requiere un poco de ensayo y de gran habilidad para llegar a un productor de gas capaz de generar un gas libre de alquitrán en condiciones de equilibrio. Figura 2.5. Diferentes zonas de gasificación para un gasificador tipo crossdraft 19

44 2.5.2 EL GASIFICADOR DE CAMA FLUIDIZADA. El combustible es fluidizado en el aire o vapor. La ceniza es removida como polvo o como aglomerados pesados que caen por gravedad. Las temperaturas son relativamente bajas en estos gasificadores, por lo que el combustible debe ser altamente reactivo, y son particularmente conveniente el carbón de bajo grado. Las temperaturas alcanzadas por este tipo de gasificador son ligeramente más altas y el rendimiento del combustible es mayor que los gasificadores de cama fija, pero no tan bueno como el gasificador de flujo arrastrado. Los gasificadores de cama fluidizada son más usados para combustibles que generan ceniza altamente corrosiva que puede dañar las paredes de los gasificadores de cama fija. Los gases generados a partir de biomasa, generalmente contienen altos niveles de ceniza corrosiva EL GASIFICADOR DE FLUJO ARRASTRADO Funciona a partir de la pulverización de combustible sólido, combustible liquido atomizado o una mezcla de combustible con oxigeno (generalmente aire) en corriente paralela con el aire de combustión. Las reacciones de gasificación se dan en una densa nube de pequeñas partículas de combustible. La mayoría de carbones son convenientes para este tipo de gasificadores debido a las altas temperaturas de operación y porque sus partículas son fácilmente separables. Las altas presiones y temperaturas alcanzadas, facilitan el alcance de muy altos desempeños, aunque la eficiencia térmica es ligeramente baja debido a que el gas producido debe ser enfriado antes de ser filtrado con las tecnologías existentes actualmente. Las altas temperaturas, garantizan la ausencia de breas y metano, a pesar de que las necesidades de aire primario son mayores que para otro tipo de gasificadores. Todos los gasificadores de flujo arrastrado remueven la mayor parte de la ceniza en forma de escoria debido a que la temperatura de funcionamiento es más alta que la temperatura de fusión de ceniza. Una pequeña porción de la ceniza producida se convierte en polvo volátil o una mezcla oscura de ceniza. 20

45 Algunos combustibles, particularmente ciertos tipos de biomasa, pueden formar escoria que es corrosiva para las paredes cerámicas internas que sirven para proteger las paredes externas del gasificador. Algunos gasificadores no poseen recubrimiento interno de cerámica pero poseen una capa de agua o vapor frío cubierto por una capa de escoria parcialmente solidificada. Estos tipos de gasificadores no corren riesgo con las escorias corrosivas. Algunos combustibles tienen la temperatura de fusión de su ceniza muy alta, en este caso materia caliza es mezclada generalmente con el combustible antes de la gasificación. La adición de un poco de caliza por lo general bastará para la bajar la temperatura de fusión. Las partículas de combustible deben ser mucho más pequeñas que para otros tipos de gasificadores. Esto quiere decir que el combustible debe ser pulverizado, por lo que se requiere algo más energía que para otros tipos de gasificadores. 2.6 VENTAJAS Y DESVENTAJAS SEGÚN EL TIPO DE GASIFICACION Contra corriente (updraft) Ventajas Simplicidad en su construcción y uso. Baja temperatura del biogás producido. Alta eficiencia en la gasificación. Puede utilizarse combustible con alta humedad. Desventajas Gran cantidad de brea, alquitrán y productos de pirolisis son producidos. Corriente paralela (downdraft, crossdraft) Ventajas Amplio rango de potencias desde 80 kw hasta 500 kw. 21

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