Trabajo de grado - Pregrado
Evaluación de las condiciones operativas de la tusa de maíz en un prototipo de gasificador bizona, empleando ANSYS CFD, con miras a su aprovechamiento como fuente de energía
Autor
Lagos Torres, Luis Fernando
Pérez Martínez, Luis Alfredo
Institución
Resumen
Este trabajo se desarrolla a partir de las herramientas de análisis que ofrece el análisis
computacional fluido dinámico (CFD, por sus siglas en inglés), y en particular las que ofrece
el software de simulación de ingeniería y diseño “ANSYS” versión 19, en el cual se
realizaron múltiples simulaciones que replican los experimentos de gasificación realizados
en el año 2019, en el proyecto “caracterización energética de los residuos de la agroindustria
del maíz en un prototipo de gasificación multizona”, a través de una modelación en dos
dimensiones del prototipo de gasificador bizona usado en este proyecto.
Las simulaciones de las zonas de combustión y gasificación se hicieron de manera separada,
dada la necesidad de realizar un análisis desde el punto de vista termo-energético en la zona
de combustión y un análisis de composición para la zona de gasificación, para lo que se
usaron los modelos de combustión no premezclada y de transporte de especies,
respectivamente.
Para realizar conclusiones sobre la composición de los gases producidos en la simulación
respecto a los datos experimentales, se hizo un análisis comparativo del monóxido de carbono
(CO), dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4), dada la importancia de estos componentes,
en el uso de gas de síntesis como fuente de energía. TABLA DE ILUSTRACIONES .................................................................................................................................... viii LISTA DE TABLAS .................................................................................................................................... ix RESUMEN
...................................................................................................................................x ABSTRACT .............................................................................................................................. xi 1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 1 2. OBJETIVOS
......................................................................................................... 3 2.1. OBJETIVO GENERAL .................................................................................................................................. 3 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................................................................ 3 3. REVISIÓN DE LITERATURA .............................................................................................................................. 4 3.1. PROCESO DE GASIFICACIÓN ................................................................................................................... 5 3.2. PRODUCTOS DE LA GASIFICACIÓN ........................................................................................................... 10 3.3. GASIFICACIÓN DE BIOMASA ....................................................................................................................... 11 3.4. GASIFICADORES ..................................................................................................................... 14 3.5. TUSA DE MAÍZ ................................................................................................................... 20 3.6. CARACTERIZACIÓN DE LA TUSA DE MAÍZ ............................................................................................ 23 3.7. POTENCIAL EN EL DEPARTAMENTO DE CÓRDOBA ........................................................................... 28 3.8. ADELANTOS EN GASIFICACIÓN DE BIOMASA RESIDUAL ................................................................. 29 3.9. ANTECEDENTES DE MODELACIÓN CFD EN PROCESOS DE GASIFICACIÓN ................................ 32 3.10. DINÁMICA DE FLUIDOS COMPUTACIONAL CFD ................................................................................ 37 3.11. ECUACIONES DE CONSERVACIÓN PARA LA GASIFICACIÓN........................................................... 37 3.12. PARÁMETROS DE LA SIMULACIÓN COMPUTACIONAL ................................................................... 41 3.13. ECUACIONES DE TRANSFERENCIA ......................................................................................................... 43 4. MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................................................................... 47 4.1. CARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL. ................................................................................................. 47 4.2. PROTOTIPO DE GASIFICADOR BIZONA ............................................................................................ 50 4.3. SIMULACIÓN COMPUTACIONAL CFD ................................................................................................. 52 4.4. ANÁLISIS Y COMPARATIVA DE RESULTADOS ................................................................................ 65 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ............................................................................................................................ 67 5.1. ZONA DE COMBUSTIÓN ................................................................................................................................ 69 5.2. ZONA DE GASIFICACIÓN ............................................................................................................................... 72 6. CONCLUSIONES ............................................................................................................ 78 7. RECOMENDACIONES ................................................................................................................... 80 8. BIBLIOGRAFÍA
.......................................................................................... 81 Pregrado Ingeniero(a) Mecánico(a) Trabajos de Investigación y/o Extensión