Producción de gas de síntesis a partir de marlo de maíz para generación de energía eléctrica
Siguiendo el nuevo paradigma mundial de ingeniería verde, se requiere aún más el desarrollo de nuevas formas de energía como alternativa a los combustibles fósiles que generan graves impactos ambientales. Surgen así las energías renovables como una de las mejores opciones para este problema. El gas...
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Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina
2020
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I29-R182-123456789-4882025-02-13T15:35:33Z Producción de gas de síntesis a partir de marlo de maíz para generación de energía eléctrica Abelleyro, Mara Sol Gutiérrez, María Sol Kloberdanz, Martina Castañer, Julieta Ingeniería verde Energías alternativas Biogas Gas de síntesis Desechos de maíz Siguiendo el nuevo paradigma mundial de ingeniería verde, se requiere aún más el desarrollo de nuevas formas de energía como alternativa a los combustibles fósiles que generan graves impactos ambientales. Surgen así las energías renovables como una de las mejores opciones para este problema. El gas de síntesis en particular, es un combustible generado a partir de biomasa que no se encuentra implementado en gran medida en el país y representa una buena fuente de energía renovable. En el caso particular de la planta en cuestión, se trabaja a partir de marlo de maíz, la cual se obtendrá de los residuos de la planta María Eugenia de Monsanto. De esta manera, se dimensionó la planta para el procesamiento de 1 ton/h de biomasa. La elección de las condiciones de operación y del gasificante requerido se realizó a partir de un modelo cinético matemático, variando parámetros influyentes y viendo sus efectos diversos en los resultados, balanceando las mejoras del producto y los costos de producción. Luego del análisis de diferentes alternativas se decidió utilizar aire como agente gasificante, y un reactor a presión atmosférica con una relación de caudales aire-biomasa húmeda de 2, ya que generaba un syngas de mayor poder calorífico. Este reactor fue diseñado para estas condiciones, así como también se dimensionaron los equipos de post tratamiento necesarios para llevar al syngas a las condiciones requeridas por el motor de combustión interna, además de limitar las emisiones de gases dañinos al ambiente según valores máximos legales. Seleccionados los equipos auxiliares necesarios, y diseñada la red de intercambiadores de calor, se logró reducir el requerimiento de energía mediante integración de algunos sistemas de la planta, utilizando un análisis PINCH. El consumo de agua en varios equipos fue reducida a partir de la implementación de un circuito del agua con torres de enfriamiento. Se caracterizaron las tuberías en cuanto a tamaño, color y material para cada corriente, tanto de proceso como auxiliares. Se analizó la energía generada por la planta, considerando que se autoabastece en cuanto a consumo eléctrico. Por último, se realizó un análisis económico para analizar la rentabilidad del proyecto. Dados los altos costos de materia prima y en comparación, el bajo precio de venta de la energía eléctrica, no se obtuvo un proyecto rentable. De todas formas, el proyecto no está lejos de alcanzar la rentabilidad, dado que el tiempo de repago ya es menor a la mitad del tiempo total del proyecto (es aproximadamente 6 años cuando el proyecto dura 20) y la TIR es de 11%, mientras que para considerarse rentable debería ser entre 15%-20% para este tipo de procesos. Se concluye entonces que la implementación de la activación del char residual a partir de los gases de escape del motor de combustión interna podrían inclinar la balanza lo necesario como para lograr la rentabilidad. Mail de los autores María Sol Gutierrez <soliae77@gmail.com> Fil: Abelleyro, Mara Sol. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina Fil: Gutiérrez, María Sol. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina Fil: Kloberdanz, Martina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina 2020-12-14 Thesis info:eu-repo/semantics/acceptedVersion info:ar-repo/semantics/tesis de grado info:eu-repo/semantics/bachelorThesis application/pdf http://rinfi.fi.mdp.edu.ar/handle/123456789/488 spa info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina |
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En el caso particular de la planta en cuestión, se trabaja a partir de marlo de maíz, la cual se obtendrá de los residuos de la planta María Eugenia de Monsanto. De esta manera, se dimensionó la planta para el procesamiento de 1 ton/h de biomasa.
La elección de las condiciones de operación y del gasificante requerido se realizó a partir de un modelo cinético matemático, variando parámetros influyentes y viendo sus efectos diversos en los resultados, balanceando las mejoras del producto y los costos de producción.
Luego del análisis de diferentes alternativas se decidió utilizar aire como agente gasificante, y un reactor a presión atmosférica con una relación de caudales aire-biomasa húmeda de 2, ya que generaba un syngas de mayor poder calorífico. Este reactor fue diseñado para estas condiciones, así como también se dimensionaron los equipos de post tratamiento necesarios para llevar al syngas a las condiciones requeridas por el motor de combustión interna, además de limitar las emisiones de gases dañinos al ambiente según valores máximos legales.
Seleccionados los equipos auxiliares necesarios, y diseñada la red de intercambiadores de calor, se logró reducir el requerimiento de energía mediante integración de algunos sistemas de la planta, utilizando un análisis PINCH.
El consumo de agua en varios equipos fue reducida a partir de la implementación de un circuito del agua con torres de enfriamiento.
Se caracterizaron las tuberías en cuanto a tamaño, color y material para cada corriente, tanto de proceso como auxiliares. Se analizó la energía generada por la planta, considerando que se autoabastece en cuanto a consumo eléctrico.
Por último, se realizó un análisis económico para analizar la rentabilidad del proyecto. Dados los altos costos de materia prima y en comparación, el bajo precio de venta de la energía eléctrica, no se obtuvo un proyecto rentable. De todas formas, el proyecto no está lejos de alcanzar la rentabilidad, dado que el tiempo de repago ya es menor a la mitad del tiempo total del proyecto (es aproximadamente 6 años cuando el proyecto dura 20) y la TIR es de 11%, mientras que para considerarse rentable debería ser entre 15%-20% para este tipo de procesos. Se concluye entonces que la implementación de la activación del char residual a partir de los gases de escape del motor de combustión interna podrían inclinar la balanza lo necesario como para lograr la rentabilidad.
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