marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny1
marzo 2012
Gasificación de la madera
Gasificación. Generalidades. Teoría de la gasificación. Tipos de gasificadores: gasificadores de corriente ascendente o tiro directo, gasificadores de corriente descendente o tiro invertido, gasificadores de tiro transversal, gasificador de
núcleo abierto, otros tipos de gasificadores. Combustibles para la gasificación. Diseño de gasificadores. Depuración del polvo del gas. Refrigeración del gas.
Aplicaciones de la gasificación de la biomasa. Riesgos derivados del empleo del gas pobre
2 Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny3
¿Gasificación ?
Proceso en el cual un combustible
en estado sólido - mediante la
combustión controlada e
incompleta pasa a combustible
gaseoso
Aire
Gas
marzo 20124 Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny
Combustión controlada
Aire Gas pobre
Combustible (biomasa)
20 a 40 % de la cantidad teórica
COH2
CH4
CO2
N2
H2O
combustibles
PC = 1150 – 1350 kcal/m3
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny5
•carbón mineral•madera• carbón vegetal
Máxima utilización durante la Segunda Guerra Mundial
Después de la doble crisis de los combustibles, de 1973 y 1979
Los gasificadores
Camiones AutobusesAutomóvilesBarcosTrenes
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny6
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny7
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny8
PLANTAS GASIFICADORAS
Gasificador con lecho móvil y de corriente en la
misma dirección
Gasificador con lecho móvil y de contra corriente
Gasificador con lecho fluidizado
Gasificador con lecho por
suspensión de arrastre
•Diseño y funcionamiento bastante simple.
•Gas libre de alquitrán
•Diseño y funcionamiento bastante simple.
•Gas con alto grado de alquitrán
•Diseño y funcionamiento complejo
•Gas con alto contenido de alquitrán
•Diseño y funcionamiento complejo
•Gas con bajo contenido de alquitrán
Gasificador de corriente
descendente o de tiro invertido
Gasificador de corriente
ascendente o tiro directo
Combustible: pequeñas partículas(preparación del combustible)
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny9
SECADO DEL COMBUSTIBLE
PIROLISIS
COMBUSTIÓN OXIDACIÓN
REDUCCIÓN
PROCESOS EN EL
GASIFICADOR
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny10
Teoría de la gasificación
Producción de calor
Aire
Absorción de calor
Absorción de calor
Secado, calentado y
destilado
Alimentación de combustible
Cenizas
Salida de Gas
Zona de Oxidación
Zona de Reducción
Zona de Pirolisis
Zona de Secado
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny11
Teoría de la gasificación
Producción de calor
Destilación secundaria y zona reducción
Aire
Zona de oxidación
Zona de reducción primaria
Absorción de calor
Absorción de calor
Secado, calentado y
destilado
Alimentación de combustible
Cenizas
Salida de Gas
C + O2 CO2
2H + ½ O2 H2O
C + CO2 2 CO
C + H2O CO + H2O
CO + H2 CO + H2O
C + 2 H2 CH4
CO + 3 H2 CH4 + H2O
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny12
Teoría de la gasificación
Combustible sólidocarbono, hidrógeno y oxigeno
elementos
Oxidación
combustión completa dióxido de carbono
Combustión
+ agua
dióxido de carbono
vapor de agua
Reducción
monóxido de carbono
hidrógenometano
401,9 kJ/mol
2H + ½ O2 H2O 241,1 kJ/mol
C + O2 CO2
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny13
Reacciones químicas en la zona de Reducción del gasogeno
C + CO2 2 CO + 164,9 kJ/kmol
C + H2O CO + H2O + 122,6 kJ/kmol
CO + H2 CO + H2O + 42,3 kJ/kmol
C + 2 H2 CH4 + 75,0 kJ/kmol
CO + 3 H2 CH4 + H2O - 205,9 kJ/kmol
reacciones principales de reducción
describe el equilibrio agua-gas
Teoría de la gasificación
La introducción del concepto de equilibrio agua-gas, permite calcular teóricamente la composición del gas procedente de un gasificador que ha alcanzado el equilibrio a una temperatura dada
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny14
CO + H2 CO + H2O + 42,3 kJ/kmol
Para cada temperatura, en teoría, la relación entre el producto de la concentración de monóxido de carbono (CO) y el vapor de agua (H2O) y el producto de las concentraciones de dióxido de carbono (CO2) e hidrógeno (H2) viene determinada por el valor de la constante de equilibrio agua-gas (kwe).
describe el equilibrio agua-gas
La velocidad de la reacción disminuye al descender la temperatura. En el caso del equilibrio agua-gas, la velocidad de la reacción se reduce por debajo de 700° C
Temperatura (°C) kwe
600 0,38
700 0,62
800 0,92
900 1,27
1 000 1,60
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny15
Composición del gas
Contenido de humedad de la madera
Composición del gas de madera en función del contenido de humedad de la madera
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny16
Cambio calculado de la
composición del gas de madera
en función de las pérdidas por
convección y radiación
Composición del gas
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny17
Cambio estimado de la composición
del gas de madera en función de la
temperatura de salida del gas
(pérdidas por calor sensible)
Temperatura en la salida del generador
Composición del gas
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny18
Composiciones normales de gas que se obtienen de gasificadores comerciales de tiro
invertido, de madera y carbón vegetal
Componente Gas de Madera (% vol.) Gas de Carbón vegetal (% vol.)
Nitrógeno 50 - 54 55 - 65
Monóxido de carbono 17 - 22 28 - 32
Dióxido de carbono 9 - 15 1 - 3
Hidrógeno 12 - 20 4 - 10
Metano 2 - 3 0 - 2
Valor calorífico del gas kJ/m³ 5 000 - 5 900 4 500 - 5 600
composición del gas
Combustible Aire
Gas
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny19
Eficiencia del gasificador
Gas en motores de combustión interna
eficiencia de la gasificación (%) (Mecánica)
valor calorífico del gas (kJ/m³)
flujo en volumen de gas (m³/s)
valor calorífico inferior del combustible del gasificador
consumo de combustible sólido del gasificador (kg/s)
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny20
Eficiencia del gasificador
Gas en combustión directa
eficiencia de la gasificación (%) (Térmica).
densidad del gas (kg/m³)
calor específico del gas (kJ/kg°K)
diferencia de temperaturas entre el gas en la entrada del quemador y el combustible que entra al gasificador (°K).
valor calorífico del gas (kJ/m³)
flujo en volumen de gas (m³/s)
valor calorífico inferior del combustible del gasificador
consumo de combustible sólido del gasificador (kg/s)
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny21
Tipos de gasificadores
Gasificador de corriente ascendenteo tiro directo
Combustible
Aire
Gas
Gasificador de corriente descendenteo tiro invertido
Combustible Aire
Gas
Gasificador de flujo transversalo tiro transversal
Combustible
Aire
Gas
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny22
Aire
Gas
Gasificador de corriente ascendente o tiro directo
700 oC
Zona de Oxidación
Zona de Pirolisis
Secado
250 - 400 oC
1300 oC
Cenizas
Zona de Reducción
Alimentación de combustible
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny23
Gasificador de corriente ascendente o tiro directo
Combustible
Aire
GasVentajas
Posibilidad de funcionar con distintos combustibles (leña, carbón, aserrín, cascaras de cereales, etc.).
Simplicidad de diseño y construcción
Alta proporción de carbón vegetal quemado
Intercambio interno de calor que motiva unas bajes temperaturas salida del gas
Alta eficiencia del equipo
CO 30,8%H2 12 %CH4 0 %CO2 3,6 %O2 0,4 %N2 53,5 %
Composición del gas
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny24
Gasificador de corriente ascendente o tiro directo
Desventajas
Posibilidad de que se produzcan
"canalizaciones" en el lecho combustible
Alquitranes Vapor de agua
parrillas de movimiento automático
depuración del gas
Combustible
Aire
Gas
Corriente gaseosa
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny25
Gasificador de corriente descendente o tiro invertido
Aire
Gas
Cenizas
Zona de Oxidación
Zona de Pirolisis
Secado
Zona de Reducción
Alimentación de combustible
800 - 900 oC
1100 oC
250 - 400 oC
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny26
Gasificador de corriente descendente o tiro invertido
Los ácidos y alquitranes deben pasar a través de un lecho incandescente
de carbón vegetal
gases permanentes de hidrógeno, dióxido de carbono,
monóxido de carbono y metano.
Transformación
Aire
Gas
Cenizas
Zona de Oxidación
Zona de Pirolisis
Secado
Zona de Reducción800 - 900 oC
1100 - 1500 oC
250 - 400 oCAlquitranes
Ácidos
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny27
Gasificador de corriente descendente o tiro invertido
Diseños convencionales
Toberas laterales y garganta convencional
Aire
Gas
Toberas centrales y garganta convencional
Aire Aire
Gas Gas
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny28
Gasificador de corriente descendente o tiro invertido
Diseños convencionales
Toberas laterales y plato estrangulador
Aire Aire
Gas
Toberas centrales y garganta convencional
Gas Gas
Aire
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny29
Gasificador de corriente descendente o tiro invertido
Combustible Aire
Gas
Ventajas
descomposición prácticamente completa de los alquitranes.
gas sin alquitrán apropiado para aplicarlo a motores
menor contenido de alquitranes en el liquido condensado
Menores impactos ambientales
CO 23 %H2 14 %CH4 0,9 %CO2 7 %O2 0,2 %N2 54,9 %
Composición del gas
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny30
Gasificador de corriente descendente o tiro invertido
Combustible Aire
Gas
Desventajas
Necesidad de combustibles preparados
Humedad del combustible baja
Poder calorífico del gas bajo
Presencia de cenizas en el gas
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny31
GasAire
Secado
Pirolisis
Reducción
Oxidación
Alimentación de combustible
Cenizas 1500°C
Gasificador de flujo transversal o tiro transversal
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny32
Combustible
Aire
Gas
Gasificador de flujo transversal o tiro transversal
Ventajas
Económicamente viables en muy pequeñas escalas(instalaciones inferiores a los 10kW)
Baja capacidad de transformación del alquitrán
Desventajas
Cuidado de la calidad del carbón, éste debe ser excelente
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny33
Gasificador de lecho fluidizado
Consiste en un
lecho de pequeñas
partículas de
material inerte y
de combustible
que se mantienen
en suspensión
mediante una
corriente gaseosa
de flujo controlado
inyectado en la
base del reactor
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny34
Cilindro de precipitado de partículas
Cilindro para el filtrado de partículas
Gasificador de núcleo abiertoReactor de núcleo abierto
Cilindro de precipitado de partículas
Salida de gas
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny35
Gasificador de núcleo abierto
Reactor de núcleo abierto
Aire Aire
Gas
Ceniza
Ladrillo Refractario
Oxidación
Reducción
Extracción de cenizas
Parrilla
Combustible
Salida de gas
Contenedor de chapa de acero
Ferrocemento
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny36
Gasificador de núcleo abierto
Cilindro precipitador
Gas
Ingreso de GAS
Salida de gas
Ferrocemento
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny37
Gasificador de núcleo abierto
Cilindro de filtrado
GasIngreso de GAS
Salida de gas
Manga de filtro
Ferrocemento
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny38
Gasificador de núcleo abierto
Cilindro de filtrado
Salida de GAS
Manga de filtro
Salida de gas
Ingreso de GAS
Ingreso de GAS
Ferrocemento
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny39
Gas
Reactor
Tanquede
Ferrocemento
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny40
Combustibles para la gasificación
carbón vegetal
madera
residuos de madera
residuos agrícolas
RamasRaícesCortezaAserrínRecortes de madera
mazorcas de maízCascaronesdesperdicios de cocopajas de cerealescáscaras de arrozetc
alrededor del 75% - 80%
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny41
Combustible
Aire
Gas
Combustible Aire
Gas
Combustible
Aire
Gas
Lecho fluidizado
Gas
Aire
Combustible
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny42
Propiedades del COMBUSTIBLE
•contenido energético
•contenido de humedad
•materias volátiles
•contenido de cenizas
•Tamaño
•distribución por tamaño
•densidad aparente
•propiedades de carbonización
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny43
Contenido energético del combustible
influye en el cálcalo de la eficiencia de un sistema determinado de gasificación
eficiencia de la gasificación (%) (Mecánica)
valor calorífico del gas (kJ/m³)
flujo en volumen de gas (m³/s)
valor calorífico inferior del combustible del gasificador
consumo de combustible sólido del gasificador (kg/s)
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny44
Combustible Contenido de humedad (%) Valor calorífico inferior (kJ/kg)
Madera 20 - 25 13 - 15 000
Carbón vegetal 2 - 7 29 - 30 000
Turba 35 - 50 12 - 14 000
Promedios de los valores caloríficos inferioresFuente: FAO, el gas de madera como combustible para motores, pag.34
Contenido energético del combustible
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny45
Contenido de humedad del combustible
sobre base húmeda sobre base seca
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny46
Contenido de humedad del combustible
Combustible
Aire
Gas
Combustible Aire
Gas
Lecho fluidizado
Gas
Aire
Combustible
Entre el 25 a 40 % sobre base húmeda
Hasta el 30% sobre base húmeda
Hasta el 50 % sobre base húmeda
marzo 2012
combustible con más del 10% de materias volátiles,
debe emplearse en gasógenos de tiro invertido
Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny47
Contenido de materias volátiles
Combustible Aire
Gas
Gas
Aire
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny48
Contenido de cenizas del combustible
Las cenizas
Problemaformación de escoria
aglomeración de cenizas
Taponamiento del gasogeno
Acumulación
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny49
Contenido de cenizas
inferior al 5 ó 6%.
12 por ciento y más
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny50
Fuente: FAO, el gas de madera como combustible para motores, pag.38
Combustibles que dan escoria Tanto por ciento de
contenido de cenizas
Grado de formación
de escoria
Mezcla de paja de cebada 10,3 fuerte
Paja de fríjoles 10,2 fuerte
Tallos de maíz 6,4 moderado
Restos de desmotado del algadón 17,6 fuerte
Tallos de algodón prensados 17,2 fuerte
Gránulos de combustible obtenido de
desechos
10,4 fuerte
Cáscaras de arroz en gránulos 14,9 fuerte
Paja de cárcamo 6,0 pequeño
Mezcla de cáscaras de nueces, en gránulos 5,8 moderado
Paja de trigo y tallos de maíz 7,4 fuerte
Contenido de cenizas
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny51
Combustibles que no forman escoria Contenido de cenizas
Paja de alfalfa prensada 6,0
Cáscaras de almendra 4,8
Mazorcas de maíz 1,5
Huesos de aceituna 3,2
Huesos de melocotón 0,9
Huesos de ciruela 0,5
Cáscaras de nuez (prensadas) 1,1
Bloques de madera de abeto Douglas 0,2
Podas municipales de árboles 3,0
Residuos de fabricación de productos de madera 0,3
Astillas de madera de trozas enteras 0,1
Fuente: FAO, el gas de madera como combustible para motores, pag.38
Contenido de cenizas
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny52
Tamaño
Distribución por tamaño
Un combustible de grano fino
problemas de circulación en el depósito del gasificador
caída inadmisible de presión
Un combustible de tamaño excesivo de las partículas o trozas
menor reactividad del combustible
problemas de arranque, mala calidad del gas
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny53
Tamaño
Distribución por tamaño
El tamaño aceptable
del combustible para los sistemas de
gasificación
Depende del diseño de
las instalaciones
Gasificadores
funcionan con tarugos de madera y astillas
8 x 4 x 4 cm a 1 x 0,5 x 0,5 cm de madera
de carbón Funcionan con pedazos de carbón vegetal
1 x 1 x 1 cm y 3 x 3 x 3 cmlecho fluidizado
diámetros de partículas
entre 0,1 y 20 mm
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny54
Densidad aparente del combustible
La densidad aparente se define
como el peso por unidad de volumen de combustible simplemente apilado
Combustible Densidades aparentes (kg/m³)
Madera 300 - 550
Carbón vegetal 200 - 300
1 m
1 m
1 m
1 m
1 m
1 m
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny55
combustible conveniente para todo tipo de gasificadoresCarbón vegetal
Muy bajo contenido de alquitranes
como combustible
representa una pérdida de
energía y aumenta el riesgo
de agotamiento de los
recursos madereros
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny56
Madera
contenidos de ceniza inferiores al 2 por ciento
combustibles apropiados para los gasificadores de lecho fijo.
para motores
sistemas de tiro invertido
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny57
Aserrín
En equipos de lecho fijo
Caída inadmisible de presión
Excesiva producción de alquitrán
Falta de circulación en el depósito de combustible por la formación de bóvedas
Equipos de lecho fluidizado
Producción de gas de buena calidad para hornos
Sistema de depuración bastante complicado para el uso en motores
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny58
Residuos agrícolas
En los gasificadores de tiro directo , es posible gasificar la mayoría de los tipos de residuos agrícolas
Generación de calor
Para motores
eliminación de condensados de alquitrán
mantenimiento y mano de obra
En los gasificadores de tiro invertido , es posible gasificar la mayoría de los
tipos de residuos agrícolas
Tecnología apropiada para motores
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny59
Aire
Gas
Cenizas
Zona de Oxidación
Zona de Pirolisis
Secado
Zona de Reducción
Alimentación de combustible
800 - 900 oC
1100 - 1500 oC
250 - 400 oC
Diseño de gasificadores de tiro invertido
100 oC
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny60
Diseño de gasificadores de tiro invertido
El dimensionamiento del gasificador Imbert
Aire Aire carga del hogar
cantidad de gas pobre reducida a condiciones normales (p, T), dividida por el área de la superficie de la "garganta" en la circunferencia
mínima (Bg)
Nm³/cm² hcantidad de combustible seco consumido, dividida por el área de la superficie del estrechamiento más angosto (Bs)
kg/cm² h
un kilogramo de madera con una humedad del 25% produce alrededor de 2,5 Nm³ de gas pobre
Bg = 2,5 Bs
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny61
Diseño de gasificadores de tiro invertido
El dimensionamiento del gasificador Imbert
Aire Aire carga del hogar
cantidad de gas pobre producida a condiciones normales (p, T), dividida por el área de la superficie de la "garganta" en la circunferencia
mínima (Bg)
Nm³/cm² hcantidad de combustible seco consumido, dividida por el área de la superficie del estrechamiento más angosto (Bs)
kg/cm² h
Bg = 0,30 a 0,35
Los generadores normales de tipo "Imbert" presentan valores
Bs = 0,13 a 0,16
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny62
Diseño de gasificadores de tiro invertido
dh mm
h/dh
100 150 200 250 300
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
Altura de las toberas sobre el estrechamiento mínimo
dh
dr
hTobera
dr1
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny63
Diseño de gasificadores de tiro invertido
Diámetro del anillo de las toberas y apertura
de éstas, en relación con el estrechamiento
del hogar y en función del diámetro del
hogar, para diversos modelos de
generadoresdh
dr
hTobera
dr1
dr/dh ; dr1/dh
100 150 200 250 300dh mm
701,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny64
Diseño de gasificadores de tiro invertido
GasTobera
Aire Aire
GasTobera
Aire Aire
Bs = 0,4Bs = 0,11la inclinación de la garganta
debe estar entre los 45° y 60° diámetro del hogar a la altura de la entrada
de aire debe ser 10 cm mayor que el diámetro de la
garganta
diámetro del hogar a la altura de la
entrada de aire debe ser 20 cm mayor
que el diámetro del estrechamiento
La altura del plano de las toberas de entrada de aire
debe ser de 10 cm sobre el estrechamiento máximo
Altura de la zona de reducción 20 cm
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny65
Diseño de gasificadores de tiro invertido
v = 30 a 35 m/sAire
Toberas
dh
dr
hTobera
dr1
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny66
Uso del gas de
madera
Motores de combustión interna
Combustión directa
Gasogeno de flujos en contra corriente
Gasogeno de flujos
paralelo, transversal
Limpieza y enfriamiento del
gas
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny67
Combustión directa
Gasogeno de flujos en contra corriente
Gas pobre
Quemadores de cámara torsionales
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny68
Gasificador de flujo ascendente
Caldera
Quemador Combustión
directa
Gasogeno de flujos en contra corriente
Gas pobre
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny69
Uso del gas de madera
Motores de combustión interna
Gasogeno de flujos
paralelo, transversal
Gasificador
Depurador
Enfriador
Motor
Chimenea de encendido
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny70
Limpieza del gas
La eliminación del polvo es el principal objetivo para el uso del gas en motores de combustión interna
Gas
Tobera
Aire Aire
la corriente de gas se invierte
180° en el interior del
aparato
extrae el polvo más grueso
cantidad de polvo por m³ existente en el gas
cantidad de polvo por m³ existente en el gas
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny71
Nordström realizó investigaciones sobre la
dimensión y distribución por tamaño del polvo del gas del generador.
Es posible separar alrededor del 60% al 70% de polvo, de la corriente de gas, por medio de un ciclón bien diseñado.
Tamaño de las partículas de polvo micras
Porcentaje en el gas %
más de 1 000 1,7
1 000 - 250 24,7
250 - 102 23,7
102 - 75 7,1
75 - 60 8,3
menos de 60 30,3
Gas
Gas
Limpieza del gas
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny72
Limpieza del gas
fibra de sisal
lana de vidrio
astillas de madera empapadas de aceite
tamaño medio de partículas inferior a 60 micrones
virutas de madera
Filtros Húmedos
Tipos de filtros
Filtros Secos
Gas
Gas
Agua
Agua + impurezas
filtros de tela
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny73
Limpieza del gas
Gas
Gas
Válvula de seguridad
Agua de enfriamiento
Tobera de agua para enfriamiento
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny74
gas gas
Limpieza del gas
Filtro con cama de agua estacionario
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny75
Limpieza del gas
Gas
Gas
Filtro de tela
Gas
Gas
Filtro de tela
Filtro de choque
Aceptables hasta una potencia eléctrica de 150 kW
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny76
Refrigeración del gas
de agua
convección natural
convección forzada
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny77
convección natural
Refrigeración del gas
Gas
Gas
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny78
Refrigeración del gas
convección forzada
ventilador
Gas
Gas
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny79
Refrigeración del gas
Gas
Gas
Válvula de seguridad
Agua de enfriamiento
Tobera de agua para enfriamiento
Bomba de agua
Mayor complicación del
mantenimiento
Necesidad de agua dulce
Consumo de energía
resultante de la utilización de una bomba hidráulica
Purificación del agua de
refrigeración (fenoles y alquitran
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny80
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny81
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny82
Aplicaciones de la gasificación de la biomasa
Gasificadores
producción de calor motores de combustión interna
combustible combustible
Exigencias al contenido de alquitrán
Exigencias en cuanto al valor
calorífico del gas
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny83
Gasificadores
producción de calor
combustible
Aplicaciones de la gasificación de la biomasa
capacidad para producir mayores temperaturas que las que se pueden lograr con una combustión convencional en
parrilla
Gasificador sistema de combustión
aumento de la
eficienciay
producción de la
caldera
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny84
Aplicaciones de la gasificación de la biomasa
Gasificadores
producción de calor
combustible
metalurgia, cerámicacementocalpasta de celulosasecaderos (yerba mate, te negro, granos, etc.)
En industrias:
Instalaciones convencionales alimentadas con petróleo
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Aplicaciones de la gasificación de la biomasa
Gasificadores
motores de combustión interna
combustible
energía mecánica o eléctrica
Aplicaciones de gran dimensión 500 kW y sup.
Aplicaciones de dimensión intermedia 30-500 kW
Aplicaciones de pequeña dimensión 7-30 kW
Aplicaciones en microescala (1-7 kW)
Aplicaciones en automóviles, camiones, autobuses, trenes, tractores, barcas y barcos,
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Aplicaciones de la gasificación de la biomasa
Gasificadores
motores de combustión interna
combustible
Valor calorífico superior a 4200 kJ/m³ (1150 kcal/m3
Prácticamente libre de alquitrán
Prácticamente libre de polvo
Lo más frío posible
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Riesgos derivados del empleo de la
gasificación de la biomasa
% CO en el aire ppm Efectos
0,005 50 sin efectos importantes
0,02 200 posiblemente dolor de cabeza, en la frente y ligero durante 2 ó 3 horas
0,04 400 dolor en la frente y náuseas, después de 1 a 2 horas; en la parte posterior de la cabeza, después de 2,5 a 3,5 horas
0,08 800 dolor de cabeza, mareos y náuseas en 45 minutos; colapso y posiblemente inconsciencia, en 2 horas
0,16 1 600 dolor de cabeza, mareos y náuseas en 20 minutos; colapso e inconsciencia y posible fallecimiento, en 2 horas
0,32 3 200 dolor de cabeza y mareos en 5 a 10 minutos; inconsciencia y peligro de muerte, en 30 minutos
0,64 6 400 dolor de cabeza y mareos, en 1 a 2 minutos, inconsciencia y peligro de muerte, en 10 a 15 minutos
1,28 12 800 efecto inmediato; inconsciencia y peligro de muerte en 1 a 3 minutos
Fuente: FAO, el gas de madera como combustible para motores, pag.59
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Riesgos derivados del empleo de la
gasificación de la biomasa
CAUSAS
Elevada temperatura exterior del equipo
Riesgos de chispas al recargar el combustible
Llanas en la entrada de aire del gasificador
Llamas en la tapa de recarga
Prevención
Aislamiento de las partes más calientes del sistema
Instalación de un dispositivo de llenado de doble compuerta
Instalación de una válvula de retorno de la llama en la entrada del gasificador
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Riesgos derivados del empleo de la
gasificación de la biomasa
Filtración de aire en el sistema de gas
Filtración de aire en un gasificador frío que contiene
todavía gas
Retroceso de la llama desde el quemador de gases de escape
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Riesgos derivados del empleo de la
gasificación de la biomasa
LA GASIFICACIÓN DE LA MADERA
CENIZAS
LÍQUIDO CONDENSADO
RESINAS FENÓLICAS
ALQUITRÁN
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Mezclador aire /gas
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Demanda de gas de un motor de 4 tiempos
Vm : mezcla de gas y aire de combustión
Vc :volumen total de los cilindros
n : revoluciones del motor por segundos
ev : eficiencia volumétrica 0,8 (valor estimado)
marzo 2012Mgter. Ing. Lucio H. Posluszny94
La mezcla estequiometria de gas pobre y aire de combustión es aproximadamente 1:1. La cantidad de gas pobre aspirada por el motor es
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DISEÑO DEL GASOGENO
S
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Diámetro de la garganta
Altura h del plano de las toberas sobre la sección transversal más estrecha de la garganta
dh mm
h/dh
100 150 200 250 300
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
h/dh = x
marzo 2012
dr/dh = x
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Diámetro (dr) de la cámara de combustión
dr/dh ; dr1/dh
100 150 200 250 300dh mm
701,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
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Calculo del aire necesario para Gasificación
Calculo de combustión
Calculo de la cantidad de oxigeno necesario para la combustión
Calculo del aire teórico necesario para la combustión
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Calculo del aire necesario para Gasificación
Calculo del aire teórico necesario para la combustión
Calculo del aire para la gasificación 20 a 40 % de At
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Calculo del aire necesario para Gasificación
Calculo del aire teórico necesario para la combustión
Calculo del aire para la gasificación 20 a 40 % de At
Pi = poder calorífico inferior
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Calculo del aire necesario para Gasificación
kg/cm² h Nm³/cm² h
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GASOGENO DISEÑADO EN LA FACULTAD DE INGEIERIA DE OBERA - MISONES
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GASOGENO DISEÑADO EN LA FACULTAD DE INGEIERIA DE OBERA - MISONES
DETALLES CONSTRUCTIVOS DEL REACTOR
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GASOGENO FLUJO TRANSVERSAL EN LA FACULTAD DE INGEIERIA DE OBERA - MISONES
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GASOGENO FERROCEMENTO
Motor : 2 litros
Flujo de gas: 30 m3/h
Valor calorífico del gas: 4600kj/m3
Comp Gas: CO= 30%, CO2= 4%, H2= 8%
Potencia Mec: 5kw
Consumo carbón vegetal: 5kg/h
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BIBLIOGRAFIA
El gas de madera como combustible para motores
Estudio FAO Montes 72
Organización de las Naciones Unidas para la
Agricultura y la Alimentación
FAO - Roma, 1993
& Ibarra E. Cruz. Producer – gas technology for rural applications.
FAO, Roma 1985
& Kowalski, Víctor, Posluszny, Lucio; Gasificación de la Madera
informe de investigación. FI UNAM, Oberá, 1993
& Kaupp; Albert; Goss, John. Small scale gas producer engine systems.
GTZ, Eschborn, 1984
& Ogara, Mario. Tecnologías para la conversión térmica de biomasa.
Documento INTI, 1989