Archive for the ‘Bioenergía’ Category
En la traducción al español Drivers significa conductor. Digamos que aca lo que desea expresar con los items que conducen el desarrollo de las microgrids en Europa. Los hay cuatro: medio ambiente, economía, seguridad en el suministro y la tecnología.
Medio ambiente: Lo que buscan lograr es la reducción del impacto o huella de carbono en el medio ambiente mediante la integración de fuentes de energía renovable de salida variable. Es decir, que la potencia de salida o energía de salida sea posible controlarla o adecuarla según la condiciones del despacho, la calidad deseada de la energia eléctrica y el tipo de cargas que son usuarias del sistema.
Economía: Se desea lograr la reducción de los costos de instalación, puesta en marcha, arranque especialmente para los sistemas remotos basados en motores diesel. Dichos lugares en Europa están considerados como aquellos los más lejanos, pero no significa los más pobres, la pobreza no implica en este momento un impulso para las renovables en donde tanto los fabricantes como centros de investigación desean usuarios que consuman para evaluar el desempeño de sus diseños y equipos.
Seguridad del Suministro: Incrementar la fiabilidad y resilencia, además de la capacidad de sobrevivir a desastres naturales. Se tiene una idea de fiabilidad, vínculada principalmente a la calidad del diseño del equipo, materiales y sistemas de protección. La resilencia en ingenieria es la capacidad de almacenar energía por un material dentro de su límite elástico y luego entregar dicha energia almacenada, esto por ley de termodinámica (entropía) no es 100% pero es un cuasi-ideal que sucede esto. Y los desastres naturales, son condiciones extremas, que el diseñador debe considerar en virtud de costos, oferta, demanda, zona de ubicación, etc… para que se mantenga la operatividad del sistema duante o poco tiempo después que suceda un desastre natural.
Tecnología: Incrementar el uso y mejorar el diseño y prestaciones de las modernas tecnologías de la información, hardware controlable (por ejemplo: dispositivos de electrónica de potencia) todos los cuales permiten protección y gestión avanzada. Sean las comunicaciones mediante cable, inalámbrica, por internet, encriptado o no y nuevas formas de comunicaciones (óptica, cuántica) harán controlable cualquier sistema eléctrico con cada vez mayor performance. Y la electrónica de potencia, que permitirá altas prestaciones antes cambios aleatorios de variables como viento y radiación, así como: alta calidad de energía eléctrica, mejor eficiencia de conversión AC/DC o viceversa entre otras mejoras por parte de los dispositivos de electrónica de potencia.
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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
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El panorama de la energía mundial está en un completo cambio debido a pocos actores clave y estos son:
- El medio ambiente.
- El mercado.
- La tecnología.
En el tema ambiental se procura que se den resultados del fuerte impulso que se tiene hacia sistemas de energía descarbonizados y una expansión cada vez mayor de las fuentes de energía renovables. De hecho eso tiene que ver con enfrentar intereses económicos y vencer paradigmas dado que al parecer no importa la salud del planeta si hay dinero de por medio. Bueno hay algo en contra, que la integración de las fuentes de energía renovable es un tema crítico, debido especialmente a lo impredecible y su naturaleza altamente variable. Numerosas técnicas se vienen estudiando ahora y algunas ya están lo bastante bien desarrolladas y medida del paso del tiempo, mejores técnicas se irán desarrollando.
Un mercado eléctrico con sistemas de energía eléctrica que cada vez se van a ir desmembrando por el hecho de entrar en cada parte generadores de fuentes renovables (concepto fundamental de la generación distribuida), pero en esto juego, hay aquí tambien muchos actores que tienen cada quien sus propios intereses y objetivos. No sólo ellos, también habrá y hay ya nuevos actores como son los de la industria de los vehículos eléctricos y las cuestiones de autonomía y eficiencia fijadas por autoridades locales y regionales (ya que ahora no se tendrá grandes centrales que abastecer a todo un país). Con el incremento de la población y mejora de su calidad de vida, la red eléctrica seguirá en una expansión horizontal no sólo en Europa sino en todo el mundo con más y más puntos de intercambio de energía, por lo tanto, se tiene a la vista un cambio en el paradigma de la gestión de centralizado a cada vez más decentralizado. Esto son las cosas del mercado.
Pues no quedado otra cosa que mejorar la tecnología, pues ahora perder o hacer mala gestión de la energía cuesta cada vez mas considerando que algunas cosas no la tenemos asegurada en reservas. Osea, que habrá un sistema eléctirco con más y más tecnología debido a las evoluciones en los campos de la computación y las telecomunicaciones, entre ellas: smart meters, sensores, controladores, dispositivos de comunicación, etc. Una gran cantidad de datos, cada vez mayor estará disponible para con ello lograr nuevas potenciales formas de gestión optimizada y por lo tanto, afianzar el concepto de smart grid con capacidades de computación no vistas hasta ahora y con niveles de perfomarce mucho mejores a lo visto hasta entrado este milenio.
Queda pues a los diversos actores de la sociedad, poner de su parte para que este mundo a pesar del crecmiento poblacional y su influencia en el medio ambiente, cuidar y preservar de la mejor manera la flora y fauna de la cual también somos parte. Y también a quienes buscan soluciones o las financian a mejorar sus aportes.
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Hola lectores de mi blog, coloco en esta entrada dos archivos ppt (uno en español and the other in english) sobre la Evaluación de los Ecosistemas del Milenio. Resultado del estudio que hicieron muchos investigadores e instituciones sobre como vamos en el manejo de la biodiversidad y del cual como especie dominante sobre el planeta somos los responsables. Imagino un mundo apocalíptico en que los que tengan los medios harán granjas y sembios en sus territorios, casas o subterraneos para abastecerse de suficiente alimento; mientras que afuera la población pueda ser tan grande que simplemente no alcanzará o habrá una profunda diferencia entre sectores sociales, entre países y entre regiones de cada país. El agua puede llegar a ser tan preciada que no interesaría las guerras que se hagan con tal de dominar por no ahora el petróleo sino por el agua, ese mundo parece tan lejano pero puede estar tan cerca, porque aún muchas naciones del mundo no ha mejorado su cultura como para comprender la necesidad de que hagan un rol más humano en este nuestro única casa: el Planeta Tierra. Los que tengan dinero suficiente podrán irse a otra gran casa, quizpas la Luna o Marte, eso pronto se verá, los que acá nos quedemos o nuestra descendencia sino se culturiza seguiremos teniendo gobernantes incapaces y soluciones inadecuadas… el resultado final, será la extinción de la especie humana.
Van los archivos:
Version Spanish (Español): Evaluacion_de_los_ecosistemas_del_Milenio
Version English (Inglés): Millennium_Ecosystem_Assessment_Findings
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Los más importantes operadores (actores) de pérdida de la biodiversidad y cambios en los servicios de los ecosistemas son:
- El cambio del hábitat.
Tales como el cambio en el uso de la tierra, modificaciones físicas de ríos o extracción de agua desde ríos, pérdidas de arrecifes de coral y daños al mar debido a la pesca de arrastre.
Se han hecho todos los cambios posibles en el uso de la tierra, de rios y del mar, pensando que recursos inagotables… numerosas especies se han extinguido y los climas locales han cambiando totalmente sin opción a retorno (tienen una entropía muy alta), por lo tanto, han fallado todos los criterios de evaluación de impacto ambiental, porque simplemente se desea fundamental de manera «blanca» una agresión al medio ambiente totalmente irreversible, ya que no serán las mismas condiciones de hábitat natural que se tenía. - Cambio climático.
Es un hecho que el cambio ambiental se debe a una acción del ser humano por la emisión de gases de efecto invernadero, no hay ningún proceso natural que sustente o explique tal cambio. Es el crecimiento de la población a nivel mundial y sus hábitos de consumo, con unos países con mayor ingreso per-cápita que otros, el uso de las tierras para más y más cultivos pro alimentación y pro generación de energía más para la extracción de materiales primas que no son renovadas en la cantidad suficiente. - Especies alienígenas invasivas.
Al cambiarse el medio ambiente de un zona determinada, esto permite el establecimiento de especies foraneas que depredan la flora y fauna local, cambiando todo el medio ambiente y llegando a repercutir en las comunidades o poblaciones aledañas. Esto llega a disminuir la existencia de materiales primas de especies que sirven para las actividades económicas o de alimento de la población. - Sobre explotación.Lo cual conlleva a un agotamiento de la capacidad de producción tanto del mar, lagos, rios como de la tierra. La producción en la tierra cada vez mas agresiva por medio de productos químicos que cambian toda la flora y fauna nativa que ha evolucionado por millares de años en tales medios locales. Esto por la necesidad de cultivos, tierras para el pastoreo o simplemente la extracción de madera. Lo mismo del mar, el agotamiento de las especies en unas zonas mas agotadas que en otras y que debido a ello y habiendo zonas con poca producción van hacia los mares ricos para depredar los recursos sin un consiguiente cuidado de mantener el stock necesario. Esto viene involucrado a una necesidad cada vez mas creciente de alimento para la población cada vez mayor. Esto del mar se ha tenido en algunos paises (pocos) la iniciativa d ehacer granjas de peces o otros seres de agua) pero involucra la introducción de especies alienigenas con el cambio en el entorno ambiental, algo que mas adelante será necesario porque tal parece que no se está llevando correctamente el manejo del medio ambiente mundial.
- Polución.
Cantidades grandes de contaminantes no pueden ser procesados naturalmente ni reabsorbidos por algun proceso artificial, por lo tanto, están en el medio ambiente, modificándolo. Cada vez hay menos vegetación y en paises en desarrollo cada vez se talan mas arboles, por lo tanto, climas extremos se viven ya en algunas ciudades con la consiguiente afección hacia la población y lo único que está haciendo es palear la situación con acciones mitigadores y no iendo al problema raíz del asunto, porque esto involucra grandes intereses de mercado y económicos y por lo tanto políticos, dado que la política es la forma más sutil de la economía.
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This is my presentation today (friday 11 January) in Course: Mathematics of Bioeconomy in Henri Poncaire Institute located in Paris – France.
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Saber que tanto es lo que falta por conocer en la biodiversidad si que es cosa seria… la figura muestra el numero de especies conocidas y estimadas en el mundo. Es al menos una instantanea que representa mejor el estado de la biodiversidad. Esta instantanea es tambien afectada por la depredacion y extincion de especies producto de bla bla bla… muchos factores derivados de la actividad humana.
Por ejemplo en plantas, casi todas ya tienen un nombre cientifico. Pero no asi en los animales como insectos y mas pequenos.
Hago mencion de que son los seres vivos mas simples los que mas facilmente pueden adaptarse o mutar en un medio ambiente cambiante. Es mas dificil adaptarse o mutar a los seres vivos superiores, debido quizas a la complejidad biologica de sus organismos (muchas celulas o procesos que tienen que modificarse).
Quizas la tendencia no se ve en America Latina, pero por estos lares europeos, hay una tendencia a hacer que los proyectos (construcciones, etc( duren mucho tiempo y que sea poco el mantenimiento. En este sentido y mas aun en paises como el nuestro en constante crecimiento, se debe tener una mayor investigacion en determinar nuevas especies, saber como influyen o cual es su actividad en el naturaleza y no solo eso, sino ademas de estudiar sus procesos metabolicos, quimicos, hormonas y demas cosas que utilizan para saber con exactitud que aportan al medio ambiente de su entorno, que sustancias usan para protegerse, conseguir alimento, curarse o prevenir enfermedades. Es un gran reto y cuyos resultados serviran para elaborar mejores politicas.
Escrito en Paris.
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La figura es una vision a futuro de lo que es la biodiversidad a nivel mundial.
Por ahora se ha comenzado a tener cuidado en preservarla, no solo para la conservacion del medio ambiente sino por los servicios que presta a la humanidad. Sin embargo, su depredacion continua y por ende, se ira reduciendo progresivamente hasta un cierto limite… mas ese limite a que debe responder.
Quizas el tope de la extincion de la biodiversidad actual sera en que solo habra especies que sirvan para el ser humano en sus diversos aspectos, como por ejemplo: sean estos para comida, recreacion, transporte, combustible, etc.
Pero como hemos visto en entradas anteriores, esto no asegura su preservacion ante los cambios en el medio ambiente producto del crecimiento humano… por lo tanto, hay mucha investigacion que se realiza desde aprox los 90s sobre el tema. Es necesario tambien que las universidades, instritutos y centros de investigacion de las zonas con mayor diversidad biologica como suele ser Centro America y Sud America puedan conocer mejor y cuantificar la biodiversidad existe en sus zonas. La Amazonia influye grandemente sobre el clima global, como vimos en un entrada anterior, la reduccion de las especies puede afectar grandemente a la biodiversidad, produciendo un efecto rapido cada vez mas notorio sobre la especie humana.
En cuanto a los que desarrollamos nuevas tecnologias o las implementamos, debemos tener en consideracion el entorno medioambiental (la biodiversidad) de nuestros proyectos, no solo en mantener la calidad del aire, agua y suelo, sino tambien de no influir en los procesos biologicos y ambientales, quizas la mejor forma es contribuir a acelerar tales procesos, de tal manera que la biodiversidad se recupere, algo que se deberia hacer en Africa o zonas similars, que se han creado zonas de proteccion en que la naturaleza sigue su curso, pero esto es de por hecho, no adecuado, ya que mas bien, se debe hacer algo para que la biodiversidad se incremente, esto significa recuperacion de bosuqes, plantas en proceso de extincion, lo mismo que en animales… el entorno medio ambiental tambien deberia tener una influencia humana para recuperar esos espacios antes depredados.
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De hecho que los monocultivos no sirven para enfrentar el cambio medioambiental en proceso actualmente (y del cual no hay marcha atras). Es logico ver en no solo la grandes plantaciones sino en los pequenas plantaciones hechas en las comunidades basadas principalmente en uno o pocos cultivos como lo suelen ser: maiz, papa, etc; en que en las epocas de no cultivo, la erosion es fuerte y poco a poco se va degenerando la calidad del suelo. Ante ello, es necesario y como se observa en la presente grafica que una mayor diversidad de especies, trae consigo una mayor capacidad de enfrentar los cambios medioambientales.
Esto debido a que entre ellas diversos mecanismos (algunos conocidos y otros no conocidos) operan de tal forma que una mayor adaptabilidad entre ellos se da como resultado. La biodiversidad tiene sus mecanismos de comunicacion quimicos y biologicos de adaptacion a cambios en el entorno ambiental. El trabajo en conjunto entre especies, por el principal fin de la vida, la sobrevivencia de las especies, es clara muestra de tal cooperacion; asi como tambien lo es, la adaptabilidad a las nuevas condiciones medioambientales, dado que hay especies que rapidamente se adaptan y otras que demoran, mas sin embargo, tienen una mejor perspectiva de adaptacion y sobreviviencia en un entorno de gran biodiversidad que sola.
Por lo tanto, es de cuidar las zonas aun vivas, o crear aquellas que contengan la mayor cantidad de biodiversidad posible. Y no solo ello, sino de cuantificarlo a fin de comprender como interactuan las diversas especies.
I wrote in Paris.
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La biomasa viva o biodiversidad se encuentra muy interelacionada, a tal punto que a mientras mayor diversidad, la cantidad de biomasa es por decir, se hace constante para un ambiente determinado. A medida que las especies van extinguiendose, llega a un punto tal en que decae exponencialmente (rapidamente). Mas a que se debe esto? Seria una pregunta interesante para biologos y ecologistas que tengan la cualidad de tener registrados cuantitativamente diversas especies vivas y no solo ser amantes de la naturaleza, por lo tanto, mi recomendacion es que se debe cuantificar toda la biodiversidad, sea local, regional o nacional. Si es local a nivel de escuelas, colegios, institutos de educacion superior, universidades, centros de investigacion, etc… de las muestras, se podria escalar mediante alguna tecnica de estadisitca inferencial para saber los valores macro.
Resulta que cuando hay diversidad de especies, entonces hay un equilibrio en toda la cadena alimenticia y en los sistemas de respaldo como es la proteccion ante el clima, enfermedades, etc. A medida que disminuye la biodiversidad, las especies tratan de adaptarse a la reduccion de la cantidad de especies, por lo tanto, recurren a un menor consumo de alimento o en todo caso a comportamiento de sobrevivencia que cada especie tiene codificado en su sistema nervioso, pero, si la reduccion de la cantidad de biodiversidad se hace cada vez mas pronunciada, las especies no tendran tiempo para adaptarse a esos cambios ni de adaptarse a encontrar nuevas formas de alimentarse o cambiar sus patrones de alimento, por lo tanto, la extincion se hace evidente y a medida que cada especie desaparece, esto acelera la extincion de otras.
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Como resultado del experimento BIODEPTH sobre la biodiversidad de especies se encontro que una diversidad de especies mientras mas lo es incrementa la produccion de biomasa de las plantas en las praderas. El porque se esta considerando praderas es que fue realizado en varios paises de Europa, y ya que estoy por aca, puedo ver que todo es plano (o gran parte del territorio). Esta estadistica se puede entender debido a que entre varias especies hay mucha interelacion, sea por medio de los quimicos que de una especie ayudan a otra en su conservacion, cura, auyentar parasitos o mosquitos, etc… asi como por parte de la conservacion de agua, fijacion de nitrogeno al suelo, ambiente para la vida de varias especies de animales, las cuales hacen interelacionar indirectamente los diversos quimicos y hormonas entre cultivos.
Por lo tanto, los monocultivos no son la solucion mejor ni para el pequeno agricultor ni para el grande, es mejor tener diversidad de especies… una puede ser la principal con mas area de cultivo, me refiero al cultivo que va a brindar el ingreso directo al agricultor, pero las divisiones, limites, areas intermedias, deberian tener una buena diversidad de otros culivos adecuamente seleccionados para que ayuden en la conservacion de las condiciones ideales de produccion, tales como plantas aromaticas, plantas fijadoras de nitrogeno, de proteccion contra el viento, mientras mas diversidad mejor… queda para investigacion la distribucion mas optima en cada forma de cultivo, sea esta por especie, area sembrada, clima, altura sobre el nivel del mar… mucho por investigar dado que cada lugar cuenta con un microclima en especifico (al menos lo es asi en Peru)
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Este tema si que estuvo muy pero muy interesante, no sólo porque tenía que ser con el Almacenamiento de Energía Térmica (TES), sino de estudiar bien las empresas con productos en el mercado. Me interesó mucho los productos que usan material de cambio de fase (PCM), tecnología del tipo almacenamiento térmico por calor latente por cambio de fase. No sólo eso, sino de abarcar el mercado peruano de solar térmica. A todo esto me pidieron hacer un breve benchmarking de las instituciones de R&D y de las empresas con productos comerciales relacionados a nivel mundial, juntanto todo esto y comparando con lo que se tiene en Perú, hago un breve listado de oportunidades en Péru netamente del almacenamiento térmico en conjución con Solar, Eólica y Biomasa. Si algo me olvidé considerar, pues lo podemos mejorar el trabajo. El pdf de la presentación me reservo publicarlo… favor comprensión, salvo mejor opinión.
Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
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Muchas gracias por sus visitas, ha sido un mes bastante ajetreado y aun inconcluso en varias actividades.Es difícil es un medio a veces muy hostil hacer investigación, pues hay que trabajar en varios sitios a la vez, para poder cumplir con las responsabilidades y encima que no hay los medios adecuados de apoyo, y hay que estar de acá para allá en uno que otro ajetreo… y muchas veces, olvidarme de la vida personal y familiar que debe tener uno como cualquier ser humano.
Sin embargo, éste blog como los otros más, llevan el ánimo de contribuir al conocimiento y difusión de las diversas temáticas que se tratan. Quizás mañana pueda ser el último post, pero por mientras se pueda seguir escribiendo se hará… a ratos, ya me siento cansado y aburrido de estudiar y trabajar, esto es muy desgastante; he dejado tantas cosas mucho más importantes por lidiar con este camino que da pocos resultados positivos y muchos malos…. Finalmente, espero que esto valga la pena y que sirva a quienes lo lean estos posts.
En resumen las visitas fueron:
Noviembre 2012 –> 15545
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Atte
Jorge Mírez
PERU
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Una de las tecnologías más desarrolladas para el tratamiento de los residuos sólidos urbanos es la incineración mediante hornos de parrillas rotatorias, la cual es una de las tecnologías más avanzadas, desarrolladas e implementadas a nivel mundial.
En la figura se observa las diferentes etapas a través de la planta, así como la recolección de cenizas y los tratamientos de los gases de escape, en ambos casos, para hacer de toda esta instalación compatible con el medio ambiente, es decir, que se elimine en lo posible todos los elementos nocivos que causarían daño al medio ambiente.
La caldera debido a su alta capacidad de incineración tiene todo lo que es de una caldera compleja como son los recuperadores, etapa de sobrecalentamiento, etc… sin embargo, se dispone de información tanto en papers como en tesis de instalaciones de menor capacidad, en donde, se da a saber la forma de como calcularlo y dimensionarlo, es más, hay empresas que ya lo venden en paquete, es decir, que solo basta decir que tengo tanta de producción de residuos al día y un estudio de cómo están compuestos para que se dé un dimensionamiento de una planta de incineración de éste tipo.
Espero que os sirva y obviamente cada parte de esta instalación se puede simular en Matlab/Simulink asi como casos muy especiales y detallados de procesos de transferencia de calor, sistemas eléctricos, control, etc… best regards.
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Los residuos sólidos urbanos es generado en las ciudades y pueblos, en otros países se hacen estudios exhaustivos sobre estos residuos, pero sin embargo, en Perú hay poca información y muy dispersa que es necesario que alguien haga una tesis tratando de recopilarla y compilarla con la finalidad de que aparte de una situación actual proponer noveles soluciones a tales casos. Os muestro acá algunos datos.
En un primera figura se muestra la generación de residuos sólidos urbanos en las distintas regiones del Perú, en donde se observará que Lima es la principal productora y luego muy lejos están las otras regiones:
Pos si Lima es la región con mayor producción de residuos sólidos, entonces, nos referimos a las Ciudad de Lima Metropolitana la cual está constituido por muchos distritos, los distritos que más generan residuos sólidos son:
Pero toda esa cantidad de residuos deben ser procesados, almacenados o colocados en algún lugar previamente tratados o simplemente depositados, siendo una alta producción en Lima y Callao, la siguiente gráfica muestra el estado de la disposición final de tales residuos, donde se colocan y en que porcentaje.
Son grandes rellenos sanitarios en los cuales poco se ha hecho en utilizar los residuos sólidos en otras modalidades como puede ser la combustión, la gasificación u otras formas de aprovechar la energía contenida en esos residuos. Pero, una idea de qué están constituidos los residuos sólidos urbanos generados en Perú lo doy en la siguiente figura:
Vemos que un gran porcentaje es materia orgánica… por lo tanto, las soluciones y alternativas saltan a la vista !
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Una de las formas más efectivas de quemar la biomasa es mediante un proceso de combustión de dos etapas y con dos ingresos de aire: primario y secundario.
La primera etapa sirve para la gasificación y primera combustión de lo desprendido por la biomasa, esto se logra con el ingreso de aire con cierto exceso para hacer una combustión eficiente, consideren que la biomasa ingresa con cierto porcentaje de humedad y que en algunos procesos de combustión toleran hasta 60% en peso de humedad… por lo tanto, la primera combustión sucede y produce calor, cenizas y los gases de combustión.
Sin embargo, debido a la naturaleza heterogeneo de la biomasa y a sus diferentes componentes químicos presentes en la biomasa, por lo general, se forman productos contaminantes en los gases de combustión tales como los oxidos de nitrógeno, etc… para evitar esto, lo que se hace es que los gases ingresen a una segunda combustión con aire secundario que permiten alcanzar temperaturas elevadas de tal manera que los componentes nocivos son rotos y descompuestos a elementos de menor peligrosidad y simplicidad.
La figura muestra el esquema general de los procesos involucrados con sus temperaturas, aire, productos y los flujos del proceso. La mejora constante de estos procesos es labor de las universidades, grupos y centros de investigación, porque no lo sólo es cuestión de reproducir algo que ya se conoce desde hacer tiempo (la humanidad desde la invención del fuego ha utilizado la combustión de la biomasa y aún ahora en el mundo muchos miles de millones de personas la utilizan) sino de optimizarla creando nuevas tecnologías y/o materiales para ello, en ese ánimo se espera que haya progresos en ello, y se invita a compartirlos.
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Bueno si imaginamos un trozo de madera que ingresa a un cámara de combustión o en el simple cocina a leña, podemos observar la quema de la madera, más esto que al parecer es sencillo algo que es fácilmente reproducible hasta con un cerillo; más si se desea trabajar de manera más rigurosa, se debe cuantificar todo el proceso de combustión con el fin de optimizar la combustión desde los diferentes frentes tanto el termodinámico, económico, etc…
Por lo tanto, la figura se muestra la pérdida de masa de la madera bajo dos parámetros el tiempo y la temperatura; es decir, como va variando la masa en el tiempo de quema y con la temperatura que se va alcanzando en la combustión. Pueden observar que se ha hecho el estudio de la masa de manera adimensional, esto para poder mostrar de manera más lógica la pérdida de la masa durante todo el proceso que involucran tres etapas.
En los centros de investigación lo que hacen es probar diferentes tamaños y formas de madera para que este proceso sea de la mejor performance, y ahi trabajan, los investigadores en mejorar los procesos, obviamente esto involucrado con un sector industrial que está interesado en esto con la finalidad de presentar mejores productos al mercado.
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Se define como el proceso exotérmico de oxidación completa de la materia de alta temperatura para convertirla en gas (principalmente vapor de agua y dióxido de carbono) y cenizas, además de calor. El comburente utilizado es generalmente aire. Es el proceso térmica más extendido para el procesado de residuos sólidos urbanos, y existen numerosas tecnologías para la incineración de residuos. Éstas pueden ser divididas genéricamente en dos grandes grupos:
- Hogares de parrilla: horizontal o inclinada, fijas y móviles.
- Hogares de lecho fluidizado: circulante, burbujeante o rotativo.
El funcionamiento de una planta incineradora con tecnología de parrilla de rodillos móviles se muestra en la ilustración. El diagrama muestra una incineradora de parrilla, en la que los residuos sólidos urbanos son introducidos en el horno a través de una tolva de alimentación mediante un pulpo. En el hogar se lleva a cabo el proceso de secado y combustión de los residuos, así mismo, el flujo de los mismos se logra mediante la utilización de un sistema de rodillos móviles inclinados, que además permiten remover y mezclar los RSU a fin de asegurar una combustión completa y homogénea.
Las cenizas resultantes de este proceso son recogidas y tratadas. El comburente empleado en la combustión es generalmente aire, el cual es introducido en el horno a través de los rodillos. Los gases resultantes de la combustión son posteriormente dirigidos a la caldera de recuperación con el fin de generar energía por medio de un ciclo de Rankine. Por último, antes de su emisión a la atmósfera deben ser sometidos a un proceso de limpieza mediante absorbedores y filtros con el fin de cumplir las restricciones en materia medioambiental.
Los hornos con tecnología de lecho fluidizado, en lugar de un sistema de parrilla, poseen un sustrato de arena refractaria que se mantiene en constante agitación gracias a un sistema de inyección de aire. Estos hornos están equipados con quemadores auxiliares que elevan la temperatura del lecho, mientras que los residuos son depositados en la parte superior del mismo, o bien inyectados desde la parte inferior. La fluidificación tiene lugar cuando la caída de presión del aire que atraviesa el lecho iguala el peso por unidad de sección transversal del mismo. La velocidad del aire a la que esto sucede se denomina velocidad de fluidificación mínima. Incrementar la velocidad por encima de este punto permite que el lecho se expansione permitiendo el burbujeo del mismo. A aproximadamente el doble de la velocidad de fluidificación mínima el lecho se comporta de forma similar a un líquido en ebullición, siendo este punto la región de funcionamiento habitual de los incineradores convencionales de lecho fluido burbujeante. Los hornos de lecho fluido circulante operan a velocidades de inyección de aire muy superiores (en torno a 20 veces la velocidad mínima de fluidificación) lo que genera una mayor turbulencia y arrastre de materiales del lecho posteriormente recuperados en un multiciclón.
De forma similar a las plantas con tecnología de parrilla, los gases son posteriormente enviados a una caldera para la generación de vapor. Los sistemas de limpieza de gases son esencialmente similares en ambas tecnologías. A continuación se muestran de forma esquemática ambos tipos de hornos.
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La gasificación es un proceso consistente en la conversión de materia sólida o líquida en gas mediante una oxidación parcial con aplicación de calor, como se muestra esquemáticamente en la figura. La oxidación parcial se obtiene restringiendo el suministro del agente oxidante, generalmente aire. En el caso de que la materia a tratar sean residuos sólidos urbanos, compuestos en su mayoría por materia orgánica, el gas resultante del proceso de gasificación estará formado por una mezcla de monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrógeno, metano, agua, nitrógeno y pequeñas cantidades de hidrocarburos. Este gas generalmente tiene un reducido poder calorífico, del orden de 4 a 10 MJ/Nm3. Posteriormente, el gas puede ser empleado para generar energía en calderas, motores y turbinas.
Aunque el agente oxidante empleado en este proceso generalmente es aire, también puede emplearse oxígeno, en cuyo caso el gas resultante, conocido como gas de síntesis, tendrá un poder calorífico mayor (10 – 15 MJ/Nm3). En cualquier caso, el gas obtenido de la gasificación de RSU necesitará de un postratamiento para su adecuación como combustible.
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Es un proceso consistente en la degradación térmica de los residuos en ausencia de agente oxidante. Este proceso se lleva a cabo en un rango de temperaturas comprendido entre 400 – 800 °C.
Cuando se aplica al tratamiento de RSU, la acción del calor descompone moléculas complejas en otras más simples, obteniendo como productos finales una sustancia sólida carbonosa (char), líquido y gas. Las proporciones relativas de los mismos dependerán de la temperatura a la que sean expuertos, el tiempo de exposición y la propia naturaleza de los residuos a tratar. Una exposición prolongada a temperaturas moderadas maximizará la producción de char, mientras que la pirólisis “flash” proporcionará un producto líquido en torno al 80% en peso.
La pirólisis “flash” requiere una corta exposición, en torno a un segundo, a altas temperaturas (900 – 1000 °C). El gas obtenido en estos procesos tienen un poder calorífico entre 15 y 20 MJ/Nm3 y se emplea para la producción de energía, existiendo dos alternativas:
- Mediante la combustión del gas y posterior aprovechamiento de los gases en un intercambiador para generar vapor, empleado para producir energía en un conjunto turbina alternador.
- Mediante el refino del gas para su empleo como combustible en una turbina de gas para la producción de electricidad.
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Good day. My full name is Jorge Luis MIREZ TARRILLO.
I am Peruvian and live in Lima, capital of Perú in South America.I am Mechanical Electrical Engineering, MSc Physics and Dr. Physics (title doctoral thesis: Control, Optimization, and Management of Microgrid Current Direct)
Too, actually job as Principal Professor in Faculty of Oil, Gas and Petrochemical Engineering of Universidad Nacional de Ingeniería (National University of Engineering) in Lima – PERU (Courses: Modern Physics, Differential Equations and Research's Methodology)
My subjects of my interest are control, signal processing, optimization, simulation, biomedical research, smart grid, microgrid, water.
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