Estudio de desempeño de un sistema de co-combustión biomasa - Biogás en una caldera de parrilla utilizando la herramienta Thermoflex

dc.contributor.advisorDíaz González, Carlos Aliriospa
dc.contributor.advisorQuintero, Henderson Ivánspa
dc.contributor.authorCarvajal Díaz, Paula Danielaspa
dc.contributor.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000785806*
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dc.contributor.researchgroupGrupo de Investigación Recursos, Energía, Sostenibilidad - GIRESspa
dc.contributor.researchgroupGrupo de Investigaciones Clínicasspa
dc.contributor.scopushttps://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56704404900*
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dc.coverageBucaramanga (Colombia)spa
dc.coverage.campusUNAB Campus Bucaramangaspa
dc.date.accessioned2020-06-26T19:39:15Z
dc.date.available2020-06-26T19:39:15Z
dc.date.issued2018-11
dc.degree.nameIngeniero en Energíaspa
dc.description.abstractTomando como referencia los datos de operación de una planta extractora de aceite de palma, se realizó en el software Thermoflex un modelo del proceso de generación de vapor con una caldera de parrilla, utilizando biomasa como único combustible y haciendo cofiring biomasa – biogás ya que este tipo de plantas agroindustriales generan biogás a partir de los efluentes y usualmente lo emiten a la atmosfera sin hacer un aprovechamiento energético de la corriente. Se emplearon dos escenarios de producción de vapor con el fin de determinar la variabilidad del sistema de acuerdo con este parámetro, igualmente se realizó el modelo de cogeneración, y para todas las configuraciones se varió el porcentaje de aireación de 40 a 65 con un aumento del 5% teniendo presente la importancia de esta variable en la combustión. A partir de los resultados obtenidos en las simulaciones se efectuó la evaluación de los impactos ambientales mediante la metodología ReCiPe en el software SimaPro v8.5. A través de indicadores de desempeño se determinó el beneficio ambiental que produce la utilización de biogás como fuente de energía en la caldera; si bien la eficiencia energética y exergética disminuyen al hacer cofiring, esta reducción es menor a un punto porcentual, en cambio la diferencia en emisiones de CO2 equivalente es del 64% cuando la planta hace cogeneración y de 53% sin cogenerar.spa
dc.description.abstractenglishTaking as a reference the operating data of a palm oil extraction plant, a model of the steam generation process with a grate boiler was carried out in the Thermoflex software, using biomass as the only fuel and making biomass-biogas cofiring since this type of agroindustrial plants generate biogas from effluents and usually emit it into the atmosphere without making energy use of the current. Two steam production scenarios were used in order to determine the variability of the system according to this parameter, the cogeneration model was also carried out, and for all configurations the aeration percentage was varied from 40 to 65 with an increase in the 5% bearing in mind the importance of this variable in combustion. Based on the results obtained in the simulations, the environmental impacts were evaluated using the ReCiPe methodology in the SimaPro v8.5 software. Through performance indicators, the environmental benefit produced by the use of biogas as an energy source in the boiler was determined; Although the energy and exergetic efficiency decrease when cofiring is done, this reduction is less than one percentage point. On the other hand, the difference in CO2 equivalent emissions is 64% when the plant does cogeneration and 53% without cogeneration.eng
dc.description.degreelevelPregradospa
dc.description.learningmodalityModalidad Presencialspa
dc.description.tableofcontentsINTRODUCCIÓN ................................................................................................... 14 1. MARCO TEÓRICO ......................................................................................... 16 1.1. BIOMASA ................................................................................................. 16 1.1.1. Composición de la biomasa ............................................................... 17 1.1.2. Residuos del aceite de palma ............................................................ 18 1.1.3. Producción de aceite de palma en Colombia ..................................... 20 1.2. BIOGÁS .................................................................................................... 20 1.2.1. Digestión anaeróbica .......................................................................... 20 1.2.2. Generación de biogás en la planta extractora Oro Rojo ..................... 21 1.3. COFIRING ................................................................................................ 22 1.4. CALDERA DE PARILLA ........................................................................... 22 1.5. THERMOFLEX ......................................................................................... 24 1.6. METODOLOGÍA RECIPE ......................................................................... 24 1.7. ANALISIS EXERGÉTICO ......................................................................... 26 2. OBJETIVOS .................................................................................................... 28 2.1. OBJETIVO GENERAL .............................................................................. 28 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................................... 28 3. METODOLOGIA ............................................................................................. 29 3.1. RECOLECCIÓN DE DATOS .................................................................... 29 3.1.1. Biomasa residual y Biogás ................................................................. 29 31.2. Condiciones de operación ...................................................................... 29 3.2. DETERMINACIÓN DE CONFIGURACIONES Y CONDICIONES DEL SISTEMA ............................................................................................................ 30 3.3. SIMULACIÓN EN EL SOFTWARE THERMOFLEX ................................. 30 3.4. DETERMINACIÓN DE INDICADORES DE DESEMPEÑO EN BASE A LOS RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN ......................................................... 30 3.5. COMPARACIÓN DE INDICADORES SELECCIONADOS ....................... 30 3.6. EVALUACION DE LOS IMPACTOS AMBIENTALES POR MEDIO DE LA HERRAMIENTA DE SIMULACIÓN SIMAPRO ................................................... 32 3.7. ANALISIS DE RESULTADOS .................................................................. 32 4. DESARROLLO ............................................................................................... 33 4.1. GENERACIÓN DE VAPOR PLANTA EXTRACTORA DE ACEITE DE PALMA ORO ROJO ........................................................................................... 33 4.2. CARACTERIZACIÓN DE LA BIOMASA RESIDUAL ................................ 33 4.3. CARACTERIZACIÓN BIOGÁS ................................................................. 34 4.4. BIOGÁS DISPONIBLE EN LA PLANTA ORO ROJO ............................... 35 4.5. CONDICIONES DE OPERACIÓN ............................................................ 35 4.6. CONFIGURACIONES SIMULADAS EN THERMOFLEX .......................... 36 4.7. SIMULACIÓN EN EL SOFTWARE THERMOFLEX ................................. 37 4.8. ANALISIS TERMODINAMICO .................................................................. 44 4.8.1. Calculo entalpias ................................................................................ 44 4.8.2. Calculo entropías ............................................................................... 45 4.9. ANALISIS EXERGETICO ......................................................................... 46 4.10. INDICADORES DE DESEMPEÑO ........................................................ 50 4.10.1. Irreversibilidades ................................................................................ 51 4.10.2. Eficiencia energética y exergética ...................................................... 51 4.10.3. Otros indicadores ............................................................................... 52 4.11. SIMULACIÓN EN EL SOFTWARE SIMAPRO ...................................... 52 4.11.1. Inventario utilizado en los procesos evaluados .................................. 54 5. RESULTADOS ................................................................................................ 60 5.1. CASO A. SIN COGENERACIÓN ................................................................. 60 5.2. CASO B. COGENERACIÓN ........................................................................ 67 5.3. ANALISIS COMPARATIVO DE EVALUACIÓN DE IMPACTOS EN SIMAPRO ........................................................................................................... 74 6.CONCLUSIONES ............................................................................................... 81 7.RECOMENDACIONES ....................................................................................... 83 BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................... 84 ANEXOS ................................................................................................................ 87spa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.identifier.instnameinstname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABspa
dc.identifier.reponamereponame:Repositorio Institucional UNABspa
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/20.500.12749/1487
dc.language.isospaspa
dc.publisher.facultyFacultad Ingenieríaspa
dc.publisher.grantorUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABspa
dc.publisher.programPregrado Ingeniería en Energíaspa
dc.relation.referencesCarvajal Díaz, Paula Daniela (2018). Estudio de desempeño de un sistema de co-combustión biomasa - Biogás en una caldera de parrilla utilizando la herramienta Thermoflex. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABspa
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dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessspa
dc.rights.accessrightshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2spa
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia*
dc.rights.localAbierto (Texto Completo)spa
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/*
dc.subject.keywordsEnergy industryeng
dc.subject.keywordsBiomass energy industryeng
dc.subject.keywordsInvestigationseng
dc.subject.keywordsEnergy engineeringeng
dc.subject.keywordsNew technologieseng
dc.subject.lembIndustria energéticaspa
dc.subject.lembIndustria de la energía de biomasaspa
dc.subject.lembInvestigacionesspa
dc.subject.lembIngeniería en energíaspa
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dc.subject.proposalCofiring
dc.subject.proposalDesempeño
dc.subject.proposalEmisiones
dc.subject.proposalCaldera de parrilla
dc.titleEstudio de desempeño de un sistema de co-combustión biomasa - Biogás en una caldera de parrilla utilizando la herramienta Thermoflexspa
dc.title.translatedPerformance study of a biomass co-combustion system - Biogas in a grill boiler using the Thermoflex tooleng
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dc.type.hasversioninfo:eu-repo/semantics/acceptedVersion
dc.type.localTrabajo de Gradospa
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