TUTORIAL GASBIO

En este tutorial aprenderemos a manejar la aplicación GASBIO y a comprender tanto sus parámetros de diseño (entrada) como los resultados obtenidos durante su ejecución (salida).

Los parámetros de entrada al programa (en casillas violetas, excepto la selección de biomasa) son:

  1. Selección del tipo de biomasa = se seleccionará un tipo de biomasa de las ocho disponibles entre astillas de pino, chopo, haya y roble o resíduos de actividades agrícolas: sarmientos de vid, hueso de melocotón u oliva y cáscara de almendra. Para simular otra biomasa, es necesario introducir la composición (% peso) de carbono, hidrógeno y oxígeno de la misma (empleando una base seca y libre de cenizas). La suma de los anteriores porcentajes debe ser 100.

  2. Biom. húmed. (kg/h) = Flujo másico de biomasa húmeda entrante. Valores límite = 1 - 500 kg/h.

  3. Humedad (%) = Porcentaje de humedad de la biomasa húmeda que entra al gasificador. Valores límite = 0 - 30 %. Si introducimos 100 kg/h de biomasa húmeda con un 15 % de humedad, realmente estamos introduciendo 85 kg/h de biomasa seca y 15 kg/h de agua líquida. Por consiguiente la humedad en la biomasa deberá ser cuanto más baja mejor.

  4. T gas (C) = Temperatura de salida del gas del gasificador. Valores límite = 750 - 900 C. Este parámetro es muy importante ya que define la composición de equilibrio alcanzada por la mezcla de gases de gasificación y la cantidad de aire a introducir.

  5. T aire (C) = Temperatura de entrada del aire gasificante. Valores límite = 25 - 500 C. A mayor temperatura del aire mayor eficiencia térmica y menor cantidad de impurezas (alquitranes) en el gas de gasificación.

  6. EFI motor (%) = Eficiencia eléctrica del motogenerador empleado para la combustión del gas de gasificación. Valores límite = 15 - 40 %. Esta eficiencia dependerá del tipo de motor empleado. Para motores de gas natural estequiométricos, la eficiencia trabajando con gas de gasificación será aproximadamente un 5 % inferior a la obtenida con gas natural. Para motores de gasolina, la pérdida de eficiencia es mayor, del orden de un 10 - 15%.

  7. Pérd. calor (%) = Porcentaje del calor de entrada (poder calorífico inferior de la biomasa seca) pérdido por calorifugados. Valores límite = 0 - 15 %.

Una vez introducidos los parámetros deseados puede pulsarse el botón CALCULAR (que se encontrará con el fondo rojo si no se ha obtenido una solución o verde en caso contrario). Inicialmente el programa comprueba la validez de los parámetros introducidos en cuanto a si son del tipo número entero o real necesario, y si se encuentran dentro de los intervalos límite anteriormente señalados. En caso de no ser así, el programa indicará el origen del error. En otro caso iniciará la subrutina de cálculo. Si el sistema no alcanza convergencia lo indicará, en caso contrario mostrará los valores calculados, que serán los siguientes.
  1. BIOMASA SECA :

    1. M (kg/h) = Flujo másico de biomasa seca.
    2. Wb (kWt) = Potencia térmica basada en el PCI (poder calorífico inferior) de la biomasa seca.

  2. HUMEDAD :

    1. M (kg/h) = Flujo másico de agua líquida que entra como humedad.

  3. AIRE :

    1. M (kg/h) = Flujo másico de aire gasificante.
    2. Q (Nm3/h) = Caudal normal (0 C y 1 atm) de aire gasificante.

  4. GAS :

    1. Composición (% volumen) del gas de gasificación.
    2. M (kg/h) = Flujo másico de gas.
    3. Q (Nm3/h) = Caudal normal (0 C y 1 atm) de gas.
    4. PCI (kJ/Nm3) = Poder calorífico inferior basado en el caudal normal (0 C y 1 atm) del gas.
    5. Wt (kWt) = Potencia térmica del gas, dada por el producto entre el PCI y Q del gas dividido entre 3600 (paso de hora a segundos).
    6. EFI gas (%) = Cociente porcentual entre PCI del gas y PCI de la biomasa seca, que representa la eficiencia intrínseca del proceso de gasificación.
    7. EFI global (%) = Producto entre la eficiencia de gasificación y la del motogenerador, que representa la eficiencia eléctrica global de la conversión de biomasa en electricidad.
    8. Qcog (kWt) = Máximo calor disponible en cogeneración. Representa la diferencia entre la potencia térmica del gas y la potencia eléctrica obtenida.
    9. We (kWe) = Potencia eléctrica generada.

  5. DIMENSIONADO DE LA GARGANTA DEL GASIFICADOR : Se indican las principales magnitudes de dimensionado restrictivas del gasificador (el resto de medidas globales como altura o diámetro del reactor no son restrictivas, es decir se pueden hacer mayores o menores sin que afecten a la calidad final del gas obtenido. Estas magnitudes son:

    1. dg (mm) = Diámetro mínimo de la garganta.
    2. dh (mm) = Distancia entre la garganta y las toberas (entrada de aire).
    3. dr (mm) = Diámetro de la sección de toberas.
    4. dr1 (mm) = Diámetro entre extremos de salidas de toberas.
    5. H (mm) = Altura total de la garganta.
    6. R (mm) = Distancia entre el cenicero y la garganta.
    7. dt (mm) = Diámetro de cada tobera.
    8. N tobera = Número de toberas (impar para que la corriente de una tobera no afecte a la de enfrente).
Es importante hacer notar que por las características de la propia garganta, no se pueden construir gasificadores muy anchos, ya que el aire no podría acceder con facilidad a la totalidad de biomasa reaccionante y se formarían inquemados e impurezas (alquitranes) que reducirían drásticamente la calidad del gas obtenido. En la práctica podemos fijar un límite máximo lógico en 500 kg/h de biomasa a tratar.

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