Desarrollo de un modelo de gasificación en equilibrio químico para evaluar el potencial energético del cuesco en plantas extractoras de aceite de palma en Colombia

Resumen

Introducción− En las industrias de extracción de aceite de palma, por cada 10 ton de racimos de fruto fresco (RFF) procesados, se producen cerca de 3700 kg de residuos con Poder Calorífico Inferior (PCI) de alrededor de 18 MJ/kg. Estos residuos, compuestos principalmente por racimos de frutos vacíos, fibra y cuesco podrían ser utilizados para generación de electricidad o vapor supliendo de manera parcial o total la demanda de energía de las empresas del sector. De estos residuos, el que mejor se adapta para generación de electricidad a partir de biomasa, en rangos menores a 2MW, es el cuesco, el cual puede ser utilizado en sistemas de gasificación de lecho fijo acoplados a motor generador. Objetivo− Evaluar el potencial energético del cuesco de palma de aceite para la generación de electricidad utilizando gasificación en lecho fijo acoplada a motor generador. Metodología− Se desarrolló un modelo de gasificación en equilibrio químico que permite estimar la composición de gases y, por tanto, el potencial energético de los residuos de cuesco de palma. Resultados- El modelo permite analizar variaciones en el proceso debidas a cambios en agente gasificante (AG), composición y contenido de humedad de la biomasa. Los resultados son validados utilizando información reportada en la literatura. El modelo es utilizado para analizar el potencial energético de los residuos de una planta extractora típica de 10000 ton RFF/mes. Conclusiones− Se estima que por cada 22 kg/h de cuesco se producen aproximadamente 70 kg/h de gas con composición promedio de 12,5 % H2, 21,8 % CO, 9,5 % CO2, 56 % N2 y trazas de CH4 c on p oder c alorífico i nferior ( PCI) c ercano a 4 ,1 M J/Nm3. Lo anterior, cuando el proceso opera con una relación de equivalencia (ER) de 0,33 y humedad de biomasa de 15 % w.t. Así, utilizando el gas como combustible para un conjunto motorgenerador, la demanda eléctrica de una planta extractora de aceite puede ser suplida en su totalidad, empleando menos del 85 % del cuesco resultante del proceso.
Palabras clave: Gasificación en lecho fijo, Aspen Plus, Equilibrio químico, Potencial energético., cuesco de palma

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Acerca de los Autores

Daniel Andrés Quintero Coronel, Universidad del Norte. Barranquilla (Colombia), Universidad Francisco de Paula Santander. Ocaña (Colombia)
Ingeniero mecánico egresado de la Universidad Francisco de Paula Santander, Actualmente desarrollando una maestría en Ingeniería mecánica en la Universidad del Norte en la ciudad de Barranquilla. Pertenece al grupo de Investigación UREMA (Uso Racional y Preservación de Energía y Medio Ambiente).
Yuhan Arley Lenis Rodas, Universidad del Norte. Barranquilla (Colombia)
Ingeniero Mecánico, Universidad de Antioquia 2009 (Medellín Colombia). Magister en ingeniería de la misma universidad en el año 2013. Actualmente estudiante de doctorado en Ingeniería Mecánica de la Universidad del Norte. Entre 2007 y 2017 participó en investigaciones en el área de ciencias térmicas, analizando motores de combustión interna y procesos de gasificación de biomasa, vinculado a los grupos de investigación GIMEL (Universidad de Antioquia, 2007-2014), Termomec (Universidad Cooperativa de Colombia, 2013-2016), GREEN (Universidade de São Paulo, 2017-Actual) y UREMA (Universidad del Norte, 2014-Actual). Ha actuado como docente de la Universidad de Antioquia, Universidad Cooperativa de Colombia, Institución Universitaria Pascual Bravo y Universidad del Norte. Actualmente sus líneas de profundización incluyen: energía, gasificación de biomasa, biocombustibles, simulación de procesos térmicos, energía solar concentrada y control automático de procesos.
Lesme Antonio Corredor Martínez, Universidad del Norte. Barranquilla (Colombia)
Ingeniero Mecánico, Universidad del Norte 1989 (Barranquilla, Colombia). Doctor en Ingeniería Mecánica, Universidad Politécnica de Madrid (España) 1999. En la actualidad se desempeña como profesor tiempo completo del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad del Norte (Barranquilla-Colombia). Su ejercicio  profesional se ha centrado en dos frentes 1) Industrial, en el diseño e implementación de sistema de cogeneración y/o trigeneración orientados a la optimización energética de los procesos y a la reducción de gases efecto invernadero de los mismos, tales sistemas alimentados ya sea con combustibles fósiles o renovables 2) Sector transporte, estudios teórico-experimentales dirigidos a la sustitución de combustibles líquidos y a  la incorporación de tecnologías bajas en carbono en el sector transporte. Ha dirigido y participado en varios proyectos Universidad –empresa en todo lo relacionado con el Uso Eficiente de la Energía. En el campo de las fuentes renovables ha desarrollado varias investigaciones en la producción y utilización en motores Diesel de Biodiesel a partir de aceite de palma y bioetanol, al igual que el diseño e implementación de sistemas de trigeneración alimentados con biomasa residual de palma africana. Fue Consejero del Programa de Energía y Minería de Colciencias (2003-2006) y es miembro del Consejo Mundial de Energía.
Publicado
2018-12-03
Cómo citar
Quintero Coronel, D., Lenis Rodas, Y., & Corredor Martínez, L. (2018). Desarrollo de un modelo de gasificación en equilibrio químico para evaluar el potencial energético del cuesco en plantas extractoras de aceite de palma en Colombia. INGE CUC, 14(2), 62-70. Recuperado a partir de https://revistascientificas.cuc.edu.co/ingecuc/article/view/1819