Ingeniería Mecánica · 2019
Sistema de calentamiento con biomasa para uso alternativo en el secador solar de túnel Hohenheim
Una alternativa para la implementación del proceso de secado, disminuyendo los costos es el uso de fuentes de energía renovable. La energía solar y la energía de la biomasa se perfilan como alternativas viables para el uso en aplicaciones energéticas de baja escala, como el caso de secadores de productos agrícolas. Adicionalmente son fuentes de energía renovables lo cual le da ventajas ambientales adicionales a su uso. Un secado continuo es decisivo en las características de calidad finales de los productos. El uso de energía solar presenta la desventaja que su disponibilidad es dependiente de las condiciones ambientales, por lo que secadores trabajando exclusivamente con este tipo de energía no son continuos en su operación. Este inconveniente puede ser solventado mediante el uso de una fuente de energía adicional como la energía de la biomasa, lo que permitiría además el uso y aprovechamiento de los residuos agrícolas que mal manejados se pueden convertir en focos de contaminación. Este proyecto aborda el diseño, construcción y puesta a punto de un sistema de calentamiento para dos túneles de secado solar tipo Hohenheim de la Universidad Pontificia Bolivariana–sede Bucaramanga, como alternativa para el proceso de secado continuo en los túneles. El sistema está conformado principalmente por un quemador de biomasa, con un intercambiador de calor de tubos concéntricos para utilizar los gases de la combustión de la biomasa como fuente térmica para calentar el aire de secado, el cual llega a las cámaras de secado a través de un sistema de distribución en Y, el cual permite el uso para un túnel o para los dos en simultaneo. Para el diseño se utilizó como herramienta el software de diseño SolidWorks y de análisis de simulación ANSYS, en donde se busca tener el diseño conceptual del quemador y análisis de los materiales del mismo.
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Contenido
- INTRODUCCIÓNp. 11
- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAp. 12
- OBJETIVOSp. 14
- OBJETIVO GENERALp. 14
- OBJETIVOS ESPECÍFICOSp. 14
- ALCANCEp. 15
- JUSTIFICACIÓNp. 16
- 6. ANTECEDENTESp. 17
- MARCO TEÓRICOp. 19
- BIOMASAp. 11
- Biomasa primaria…p. 20
- Biomasa secundariap. 21
- Biomasa residual en el sector agrícolap. 23
- Procesos de transformación de la biomasap. 24
- Tipos de procesos de transformación de la biomasap. 25
- Caracterización de la Biomasap. 28
- Importancia de las variables físicas de las muestras de Biomasap. 31
- TÚNELES DE SECADOp. 35
- QUEMADORESp. 38
- Impactop. 38
- Métodos de combustión en los quemadoresp. 40
- Transferencia de calorp. 45
- Mecanismos de transferencia de calorp. 46
- Tratamiento de partículas en gases de combustión de la biomasap. 46
- METODOLOGÍAp. 48
- DISEÑO DEL QUEMADOR Y SELECCIÓN DE LA BIOMASAp. 55
- CALENTAMIENTOp. 48
- Materiales de construcciónp. 70
- CALENTAMIENTO CON BIOMASAp. 14
- 10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESp. 96
- 11. BIBLIOGRAFÍAp. 98
- Tabla 1: Poder calórico de la biomasap. 26
- Tabla 3: Propiedades de combustión biomasa palma de aceitep. 30
- Tabla 4: Características de diferentes combustibles de la biomasap. 34
- Tabla 5: Propiedades de la combustión de la biomasap. 35
- Tabla 6. Características de los sistemas de combustión a pequeña escalap. 41
- Tabla 7. Características y aplicaciones de los ciclonesp. 47
- Tabla 8. Biomasa y poder caloríficop. 56
- Figura 1. Clasificación Fuentes de Energía Renovablep. 21
- Figura 2. Origen y generación de la Biomasap. 23
- utilizadas y aplicacionesp. 25
- 44% oxígenop. 27
- Figura 5. Ruta de combustión de una partícula de biomasap. 28
- Figura 6. Composición de la biomasap. 31
- Figura 7. Secador solar túnel tipo Hohenheimp. 37
- tomada Combustión de biomasap. 42
- Figura 9. Principales métodos de combustión, Combustión de biomasap. 44
- Figura 10. Metodología del proyectop. 48
- Figura 11. Cascara del cacaop. 58
- Figura 12. Diseño del quemadorp. 61
- SolidWorksp. 62
- Figura 15. Vista interna de la estructura del quemador en SolidWorksp. 63
- Figura 16. Vista interna de la estructura del quemador en SolidWorksp. 64
- Figura 17. Corte, mecanizado del quemador en Solidworksp. 67
- Figura 18. Mallado automático en Ansysp. 68
- Figura 19. Analisis estructural en Ansysp. 68
- Figura 20. Análisis térmico en Ansysp. 69
- Figura 21. Aplicación de calor, análisis térmico en Ansysp. 70
- Figura 22. Proceso de construcción del quemadorp. 72
- Figura 23. Tubo de calentamiento de airep. 73
- Figura 24. Construcción del quemadorp. 74
- Figura 25. Soporte del quemadorp. 75
- Figura 26. Sellos de entrada de alimentación y tubo de combustiónp. 76
- Figura 27. Accesorios del quemadorp. 77
- Figura 28. Quemador acoplado con sus partes sin accesoriosp. 77
- Figura 29. Aplicación de laca térmica al quemadorp. 78
- Figura 30. Aplicación de pintura anticorrosivap. 79
- Figura 31. Estado de los túneles de secadop. 80
- Figura 32. Proceso de quitar la corrosión de los túneles de secadop. 81
- Figura 33. Reestructuración del túnelp. 82
- Figura 34. Aplicación de pintura anticorrosiva a los túneles de secadop. 83
- Figura 35. Adecuación de las bandejas y ajuste de barras del túnel de secadop. 84
- Figura 36. Instalación del plastico efecto invernaderop. 85
- Figura 37. Sistema de calentamiento acopladop. 86
- Figura 38. Sitios de toma de temperaturap. 89
- Figura 39. Gráfica punto entrada túnel, temperatura vs tiempo. Maderap. 90
- Figura 40. Grafica punto salida túnel, temperatura vs tiempo. Maderap. 91
- cacaop. 92