miércoles, 5 de noviembre de 2014


Caldera Industrial

Una caldera es una máquina térmica que aprovecha una fuente de calor para transferir su energía a un fluido.
Aunque dicho calor en general procede de la ignición de un combustible, puede ser suministrado por otros medios: energía eléctrica, energía nuclear, energía geotérmica, etc.
El calor es transferido internamente en la caldera hacia un fluido, comúnmente agua o en algunos casos aceite térmico para posteriormente ser aprovechado en procesos de potencia y/o calentamiento. 


      
INCONVENIENTES DE UNA CENTRAL DE BIOMASA.
 ·         Menor coste de las energías provenientes de los combustibles fósiles.

 ·         Menor rendimiento de los combustibles derivados de la biomasa.
  1.    FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL DE BIOMASA DE GENERACIÓN  ELÉCTRICA.

El proceso de funcionamiento de una central eléctrica de biomasa es el siguiente: En primer lugar, el combustible principal de la instalación y los residuos forestales se almacenan en la central. Allí se tratan para reducir su tamaño, si fuera necesario. A continuación, pasa a un edificio de preparación del combustible, donde se clasifica en función de su tamaño y finalmente se llevan a los correspondientes almacenes.
Seguidamente son conducidos a la caldera para su combustión, eso hace que el agua de las tuberías de la caldera se convierta en vapor debido al calor. El agua que circula por las tuberías de la caldera proviene del tanque de alimentación, donde se pre calienta mediante el intercambio de calor con los gases de combustión aún más lentos que salen de la propia caldera.
 Del mismo modo que se hace en otras centrales térmicas convencionales, el vapor generado a la caldera va hacia la turbina de vapor que está unida al generador eléctrico, donde se produce la energía eléctrica que se transportará a través de las líneas correspondientes.

El vapor de agua se convierte en líquido en el condensador, y desde aquí es nuevamente enviado al tanque de alimentación cerrándose así el circuito principal agua-vapor de la central.


PRINCIPIO DE LA CALDERA PARA GENERAR VAPOR


El agua de alimentación que va a la caldera es almacenada en un tanque o cámara de agua (nombre que se le da al espacio que ocupa el agua en el interior de la caldera) con capacidad suficiente para atender la demanda de la caldera, así una válvula de control de nivel mantiene el tanque con agua, a su vez una bomba de alta presión empuja el agua hacia adentro de la caldera por medio de tuberías (tubos), al tiempo que, se da la combustión en el horno u hogar, esta es visible por el funcionamiento del quemador en forma de flama, el quemador es controlado automáticamente para pasar solamente el combustible necesario (el combustible puede ser solidó, liquido o gaseoso, dentro de los mas conocidos se encuentran el carbón, el combusto leo, y el gas), la flama o calor es dirigida y distribuida a las superficies de calentamiento o tuberías donde la energía térmica liberada en el proceso de combustión se transmite al agua contenida en los tubos (en algunos casos el agua fluye a través de los tubos y el calor es aplicado por fuera a este diseño se le conoce como Tubular, en otros casos los tubos están sumergidos en el agua y el calor pasa por el interior de los tubos a este diseño se le conoce como Piro tubular, estos dos diseños de calderas son los mas utilizados) donde por medio de los procesos de radiación, conducción y convención el agua se transforma en vapor, dicho vapor es conducido por tuberías a los puntos de uso o puede ser colectado en cámaras para su distribución; en la parte superior de la caldera se encuentra una chimenea la cual conduce hacia afuera los humos o gases de la combustión; en el fondo de la caldera se encuentra una válvula de salida llamada purga de fondo por donde salen del sistema la mayoría de polvos, lodos y otras sustancias no deseadas que son purgadas de la caldera.




Biomasa

Esquema de principio


Hay diversas tecnologías en el funcionamiento de estas plantas. A continuación, se describe el esquema de funcionamiento de una central-tipo de biomasa.
En primer lugar, el combustible principal de la instalación, residuos forestales, agrícolas o cultivos de plantas energéticas (1), es transportado y almacenado en la central. En ella puede ser sometido a un tratamiento de astillado (2) para reducir su tamaño, si ello fuera necesario. A continuación, pasa a un edificio de preparación del combustible (3), en donde generalmente se clasifica en función de su tamaño, fino y grueso, para después ser llevados a los correspondientes almacenes (4, 5 y 6).
El combustible,una vez preparado,se lleva a la caldera (7) para su combustión,y el calor producido hace que el agua que circula por las tuberías de la caldera se convierta en vapor de agua. Generalmente la caldera tiene una parrilla donde se quema el combustible grueso. El combustible fino se mezcla con el combustible de apoyo (generalmente un derivado del petróleo) procedente de su almacén (6), para ser quemado de la forma más eficiente posible.



martes, 4 de noviembre de 2014

BIOMASA EN COLOMBIA.

BIOMASA EN COLOMBIA.
El agotamiento de las fuentes tradicionales de energía (combustibles fósiles) ha puesto a la mayoría de países del mundo a encontrar soluciones en energías alternativas. Colombia tiene un gran potencial en la generación de este tipo de energías por su posición geográfica y ya está trabajando en ello.
 Las energías alternativas o renovables son las que se aprovechan directamente de recursos considerados inagotables como el sol, el viento, los cuerpos de agua, la vegetación o el calor interior de la tierra. .
En Colombia la producción de energía primaria proviene de la hidroelectricidad, por la abundancia de agua en la mayoría de zonas del país, y en un segundo lugar de los combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón), cuyas reservas ya se están agotando.  
Por eso el Gobierno Nacional en los últimos años ha invertido en el desarrollo y aplicación de tecnologías alternativas de producción de energía, que funcionen con recursos renovables, para solucionar el problema de la crisis energética mundial y contribuir a un medio ambiente más limpio.
En Colombia se tienen estudios de producción de biomasa con el bagazo de la caña, que se estima una producción anual de 1.5 millones de toneladas y de cascarilla de arroz, con la que se producen más de 457.000 toneladas al año. Las zonas más adecuadas para generar esta energía son los Santanderes, los Llanos Orientales y la Costa Atlántica.
La biomasa en Colombia tiene mucho potencial por la gran capacidad para el aprovechamiento de residuos forestales y agrícolas que tiene el país, sobre todo en banano, cascarilla de arroz, pulpa de café y explotaciones silvícolas. Aunque aún queda mucho por hacer. El potencial energético de la biomasa en Colombia está estimado en unos 16 GWh al año.
Los últimos estudios apuntan que las producciones de bagazo de caña (estimada en 1,5 millones de toneladas anuales), la cascarilla de arroz (con 457.000 toneladas al año) y el fruto de palma de aceite presentan grandes posibilidades en el desarrollo de la biomasa en Colombia. Las zonas más adecuadas para generar esta energía son los Santanderes, los Llanos Orientales y la Costa Atlántica.
No hay que olvidar que una de las grandes ventajas de la biomasa es el acceso de poblaciones rurales aisladas a un tipo de energía eficiente. La producción de  biomasa en Colombia contribuye al desarrollo rural y a que se reduzcan las desigualdades entre regiones, ayudando a formar un tejido industrial y generando mano de obra en el entorno rural. Y por supuesto, contribuye al desarrollo sustentable y al cuidado del medio ambiente.
En el mapa de la biomasa en Colombia se caracteriza por tres colores en donde el verde claro represente los bajos, el verde medio representa el  medio bajo y el verde oscuro representan claros.




DESVENTAJAS DE LA BIOMASA

*      DESVENTAJAS. 
Por su naturaleza, la biomasa tiene una baja densidad relativa de energía; es decir, se requiere su disponibilidad en grandes volúmenes para producir potencia, en comparación con los combustibles fósiles, por lo que el transporte y manejo se encarecen y se reduce la producción neta de energía. 
La clave para este problema es ubicar el proceso de conversión cerca de las fuentes de producción de biomasa, como aserraderos, ingenios azucareros y granjas, donde los desechos de aserrío, el bagazo de caña y las excretas de animales están presentes. 
Su incompleta combustión  produce materia orgánica, monóxido de carbono (CO) y otros gases., también se producen óxidos de nitrógeno. Si se usa combustión a altas temperaturas A escala doméstica, el impacto de estas emanaciones sobre la salud familiar es importante. 
La producción y el procesamiento de la biomasa pueden requerir importantes insumos, como combustible para vehículos y fertilizantes, lo que da como resultado un balance energético reducido en el proceso de conversión.
El potencial calórico de la biomasa es muy dependiente de las variaciones en el contenido de humedad, clima y la densidad de la materia prima.


VENTAJAS DE LA BIOMASA.

*      VENTAJAS. 
La biomasa es una fuente renovable de energía y su uso permite reducir y acelerar los niveles del calentamiento global, dióxido de carbono y residuos de los diferentes procesos, aumentando los contenidos de carbono de la biosfera.
Los combustibles biomasicos contienen niveles insignificantes de sulfuro y no contribuyen a las emanaciones que provocan “lluvia ácida”. La conversión de los residuos forestales, agrícolas y urbanos para la generación de energía reduce significativamente los problemas que trae el manejo de estos desechos. 
La biomasa es un recurso local que no está sujeto a las fluctuaciones de precios de la energía, provocadas por las variaciones en el mercado internacional de las importaciones de combustibles. 
En países en desarrollo, su uso reduciría la presión económica que impone la importación de los derivados del petróleo.  El uso de los recursos de biomasa puede incentivar las economías rurales, creando más opciones de trabajo y reduciendo las presiones económicas sobre la producción agropecuaria y forestal. Las plantaciones energéticas pueden reducir la contaminación del agua y la erosión de los suelos; así como favorecer el mantenimiento de la biodiversidad.


CULTIVOS ENERGETICOS.

Cultivos Energéticos


fuente de material de siembra que su fruto no constituye una fuente de alimento y que son cultivados específicamente para la producción de energía. Una de las principales resistencias de la proliferación de la industria de la energía ha sido por el temor de su efecto en los precios alimenticios. Razón lógica, ya que la mayoría de los combustibles hoy día son a través de maíz o azúcar, afectando el precio directamente de ambos alimentos básicos. Por tal razón es el movimiento hacia las plantaciones energéticas, para poder brindar una solución alternativa sin afectar los precios alimenticios.


BIOMASA NATURAL.

biomasa natural


Es aquella que abarca los bosques, árboles, matorrales, plantas de cultivo, etc. Por ejemplo, en las explotaciones forestales se producen una serie de residuos o subproductos, con un alto poder energético, que no sirven para la fabricación de muebles ni papel, como son las hojas y ramas pequeñas, y que se pueden aprovechar como fuente energética.

Los residuos de la madera se pueden aprovechar para producir energía. De la misma manera, se pueden utilizar como combustible los restos de las industrias de transformación de la madera, como los aserraderos, carpinterías o fábricas de mueble y otros materiales más. Los “cultivos energéticos” son otra forma de biomasa consistente en cultivos o plantaciones que se hacen con fines exclusivamente energéticos, es decir, para aprovechar su contenido de energía. Entre este tipo de cultivos tenemos, por ejemplo, árboles como loschopos u otras plantas específicas. A veces, no se suelen incluir en la energía de la biomasa que queda restringida a la que se obtiene de modo secundario a partir de residuos, restos, etc.

lunes, 3 de noviembre de 2014


CENTRALES DE BIOMASA:  Tema funcional directo de la biomasa desde su características del combustible afectan a la opción de la tecnología de la conversión, los combustibles “fáciles” tales como carbón de leña o los bloques de madera se pueden hacer trabajar en una gran variedad de equipos, mientras que los combustibles “difíciles” tales como las cáscaras de arroz o el bagazo son recomendados para una específica y a menudo soluciones tecnológicas costosas en el equipo de conversión o en las instalaciones de pre-tratamiento del combustible.





PARTES DE LA CENTRAL DE BIOMASA.


La energía de la biomasa proviene en última instancia del Sol; Los vegetales absorben y almacenan una parte de la energía solar que llega a la tierra y a los animales en forma de alimento y energía. Cuando la materia orgánica almacena la energía solar, también crea subproductos que no sirven para los animales ni para fabricar alimentos pero sí para hacer energía de ellos.



 TECNOLOGIA  DE LA COMBUSTIÓN PARA LA INDUSTRIA.
          Esta parte describe y proyecta los sistemas de combustión de una capacidad termina, ya que estos hornos están fundamentalmente equipados con sistemas de alimentación del combustible mecánico o neumático.   La alimentación manual de este combustible no es adaptable debido a su alto costo del personal y los estrictos límites de emisión. Sin embargó las instalaciones modernas de la combustión industrial son equipadas con sistemas de control de proceso y apoyan el funcionamiento del sistema completamente automático. Los reglamentos básicos de estas tres tecnologías se ven reflejada
Los sistemas de combustión de lecho fijo incluyen los hornos de parrilla y fogoneros de alimentación por debajo. El aire primario pasa a través del lecho fijo, el cual seca, ocurre la gasificación y la combustión del carbón de leña. Los gases combustibles producidos se queman después de que haya ocurrido la adición del aire secundario, generalmente en una zona de combustión separada de lecho del combustible.

 Combustión en lecho fluidizado:
          Dentro de un horno de lecho fluidizado, el combustible de la biomasa se quema en una suspensión de una misma mezcla de gas y de un lecho de material sólido en el cual el aire de combustión entre por debajo. Dependiendo de la velocidad de la fluidización, lecho fluidizado burbujeante  y lecho fluidizado de recirculación  puede ser distinguido.


Ø  Combustión pulverizada del combustible
           La combustión pulverizada del combustible es conveniente cuando se tiene disponible pequeñas partículas. Una mezcla de combustible y de aire de combustión primario se inyecta en la cámara de combustión. La combustión ocurre mientras que el combustible está en suspensión y quema del gas combustible se alcanza después de la adición del aire secundario. Las variaciones de estas tecnologías están disponibles. Con respecto a emisiones sólidas gaseosas, el horno de demuestra normalmente emisiones más bajas debido a condiciones más homogéneas y por lo tanto más controlables de la combustión. El horno de lecho fijo, a su vez, emite pocas partículas de polvo y demuestra generalmente una mejor quema de las cenizas volantes.

                                       

BIOMASA.


PROCESO DE CONVERSION DE LA BIOMASA EN ENERGIA.

   PROCESOS DE CONVERSION DE LA BIOMASA EN ENERGIA.

         Antes de que la biomasa pueda ser utilizada con fines energéticos, debe de ser convertida en la forma más fundamental para el transporte y utilización. Para esto las tecnologías de conversión han incluido desde procesos simples y tradicionales hasta los procesos de alta eficacia. Desde el punto de vista del aprovechamiento energético, la biomasa se caracteriza por tener un bajo contenido de carbono, un elevado contenido de oxígeno y compuestos volátiles. Estos compuestos volátiles son los que concentran una gran parte del poder calorífico de la biomasa. A continuación se presentan los procesos de conversión de biomasa más relevantes, los cuales se pueden clasificar en tres categorías: Procesos de combustión directa, Procesos termo-químicos, Procesos bio-químicos.
En la figura  se muestra el proceso de conversión y formas de energía   


 PROCESO DE COMBUSTION DIRECTA.
          Esta es la forma más antigua y más común, hasta hoy, para extraer la energía de la biomasa. Los sistemas de combustión directa son aplicados para generar calor, el cual puede ser utilizado directamente, Además, éste se puede aprovechar en la producción de vapor para procesos industriales y electricidad.
  PROCESOS TERMO-QUÍMICOS.
          Estos procesos transforman la biomasa en un producto de más alto valor, con una densidad y un valor calorífico mayor, los cuales hacen más conveniente su utilización y transporte. Cuando la biomasa es quemada bajo condiciones controladas, sin hacerlo completamente, su estructura se rompe en compuestos gaseosos, líquidos y sólidos que pueden ser usados como combustible para generar calor y electricidad. Dependiendo de la tecnología, el producto final es un combustible sólido, gaseoso, o combustible líquido. El proceso básico se llama pirólisis o carbonización e incluye:

Combustión:  Es el más sencillo y más ampliamente utilizado, tanto en el pasado como en el presente. Permite obtener energía térmica, ya sea para usos domésticos o industriales.  Las tecnologías utilizadas para la combustión directa de la biomasa abarcan un amplio aspecto que va desde el sencillo fogón a fuego abierto (aún utilizado en vastas zonas para la cocción de alimentos) hasta calderas de alto rendimiento utilizadas en la industria.

¿EN QUE INSTALACIONES ES POSIBLE UTILIZARLA?

    ¿EN QUE INSTALACIONES ES POSIBLE UTILIZARLA?
Como se ha visto hasta ahora, multitud de recursos quedan agrupados bajo el término genérico “biomasa”. Esta enorme variedad unida a la capacidad de adaptación de las tecnologías de aprovechamiento energético a los diferentes recursos existentes, causan que, en la actualidad, muchas de las actividades industriales podrían satisfacer toda o parte de su demanda energética con biomasa. No obstante, para poder utilizar esta energía renovable es necesario cumplir dos condiciones:
     Disponer de una fuente de biomasa cercana a precios razonables: Las empresas que disponen en sus propias instalaciones de biomasa residual son las que, con mayor facilidad, pueden plantearse la posibilidad de un aprovechamiento energético puesto que se suele tratar de unos recursos con valor de mercado muy bajo, pudiendo suponer incluso un coste el deshacerse de ellos.
   Tener unos consumos energéticos suficientes para que la instalación sea Rentable: Mientras que para el aprovechamiento de algunos tipos de biomasa en la generación de energía térmica cualquier tamaño de instalación suele ser rentable, en el caso de producción de energía eléctrica o mecánica son necesarios unos consumos mucho más elevados.


GENERACION DE LA BIOMASA

generación de la biomasa

La energía acumulada en la biomasa puede ser liberada sometiéndola a diversos procesos de aprovechamiento energético. Atendiendo a su origen, podemos clasificar la biomasa, de la cual se puede extraer la energía útil, en: biomasa de origen residual, residuos agrícolas y residuos forestales, residuos ganaderos y agroindustriales, residuos sólidos urbanos y finalmente cultivos energéticos.

CARACTERISTICAS DE LA BIOMASA.



características de la biomasa 

La característica principal es poder conocer e identificar un poco más sobre los diferentes argumentos y funciones de la biomasa como energía renovable ya que esta misma, es la mejor aprovechada pero de igual forma desconocida, incluso a pesar de ser  la más tradicional y de mejor calidad.
 Hoy en día la biomasa abarca diferentes fuentes de tecnologías  energéticas, Ya que está retrocediendo en las emisiones de gases, de los diferentes productos utilizados para la obtención de energía eléctrica. Adicionalmente  la contaminación del medio ambiente bajaría en un porcentaje altamente notable.
Como herramienta de apoyo pasaremos a utilizar métodos deductivos ya que deduciremos el por qué  no se utiliza con frecuencia dicha energía alrededor del mundo, y que factores conllevan al mal uso de los alimentos orgánicos e inorgánicos.

Para analizar la problemática indagaremos sus ventajas, desventajas y otros factores totalmente relacionados con dicha fuente de energía renovable: La Biomasa. Esto nos llevara a comprender y relacionarnos más con la falta de interés en las personas.

BIOMASA ORGANICA.

biomasa  orgánica 

La biomasa es la utilización de la materia orgánica como fuente energética. Por su amplia definición, la biomasa abarca un amplio conjunto de materias orgánicas que se caracteriza por su heterogeneidad, tanto por su origen como por su naturaleza. 

En el contexto energético, la biomasa puede considerarse como la materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía. Estos recursos biomásicos pueden agruparse de forma general en agrícolas y forestales. También se considera biomasa la materia orgánica de las aguas residuales y los lodos de depuradora, así como la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos (FORSU), y otros residuos derivados de las industrias. 

La valoración de la biomasa puede hacerse a través de cuatro procesos básicos mediante los que puede transformarse en calor y electricidad: combustión, digestión anaerobia, gasificación y pirobolista


FUENTES DE ENERGIA DE LA BIOMASA.



BIOMASA 


La primera acepción se utiliza habitualmente en ecología.  más restringida, se refiere a la biomasa como la hacemos llamada a útil en términos energéticos formales: las plantas transforman la energía radiante del Sol en energía química a través de la fotosíntesis , y parte de esa energía química queda almacenada en forma de materia orgánica; la energía química de la biomasa puede recuperarse quemándose directamente o transformándola en combustible.

Un equívoco muy común es confundir «materia orgánica» con «materia viva», pero basta considerar unos arboles, en el que la mayor parte de la masa está muerta, para deshacer el equívoco; de hecho, es precisamente la biomasa «muerta» la que en el árbol resulta más útil en términos energéticos. 



La primera acepción se utiliza habitualmente en ecología . La segunda acepción, más restringida, se refiere a la biomasa «útil» en términos energéticos formales: las plantas transforman la energía radiante del Sol en energía química a través de la fotosíntesis, y parte de esa energía química queda almacenada en forma de materia orgánica; la energía química de la biomasa puede recuperarse quemándose  directamente o transformándola en combustible.

Un equívoco muy común es confundir «materia orgánica» con «materia viva», pero basta considerar un árbol, en el que la mayor parte de la masa está muerta, para deshacer el equívoco; de hecho, es precisamente la biomasa «muerta» la que en el árbol resulta más útil en términos energéticos.






BIOMASA NATURAL 


La biomasa es una de las energías renovables más versátiles, además de barata, limpia y rentable. Puede sustituir a combustibles fósiles sólidos, líquidos o gaseosos, además de ser una opción muy recomendable para abastecer los consumos energéticos de los hogares, oficinas, industrias e incluso para la producción de energía eléctrica.
Su uso viene de antiguo. Desde siempre, especialmente en las zonas rurales, se han aprovechado los residuos obtenidos de la limpieza del campo y de los bosques para alimentar las estufas y chimeneas de las casas. Hoy –a mayor escala y gracias a la evolución conseguida– los expertos dicen que su contribución al balance energético en España es la más importante entre todas las renovables. 




ENERGÍA RENOVABLE Y NO RENOVABLE 


renovable:

1. La energía eólica es inagotable, limpia y gratuita. Y sus principales inconvenientes son su discontinuidad (no siempre hay viento) y ser agente de cambios en el paisaje ambiental al instalarse sus torres generadoras.
2. La energía solar, al igual que el viento, es limpia y gratuita, pero es intermitente (reduce su potencia los días nublados) y para su transformación en energía eléctrica se necesita de una tecnología de alto costo.
3. La energía es casi infinita y ecológica, pero entre sus inconvenientes se encuentran en los períodos de sequía y en que la creación de embalses provoca un alto impacto ambiental.
no renovable:

1. El petróleo, el carbón y el gas natural se emplean amente en nuestro mundo. Además, se usan directamente quemándolos  (combustión) para producir calor y movimiento, en hornos, estufas, calderas y motores.
Sus principales desventajas son que se agotarán a mediano plazo y que su uso produce la emisión de gases (invernadero) que contaminan la atmósfera.
2. Las centrales nucleares emiten mínimas cantidades de contaminantes al aire. Sus inconvenientes son generar residuos radiactivos muy peligrosos y producir graves catástrofes ambientales.




BIOMASA  RESIDUAL 


En la biomasa   el hombre no ha tenido injerencia, por ejemplo, los bosques de coníferas, los herbazales, pero en contraposición, se produjo producida se ha cultivado sin intenciones de consumo agrícola, a pesar de que pueda ser alimenticia o no, es el caso de la caña de azúcar que en algunas industrias brasileras está orientada a producción de etano como carburante. Finalmente, el residuo  residual es lo que antiguamente llamábamos basura por no creer o saber utilizarla apropiadamente. En este tipo entran los residuos agrícolas y ganaderos y, antetodo, los residuos sólidos urbanos y las aguas residuales.} 

Procesos físicos, químicos, biológicos y termo químicos emiten adecuar la biomasa, compuestos de hidratos de carbono límpidos y prótidos, para utilizarla en otros menesteres.
Es posible obtener de esas tres manifestaciones calor, o para hacer más fácil su utilización convertirla en combustibles.

Los combustibles obtenidos de la biomasa  de acuerdo a su estado físico se clasifican en sólidos, líquidos y gaseosos.