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Title:	Diseño del proceso de gasificación de cascarilla de arroz para la producción de gas de síntesis de uso energético en motores de Combustión interna de ciclo OTTO
Authors:	Jiménez Mendoza, Andrés Eduardo
metadata.dc.contributor.advisordocenteinvestigador:	Cárdenas Flechas, Leydi Julieta
License type:	Atribución – No comercial – Compartir igual
Keywords:	Agentes oxidantes/gasificantes;Ciclo otto;Gasificadores de lecho;Oxidizing/gasifying agents;Otto cycle;Bed gasifiers;Tesis y disertaciones académicas
Issue Date:	28-Jul-2023
Publisher:	Fundación Universidad de América
Resumen:	El presente trabajo teórico tiene como objetivo el diseño de proceso de gasificación de la cascarilla de arroz para la obtención de gas de síntesis y la evaluación de su uso en un motor de combustión interna de ciclo Otto, con la intención de aprovechar la composición química y el potencial energético de los residuos provenientes de la industria arrocera. Se realizó una revisión bibliográfica de las tecnologías de gasificación que son empleadas en la actualidad, así como los agentes oxidantes y las condiciones de operación más adecuadas según la composición de la biomasa utilizada y el producto que se desea obtener. Posteriormente, se seleccionaron los factores y condiciones operativas anteriormente mencionados en función de la naturaleza de la biomasa y de la magnitud de potencia demandada; establecida para un motor monocilíndrico en línea Lombardini LGA 340 de 8 kW de potencia máxima, considerado de baja escala. Seguido a ello, se realizó el análisis matemático del proceso de gasificación para la obtención de gas de síntesis, el cual se modeló bajo el concepto de la minimización de energía la libre de Gibbs de los gases esperados en la gasificación y el balance de masa atómica entre la entrada y la salida del gasificador. El sistema de ecuaciones resultante es resuelto con la herramienta computacional ́Solver ́ de Excel, variando la temperatura y la relación molar entre el vapor y la biomasa de alimentación. Dichos resultados fueron comparados entre sí para determinar la mejor relación de temperatura y vapor-biomasa en la alimentación, que ofrezca la mayor fracción de gases aprovechables en el gas producto, cuya composición es predominada por el hidrógeno y el monóxido de carbono. Finalmente, se evalúa el comportamiento termodinámico del caso base de gas de síntesis rico en hidrógeno y monóxido de carbono en el ciclo Otto ideal con suposiciones de aire estándar. Del cual, se determina que el gas de síntesis posee un poder calorífico de 8,646 MJ/Nm3 (Mega Joules por Normo metro cúbico) y muestra un comportamiento similar a las condiciones estándar del motor operado con gasolina cuando el cilindro es llenado con una relación volumétrica de 40% gas de síntesis (obtenido en este trabajo) y 60% aire.
Abstract:	The objective of this theoretical work is to design the husk gasification process. of rice to obtain synthesis gas and the evaluation of its use in a combustion engine internal Otto cycle, with the intention of taking advantage of the chemical composition and potential energy from waste from the rice industry. A bibliographic review of the gasification technologies that are used in the current situation, as well as the oxidizing agents and the most appropriate operating conditions according to the composition of the biomass used and the product to be obtained. Subsequently The aforementioned factors and operating conditions were selected based on the nature of the biomass and the magnitude of power demanded; established for an engine single-cylinder in-line Lombardini LGA 340 with 8 kW maximum power, considered low scale. Following this, the mathematical analysis of the gasification process was carried out to obtain synthesis gas, which was modeled under the concept of Gibbs free energy minimization of the gases expected in gasification and the atomic mass balance between the inlet and the outlet of the gasifier. The resulting system of equations is solved with the computational tool ́Solver ́ of Excel, varying the temperature and the molar ratio between the steam and the biomass of feeding. These results were compared to each other to determine the best relationship of temperature and steam-biomass in the feed, which offers the highest fraction of gases usable in the product gas, whose composition is predominated by hydrogen and carbon monoxide. Finally, the thermodynamic behavior of the base case of synthesis gas rich in hydrogen and carbon monoxide in the ideal Otto cycle with standard air assumptions. Of the which, it is determined that the synthesis gas has a heating value of 8.646 MJ/Nm3 (Mega Joules per Normo cubic meter) and shows a behavior similar to the standard conditions of the engine operated with gasoline when the cylinder is filled with a volumetric ratio of 40% synthesis gas (obtained in this work) and 60% air.
URI:	https://hdl.handle.net/20.500.11839/9251
Citation:	APA 7th - Jiménez Mendoza, A. E. (2023) Diseño del proceso de gasificación de cascarilla de arroz para la producción de gas de síntesis de uso energético en motores de Combustión interna de ciclo OTTO. [Trabajo de grado, Fundación Universidad de América] Repositorio Institucional Lumieres. https://hdl.handle.net/20.500.11839/9251
metadata.dc.publisher.program:	Diseño de máquinas
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