Diseño de un sistema de refrigeración alimentado por biomasa residual de procesos agroindustriales

Abstract

En el sector agroindustrial colombiano se encuentra marcada la necesidad de mantener espacios fríos, esta necesidad en conjunto con la gran cantidad de biomasa residual disponible centran la atención en soluciones que permitan utilizar los desechos del sector como combustible de un sistema de refrigeración. Teniendo en cuenta lo anterior, en el proyecto se realizó el diseño de un sistema de refrigeración por absorción alimentado con biomasa residual. El problema de diseño radica en la imposibilidad de introducir los gases de escape de la combustión de biomasa en el sistema de refrigeración. Aunque los sistemas de absorción pueden ser accionados por gases de escape, estos son principalmente de motores o de turbinas, los cuales producen mucho menos contaminantes. Los gases de escape resultado de la combustión de biomasa no pueden ingresar en el equipo de absorción porque reducirían considerablemente su vida útil, y además incrementarían sus costos. Además, se debe cuidar mantenerse dentro de los límites de emisiones establecidos por la ley. El reto es este proyecto es establecer las bases de diseño para una solución que permita utilizar los gases de escape de la combustión. Este tipo de soluciones no son típicas en la industria, por esa razón requiere de un proceso de ingeniería especializada. El principal requerimiento está en entregar al sistema de absorción el flujo de calor necesario para su operación, el cual se debe suministrar en un rango de temperatura entre 300 °C y 600 °C. Para generar este calor se quemará biomasa en un quemador de lecho fijo de pequeña escala que produce 348kWt. Para evitar daños causados por los gases de escape de la biomasa, se utilizará un intercambiador de calor rotativo el cual permitirá calentar aire desde temperatura ambiente para que este ingrese al sistema de absorción, se utilizó un acero AISI 316 para la fabricación del intercambiador, dado sus cualidades anticorrosivas y sus condiciones de trabajo a altas temperaturas.

In the Colombian agroindustrial sector the need to maintain cold spaces is marked, this need together with the large amount of residual biomass available focus attention on solutions that allow the use of waste from the sector as fuel for a refrigeration system. Taking into account the above, in the project the design of a cooling system by absorption fed with residual biomass was carried out. The design problem lies in the impossibility of introducing the exhaust gases from the combustion of biomass into the cooling system. Although the absorption systems can be powered by exhaust gases, these are mainly from engines or turbines, which produce much less pollutants. The exhaust gases resulting from the combustion of biomass can not enter the absorption equipment because they would considerably reduce their useful life, and also increase their costs. In addition, care must be taken to stay within the limits of emissions established by law. The challenge is this project is to establish the design basis for a solution that allows to use the combustion exhaust gases. This type of solutions are not typical in the industry, for that reason it requires a specialized engineering process. The main requirement is to deliver to the absorption system the heat flow necessary for its operation, which must be supplied in a temperature range between 300 ° C and 600 ° C. To generate this heat, biomass will be burned in a small-scale fixed-bed burner that produces 348kWt. To avoid damage caused by the exhaust gases of the biomass, a rotary heat exchanger will be used which will allow to heat air from room temperature so that this enters the absorption system, an AISI 316 steel was used for the manufacture of the exchanger, given its anticorrosive qualities and its working conditions at high temperatures.