Browsing by Author "Solís Ramírez, Kattia de los Ángeles"

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Caracterización del proceso de compostaje y aprovechamiento del calor generado en un reactor bajo aireación forzada
(2016) Fallas Conejo, Diego Alberto; Solís Ramírez, Kattia de los Ángeles
La pulpa o broza de café es uno de los principales residuos agroindustriales en Costa Rica y en los distintos países productores. Este residuo generalmente se utiliza para la creación de abono orgánico mediante un proceso de compostaje o se seca para utilizarlo como materia para alimentar hornos en industrias. En Costa Rica el sistema más utilizado para realizar el proceso de compostaje es mediante pilas horizontales que son volteadas cada cierto tiempo manualmente o utilizando algún equipo mecánico. El compostaje es un proceso aeróbico por lo que los microorganismos que descomponen la materia requieren de oxígeno. Estos microorganismos al respirar liberan calor que generalmente se disipa en el aire y se pierde pudiéndose utilizar para algún proceso. Esta investigación se centra en la caracterización del proceso de compostaje de la broza de café y la determinación de la razón de transferencia de calor entre la materia orgánica y el aire que la atraviesa en un sistema tipo reactor con aireación forzada. Entre los principales factores que afectan el proceso de compostaje se encuentran la temperatura, la concentración de oxígeno, la relación C/N, el tamaño de partícula y el contenido de humedad. Se construyó un sistema de compostaje tipo reactor para evaluar estos factores y mantenerlos en los rangos recomendados para el proceso de compostaje. Se evaluaron tres tasas de aireación recomendadas por la literatura (0,18, 0,44, 0,70 1 min-1 kgmateria seca-1 ) obteniendo una concentración de oxígeno pobre (< 10 %) en la materia orgánica. Se evaluó una tasa de aireación mayor de 2,2 1 min-1 kgmateria seca-1 que mantuvo a lo largo del experimento una concentración de oxígeno mayor al 1 O % y llevó la materia orgánica hasta una fase termófila (> 40 ºC). La razón de transferencia de calor para la tasa de aireación de 2,2 1 min-1 kgmateria seca-1 se mantuvo en un rango entre 6 y 30 kJ/h con algunos picos obtenidos cuando...
Desarrollo de pellets mediante densificación con mezclas de residuos agrícolas de Costa Rica
(2016) Montero Borbón, Giancarlo; Solís Ramírez, Kattia de los Ángeles
Se realizó el estudio del desarrollo de pellets mediante densificación con mezclas de residuos agrícolas de Costa Rica, en primera instancia se estudió mediante una revisión bibliográfica el estado actual del desarrollo nacional y mundial de la tecnología de pellets con fines energéticos. Posteriormente se estudiaron las principales biomasas en Costa Rica con alta disponibilidad y potencial energético que pueden ser utilizadas para la producción industrial de pellets. En base a la información anterior se seleccionaron dos residuos agrícolas, el rastrojo de piña y la broza de café para la elaboración de pellets, además se obtuvieron pellets de la mezcla de ambos residuos agrícolas en una proporción 50:50 en masa de cada residuo. Los pellets se obtuvieron bajo distintos tratamientos como contenido de humedad (25 %, 35 % y 45 % bh), tamaño de partícula (4,75 mm, 9,50 mm y el tamaño propio del residuo cuando fue recolectado) y tipo de biomasa (rastrojo de piña, broza de café y la mezcla de los residuos anteriores). En cuanto a propiedades físicas se obtuvieron en densidad unitaria y densidad aparente valores entre los 1,09 kg/dm3 a 1,32 kg/dm3 , 555,30 kg/m3 a 578,23 kg/m3 respectivamente. En el caso de friabilidad y dureza mecánica se encontraron resultados con valores entre 0,89 a 0,99 y 92,29 % a 98,33 % respectivamente, valores que cumplen con las exigencias de la norma NF EN 14961-2. Respecto a las propiedades térmicas se obtuvieron valores de conductividad térmica de 0,214 W/m¿K a 0,338 W/m¿K, difusividad térmica con valores de 0,989×10-7 m2 /s a 3,483×10-7 m2 /s. Finalmente el calor específico reportó valores en el rango de 1,680 kJ/kg¿K a 3,904 kJ/kg¿K. En el caso del poder calorífico los valores obtenidos para los diferentes tratamientos superan el valor mínimo recomendado por la norma NF EN 14961-2 de combustibles sólidos con valores de 17 128 kJ/kg a 17 716 kJ/kg, el contenido de cenizas fue de 4,13%...
Evaluación de la producción de biogás por medio de la biodigestión anaerobia semicontinua utilizando residuos del beneficiado del café como sustrato
(2015) Rojas Sossa, Juan Pablo; Solís Ramírez, Kattia de los Ángeles
Con el fin de dar un aporte a la investigación sobre la valorización de los residuos producidos en los beneficiados del café, se realizó este estudio, que observó el comportamiento de los residuos del café, en un proceso de biodigestión anaerobia semicontinua. Para ello se elaboraron dos experimentos. En el primero, se planteó como objetivo determinar el tiempo de retención hidráulica (TRH) y la temperatura de operación más adecuada. Con un TRH de 15 días y 25 días y una temperatura de 35 °C y 50 °C. Para el segundo experimento se evaluó la producción de biogás, se utilizaron diferentes proporciones de masa de los residuos del beneficiado, se aumentó el contenido de mucílago (M1 = 7,1 %; M2 = 49,9 %; M3 = 90,8 %), y se disminuyó la proporción de pulpa (M1 = 18 %; M2 = 10,2 %; M3 = 2,5 %). Luego se evaluaron los resultados experimentales con un balance de masa y energía (BME) para obtener los rendimientos energéticos del proceso por masa seca, y por fanega de café fruta. En el primer experimento se operaron, reactores piloto alimentados con una mezcla obtenida del balance de masa del beneficiado con un arreglo factorial para compararlos, siendo inoculados con un 50 % del volumen inicial del reactor. Durante 100 días, los reactores no llegaron a estabilizarse. Esta condición generó baja productividad en los reactores y una calidad de metano no aprovechable. A razón de esta experiencia, se realizó el segundo experimento, con reactores piloto por 60 días y con un tiempo de retención hidráulica de 30 días a 35 °C e inoculados con 100 % del volumen inicial, y se evaluó la producción de biogás a diferentes proporciones de masa de los residuos en las mezclas. Se observaron diferencias en la producción de gas acumulada (M1 = 10 051,5A mL; M2 = 15 778,3B mL; M3 = 19 459,3C mL) para los reactores, y aumentaron los contenidos de CH4 y la reducción de sólidos, con valores adecuados para el aprovechamiento energético. Además...
Ruta de selección tecnológica para el aprovechamiento bioenergético de la gallinaza a partir de modelación computacional enfocada en procesos termoquímicos
(2023) Villamil Chinchilla, Emanuel Alberto; Solís Ramírez, Kattia de los Ángeles
La industria avícola ha tenido un elevado crecimiento a nivel mundial, por lo que resulta muy importante hacer que este sector sea eficiente en todos sus procesos. Uno de los principales subproductos de la producción de huevo mecanizada es la gallinaza, compuesta por las excretas de las gallinas. El mal manejo de estos residuos puede suponer problemas ambientales y sanitarios importantes. Esta investigación brinda un análisis de los principales procesos termoquímicos, empleando a la gallinaza como combustible bioenergético. El objetivo general es establecer una ruta de selección tecnológica para el aprovechamiento termoquímico de la gallinaza de la empresa Yema Dorada. Para esto, se caracterizó fisicoquímicamente a la gallinaza de galpones mecanizados. Luego se realizaron tres simulaciones en el software Aspen Plus, para modelar los procesos de combustión, pirólisis y gasificación, las cuales fueron validadas con datos de otras investigaciones. Finalmente, se evaluó el poder calorífico inferior y la exergía de los productos termoquímicos de los tres procesos alimentados con las 11 toneladas/día de gallinaza. La gallinaza de la empresa Yema Dorada obtuvo un poder calorífico superior (PCS) de 14 MJ/kg y una exergía de 1839,12 MJ/h. Para la pirólisis, el biochar tuvo un poder calorífico inferior (PCI) de 19,73 MJ/kg, el bioaceite de 31,81 MJ/kg y el gas de pirólisis de 15,45 MJ/kg, brindando los tres productos un total exergético de 1690,53 MJ/h. La gasificación brindó un gas de síntesis con un PCI de 9,13 MJ/kg y una exergía de 3088,45 MJ/h, por lo que, según los análisis realizados, esta sería la ruta óptima para aprovechar la energía de la gallinaza.
Utilización del Oxihidrógeno como aditivo para incrementar el desempeño de un motor de combustión interna
(2016) Sánchez Jalet, Juan Carlos; Solís Ramírez, Kattia de los Ángeles
En la presente investigación, se construye una celda electrolítica capaz de generar oxihidrógeno. Se completa el desarrollo del sistema, al construir y acondicionar el resto de componentes que lo conforman para poder ser instalado y monitoreado. Se establecen las condiciones base midiendo los parámetros de CO, CO2, HC, potencia, torque y REAC con el vehículo funcionando solamente con combustible. Se prescriben los diferentes flujos producidos por dos configuraciones de celdas 5N/3E/13P y 4N/5E/21P; con esto se obtienen flujos máximos y determinan la concentración de KOH más eficiente para la producción de HHO. Esta concentración es de un 1% que permite un rango de corrientes amplio y un flujo alto de HHO. Para la configuración 5N/3E/13P, el flujo máximo alcanzado es de 11,67 mL/s a una concentración del 1% y una corriente de 10 A. Para la configuración 4N/5E/21P, el flujo máximo alcanzado es de 27,18 ml/s a una concentración del 1% y una corriente de 25 A. Se instala el sistema en el vehículo de prueba, tanto para la prueba de potencia en la empresa AUTOCOM, como para las pruebas de gases contaminantes en las instalaciones del INA. El comportamiento del gas CO no es predecible en el caso estudiado, como referencia los valores promedio para ralentí, 1500, 2000 y 2500 rpm son 3,75, 3,86, 2,59, y 2,30 % vol respectivamente, sin embargo, se obtiene una baja considerable en el caso específico de las 1500 rpm con un flujo de 6,64 mL/s para una reducción del 12,18 %. El CO2 se mantiene muy estable durante las pruebas. Como referencia los valores promedio para ralentí, 1500, 2000 y 2500 rpm son 9,73, 12,48, 12,23, y 11,91 % vol respectivamente. El CO2 solo varía en un 1 %, en la mayoría de los casos y presenta un incremento en ralentí con un flujo de 22,39 mL/s, para un valor de 10,27 % vol, equivalente a un aumento del 5,55 % con respecto a la prueba sin HHO. Las variaciones más representativas se presentan en el análisis...