Modelamiento mecánico-térmico orientado al diseño de una cámara de compactación para densificación de biomasa residual

Abstract

La transición energética requiere de esfuerzos orientados en múltiples direcciones para explotación sostenible de la mayor cantidad de fuentes renovables disponibles. De particular interés para los países situados en regiones cálidas y con condiciones de suelos favorables resulta el aprovechamiento de la biomasa residual proveniente de cultivos agrícolas. Esta fuente renovable de energía presenta el inconveniente de su baja densidad aparente cuando sale de los sistemas de procesamiento de postcosecha, siendo necesaria su densificación para lograr una densidad energética que sea atractiva en términos económicos. En este artículo se presenta el modelamiento mecánico-térmico de una camisa de compactación de briqueteadora con fines de diseño de prototipo experimental. Se plantea como variables independientes los diámetros, interno y externo, de la camisa y como respuesta del tiempo de calentamiento para lograr una temperatura en la biomasa que produzca la activación de la lignina. Lo anterior manteniendo constante la potencia eléctrica instalada en la camisa, longitud de trabajo, presión de compactación, materiales, entre otros factores de tipo geométrico. Por último, se realiza optimización geométrica para la camisa de compactación sujeto a una condición de resistencia mecánica y de potencia eléctrica de calentamiento fija. Como resultado del estudio se obtiene la mejor geometría de la camisa de compactación para lograr el mínimo uso de material, garantizando el menor tiempo de calentamiento y cumpliendo con la meta de esfuerzos permisibles de diseño. Este trabajo puede ser útil como guía para la actividad de diseño óptimo de camisas de compactación en equipos de densificación de biomasa.