Metodología de Simulación Numérica de la Combustión de Bagazo Aplicada en la Cámara de una Hornilla Panelera

Abstract

Actualmente se está difundiendo el uso de biomasa como una fuente alternativa de energía, ya que al quemar directamente residuos orgánicos puede aprovecharse su potencial de energía térmica. En este contexto, la presente investigación pretende desarrollar una metodología numérica que estudie el comportamiento tridimensional de la combustión del bagazo al interior de una cámara de combustión de una hornilla panelera. Para ello se deberán definir los modelos que simularán su quemado, el cual se dividió en dos fases: primero la combustión sólida en MATLAB, que considera un cilindro de bagazo, dividido en varios discos que deberá quemarse sobre una parrilla en un determinado tiempo, y luego la combustión gaseosa en ANSYS FLUENT basada en la Mecánica de Fluidos Computacional (CFD) que toma como entrada la composición del combustible gaseoso obtenido en la primera fase, que posteriormente se oxidará con el aire que ingresa a la cámara.
Dicha metodología se aplicó en un módulo de producción de panela ubicado en la sierra de Piura, al norte del Perú, con el objetivo de validar los modelos desarrollados y aumentar su eficiencia de combustión. Dentro de los resultados, se sugiere mantener la puerta de alimentación de bagazo cerrada permitiendo que el aire secundario ingrese únicamente a la cámara de combustión por unos tubos laterales, así como distribuir estos tubos de manera cruzada para mejorar el mezclado en la combustión, consiguiendo una reacción más completa, con una mayor temperatura promedio de los productos de combustión a la salida de la cámara y un menor impacto sobre el ambiente.
Finalmente, se destaca el hecho de contar con un modelo de simulación numérica para combustión de biomasa, que sea práctico y brinde resultados que se encuentren en concordancia con la realidad, para proponer mejoras en un sistema energético antes de su implementación.