TIPO DE GASIFICADORES2.3.1. Gasificador de corriente ascendente o tiro directo El tipo de gasificador más antiguo y sencillo es el de tiro directo o gasificador ascendente que se presenta esquemáticamente en la Figura 2.7. Figura 2.7. Gasificador de corriente ascendente o tiro directo La toma de aire se encuentra en el fondo y los gases salen por arriba. Cerca de la parrilla, en el fondo, tienen lugar las reacciones de combustión, que van seguidas de reacciones de reducción algo más arriba, en el gasificador. En la parte alta del gasificador tiene lugar el calentamiento y pirólisis de la carga, como resultado de la transferencia de calor, por convección forzada y radiación, de las zonas inferiores. Los alquitranes y productos volátiles producidos durante este proceso son transportados por la corriente de gas. Se remueven las cenizas del fondo del gasificador. Las principales veo tejes de este tipo de gasificador consisten en su simplicidad, alta proporción de carbón vegetal quemado e intercambio interno de calor que motiva unas bajes temperaturas de salida del gas y alta eficiencia del equipo y también la posibilidad de funcionar con muchos tipos de carga (serrín, cascaras de cereales, etc.). Los principales inconvenientes provienen de la posibilidad de que se produzcan "chimeneas" en el equipo, lo que puede motivar la salida de oxígeno y situaciones explosivas peligrosas y la necesidad de instalar parrillas de movimiento automático y también problemas relacionados con la eliminación de líquidos condensados que contienen alquitranes, resultantes de las operaciones de depuración del gas. Esto último tiene poca importancia si el gas se emplea para aplicaciones directas del calor, en cuyo caso los alquitranes simplemente se queman. 2.3.2. Gasificadores de corriente descendente o tiro invertido Se ha encontrado una solución al problema del arrastre de alquitrán con la corriente de gas, diseñando gasificadores de tiro invertido o corriente descendente, en los cuales el aire de primera gasificación se introduce en la zona de oxidación del gasificador o por encima de ésta. El gas pobre sale por el fondo del aparato de modo que el combustible y el gas se mueven en la misma dirección, como se muestra esquemáticamente en la Figura 2.8. Figura 2.8. Gasificador de corriente descendente o de tiro invertido En su camino hacia abajo, los productos ácidos y alquitranes de la destilación procedentes del combustible deben pasar a través de un lecho incandescente de carbón vegetal y se transforman por ello en gases permanentes de hidrógeno, dióxido de carbono, monóxido de carbono y metano. Dependiendo de la temperatura de la zona incandescente y del tiempo de paso de los vapores con alquitrán, se logra una descomposición más o menos completa de los alquitranes. La principal ventaja de los gasificadores de tipo invertido radica en la posibilidad de producir un gas sin alquitrán apropiado para aplicarlo a motores. Sin embargo, en la práctica es muy raro lograr un gas libre de alquitranes, en todo el funcionamiento del equipo: se considera normal un índice tres de relación entre los alquitranes existentes y los remanentes al final de la operación; se considera excelente un factor 5 a 6. Debido al menor contenido de componentes orgánicos en el liquido condensado, los gasificadores de tiro invertido sufren menos objeciones ambientales que los gasificadores de tiro directo. el propio combustible (carbón vegetal) sirve de aislamiento contra estas altas temperaturas. La gasificación del carbón vegetal produce temperaturas muy elevadas (1 500°C y mas) en la zona de oxidación que pueden producir problemas en los materiales. 2. Además de esto. cierto numero de gasificadores de carbón vegetal emplean el sistema de corriente descendente para mantener al menos una capacidad mínima de cracking del alquitrán. Debido a la incertidumbre sobre la calidad del carbón. hace imposible el uso de los gasificadores de tiro invertido en una serie de potencias superior a los 350 kW (potencia en el eje). pudiendo resultar económicamente viables. Gasificador de lecho fluidizado El funcionamiento de los gasificadores de tiro directo y de tiro invertido se ve afectado por las propiedades morfológicas. Los problemas que se encuentran corrientemente son: la falta de tiro en el depósito. Los gasificadores de tiro invertido sufren también los problemas relacionados con los combustibles de alto contenido de cenizas (formación de escoria). el combustible sólido hay que convertirlo en gránalos o briquetas antes de utilizarlo. son una adaptación para el empleo de carbón vegetal. debida a la falta de intercambio interno de calor y al menor valor calorífico del gas. En los gasificadores de tiro transversal. Un inconveniente de los gasificadores de tiro transversal es su capacidad mínima de transformación del alquitrán y la necesidad consiguiente de emplear carbón vegetal de alta calidad (bajo contenido de productos volátiles). Gasificador de tiro transversal . En particular.3. en mayor proporción que los gasificadores de tiro directo. la formación de escoria y la excesiva caída de presión en el gasificador.3. instalaciones inferiores a 10 kW (potencia en el eje). La razón está en la gran sencillez del conjunto de depuración del gas (sólo un quemador de ciclón y un filtro caliente) que se puede emplear cuando se utiliza este tipo de gasificador junto con motores pequeños.Un inconveniente importante de los equipos de tiro invertido es la imposibilidad de funcionar con una serie de combustibles no elaborados. Figura 2.9. Las ventajas del sistema están en poder funcionar en muy pequeña escala. en ciertas condiciones. físicas y químicas del combustible. los materiales blandos y de baja densidad ocasionan problemas de circulación y una caída excesiva de presión y. 2. que se ilustran esquemáticamente en la Figura 2. Gasificados de tiro transversal Los gasificadores de tiro transversal.4.3.9. Un pequeño inconveniente del sistema de tiro invertido en comparación con el de tiro directo es su eficiencia algo inferior. la necesidad de mantener unas temperaturas altas uniformes en una sección transversal determinada. se produce una nueva gasificación y reacciones de transformación de los alquitranes. que se ilustra esquemáticamente en la Figura 2.10. Se comienza por calentar externamente el lecho y el material de alimentación se introduce tan pronto como se alcanza una temperatura suficientemente elevada. La mayoría de los sistemas van equipados con un ciclón interno. dando como resultado una mezcla de componentes. a fin de reducir al mínimo el escape de alquitrán por soplado. con una cantidad relativamente elevada de materiales gaseosos. Las partículas de ceniza se transportan también por la parte superior del reactor. En la fase de gas.Un sistema de diseño que pretende eliminar tales dificultades es el gasificador de lecho fluidizado.10. el combustible se piroliza muy rápidamente. debiendo extraerse de la corriente de gas si este se emplea en aplicaciones para motores. Figura 2. Las partículas del combustible se introducen por el fondo del reactor. Como resultado de este tratamiento. Gasificador de lecho fluidizado . Se sopla aire a través de un lecho de partículas sólidas a velocidad suficiente para mantenerlas en estado de suspensión. se mezclan muy rápidamente con el material del lecho y se calientan casi instantáneamente alcanzando la temperatura del lecho. . Los gasificadores de lecho fluidizado están actualmente disponibles. la combustión incompleta del carbono y lo mal que responde a los cambios de carga. no se prevén gasificadores muy pequeños de lecho fluidizado. por encima de los 500 kW (potencia en el eje). con carácter semicomercial. Otros inconvenientes del gasificador de lecho fluidizado están en el contenido bastante alto de alquitrán del gas producido (hasta 500 mg/m³ de gas).) sin necesidad de un proceso previo. debiendo establecerse su campo de aplicación. Con algunos combustibles de biomasa pueden producirse problemas en cuanto a alimentación. tal como lo indican Van der Aarsen (44) y otros. inestabilidad del lecho y entrada de cenizas volantes en los conductos de gas. proceden de su flexibilidad en cuanto al material de alimentación debida al fácil control de la temperatura que puede mantenerse por debajo del punto de fusión de las cenizas (cáscaras de arroz) y a su capacidad de funcionar con materiales blandos y de grano fino (serrín.UU. en varios fabricantes de Europa y EE. Debido especialmente al equipo de control necesario para hacer frente a este último inconveniente. en principio. etc.Las principales ventajas de los gasificadores de lecho fluidizado. 4.4.) y turba.1. tiro transversal. Densidad aparente del combustible 2. Necesidad de seleccionar el gasificador apropiado para cada combustible Los combustibles de biomasa asequibles para gasificación incluyen el carbón vegetal. Se deduce. tienen diferentes exigencias en cuanto al método de gasificación y.5. se han desarrollado y comercializado gran número de gasificadores diferentes. Contenido de cenizas y composición química de las cenizas 2. lecho fluidizado y otros sistemas de gasificación de biomasa de menor importancia (véase la Sección 2.4.4.2. Todos los sistemas presentan ventajas e inconvenientes . Contenido energético del combustible 2. en consecuencia. en otros.4.1. Tamaño de las partículas y distribución por tamaño 2. que no existe un gasificador "universal" capaz de manejar la totalidad o la mayoría de los tipos de combustibles y es muy probable que no exista en un futuro previsible. tiro invertido. que son en parte subproductos de la tecnología de gasificación de carbón mineral.4. corteza.10. se omiten en esta relación. a lo largo de un siglo de experiencias sobre gasificación. de baño fundido).4. pajas de cereales.4. de lecho retenido. Características de carbonización del combustible 2.4.5.7. raíces. Necesidad de seleccionar el gasificador apropiado para cada combustible 2.2. todos ellos orientados a manejar las propiedades específicas de un combustible determinado o de una variedad de combustibles.4. ramillas. Reactividad del combustible 2. recortes de madera y serrín) y también múltiples residuos agrícolas (mazorcas de maíz. Contenido de materias volátiles del combustible 2. físicas y morfológicas. en consecuencia.3. 2.3. la madera y los residuos de madera (ramas.4. etc. tanto el tamaño como la complicación del equipo hacen casi imposible su aplicación en países en desarrollo.4. Combustibles para gasificación 2.6. Por estas razones. Por esta razón.). Como estos combustibles difieren mucho en sus propiedades químicas. requieren diferentes diseños del reactor e incluso distintas tecnologías de gasificación. Contenido de humedad del combustible 2. Otros tipos de gasificadores Actualmente se están desarrollando otros sistemas de gasificadores de biomasa (de doble fuego. cáscaras de arroz. En algunos casos estos sistemas incorporan refinamientos y complicaciones innecesarios.9.4. Evaluación de la conveniencia de diversos tipos de biomasa como combustible para gasificadores 2. cascarones y desperdicios de coco. La variedad de diseños incluye los de tiro directo.8.3. 2.contenido de cenizas y composición química de éstas . sólo dentro de ciertos limites de las propiedades del combustible. con cero de humedad y de cenizas.propiedades de carbonización Antes de elegir un gasificador para cualquier combustible en particular es importante asegurarse de que el combustible cumple los requisitos del gasificador o que puede ser tratado para cumplirlos.respecto al tipo de combustible. con humedad cero.materias volátiles . por su valor calorífico. Contenido energético del combustible La elección de un combustible para gasificación se decidirá.4.densidad aparente . especialmente en el caso de algunos residuos agrícolas (cáscara de arroz). cada uno tendrá sus propias ventajas técnicas o económicas en una serie determinada de circunstancias.contenido de humedad . Cada tipo de gasificador funcionará satisfactoriamente respecto a estabilidad.reactividad .los valores caloríficos superiores del combustible. calidad del gas. Estos valores incluyen el calor de condensación del agua que se produce en la combustión. . Si el combustible no ha sido gasificado anteriormente con éxito. eficiencia y pérdidas de presión. Como es muy difícil recuperar el calor de condensación en operaciones reales de gasificación estos valores presentan una visión demasiado optimista sobre el contenido energético del combustible. que ignoran el contenido real de humedad del combustible y dan por tanto estimaciones aún más optimistas del contenido energético. . El método de medición del contenido energético del combustible influirá en el cálcalo de la eficiencia de un sistema determinado de gasificación. En las próximas secciones se analizan las propiedades más importantes de los combustibles y los combustibles de interés actual. . de las cuales las más importantes son: . por ello.contenido energético . La información sobre los valores caloríficos de los combustibles suele ser confusa porque se emplean al menos tres bases diferentes: . obtenidos en un calorímetro adiabático de bomba.2. aplicación y sencillez de funcionamiento y. en parte.los valores caloríficos superiores del combustible. habrá que realizar ensayos prácticos.los valores caloríficos superiores del combustible. que ignoran los componentes incombustibles y dan por tanto estimaciones del contenido energético demasiado elevadas para un peso determinado de combustible.tamaño y distribución por tamaño . 14 000 porcentaje de peso seco.50 Valor calorífico inferior (kJ/kg) 13 . al menos en parte. El contenido de humedad se puede determinar sobre base seca o sobre base húmeda.3. Promedios de los valores caloríficos inferiores Combustible Madera Carbón vegetal Turba 1/ Contenido de humedad (%) 1/ 20 . En este capitulo se empleará el contenido de humedad (C. del contenido de humedad del combustible. Contenido de humedad del combustible El valor calorífico del gas producido por cualquier tipo de gasificador depende.Por lo tanto.30 000 12 . la única forma realista de presentar los valores caloríficos de un combustible. se dan los promedios de los valores caloríficos inferiores.4. esta energía no está disponible para las reacciones de reducción y para la transformación de la energía térmica en . Cuadro 2. para fines de gasificación.4. el contenido de humedad sobre base húmeda se define del modo siguiente: Las transformaciones de uno a otro se pueden obtener del modo siguiente: Un alto contenido de humedad reduce la eficiencia térmica porque el calor se emplea para eliminar el agua y. En el Cuadro 2.15 000 29 .25 2-7 35 . El contenido de humedad se define del modo siguiente: Por otra parte. 2.4. es dar los valores caloríficos inferiores (excluyendo el calor de condensación del agua producida) sobre la base de incluir las cenizas y con referencia específica al contenido real de humedad del combustible. el carbón vegetal y la turba. en consecuencia.H. de la madera.) sobre base seca. los gasificadores de tiro directo necesitan combustibles bastante secos (menos del 25 por ciento de humedad. en aplicaciones para motores. incluso en este caso. Cuando el gas se emplea para fines de combustión directa. el único combustible de biomasa que no necesita esta atención especial es el carbón vegetal de buena calidad.4. En el caso peor. El carbón vegetal producido en grandes retortas suele ser bastante constante respecto al contenido de materias volátiles. al problema del arrastre de alquitranes. sobre todo en los gasificadores de tiro directo o de tiro invertido.5. de una parte. 2. Por lo tanto. Debido. especialmente cuando se emplean gasificadores de tiro directo. al valor calorífico del gas (los motores necesitan gas de 4 200 kJ/m³ como mínimo para mantener una eficiencia razonable) y. se subestima con frecuencia el contenido de materias volátiles del carbón vegetal que puede ser en la práctica del 3% al 30% o más. si el gas se emplea para motores. unos valores caloríficos bajos pueden ser tolerables y el uso de combustibles con contenidos de humedad (base seca) hasta de un 40 a un 50%. en el mejor de los casos representará un aumento importante de la mano de obra necesaria para el funcionamiento del gasificador.4. de base seca). sino también a unas bajes temperaturas en la zona de oxidación. de otra. lo que puede ocasionar una capacidad insuficiente de transformación de los alquitranes. Como norma general. Si no se adoptan medidas especiales. un alto contenido de humedad da lugar no sólo a unos bajos valores caloríficos del gas. si el combustible contiene más del 10% de materias volátiles. un alto contenido de humedad se traduce en valores caloríficos bajos del gas. es viable. . la acumulación de escoria puede ocasionar la formación excesiva de alquitrán y el bloqueo total del reactor.energía química del gas. existe la posibilidad de que se produzcan fugas de aire con el consiguiente riesgo de explosión. que son corrientes en muchos países en desarrollo. En la práctica. especialmente en los gasificadores de tiro directo. debe emplearse en gasógenos de tiro invertido pero. pero se pueden observar grandes diferencias en el carbón vegetal producido en pozos abiertos de pequeña dimensión o en hornos metálicos portátiles. Sin embargo. En los gasificadores de tiro invertido. La formación de escoria o de clinker en el reactor. Contenido de cenizas y composición química de las cenizas Las cenizas pueden causar diversos problemas. ocasionada por la fusión y aglomeración de cenizas.4. Contenido de materias volátiles del combustible La cantidad de volátiles en el material de alimentación determina la necesidad de medidas especiales (ya sea en el diseño del gasificador o en el proyecto del conjunto de depuración del gas) a fin de extraer los alquitranes del gas producido. hay que tener en cuenta el método de producción del carbón vegetal. 2. nueva puesta en marcha después de una parada temporal) se ven afectadas por la reactividad de la escoria producida en el gasificador. Cabe esperar una importante formación de escoria en el caso de combustibles que posean un contenido de cenizas del 12 por ciento y más. son mucho más reactivos que el carbón mineral. se ha observado que combustibles como la madera. En general. necesitan precauciones especiales respecto al contenido de cenizas del combustible. sufren menos problemas de derretimiento y fusión de las cenizas. pueden causar la formación de escoria. de 1 500 °C y más. depende del contenido de cenizas del combustible. no siendo adecuados estos tipos de carbones para fines de gasificación.5 por ciento. si se modifican especialmente (parrillas de movimiento continuo y combustión del gas de pirólisis externa). Unas elevadas temperaturas localizadas en los huecos del lecho de combustible en la zona de oxidación. debido a su capacidad intrínseca de controlar la temperatura de funcionamiento. Por ejemplo. respecto a sus propiedades de formación de escoria. La reactividad influye en el diseño del reactor porque impone la altura necesaria de la zona de reducción. del dióxido de carbono en monóxido de carbono. el resultado en cuanto a la fusión de las cenizas del combustible se debe determinar en atmósferas de oxidación y de reducción. siendo su contenido de cenizas normalmente del 0. Para fines de gasificación. ocasionados por la formación de cavidades en el lecho. no se observa formación de escoria con combustibles que poseen un contenido de cenizas inferior al 5 ó 6%. en un pequeño gasógeno de laboratorio de tiro invertido (19). ciertas características operativas del sistema de gasificación (respuesta consiguiente a la carga. el resultado en cuanto a formación de escoria depende en gran medida de la temperatura de fusión de las cenizas. Para combustibles con contenido de cenizas entre el 6 y el 12 por ciento. que viene influida por la presencia de oligoelementos que da lugar a la formación de mezclas eutécticas con un bajo punto de fusión. Los gasificadores de tiro transversal que trabajan a temperaturas muy elevadas. Sin embargo. de las características de fusión de las cenizas y de la distribución de la temperatura en el gasificador.72 al 2. en una serie de maderas tropicales (22) el contenido de cenizas del carbón vegetal puede ser mucho mayor. en un gasificador. . La reactividad depende. 2. incluso empleando combustibles con una elevada temperatura de fusión de las cenizas. Los gasificadores de tiro directo y de tiro invertido pueden funcionar con combustibles que producen escoria. el carbón vegetal y la turba. enumera una serie de residuos agrícolas que han sido ensayados.6. en primer lugar.4. la madera en bruto y los carbones de madera rara vez presentan problemas. del tipo de combustible. En lo que se refiere al contenido de cenizas. Además. Reactividad del combustible La reactividad es un factor importante que determina el coeficiente de reducción.5. Los reactores de lecho fluidizado. El Cuadro 2.El que se produzca o no la formación de escoria. . sodio y zinc pueden tener un gran efecto sobre la reactividad del combustible.1 0. como el tratamiento con vapor (carbón activado) o el tratamiento con cal o con carbonato sódico. en la intensidad de las reacciones de reducción.2 0.5 3.8 1. Es bien conocido que la reactividad del carbón se puede mejorar mediante diversos procesos.0 4. (19)) Combustibles que dan escoria Mezcla de paja de cebada Paja de fríjoles Tallos de maíz Restos de desmotado del algadón Tallos de algodón prensados Gránulos de combustible obtenido de desechos Cáscaras de arroz en gránulos Paja de cárcamo Mezcla de cáscaras de nueces.3 0. El tamaño del grano y la porosidad del carbón producido en la zona de reducción.9 6.3 10.5 1. Cuadro 2.0 5.5.4 14.4 17.8 7.9 0.6 17. Pequeñas cantidades de potasio. en gránulos Paja de trigo y tallos de maíz Combustibles que no forman escoria Paja de alfalfa prensada Cáscaras de almendra Mazorcas de maíz Huesos de aceituna Huesos de melocotón Huesos de ciruela Cáscaras de nuez (prensadas) Bloques de madera de abeto Douglas Podas municipales de árboles Residuos de fabricación de productos de madera Astillas de madera de trozas enteras Tanto por ciento de contenido de cenizas 10.0 0.Indudablemente existe una relación entre la reactividad y el número de puntos activos en la superficie del carbón.1 Grado de formación de escoria fuerte fuerte moderado fuerte fuerte fuerte fuerte pequeño moderado fuerte Otro punto interesante es el efecto supuestamente positivo sobre la intensidad del gasificación de una serie de elementos que actúan como catalizadores. influyen en la superficie disponible para la reducción y por ello. Formación de escoria de residuos agrícolas en un pequeño gasificador de laboratorio de tiro invertido (Jenkins.4 6.2 3. lo que depende de las características morfológicas y de la era geológica del combustible.2 6.2 10. Densidad aparente del combustible La densidad aparente se define como el peso por unidad de volumen de combustible simplemente apilado. especialmente en los gasificadores de tiro directo. el carbón vegetal y la turba se dan en el Cuadro 2. Los combustibles de alta densidad aparente tienen ventajas porque representan un alto valor de energía por volumen. El tamaño aceptable del combustible para los sistemas de gasificación. Tamaño de las partículas y distribución por tamaño Los gasificadores de tiro directo y de tiro invertido tienen limitaciones en cuanto al rango aceptable del tamaño del combustible contenido en el material de alimentación. 2. Un tamaño excesivo de las partículas o trozas.1 y 20 mm.5 x 0.5 cm Los gasificadores de carbón vegetal generalmente se abastecen con pedazos de carbón cuya dimensión vería entre 1 x 1 x 1 cm y 3 x 3 x 3 cm. mala calidad del gas y problemas de transporte a través del equipo. Una gran variedad de la distribución por tamaño del material de alimentación. Los combustibles de baja densidad aparente dan lugar a veces a un caudal insuficiente de gas lo que se traduce en valores caloríficos del gas reducidos y finalmente en la combustión del carbón en la zona de reducción. estos combustibles necesitan menos espacio de depósito para un tiempo dado de recarga.4.8.7. lo que se traduce en problemas de arranque. puede ocasionar problemas de circulación en la sección del depósito del gasificador y también por una caída inadmisible de presión encima de la zona de reducción y por una alta proporción de polvo en el gas. Las densidades medias aparentes de la madera. Densidades aparentes de tipo medio Combustible Madera Carbón vegetal Turba 1/ Densidades aparentes 1/(kg/m³) 300 . agrava generalmente los fenómenos anteriores. . Consecuentemente.6.300 300 .2.550 200 . Las fuertes caídas de presión motivan la reducción de la carga de gas del equipo de tiro invertido lo que origina unas bajas temperaturas y la producción de alquitrán. Los tamaños excesivamente grandes de las partículas pueden ocasionar problemas de canalización del gas. Un material de alimentación de grano fino o blando. depende en cierta medida del diseño de las instalaciones. Los gasificadores de lecho fluidizado normalmente pueden funcionar con combustibles cuyos diámetros de partículas varían entre 0. Cuadro 2. Unas densidades aparentes inadecuadas se pueden mejorar mediante elaboración de briquetas o gránulos.400 La densidad aparente varia de forma importante con el contenido de humedad y con el tamaño de las partículas del combustible.6.4. En general. da lugar a una menor reactividad del combustible. los gasificadores de madera funcionan con tarugos de madera y astillas cuya dimensión varia de 8 x 4 x 4 cm a 1 x 0. Después de pasar por un conjunto relativamente sencillo de depuración. Evaluación de la conveniencia de diversos tipos de biomasa como combustible para gasificadores Carbón vegetal Como el carbón vegetal de buena calidad casi no contiene alquitranes. y las pérdidas energéticas que tienen lugar en la fabricación del carbón (puede perderse hasta el 70% de la energía presente originalmente en el carbón). Se pueden diseñar sistemas de tiro invertido para conseguir un gas prácticamente libre de alquitrán. siendo. Este último factor puede tener especial importancia para aquellos países en desarrollo que sufren ya una existencia insuficiente de energía de biomasa para atender sus necesidades nacionales de energía. combustibles apropiados para los gasificadores de lecho fijo.4. . de bajo contenido de humedad. lo que reduce su competitividad en comparación con los combustibles líquidos. dentro de ciertos limites de capacidad. Características de carbonización del combustible La existencia de dificultades técnicas y morfológicas con el carbón producido en la zona de oxidación ya han sido referidas. una serie de maderas frondosas tropicales (notablemente la teca) exigen tiempos prolongados de permanencia en la zona de pirólisis. esto puede ocasionar una caída inadmisible de presión. Madera La mayoría de las especies de madera tienen contenidos de ceniza inferiores al 2 por ciento. 2.9.2. Las principales desventajas son el coste relativamente elevado del carbón vegetal. es un combustible conveniente para todo tipo de gasificadores Un buen carbón vegetal para gasificadores contiene pocas materias minerales y no se desmenuza o desintegra fácilmente. La experiencia ha demostrado que muchos tipos de madera y también algunos residuos agrícolas (por ejemplo. la cáscara del coco) pueden dar carbón vegetal de primera clase para gasificación. lo que produce problemas de circulación en el depósito. cuando se alimentan con bloques de madera o astillas de madera. el gas se puede utilizar para motores de combustión interna. una baja calidad del gas y el arrastre de alquitrán. (especialmente las coníferas) producen carbón que muestra una tendencia a desintegrarse. los sistemas de tiro directo producen gas que contiene alquitrán. En casos extremos. apropiado sobre todo para combustión directa. por lo tanto. es bastante difícil y requiere un esfuerzo importante de capital y mano de obra.10.4. Debido al alto contenido de sustancias de la madera. La depuración del gas para Hacerlo apropiado para motores. Según la información disponible (38). Algunos materiales de alimentación. mantenimiento y mano de obra y las consecuencias ambientales (eliminación de condensados de alquitrán) que representa la depuración del gas. Es posible gasificar la mayoría de los tipos de residuos agrícolas en los gasificadores de tiro directo diseñados antes de la guerra. Durante la Segunda Guerra Mundial. por lo que probablemente es el combustible existente de mayor dificultad. Los equipos de tiro invertido son más baratos de instalación y funcionamiento . de acuerdo con la información disponible. Los residuos de coco (35). en aplicaciones para motores de gas (25).Serrín La mayoría de los gasificadores de tiro invertido actualmente disponibles no son apropiados para serrín que no esté granulado. El sistema parece haberse reanimado en China. Residuos agrícolas En principio. los costes de capital. Sin embargo. donde. Los gasificadores de lecho fluidizado pueden aceptar pequeñas partículas de serrín y producir un gas de buena calidad para hornos. bastante alto. La cáscara de arroz puede tener contenidos de cenizas del veinte por ciento y más. siendo poco probable según parece que creen problemas serios en los gasificadores de lecho fijo. tanto en Finlandia como en Suecia. habiéndose ensayado con éxito pequeños gasificadores de tiro invertido. Los problemas que se presentan son: producción excesiva de alquitrán. La mayoría de las pujas de cereales tienen contenidos de cenizas superiores al diez por ciento. En Finlandia se han instalado gasificadores de tiro directo alimentados con tepes de turba. Para su empleo en motores es necesario un sistema de depuración bastante complicado. Continúan las investigaciones sobre el diseño de gasificadores de tiro invertido para este tipo de material (21) aunque la información publicada indica que los gasificadores italianos de tiro directo han venido accionando pequeños molinos de arroz durante décadas (5). presentan problemas de formación de aglomerados en la zona del depósito pero el material se puede gasificar cuando se mezcla con cierta cantidad de madera. alimentados con gránulos de turba bastante secos. según se informa están funcionando una serie de gasificadores de tiro directo (28). Turba El mayor problema de la gasificación de la turba obedece a su alto contenido de humedad y con frecuencia también a su contenido. Sin embargo. de cenizas. con un contenido de humedad próximo al 30 ó 40%. presentando problemas de formación de escorias en los gasificadores de tiro invertido (18). caída inadmisible de presión y falta de circulación en el depósito de combustible. para fines de calefacción de barrios. Gran parte de lo publicado al respecto se refiere a la cáscara de coco (10) y a las mazorcas de maíz (39). impiden las aplicaciones para motores en la mayoría de las circunstancias. muchos vehículos de transporte se adaptaron para funcionar con gas de madera o de turba. los países en desarrollo tienen una extensa variedad de residuos agrícolas aptos para gasificación. en la práctica es muy limitada la experiencia con la mayoría de los tipos de desechos. 2. 2. Procesos que tienen lugar en el gasificador de tiro invertido 2. Procesos que tienen lugar en el gasificador de tiro invertido En el gasificador de tiro invertido. implica difíciles problemas de eliminación de desechos.originando menores dificultades ambientales pero la tecnología actual es inapropiada para manipular los residuos agrícolas (con la posible excepción de las mazorcas de maíz y la cáscara de coco) sin instalar costosos dispositivos adicionales (y en parte no comprobados).5. como fuente de suministro descentralizado de energía para comunidades e industrias rurales. La transformación del combustible sólido en gas. Hay otros medios de tratar el problema del alquitrán pero pueden crear sus propios problemas. que se presenta esquemáticamente en la Figura 2. al ser comparativamente fáciles de fabricar y funcionar. Actualmente sólo se dispone de instalaciones semicomerciales. no se prevé su aplicación inmediata en los países en desarrollo. Normas de diseño para gasificadores de tiro invertido El gasificador de tiro invertido permite emplear la madera como combustible y producir un gas con un contenido de alquitrán suficientemente reducido para hacer funcionar un motor de combustión interna. El uso de sistemas de depuración después del gasificador. el aire normalmente se introduce en un nivel intermedio y el gas se extrae por el fondo.5. el empleo del carbón vegetal como combustible representa una pérdida de energía y aumenta el riesgo de agotamiento de los recursos madereros. Por esta razón. A continuación se examinan los procesos de las cuatro zonas y en la sección siguiente se discutirán las bases de diseño. 2.1. . debiéndose hacer nuevas comprobaciones mediante ensayos prolongados (digamos 10 000 horas) en condiciones reales. Los gasificadores de lecho fluidizado parecen ser una gran promesa para la gasificación de una serie de residuos agrícolas "difíciles".5.1. siendo muy limitada la experiencia sobre su funcionamiento. son probablemente los más apropiados para los países en desarrollo. en un gasificador de tiro invertido y las bases de diseño para estos gasificadores se van a examinar por lo tanto. Por ejemplo. cada una de ellas caracterizada por un paso importante en el proceso de transformación del combustible en gas combustible. la información disponible se basa en un número limitado de horas de funcionamiento. Incluso para la cáscara de coco y las mazorcas de maíz.. Diseño de gasificadores de tiro invertido 2. En el gasificador es posible distinguir cuatro zonas independientes. Los gasificadores de tiro invertido.5. con mas detalle.8. el combustible se introduce por la parte superior. etano. es transformar y oxidar prácticamente todos los productos condensables procedentes de la zona de pirólisis.reducción de la superficie de la sección transversal a una cierta altura del reactor (concepto "garganta"). . Los detalles de estas reacciones de pirólisis no son bien conocidos. las moléculas de tamaño medio pueden escapar y condensarse en forma de alquitranes y aceites. la hemicelulosa y la lignina) se descomponen en moléculas de tamaño medio y carbono durante el calentamiento del material de alimentación. Generalmente se emplean dos métodos para obtener una distribución uniforme de la temperatura: . No es necesario utilizar un equipo complicado de alimentación de combustible porque en este lugar se puede tolerar una pequeña cantidad de escape de aire. Las reacciones con el oxigeno son muy exotérmicas. Si el tiempo de estancia en la zona caliente es demasiado corto o la temperatura demasiado baja. .distribución de las toberas de entrada de aire a lo largo de la circunferencia de la superficie transversal reducida. o combustible de biomasa. b) Zona de pirólisis A temperaturas superiores a los 250°C. Como resultado de la transferencia de calor procedente de las partes inferiores del gasificador se produce un secado de la madera.) y el resto acabará como humedad en el gas.a) Sección del depósito (zona de secado) El combustible sólido se introduce en el gasificador por la parte superior. el combustible de biomasa comienza a pirolizarse. etileno.2. Como se mencionó anteriormente. con un dispositivo apropiado de pulverización. Parte de ellos se queman en la zona de oxidación y el resto se descompone en moléculas aún menores de hidrógeno. si permanecen suficiente tiempo en la zona caliente. etc. o utilización alternativa de una entrada central de aire. c) Zona de oxidación Una zona de combustión (oxidación) se forma en el nivel en que se introduce el oxigeno (aire). en la sección del depósito. Parte de ella puede reducirse a hidrógeno (véase la ecuación del párrafo 2. El vapor de agua circulará hacia abajo y se añadirá al vapor de agua formado en la zona de oxidación. a las zonas más calientes del gasificador. pero se puede suponer que las grandes moléculas (como la celulosa. una función importante de la zona de oxidación. monóxido de carbono. A fin de evitar puntos fríos en la zona de oxidación. Los productos de la pirólisis caen hacia abajo. hay que elegir bien las velocidades de admisión de aire y la geometría del reactor. aparte de la generación de calor. en las partes de menor temperatura del sistema. traduciéndose en una rápida elevación de la temperatura hasta 1 200 a 1 500°C. metano. en la zona de reducción. ayudando de este modo a evitar los bloqueos que pueden motivar la obstrucción de la corriente de gas. produce alrededor de 2. es apropiado para motores de combustión interna.2. Normalmente se considera necesaria una parrilla móvil en la parte inferior del equipo. Por otra parte.5 Bs De acuerdo con la información dada en (8) Bg puede alcanzar un valor máximo próximo a unos 0.). Valores superiores de Bg dan lugar a unas caídas extremas de presión en la zona de reducción del equipo.5. En esta zona. El dimensionamiento del gasificador Imbert está estrechamente relacionado con el concepto de "carga del hogar". la relación en Bg y Bg viene dada por: Bg = 2. dividida por el área de la superficie de la "garganta" en la circunferencia mínima. Normas de diseño para gasificadores de tiro invertido Se ha realizado un análisis de las características de diseño del gasificador de Imbert (Figura 2.11. La carga del hogar Bg de define como la cantidad de gas pobre reducida a condiciones normales (p. el calor sensible de los gases y el carbón vegetal se transforma al máximo posible en energía química del gas pobre (véase las ecuaciones (a) (b) de la sección 2.En la próxima sección se dan normas para el diseño de la garganta. El producto final de las reacciones químicas que tienen lugar en la zona de reducción es un gas combustible que puede emplearse como combustible en quemadores y después de quitarle el polvo y refrigerarlo. en cuyo caso. Esto permite batir el lecho de carbón vegetal.9 (Bs = 0. la carga del hogar puede expresarse como la cantidad de combustible seco consumido. Las cenizas que resultan de la gasificación de la biomasa deben extraerse de vez en cuando del gasificador. en circunstancias normales. y se suele expresar en m³/cm²/h.11.2. dividida por el área de la superficie del estrechamiento más angosto (Bs). Como un kilogramo de combustible seco. T).) basándose en la experiencia sueca (43). la carga del hogar se expresa en kg/cm²/h. Figura 2.36) en funcionamiento continuo en buenos gasificadores de tipo "Imbert". 2. d) Zona de reducción Los productos de reacción de la zona de oxidación (gases calientes y carbón vegetal incandescente) se desplazan en sentido descendente hacia la zona de reducción. Esquema de un gasificador de tipo Imbert .5 m³ de gas pobre. del orden de 0.5 a 3.15 a 0. Por debajo de una cierta carga del hogar la temperatura en la zona caliente se reduce tanto que resulta inevitable la producción de alquitrán. Esto se hace fácilmente teniendo en cuenta el .35.30 a 0. lo que se traduce en índices de reducción de potencia.18. Los generadores normales de tipo "Imbert" presentan valores mínimos de Bg.Los valores mínimos de Bg dependen fundamentalmente del termoaislamiento de la zona caliente. con un factor de 2. Los gasógenos modernos están mejor aislados y pueden funcionar sin alquitranes con valores de Bg de 0. El diseño de un gasificador de tipo "Imbert" se reduce en la actualidad a calcular la cantidad máxima de gas necesaria. 12. para diversos tamaños de generador Cuadro 2.7.volumen del cilindro y el número de revoluciones y también la eficiencia volumétrica de un motor de combustión interna acoplado al sistema (véase la sección 2.12.3 16 18 n 3 5 5 5 5 5 5 7 7 7 . La Academia Sueca de Ciencias Técnicas (43) presenta también datos empíricos respecto a la altura de las toberas sobre el estrechamiento mínimo.14. En las Figuras de 2. se reproducen estos datos y también en el Cuadro 2. Figura 2. a 2. Partiendo de esta cantidad de gas y también del valor máximo de Bg (0.5 15 14. Altura del plano de las toberas sobre el estrechamiento del hogar. Toberas apropiadas para gasógenos de madera que funcionan con motores de cuatro tiempos (43) dt mm 70 80 90 100 120 130 150 170 190 220 dn mm 10.7. el diámetro del anillo de abertura de las toberas y también las toberas apropiadas para distintas capacidades.5 9 10 11 12.7 13.9) se puede calcular la superficie del estrechamiento mínimo y el diámetro de la garganta.1. y el Apéndice 1). De esta comparación se obtienen otras conclusiones: .el diámetro del hogar a la altura de la entrada de aire debe ser 10 cm mayor que el diámetro de la garganta en el caso del modelo de garganta simple y unos 20 cm mayor que el diámetro del estrechamiento.11 y 0. Llega a la conclusión de que los tres tipos difieren sobre todo en la carga máxima admisible del hogar. .4 respectivamente para los gasificadores "sin garganta".14. en relación con el estrechamiento del hogar y en función del diámetro del hogar.las velocidades de entrada de aire por las toberas debe ser del orden de 30 a 35 m/s. dando valores de Bs máximo de 0. 0.03. .la inclinación de la garganta debe estar entre los 45° y 60°.).15.13. Diámetro del anillo de las toberas y apertura de éstas. Hace una distinción entre los diseños "sin garganta". de "una sola garganta" y de "doble garganta" (tipo Imbert) (véase la Figura 2. para diversos modelos de generadores Venselaar (46) compara las características de diseño de una serie de gasificadores que se podían obtener comercialmente durante la Segunda Guerra Mundial. "de una sola garganta" y "de garganta doble". . máximo en el caso del modelo "de doble garganta". Gráfico de toberas apropiadas para el funcionamiento de motores de cuatro tiempos con varios cilindros Figura 2.270 22 300 24 7 7 dt = diámetro de la garganta en la zona de sección transversal mínima dn = diámetro de las toberas n = número de toberas a instalar Figura 2. .la altura del plano de las toberas de entrada de aire debe ser de 10 cm sobre el estrechamiento máximo.15. son bastante concordantes las normas de diseño presentadas por los autores de (43) y (46). Figura 2.la altura de la zona de reducción debe ser superior a 20 cm (la altura media de la zona de reducción para los gasificadores analizados era de 32 cm).. En lo que se refiere a los gasificadores de "doble garganta" o de "tipo Imbert". Debe destacarse que las anteriores normas empíricas de diseño están basadas en experiencias con gasógenos alimentados con tacos de madera cuyo tamaño varía entre 3 a 5 x 6 a 8 cm. según Venselaar (46) . Clasificación de los gasificadores de tiro invertido. lo que ocasiona el desarrollo de alquitranes y su arrastre por el gas producido. tendrá lugar una producción adicional de elementos volátiles en la zona de reducción. Si este tiempo es demasiado corto.Groeneveld hace un enfoque más teórico (17). subrayando la importancia del tamaño del combustible. Propone que el factor determinante de la carga máxima de cualquier gasificador es el tiempo de permanencia del combustible en la zona de pirólisis. En consecuencia. la penetración del calor en una partícula dada de combustible es insuficiente para ocasionar una desvolatilización completa. . 5. Limpieza del polvo del gas 2. Por otra parte. Haciendo algunas hipótesis sobre la extensión y geometría de la zona de pirólisis.Groeneveld (17) considera que el tiempo necesario para una desvolatilización completa es igual o mayor que el tiempo de calentamiento de Fourier. se puede calcular la carga máxima del gasificador. Sin embargo. Se están desarrollando actualmente métodos para reformar el gas en una zona de altas temperaturas (gasificación secundaria) a fin de quemar o craquear los alquitranes.6.3.1. . Cuando se emplean combustibles apropiados. pueden cumplir los criterios de limpieza. Las razones de esta discrepancia no están totalmente claras. Venselaar propone un espacio de tiempo entre el calentamiento completo y la desvolatilización completa. al menos para una variedad bastante amplia de capacidades (es decir. con un factor de 1. 2.6. La refrigeración del gas sirve sobre todo aura aumentar la densidad del gas con el fin de que entre el máximo de gas combustible en el cilindro del motor. la contaminación del gas por alquitrán no representa un problema importante. es posible obtener gas de gasificadores de tiro directo con ciertas especificaciones según informa Leuchs (26). Comparando los cálculos de Groeneveld con las cargas máximas del gasificador realmente medidas. las cargas calculadas parecen ser demasiado elevadas. en cada carrera del pistón.5 a 2.2. exige un gas bastante limpio (véase la sección 2. y 2. independientemente del tamaño de las partículas del combustible. Como se ha mencionado en las secciones 2.1.3. La refrigeración contribuye también a la depuración del gas y permite evitar la condensación de la humedad del gas después de mezclarse con el aire y antes de entrar en el motor. Refrigeración del gas El funcionamiento sin contratiempos de un motor de combustión interna que utiliza gas pobre como combustible. probablemente hay que tener en cuenta la influencia de la distribución del tamaño de las partículas sobre los resultados de los cálculos de la carga máxima (ver los Apéndices 1 y 2). los gasificadores de tiro invertido bien diseñados.6. voluminosos y caros. Una reducción del 10 por ciento de la temperatura del gas aumenta la producción máxima del motor casi en un dos por ciento. Depuración y refrigeración del gas 2.). el gasificador y el depurador están bien diseñados y funciona el gasificador por encima de su capacidad mínima. del 20% al 100% de carga completa). Los gasificadores de tiro directo en aplicaciones para motores tienen que estar dotados de equipos de separación de alquitranes. 5 y 5 gr/m³ de gas (34).8. Limpieza del polvo del gas El problema principal de la producción de un gas de calidad para motores es la eliminación del polvo. La gasificación de mazorcas de maíz produce una seria contaminación de polvo. con lana de madera.7 250 . Nordström (33) realizó investigaciones sobre la dimensión y distribución por tamaño del polvo del gas del generador. un mayor arrastre de polvo. para la extracción del polvo fino . La cantidad de polvo por m³ existente en el gas aumenta generalmente con la carga del gasificador. La cantidad de polvo existente en el gas pobre a la salida del gasificador depende del diseño del equipo.7 102 . Distribución por tamaños del polvo del gas Pobre (33) Tamaño de las partículas de polvo m 10-6 Porcentaje en el gas % más de 1 000 1. por la simple razón de que a mayores cargas se producen mayores velocidades del gas y. cuando se emplean tacos de madera de alrededor de 4 x 4 x 4 cm.7 1 000 . Cuadro 2. cuyos resultados se reproducen en el Cuadro 2.102 23.75 7. entre 0. de la corriente de gas. en cantidades que varían.60 8. astillas de madera empapadas de aceite y otros tipos de material fibroso o granular.3 pérdidas 4.2 Durante la Segunda Guerra Mundial se empleó una multitud de filtros secos.3 menos de 60 30.1. de la carga del gasificador y del tipo de combustible empleado.8. El resto (partículas de polvo de diámetro menor) tiene que eliminarse por otros medios.1 75 . En la mayoría de los gasificadores la dirección de la corriente de gas se invierte ya más de 180° en el interior del aparato y esta simple medida extrae el polvo más grueso. Para gasificadores normales de tiro invertido tipo "Imbert".6. Las partículas de combustible pequeñas generalmente ocasionan mayores concentraciones de polvo en el gas. tal como informan Zijp et al.250 24. se produce polvo. por medio de un ciclón bien diseñado. Es posible separar alrededor del 60% al 70% de este polvo. con ello. según la información disponible.2. (48). lana de vidrio. fibra de sisal. que cuando se emplean tacos de madera. El tipo de combustible tiene también su influencia: las frondosas generalmente producen menos polvo que las resinosas. 6. Esta combinación es probablemente la más apropiada para sistemas de tamaño pequeño y mediano (hasta una potencia eléctrica de 150 kW). 2. por lo que necesitan una limpieza frecuente si no se utilizan junto con un proceso previo de filtrado. o sea una limpieza cada 100 a 150 h. Los refrigeradores de convección natural consisten simplemente en una cierta longitud de tubo. Los refrigeradores del gas del generador corresponden a tres grandes categorías: refrigeradores de convección natural. pero su éxito fue muy limitado.2. Este material se puede utilizar con temperaturas hasta de 300°C. Los inconvenientes de los filtros de tela se puede resolver en parte utilizando bolsas de filtro de lana de vidrio tejida. En el caso de la gasificación de madera o residuos agrícolas. estos filtros son caros y por esta razón sólo se prevé su empleo en instalaciones grandes. Pueden ser bastante voluminosos aunque este problema se puede resolver en parte utilizando tubo delgado a fin de incrementar la superficie de conducción. A temperaturas superiores. Sin embargo. Los principales factores a tener en cuenta son el calor perceptible del gas. Son sencillos de emplear y limpiar y no requieren aporte adicional de energía.(tamaño medio de partículas inferior a 60 micrones). de convección forzada y de agua. Si se emplea un proceso de filtrado previo consistente en un ciclón y/o un filtro de choque. Refrigeración del gas Una excelente presentación de la teoría de refrigeración del gas pobre puede encontrarse en (43). Los purificadores húmedos como las depuradoras de agua y aceite y las burbujeadoras son también eficaces pero sólo dentro de ciertos límites. También es conocido que los filtros electrostáticos tienen excelentes propiedades para la separación de partículas y que muy probablemente se podrían emplear también para producir un gas de calidad aceptable. Calentando (con aislamiento) la envoltura del filtro por medio de una corriente de gas caliente procedente del gasificador. ocasionando la obstrucción de la corriente de gas y una caída inaceptable de presión en la sección de filtrado del sistema de gasificación. Sin embargo. habiendo demostrado la experiencia que el desgaste del motor no es mayor que con combustibles líquidos (33). El mejor efecto de depuración se obtiene utilizando filtros de tela. se puede mantener en el filtro temperaturas superiores a 100°C. los filtros normales de tela tienden a carbonizarse y a descomponerse en la corriente de gas caliente. es decir. los filtros normales de tela son muy sensibles a la temperatura del gas. tal como propone Nordström (33). Los refrigeradores de convección forzada van equipados con un . equipos que producen 500 kW o más de potencia eléctrica. Por debajo de esta temperatura el agua se condensa en los filtros. es posible mantener los intervalos de servicio y mantenimiento dentro de limites razonables. el punto de condensación del gas está alrededor de los 70°C. evitando de este modo la condensación y la caída de presión. el contenido de vapor de agua y su calor de condensación y los efectos de incrustación del refrigerador. Otro de sus inconvenientes es que están sujetos a una acumulación rápida de polvo. La depuración del agua de refrigeración de fenoles y otros componentes de alquitrán será necesaria también.1.7. Es posible también enfriar el gas por medio de un intercambiador de calor de agua refrigerada. Hay refrigeradores de agua de dos tipos.7.1.2. Producción de gas combustible 2.7.7. La ventaja de este sistema es su pequeño tamaño.3. debido a sus menores exigencias en cuanto al valor calorífico del gas y al contenido de alquitrán. pero el principio siempre es el mismo: se lleva el gas en contacto directo con un medio fluido (generalmente agua) que se rocía en la corriente de gas por medio de un dispositivo de inyección apropiado. más que para combustible de motores de combustión interna. el lavador de gases y el intercambiador de calor. Producción de gas combustible La mayoría de los gasificadores que funcionan comercialmente en la actualidad se utilizan para la producción de calor.7. la mayor complicación del mantenimiento y cierto consumo de energía resultante de la utilización de una bomba hidráulica. Aplicaciones de la gasificación de la biomasa 2. Sus inconvenientes son: el aporte adicional de energía para el ventilador y la necesidad de utilizar tubos de refrigeración del gas de pequeño diámetro que pueden producir problemas de incrustación. Existen lavadores de gases de tipos muy diferentes. Este tipo de refrigerador puede ser mucho más pequeño que los refrigeradores de convección natural. es su capacidad para .ventilador que fuerza la circulación del aire refrigerado alrededor de los tubos de gas. lo que constituye una operación engorrosa. La ventaja fundamental de un gasificador acoplado de forma compacta con un sistema de combustión. El primero se puede resolver en algunos casos utilizando el aire de refrigeración suministrado por el ventilador del motor. 2. Este es un método apropiado cuando se dispone de forma continua de una fuente de agua dulce y se puede justificar la inversión adicional y el consumo energético de una bomba hidráulica apropiada. independientemente de que se utilice uno u otro. 2. el objetivo es generalmente enfriar y limpiar el gas en una sola operación. con toda probabilidad. Los inconvenientes son la necesidad de agua dulce. Pero hasta ahora sólo se dispone de muy pocas experiencias y de cálculos de costes del tratamiento del agua de desecho. Producción de energía mecánica o eléctrica en instalaciones fijes 2. para la generación de calor y el empleo de los gasificadores en combinación con los motores. Aplicaciones móviles Foley y Barnard han publicado un análisis de las aplicaciones de los gasificadores (12) en el que se expone el uso de los gasificadores para la producción de gas combustible. . Las instalaciones más convencionales alimentadas con petróleo. El gas pobre de calidad para motor necesita un valor calorífico suficientemente elevado (superior a 4 200 kJ/m³). muestra la gama de potencias de diversos sistemas (36) Figura 2. Producción de energía mecánica o eléctrica en instalaciones fijes Los gasificadores conectados a motores fijos.7. calderas y secadores. cerámica. Todos los tipos de gasificadores descritos en la sección 2. para reducir al mínimo el desgaste del motor y debe estar lo más frío posible a fin de lograr el máximo de admisión de gas en el motor y la mayor potencia de salida. debe estar libre prácticamente de alquitrán y de polvo.producir mayores temperaturas que las que se pueden lograr con una combustión convencional en parrilla. Los costes de los equipos serán probablemente del orden de 1 000 US$ por kW instalado o superiores. sujeta a problemas de formación de escoria a tales temperaturas. con un campo de aplicación desde unos pocos kW hasta algunos MW. y en consecuencia el aumento de la eficiencia y producción de la caldera. Aplicación de los procesos de gasificación de biomasa a) Aplicaciones de gran dimensión (500 kW y superiores) Este es el dominio de las instalaciones especializadas de lecho fluidizado o de lecho fijo. se pueden transformar para gas pobre. es en gran parte una operación bastante sencilla. Los usuarios con mayor potencial de utilización futura del gas combustible de bajo poder calorífico. El diseño y la fabricación deben estar a cargo de empresas especializadas de mecánica y construcción.16. 2. El equipo se hace de encargo y completamente automatizado. mientras que los gasificadores de lecho fluidizado son apropiados para potencias superiores. cal y pasta de celulosa. cemento. en cuanto a potencia de salida. del petróleo a su funcionamiento con gas combustible. ofrecen la posibilidad de utilizar la biomasa para producir energía mecánica o eléctrica. la transformación de hornos. pueden producir gas pobre para combustión pero por razón de sencillez se prefieren los gasificadores de tiro directo en los pequeños sistemas (por debajo de una potencia térmica de 1 MW).3.2. La Figura 2.16. En estas ramas industriales. Es conveniente distinguir entre unas y otras aplicaciones. se encontrarán sin duda entre las siguientes industrias: metalurgia. Las partes principales de las instalaciones se podrían fabricar en la mayoría de los países. fábricas de desecación del coco. carbón vegetal y algunos tipos de residuos agrícolas (mazorcas de maíz. Según parece. Se prevén aplicaciones en industrias pequeñas a medianas de carácter forestal y agrícola (industrias secundarias de la madera. del nivel de automatización y del equipo auxiliar. podría llevar a la normalización de componentes y diseños. aserraderos.b) Aplicaciones de dimensión intermedia (30-500 kW) El equipo de lecho fijo.). debiendo destacarse la importancia fundamental de los programas de formación para los usuarios y la organización de un cierto tipo de servicio de mantenimiento. sin embargo. telares. que la diferencia de alrededor de un 20 por ciento fuera motivada por la diferencia de tecnología o como resultado de una producción mejor organizada o simplemente un asunto de diferentes márgenes de beneficios. son limitadas las pruebas documentales de su éxito. Se considera posible una fabricación totalmente nacional en países que cuentan con una industria del metal bien desarrollada. ej. alimentado por madera. A veces se piensa también que los sistemas a base de gasificadores de carbón vegetal pueden fabricarse más baratos que los de gasificadores de madera en el nivel energético de 7 a 30 kW de potencia. industrias locales de maíz y cereales. los costes que se cotizan son del orden de los 300-800 US$/kW (sólo el gasificador) dependiendo del tipo y capacidad. . etc. No está claro. El equipo debe ser barato (menos de 150 US$/kW). reduciéndose de esta forma los costes de producción. Diseños adecuados para fabricación local se ensayan y producen en Las Filipinas (13). de gran confianza y no debe exigir habilidades especiales para su funcionamiento y mantenimiento. c) Aplicaciones de pequeña dimensión (7-30 kW) Esta dimensión podría ser adecuada en multitud de aplicaciones para pequeños poblados de países en desarrollo (p. d) Aplicaciones en microescala (1-7 kW) Esta es una dimensión utilizada por pequeños y medianos agricultores de los países en desarrollo para dotar de energía a los sistemas de riego. Por el momento. cáscaras de coco).) y también en el suministro de energía a comunidades apartadas. Tanzania (48) y en otra serie de países. pequeños ingenios azucareros. Esto está justificado en parte por los precios facturados para los sistemas de gasificadores para vehículos durante la Segunda Guerra Mundial (43). etc. lo ofrecen una serie de fabricantes europeos y de los EE.UU. los gasificadores de carbón vegetal tienden a producir menos problemas operativos en este nivel energético que los gasificadores alimentados con madera o residuos agrícolas. Por el momento. Una demanda adecuada y continuada de este tipo de equipos. camiones. por ello. Países Bajos) y también para pequeños vagones y barcas (Filipinas) y camiones (Sri Lanka).8. se plantean unas demandas exigentes a las habilidades técnicas de los diseñadores de los equipos móviles y también sobre la elección de materiales.El equipo debe ser transportable. Francia. Es muy posible que sólo los gasificadores pequeños.8. manteniendo al menos un país europeo (Suecia) sus planes de producción en gran escala en caso de emergencia (véase el Capitulo 3). de carbón vegetal y fabricados localmente. dan mejores resultados. Riesgos de incendio 2. Finlandia. 2. Se está estudiando actualmente esta técnica para impulsar tractores (Suiza. trenes. autobuses.4. Los motores readaptados con gasógeno presentan una pérdida apreciable de potencia máxima. en comparación con las instalaciones fijes. barato. Riesgos de explosión 2. Riesgos sanitarios y ambientales derivados del empleo del gas pobre 2.3. Bajo una serie de circunstancias (especialmente largos períodos de inactividad) esto puede originar la formación de alquitranes y la obturación de los refrigeradores. ha demostrado su valor.8. las aplicaciones móviles tienden a funcionar con márgenes bastante amplios en cuanto a la carga del motor (y gasificador).3. En segundo lugar. Las aplicaciones en trenes y lanchas sufren menos limitaciones en cuanto a peso y carga y. barcas y barcos. alimentados con madera o carbón vegetal para accionar automóviles. puedan cumplir los requisitos anteriores. las aplicaciones móviles presentan una serie de dificultades adicionales. sencillo y ligero de peso. El que estos inconvenientes se vean compensados por una mejor economía de los vehículos de transporte alimentados con gasificador. Riesgos tóxicos 2. En primer lugar la construcción tiene que ser lo más ligera posible a fin de no reducir excesivamente la capacidad de transporte del vehículo. y dependerá mucho de las condiciones topográficas (terreno llano o montañoso) y de la destreza del conductor el que el vehículo pueda funcionar satisfactoriamente. depuradores y motores.8. como sucedió corrientemente durante la Segunda Guerra Mundial. Como las instalaciones de filtrado descritas en el Capítulo 3 tienden a ser bastante pesadas y voluminosas.2. sobre todo del coste y disponibilidad de gasolina y gasoil. No obstante. Riesgos ambientales .7. Aplicaciones móviles El uso de los gasificadores de tiro invertido. 2.1. dependerá enteramente de la situación del país.8. 1. se liberan de la instalación gases que contienen monóxido de carbono. lo que evita la absorción y distribución del oxígeno. gas extremadamente tóxico y peligroso debido a su tendencia a combinarse con la hemoglobina de la sangre. ocasionado por el combustible todavía caliente y en fase de pirólisis. que no producen efectos agudos. 2. los de incendio y de explosión. En el Cuadro 2. Afortunadamente las instalaciones normales de gas pobre trabajan por succión. Durante el cierre de la instalación se produce un aumento de presión en el gasificador. Sus principales clases son los riesgos tóxicos. resultantes de la experiencia sueca. esto no significa que los síntomas mencionados en la bibliografía sueca (cansancio. ha sido publicado por Kjerllström (23). Como norma. Existe la posibilidad de que algunos otros componentes del gas sean responsables de tales síntomas.Un análisis de los diferentes tipos de peligros y efectos ambientales de la utilización del gas pobre. sobre la posibilidad de que se produzca un envenenamiento crónico como consecuencia de la inhalación prolongada de cantidades relativamente pequeñas de monóxido de carbono. se presenta un resumen de los efectos ocasionados por diferentes concentraciones de monóxido de carbono en el aire. No obstante. Como resultado de ello. irritabilidad y susceptibilidad. Riesgos tóxicos Un componente importante del gas pobre es el monóxido de carbono. Sin embargo. una chimenea apropiada proporciona suficiente seguridad. durante un período relativamente corto. Debido al peligro de estos gases.9. Parece que este tema ya ha sido resuelto: no se pueden producir síntomas crónicos por envenenamiento de monóxido de carbono. de modo que aunque se produzca una pequeña fuga en la instalación. Lo anterior subraya de nuevo la importancia de situar las instalaciones fijas al aire libre y también de tener cuidado de evitar un contacto directo con los gases durante las fases de arranque y cierre. Efectos tóxicos de diferentes concentraciones de monóxido de carbono en el aire Porcentaje de CO ppm efectos .9. Ha habido algunas discusiones. la situación es distinta durante la puesta en marcha y en el cierre de la instalación.8. si es necesario protegida con un techo. generalmente se recomienda que la instalación del gasificador se sitúe al aire libre. no se escapan del equipo gases peligrosos durante su funcionamiento. dificultad de sueño) no fueran resultado de una exposición prolongada al gas pobre. Durante la puesta en marcha generalmente se da salida al gas. siendo necesario garantizar que los gases producidos no se retienen en una habitación cerrada. Cuadro 2. disminuyendo su calidad.16 0.penetración de aire al repostar combustible.02 0. en la frente y ligero durante 2 ó 3 horas 400 dolor en la frente y náuseas. en 1 a 2 minutos. mareos y náuseas en 45 minutos. . en la parte posterior de la cabeza.005 0. en 10 a 15 minutos 12 efecto inmediato. .8. mareos y náuseas en 20 minutos.llamas en la entrada de aire del gasificador o en la tapa de recarga.filtración de aire en el sistema de gas. en 2 horas 3 200 dolor de cabeza y mareos en 5 a 10 minutos. . después de 2. cuando el sistema se carga con una mezcla combustible de aire y gas durante el arranque. . Riesgos de explosión Se pueden producir explosiones si el gas está mezclado con suficiente aire para formar una mezcla explosiva. se quema. . .5 horas 800 dolor de cabeza. Los riesgos se pueden reducir considerablemente adoptando las siguientes precauciones: . en 30 minutos 6 400 dolor de cabeza y mareos. Riesgos de incendio Los riesgos de incendio pueden provenir de las siguientes causas: . colapso e inconsciencia y posible fallecimiento. inconsciencia y peligro de muerte. inconsciencia y peligro de muerte.retroceso de la llama desde el quemador de gases de escape.8.filtración de aire en un gasificador frío que contiene todavía gas que.3.aislamiento de las partes más calientes del sistema.08 0.32 0.en el aire 0.04 0. después de 1 a 2 horas.28 50 200 sin efectos importantes posiblemente dolor de cabeza. inconsciencia y peligro de muerte en 1 a 3 800 minutos 2. colapso y posiblemente inconsciencia. en consecuencia.riesgos de chispas al recargar el combustible. 2. .instalación de una válvula de retorno de la llama en la entrada del gasificador. en 2 horas 1 600 dolor de cabeza. Esto puede producirse por varias razones: .instalación de un dispositivo de llenado de doble compuerta.64 1.2. lo que eleva las temperaturas de salida del gas.elevada temperatura exterior del equipo. . La filtración de aire en el sistema de gas no da lugar generalmente a explosiones.5 a 3. Si se produce una filtración de aire en la parte inferior del gasificador (suele ser el caso) se produce una combustión parcial del gas. los gases como norma no se pasan por toda la sección de filtrado. dando lugar a una violenta explosión en la sección de filtrado. El filtro puede contener todavía aire y al producirse un gas inflamable y conducirlo a través de la sección de filtrado -a veces muy voluminosa. Si en este momento se prende el gas en la salida del ventilador puede producirse un retroceso de la llama.Cuando los gases pirolíticos de la sección del depósito se mezclan con aire (lo que suele suceder durante el repuesto de combustible) se puede formar una mezcla explosiva. relativamente inofensivas.se puede producir una mezcla explosiva. Por esta razón. a fin de evitar la obturación de los filtros por los alquitranes producidos durante el arranque. se producen cenizas (en el gasificador y en la sección de depuración) y líquido condensado (principalmente agua). Durante el arranque de una instalación. La filtración de aire en un gasificador frío y el encendido inmediato producirá una explosión. especialmente cuando el nivel de combustible del depósito es relativamente bajo. es aconsejable equipar la salida del ventilador con un cierre hidráulico. Los sistemas cuando están fríos deben ventilarse siempre cuidadosamente. Este último puede estar contaminado por resinas fenólicas y alquitrán. antes de encender el combustible. No se dispone de datos definitivos sobre biodegradación de los componentes fenólicos y los alquitranes de los líquidos condensados. . inmediatamente después de abrir la compuerta del combustible. siendo necesario estudiar cuidadosamente su eliminación. Las cenizas no constituyen un riesgo ambiental y pueden eliminarse de forma normal. Riesgos ambientales Durante la gasificación de la madera o de los residuos agrícolas. Otra posibilidad es instalar un sistema de relleno de doble compuerta. Para el líquido condensado que contiene alquitrán la situación es diferente y su eliminación en gran número de gasificadores puede tener efectos ambientales perturbadores. 2.8. comparables a las de los motores diesel. Las propiedades de las emisiones de escape de los motores que funcionan con gas pobre se consideran generalmente aceptables. Se pueden evitar los riesgos para el operario si se queman los gases en la sección del depósito introduciendo un trozo de papel encendido o algo similar. No es infrecuente que esto produzca pequeñas explosiones.4.