FRT - ESPECIALIZACION EN INGENIERIA BIOENERGETICA

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    Diseño de un biodigestor tubular flexible para la producción de biogás a partir de desechos porcinos generados en una granja con sistema de ciclo completo
    (2020-12-21) Diez Gómez, José Ulises; Gusils, Carlos; Machado, Daniel
    El cambio climático global es una de las amenazas con las que se enfrenta hoy la humanidad. A partir de la revolución industrial, las concentraciones de gases de efecto invernadero (GEI) en la atmósfera se han incrementado rápidamente. Las actividades agrícolas y ganaderas contribuyen directamente a la emisión de GEI, siendo esta última, después del sector energético, la actividad más comprometida. En la actividad ganadera la emisión de metano se debe principalmente a la fermentación entérica y las excreciones de los animales. El caso de estudio para el trabajo de tesis fue una granja de cerdos ubicada en la localidad de La Ramada de Abajo en el departamento Burruyacú, donde se realiza la explotación porcina intensiva con un sistema de producción de ciclo completo sobre pisos con desnivel a canales de recolección y sobre fosa, es decir, los animales están alojados en corrales sobre piso enrejado por los que caen las deyecciones, el agua de limpieza y el desecho, tanto de alimentos como de agua de bebida de los animales, de manera que se produce una gran cantidad de estiércol denominado purín de consistencia casi líquida pero con una elevada carga en materia orgánica, nitrógeno y fósforo principalmente. El propósito de este trabajo fue el diseño de un sistema de digestión anaeróbica para producir biogás por medio de un biodigestor tubular flexible, el cual podrá ser empleado en el emprendimiento para generar energía térmica reemplazando parcial o totalmente los combustibles fósiles que se emplean actualmente. Con la implementación del proyecto de producción de biogás por medio de la digestión anaeróbica se busca reducir el impacto ambiental y generar combustible alternativo proveniente de fuentes renovables para ser empleado en el propio emprendimiento en remplazo de parte de la energía convencional consumida. El diseño se basó en el concepto de la mínima utilización de energía para el mantenimiento del sistema y maximizar el beneficio de la generación energética a partir de los desechos porcinos de la granja. El empleo de biodigestores tubulares flexibles para tratar efluentes de emprendimientos de producción porcina de ciclo completo en corral ubicados en zonas de clima subtropical es una alternativa viable, práctica, de bajo nivel de mantenimiento, relativamente económica en comparación con otros tipos de instalaciones y flexibles desde el punto de vista de su ampliación o reducción de capacidad por instalación de digestores en paralelo con un empleo de superficie reducida. Los biodigestores flexibles serían una excelente alternativa para emprendimientos medianos a chicos de cría porcina en corral donde la captación de los desechos puede hacerse prácticamente en un 100%. La inversión inicial no es elevada, son fáciles de mantener y operar, producen ahorro de energía y reducen los impactos ambientales asociados al manejo de los desechos.
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    Aprovechamiento energético sustentable del biogás producido por la disposición de los residuos sólidos urbanos generados en el municipio de Tafí Viejo, Tucumán – Argentina
    (2020-11-22) Martínez, Sandra María; Quaia, Eugenio; León, Carlos Gusils
    En este trabajo se estudió el aprovechamiento sustentable del potencial energético de los gases provenientes de la disposición de los residuos sólidos urbanos (RSU) generados en el municipio de Tafí Viejo mediante tecnología de vertederos controlados. Actualmente, el municipio, cuenta con una planta para tratar y comercializar residuos inorgánicos reciclables, los residuos orgánicos e inorgánicos no reciclados se trasladan a la planta de disposición final perteneciente al Consorcio Público Metropolitano (CPM). Se evaluó el potencial energético del biogás producido por el componente inorgánico de degradabilidad rápida no tratado y el componente orgánico de los RSU. Se estimó la producción de metano mediante el uso de modelos matemáticos aceptados por Intergovernment Panel on Climate Change (IPCC) y se calculó la energía eléctrica que puede generar; se evaluaron aspectos ambientales de la tecnología de vertederos y se plantearon alternativas de emplazamiento. Los resultados obtenidos mostraron potencialidad del vertedero para la producción de biogás y su aprovechamiento energético considerando que el caudal obtenido obedece a condiciones climáticas, técnicas de operación y tecnologías de captación y transporte. Se observaron acciones institucionales del manejo de RSU que propician proyectos de economía circular y esta propuesta aporta a la transformación del RSU en un activo sustentable.
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    Impacto positivo de la economía de fletes sobre la tasa de retorno energético del bioetanol de maíz elaborado en una planta modular emplazada en un establecimiento agrícola
    (2020-11-18) Brito, Javier Elpidio; Salazar, Romina A.
    La población consume grandes cantidades de energía lo cual es la principal causa del calentamiento global, más allá de las posibilidades de diversificar sus fuentes con combustibles renovables. Actualmente, el bioetanol, adquirió una remarcada importancia, es un combustible renovable y de rápido reemplazo a los fósiles. En el presente trabajo se estudió una pequeña planta modular de bioetanol integrada a un establecimiento agropecuario la cual tiene por objeto la obtención del biocombustible a partir del maíz producido en el establecimiento y alimenta a un feedlot de ganado vacuno con subproductos del proceso. Esta planta modular permite generar energía de manera eficiente, ecológica e innovadora, lo cual se traduce en economizar gastos en fletes, tanto de maíz como de subproductos ya que todo se produce y consume en el propio lugar en donde se generó. Se determinó que por cada camión de alcohol que sale de esta planta se puede ahorrar tres fletes de maíz y tres de burlanda en relación a una planta tradicional. En un principio, se realizó un estudio del proceso en donde se tienen en cuenta aspectos técnicos con el objeto de realizar un balance de masa de la planta lo que permitió establecer la cantidad de materia prima necesaria y la cantidad de productos obtenidos. Se definió la tasa de retorno energético (TRE) y se efectuó un análisis minucioso de la misma, dando resultados positivos principalmente al usar el subproducto como alimentación animal. Posteriormente se presentó una comparación entre los valores obtenidos de TRE de bioetanol para una planta modular integrada a un establecimiento agropecuario y uno que no se encuentre bajo estas condiciones. La planta modular estudiada tiene una capacidad de molienda de 13500 toneladas (t) de maíz al año a partir del cual se obtuvo 4338 t de bioetanol, además de 11536 t de burlanda húmeda. Se concluyó que entre las ventajas de emplear una planta modular se encuentra la posibilidad de desarrollar energía limpia ya que presenta ventajas ecológicas. Además favorece al ahorro de combustibles fósiles al utilizar menos fletes y además genera valor agregado en su origen.
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    Evaluación del aprovechamiento del residuo agrícola de cosecha de la caña de azúcar para pequeños productores cañeros empleando el cálculo de la tasa de retorno energético (tre)
    (2021-10-19) SOLÓRZANO, MARÍA INÉS; TONATTO, JAVIER; SALAZAR, ROMINA A.
    El objetivo del presente estudio es evaluar alternativas de aprovechamiento de residuos agrícolas de cosecha de caña de azúcar (RAC) determinando la Tasa de Retorno Energético y proponer un modelo de negocio agro-energético que impulse el desarrollo de las comunidades rurales en Tucumán. Como metodología para el cálculo de la TRE se empleó la planteada por los autores Murphy et al. en el artículo “Order from Chaos”, para el análisis del modelo de negocio se aplicó el “Bussines Model Canvas” de Alexander Ostelwarder. Se seleccionó la gasificación como vía de conversión de la materia prima orgánica en un producto energético ya que se adapta a las características de la biomasa residual de la cosecha de caña de azúcar y a las particularidades socioeconómicas y culturales del sector cañero de la provincia de Tucumán. Del cálculo de las TRE para el aprovechamiento térmico y eléctrico del gas de síntesis, se obtiene una TREeléctrica de 4,45 y una TREtérmica de 21,36, valores aceptables para estudiar una alternativa de negocio. Si bien ambas TRE son viables se selecciona para este análisis la TRE térmica debido a las necesidades de calor que presentan los emprendimientos de la cooperativa en estudio. A partir de las conclusiones de los talleres participativos realizados en territorio y teniendo como principal indicador de sustentabilidad la TRE calculada para el proceso de gasificación, se propone un modelo energéticamente sustentable, de tipo cooperativo, cuya propuesta de valor se basa en aprovechar un residuo agrícola para convertirlo en energía térmica a través del proceso de gasificación para ser utilizado en la unidad avícola familiar de la cooperativa con posibilidad de incorporarlo en otros emprendimientos locales, generando beneficios económicos, sociales y ambientales para la comunidad.
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    Estudio de la variación de la temperatura de fusión de cenizas de calderas de biomasa en función de sus componentes ácidos y básicos
    (2021-10-20) Golato, Marcos A.; Paz, Dora; Kamiya, Norma
    El presente trabajo brinda información sobre las características de la fusibilidad de las cenizas de bagazo y de los residuos de cosecha de caña de azúcar (RAC), en función de sus componentes elementales para un uso eficiente de las mismas en calderas de vapor. Se realizó una búsqueda bibliográfica de la composición elemental de las cenizas y del carbón mineral, las cuales sirvieron de referencia para su comparación con los resultados del presente estudio. Se procesaron 30 muestras de bagazo provenientes de ingenios azucareros y 30 muestras de RAC recolectadas de campos cañeros de la provincia de Tucumán – Argentina, durante las zafras azucareras 2016, 2017, 2018 y 2019. Todas las muestras analizadas pertenecieron a la variedad de caña LCP85-384. Se realizó un estudio de sensibilidad de los componentes elementales de las cenizas sobre la fusibilidad de las mismas, según ASTM D1865. Se determinaron los índices de comportamiento de las cenizas (índice de escorificación, sinterización, ensuciamiento, escorificación por azufre, deposición, reacción del potasio, sulfatación, corrosión, formación de silicatos, erosión y de viscosidad). Se obtuvieron correlaciones para las temperaturas de fusión críticas para diferentes concentraciones de componentes ácidos (CA) y básicos (CB) en cenizas elaboradas a partir de óxidos comerciales puros en proporciones similares a las encontradas en las cenizas de las biomasas originales. Se determinó que las cenizas de bagazo y de RAC de caña de azúcar de nuestra región presentan una composición mayoritaria diferente a las encontradas en otras regiones del mundo. Las cenizas de bagazo y de RAC de Tucumán resultaron mayormente ácidas con mayor tendencia a la fusibilidad de las mismas y mayor grado de ensuciamiento de las cenizas de RAC respecto al bagazo. Se observó que las cenizas de RAC poseen un mayor rango de amplitud de fusibilidad, cuando el mismo trabaja entre atmósferas oxidantes y reductoras, por lo que la biomasa resultaría más flexible a los cambios de atmósferas en el interior del hogar de una caldera de vapor. No obstante, las cenizas de RAC de este estudio presentaron en promedio una menor temperatura de fusión inicial, por lo que tendría una mayor probabilidad de alcanzar condiciones críticas en relación al bagazo para bajas relaciones aire-combustible. Asimismo, se han encontrado correlaciones cuadráticas entre las temperaturas de inicio de fusión (DT) y el %CB de las cenizas que permiten determinar en forma rápida la fusibilidad del bagazo o RAC conociendo la composición química de sus cenizas. Las cenizas de bagazo analizadas, poseen en promedio 87,67% de CA y 12,33% de CB; y alcanza una temperatura mínima DT de 979 [ºC]. Para el caso del RAC la temperatura mínima DT fue de 962 [ºC] para un porcentaje promedio de 67,62% de CA y 32,38% de CB.
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    Análisis energético, ambiental y económico del uso de astillas de madera para la producción de energía eléctrica en la industria azucarera de Tucumán
    (2019-11-21) Loi, María Julieta; Uasuf, Augusto
    Una alternativa a los problemas causados por el uso de minerales fósiles es el desarrollo de energías limpias y renovables de origen biomásico, ya que pueden ser producidas y consumidas en un ámbito de CO₂ neutro y la biomasa está disponible mundialmente. La provincia de Tucumán, situada en la región Norte del país, tiene un gran potencial para la producción de bioenergía, específicamente biomasa y usarla en su principal industria, la azucarera. El objeto de este estudio es analizar la sustentabilidad del uso de las astillas o chips de madera en la industria azucarera para la disminución del consumo del gas natural. Para analizar esta sustentabilidad, se comparo un sistema renovable frente a uno basado en combustibles fósiles desde tres puntos de vista: energético, ambiental y económico. Si bien energéticamente, el uso de chips de madera no es beneficioso ya que la tasa de retorno energético (TRE) demostró ser 5 veces inferior que para las fuentes fósiles; si se ve que el uso de astillas de madera es beneficioso desde el punto de vista ambiental al disminuir las emisiones de GEI y económicamente resulta menos costoso que el uso de gas natural.
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    Planta de pelletizado de serrín
    (2019-12-21) MARTINEZ PULIDO, GUILLERMO; REARTE, MARTIN
    En este trabajo se plantea la instalación de una planta industrial de Pelletizado de aserrín residual de la actividad forestal. Las instalaciones tienen una capacidad nominal de dos toneladas por hora para la producción de un pellet energético comercial residencial. La principal materia prima es el aserrín que se descarta de los aserraderos, que llegará a la planta luego de haber sido oreado en las instalaciones donde se genera. Luego es secado, a través de un horno rotativo, desde un 30% hasta un 15% de contenido de humedad. Se describen paso a paso los procesos necesarios para acondicionar la biomasa y el proceso de Pelletizado. Se calcula la tasa de retorno energético del producto.
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    Caracterización de biomasas lignocelulósicas de Tucumán - Argentina por medio de los índices de hidrógeno y oxígeno elemental
    (2020-12-22) Zamora Rueda, Gimena del Huerto; Paz, Dora; Machado, Daniel
    Existe una tendencia creciente al uso de energías renovables para la producción de energía limpia, con el fin de mitigar los efectos del cambio climático. Este estudio tiene por objetivo caracterizar físico-química y energéticamente al bagazo de caña de azúcar y sus residuos de cosecha de caña (RAC) y sorgo fibroso. Se utilizó el diagrama de Van Krevelen para caracterizar estas biomasas y además se estimó la disminución de los gases de efecto invernadero, con el objetivo de reemplazar el gas natural en las calderas de vapor. También, se estimó el potencial disponible energéticamente para las mencionadas biomasas. Se analizaron 20 muestras por cada uno de estos biocombustibles. El bagazo mostró menor porcentaje de cenizas, un mayor contenido de sólidos volátiles y mayor poder calorífico superior, desde este punto de vista resultó la biomasa más eficiente. Se identificaron las relaciones molares H/C (hidrógeno/carbono) y O/C (oxígeno/carbono) para las biomasas analizadas de Tucumán, Argentina, que resultaron en el siguiente orden de valores promedios: sorgo fibroso con mayor relación H/C (2,01) vs O/C (0,99); bagazo con valores de H/C (1,83) vs O/C (0,89) y RAC con valores de H/C (1,58) vs O/C (0,86). Se recomienda estudiar la cinética de estas biomasas en los procesos de pirólisis y gasificación.
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    Factores microbiológicos involucrados en la producción de bioetanol, aspectos a considerar
    (2020-11-18) Núñez, Fernando R.; Gusils, Carlos
    Teniendo en cuenta la demanda actual de combustibles fósiles y el agotamiento del petróleo en las reservas mundiales, en los últimos 30 años han adquirido un impulso significativo la identificación, desarrollo y comercialización de tecnologías alternativas a los combustibles fósiles. Las energías renovables se obtienen de fuentes naturales virtualmente inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contienen, o porque son capaces de regenerarse por medios naturales. Entre las energías renovables se encuentran los biocarburantes y las biomasas. El bioetanol es el producto de la fermentación alcohólica, obtenido por acción microbiana, a partir de diferentes materias orgánicas (Hernández, 2007); y ha adquirido un gran valor por su capacidad para ser empleado como combustible, ya sea mezclado con gasolina o con derivados del petróleo, y especialmente por tratarse de una fuente renovable de energía. El presente trabajo trata de dar una mirada general de los factores microbiológicos involucrados en la producción de bioetanol y los aspectos a ser considerados. Sobre el final del trabajo se hace mención a dos visitas a un ingenio tucumano donde se observa la presencia de contaminantes microbianos. En la segunda visita se observa la disminución de los contaminantes microbianos, luego de poner en práctica las recomendaciones realizadas en la primera visita tanto de una buena práctica de limpieza como el correcto uso de antibióticos para disminuir la cantidad de contaminantes microbianos. La presencia de contaminantes microbianos en el proceso fermentativo, se encuentra asociada principalmente a una disminución de la eficiencia en la producción de etanol lo cual conlleva a pérdidas económicas.
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    Trabajo Final Integrador para Optar al Grado Académico Superior de Especialista en Ingeniería Bioenergética
    (2020-12-01) Paz, Agustín Javier del Valle; Fortuna, Antonio Mario
    Este trabajo propone la recuperación de dióxido de carbono (CO2) generado durante el proceso productivo de obtención de etanol de maíz, en la destilería de la empresa Trigotuc ubicada en Santiago del Estero, utilizando tecnología económicamente viable y ambientalmente amigable. Con la recuperación y almacenamiento de este gas, se evitaría que aproximadamente 3.518,173 toneladas (t) anuales del mismo sean expulsadas a la atmósfera, contribuyendo así a la reducción del fenómeno de efecto invernadero y al calentamiento global. Además del beneficioso aporte al cuidado del ambiente, la comercialización de este coproducto derivado de la fermentación alcohólica, aportará beneficios a la empresa y a la región, lo que hace que este proyecto integre beneficios sociales y económicos. Para llevar a cabo esta propuesta, se hicieron estudios por etapas, siguiendo de forma ordenada la metodología de estudio. En primer lugar se investigó sobre las características del proceso productivo y los antecedentes de la planta industrial que se propone. A continuación, se caracterizaron los equipos tecnológicos que capturarán y recuperarán al CO2 y las necesidades técnicas para la instalación de los mismos. En tercer lugar, y teniendo las bases de lo que se necesita, se investigó a las empresas internacionales capaces de proveer esta tecnología, con los costos de adquisición, instalación y asesoramiento técnico. Por último, se realizó un estudio económico del mercado local y regional para la comercialización del CO2 recuperado.