GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA A BASE DE BIOMASAAUTORCumpa Guzmn, Alfonso alfonso_3_11@hotmail.comUNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO-UNACFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICAAv. Juan Pablo II 306, Bellavista CallaoRESUMENEn el presente trabajo, realizaremos un anlisis a uno de los problemas; quiz el ms importante en una sociedad; el PROBLEMA ENERGTICO. Teniendo en cuenta que el desarrollo y bienestar de una sociedad, est vinculada a la disponibilidad y usos de energa. Una solucin a este problema teniendo en consideracin el cuidado del medio ambiente es el uso de energas renovables, como la biomasa, la cual es una de las soluciones con ms futuro ya que reduce el consumo de combustibles fsiles y da una solucin al dilema de los residuos urbanos y otros.PALABRAS CLAVES: Biomasa, energa renovable, residuos, biocombustible, combustin, bioenerga, cultivos energticos, electricidad.

INTRODUCCINEn el anlisis del problema energtico que tienen los pases pobres y en desarrollo, ya que un desarrollo involucra un aumento de la disponibilidad y uso de energa. El uso de biomasa es una solucin interesante, debido a que tiene entre sus caractersticas la heterogeneidad lo que significa que tiene una variedad de recursos para diversas aplicaciones. Como todo tambin sus inconvenientes, planteando un ejemplo, la baja densidad energtica que tienen algunos residuos y su alto costo de inversin. En este trabajo plantearemos soluciones limitadas, de igual manera mencionaremos sus ventajas y desventajas algunas estadsticas y las tecnologas que se utilizan para la conversin de la energa de la biomasa en energa elctrica y anlisis de uso de biomasa en el Per.PLANTEMIENTO DE ESTUDIOAnalizar, comprender el origen de la biomasa. Encontrar las diversas fuentes de esta energa, las diversas tecnologas que hacen que el proceso de generacinde energa elctrica en base a esta materia prima sea rentable y ambientalmente aceptable.OBJETIVOS GENERALES Entender el concepto que se le da a la biomasa. Reconocer las fuentes principales de biomasa. Reconocer las principales aplicaciones de biomasa. Reconocer las diferencia entre la biomasa y los combustibles fisiles.OBJETIVOS ESPECIFICOS Conocer la situacin actual a nivel mundial de la biomasa. Conocer el impacto medio ambiental que ocasionara el uso de biomasa. Enfocar el estudio de la biomasa a nivel nacional. conocerel potencial de biomasa a nivel nacional. Reconocerla principales tecnologas que permiten la conversin de la energa de la biomasa en energa elctrica.MARCO TEORICODurante gran parte de la historia de la humanidad y hasta la revolucin industrial. La biomasa ha servido para cubrir las necesidades de calor, alimentacin, iluminacin, siendo tambin fuente de energa para el funcionamiento de la maquina a vapor. Fue con el desarrollo de la sociedad que se necesitaba mayor cantidad de energa en espacios reducidos, por lo que la biomasa fue desplazada por el carbn en el siglo XVIII.CONCEPTO: La biomasa (BIONERGIA); la podemos definir como toda materia orgnica de origen animal o vegetal susceptible de aprovechamiento energtico. La biomasa incluye toda fraccin biodegradable de los productos y residuos de la agricultura, la forestacin y sus industrias asociadas. Tambin incluye la fraccin orgnica de los desperdicios municipales e industriales.La biomasa tiene carcter renovable cuando se produce a la misma velocidad de consumo evitando la sobrepoblacin de recursos naturales. En contraposicin los combustibles fsiles no se consideran dentro de la biomasa, aunque deriven de material orgnico, debido a los miles de aos que se necesita para su formacin; por eso no se clasifican como renovables.La energa que contiene la biomasa es energa solar almacenada durante la fotosntesis en forma de energa qumica. Proceso que se da en presencia de luz solar, agua, sales minerales, transformando compuestos inorgnicos en orgnicos.TIPOS DE BIOMASA1. Biomasa natural:Procedente de las podas naturales de los bosques.2. Biomasa residual:2.1 Biomasa residual seca: Procede de las actividades agrcolas y forestales, as como de las industrias agroalimentaria y maderera.ForestalesAprovechamiento maderable.Tratamiento silvcola.Leas y ramas.Serrn.Virutas.Cortezas conferas.Cortezas frondosas.

AgrcolasCultivos herbceos.Cascara de almendra.Podas frutales.Paja de cereales.Podas de olivos.Bagazo.Residuos de cultivos de arrozPajas y hojas secas.

2.2 Biomasa residual hmeda: Procede de vertidos biodegradables formado por aguas residuales urbanas e industriales, adems de los residuos ganaderos. Aguas residuales urbanas.

Residuos ganaderosEstircol de vaca.Estircol con paja.

Residuos industriales biodegradables.

3. Cultivos energticos: Material vegetal para generar biomasa transformable en combustible.Cereales

Oleaginosas

remolacha

Cultivos lignocelulosicos

APLICACIONES DE LA BIOMASALas principales aplicaciones de la energa de la biomasa son:CalefaccinGenerar electricidadBiocombustible

La energa de la materia orgnica la podemos extraer por combustin o convirtindolos en combustible lquidos e incluso transformndola en gas.Como ya se mencion de la biomas se pueden obtener combustibles lquidos tales como metanol, etanol y biodiesel; que luego sern usado en motores el problema de esa forma de aprovechar la energa en la biomasa es que el rendimiento es muy bajo, aproximadamente de un 30% a un 40% de la energa contenida en el material de origen se pierde en el proceso.La produccin de combustibles lquidos est destinada al sector transporte; vehculos; dentro de sello se incluye al biodiesel y al bioetanol. La inclusin del prefijo bio no hace otra cosa que indicar el origen biolgico de la materia prima en su elaboracin.En lo que corresponde materia prima para elaborar biodiesel se utiliza bien aceites puros u bien aceites usados, el proceso de transformacin es netamente qumico, y el producto resultante biodiesel es que reemplazara al gasoil. Para elaborar bioetanol se usa como materia prima plantas que contenga gran cantidad de azcar; tal como la remolacha azucarera; o almidn como los cereales y se emplea como sustituto de al gasolina.Otra posibilidad de utilizar la biomas es en la produccin de biogs. Este proceso se realiza en depsitos en lo que se van acumulando restos orgnicos, residuos de cosechas y restos de otros materiales que pueden descomponerse en un digestor. En este depsito se fermentan los restos por accin de los microrganismo y la mezcla de gases producidos se puede almacenar y transportar para ser usada como combustible.Tomaremos unas lneas de este trabajo para mencionar en que consiste el biogs. Es un gas producido en ausencia de oxigeno molecular, digestor anaerbico, como derivado del proceso se obtiene un subproducto llamado biofertilizante; el biogs tiene menor poder calorfico que el gas natural.1 m3 de biogs sustituye a: 0.58 litros de Kerosn 0.5 - 1.5 Kg de lea 0.61 litros de gasolina 0.74 Kg de carbn vegetal

COMPOSICN FISICO-QUIMICA DEL BIOGAS Metano 60 80 % Dixido de Carbono 20- 40 % Hidrgeno 1- 3 % Oxgeno 0.1 1 % cido Sulfrico 0.5- 1 % Nitrgeno 0.5 3% Agua (variable)

FORMAS DE OBTENCION DE LA ENERGIA DE LA BIOMASA1. Procesos termoqumicos:En este proceso se somete a la biomas a altas temperaturas.Combustin directa: Al quemar la biomasa, se obtiene el calor. El cual puede utilizarse para la generacin de electricidad con el movimiento de turbinas gracias al vapor obtenido con el calor producido por la biomasa.Pirolisis: La combustin se realiza sin la presencia de aire. La materia orgnica se descompone, obteniendo productos finales ms energticos.2. Procesos bioqumicos:Se hace actuar ciertos microrganismos sobre la biomasa.Fermentacin alcohlica: mediante este proceso se fermenta la glucosa para obtener Bioalcohol. Fermentacin anaerbica: consiste en fermentar y en ausencia de oxgeno y durante largo tiempo la biomasa, obteniendo el llamado BIOGAS.3. Procesos qumicos:En este proceso no intervienen microorganismos.Trasformacin de cidos grasos: se trata de transformar aceites vegetales (cereales de trigo, soja y maz) y grasas de animales en una mezcla de hidrocarburos mediante proceso qumicos no biolgicos y as obtener el biodiesel.

BioalcoholBiogsBiodieselNota 1:Biocombustible

A continuacin veremos alunas posibles transformaciones en base al tipo de biomasa y destino final de uso.

Nota 2:La celulosa y la lignina estn destinadas para la obtencin de bioetanol, el cual se aplica en motores con ciclo Otto o bien en pilas de combustible de etanol.GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA CON BIOMASA LEOSA RESIDUALEste rubro abarca residuos del monte y residuos de industrias forestales de primera y segunda transformacin.LOS RESIDUOS DEL MONTE:El aprovechamiento energtico de los residuos leoso delmonte se justica en un punto de vista ambiental ya que si estos residuos son abandonados en el mismo pueden propagar los incendios forestales y facilitar la entada y difusin de plagas, hongos en insectos.Sinembrago, por motivos medioambientales la retirada de estos residuos debe ser controlada ya que puede afectar de forma negativa la estructura fsica, composicin qumica del suelo yel correcto desarrollo de la fauna.Desde un punto de vista qumico el impacto ambiental es menor si solo se retira troncos, tronquitos y ramas; biomasa compuesta por madera y corteza ya que lamadera apenas contiene oligoelemtos del suelo. Sin embargo es muy distinto retirar hojas, flores, frutos semillas que contienen elementos nutrientes del suelo. Debido a la ausencia de azufre y nitrgeno en la madera, son considerados buenos combustibles slidos, y que en su combustin apenas produce SO2, CIH,NOx; este ltimo puede que se genere por una defectuosa combustin donde l nitrgeno proviene de aire y no de las leas ni astillas. La dificultad en aprovechar esta fuentede biomasa, radica en que su dispersin es alta y eso encarece su aprovechamiento.LOS RESIDUOS DE INDUSTRIAS FORESTALES DE PRIMERA TRANSFORMACION:Prrafos atrs hemos visto que uno de los problemas de los residuos del monte es la dispersin. Lo que encarece su determinacin de calidad y costo. Este problema no se da en los residuos de industrias forestales de Primera transformacin. Aquella que trabaja con materia prima procedente del bosque. Entre estos mencionare a virutas, astillas, virutillas, aserrn y los costeros. Si a la hora de obtener este residuo se realiza el proceso de lijado, puede que esto produzca ridos y disminuya el poder calorfico del residuo, producir ms cenizas a la hora de la combustin.Daremos nfasis en el aserrn, el cual tiene dos ventajas; est concentrado y su poder calorfico es alto poder calorfico; entre los inconvenientes esta es un residuo muy valorado en el mercado. Para optimizar los resultados lo que se procede a hacer es un proceso de pre tratamiento a la biomasa el cual acumula la biomasa en pequeos pellets o briquetas; lo cual aumenta su potencia calorfica y por ende hace ms rpido la combustin.LOS RESIDUOS DE INDUSTRIAS FORESTALES DE SEGUNDA TRANSFORMACION:En este rubro encontraremos madera procesada, a diferencia de las dos anteriores, en este peligra un posible contenido de azufre, nitrgeno y cloro, procedente de los aditivos y otros; lo cual disminuye su poder calorfico y aumenta los problemas en la combustin aumentando la emisin de gases txicos a la atmosfera.GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA CON CULTIVOS ENERGETICOS DE BIOMASA HERBACEALos cultivos energticos que permiten la generacin de energa elctrica, son los cultivos tradicionales como trigo, cebada, etc. Lo beneficioso es que se puede usar cultivos de secano lo cual desmulle los costos de mantenimiento, ya que estos cultivos no necesitan de riego; ya que aprovechan las aguas subterrneas.En este tipo de generacin, se debe realizar un anlisis de suministro de materia prima. En este tipo de anlisis lo que se hace es considerar dos aspectos la cantidad y la calidad. Por otro lado los residuos se generan en pocas especficas del ao y hay que almacenarlos para su uso durante todo el ao. Debido a que ocupan mucho volumen hay peligro de incendios; por lo que las pajeras se deben situar lejos de la central A continuacin se mostrar un cuadro con los poderes calorficos de las diferentes fuentes de biomasa:

CENTRAL DE BIOMASAEs una central que se encarga de obtener energa elctrica mediante diferentes procesos de transformacin de la materia orgnica:

Una vez almacenado los residuos de biomasa estos son almacenado por empresas que ingresan al mercado de los biocombustibles; estos residuos; dicha empresa se encarga de mantener la propiedades de la biomasa. Para ello es necesario evitar la fermentacin y la auto combustin. Siendo necesario en muchas ocasiones hacer uso del secado, astillado o peletizado (briquetado).Una de las principales caracterstica de los biocombustibles solidos es su poder calorfico, tanto superior como inferior. El poder calorfico inferior se define como la energa liberad cuando una masa unitaria de biocombustible se quema con oxgeno en una bomba calorimtrica en condiciones normalizadas. Sin embargo la energa realmente aprovechable es aquella que se obtiene una vez evaporada el agua producida en la combustiona esta energa de se le denomina poder calorfico inferior. La determinacin de la biomasa es fundamental ya que influye en la disminucin del poder calorfico y en el aumento del consumo de combustible.

Una vez resuelto el problema del biocombustible es hora de darle un fin bien para generar energa trmica o elctrica. En general los equipos que existen en el mercado permiten un rendimiento de combustin que puede alcanzar el 85% si cuentan con sistemas de recuperacin de calor. En el caso de aplicaciones trmicas en el sector residencial el equipo se compone de de un silo de almacenamiento de la biomasa, un sistema de alimentacin, que lo llevan a las calderas en cuyo interior se encuentra el hogar de la combustin y los intercambiadores donde se calienta el fluido destinado a la calefaccin.El almacenamiento ya alimentacin para la generacin de energa elctrica son parecidos a os utilizados en procesos trmicos. La principal diferencia radica en la cantidad de biomasa necesaria, el sistema de combustin y los equipos de transformar la energa trmica en energa elctrica (turbina y alternador). El sistema se basa en generar vapor mediante la combustin de la biomasa produciendo energa mecnica en la turbina y finalmente energa elctrica en los alternadores.Otra tecnologa utilizada es la gasificacin que utiliza un reactor- gasificado en el que se introduce la biomasa. La gasificacin

produce un gas pobre que una vez filtrado y tratado podra utilizarse en moto generadores para producir energa elctrica.Tecnologas para la transformacin e energa de biomasaSITUACION ACTUAL DE LA BIOMASA ELECTRICIDADEn la actualidad la energa de la biomasa es una de las renovables que ms aporta a la humanidad.La produccin a nivel mundial de generacin de energa elctrica con biomasa est creciendo por encima de un 4% anual estimndose que se pueda llegar a una capacidad instalada de 40 000MW en 2020. Crecimiento considerable en pases emergentes, extremo oriente y Latinoamrica. Los biocombustible prometen mucho al atacar simultneamente problemas como cambio climtico y la seguridad energtica.Para un mejor desarrollo de estas tecnologas los gobiernos deben facilitar en forma sostenible el uso de fuentes de energas renovables y subsidios adecuados. Todo pas debera tener una poltica energtica renovable entre sus planes para el desarrollo. El centro de toda poltica energtica debera ser:a. La eficiencia energtica desde su generacin hasta su uso final.b. E desarrollo e implementacin de recursos de energas renovables y bajo emisin de carbn.USO DE RESIDUOS SOLIDOS Y LIQUIDOS PARA LA PRODUCCION DE ENERGIA EN EL PERU.En muchos poblados los residuos slidos, rurales y urbanos se usa de manera inadecuada. En el Per cabe resaltar los trabajos de la ONG ODS (organismo de desarrollo sostenible) para mejorar los rellenos sanitarios y los ensayos y usos puntuales de biogs realizado por varias instituciones; por ejemplo ITNTEC-biodigestores en granjas de pollo, planta piloto del CER UNI.En la actualidad en el Per se promueve el desarrollo de energas renovables. Esto es porque en ltimos aos se dio una subasta para proyectos en base a energas renovables; a partir del bagazo de la caa de azcar las empresas designadas son: La empresa paramonga. Relleno sanitario de haycoloro.En las costas del Per, hay un gran potencial para la produccin de caa de azcar, o problemas que se enfrenta para hacer uso de este potencial; son la del agua y la cantidad de tierra necesaria para este fin.Otros recurso que tambin se aprovecha en al actualidad es el follaje y el cogollo de los campos azucareros. Es impresendible analizar la composicin qumica de estos ya que la presencia de abundantes de sales puede originar problemas de corrosin en las calderas bagaceras (tipo acuotubular) y disminuir la vida til de la caldera y aumentar los costos de mantenimiento.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL USO DE LA BIOMASAVENTAJAS: Disminucin de emisin de CO2. Promueve el ciclo del CO2

No emite contaminantes nitrogenados ni sulfurados. Ataca el problema de la destruccin de los residuos. Disminuye el riesgo de incendios en el bosque. Disminuye el consumo de combustibles fsiles. Disminuye la dependencia energtica de otros pases. Generacin de empleos.DESVENTAJAS: Tiene mayores costos de produccin frente a los combustibles fsiles. Menor rendimiento energtico; la energa producida por 3 kilogramos de biocombustible equivale a 1 litro de gasolina. La materia prima es de baja densidad energtica, lo que quiere decir que ocupa gran espacio. Falta de control ante las talas excesivas. Crisis alimentaria No existe un mercado desarrolladoALGUNAS SOLUCIONES El desarrollo de un mercado internacional de la biomasa puede favorecer su uso sostenible. Los cultivos energticos presentan caractersticas favorables para suministrar plantas de biomasa; debido a su alta densidad energtica.CONCLUCIONES El uso de la energa de la biomasa es un vector energtico para el desarrollo de pases pobres. Todo pas en desarrollo debe tener entre sus planes una poltica energtica. El briquetado aumento el poder calorfico del biocombustible. Debe existir una poltica que atraiga y de seguridad de inversin en el mercado de biomasa. Aporta riqueza y empleo al medio rural. Una de las principales barreras es la dificultad de obtener garanta de suministro.BIBLIOGRAFIA Manual de energas renovables IDAE Madrid. http://www.need.org/needpdf/spanish/What%20is%20Biomass%20Span%2005.pdf https://www.google.com.pe/url?sa=f&rct=j&url=http://www.bun-ca.org/publicaciones/BIOMASA.pdf&q=&esrc=s&ei=kksQUvuID4_u9ASIiYGQBA&usg=AFQjCNEJjK3r8WjBQSF3jgICGhEEeLbyOA http://www.solarizate.org/pdf/castellano/fichasalumnos/FICHA11.pdf http://www.energiasrenovables.ciemat.es/adjuntos_documentos/Biomasa.pdf http://www.uacj.mx/IIT/electricaComputacion/espectrotecnologico/ForoEnergiaRenovable/Martes%208%20Macroaula%20II/Producci%C3%B3n%20de%20bio-diesel%20a%20partir%20de%20micro-algas.pdf http://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/cuadernos-energias-renovables-para-todos-biomasa.pdf