DESARROLLO EXPERIMENTAL DE UN REACTOR PILOTO SOLAR DE GASIFICACIÓN DE COMBUSTIBLES SÓLIDOS

Abstract

En el marco del proyecto de investigación de producción de combustibles solares del Solar Energy Research Center (SERC-Chile), el presente trabajo de titulación tiene por objetivo general el desarrollo de pruebas experimentales a un reactor de lecho poroso inerte diseñado para la gasificación de combustibles sólidos. En primer lugar, se realiza el diseño del reactor con sus sistemas de medición y control de temperatura, el cual tendrá un funcionamiento con un flujo radiativo solar indirecto por medio de una placa emisora. En segundo lugar, se implementa un sistema de aporte de calor desde un quemador radiativo, que permite simular de cierta manera la energía solar proporcionada al gasificador de combustibles sólidos. En tercer lugar, se verifica experimentalmente la ventaja y desventaja de la utilización de distintos tipos de esferas de alúmina como lecho poroso inerte al interior de la cavidad gasificadora, para un sistema operando en estado estático. Finalmente, se presenta un análisis de resultados y recomendaciones para la futura operación del gasificador en estado rotatorio. Se obtuvieron los perfiles térmicos del gasificador, cuyas temperaturas alcanzan los ~500°C, con una eficiencia del ~30% en el quemador y entre 0.1 ̶ 1.7% en la relación quemador-cavidad gasificadora. Se analiza el efecto del diámetro y masa de las esferas de alúmina, y los beneficios del uso de esferas huecas dada la mayor velocidad de transferencia de calor para un futuro uso de combustibles carbonosos. La principal recomendación se encuentra en la utilización un material ad-hoc para la placa emisora. Por otra parte, se recomienda la utilización de cada tipo de esfera para propósitos distintos y también considerar la radiación al interior de las esferas huecas para futuros análisis.