Examinando por Autor "Casanova Treto, Pedro"
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Ítem Análisis de un gasificador de flujo concurrente para el aprovechamiento energético de residuos biomásicos aplicando dinámica de fluidos computacional(2017) Salazar Esquivel, Randal; Casanova Treto, PedroSe realizó una modelación numérica que simula el comportamiento térmico, fluido-dinámico y de generación de especies químicas característico del proceso de gasificación de biomasa en un reactor de lecho concurrente utilizando dinámica de fluidos computacional (CFD). Un modelo tridimensional fue establecido para representar el interior del reactor de gasificación, ANSYS Workbench © 18.0 fue utilizado para generar el mallado del reactor y establecer los distintos modelos físico-químicos que representaran adecuadamente el proceso de gasificación. Se asumió el proceso de simulación como un estado estacionario. Los modelos de energía, turbulencia, transporte de especies y multifásicos fueron establecidos para representar adecuadamente las ecuaciones que rigen la transferencia de masa, momento y energía en el proceso de degradación termo-química de biomasa, resueltos a partir del método de volúmenes finitos implementado por Fluent®. Las variaciones en el caudal de aire ingresado al reactor, así como la posición en la que se ingresa el mismo, fueron establecidas a fin de determinar el punto de operación óptimo del reactor. Los resultados del modelo numérico desarrollado permitieron identificar una mayor interacción entre la fase de compuestos volátiles y la fase sólida de pellets en la zona superior del reactor, producto del aumento de temperatura que se genera en esta zona, debido a la alta turbulencia presentada; este comportamiento se cumple para los distintos escenarios planteados en la investigación. Además, se determinó que empleando un caudal de 400 l/min de aire e ingresándolo por encima de la garganta del reactor se obtienen los mejores resultados en términos de calidad de syngas producido, estableciendo esta condición como punto de operación óptimo del reactor.Ítem Caracterización de pellets con fines energéticos elaborados a partir de residuos forestales(2015) Carrillo Paniagua, Tonny; Casanova Treto, PedroSe realizó la caracterización de pellets fabricados a partir de residuos de aserradero, producto del aprovechamiento de las especies Pilón (Hyeronima alchorneoides) y Eucalipto (Eucalytus spp). Equipo de diseño experimental fue empleado para elaborar pellets bajo distintas condiciones de densificación. Parámetros como el diámetro (8 mm ¿ 10 mm), la fuerza de compresión (300 kgf ¿ 500 kgf) y la temperatura (90 ºC ¿ 105 ºC), fueron modificados con el objetivo de evaluar su efecto sobre propiedades físicas (densidad unitaria, aparente y dureza mecánica), propiedades térmicas (conductividad térmica, difusividad térmica y calor específico) y propiedades fisicoquímicas (poder calorífico, contenido de cenizas). También se determinó el contenido de nitrógeno, cloro y azufre presente en la biomasa. Posteriormente los resultados fueron comparados con lo estipulado en normativas internacionales para la calidad de pellets. La densidad unitaria, aparente y la dureza mecánica determinada, tuvieron valores entre los 0,856 kg/dm3 y 1,093 kg/dm3 , 480,0 kg/m3 y 603,0 kg/m3 , y 96,1 % a 97,5 % respectivamente. En la determinación de las propiedades térmicas se obtuvieron valores entre los 0,253 W/m¿K y 0,279 W/m¿K para la conductividad térmica, l,748×10-7m2 /s y 2,314×10-7 m2 /s para la difusividad térmica, y en el caso del calor específico se determinaron valores entre los 3,019 kJ/kg¿K y 2,183 kJ/kg¿K. Las propiedades fisicoquímicas como el poder calorífico superior tuvieron valores entre los 18 837 kJ/kg y 18 984 kJ/kg, el contenido de cenizas fue de un 1,31% (b.s.). Finalmente, se estimó que el contenido de nitrógeno, cloro y azufre presente en la biomasa empleada, corresponde a un 0,1129%, 0,0592% y 0,0317% respectivamente. Los resultados indican que las propiedades físicas fueron las más sensibles a las condiciones de densificación estudiadas, encontrándose un efecto significativo principalmente, con el aumento...Ítem Cinética de secado de la broza de café(2017) Sánchez Chinchilla, Álvaro Eduardo; Casanova Treto, PedroLa energía es indispensable para sostener a la sociedad actual: desde las necesidades humanas más básicas como la salud o la alimentación hasta otras como el transporte, la iluminación, o el entretenimiento. Todas estas son posibilitadas y facilitadas gracias a la disponibilidad de este valioso recurso. El presente proyecto tiene como fin estudiar la cinética de secado de la broza de café. El secado es una etapa importante y altamente costosa del proceso de aprovechamiento de la energía contenida en los desechos vegetales. Este proceso es necesario para acondicionar el material, ya que mejora sus propiedades térmicas, mecánicas y de almacenamiento. Se estudió la cinética de secado de la broza de café en un intervalo de temperaturas de 80 °C a 100 °C, con velocidades de aire de 0,23 m s -1 y 0,38 m s -1 , usando un horno convectivo de aire forzado. Se obtuvieron las curvas de secado y de velocidad de secado, y se estudió como complemento la capacidad de ajuste de distintos modelos semi-empíricos, entre los cuales, el que se ajustó de mejor forma fue el de Page. Por último, se calcularon los coeficientes de difusividad efectiva de la broza de café para las condiciones antes mencionadas y se obtuvieron las energías de activación y el factor de frecuencia de la misma, tanto para la totalidad del proceso de secado, como para cada una de sus etapas características.Ítem Comportamiento energético de una estufa de leña con diseño propio basado en ténicas de gasificación(2022) Elizondo Montoya, Dennis Andrey; Casanova Treto, PedroSe diseñó un micro gasificador de flujo ascendente para biomasa residual de aserradero bajo convección natural, para ser utilizado en operaciones de cocción. La estufa gasificada se construyó con materiales estándar, como perfiles estructurales, para facilitar su replicación por potenciales usuarios. Se notó que la mayoría de las estufas gasificadas reportadas en la literatura funcionan con alimentación por lote; por lo tanto, una de las partes más importantes de este diseño fue satisfacer la necesidad de proveer alimentación continua durante la cocción, promoviendo periodos de uso prolongados. El diseño de la estufa fue dependiente de la experimentación y adaptación, para lograr un producto funcional. En el proceso constructivo se utilizaron herramientas de taller como esmeriladora, soldadora, taladro, prensa de banco, entre otras. Además, las paredes de la estufa gasificada se cubrieron con manta cerámica, para reducir pérdidas de calor y la posibilidad de quemaduras durante el uso. Se realizaron evaluaciones mediante pruebas de ebullición de agua y recopilación de datos térmicos, tanto para la estufa gasificada como para otras dos estufas de referencias (fogón de ladrillos y plantilla de gas licuado de petróleo). La biomasa utilizada fue ciprés (Cupressus lusitanica), con poder calorífico inferior de 15,15±0,09 MJ kg-1 a un contenido de humedad (en base húmeda) de 14,5 ± 0,10 %. El análisis de transferencia de calor de las paredes de la estufa gasificada demostró que la eficiencia térmica teórica fue de 90 %; sin embargo, la prueba de ebullición de agua dio un resultado de eficiencia térmica de 20,25 ± 2,31 %. La eficiencia térmica obtenida mediante las pruebas de ebullición de agua fue inferior a otras reportadas en la literatura. La comparación de la estufa gasificada con las otras dos estufas de referencia mostró que su eficiencia fue superior al fogón de ladrillos, pero menor a la plantilla...Ítem Diseño de una sonda muestreadora de agua para pozos geotérmicos controlada mediante tecnología hidráulica(2022) Alpízar Malavassi, Ignacio; Villegas Campos, Gabriel Antonio; Casanova Treto, PedroEste trabajo se centra en el diseño del recipiente muestreador de agua que será sumergido en los pozos de agua geotérmica. Partiendo desde el entendimiento de los requerimientos físicos, geológicos, químicos y biológicos que rigen el muestreo de aguas en sus diferentes facetas (consumo humano, comercial e industrial). Siguiendo con el estudio de los materiales de construcción que posibiliten una primera propuesta de funcionamiento y concluyendo con la estimación de costos de la iteración final del diseño que ha sido optimizado en cuanto a funcionamiento y durabilidad. Se validará de manera teórica un sistema de muestreo reutilizable, compacto y versátil para captar volúmenes de agua a determinadas condiciones de temperatura y profundidad en pozos de agua. Para verificar y validar que el dispositivo es capaz de soportar los esfuerzos y cargas a las cuales va a estar sometido durante la recolección de las muestras de agua se emplearon las normas ASME VIII y AWS D1.6. Asimismo, para determinar que la geometría de la sonda no presentara ningún problema de funcionalidad a la hora de ser sumergido y extraído del pozo se realizaron simulaciones por medio de ANSYS para identificar oportunidad de mejora en el diseño.Ítem Diseño del sistema de climatización para las habitaciones del Hotel Recreo Verde mediante el aprovechamiento del potencial geotérmico(2022) Bazo Roldán, Felipe de Jesús; Murillo Murillo, Sebastián; Casanova Treto, PedroEn este trabajo se presenta la síntesis del diseño de un aprovechamiento geotérmico mediante el uso directo de la energía, específicamente bajo el uso de una bomba de calor para el acondicionamiento de habitaciones hoteleras. Se estudió la viabilidad técnica mediante el diseño mecánico e hidráulico de un sistema VRF. Para realizar este diseño, se calcularon las cargas térmicas de las habitaciones mediante el método SRT, además de proponer optimizaciones en la construcción de los espacios. Se contemplaron dos tipos de habitación presentes en el hotel, y se caracterizó la ocupación de las mismas así como los equipos presentes que aportan carga térmica. En el diseño mecánico, se utilizó un levantamiento topográfico del hotel. Se propuso una red de refrigerante para conectar la unidad exterior bomba de calor geotérmica y las unidades interiores de aire acondicionado de las habitaciones. También se estudió la distribución del circuito hidráulico que intercambia calor con el pozo geotérmico y la fuente hídrica que actúa como sumidero, para lograr cumplir con los requerimientos de operación del sistema hidráulico y de climatización. Esto se alcanzó con intercambiadores tipo slinky y vertical de tubo en U. A partir del desarrollo de la tecnología, se realizó un estudio financiero mediante un flujo de caja diferencial para evaluar viabilidad de la implementación de la tecnología propuesta contra una opción tradicional tipo minisplit de expansión directa. En este estudio, también se incluyó un análisis de sensibilidad, donde se variaron factores: tasa de interés, costo de la energía e inversión inicial. De este se concluyó que el proyecto muestra la mayor sensibilidad al costo de inversión inicial.Ítem Diseño y construcción de un sistema de limpieza para un reactor de gasificación(2021) Madrigal Chaves, José Alberto; Casanova Treto, PedroPara este proyecto final de graduación se realizó el diseño y la construcción de un sistema de limpieza para un reactor de gasificación a contra flujo para tratar con la problemática de las partículas de alquitrán generadas en un gas de síntesis. La materia prima utilizada para el proceso de gasificación fueron pellets de eucalipto (Eucalyptus spp), los cuales presentaron un contenido de humedad de 15,7 %. El sistema de filtros esta compuesto por un ciclón el cual está diseñado basado en un “diseño clásico de un ciclón” desarrollado por Lapple; un intercambiador de calor helicoidal a contra flujo; un burbujeador con un distribuidor de gas modelo tipo araña y dos filtros de barrera; cada filtro y tuberías diseñadas cuenta con sus respectivos planos de construcción. El fluido utilizado en burbujeador es un biodiésel; para el caso de los filtros de barrera se utilizó como material filtrante burucha y arena sílica, debido a que son materiales fáciles de conseguir los cuales presentan buena remoción de alquitrán. Para determinar la eficacia de los filtros se realizaron mediciones de la masa de estos antes y después de cada corrida del reactor para determinar la cantidad contaminantes recolectados; además, para el intercambiador de calor se realizó un estudio para determinar el caudal óptimo del líquido refrigerante (agua), en el que la eficiencia del intercambiador es máxima sin que se desperdicie el líquido. Finalmente se realizaron cálculos para determinar las caídas de presión teórica en los diferentes filtros y tuberías.Ítem Diseño, construcción y evaluación teórico-experimental de la eficiencia de un colector solar de placa plana en Costa Rica(2014) Calvo Aguilar, Ricardo; Gómez Pereira, Daniel; Méndez Alvarado, Francisco; Casanova Treto, PedroEl presente documento evalúa la eficiencia teórica contra la experimental de un colector solar de placa plana en Costa Rica para aplicaciones de calentamiento de agua de uso doméstico. Para esto se ha propuesto un modelo analítico del comportamiento en estado estacionario, basado en este modelo se ha diseñado y construido un prototipo cuya selección de variables y materiales se adecuan a la realidad nacional. El prototipo ha sido sometido a pruebas de laboratorio mediante el uso del estándar ANSI/ASHRAE 93 de 1986 para obtener la eficiencia experimental. La comparación de ambas eficiencias mediante el uso del estadístico Chi cuadrado, ha revelado que la diferencia entre el modelo analítico propuesto y el comportamiento del modelo práctico no tiene significancia al 99,5% de confianza. El resultado del estudio económico indica que para una familia con 3 miembros o menos en un plazo de 5 años la inversión no es rentable, sin embargo, para familias con mayor cantidad de miembros la inversión se vuelve rentable a este plazo. Si el plazo de inversión aumenta a 10 años, la inversión es rentable en todos los casos. El estudio de impacto ambiental indica que con la implementación de sistema de calentamiento para propósitos domésticos se evita emitir cerca de 15 kg de CO2 al año per cápita. Se entregan planos constructivos y un programa computacional para el diseño y construcción de colectores solares de placa plana.Ítem Evaluación del comportamiento de un motor de combustión interna de encendido por compresión con mezclas de biodiésel con diésel(2020) Cordero Navarro, Eduard; Casanova Treto, PedroSe evaluó el comportamiento de un motor de combustión interna de encendido por compresión utilizando diferentes mezclas de diésel con biodiésel. Se midió el consumo específico de combustible (BSFC), la potencia al freno y el torque al freno utilizando B5, B10, B15, B20, B50 y B100 dichos resultados se compararon respecto al combustible diésel. El consumo específico disminuyó para todas las mezclas excepto para B10, la mezcla que presentó un menor BSFC fue B15 la cual tuvo una disminución del 24,9% debido a que presentó un mayor poder calórico y una baja viscosidad. Para todas las mezclas se obtuvo una disminución del torque y la potencia; al trabajar con mezclas menores al 20% el torque y la potencia disminuye a partir de las 3000 rpm. Al aumentar el porcentaje de biodiésel en las mezclas se da una mayor disminución de la potencia y el torque, debido al aumento en la viscosidad y la disminución en el poder calorífico. Al utilizar biodiésel puro se tiene la mayor disminución de torque y potencia de un 11,8%. La mezcla que presentó los mejores resultados fue la de biodiésel a un 15%, debido a que presentó la mayor disminución en BSFC, además de que la potencia y el torque al freno únicamente disminuyeron a 4000 rpm.Ítem Evaluación del sistema de transferencia de calor para el aire de secado del café en el Beneficio Central de Coopetarrazú(2022) Castillo Herrera, Christopher Alberto; Casanova Treto, PedroActualmente en el Beneficio Central de Coopetarrazú, se tiene el problema de inestabilidad de temperatura del aire de secado, donde el principal problema es su disminución por debajo de 50 °C, lo que ocasiona que el tiempo de secado se prolongue. El beneficio expresa que lo ideal sería contar con una temperatura de 60 °C estable, debido al alto volumen de café procesado. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo consistió en evaluar tres intercambiadores de calor representativos correspondientes a tres secadoras de 60 quintales, con el fin de proponer mejoras al sistema y así aumentar la eficiencia del proceso de secado. Inicialmente se determinaron los parámetros de operación del aire que garanticen la calidad del producto final, seguidamente se determinaron las condiciones de operación actuales, con el objetivo de conocer la eficiencia actual del proceso, posteriormente se propusieron las mejoras correspondientes y por último con base en estas se realizó una simulación del proceso de transferencia de calor para validar dichas mejoras. Para la primera etapa mediante la revisión de investigaciones, se llegó a la conclusión de que superar una temperatura de 60 °C en el aire de secado generará una pérdida de la calidad fisiológica y sensorial del café. Por otra parte, al carecerse de información técnica de las secadoras, se debió calcular cual es el flujo de aire bajo el cual el secado en estas máquinas es eficiente, obteniendo como resultado un flujo volumétrico de 7 662,40 m 3 /h a una temperatura de 60 °C, por lo que se deben emplear ventiladores de 10 000 m 3 /h, debido a que por lo general en el mercado se encuentran ventiladores de 7 500 m3 /h seguidos por los anteriormente mencionados. Actualmente la razón de transferencia de calor en los intercambiadores 19, 24 y 27 es de 104,95 kW; 102,34 kW y 95,75 kW, respectivamente, donde estas deberían ser cercanas a los 125 kW por el empleo de un flujo...Ítem Valoración de utilización de la fibra de rastrojo de piña como materia prima para la elaboración de un material textil no-tejido(2019) Zúñiga Arias, Débora; Casanova Treto, PedroEl desecho del cultivo de la piña resulta ser un problema ambiental para Costa Rica. En los últimos años se han venido implementando soluciones para el trato del mismo, así como estudios que valoran la posibilidad de brindarle un segundo uso al desecho agrícola. En este trabajo se valoró la utilización de la fibra de la hoja de la piña como materia prima para la elaboración de un material textil no tejido. La fibra se caracterizó de forma química, microscópica, espectroscópica, física (diámetros y densidad de las fibras) y mecánica (resistencia por unidad de área de las fibras), así como la aplicación de diferentes tratamientos alcalinos y esterilizadores, para evaluar la cantidad de materia removida con ellos, tales como lignina y extractivos y determinar el efecto en las propiedades mecánicas de las fibras. Se utilizó dos tipos de soluciones alcalinas: dodecilsulfato de sodio con una concentración micelar crítica de 8,2 mmol/L en una solución de carbonato de sodio de 0,06 mol/L, en dos tratamientos, el primero a 90 °C por 30 min y el segundo a 80 °C; el segundo tratamiento alcalino se realizó con hidróxido de sodio al 5 % por 1h. Para el tratamiento esterilizador se rociaron las fibras con etanol al 70 %. Para la elaboración del material no tejido se utilizó el método de dry-laying y para la aplicación del aglutinante el método de printing bonding. Se estudió la variación de resistencia a la tensión y de densidad del material variando la presión, el tiempo de prensado y dos tratamientos alcalinos, para lo cual se realizó un diseño de experimentos factorial 23. Se realizó una valoración del material con la combinación de factores con la resistencia más alta y se comparó por medio de un ANOVA con una muestra con las fibras sin tratamiento, otra con las fibras unidas con el método de unión mecánica needle felting y otra sin PLA, bajo las mismas condiciones de presión y tiempo de prensado. Se encontró...