Diseño de un sistema generador de energía eléctrica que emplea biogás a través de residuos sólidos urbanos en la ciudad de Chiclayo

Abstract

En la presente investigación se describe el diseño de un sistema generador de energía eléctrica que emplea biogás a través de residuos sólidos urbanos en la ciudad de Chiclayo. La finalidad de esta tesis es aprovechar las grandes cantidades de RSU que se genera en la localidad de Chiclayo, la cual en la actualidad tiene un promedio por habitante de 0.45 kg/día. Para calcular la capacidad de biogás que se puede obtener de los residuos sólidos urbanos se llevó a cabo una proyección de 20 años (año 2040). La estadística arrojo un valor de 0.549 kg/hab/día de residuos sólidos, pero debido a que todo material sólido que se desecha no puede generar energía eléctrica, se consideró que el 50% de RSU es materia orgánica y a través del modelo matemático de Landfill Gas Emission Model (LandGEM) se pudo hallar una cantidad de biogás de 54.23 m3/h. Empleando el ciclo termodinámico Brayton se procedió a calcular las potencias de trabajo del compresor y la turbina. Elementos fundamentales del sistema generador de energía eléctrica. El análisis dio una potencia de 644.77 kW para el compresor y 2 361.04 kW para la turbina, mientras que la eficiencia térmica del ciclo es de 43%. El trabajo neto encontrado es de 1.72 MW y es capaz de suministrar electricidad para 13 777 viviendas. Con estos datos obtenidos se procedió a seleccionar un filtro de biogás existente en el mercado, un sistema enlazado de turbina-generador de 1.85 MW y un transformador de 3.2 MVA con voltajes de 10/11/0.4 kV. El análisis económico arrojo un TIR de 28% y una inversión capaz de recuperarse al 4to año de operaciones.