estudio de caso de brasil para la energía de biogás

7/18/2019 Estudio de Caso de Brasil Para La Energa de Biogs

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Estudio de caso de Brasil para la energa de biogs:

Produccin de energa elctrica, calor y energa del

automvil en condominios de agroenerga

Carlos H. Coimbra-Arajo una,, ,

Leidiane Mariane d, Cicern Bley Jnior d,

Elisandro Pires Frio b,

Mic!elle "a#o Frio b,

$%abela &eina Cos#a Arajo d,

Hel#on Jos' Al(es c

Mostrar ms

doi) *+.*+* j.rser.+*/.+0.+/

1b#ener los derec!os y con#enidos

Abs#rac#o

Proyec#os brasile2os en Condominios de Aroener3a de Aricul#ura Familiar !an

demos#rado la (iabilidad de combinar la 4reser(acin del medio ambien#e a la

4roduc#i(idad y la eneracin de inresos a #ra('s de las #ecnolo3as accesibles a los

4e5ue2os aricul#ores se reunieron en una ener3a condominio. Es#os 4royec#os

#ambi'n !an demos#rado la (iabilidad de #ransmu#ar los 4asi(os ambien#ales del sec#or

ar3cola brasile2o en elec#ricidad y 6er#ili%an#es, #rabajando con el com4romiso

(olun#ario 4ara reducir la emisin de ases de e6ec#o in(ernadero en Brasil en ++. En

es#e sen#ido, es#e es#udio 4resen#a ejem4los como el Combinado Plan#a de calor y

ener3a 7CHP8 alimen#ado 4or bio9s 4roducido 4or Ajuricaba 4e5ue2os aricul#ores en

la ciudad de Marec!al &ondon, Brasil. Es#e #rabajo 4ro4orcionar9 una (isin eneral de

los bio9s #ermodin9micas y 5u3micas 4rocesos ener'#icos y #ambi'n los

com4onen#es #ecnolicos 5ue cons#i#uyen un coeneracin 4ara la eneracin de

ener3a #'rmica 7secadora de ranos, su uso en es#u6as dom's#icas y allineros

cale6accin8, elec#ricidad 7au#oeneracin y (en#a de la elec#ricidad a la com4a23a

4blica8 y la u#ili%acin de bio9s 6u#uro en (e!3culos ar3colas brasile2os.

Palabras cla(e

El bio9s :

Las ener3as reno(ables :

Ma#ri% ener'#ica :

La aricul#ura de bajo carbono :

La aricul#ura 6amiliar
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#aff0005http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#aff0005http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#aff0020http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#aff0020http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#aff0020http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#aff0010http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#aff0010http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#aff0010http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#aff0015http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2014.07.024https://s100.copyright.com/AppDispatchServlet?publisherName=ELS&contentID=S1364032114004766&orderBeanReset=truehttp://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#aff0005http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#aff0020http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#aff0020http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#aff0010http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#aff0010http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#aff0020http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#aff0015http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2014.07.024https://s100.copyright.com/AppDispatchServlet?publisherName=ELS&contentID=S1364032114004766&orderBeanReset=truehttp://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766


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*. $n#roduccin

En los l#imos a2os im4or#an#es oranismos e ins#i#uciones del sec#or de la ener3a

in#ernacionales !an es#ado e(aluando cmo Brasil !a 4ues#o de relie(e el uso de la

ener3a 4o#encial del bio9s ob#enido a 4ar#ir del de4si#o de residuos de

biomasa ;*ido de carbono 7C18, #ambi'n

com4oner bio9s, 4ero en concen#raciones m9s bajas ;


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Fi. *.

Bio9s ru#a ener'#ica de la dies#in anaerbica 7A8 4ara la u#ili%acin #'rmica y (e!3culos

el'c#ricos. En es#e #rabajo se (a a u#ili%ar 4ara el 'n6asis 4ara 4lan#as de ener3a 7CHP8 o el uso del

au#om(il 4ar#icular. Ada4#ado de ;00i#o en los l#imos a2os

#ambi'n !a lleado a Brasil, como es el caso en alunos 4royec#os urbanos como laCom4a23a de "aneamien#o B9sico del Es#ado de "o Paulo 7"ABE"P8 5ue enera

ener3a a #ra('s del bio9s 4roducido en la Plan#a de Ira#amien#o de Auas &esiduales

de Barueri ;*ceden#es de elec#ricidad, 5ue 4uedeser comerciali%ado en el sis#ema nacional. El 4o#encial de la aricul#ura 6amiliar

brasile2a 4ara la 4roduccin de ener3a no debe ser subes#imado. En Brasil es#e sec#or

abarca unos *=, millones de 4ersonas, o el 00 de la 4oblacin ocu4ada en la

aricul#ura, sen el $ns#i#u#o Dacional de Coloni%acin y &e6orma Araria 7$DC&A8 y la

1rani%acin de las Daciones nidas 4ara la Aricul#ura y la Alimen#acin

7FA18 ;


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En es#e as4ec#o, la e>4eriencia de Aroener3a Condominio en la Aricul#ura Familiar,

desarrollado desde ++ 4or la 1?cina de $#ai4 de Ener3as &eno(ables en la cuenca

del r3o Ajuricaba 7Marec!al Candido &ondon, Paran9 1cciden#al, Brasil8, !a demos#rado

la (iabilidad de combinar la 4reser(acin del medio ambien#e a la 4roduc#i(idad y la

eneracin de inresos a #ra('s de las #ecnolo3as accesibles a los 4e5ue2os

aricul#ores se reunieron en un condominio de ener3a ;#ensin &ural 7Ema#er-P&8, Com4an!ia Paranaense de Eneria

7Co4el8, el Ayun#amien#o de Marec!al Candido &ondon 7P&8, Embra4a, Mo(imien#o

Dacional de Aricul#ores Pe5ue2os 7MPA8, el $ns#i#u#o de Iecnolo3a A4licada e

$nno(acin 7$#ai8, la Fundacin Par5ue Iecnolico $#ai4 7PI$8 y el Cen#ro $n#ernacional

de Ener3as &eno(ables - Bioas. El obje#i(o 4rinci4al de es#e #i4o de ins#alaciones es el
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib2http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib27http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib28http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib28http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib29http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib29http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib30http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib31http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib32http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib33http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib34http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib35http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#s0010http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#s0010http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#s0015http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#s0040http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#s0065http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#s0085http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#s0090http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib2http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib27http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib28http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib29http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib30http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib31http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib32http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib33http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib34http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib35http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#s0010http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#s0015http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#s0040http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#s0065http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#s0085http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#s0090


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loro de las re6erencias concre#as de la bioener3a en la aricul#ura 6amiliar brasile2a y

#ambi'n el desarrollo de cri#erios es4ec3?cos 4ara su a4oyo en los as4ec#os

econmicos, ambien#ales, sociales y enere#icos ;


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Fi. .

bicacin eor9?ca en Brasil de Ajuricaba condominio en la ciudad de Marec!al Candido &ondon,

Paran9.

14ciones Fiura

El 4royec#o cons#a de == ranjas 6amiliares, 4or un #o#al de un reba2o de unas /++

(acas y .+++ cerdos.Cada una de las 4ro4iedades #iene un dies#or, 4roduciendo un

#o#al de 0+ m = d3a de bioas, 5ue se reali%a en un , Km de #uber3as (inculados a

la micro#!ermoelec#ric 7MCI8. El oleoduc#o es el 4roduc#o de una #ecnolo3a social rural

incor4orado a 4ar#ir del bio9s 4roducido en la aricul#ura a escala 6amiliar.Es#a

#ecnolo3a, 5ue 4roduce bio9s en 4e5ue2as escalas den#ro del sis#ema de las

4ro4iedades en condominio, es de 6undamen#al im4or#ancia 4ara los aricul#ores, lo

5ue les 4ermi#e en#rar en la cadena econmica de bio9s.

La recu4eracin de la ener3a el'c#rica 4ro(iene de un ru4o mo#or enerador *++ KA

conec#ado a la red de ener3a dis#ribuida. La es#ruc#ura ins#alada en el MCI 4ermi#e la
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766


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ins#alacin de / eneradores, creando as3 la 4ers4ec#i(a de a4oyar la in(es#iacin y el

desarrollo den#ro de un sis#ema de al#a concen#racin de me#ano.

En cuan#o a la con(ersin de bio9s en ener3a #'rmica, en Ajuricaba MCI se ins#ala un

secador de ranos, con una ca4acidad #o#al de /0+ sacos de rano. El bio9s 4roducido

se u#ili%a a #ra('s de calen#amien#o direc#o o indirec#o, sobre #odo 4ara secar ranos

como el ma3%, 6rijol y soya. El sis#ema es#9 dimensionado de modo 5ue el 4ro4io

4roduc#or seca el rano, sin la necesidad de la con#ra#acin de mano de obra, y

reduciendo as3 el cos#o de secado !as#a en un +.

Para aumen#ar la concen#racin de CH /, eliminando el H " a 4ar#ir del 4roduc#o, una

unidad de #ra#amien#o de bio9s - BI - es#9 ins#alado, 5ue 4ermi#e el ?l#rado de

bio9s. Es#e bio9s, o des4u's del 4roceso de ?l#rado, el biome#ano, se a4lica al ru4o

mo#or enerador 4ara la con(ersin en elec#ricidad. La al#a calidad de biome#ano

4ermi#e la a4licacin (e!icular de bio9s. En es#e sen#ido, una #ecnolo3a adecuada ya

es#9 siendo desarrollado en una colaboracin en#re los cen#ros de in(es#iacin de

$#ai4 y de Pe#robras.Adem9s de las a4licaciones de bio9s e>4licado en MCI, los 4roduc#ores #ambi'n

4ueden u#ili%ar el bio9s 4ara cocinar, calen#ar aua 4ara el ba2o y el calen#amien#o

de aua 4ara la lim4ie%a de e5ui4os de orde2o. Es#as a4licaciones lle(ar consuelo a las

6amilias de los aricul#ores, adem9s de reducir los cos#os y aumen#ar los inresos.

=. El uso de la ener3a #'rmica en Aroener3a Condominiums

=.*. eneracin de ener3a #'rmica a 4ar#ir de bio9s

na concen#racin considerable de me#ano en el bio9s !ace 5ue sea un as

in@amable, y la u#ili%acin de su (alor calor3?co es muy alcan%able. La 5uema de

bio9s 4uede conducir a la u#ili%acin de ener3a #'rmica direc#amen#e y #ambi'n 4ara

la eneracin de ener3a 7cuando se a4lica la 5uema en un mo#or #'rmico, 4or ejem4lo,

mo#ores diesel o de 1##o, 5ue o4era en un enerador el'c#rico8. n diarama de @ujo

5ue resume es#e uso se mues#ra en laFi. =. La 5uema de bio9s, 4or lo #an#o #iene

una am4lia ama de a4licaciones claras como el !oar o la cale6accin indus#rial,

calen#amien#o de 4iscinas o es#an5ues 4ara la cr3a 7acuicul#ura8, es#ablos de

cale6accin, a(iarios y casas de anado 4orcino, la a4licacin en el uso de la secadora

de ranos, cale6accin in(ernaderos, es#u6as e incluso en sis#emas de

re6rieracin ;==


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Fi. =.

El uso de ener3a #'rmica 7l3neas 4un#eadas8. La 5uema de bio9s y el uso de sus 4ro4iedades

calor3?cas 4ueden ayudar en el 4roceso de 6ermen#acin, la aceleracin y, 4or consiuien#e, en el

4roceso de decan#acin de bio9s. La 5uema de bio9s 4uede, 4or ejem4lo, se u#ili%a en los !ornos

5ue 4romue(en el secado de ranos. Adem9s, la eneracin de ener3a #'rmica, cuando ocurre

den#ro de una c9mara del mo#or, se 4uede #rans6ormar en #rabajo 63sico en un mo#or el'c#rico, la

eneracin de ener3a el'c#rica.

14ciones Fiura

En ;imadamen#e ==.+ KJ m =. El bio9s con de

me#ano #iene una 4o#encia calor3?ca de a4ro>imadamen#e .== KJ m =, 4or5ue slo

el me#ano se 5uema. Al anali%ar los combus#ibles aseosos, como el bio9s,

es4ecialmen#e a5uellos con bajo con#enido de ener3a debido a la dilucin con di(ersos

ases no combus#ibles, se considera im4or#an#e e(aluar la (elocidad de la llama

duran#e la combus#in, el l3mi#e de in@amabilidad y #em4era#ura de la llama. Adem9s,

* m =de bio9s con de me#ano es e5ui(alen#e a +, m =de as na#ural o +, l

de 4ro4ano o bu#ano de +.0 l o +, l de asolina o +,0 l de acei#e combus#ible o

+./ K de carbn bi#uminoso o *,+ K de madera seca ;==


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bio9s son a4ara#os rela#i(amen#e sim4les 5ue 4ueden ser 6abricados 4or !erreros

locales o #rabajadores del me#al. Es#u6as 4ueden cons#ruirse a 4ar#ir de acero sua(e o

arcilla. Ouemadores de arcilla se u#ili%an am4liamen#e en C!ina y sus ac#uaciones !an

sido sa#is6ac#orios. Iodos los 5uemadores de as siuen el mismo 4rinci4io. El as llea

con una cier#a (elocidad en la es#u6a, una (elocidad creado 4or la 4resin dada a 4ar#ir

de la 4lan#a de as en el #ubo de un cier#o di9me#ro. El c!orro en la en#rada del5uemador aumen#a es#a (elocidad, 4roduciendo as3 un 4royec#o 5ue as4ira el aire 7aire

4rimario8 en el #ubo. El aire 4rimario debe es#ar com4le#amen#e me%clado con el bio9s

median#e la am4liacin de la #uber3a de un di9me#ro m3nimo. Los 5uemadores de

llamas son los m9s 4o4ulares #i4o ;/*


10/28

4or un 4roceso de #rans6erencia simul#9nea de calor y !umedad en#re el 4roduc#o y el

aire de secado, 5ue se con#rola 4or un mecanismo de con#rol basado en sensores 5ue

obser(an la #em4era#ura de en#rada, la masa con#enida en la secadora, el !orno y el

medio ambien#e. La !umedad ideal 4ara las condiciones de almacenamien#o es#9ndar

en Brasil es del *=, se recomienda e(i#ar el secado 4or debajo del */, lo 5ue

reducir3a el 4eso y el rendimien#o de masa de rano indus#rial ;//


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e(i#ar la conduccin de ranos !medos, lo 5ue conduce al crecimien#o de !onos y

4or consiuien#e en 4'rdida de calidad.

El aire se calien#a indirec#amen#e en el in#ercambiador de calor 4or la 5uema de bio9s

en el !orno y as4irado 4or el (en#ilador a #ra('s de los #neles !as#a la c9mara de

secado. Los mo#ores de los (en#iladores #ienen un @ujo de salida #o#al de *.+++ m =

!. El bio9s suminis#rado 4or CAAF en modo #'rmico 4or lo eneral #iene unaconcen#racin de a4ro>imadamen#e + de me#ano.Fi. mues#ra el diarama de

@ujo relacionado con el 4roceso de calen#amien#o de la 5uema de

bio9s. Fi. , Fi. 0 y Fi.mues#ran las #ablas de seuimien#o de los ensayos de

secado con #res (alores di6eren#es de (olumen de ma3% 7*+ sacos, /0 sacos y /0+

sacos8. Es#as 4ruebas se reali%aron en#re enero y 6ebrero de +* 7(er ;/=


12/28

Fi. .

"euimien#o de secado de *+ sacos de ma3% 7bio9s con + de me#ano8.

14ciones Fiura

Fi. 0.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766


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"euimien#o de secado de /0 sacos de ma3% 7bio9s con de me#ano8.

14ciones Fiura

Fi. .

"euimien#o de secado de /0+ sacos de ma3% 7bio9s con de me#ano8.

14ciones Fiura

n resumen de #res e>4erimen#os 4uede lle(arse a cabo 4ara obser(ar el

6uncionamien#o de la secadora en el MCI CAAF. Para carar *+ sacos, !ubo un

4recalen#amien#o de min con la combus#in de bio9s con una concen#racin de +

de me#ano, bajo una 4resin cons#an#e, con un medio 7*8 lo de a4er#ura, 5ue

corres4onde a un @ujo de /,* m = !. Los (alores 4romedios de #em4era#ura y

!umedad 6ueron, res4ec#i(amen#e, == N C y /, y el 6uer#e aumen#o de la !umedad

4roresi(a se 4rodujeron a 4ar#ir de + !, alcan%ando un m9>imo de a * !. La

#em4era#ura media de la secadora era =,* N C, con un m9>imo de /=,0 N C. El rano

con la !umedad inicial de *0, mos#r una #asa de secado de +,0 4# !.Para carar

/0 sacos, de 4recalen#amien#o se a4lic !as#a ob#ener /++ N C en el !orno, la 5uema

de bio9s con una concen#racin de de me#ano. La #em4era#ura se man#u(o en

un 4romedio de ,0 N C y una !umedad de =0, con aumen#o 4roresi(o de la

!umedad !as#a el en =+ !. La #em4era#ura media de la secadora era =, N C, con

un m9>imo de /=,/ N C. El rano con *0,/ de !umedad inicial 4resen# una #asa de

secado de +, 4# !, lleando a *+ de !umedad. Para carar /0+ sacos, !ubo un

4recalen#amien#o de min con la combus#in de bio9s con una concen#racin de

de me#ano y la a4er#ura * reis#ro corres4ondien#e a un caudal de /,* m = !. La

#em4era#ura media de la secadora era //, N C, con un m9>imo de /, N C. La

!umedad del rano alcan% *=.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766


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En cuan#o a las (en#ajas y des(en#ajas de la secadora CAAF alunas consideraciones

se 4ueden !acer sobre la base de los ensayos descri#os an#eriormen#e. $nicialmen#e, el

uso de bio9s con + de me#ano y (elocidad de a4ro>imadamen#e *,// m @uir = !,

el sis#ema se calien#a, alcan%a una #em4era#ura de / N C, 4ero no 4uede man#enerla,

con la in#er6erencia 4rimaria adem9s de en#orno de !umedad, el

sobredimensionamien#o de los mo#ores ac#uales . #ili%ando el me#ano y el @ujode /,* m = !, el sis#ema se calien#a, la #em4era#ura su4era los / N C, y reduce la

in#er6erencia de la !umedad ambien#e, 4ero no 4uede man#ener las #em4era#uras

alcan%adas.

1#ra cues#in es la e?ciencia ener'#ica de la secadora. Es la medida de la relacin

en#re la ener3a as#ada 4ara eliminar una masa de aua de la masa de masa de rano

y el rano en s3 en cues#in. La ener3a #o#al del sis#ema considera la suma de la

ener3a consumida y la ener3a a 4ar#ir del consumo de bio9s, #an#o en KJ, con(ier#e

usando la siuien#e 6rmula)

ecuacin7 * 8

E # E e G =++ Q E c G /,*

ire Ma#!Ja>en

donde E tes la ener3a #o#al del sis#ema 7en KJ8, E ees el consumo de ener3a el'c#rica

7KR!8 y E ces la ener3a consumida 4or el combus#ible 7Kcal8. La e?ciencia 4uede

en#onces ser calculada usando la 6rmula

ecuacin7 8

ire Ma#!Ja>en

donde M$ es la masa inicial de los 4roduc#os 7K8, MF es la masa ?nal 7K8 y EE es la

e?ciencia de secado 7KJ K8 de aua e(a4orada. Los 4rinci4ales resul#ados de

e?ciencia 4ara alunos e>4erimen#os reali%ados con el secador se 4ueden encon#rar

en ;/=


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de (aca orde2o ;/


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el 5uemador U$E se u#ili%a en Uenia ;/0


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/. #ili%acin de la ener3a el'c#rica a 4ar#ir de bio9s

/.*. so eneral del bio9s 4ara la eneracin de elec#ricidad

En la eneracin de elec#ricidad, se 4ueden u#ili%ar mo#oeneradores de #i4os

s3ncronos o as3ncronos. En la mayor3a de los casos se u#ili%an eneradores s3ncronos yslo en el caso en 5ue se enera la elec#ricidad con una 4o#encia in6erior a *++ KR es

!abi#ual u#ili%ar eneradores as3ncronos. Mo#ores #'rmicos de ciclo 1##o o diesel se

aco4la comnmen#e 4ara el enerador.

no de los 4osibles obje#i(os es u#ili%ar eneradores como 4ro(eedores de la corrien#e

el'c#rica a la red.En es#e caso, el sis#ema de eneracin debe ser aco4lado con un

#rans6ormador el'c#rico con un medidor de #ensin de cua#ro cuadran#es como

es#9ndar. La cone>in de un enerador s3ncrono se !ace correc#amen#e cuando se

cum4lan las siuien#es condiciones) la (ariacin de la #ensin suminis#rada a la red no

debe e>ceder de *+ de la #ensin nominal de la red, la 6recuencia de la se2al

enerada no debe e>ceder de una (ariacin de +, H%, y el 9nulo de 6ase no #iene una(ariacin su4erior a *+ rados. Para es#e 4ro4si#o, se es4era 5ue el con#rolador

4roramable 7PLC8 5ue conec#a la se2al desde el e5ui4o a la red el'c#rica cum4le con

las condiciones indicadas an#eriormen#e.

A5u3 (amos a describir 4re6eren#emen#e la eneracin de elec#ricidad a 4ar#ir de

bio9s u#ili%ando mo#ores de ciclo 1##o o diesel, aun5ue o#ras 6ormas de eneracin,

es4ecialmen#e en 4lan#as randes, #ambi'n se 4ueden u#ili%ar en la 4roduccin de

(a4or a 4ar#ir de la 5uema de bio9s 4ara enerar elec#ricidad a 4ar#ir de #urbinas de

ciclo de &anKine or9nico, ciclo C!en, e#c. ;==


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Fi. *+.

Par#es com4onen#es de un sis#ema 4ara la eneracin de elec#ricidad 7mo#oenerador8. Ian#o en

Ajuricaba y en Colombari e>is#en mo#ores de ciclo diesel, 4ro(is#os de (elas 4ara simular un ciclo

1##o 7encendido diesel8.

14ciones Fiura

Iabla .

alores carac#er3s#icos de 1##o y iesel mo#ores de bio9s mo#oeneradores.

Carac#er3s#icaMo#or de cua#ro#iem4os

El mo#or deasolina-diesel

Mo#or diesel deacei#e de encendido

&ano de ca4acidad 7KR el8 V*++ W *+ =+-*+++

"4ec. in(ersin-cos#os 7" X KR el8 *++ *=++ *=++"4ec. man#enimien#o-cos#os 7" X KR! el8 Al#o Bajo Al#o

E?ciencia el'c#rica =+-/+ =-/+ =-/+

isminucin de la e?ciencia a cara4arcial: (alor dado 4ara cara de +

Al#o Bajo Bajo

/ / /

La #em4era#ura del aua de re6rieracin **+ N C **+ N C **+ N C

&e(oluciones 4or minu#o *++ min *++ min *++ min

&elacin de 4resin *+) * +) * +) *

Con#rolabilidad del 4oder racin de calor $m4osible $m4osible $m4osible

Peso Medio Medio Medio

ida Medio Medio Laro

&uidos Medio Fuer#e Fuer#e

Emisiones D1 x Al#o Al#o Dero carbn

++-0++ m D m =

Combus#ible al#erna#i(o en caso deescase% de bio9s

as l35uido7asolina8

as l35uido Pe#rleo 7acei#e(ee#al8

alor m3nimo de calen#amien#o Medio Medio Al#a 7*+-=+ deacei#e de inicin8

14ciones de #abla

/.. Cri#erios 4ara la eneracin y dis#ribucin de ener3a 4roducida en Brasil
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766


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La eneracin de ener3a en modo dis#ribuido ac#ualmen#e es la 6orma m9s comn y

#iene el mayor crecimien#o en el mundo, 5ue ya !a su4erado en *+ la ca4acidad

#o#al ins#alada en sis#emas aislados;/


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un 4roceso 5ue #om a2os. os ejem4los se dan con res4ec#o a es#as unidades) 7$8 la

4ro4iedad de #ama2o mediano con el uso indi(idual en Colombari ranja 7"o Miuel

do $ua[u, Paran9, Brasil8: y 7$$8 4e5ue2o colec#i(o de la aricul#ura 6amiliar en

Condominio Ajuricaba. En 4ar#icular, la (ir#ud de la Ajuricaba radica en el !ec!o de 5ue

== 4ro4iedades se unen 4ara dis#ribuir bio9s a 4ar#ir de un asoduc#o, 5ue ser(ir9

como un (ec#or 4ara la (iabilidad de la eneracin de elec#ricidad a 4ar#ir de micro-4lan#as.

La con#ra#acin de ener3a en es#e sis#ema re4resen#a un cambio de 4aradima en el

sec#or el'c#rico brasile2o, 5ue siem4re !a sido 4lani?cada en base a las randes

em4resas, con?urando as3 la inauuracin de una 6ase en la 5ue se demues#ra la

(iabilidad #'cnica, econmica y ambien#al de eneracin 4or debajo de * MR. La suma

de muc!os 4e5ue2os 4roduc#ores en los condominios es muy in#eresan#e desde el

4un#o de (is#a de la ener3a, sobre #odo !oy en d3a, en 5ue el cambio clim9#ico im4one

la necesidad de desarrollar las ener3as reno(ables cada (e% m9s o4#imi%ado.

"in embaro !ay alunos l3mi#es, ya 5ue en las Dorma#i(as descri#os el consumidor no4uede ser com4ensado mone#ariamen#e, a di6erencia de lo sucedido en o#ros 4a3ses

como Es4a2a y Alemania 4or medio del sis#ema de 4rimas ;


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consume en la ranja, y el /+ res#an#e 7*// KR!8 se (ende a Co4el. na declaracin

cuan#i#a#i(a de eneracin se 4uede (er en la Fi. **y anancias 4or la (en#a de

cr'di#os en &eal-e5ui(alen#es de Brasil se 4uede (er en la Iabla =.

Fi. **.

alores cuan#i#a#i(os 7en KR!8 ob#enidos en el 4rimer semes#re de +*, en la eneracin de

ener3a, la ener3a e>4or#ada a Co4el 7(endidos8, la ener3a consumida y la ener3a com4rada a

Co4el en ranja Colombari de la elec#ricidad enerada en la 4roduccin de bio9s.

14ciones Fiura

Iabla =.

Los inresos es#imados en +* 4ara ranja Colombari 7en reales brasile2os: & X *,++ y " X +,+8.

Mes Copel Costo evitado Deudas Copel Euilibrio

Enero & X *./, & X *.=/,= 7& X +,8 & X .==,/

!ebrero & X *.+,* & X /=,0 7& X 000,//8 & X *,=.

Mar"o & X *.=, & X *.*00, 7& X +,8 & X *./,*

#bril & X ./,+ & X *.=/, 7& X ,8 & X =.,/*

Mayo & X .=, & X *./0, 7& X =*,8 & X =,.0

$unio & X 0+, & X /,+ 7& X *+,*8 & X *.*/,/%otal & X ./+,=* & X ,/=.+ 7& X .,+08 & X *=,0./

14ciones de #abla

/./. La eneracin de elec#ricidad en Ajuricaba y los di6erenciales

socioeconmicos

A4ro(ec!ar el 4oder en el MCI Ajuricaba se lora u#ili%ando un ru4o mo#oenerador

*++ KA, con cone>in 4ara la eneracin dis#ribuida 7 Fi. *8. La es#ruc#ura real

ins#alado en el MCI 4ermi#e cua#ro mo#oeneradores. El sis#ema mo#or es un Mercedes

diesel e5ui4ado con enc!u6es y reduc#or reulador de 4resin 4ara 6acili#ar la

combus#in de bio9s. El asoduc#o de bio9s de en#rar en el sis#ema (iene 4uri?cada

a 4ar#ir de la unidad de #ra#amien#o de bio9s de la MCI con#iene me#ano en la

mayor3a de + y muy bajas concen#raciones de H ", 5ue 4odr3an ser 4erjudiciales

4ara el correc#o 6uncionamien#o de la c9mara de combus#in del mo#or.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#f0055http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#f0055http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#f0055http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#t0015http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#f0060http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#f0060http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#f0055http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#t0015http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#f0060


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Fi. *.Mo#oenerador 4resen#e en la CAAF 4ara la eneracin de elec#ricidad a 4ar#ir de la combus#in de

bio9s. El enerador el'c#rico #iene una ca4acidad de *++ KA.

14ciones Fiura

na de las #ecnolo3as desarrolladas en el a4arejo de la eneracin el'c#rica MCI del

4oder es el 4anel de con#rol y sincroni%acin de la ener3a el'c#rica enerada 4or la red

de dis#ribucin. Es#e sis#ema de seuimien#o, con#rol y 4ro#eccin es una !erramien#a

de bajo cos#o 5ue se aseura de 5ue la ener3a enerada a 4ar#ir de la eneracin

dis#ribuida 4uede ser comerciali%ado sin res#ricciones.

Hay dos 4osibles e6ec#os de la elec#ricidad enerada 4or el MCI en Ajuricaba. La

4rimera y mejor es el uso de ener3a 4ara au#oabas#ecimien#o de la 4ro4iedad. 1#ro4ro4si#o es (ender el e>ceden#e de ener3a a una red de dis#ribucin 7es decir,

Co4el8. Ac#ualmen#e no e>is#e un con#ra#o de con(oca#oria 4blica 4ara (ender ener3a

e>ceden#e al dis#ribuidor en 6orma de cr'di#os de ener3a. Iambi'n se 4resen#an o#ros

e>4erimen#os o cen#rales el'c#ricas 4ilo#o de bio9s en Brasil, 4or ejem4lo,

en ;=


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. El bio9s ener3a y 4ers4ec#i(a 4ara uso (e!icular en Brasil

na de las mayores a4licaciones econmicas 4o#enciales 5ue el bio9s 4ueden o6recer

es su uso como combus#ible de au#omocin. Es#a e>4eriencia ya se !a lle(ado a cabo

4rinci4almen#e en 4a3ses de la nin Euro4ea, con los desarrollos 4rome#edores en

alunos 4a3ses de Asia ;=


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6uncionar nicamen#e con as na#ural o biome#ano y es#9 o4#imi%ado 4ara 6uncionar en

un solo combus#ible. Fi. *=mues#ra un ejem4lo de bi-combus#ible de los (e!3culos de

"uecia 7ol(o "+8 5ue #iene 5ue ada4#arse a la u#ili%acin de biome#ano #rabajar con

el modo de asolina ;=+


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.. Calidad de bio9s 4ara uso au#omo#ri%

Las normas cla(e 4ara la cer#i?cacin de calidad de bio9s 4ara uso au#omo#ri% son los

es4eci?cados 4or "uecia 7"" * / =8 y 4ro4ues#as 4or normas o?ciales

c!inos;


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idea es re6ormar el bio9s con bajo con#enido de me#ano en s3 4ara ob#ener !idreno

5ue 4uede alimen#ar las 4ilas de combus#ible.

La unidad de MCI en CAAF #iene una unidad de #ra#amien#o de bio9s - IB. Es#e IB

#iene el 4ro4si#o de ?l#rar 4ro4iedades de bio9s crudo direccionadas desde == a

com4oner el condominio, reduciendo H " concen#racin, reduccin de la concen#racin

de C1 y 4or lo #an#o el aumen#o de la concen#racin de me#ano 7CH /8. Cabe se2alar

5ue a 4esar de la al#a concen#racin de la ob#encin de biome#ano 7alrededor de ^

8, la CAAF an no alcan% los ni(eles normali%ados 4or la sueca "" * / =. "in

embaro, a ni(el e>4erimen#al, ya 5ue el (alor calor3?co es al#o 74roduciendo un

nmero de Robbe de la siuien#e a4ro4iado8, uno 4uede crear una 4e5ue2a es#acin

de combus#ible 4ara el uso de biome#ano 4roducido en m95uinas ada4#adas 4ara su

uso. Al mismo #iem4o, es4eramos 5ue 4ara ob#ener mejores ni(eles en el 6u#uro

biome#ano 4ara acercarse a los re5uisi#os reula#orios in#ernacionales. na (e% 5ue se

alcan%an esos ni(eles, se 4uede cons#ruir bombas en el condominio ada4#ada

au#omo#ri% en s3 o den#ro de la MCI 4ara el suminis#ro de bio9s 4uri?cado 4ara su uso

en (e!3culos de los aricul#ores 7ya 5ue la m95uina es#9 ada4#ada 4ara el uso de

bio9s8.

. El uso de bio9s en Brasil ma#ri% ener'#ica) (en#ajas 4ara los

4e5ue2os aricul#ores

El 4a4el de la #ecnolo3a desarrollada en MCI Ajuricaba, como se mues#ra en las

secciones an#eriores, !ace !inca4i' en las a4licaciones de las ener3as reno(ables en la

eneracin dis#ribuida, 5ue es a4robado 4or la ADEEL - Aencia Dacional de Ener3a

El'c#rica 4ara el suminis#ro de bio9s. La (iabilidad del sis#ema 4ro4ues#o o,

bre(emen#e, la coeneracin con bio9s, se 4uede (er no slo 4or la 4roduccin deener3a de bajo cos#o y la inde4endencia ener'#ica, 4ero sobre #odo 4or lo 5ue

demues#ra 5ue se #ra#a de una solucin sos#enible.

Adem9s Ajuricaba, en Paran9 cinco unidades de la 4la#a6orma de demos#racin

occiden#ales es#9n ins#alados cuyo 4rinci4al obje#i(o es re4licar es#e '>i#o a ni(el

reional y en las escalas nacional e in#ernacional. La Pla#a6orma #ambi'n 4romue(e la

e?ciencia ener'#ica en la Cuenca del Paran9 reional =, la mo(ilidad sos#enible y el

desarrollo sos#enible de la u#ili%acin de ener3a solar, elica, biomasa e !idroel'c#rica.

"e !a demos#rado 4re(iamen#e 5ue la #rans6ormacin de los 4roblemas ambien#ales

enerados 4or las o4or#unidades econmicas en la 4roduccin ar3cola es un obje#i(o

im4or#an#e de Aroener3a de A4ar#amen#os Proyec#os 7CAAF8. Ajuricaba, 4or ejem4lo,

se es4era 5ue enere un inreso e>#ra de == 4e5ue2as ranjas 5ue 4ar#ici4an en el

e>4erimen#o, donde a4ro>imadamen#e / m =4or d3a de residuos 4roducidos en es#as

4ro4iedades se con(ier#e en ener3a el'c#rica, #'rmica y #ambi'n del au#om(il,

mien#ras 5ue el bio9s 4uri?cado se com4or#a como DC. La ener3a a 4ar#ir del

bio9s, el (alor m9s ase5uible y mejor en el cam4o brasile2o, se con(ier#e as3 en un

elemen#o de la ma#ri% ener'#ica ca4a% de a4oyar el desarrollo en el cam4o y o6rece a


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los 4e5ue2os 4roduc#ores una 6uen#e es#able de inresos en una si#uacin marcada 4or

la (ola#ilidad de los 4recios y la consiuien#e di?cul#ad en la 4lani?cacin de su

ac#i(idad econmica. Las carac#er3s#icas im4or#an#es relacionadas con la re6orma de

!idreno de bio9s #ambi'n es#9n en la aenda de condominios ;+4lora los 4roblemas #ecnolicos de la eneracin simul#9nea de

ener3a #'rmica y el'c#rica en una unidad de micro coeneracin ubicada en

condominios #34icos aroener3a brasile2os, desde el uso de bio9s como combus#ible
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib60http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#f0070http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#f0070http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#bib60http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766#f0070http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004766


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reno(able 4roducido a 4ar#ir de residuos 4or el 4roceso de la dies#in anaerbica. El

ar#3culo con#e>#uali%a dos ejem4los de uso rural de la ener3a de bio9s en Brasil, el

Ajuricaba condominio y la Colombari ranja, y sus 4rinci4ales as4ec#os 63sicos y

eor9?cos, la in#roduccin de una (isin eneral sobre la 4roduccin de ener3a de

bio9s en es#os luares. El #rabajo #ambi'n e>4lor cmo el bio9s 4uede ser u#ili%ado

4ara au#o-eneracin, 5ue se u#ili%a en la 4roduccin de ener3a el'c#rica e>ceden#e yen el desarrollo de nue(as #ecnolo3as, como el 4anel de con#rol 4ara sincroni%ar la

elec#ricidad enerada con la de la red de dis#ribucin, y las 4ers4ec#i(as de

im4lemen#acin de un sis#ema 4ilo#o 4ara el uso de bio9s en (e!3culos. A 4ar#ir del

ma#erial 4resen#ado, se 4uede concluir 5ue la (iabilidad del sis#ema 4ro4ues#o o,

bre(emen#e, la coeneracin con bio9s en aricul#ura 6amiliari%ado 4ro4iedades

rurales se obser(a no slo 4or la 4roduccin de ener3a de bajo cos#o y la

inde4endencia ener'#ica, 4ero sobre #odo 4or demos#rar la (iabilidad ambien#al en

eneracin.

estudio de caso de brasil para la energía de biogás

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