Análisis experimental de la eficiencia y emisiones de un recuperador de calor en equipos a combustión de biomasa.

Abstract

En el año 2021 el consumo de biomasa se posiciona en el segundo puesto de la oferta de energía primaria con un 25 %, el uso de este combustible por parte del sector residencial para calefacción y cocción de alimentos se ha extendido hasta aproximadamente 1 721 000 hogares, los cuales son responsables del 98,47 % del consumo total anual de leña. A pesar de ser considerada un recurso renovable, en el año 2020 se considera el consumo de biomasa por parte del sector residencial como el causante de casi el 90 % de las emisiones de MP2,5, incluyendo cerca del 70 % de emisiones de CO y VOC, afectando a la salud de los seres vivos, vegetación, reduciendo la visibilidad y contribuyendo negativamente al cambio climático de una manera significativa, entre otros efectos. Con el fin de mitigar este efecto se han desarrollado bastantes alternativas presentes en el mercado, no obstante, muchas abordan el problema de las emisiones de MP y no los problemas de pérdida energética en estos equipos, ni la emisión de gases producto de la combustión. Se propone una solución capaz de abordar estos problemas asociados al proceso de combustión, el cual consiste en un sistema de recuperación de calor y reducción de emisiones, capaz de minimizar las pérdidas energéticas y aumentar el rendimiento del sistema, mitigando los efectos nocivos en el ambiente. El “Prototipo” desarrollado en este proyecto es capaz de recuperar las pérdidas térmicas gracias a calentar un estanque con agua sanitaria de aproximadamente 70 L desde los 16°C hasta los 60°C, utilizando sólo una carga de combustible, la cual para el sistema de combustión evaluado (Cocina 1) ronda los 2,35 ± 0,24 kg de leña. Debido a esto, el Prototipo aumenta la eficiencia energética en más de un 30 % y la potencia en más de 3 kW para la mayoría de las condiciones evaluadas, logrando un rendimiento global sobre un 89 %. Sólo a través de la recuperación de calor, con el Prototipo se logra reducir alrededor de un 80 % las emisiones de MP2,5, esto es bastante satisfactorio considerando que, si se solucionan los problemas de infiltración de aire al integrar el precipitador electroestático, utilizando ambos sistemas en conjunto se espera obtener una reducción de emisiones de MP2,5 aún más considerable, debido a las evidencias de una alta eficiencia en la captura de moléculas de los precipitadores.