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INDICE CAPÍTULO 1 ................................................................................................................................. 2 INTRODUCCION ........................................................................................................................ 2 CAPÍTULO 2 MARCO TEORICO FUNDAMENTAL ................................................................ 3 2.1 INTRODUCCION A LA BIOMASA ................................................................................ 3 2.2 TIPOS DE BIOMASA......................................................................................................... 3 2.2.1 Biomasa Natural...................................................................................................... 3 2.2.2 Biomasa Residual .................................................................................................... 3 2.2.3 Cultivos energéticos .............................................................................................. 3 CAPÍTULO 3 FUNCIONAMIENTO DE UN CENTRAL DE BIOMASA FORESTAL .............. 10 3.1 RECEPCION.................................................................................................................... 11 3.2 ALMACENAMIENTO PRIMARIO ................................................................................. 11 3.3 TRATAMIENTO ................................................................................................................ 11 3.4 ALMACENAMIENTO SECUNDARIO .......................................................................... 12 3.5 CICLO DE CONVERSION DE ENERGIA .................................................................... 12 3.6 TRATAMIENTO DE GASES E INQUEMADOS ............................................................. 13 CAPÍTULO 4 POTENCIAL DE BIOMASA EN EL PERU ......................................................... 15 1.

Introducción................................................................................................................. 15

Capítulo 5 CENTRALES DE BIOMASA EN EL PERU ........................................................... 20 CONCLUSIONES ...................................................................................................................... 38 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ........................................................................................... 39

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CAPÍTULO 1

INTRODUCCION

La biomasa es una más de las energías renovables que tiene su origen en los albores de la Humanidad. Una simple hoguera en el campo, con ramitas caídas recogidas en el bosque, es ya un ejemplo de biomasa, aunque en la era industrial, las formas -no podía ser menos- han evolucionado. El concepto de biomasa es muy extenso y comprende todo tipo de materia orgánica, tanto de origen vegetal como animal, que puede servir como combustible, y está formada gracias a la fotosíntesis directamente (como los vegetales) o indirectamente (por la digestión de los vegetales). La biomasa está formada por leña, arbustos, residuos forestales, restos de poda, residuos agrícolas como la paja, residuos de industrias madereras, papeleras y agroalimentarias, estiércol, residuos de explotaciones agroganaderas, residuos sólidos urbanos y aguas residuales urbanas entre otros.

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CAPÍTULO 2 MARCO TEORICO FUNDAMENTAL

2.1 INTRODUCCION A LA BIOMASA De forma genérica, se entiende por biomasa cualquier tipo de materia orgánica cuyo origen inmediato sea un proceso biológico, vegetal o animal. En consecuencia, y a diferencia de otras fuentes potenciales como el sol, el viento o el agua, la biomasa presenta una gran diversidad de vías o procesos a partir de los cuales se puede obtener energía. Si a esta diversidad le añadimos la gran variedad de la materia orgánica en cuanto a orígenes, composición y modos de recolección y tratamiento, nos encontramos con un amplio y variado (incluso complejo) escenario de posibilidades cuando pretendemos analizar el proceso de obtención de energía a partir de biomasa (Figura 1).

2.2 TIPOS DE BIOMASA

2.2.1 Biomasa Natural Es la que se produce en la naturaleza sin intervención del hombre. La que producen los ecosistemas silvestres. En la explotación de esta biomasa cabe vigilar el hecho de no explotar los recursos por encima de la tasa de renovación del ecosistema, ya que, si así fuese, el ecosistema se vería afectado de una forma irreversible y, con él, la supervivencia de la especie en interés. 2.2.2 Biomasa Residual La que se puede extraer de las actividades agrícolas (poda, rastrojos, etc.), ganaderas y forestales, así como las industrias agroalimentarias (bagazos, cáscaras, etc.) y de transformación de la madera (aserraderos, fábricas de papel, muebles, etc.), generan una serie de residuos y subproductos que son utilizables como biomasa para obtener energía. 2.2.3 Cultivos energéticos Los cultivos energéticos son aquellos que están destinados a la producción de biocombustibles. Además de los cultivos existentes para la industria alimentaria (cereales y

remolacha

para

producción

de

bioetanol

y oleaginosas para

producción

de biodiésel), existen otros cultivos como los lignocelulósicos forestales y herbáceos.

4 2.3 FUENTES DE BIOMASA Las fuentes más importantes de biomasa son los campos forestales y agrícolas pues en ellos se producen residuos que normalmente son dejados en el campo al consumirse sólo un bajo porcentaje de ellos con fines energéticos. En la agroindustria, los procesos de secado de granos generan subproductos que son usados para generación de calor en sistemas de combustión directa; tal es el caso del bagazo de caña de azúcar, la cascarilla de café y la de arroz. Por otro lado, los centros urbanos generan grandes cantidades de basura compuesta en gran parte, por materia orgánica que puede ser convertida en energía, después de procesarla adecuadamente.

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2.4 TIPOS DE BIOENERGIA EN EL PERU

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2.5 PROCESO DE CONVERSION DE LA BIOMASA EN ENERGIA

Figura1.Transformaciones y aplicaciones energéticas de la biomasa Existen diferentes formas para transformar la biomasa en energía que se pueda aprovechar, pero hay dos de ellas que hoy en día se utilizan más:

7 2.5.1Conversión Termoquímica La conversión termoquímica está basada en la descomposición de la biomasa por medio de calor. Esta transforma a la biomasa en productos con un más alto valor o más convenientes y, dependiendo de las condiciones del proceso, se obtienen diferentes proporciones de productos sólidos, líquidos y gaseosos. Los materiales que funcionan mejor son los de menor humedad (madera, paja, cáscaras, etc.). Se utilizan para: 

Combustión directa:



Pirolisis



Gasificación Combustión: existe cuando quemamos la biomasa con mucho aire (20-40% superior al teórico) a una temperatura entre 600 y 1.300ºC. “Es el modo más básico para recuperar la energía de la biomasa, de donde salen gases calientes para producir calor y poderla utilizar en casa, en la industria y para producir electricidad.” Pirólisis: se trata de descomponer la biomasa utilizando el calor (a unos 500ºC) sin oxígeno. A través de este proceso se obtienen gases formados por hidrógeno, óxidos de carbono e hidrocarburos, líquidos hidrocarbonatos y residuos sólidos carbonosos. Este proceso se utilizaba hace ya años para hacer carbón vegetal. Gasificación: existen cuando hacemos combustión y se producen diferentes elementos químicos: monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO 2), hidrógeno (H) y metano (CH 4), en cantidades diferentes. La temperatura de la gasificación puede estar entre 700 y 1.500ºC y el oxígeno entre un 10 y un 50%.

2.5.2 Conversión Bioquímico Se llevan a cabo utilizando diferentes microorganismos que degradan las moléculas. Se utilizan para biomasa de alto contenido en humedad. Los más corrientes son: Fermentación alcohólica: técnica que consiste en la fermentación de hidratos de carbono que se encuentran en las plantas y en la que se consigue un alcohol (etanol) que se puede utilizar para la industria. Fermentación metánica: es la digestión anaerobia (sin oxígeno) de la biomasa, donde la materia orgánica se descompone (fermenta) y se crea el biogás. 2.6 SISTEMAS DE APROVECHAMIENTO DE LA BIOMASA Si a la gran variedad de biomasa existente aplicamos distintas tecnologías podemos transformar esta energía para usarla en:

8 2.6.1 Producción de energía térmica Son sistemas de combustión directa. Se utilizan para dar calor, que se puede utilizar directamente para, por ejemplo, cocinar alimentos o secar productos agrícolas. También se pueden aprovechar para hacer vapor para la industria o para generar electricidad. 2.6.2 Producción de biogás La finalidad es conseguir combustible, principalmente el metano, muy útil para aplicaciones térmicas para el sector ganadero u agrícola, subministrando electricidad y calor. Producción de biocombustibles : Son una alternativa a los combustibles tradicionales del transporte y tienen un grado de desarrollo desigual en los diferents países. Existen dos tipos de biocombustibles: Bioetanol: substituye a la gasolina. En el caso del etanol, y en cuanto a la producción de materia prima, actualmente se obtiene de cultivos tradicionales como el cereal, el maíz y la remolacha. Biodiesel: su principal aplicación va dirigida a la substitución del gasoil. En un futuro servirá para variedades orientadas a favorecer las calidades de producción de energía. 2.6.3 Producción de energía eléctrica: La electricidad se puede producir por combustión o gasificación y se pueden obtener potencias de hasta 50MW.

Tabla 1. Tipos de combustible obtenidos de la biomasa Fuente:Construmatica.C

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Figura 2. Obtención de Biocarburantes

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CAPÍTULO 3 FUNCIONAMIENTO DE UN CENTRAL DE BIOMASA FORESTAL

Una central de biomasa se ocupa de obtener energía eléctrica mediante diferentes procesos de transformación de la materia orgánica. Básicamente el funcionamiento de una central es el siguiente: 1) La biomasa recogida se quema en calderas. 2) El calor de esta combustión se usa para hervir agua y obtener vapor. Los gases se evacúan por conductos y chimeneas. 3) El vapor mueve una turbina conectada a un generador (al igual que en las centrales tradicionales). 4) El generador convierte la energía mecánica en energía eléctrica. 5) El voltaje de la electricidad generada se eleva para su distribución a través de la red.

Figura 3. Esquema de funcionamiento de una planta de generación a partir de biomasa.

11 3.1 RECEPCION El sistema de recepción de la biomasa solida depende de las propiedades físicas de ésta cuando llega a la planta. Este parámetro está condicionado a maximizar la eficiencia del transporte desde su lugar de origen hasta la planta, de forma que se acuerdan unas propiedades físico-químicas con el proveedor de biomasa. También hay que tener en cuenta el tipo de transporte, ya que no será igual la descarga por gravedad de un camión que la descarga desde un barco si la planta se encuentra cerca de un puerto marítimo. Para tener un buen control de la planta será fundamental disponer de una balanza para camiones y un sistema de análisis químico de la biomasa para asegurar PCI mínimo y humedad acordadas. 3.2 ALMACENAMIENTO PRIMARIO Tras la recepción de la biomasa se lleva a cabo el almacenamiento primario, con el objetivo de disponer de combustible suficiente para la autonomía de planta, uno de los parámetros a discutir en la optimización del diseño. Este almacenamiento suele hacerse bajo techo para impedir aumentos de humedad debido a condiciones meteorológicas como pueden ser lluvias. Para poder calcular la superficie requerida de almacenamiento primario es necesario conocer distintos parámetros que caracterizan el comportamiento de ésta: 

Densidad aparente de la biomasa



Angulo de reposo



Altura de almacenamiento maxima



Días de autonomía de la planta

3.3 TRATAMIENTO Con el objetivo de mejorar el proceso de combustión, según el tipo de biomasa es aconsejable realizar una serie de pretratamientos. Al fin y al cabo, los parámetros que tienen mas influencia en el proceso de combustión son la granulometría y la humedad de la biomasa, por eso los principales tratamientos son: 3.3.1 Reduccion de humedad:

12 Los biocombustibles solidos se caracterizan por tener unos contenidos de humedad relativamente altos, por ejemplo, el trigo en el inicio de la primavera tiene humedades superiores al 70% y en el momento de cosecha puede llegar a tener 30%. Por lo general la biomasa entra en el proceso de combustión con valores de humedad entre el 10% y 20%. Secado natural: el secado natural supone un ahorro de combustible respecto al secado forzado pero, no es posible alcanzar una humedad final media menor que la humedad de equilibrio con el medio ambiente. Este proceso se realiza principalmente mediante la construcción de pilas y la renovación continua de aire. Secado forzado: se basa en la utilización de un agente secante, cuyas características se han alcanzado mediante el aprovechamiento energético de un combustible. Supone una disminución del tiempo de secado y permite que esté por debajo de la humedad de equilibrio con el ambiente. 3.3.2 Reducción granulométrica Los procesos de reducción granulométrica consisten en la disminución del tamaño de un cuerpo o partícula mediante la división o fractura de ésta, cuyo principal objetivo es aumentar la superficie especifica de la partícula. Se adecua al tamaño final de las partículas a los requerimientos técnicos especificados por cada sistema de conversión energética. Una mayor reducción granulométrica conlleva un mayor coste energético, por lo que los procesos de reducción de tamaño tienen como objetivo alcanzar el óptimo entre el incremento de eficiencia en la conversión energética y el coste adicional que conlleva este pretratamiento. 3.4 ALMACENAMIENTO SECUNDARIO La biomasa en las condiciones optimas para el proceso de conversión de energía es almacenada en un almacenamiento secundario. El volumen de almacenamiento depende fundamentalmente de las horas de autonomía que se quiere que la planta funcione de forma automática, aunque también permite hacer frente a situaciones no deseadas como paradas o disfunciones de máquinas. Para ello los equipos más usado son los silos con tolvas de descarga. 3.5 CICLO DE CONVERSION DE ENERGIA En este caso el vapor de agua (foco caliente) pasa por una turbina para ceder su energía y pasar a estado liquido en un condensador (foco frio). Tras el condensador

13 una bomba se encarga de elevar la presión del liquido y enviarla a la caldera, donde se lleva a cabo la combustión de la biomasa y se alcanzan las condiciones de vapor vivo de entrada a la turbina. Este en la descripción del ciclo teorico de Rankine, en la practica se lleva a cabo una serie de mejoras que hacen posible el proceso o mejoran el rendimiento del ciclo.

Figura 4. Diagrama de procesos de sistema de conversión de energía por ciclo Rankine En este caso la caldera prepara el vapor en las condiciones requeridas a través de la combustión de la biomasa. La turbina dispone de una extracción controlada de vapor que se usa para alimentar el desgasificador, equipo que tiene doble función, por un lado sirve para extraer los gases que hayan entrado en el ciclo por las líneas de baja presión y por otro sirve de precalentamiento para el agua de aporte a la caldera, mejorando el rendimiento del ciclo. El vapor de salida de la turbina con baja presión y temperatura, cambia de fase en el condensador y es movido por un equipo de bombeo hasta el desgasificador. Finalmente, un equipo de bombeo de alta presión lleva el líquido hasta la presión de vapor vivo y es devuelto a la caldera, donde se produce el calentamiento del liquido, evaporación y sobrecalentamiento del vapor. 3.6 TRATAMIENTO DE GASES E INQUEMADOS La técnica elegida para controlar la emisión de contaminantes en una determinada fuente depende de muchos factores, el más importante es si el contaminante es un gas o una partícula.

14 El método mas común de control de contaminantes gaseosos es la adicion de dispositivos de control agregado para destruir o recuperar un contaminante. Las técnicas de control agregado son la combustión, adsorción, absorción y condensación. Los dispositivos de combustión incluyen equipos tales como incineradores termales y catalíticos, quemadores, calderos y calentadores industriales. La combustión es la rápida oxidación de una sustancia producto de la combinación del oxigeno con un material combustible en presencia de calor. Cuando se completa la combustión, el flujo gaseoso se convierte en dióxido de carbono y vapor de agua. La combustión incompleta libera algunos contaminantes a la atmosfera. El humo es un indicador de combustión incompleta. Un ejemplo común de combustión incompleta es la quema de madera en la chimenea de una casa. La adsorción, absorción y condensación son técnicas de recuperación. A continuación se describen los dispositivos de control de partículas más usados. 3.6.1 Precipitadores electrostáticos Capturan las partículas sólidas en un flujo de gas por medio de electricidad. El PES carga de electricidad a las partículas atrayéndolas a placas metálicas con cargas opuestas ubicadas en el precipitador. Las partículas se retiran de las placas mediante “golpes secos” y se recolectan en una tolva ubicada en la parte inferior de la unidad. 3.6.2 Filtros El filtro de tela o cámara de filtros de bolsa trabaja bajo el mismo principio que una aspiradora de uso domestico. El flujo de gas pasa por el material del filtro que retira las partículas. El filtro de tela es eficiente para retener partículas finas y puede sobrepasar 99 por ciento de remoción en la mayoría de las aplicaciones. Una desventaja del filtro de tela es que los gases a altas temperaturas a mnudo tienen que ser enfriados antes de entrar en contacto con el medio filtrante. 3.6.3 Lavadores Venturi Los lavadores Venturi usan un flujo líquido para remover partículas sólidas. En el lavador Venturi, el gas cargado con material particulado pasa por un tubo corto con extremos anchos y una sección estrecha. Esta constricción hace que el flujo de gas se acelere cuando aumenta la presión. El flujo de gas recibe un roció de agua antes o durante la constricción en el tubo. La diferencia de velocidad y presión que resulta de la constriccion hace que las partículas y el agua se mezclen y combinen.

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CAPÍTULO 4 POTENCIAL DE BIOMASA EN EL PERU

1. Introducción La bioenergía puede obtenerse de forma gaseosa, sólida y líquida a través de los llamados biocombustibles e involucra una serie de materias primas, tecnologías, productos y equipamiento. En general puede decirse que el potencial de biomasa existente en el país para usos energéticos no está debidamente actualizado. Ello debido a que no se han actualizado estudios que evalúen dicho potencial y que incluso los existentes no evalúan la real disponibilidad del recurso bajo criterios de sostenibilidad, es decir considerando salvaguardar la seguridad alimentaria, evitando la deforestación, empobrecimiento de la calidad de nutrientes del suelo, entre otros aspectos. Sin embargo, según el estudio desarrollado en 1988 por el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD) respecto al Plan de Desarrollo de las Energías Renovables, el potencial teórico anual estimado de los recursos energéticos de la biomasa en el Perú son los siguientes: La biomasa como fuente de energía, tiene más posibilidades de utilizarse en sistemas aislados donde no hay otros recursos renovables. Existen tres grandes regiones en las que la biomasa presenta un interesante potencial de uso con fines energéticos de mediana y gran potencia (Green Energy, 2005): la costa norte (bagazo de caña, cascarilla de arroz, residuos hidrobiológicos); la selva alta (cascarilla de café, residuos forestales); y la selva baja (residuos forestales). Respecto al consumo de leña, en la costa norte una gran proporción proviene de los bosques secos. En la región de la sierra, considerada por la FAO como región en situación de escasez aguda de biomasa (Horta, 1988) los ecosistemas naturales usualmente utilizados como fuente de energía son los bosques de queñuales y otras formaciones boscosas como los totorales y los yaretales. En esta región las plantaciones de eucalipto han contribuido parcialmente a la solución del problema energético de la región, lo que ha impulsado la realización de programas intensivos de reforestación con esta finalidad. Finalmente, en la selva, la abundancia de biomasa permite afirmar que su consumo no tiene restricción.

16 Así, existen diferentes opciones de energías renovables para las zonas rurales del país y, según la literatura, se tiene potencial para la generación (destaca la biomasa), teniendo en cuenta la disponibilidad de materias primas según la geografía de cada zona. Con respecto al uso de bioenergía, Mendoza (2012) menciona que el Perú tiene posibilidades de instalar centrales eléctricas convencionales de biomasa con una capacidad de 177 MW y centrales de biogás con una capacidad de 51 MW. Echeandía (2014) indica que, en Perú, el potencial de generación eléctrica mediante la biomasa, recurso renovable no convencional, es de 450 MW y la potencia utilizada es de 27 MW. Finalmente, cabe mencionar que como resultado de las subastas de RER realizadas, Perú tiene en operación comercial en el Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN), entre otras centrales, dos plantas de biomasa (26 MW). En las siguientes graficas se muestra el resultado de la investigación realizado por la Pontificia Universidad Católica del Perú; donde se pudo elaborar la oferta de biomasa residual a nivel nacional por departamentos y provincias. La figura 1 muestra los resultados a nivel nacional. La figura 5 presenta el potencial energético por residuo y departamento.

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Fig. 5 Potencial energético disponible correspondiente a residuos biomásicos.

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Fig. 6 Potencial energético de la biomasa por residuo

19 Las energías renovables son una alternativa económicamente competitiva y técnicamente fiable para su aprovechamiento en zonas rurales del Perú, debido a que son una fuente autóctona, reducen la dependencia energética, promueven el desarrollo local y procuran el cuidado del ambiente. Bioenergía. Perú tiene posibilidades de instalar centrales eléctricas convencionales de biomasa con una capacidad de 177 MW y centrales de biogás con una capacidad de 5151 MW (Mendoza, 2012). Los principales cultivos que se pueden utilizar para la producción de etanol en el Perú son la caña de azúcar y el sorgo. Las energías renovables son una alternativa económicamente competitiva y técnicamente fiable para su aprovechamiento en zonas rurales del Perú, debido a que son una fuente autóctona, reducen la dependencia energética, promueven el desarrollo local y procuran el cuidado del ambiente. Bioenergía. Perú tiene posibilidades de instalar centrales eléctricas convencionales de biomasa con una capacidad de 177 MW y centrales de biogás con una capacidad de 5151 MW (Mendoza, 2012). Los principales cultivos que se pueden utilizar para la producción de etanol en el Perú son la caña de azúcar y el sorgo.

Figura 7. Potencial energético en el Peru Fuente: Huber. C

20 Capítulo 5 CENTRALES DE BIOMASA EN EL PERU

HUAYCOLORO.CENTRAL PARAMONGA (23MW) La Central Termoelectrica de Cogeneración Paramonga, a cargo de la empresa Agro Industrial Paramonga S.A.A., esta ubicada a 210 km de Lima, en el distrito de Paramonga. La Central Termoelectrica cuenta con una potencia instalada de 23 MW, con miras a poder autosatisfacer su consumo energético y vender los excedentes a la Red Interconectada Nacional. Es una central de cogeneración que utiliza el bagazo de caña de azúcar como fuente de energía para la producción de electricidad. Tiene una producción anual aproximada de 115 GWh. Esta central estuvo en operación antes de la adjudicación de la primera subasta RER. Cabe resaltar que la empresa Agro Industrial Paramonga, tiene como principal actividad productiva el aprovechamiento de la caña de azúcar, de lo cual entre sus principales productos se encuentran: 1. Azucar para consumo, blanca y rubia : Es el producto sólido cristalizado, obtenido directamente del jugo de azúcar de caña, mediante procedimientos apropiados, constituidos esencialmente por cristales de sacarosa, cubierta por una película de miel madre 2. Melaza: La melaza es un líquido viscoso y denso, con una concentración de sólidos. Es utilizada como materia prima para la preparación del mosto en el proceso de obtención de alcohol. 3. Bagazo: El bagazo es un subproducto de la molienda de caña, es aproximadamente el 30‰ de la molienda de caña, este sale del último molino de trapiche se conduce a la caldera para que sirva como combustible y produzca el vapor, que se emplea en la turbina para de esta forma lograr el movimiento del turbogenerador para producir parte de la energía eléctrica que es vendida a la red del SEIN.

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DESCRIPCION DEL PROCESO El principal insumo es la caña de azúcar y a partir de esta se logra una serie de productos. A la caña se le extrae el jugo y se obtiene el bagazo como un subproducto. Con el primero, el jugo, se utiliza para la fabricación de azúcar y como un sub producto de este proceso de obtiene melaza la cual mediante procesos de fermentación y destilación permite obtener alcohol. El segundo, el bagazo, sirve para producir vaporen la caldera y este, a su vez energía eléctrica en el turbo generador antes de ingresar al proceso de producción de azúcar. Agro Industrial Paramonga tiene 10 mil hectáreas de cultivo, de las cuales mil se riegan por goteo. El ciclo de crecimiento de la caña culmina a los 15 meses, se cosechan en torno a 30 hectáreas por día y se procesa aproximadamente 4 mil toneladas de caña diarias. Además, participan alrededor de mil 400 colaboradores y la planta está al 90% de su capacidad total. La caña de azúcar es cosechada manualmente y llega a la fábrica en camiones, que la descargan en la mesa de caña y de allí pasa al desfibrador, donde se la prepara para una mejor extracción del jugo que se realiza en los molinos de trapiche que son accionados por motores eléctricos. El jugo obtenido, denominado mezclado, pasa por un proceso de clarificación para eliminar impurezas y se obtiene uno clarificado, que luego llega al proceso de evaporación. En este último tramo se cuenta con el Reboiler, el primero de su tipo en el país. Hay que tener en cuenta que el jugo de caña clarificado es un 85% agua y un 15% sacarosa, por lo que para obtener azúcar, como tal, hay que eliminar toda el agua. La caña de azúcar es cosechada manualmente y llega a la fábrica en camiones, que la descargan en la mesa de caña y de allí pasa al desfibrador, donde se la prepara para una mejor extracción del jugo que se realiza en los molinos de trapiche que son accionados por motores eléctricos. El jugo obtenido, denominado mezclado, pasa por un proceso de clarificación para eliminar impurezas y se obtiene uno clarificado, que luego llega al proceso de evaporación. En este último tramo se cuenta con el Reboiler, el primero de su tipo en el país. Hay que tener en cuenta que el jugo de caña clarificado es un 85% agua y un 15% sacarosa, por lo que para obtener azúcar, como tal, hay que eliminar toda el agua.

22 Después que el jugo ha sido concentrado en la evaporación se obtiene el jarabe crudo, que pasa una vez más a la clarificación para quitarle más impurezas. De ahí ingresa a los tachos de cocimiento como jarabe clarificado en el que se forman las masas, que son de tres tipos, Pura, Baja y de Tercera, en el que se forman, además, los cristales. En el proceso de centrifugado se separan los cristales de las masas, las masas sin cristales se denominan mieles que se reprocesan hasta agotarlas. Los cristalizados van al secador Vetek, y de ahí a la sección de envasadora automática en formatos de medio, uno, dos y cinco kilos. Se enfarda además en bolsas máster de 10 kilos y en sacos de 50 kilos. Luego bolsas y fardos pasan a los almacenes que tiene una capacidad de 10 mil toneladas.

Figura 8 Distribución de planta para producción de azúcar – FUENTE: EKOS, Portal de Negocios

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CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Propiamente la planta de cogeneración cuenta con la configuración que se muestra en la figura 2. Como se puede apreciar, la planta cuenta con tres Evaporadores, un sobrecalentador, un Caldero Acuotubular Bagacero, dos precalentadores, un Condensador, un Tanque desaireador y una Turbina de Condensación Siemens de 23 MW. 1. Caldero Acuotubular Produce 115 tn/h de vapor con una temperatura de 400 °C y 42.5 bar de presión. Este vapor circula por una tubería de 12” sch. 80, conectada a una turbina SIEMENS que esta ubicada en la casa de maquinas. La turbina entrega vapor de extracción a una temperatura de 126°C y 2.39 bar de presión, colectada en una tubería de 36” sch. 10, que es dirigida hacia la nave de molinos. El flujo de vapor no extraído para el proceso de elaboración de azúcar continuará expandiéndose en la turbina hasta una presión máxima de 0.16 bar, generando potencia eléctrica.

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Figura 9. Caldero Acuotubular, bagacero

2. Turbina Siemens La planta cuenta con una turbina de condensación de 23 MW, con las siguientes características de placa:

3. Generador Eléctrico

4. Subestación

5. Condensador

6. Torre de Enfriamiento

7. Molinos

25 Configuración Térmica de la Planta de Cogeneración Paramonga I

Figura 10. Esquema de planta termoeléctrica de cogeneración Paramonga – Elaboración Propia

26 CENTRAL TERMOELECTRICA HUAYCOLORO – 4MW

Tiene una producción anual aproximada de 28 GWh. Está constituida por 250pozos de captación de biogás, un gasoducto de más de 15 km y una modernaestación de succión y quemado automatizado. Tiene una subestación que se interconecta al SEIN mediante una red de sub transmisión de 5.95 km. Su fuente de energía proviene de las plataformas del relleno sanitario

Figura 11 : Ubicación de PETRAMAS Fuente: PÉTRAMAS.

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Introducción: La Central Térmica de Biomasa de Huaycoloro es la tercera de su tipo en Latinoamérica, detrás de México y Brasil. La obra contó con el apoyo del Banco Mundial y el aval de las Naciones Unidas La primera planta de energía eléctrica renovable Central Térmica de Biomasa de Huaycoloro inició operaciones el 28 de octubre del 2011 y gracias a ella los tres millones y medio de kilos diarios de basura que recibe el relleno sanitario de Huaycoloro y que constituye alrededor del 42% de los residuos sólidos que genera toda la ciudad de Lima Metropolitana, se convierten en energía eléctrica que abastece a miles de peruanos al iniciarse su conexión al SEIN (Sistema Eléctrico Interconectado Nacional). La planta, que tiene una potencia de 4.8 MW hora, cuenta con el auspicio del Banco Mundial y el aval de las Naciones Unidas. Precisamente, el acto de inauguración de la planta contó con la asistencia del representante de la Oficina del Banco Mundial Ing. Ousmane Dione. , además de importantes autoridades y personalidades del sector gubernamental nacional e internacional. Tres mil quinientas toneladas al día de basura orgánica sirven para que más de 28 mil peruanos gocen de energía eléctrica en sus hogares. El uso de biogás es una opción

28 ecológica que el Estado y la empresa privada promueven para enfrentar el cambio climático y proteger el medioambiente. Petramás tiene dos plantas de relleno sanitario, Huaycoloro en Huachipa y Modelo en el Callao. Recientemente, el Banco Mundial eligió a la planta del Callao como ejemplo para replicar nuevas experiencias en otras regiones del país, entre ellas en Cusco. El Banco Mundial realizó el taller “Mecanismos de Gestión de Residuos Sólidos en la Región Cusco” y organizó una visita al Callao. Liderados por John Morton, especialista senior en medioambiente de la región de América Latina y el Caribe del Banco Mundial, los asistentes recibieron charlas sobre el cuidado del medioambiente. “Este es un ejemplo de la conversión de un botadero en relleno sanitario hasta el Proyecto de Mecanismo de Desarrollo Limpio. Este proyecto de Petramás que genera energía eléctrica a partir de la basura, emplea el biogás generado en las plataformas del relleno sanitario Huaycoloro para la generación eléctrica, para lo cual se ha instalado una moderna estación automatizada de limpieza de biogás, una moderna central de Generación de 4.8MWh, una sala de control, una subestación de elevación de voltaje de 480V a 22,900V, una red de transmisión de 5.5 Km y una subestación de recepción para la interconexión con las redes del SEIN.

Relleno de Sanitario: El Relleno Sanitario Huaycoloro se ubica a la altura del Km 7 dela Quebrada de Huaycoloro, San Antonio de Chaclla, Provincia de Huarochirí. Es el primer relleno privado de Perú, tiene una extensión de 1570 hectáreas e inició sus operaciones en 1994.Su vida útil es de 40 años por etapa de 85 hectáreas, y su capacidad instalada es de 200 años.

Figura 12: Relleno sanitario de Huaycoloro Fuente: PÉTRAMAS.

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Datos técnicos de la central térmica Biomasa Huaycoloro

Tabla Nº 02: Cuadro de datos técnicos Fuente: PÉTRAMAS

SISTEMAS: PRIMERA ETAPA: CONVERSIÓN DEL METANO A DIÓXIDO DE CARBONO (1994) 

Relleno sanitario huaycoloro. (desconoció de la basura.)3.5 mll de basura diario



Pozas captadoras del biogás.(250 pozas)



Gasoducto. (longitud 20 km. succión de 4400 pies cúbicos de biogás diarias.)



Planta de conversión.(fler de 15 m. conversión de CH4 a co2 a t. de 1600 grados)

SEGUNDA ETAPA: ANERGIA RENOVABLE (CENTRAL TÉRMICA)-28.10.20111. 

Planta de purificación. (transformación del biogás en combustible)



Central de generación. ( 3 motores de 2 megas cada uno – genera 4.8 Mwh)



Red de trasmisión. ( Transporte de 5.5km)



Subestación de recepción. (Distribuido por el SEIN)

FUNCIONAMIENTO:

Este proyecto de Petramás que genera energía eléctrica a partir de la basura, emplea el biogás generado en las plataformas del relleno sanitario Huaycoloro para la generación eléctrica.

30 Los tres millones y medio de kilos diarios de basura que recibe el relleno sanitario de Huaycoloro y que constituye alrededor del 35% de los residuos sólidos que genera toda la ciudad de Lima, actualmente se convierte en energía eléctrica que abastece a miles de limeños El relleno sanitario de Huaycoloro procesa 3,800 toneladas diarias de residuos.

Figura 13: Círculo virtuoso de los desechos sólidos Fuente: PÉTRAMAS

En los últimos años, el relleno sanitario de Huaycoloro acumuló más de 20 millones de toneladas de residuos sólidos, lo que produjo gases metano, segundo elemento de efecto invernadero. Por esta razón, comenzó el programa para captar y destruirlos gases nocivos para el medioambiente mediante una estación de succión. En una primera etapa los gases como el metano eran quemados, pero actualmente son utilizados como combustibles para producir electricidad. El sistema de biogás está compuesto por 250 pozos de succión perforados a 10 metros de profundidad y distribuidos en tuberías de polietileno de una extensión de 15 kilómetros que van por toda la extensión del relleno. El sistema está compuesto por una moderna estación de succión y quemado automatizada. La proyección de la empresa es reducir el equivalente a 2000,000 tCO2 en los primero 7años.

31 La Central Térmica Huaycoloro comprende: Abastecimiento de biogás, Casa de fuerza, obras civiles y electromecánicas, Subestación elevadora 0.48/22.9kv, 60Hz ubicada en el distrito de San Antonio, provincia de Huarochirí, departamento de Lima. La Central Térmica de Biomasa de Huaycoloro, con una inversión de 14 millones de dólares, tiene una potencia instalada de 4.8 megavatios (Mw) para abastecer al Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN).

Figura 14: Vista Total de la Central Fuente: PÉTRAMAS

32 FOTOS DE LA CENTRAL HUAYCOLORO

Anexo N° 01: Planta de Tratamiento de Biogás Fuente: PÉTRAMAS

Anexo N° 02: Planta de Tratamiento de Biogás Fuente: PÉTRAMAS

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Anexo N° 03: Estación de Quemado de Excesos de Gas Fuente: PÉTRAMAS

Anexo N° 04: Casa de Fuerza Fuente: PÉTRAMAS

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Anexo N° 05: Subestación de Entrega del Suministro (Luz del Sur) Fuente: PÉTRAMAS

Anexo N° 06: Grupos de Generación Eléctrica Instalados Fuente: PÉTRAMAS

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Anexo N° 07: Grupo Generador N° 1 Fuente: PÉTRAMAS

Anexo N° 08: Caseta de Transformación (Subestación y Transformadores de 0.48 kV/22.9 kV) Fuente: PÉTRAMAS

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Anexo N° 09: Tableros de Control y Servicios Auxiliares Fuente: PÉTRAMAS

Anexo N° 09: Equipos de Protección en Subestación Fuente: PÉTRAMAS

37 OTRAS CENTRALES DE BIOMASA EN EL PERU CENTRAL DE BIOMASA LA GRINGA V (3.2 MW) (Ubicado en Huarochiri – Lima) Fuente de energía : Residuos Urbanos (gas de huaycoloro) Tiene una producción anual estimada de 14 GWh. Está constituida por 250 pozos de captación de biogás y un gasoducto de más de 15 km Tiene instalada una subestación que se conecta al SEIN mediante una red de sub transmisión de 5.95 km. La C.B. La Gringa V se encuentra ubicada en las proximidades de Cajamarquilla, provincia de Huarochirí, departamento de Lima. Contempla la instalación de dos grupos electrógenos de 1,6 MW (c/u) que utilizarán el excedente de biogás de la C.T.B. Huaycoloro. La Empresa “Petramás S.A.C.” está asumiendo las acciones del Concesionario “Energía Limpia” propietaria del Proyecto Central Biomasa” La Gringa”, Asumiendo las obligaciones de la inversión del costo total del proyecto.

CENTRAL TERMOELECTRICA DE BIOMASA HUAYCOLORO II – 2.4MW (Ubicado en Huarochiri callao) Fuente de energía : Biogas.

CENTRAL DE BIOMASA SAN JACINTO – 21.71 MW (Ubicado en Santa Ancash) Fuente de energía : Bagazo de caña

CENTRAL TERMOELECTRICA MAPLE ETANOL – 37.52 MW (Ubicado en Paita – Piura) Fuente de energía : El follaje y el Bagazo de la caña de azúcar. La Central Termoeléctrica Maple Etanol genera.energía eléctrica usando el bagazo, que es un subproducto del proceso de producción del etanol usando como materia prima la caña de azúcar. La Central se ubica dentro de la Planta de Producción de Etanol localizada en el Departamento de Piura.

Para efectos de la inyección de energía al Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN), la Central de Generación se conecta a la Sub Estación Piura Oeste (SEPO), componente del SEIN ya existente, utilizando un transformador de potencia de 40/50 MVA que elevará la tensión de generación (13,8 kV) a 60 kV y una línea de transmisión en 60 kV.

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CONCLUSIONES



Los residuos agrícolas y forestales del Perú son recursos que actualmente no son explotados comercialmente y que presentan un gran potencial como fuente de energía primaria por lo que se requiere mejorar la capacidad del país en el conocimiento del uso que actualmente existe sobre la biomasa con fines energéticos.



En el Perú la agricultura, agroindustria y la industria de la madera generan anualmente más de 10 247,00 TM de residuos susceptibles de ser aprovechados energéticamente.



La valoración energética indica un potencial de 2´993,506 TEP constituido principalmente por residuos de la cosecha de la caña de azúcar (20.6 %), tallos, hojas y coronta del maíz (35.25%), bagazo y (17.4%), cascarilla de arroz (4.46%) y pajilla de arroz (13.6%, broza de espárrago (2.23%), broza de algodón (5.7%) y viruta y aserrín (0.8%).



Los departamentos con mayor potencial son: La Libertad (26%), Lambayeque (16.7%), Lima (13%), San Martín (7.1%), Piura (11.7%) e Ica (6.23%).

CONCLUSIONES 

DE POTENCIA DE BIOMASA EN EL PERU

Los residuos agrícolas y forestales del Perú son recursos que actualmente no son explotados comercialmente y que presentan un gran potencial como fuente de energía primaria por lo que se requiere mejorar la capacidad del país en el conocimiento del uso que actualmente existe sobre la biomasa con fines energéticos.



En el Perú la agricultura, agroindustria y la industria de la madera generan anualmente más de 10 247,00 TM de residuos susceptibles de ser aprovechados energéticamente.



La valoración energética indica un potencial de 2´993,506 TEP constituido principalmente por residuos de la cosecha de la caña de azúcar (20.6 %), tallos, hojas y coronta del maíz (35.25%), bagazo y (17.4%), cascarilla de arroz (4.46%) y pajilla de arroz (13.6%, broza de espárrago (2.23%), broza de algodón (5.7%) y viruta y aserrín (0.8%).

39 

Los departamentos con mayor potencial son: La Libertad (26%), Lambayeque (16.7%), Lima (13%), San Martín (7.1%), Piura (11.7%) e Ica (6.23%).

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Edminister.N.(1997).Energias Renovables, Ciudad de Mexico:Editorial Mc Graw Hill Contrumatica,C.(2015).Biomasa

energía

Renovable

y

aparatos

de

medida.

Recuperado

de

https://www.construmatica.com/construpedia/Ventajas_e_Inconveniente s_del_Aprovechamiento_Energ%C3%A9tico_de_la_Biomasa Huber.C.(2015).Potencial

de

la

Biomasa

en

el

Perú

Recuperado

de

https://es.scribd.com/document/362856480/Potencial-de-La-Biomasa-enEl-Peru#download

BIBLIOGRAFÍA Página Oficial de PETRAMAS http://www.petramas.com/proyecto-de-generacion-de-energia-electrica-a-partir-delbiogas/ DAMIENS, Alain, La biomasa: fundamentos, tecnologías y aplicaciones. Madrid 2008, 9na edición. Disponible en: http://books.google.co.ve/books?id=XaSSRAAACAAJ&dq=biomasa&hl=es&ei=OzBtTez oG8P68AbF1vGMDQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=5&ved=0CD0Q6AEwBA Blog de Energías Renovables, Erenovable.com, disponible en:

40 http://erenovable.com/2009/07/31/energia-de-biomasa/