Examinando por Autor "Mendoza Fandiño, Jorge Mario"
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Publicación Acceso abierto Análisis de un sistema de almacenamiento de energía solar térmica basado en materiales de cambio de fase para aplicaciones de calentamiento de aire(CONASIE 2019, 2022-11-17) Villadiego Medrano, Duban; Oquendo Meza, Amaury; Martínez Guarín, Arnold Rafael; Mendoza Fandiño, Jorge MarioEl aprovechamiento de la energía solar para aplicaciones domésticas e industriales se ha visto obstaculizado debido a su naturaleza intermitente, en este contexto, se han implementado diversos sistemas de almacenamiento de energía térmica (TES) en los dispositivos de aprovechamiento de radiación solar, para mitigar este problema. Estos utilizan calor sensible y latente para almacenar calor en momentos de alta radiación y posteriormente liberarlo en instantes de poca radiación. En la presente investigación se evalúa, experimentalmente, el impacto de la implementación de materiales de cambio de fase en colectores solares de placa plana en las condiciones de temperatura y radiación solar del departamento de Córdoba en Colombia, para comparar la eficiencia térmica entre ellos en operación transitoria. También se utiliza modelación por medio de dinámica de fluidos computacional (CFD), evaluando la transferencia de calor y comparándolo con los resultados experimentales. En esta investigación se analizan los parámetros que afectan el rendimiento térmico del calentador de aire solar de placa plana, con y sin PCM. Estos parámetros incluyen la radiación solar, la diferencia de temperatura del aire a través del calentador y la eficiencia térmica instantánea. En esta investigación se encontró que el sistema de almacenamiento de energía térmica permite obtener una mayor eficiencia térmica, además en momentos donde hay poca radiación solar se obtuvo temperaturas constantes a través del colector, garantizando mejor operación y desempeño.Publicación Acceso abierto Análisis exergético local de la gasificación de los residuos de la agroindustria del maíz en un reactor de tubos concéntricos(UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA, 2022-10-26) Sofán Germán, Stiven Javier; Mendoza Fandiño, Jorge Mario; Rhenals Julio, Jesús DavidSe desarrolló un modelo numérico para simular el proceso de gasificación de biomasa en un reactor de tubos concéntricos usando un enfoque euleriano-Lagrangiano a través de la mecánica computación del fluido (CFD). La biomasa se modeló en el marco de Lagrange usando el modelo de fase discreta (DPM) con interacción de fase continua. La incorporación de la mecánica computacional de fluidos permite representar escenarios que involucren procesos de conversión termoquímica orientados a la maximización del poder caloríficos del gas de síntesis, volviéndolos una herramienta más precisa de valorización de biomasas no maderables en el proceso de gasificación en el reactor de tubos concéntricos. Fue desarrollado un balance exergético local para determinar la cantidad de exergía destruida a lo largo del reactor de tubos concéntricos y para así, ver que mejoras ingenieriles pueden hacerse a este tipo de reactores de tal manera que esa destrucción de exergía por los procesos que ocurren pueda disminuir.Publicación Acceso abierto Análisis termodinámico de la cogeneración de un motor de combustión interna acoplado a sistemas de refrigeración por absorción(UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA, 2022) Vega González, Taylor De Jesús De La; Mendoza Fandiño, Jorge Mario; Rhenals Julio, Jesús DavidEl objetivo de este trabajo es realizar un análisis energético y exergético de un sistema de cogeneración compuesto por un motor de combustión interna y un sistema de refrigeración por absorción mediante el software DSWIM. Se realizó un modelo termodinámico para ajustar las propiedades. Con el uso de los balances de masa y energía se calcularon parámetros de eficiencia basados en la Primera Ley de la Termodinámica. Con el uso del balance exergético se calcularon las eficiencias exergéticas del MC, SRA y del sistema total. Se obtuvo una potencia en el MCI de 1452kW con una eficiencia térmica de 31.68%. Se obtuvo una eficiencia global del sistema de 35.01%, donde se observa el crecimiento gracias al sistema de refrigeración el cual es de un 9.51%. La mayor irreversibilidad ocurre en la combustión, que participa en la media con el 75.42% de la total. La eficiencia exergética en el MCI fue de 31.38%. El calor extraído del evaporador fue de 153.06 kW, con un COP obtenido de 0.13. la eficiencia exergética del SRA fue de 31.62%, mientras que la eficiencia exergética global fue de 36.90%.Publicación Acceso abierto Comparación del uso eficiente de la energía entre una vivienda con manejo de energía tradicional y una vivienda automatizada con tecnología domótica(2022-08-24) Castillo Torres, Jorge Arturo; Soto Saez, Ruben Dario; Mendoza Fandiño, Jorge MarioHome automation brings tranquility, wellness, comfort, energy saving, time and money to the people, because through the efficient use of the energy and tecnology, it can intelligently control the different systems such as lighting, security, control of the use of water, gas, among others. The objective of this monograph is to verify if home automation can really be used as a tool to improve energy efficiency, reflected in safety, comfort and energy and economic savings in a single-family home, for this purpose some international and national reports on home automation were analyzed. home automation and its applicability. Initially, the background of the current use of electrical energy is presented, focusing on the existing problems of irrational use of energy and the incipient applications of energy efficiency. Subsequently, the concept of home automation is defined by referring to the technologies that guide and control the intelligent automation of the home, using energy efficiently and optimizing the quality of life of its inhabitantsPublicación Acceso abierto Diseño de la cámara de combustión de una cocina ecoeficiente a biomasa tipo rocket con mesocarpio de coco(Universidad de Córdoba, 2023-12-07) Fuentes Martínez, Luis Javier; Florez Padilla, Alex Alfonso; Rhenals Julio, Jesús David; Mendoza Fandiño, Jorge Mario; Martínez Guarín, Arnold Rafael; Arango Meneses, Juan FernandoEn Córdoba, las estadísticas indican que el 32,3% de los hogares utilizan leña para cocinar. De este porcentaje, el 66,3% se concentra en las zonas rurales. La mayoría de estos hogares utilizan cocinas tradicionales que emiten altos niveles de contaminantes. De ahí que sea necesario evaluar nuevas tecnologías capaces de aprovechar los residuos agrícolas. Para abordar este problema, diseñamos una cámara de combustión de tipo Rocket con un alimentador de combustible en ángulo de 45º paralelo a la entrada de aire. Realizamos la simulación de la cámara de combustión utilizando el programa ANSYS FLUENT 2023 R1. Este estudio adoptó un enfoque bidimensional y de estado estacionario, utilizando el modelo de turbulencia k-ε realizable y el concepto de disipación de remolinos para la interacción turbulencia-química. Además, la radiación se modeló utilizando el modelo P-1, y la inyección de partículas se simuló como una fase discreta (DPM). La simulación de este estudio alcanzó una tasa de convergencia de carbono del 99,916%, lo que dio como resultado una temperatura media de salida de 1161,6 K. En consecuencia, esto confirma que la configuración de estufa interna propuesta permite reducir los gases contaminantes al tiempo que presenta un excelente rendimiento energético.Publicación Acceso abierto Evaluación de la factibilidad de un sistema de almacenamiento térmico con material de cambio de fase para cocinas solares parabólicas, con miras a la cocción de alimentos en el departamento de Córdoba, Colombia(Universidad de Cordoba, 2024-02-27) Cogollo Torres, Cristina Isabel; Martínez Guarín, Arnold Rafael; Mendoza Fandiño, Jorge Mario; Arango Meneses, Juan Fernando; Palacio Vega, Mario AndrésLa investigación se centró en evaluar la viabilidad de un sistema de almacenamiento térmico con material de cambio de fase (PCM) para cocinas solares parabólicas en el departamento de Córdoba, Colombia, con el objetivo de mejorar la eficiencia en la cocción de alimentos. Tras evaluar cuatro PCM mediante una matriz de ponderación, se concluyó que el ácido oxálico es la mejor opción para ser implementado como sistema de almacenamiento térmico. Posteriormente, se llevaron a cabo experimentos utilizando cocinas solares parabólicas equipadas con dispositivos de almacenamiento térmico en configuraciones de diferentes espesores (DAT 1 cm y DAT 2 cm). Los resultados indicaron que los dispositivos con PCM lograron mantener temperaturas del fluido de trabajo más estables, destacándose el DAT de 2 cm por su mayor estabilidad térmica. Además, se comparó el desempeño de las cocinas solares con y sin dispositivos de almacenamiento térmico, evidenciando que, si bien los recipientes de cocción convencionales superan ligeramente a los dispositivos de almacenamiento térmico en la absorción de calor, estos últimos ofrecen una capacidad de almacenamiento de calor y estabilidad térmica superiores. Se sugiere explorar métodos alternativos para medir el calor absorbido por los dispositivos de almacenamiento térmico, considerando la transferencia de calor al material de cambio de fase, para obtener mediciones más precisas y completas del rendimiento de las cocinas solares parabólicas.Publicación Acceso abierto Evaluación de la producción de Biochar por medio de pirólisis lenta de residuos de la agroindustria del maíz en un reactor alotérmico(Universidad de Córdoba, 2024-02-24) Rhenals Hoyos, Jorge Emilio ; Mendoza Fandiño, Jorge Mario; Gómez Vásquez, Rafael David; Rhenals, Jesus; Doria Oviedo, Miguel EmigdioEl estudio se enfocó en evaluar la producción de biochar a partir de residuos de la agroindustria del maíz mediante pirólisis lenta en un reactor alotérmico. En primer lugar, se caracterizó la biomasa mediante análisis termoquímicos y físicos, revelando que tasas de calentamiento más altas resultaron en una liberación más rápida de volátiles durante la pirólisis de la tusa de maíz. Además, se encontró consistencia en los niveles de carbono, hidrógeno y nitrógeno, aunque las diferencias en la humedad podrían atribuirse a diversos factores. Se llevaron a cabo experimentos de pirólisis lenta de la biomasa, observando variaciones en la cantidad de biochar producido según diferentes configuraciones experimentales de temperatura y tasa de calentamiento. Se concluyó que se logró la producción de biochar bajo estas condiciones, destacando la influencia de los parámetros de proceso en el resultado final. Por último, se enfocó en caracterizar el biochar obtenido, encontrando que tanto la temperatura de pirólisis como la tasa de calentamiento son determinantes en su rendimiento y propiedades texturales. Al aumentar la temperatura se mejoró la calidad del biochar al incrementar su área superficial y rendimiento. Asimismo, una tasa de calentamiento más rápida aumentó la porosidad y el área superficial, pero disminuyó el rendimiento. Se sugiere que futuras investigaciones profundicen en la caracterización del biochar, centrándose en su capacidad para retener nutrientes y contaminantes, su estabilidad estructural y su capacidad de absorción de agua, para así explorar aún más sus aplicaciones potenciales.Publicación Acceso abierto Evaluación de las condiciones operativas de la tusa de maíz en un prototipo de gasificador bizona, empleando ANSYS CFD, con miras a su aprovechamiento como fuente de energía(2021-01-11) Lagos Torres, Luis Fernando; Pérez Martínez, Luis Alfredo; Mendoza Fandiño, Jorge MarioEste trabajo se desarrolla a partir de las herramientas de análisis que ofrece el análisis computacional fluido dinámico (CFD, por sus siglas en inglés), y en particular las que ofrece el software de simulación de ingeniería y diseño “ANSYS” versión 19, en el cual se realizaron múltiples simulaciones que replican los experimentos de gasificación realizados en el año 2019, en el proyecto “caracterización energética de los residuos de la agroindustria del maíz en un prototipo de gasificación multizona”, a través de una modelación en dos dimensiones del prototipo de gasificador bizona usado en este proyecto. Las simulaciones de las zonas de combustión y gasificación se hicieron de manera separada, dada la necesidad de realizar un análisis desde el punto de vista termo-energético en la zona de combustión y un análisis de composición para la zona de gasificación, para lo que se usaron los modelos de combustión no premezclada y de transporte de especies, respectivamente. Para realizar conclusiones sobre la composición de los gases producidos en la simulación respecto a los datos experimentales, se hizo un análisis comparativo del monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4), dada la importancia de estos componentes, en el uso de gas de síntesis como fuente de energía.Publicación Acceso abierto Evaluación de las condiciones operativas de la tusa de maíz en un prototipo de gasificador bizona, empleando ansys cfd, con miras a su aprovechamiento como fuente de energía.(2021-01-23) Pérez Martínez, Luis Alfredo; Lagos Torres, Luis Fernando; Mendoza Fandiño, Jorge Mario; Rhenals Julio, Jesús DavidEste trabajo se desarrolla a partir de las herramientas de análisis que ofrece el análisis computacional fluido dinámico (CFD, por sus siglas en inglés), y en particular las que ofrece el software de simulación de ingeniería y diseño “ANSYS” versión 19, en el cual se realizaron múltiples simulaciones que replican los experimentos de gasificación realizados en el año 2019, en el proyecto “caracterización energética de los residuos de la agroindustria del maíz en un prototipo de gasificación multizona”, a través de una modelación en dos dimensiones del prototipo de gasificador bizona usado en este proyecto. Las simulaciones de las zonas de combustión y gasificación se hicieron de manera separada, dada la necesidad de realizar un análisis desde el punto de vista termo-energético en la zona de combustión y un análisis de composición para la zona de gasificación, para lo que se usaron los modelos de combustión no premezclada y de transporte de especies, respectivamente. Para realizar conclusiones sobre la composición de los gases producidos en la simulación respecto a los datos experimentales, se hizo un análisis comparativo del monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4), dada la importancia de estos componentes, en el uso de gas de síntesis como fuente de energía.Publicación Acceso abierto Evaluación termoenergética de la co-digestión de la mezcla cascarilla de arroz y estiercol bovino en condiciones termofilicas(2023-01-26) Bonilla Gracia, Samuel Iván; Mendoza Fandiño, Jorge MarioIt is no secret that renewable energies are currently the fundamental basis for the energy sustainability of our humanity and the environment that surrounds us. Society at this time seeks to implement different energy alternatives to reduce the environmental damage that we have been carrying by the current energy system, which generates an exclusive dependence on fossil fuels. Due to this, different advances have been developed on new energy alternatives such as : Solar energy, wind energy, biomass and biogas. In Colombia, specifically in the department of Córdoba, there is a great capacity of accumulation of residual biomass by agro-industrial processes that have as a consequence a high production of rice husk biomass and bovine manure. This research seeks to evaluate the consequences of the co-digestion of the mixture of cattle manure and rice husk under thermophilic conditions [45-57] °C in an anaerobic reactor, which we consider the biomass components by means of experimental data and publications that share this information. Using the ADM1 model, which prioritizes the kinetics of the digestive process, the estimated retention time to be used for the reactor is 20 days and the results will help future experimental projects to continue the development of biogas studies under thermophilic conditionsPublicación Acceso abierto Factibilidad de un distrito térmico de enfriamiento urbano, accionado por gas de gasificación de biomasa en la ciudad de Montería(Universidad de Córdoba, 2024-08-20) Martinez Aguilar, Hector Armando; Mendoza Fandiño, Jorge Mario; Sagastume Gutierrez, Alexis; Vega Gonzalez, Taylor de Jesús de laLa biomasa ha surgido como una alternativa promisoria a los combustibles fósiles convencionales, que ha sido utilizada ampliamente en investigaciones enfocadas a las energías alternativas y en el campo industrial, la cual genera un menor impacto negativo en el ambiente al ser quemada en procesos termoquímicos de manera controlada (Moustakas et al., 2020). La utilización de biomasa tiene ventajas frente a otras fuentes de energía renovable, la cual puede ser almacenada fácilmente y no depende de las condiciones climáticas o ubicación geográfica. El biocarbón que puede ser obtenido a partir de biomasa ha mostrado altos niveles energéticos cuando se le compara con los combustibles derivados del petróleo (Khiari et al., 2019). En este contexto, la biomasa representa una alternativa viable en los procesos de cogeneración de energía eléctrica y calor, la cual exhibe propiedades adecuadas para ser usada como reemplazo de los combustibles convencionales de manera renovable y sostenible (Molino et al., 2016). Grandes cantidades de biomasa son obtenidas como subproductos o desechos de diferentes actividades económicas, principalmente en el campo agroindustrial. También, se obtiene biomasa de los residuos sólidos urbanos (RSU) que son generados diariamente en las ciudades. Debido a la alta disponibilidad de los RSU, su poder calorífico, y los problemas de disposición final que representan, se ha generado interés en usarlos como biomasa para obtener energía eléctrica e implementar sistemas de climatización (Acosta Rubio & Castro Camacho, 2021).Publicación Acceso abierto Generación de agua a partir de la condensación, empleando el efecto peltier(Universidad de Córdoba, 2024-11-12) Rodriguez Fernández, Santiago; Arroyo Canchila, Christian Alberto; Arango Meneses, Juan Fernando; Martínez Guarín, Arnold Rafael; Rhenals Julio, Jesús David; Mendoza Fandiño, Jorge MarioEste trabajo presenta un método para la obtención de agua a través de la condensación del vapor de agua presente en el ambiente, empleando el efecto Peltier. Se realizó una revisión exhaustiva de la literatura existente sobre diversos métodos de condensación, seleccionando las celdas Peltier como la opción más viable debido a su bajo costo, su poco consumo de energía y facilidad de implementación. El objetivo principal del proyecto fue diseñar y evaluar un dispositivo capaz de condensar agua presente en el ambiente implementando celdas de Peltier. Para ello, se implementaron etapas organizadas que abarcaron desde la revisión bibliográfica y selección de materiales hasta la construcción, pruebas y validación del prototipo final. Los resultados obtenidos demostraron un incremento significativo en la cantidad de agua condensada, pasando de 3.3 mL en el prototipo inicial a 11.9 mL en el prototipo final, con un consumo energético promedio de 71.48 W y 185.14 W, respectivamente. Estos resultados confirman el potencial de las celdas Peltier como una alternativa viable para la obtención de agua.Publicación Acceso abierto Implementación de celdas de combustible microbianas para el aprovechamiento energético de la biomasa residual obtenida de la postcosecha del cultivo de plátano(2023-02-28) Castro Silgado, Luis Miguel; Escobar Olaya, Rafael Andrés; Mendoza Fandiño, Jorge Mario; Rhenals Julio, Jesús David; Gastelbondo Pastrana, Bertha IrinaPublicación Acceso abierto Influencia de la presión, el tiempo de retención y la fracción de la mezcla en las propiedades energéticas, de transporte y almacenamiento de briquetas de cascarilla de arroz y tusa de maíz(Universidad de Córdoba, 2024-08-21) Otero Martínez, Daniel; Mendoza Fandiño, Jorge Mario; Rhenals julio, Jesus David; Doria Oviedo, Miguel Emigdio; Bonilla Gracia, Samuel IvánEn la actualidad se han implementado diversas alternativas de combustibles para la generación de energía que disminuyan el impacto ambiental y que permitan el desarrollo y uso de tecnologías limpias. Dado lo anterior, la biomasa residual se ha erigido como combustible que no solo cumple con esas características; sino que permite la diversificación de la matriz energética. Sin embargo, cuando se desea usar la cascarilla de arroz y la tusa de maíz para su aprovechamiento energético, existe el problema que su manipulación y transporte se dificulta por su baja densidad. Es por esto por lo que se hace necesario densificarlas sin que esto afecte sus propiedades energéticas. En consecuencia, esta propuesta dirige sus esfuerzos a la investigación de la influencia de los parámetros de briquetado (presión de compactación, tiempo de retención y fracción de la mezcla) sobre las propiedades energéticas, de transporte y almacenamiento de briquetas de mezclas de cascarilla de arroz y tusa de maíz realizando análisis de TGA y ensayos de durabilidad mecánica y resistencia a la compresión de las muestras, evaluando como variables respuesta la densidad, el índice de durabilidad, la resistencia mecánica y el poder calorífico, para identificar correlaciones entre los rangos de variables de entrada con el comportamiento en las propiedades en mención de las briquetas.Publicación Acceso abierto Modelación numérica de la co combustión de carbón y tusa de maíz pulverizados(2022-11-17) Doria Oviedo, Miguel Emigdio; Mendoza Fandiño, Jorge MarioEn este trabajo se desarrolla mediante la dinámica de fluidos computacional (CFD) un modelo numérico de la co-combustión de carbón mineral y tusa de maíz pulverizado en una cámara de combustión a escala para combustibles pulverizados con el fin de estudiar el factor de emisiones y rendimiento energético del proceso. Para el modelo se usan de ecuaciones de Navier-Stokes, un modelo Lagrange-Euler para la trayectoria de las partículas, el modelo de turbulencia standard k épsilon, modelo de radiación DO, transporte de especies, modelo de dispersión, se definen los tamaños de partícula y su distribución Se tomaron datos de artículos anteriores sobre las propiedades energéticas de los combustibles a usar, así como la forma de estos. Al tener todos los parámetros y condiciones se simuló el proceso para cada tipo de mezcla usada. Al obtener los resultados, estos se analizan las emisiones de SOx, NOx, CO2 de lo cual se observó una disminución en las emisiones de los contaminantes a medida de que se agregaba biomasa y se validaron con las emisiones características de la combustión para carbón pulverizado.Publicación Acceso abierto Revisión del estado del arte en el uso de la exergía como método en la industria específicamente la minimización de exergía destruida(2022-11-16) Arrieta León, Juan Aldair; Mendoza Fandiño, Jorge MarioEn la presente monografía se realiza un estudio comparativo sobre revisión del estado del arte en el uso de la exergía como método en la industria específicamente la minimización de exergía destruida reportados en la literatura. La exergía del sistema se define como el mayor trabajo fundamental que se puede hacer en un sistema y un entorno de referencia determinado. Se puede mencionar que la exergía es una herramienta termodinámica útil para lograr la irreversibilidad del sistema. Tratar el entorno de referencia como un estado muerto es fundamental para evaluar el sistema en diferentes condiciones ambientales con el fin de calcular su energía disponible real. Sin embargo, el análisis de exergía por sí solo puede no representar los efectos de por vida de todo el sistema. A partir de esto el análisis exergético basa su aplicación a la investigación de procesos y sistemas les permite aportar mejoras técnicas y un uso más eficiente de los recursos. Estimar las pérdidas de exergía puede identificar posibles ganancias de eficiencia que pueden mejorar el rendimiento del proceso y reducir el impacto ambiental además de esto se discuten técnicas o métodos exergéticos. Se encontró que estos métodos como exergía extendida, el método de exergía acumulada y la evaluación del ciclo de vida exergético permite establecer los efectos de las configuraciones planteadas, en la disminución de los costos exergéticos del sistema en la industria, y de esta forma comprobar que la minimización de la exergía destruida conlleva a una disminución en los costos exergéticos.