Examinando por Autor "Toledo Torres, Mario"
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Publicación Desarrollo tecnológico de equipo generador de hidrógeno verde(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España), Universidad de Concepción - Chile. Departamento de Ingeniería Mecánica, 2024-10-22) Rojas Alvarado, Paula; Toledo Torres, MarioEl proceso de descarbonización se ha vuelto fundamental debido al cambio climático y sus consecuencias. Es aquí donde el hidrógeno verde (H2V) ha tomado un rol importante como combustible verde. El presente trabajo busca mejorar un reactor de water-splitting para generación de H2V, el cual cuenta con un primer prototipo validad experimental y numéricamente. Se prueba el segundo prototipo utilizando los mismos parámetros de operación del primero, con el fin de validarlo tanto numéricamente con un modelo matemático que describe el proceso, como con resultados experimentales. La temperatura alcanzada mejora aproximadamente en 200 K, y la producción de H2V en más de 5 mol. La eficiencia energética aumenta de un 0,028% a un 3,02% y la eficiencia de conversión de un 0,9% a un 1,1%. A lo largo del documento se presentan las características distintivas del nuevo prototipo, y la lógica de su aplicación.Publicación Diseño y análisis de rendimiento de un innovador generador de aire caliente de tipo dual que incorpora un quemador de medio poroso inerte(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España), Universidad Politécnica de Madrid. Departamento de Ingeniería Mecánica, 2022) Hernández Recabarren, Christian; Rosson Alegría, Christian; Toledo Torres, MarioEn el actual contexto de crisis climática y energética, se diseña y fabrica un innovador prototipo generador de aire caliente de funcionamiento dual (GAC-D), capaz de operar en modalidad directa e indirecta, el cual utiliza la tecnología de combustión en medios porosos inertes (MPI). El prototipo considera una potencia máxima del quemador radiativo de 20 kW, con un caudal de aire caliente variable desde 300 hasta 1.100 m3/h, y con saltos térmicos que van desde 20 hasta 100°C. Se desarrollaron pruebas experimentales para caracterizar su operación en función de la potencia, caudal de aire, salto y eficiencia térmica, y análisis de emisiones gaseosas. Los resultados de este estudio destacan el innovador diseño dual del equipo, con la ventaja de presentar bajas emisiones gaseosas y una elevada eficiencia térmica. Además de tener una alta gama de aplicaciones debido a la capacidad que tiene el quemador radiativo de operar a distintas potencias.Publicación Estudio paramétrico de las características de un reactor de medio poroso inerte en la combustión de mezclas de hidrógeno verde-gas natural(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España), Universidad Politécnica de Madrid. Departamento de Ingeniería Mecánica, 2022) Muñoz Herrera, Claudio; Skurtys, Olivier; Toledo Torres, MarioLa crisis climática que enfrentamos ha generado la necesidad de buscar alternativas menos contaminantes a los actuales combustibles, tecnologías y procesos. Se ha planteado que a futuro los gasoductos de gas natural existentes transporten mezclas con hasta un 20% de hidrógeno verde. El presente estudio numérico busca analizar el efecto de diferentes parámetros de diseño en el comportamiento térmico y de emisiones de un reactor de medio poroso inerte compuesto por esferas de alúmina. Se considera un modelo sin equilibrio térmico local y con cinética química detallada para la premezcla hidrógeno-gas natural-aire. Se determina que: (a) un aumento del diámetro de esfera reduce la temperatura máxima del sólido, (b) el aumento de la conductividad térmica del sólido reduce su gradiente térmico y no afecta significativamente su temperatura máxima, y (c) las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) y monóxido de carbono (CO) son de 25 y 1 ppm, aproximadamente.Publicación Generación de hidrógeno a partir de la gasificación solar de combustibles sólidos utilizando un reactor de medios porosos híbrido(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España), Universidad Politécnica de Madrid. Departamento de Ingeniería Mecánica, 2022) Arriagada Romero, Andrés; Arancibia Arancibia, Natalia; Hayes, Robet E.; Nikrityuk, Petr; Toledo Torres, MarioHidrógeno (H2) y gas de síntesis pueden ser producidos a partir de diversas fuentes mediante reformado de vapor y oxidación parcial. La combustión híbrida filtrada (HFC) consiste en la gasificación de combustibles sólidos o, simultáneamente, en el reformado de combustibles gaseosos y sólidos, sosteniendo reacciones homogéneas y heterogéneas, alcanzando altas temperaturas en el frente de reacción. Este trabajo desarrolla un modelo matemático para generar H2 utilizando un reactor HFC, mediante gasificación del combustible sólido con aporte solar, utilizando COMSOL Multiphysics. Se consideró un lecho poroso de esferas de alúmina y partículas de carbón sub-bituminoso dispuestas aleatoriamente y concentrando la energía solar mediante una placa emisora. El rendimiento de hidrógeno fue 86.5%, eficiencia solar-combustible 49.5% y eficiencia energética 72.3% para 600 kW/m2 de potencia solar. En base a los resultados, esta investigación proyecta la producción de H2 a partir de combustibles fósiles, representando una línea base para la gasificación solar.Publicación Modelación numérica de un reactor de water-splitting termoquímico de dos etapas basado en un ciclo reducción-oxidación de óxido de cerio(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España), Universidad Politécnica de Madrid. Departamento de Ingeniería Mecánica, 2022) Rojas Alvarado, Paula; Alegría Galetovic, Nicolás; Toledo Torres, MarioEl cambio climático ha vuelto fundamental el proceso de descarbonización, donde aparece el hidrógeno verde como combustible alternativo. Este trabajo propone un modelo matemático para simular el proceso termoquímico de producción de hidrógeno verde mediante water-splitting, a partir de un reactor cilíndrico de medio poroso compuesto por óxido de cerio, el cual es irradiado solarmente. Las ecuaciones de conservación de masa, energía, especie química y de variación de concentración de vacancias, se resuelven mediante el método TDMA. La cinética de reacción para la etapa de reducción y oxidación se contrastan con datos experimentales de la literatura. Los resultados de producción de hidrógeno verde se encuentran entre 0.74-1.15 mol de H2, y se realiza un análisis de sensibilidad para determinar las variables relevantes del proceso. A lo largo del documento se presentan las características técnicas del reactor de medio poroso propuesto, el cual se encuentra actualmente en construcción.