caracterización tecnica de un quemador experimental tipo cañon de alta presión

7/23/2019 Caracterizacin Tecnica de Un Quemador Experimental Tipo Caon de Alta Presin

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CARACTERIZACIN TECNICA DE UN QUEMADOR EXPERIMENTAL TIPOCAON DE ALTA PRESIN

LEANDRO JIMENEZ GARCIA

EDWIN ELEANDRO MEJIA CARDONA

(ESTUDIANTES INGENIERA MECNICA)

Antep!"e#t!

D$e#t!%

JUAN ESTE&AN TI&AQUIR G'IMUTP* In+en$e! Me#,n$#!

UNI-ERSIDAD TECNOLGICA DE PEREIRAACULTAD DE INGENIERA MECNICA

Pee$.* e/e! 0e 1223


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CARACTERIZACIN TECNICA DE UN QUEMADOR EXPERIMENTAL TIPOCAON DE ALTA PRESIN

LEANDRO JIMENEZ GARCIA

EDWIN ELEANDRO MEJIA CARDONA

(ESTUDIANTES INGENIERA MECNICA)

Antep!"e#t!

UNI-ERSIDAD TECNOLGICA DE PEREIRAACULTAD DE INGENIERA MECNICA

Pee$.* e/e! 0e 1223


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ANTEPRO4ECTO

5' TTULO DEL PRO4ECTO

Caracterizacin Tcnica de un Quemador Experimental Tipo Can de AltaPresin

1' ORMULACIN DEL PRO&LEMA

Basados en el proyecto del grupo de investigacin en sistemas trmicos ypotencia mecnica de la acultad de !ngenier"a #ecnica Diseo, construccin,control y pruebas de un quemador experimental tipo can de alta presin de

ACPM, para el Laboratorio de Trmicas,despus de las ases realizadas$ se %ace

evidente la necesidad de realizar un estudio de las caracter"sticas tcnicas$ entrminos de eiciencia de com&ustin$ calor producido$ y consumo energtico$ paracumplir con las normatividades existentes'

6' JUSTIICACIN

Este proyecto de grado %ace parte de una de las etapas dentro del proyecto()iseo$ construccin$ control y prue&as de un *uemador experimental tipo cande alta presin de ACP# para el +a&oratorio de Trmicas, del grupo deinvestigacin en -istemas Trmicos y Potencia #ecnica' Es as" como en estanueva ase se &usca llevar a ca&o una caracterizacin tcnica del *uemadorcomo un paso ms en la determinacin de parmetros de uncionamientonecesarios para el desempeo ptimo al *uemar un determinado com&usti&le'

Aportando con esto nuevos elementos *ue sirvan como %erramienta no solo al+a&oratorio de Trmicas de la .acultad de !ngenier"a #ecnica$ sino tam&in alsector industrial de la regin *ue emplea este tipo de m*uinas con el propsito deo&tener energ"a elctrica y vapor'

7' O&JETI-OS

7'5 O&JETI-O GENERAL

Caracterizar tcnicamente un Quemador Experimental Tipo Can de AltaPresin$ mediante prue&as &asadas en normas tcnicas


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7'1 O&JETI-OS ESPECICOS

Buscar documentacin correspondiente a los *uemadores comerciales y

conocer los parmetros *ue se de&en tomar para su utilizacin'

Buscar normas tcnicas$ las cuales indi*uen como se de&e realizar los

determinados procedimientos para %allar los parmetros del *uemador'

)isear las prue&as de tal orma de *ue se de cumplimiento a los pasos

indicados por las normas

/ealizar las prue&as diseadas

3' MARCO REERENCIAL

3'5 MARCO DE ANTECEDENTES

El actual tra&a0o de grado %ace parte del proyecto Diseo, construccin, control ypruebas de un quemador experimental tipo can de alta presin de ACPM, parael Laboratorio de Trmicas,*ue %a sido liderado por el 1rupo de !nvestigacin en-istemas Trmicos y Potencia #ecnica$ la cual %a pasado por dos ases$ laprimera ase de diseo y construccin$ ue iniciada por estudiantes de la acultadde !ngenier"a #ecnica$ en la segunda ase se realiz la instrumentacin y control

entre estudiantes de la acultades de !ngenier"a #ecnica e !ngenier"a Elctrica$ aligual *ue cam&ios de me0oramiento en el sistema'

3'1MARCO CONCEPTUAL

ACPM% aceite com&usti&le para motor tam&in llamado com&usti&le )iesel$ seo&tiene por destilacin directa del petrleo y a condiciones normales23 atm y a456C7 tiene color claro a m&ar con las siguientes caracter"sticas8)ensidad8 9':; < 9':=5 2>g?m@7!nlama&ilidad8 superior a ;96C

Presin de vapor8 9'5 mm g'Contenido de azure8 9'2masa7Poder calor"ico8 superior a 39599 calDiscosidad8 '5: mm4?sCenizas8 9'92masa7


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At!8$9.#$:n%raccionar en pe*ueas gotas el com&usti&le para permitir *uemarlocon eectividad'

C.;!%es una orma de energ"a *ue se transiere entre dos sistemas de&ido a una

dierencia de temperatura'C.;! e$#!%cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de unaunidad de masa de una sustancia en un grado'

C.;! ;.tente% relativo a un cam&io de estado$ es la energ"a trmica necesariapara *ue un ilogramo de una sustancia cam&ie de un estado de agregacin aotro'

C,8.. 0e #!8/?


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C!nten$0! en NO1%Es el valor expresado en tanto por ciento del volumen de GF 4contenido en los productos gaseosos secos de la com&ustin con respecto alvolumen total de dic%os productos'

E>$#$en#$. 0e ;. #!8/?


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3'6'1' COM&USTIN

-e deine como la reaccin *u"mica entre un com&usti&le y un com&urente

2ox"geno7$ cuyo in es producir energ"a calor"ica y en la cual se orman productoscomo gases y cenizas' Cuando la reaccin de com&ustin es completa a partir delcar&ono e %idrgeno contenidos en los derivados del petrleo se o&tienen comoproductos dixido de car&ono2CF47 y agua24F7' Por el contrario$ si la com&ustines incompleta adicionalmente tiene lugar la ormacin de monxido decar&ono2CF7' +a com&ustin puede dar origen a otras emisiones como xidos$producto de la reaccin del ox"geno con elementos como azure$ %ierro y s"lice$*ue orman parte de la composicin de algunos com&usti&les'

3'6'6' ESTEQUIOMETRBA

la cantidad de ox"geno re*uerida para *uemar de manera neta los componentesde un com&usti&le se denomina ox"geno terico o aire' +a expresin general parala com&ustin de un com&usti&le es8

Cmn I 22mIn7?7F4 mCF4 I 2n?474F

m y n son el nJmero de tomos de car&ono e %idrogeno neto en el com&usti&lerespectivamente' Para *ue la com&ustin sea completa$ en la practica se re*uiereuna cantidad mayor *ue la terica del aire$ la cual se expresa como porcenta0e delaire terico y se denomina aire en excesoH adems para los ines relacionados conlos clculos de la com&ustin del aire se supone como 49'= moles de ox"geno yK='3 moles de nitrgeno atmosrico'

3'6'7' ELEMENTOS DE UN EQUIPO DE COM&USTIN

Cmara de com&ustin8 espacio cerrado donde se produce calor mediante laoxidacin *u"mica de un com&usti&le'

Quemador8 dispositivo *ue produce llama y cuya uncin es mezclar elcom&usti&le y el com&urente en proporciones tales *ue se encuentren en loslimites de lama&ilidad para lograr el encendido y una com&ustin completa'

En general la com&inacin de am&os de&e proporcionar los cuatro elementos&sicos de la com&ustin8 #ezcla "ntima de com&usti&le y com&urente Admisin de cantidades suicientes de com&urente para *uemar por completo

el com&usti&le


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Temperatura suiciente para encender la mezcla de com&usti&le y aire$ ycompletar su com&ustin

Tiempo necesario de residencia para *ue la com&ustin sea completa'

3'6'3' DEINICIN 4 PROPIEDADES DE COM&USTI&LES

se designan de sta manera a las sustancias ricas en car&ono y en %idrogeno *ueal *uemarse en presencia de ox"geno se transorma exotrmicamente2li&eranenerg"a7'

Calor de com&ustin8 cantidad de calor *ue se desprende cuando un mol de uncom&usti&le se *uema a temperatura y presin constante'

Potencia calor"ica8 numricamente igual al calor de com&ustin pero de signocontrario' -e expresa de acuerdo al estado del agua despus de la com&ustin8 Potencia calor"ica inerior2+D78 es el calor desprendido en la com&ustin

completa$ a presin constante y temperatura de 456C' El agua presente enestado l"*uido en el com&usti&le aparece en los productos de la com&ustincondensada'

Potencia calor"ica superior2D78 es el calor desprendido en la com&ustincompleta$ a presin constante y temperatura de 456C' El agua se encuentra enorma de vapor despus de la com&ustin'

Punto de inlama&ilidad8 m"nima temperatura a la cual los vapores de un li*uidoinlama&le orman una mezcla explosiva con el aire'

Discosidad8 propiedad de los luidos de&ida al rotamiento de sus molculas oresistencia *ue experimenta al movimiento'

3'6'' COM&USTI&LES LQUIDOS

+os com&usti&les l"*uidos se vaporizan o atomizan en el aire de com&ustin' Eltiempo$ la temperatura y la tur&ulencia son los criterios a tener en cuenta paralograr una &uena com&ustin'

+os tipos de *uemadores utilizados para com&usti&les l"*uidos se descri&en en lasiguiente ta&la8


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TIPO DE ENCENDIDO DESCRIPCIN

Quemadores de vaporizacin

El calor de la lama conviertecontinuamente el com&usti&le l"*uido envapor en el aire de com&ustin$ de modo

*ue la lama *ue se sostiene' Esteprincipio se utiliza en los sopletes$ en%ornos domsticos de caleaccin$estuas de *ueroseno y encendedoresde cigarrillos'

Quemadores atomizadores de aceite

-e roc"a com&usti&le desde una to&eracon presiones de 399 a @99 psi$ o loatomizan en aire o vapor a presiones de9'5 a 499 psi' +os "ndices de li&eracinde calor dependen de las propiedadesdel com&usti&le$ la concentracin de aire

en exceso$ la mezcla de aire ycom&usti&le$ y los niveles tolera&les de%umo'

' MTODO O ESTRUCTURA DE LA UNIDAD DE ANLISIS

En este momento %ay una norma A-#E para proceder en los ensayos 8

A-T# ):;:L99

39L)iciem&reL4999-tandard Test #et%od or Estimation o Get and 1ross eat o Com&ustion oBurner and )iesel .uels

' DISEO METODOLGICO

3' Acceso al la&oratorio de trmicas$ la&oratorio de modelos$ taller de soldadura yde m*uinas %erramientas$ salas de cmputo de la .acultad de !ngenier"a

#ecnica de la Mniversidad Tecnolgica de Pereira'

4' Asesor"a por parte de los proesores de la .acultad de !ngenier"a #ecnica dela Mniversidad Tecnolgica de Pereira$ acceso a los textos y experienciasconcernientes a los *uemadores y el QETCAP'


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@' Mtilizacin de ta&las$ planos tcnicos$ catlogos$ uentes electrnicas 2!nternet7acerca de *uemadores

' !nstrumentos de medicin de +a&oratorio de Trmicas tales como sensores de

temperatura$ medidores de lu0o y medidores de presin y analizador de gasesde com&ustin'

5' +os programas de computador *ue se utilizarn en la etapa de diseo son lossiguientes8

-olid Nord -tan0an Com&ustin2Programa del texto Termodinmica$ Ounus A' Cengel L #ic%ael A'

Boles7 Fice

F' ESQUEMA TEMTICO PRO-ISIONAL

!GT/F)MCC!G

CAP!TM+F38 #arco terico'

3'3'Tipos de *uemadores'3'4' Aplicaciones'

CAP!TM+F 48 Anlisis terico'

4'3' Estudio de los parmetros de uncionamiento de los *uemadores 4'4' Anlisis terico de normas tcnicas y seleccin 4'@' )iseo del proceso de realizacin de prue&as 4'' Anlisis este*uiometrico con los parmetros de uncionamiento

CAP!TM+F @8 Proceso de o&tencin de datos

@'3' Aplicacin del diseo de las prue&as segJn la norma seleccionada @'4' Ta&las y graicas de los datos o&tenidos

CAP!TM+F 8 Anlisis de datos

'3' Comparacin de los datos o&tenidos con datos tericos '4' Anlisis de posi&les causas de error y posi&ilidad de correccin'

CAP!TM+F 58 Parmetros para uncionamiento optimo


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CAP!TM+F ;8 Conclusiones y recomendaciones'

;'3' Conclusiones'

;'4' /ecomendaciones'B!B+!F1/A.!A

AGEF-

' PERSONAS QUE PARTICIPAN EN EL PRO4ECTO

DIRECTOR%Ruan Este&an Ti&a*uir 1' !#$ #-c'Proesor asistente'.acultad de !ngenier"a #ecnica'Mniversidad Tecnolgica de Pereira'

ASESORES%

Carlos Al&erto Frozco ' !#$ #-c'Proesor titular'.acultad de !ngenier"a #ecnica'Mniversidad Tecnolgica de Pereira'

Carlos Al&erto /omero' !#$ #-c'Proesor titular'Escuela de Tecnolog"a #ecnica'Mniversidad Tecnolgica de Pereira'

EJECUTORES%

+eandro Rimnez 1arc"aEdSin Eleandro #e0ia CardonaEstudiantes .acultad de !ngenier"a #ecnicaMniversidad Tecnolgica de Pereira


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52' RECURSOS DISPONI&LES%

Re#?

Re#?

+os puntos a'$ d' y e' sern recursos prestados por la acultad de !ngenier"a

#ecnica

Re#?$n.n#$e!


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55' CRONOGRAMA%

-e planea realizar las actividades del proyecto durante el primer y segundo

semestre del ao 4995$ de la siguiente orma8Tema?.ec%a .e& #ar A&r #ay Run Rul Ago -ep Fct Gov )ic

/evisin Bi&liogrica

Anteproyecto

!ntroduccin

Cap"tulo 3

Cap"tulo 4

Cap"tulo @

Cap"tulo

Cap"tulo 5

Cap"tulo ;Ela&oracin del

documento-ustentacin


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51' &I&LIOGRAA

A-#E8 T%e American -ociety o #ec%anical Engineers' Gorma estandar acerca de*uemadores' .uente o&tenida de8%ttp8??SSS'tec%street'com?cgiL&in?detailUprodutVidW@3;@

ACE/CA/8 unidad de asistencia para la pe*uea y mediana industria' Principiosde com&ustin' .uente o&tenida de8%ttp8??acercar'org'co?industria?manuales?com&ustion?94proceso'pd

CFG-ERF ACA)X#!CF MG!DE/-!)A) TECGF+1!CA )E PE/E!/A'!e"lamento del traba#o de "rado para todos los pre"rados ' Pereira$ Colom&ia8MTP$ )iciem&re de 3==K$ p'8 ACME/)F 9;5?3==K'

-uramericana de seguros -'A' Pu&licacin de normas de seguridad 4994$ uenteo&tenida de8%ttp8??SSS'suramericana'com?Pu&licacion?pdProductos?vapor'P).

caracterización tecnica de un quemador experimental tipo cañon de alta presión

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