Quemadores

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Scientia et Technica Año IX, No 22, Octubre 2003. UTP. ISSN 0122-1701

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN QUEMADOR EXPERIMENTAL DE ACPM DE ALTA PRESIÓN TIPO CAÑÓN
RESUMEN En el presente artículo se pretenden dar a conocer los avances del proyecto de investigación: “Diseño, construcción, control y pruebas de un quemador experimental de ACPM de alta presión tipo cañón, para el Laboratorio deTérmicas”. Se muestran uno a uno los pasos que se desarrollaron para el diseño, la selección de componentes y la posterior construcción del quemador. PALABRAS CLAVES: Combustión, quemadores, ACPM, boquillas. ABSTRACT This paper shows the research advances in the project: “Design, construction, control and tests of an experimental ACPM high pressure burner to the Thermal Lab”. One by one are explainedthe development steps for the design, components selection and the burner construction. KEYWORDS: Combustion,burners, fuel-oil, sprays. 1. INTRODUCCIÓN precalentamiento, es un combustible que aún es usado en la industria y no requiere cuidados o instalaciones especiales en el almacenamiento, aunque es conocido que existen otros combustibles líquidos, como el combustóleo No. 8, mas baratos pero queno tan comerciales y su manejo antes del proceso de combustión requiere condiciones especiales. En el mercado, los quemadores de más baja potencia calorífica para ACPM son de 400000 BTU/h (422022 kJ/h)[1], de esta manera se decide diseñar y construir un quemador de esta potencia. El poder calorífico promedio para el ACPM es de 45000 kJ/kg [2] y [3] y la densidad es 850 kg/m3. La masa decombustible necesaria, es entonces la relación entre la potencia calorífica solicitada, y el poder calorífico del combustible. Donde:
Q = m* ∆h
• ∗

JUAN ESTEBAN TIBAQUIRÁ G.

Profesor asistente, M.Sc., I.M. Facultad de Ingeniería Mecánica U.T.P. juantiba@utp.edu.co

MAURICIO Y. CARMONA G.* ANDRÉS ANTONIO ACOSTA O.*

* Estudiantes último semestre Facultad de Ingeniería Mecánica U.T.P.

Elproyecto de investigación: “Diseño, construcción, control y pruebas de un quemador experimental de ACPM de alta presión tipo cañón, para el Laboratorio de Térmicas”, está enmarcado dentro del grupo de investigación en Sistemas Térmicos y Potencia Mecánica de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la U.T.P. En este artículo se mostrarán las siguientes etapas del proyecto: • • • • • Análisis preliminar.Diseño y selección de componentes del sistema de inyección de combustible. Diseño y selección de componentes del sistema de alimentación de aire. Diseño y selección de componentes del sistema de encendido del quemador. Ensamble de los sistemas de operación del quemador.

Q : Potencia calorífica en kJ / h.
m : Flujo másico de combustible en kg/ h. ∆h : Poder calorífico del combustible en kJ / kg.•



Un quemador experimental de ACPM de alta presión tipo cañón es un dispositivo utilizado para quemar combustibles líquidos y está compuesto por los siguientes sistemas: Sistema de combustible, Sistema de alimentación de aire, Sistema de encendido. 2. ANÁLISIS PRELIMINAR

Así entonces el flujo másico de combustible será:
m=


422022 = 9.378 kg / hr 45000

Para diseñar un quemadorexisten dos parámetros de diseño principales, que son el tipo de combustible a quemar y la potencia calorífica. En este proyecto se decide diseñar un quemador experimental de ACPM (aceite combustible para motores) de alta presión tipo cañón o combustible diesel corriente, este es un destilado medio obtenido de la destilación atmosférica del petróleo crudo, porque es fácil de conseguir, no demandaFecha de Recibo: 22 Agosto de 2003 Fecha de Aceptación: 20Octubre de 2003

De esta forma, el caudal de combustible puede ser hallado por medio de la densidad, de la siguiente forma:
Donde:


∀=



m



m : Caudal de combustible en kg / hr.
∀ : Caudal de combustible en m3 / hr.


ρ

ρ : densidad del combustible en kg / m3.

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