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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.

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.*

PALABRAS CLAVES: Combustión, quemadores, ACPM, boquillas.

* Estudiantes último semestreFacultad de Ingeniería Mecánica
U.T.P.

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 explained the development steps for the design,
components selection and the burner construction.
KEYWORDS: Combustion,burners, fuel-oil, sprays.
1.

INTRODUCCIÓN

El proyectode 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.

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

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 que no tan
comerciales y su manejo antesdel 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 de combustible
necesaria, es entonces la relaciónentre la potencia
calorífica solicitada, y el poder calorífico del
combustible.
Donde:
•

•

∗

Q = m* ∆h

Q : Potencia calorífica en kJ / h.
•

m : Flujo másico de combustible en kg/ h.
∆h : Poder calorífico del combustible en kJ / kg.
Así entonces el flujo másico de combustible será:
∗

2.

m=

ANÁLISIS PRELIMINAR

Para diseñar un quemador existen dos parámetros de
diseño principales, que sonel 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 demanda
Fecha de Recibo: 22 Agosto de 2003
Fecha de Aceptación:20Octubre de 2003

422022
= 9.378 kg / hr
45000

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.

ρ

∀ : Caudal de combustible en m3 / hr.

•

ρ : densidad del combustible en kg / m3.

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Así entonces el caudal de...