Diseño, cálculo y puesta en marcha de un quemador de premezcla utilizando GLP para 32 KW de potencia nominal

Abstract

El presente trabajo desarrolla el proceso de diseño para un quemador que produce flamas de tipo premezcla, utilizando gas licuado de petróleo (GLP) como combustible, y aire de combustión forzado con un ventilador centrifugo como comburente, ambos fluidos se mezclan en un proceso de interacción por flujo cruzado, donde el combustible es inyectado perpendicularmente al flujo de aire que viaja en la dirección axial. El procedimiento de diseño del quemador esta básicamente enfocado a la zona de mezcla e inyección del combustible gaseoso, en donde haciendo uso de las relaciones analíticas de la dinámica de fluidos compresibles y las correlaciones físicas semi-empíricas desarrolladas para la mezcla de flujos cruzados, se obtiene un diseño preliminar que define las restricciones geométricas principales para las áreas transversales de paso del flujo de aire de combustión, del flujo de gas combustible, así como las dimensiones requeridas para el perfil interno del quemador en la zona de mezcla entre el aire de combustión y el gas. Durante el desarrollo analítico el perfil interno del quemador es optimizado utilizando un algoritmo de optimización, que, a partir de perfiles generados aleatoriamente con las restricciones geométricas previamente definidas, los evalúa y selecciona utilizando funciones objetivo que han sido predeterminadas y que parten de la teoría para la dinámica de los flujos compresibles. Finalmente se realiza el ensayo experimental del quemador, el cual es construido según los resultados del proceso analítico de optimización geométrica, acá se analizan las relaciones e influencia entre las variables del proceso de premezcla por flujo cruzado, con el comportamiento de la flama para distintos escenarios de operación en el régimen de combustión turbulenta. Este trabajo de investigación crea un punto de partida para el proceso de diseño, análisis e implementación de quemadores de tipo premezcla con combustible gaseoso, ya que profundiza el estudio de la interacción entre el dispositivo de mezclado, con los resultados de operación de la flama bajo distintos regímenes, pudiendo establecerse con anticipación los rangos que favorecen una combustión con bajos niveles de emisiones y máxima eficiencia térmica.