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Diseño de sistema de extracción de emisiones de gases de combustión de biomasa bajo condiciones controladasMas Bautista, Ronald Eduardo 25 November 2011 (has links)
El presente trabajo consiste en el diseño de un sistema de extracción de gases de
combustión bajo condiciones controladas (velocidad y temperatura), con la finalidad de
acondicionar los gases de combustión de la quema de la leña, bosta y yareta para la
identificación y cuantificación de las emisiones según normas internacionales. Este
sistema se instalará en el Laboratorio de Energía de la Pontificia Universidad Católica
del Perú.
El diseño de este sistema de extracción se basa en el método 5G de la Agencia del
Medio Ambiente de los Estados Unidos de Norteamérica (EPA), que se centra en los
procedimientos para la medición del material particulado de estufas estáticas. Esto se
complementa con las recomendaciones la Sociedad Americana Gubernamental de la
Industria Higiénica (ACGIH), Asociación Americana de Calefacción, Refrigeración y
Aire Acondicionado (ASHRAE), Asociación Nacional de Contratistas de Fabricación
en Láminas de Metal para Aire Acondicionado (SMACNA), entre otros.
Las condiciones nominales de operación del sistema son las siguientes: capacidad de
extracción de la mezcla de gases (aire con gases de combustión) 0,27m3/s, temperatura
de la mezcla de gases al ingreso del sistema es de 76°C. Estas condiciones se alcanzan
cuando en la estufa estática se quema 4.7 kg/hr de combustible (leña).
El sistema de extracción cuenta con tres zonas: (i) zona inicial, (ii) zona de
estabilización, y (iii) zona de medición. Cada una de ellas cumple con una tarea
predeterminada para llevar a cabo el proceso de medición.
Las dimensiones de los ductos y accesorios (longitud y diámetro) se estimaron en base a
la velocidad recomendada de operación considerando el flujo de extracción de gases
obtenido. Los diámetros de los ductos y sus longitudes se encuentran entre 150 mm a
300 mm, y 250 mm a 3030 mm, respectivamente.
Así mismo las dimensiones de las chimeneas se obtuvieron después de analizar las
condiciones externas (edificaciones contiguas) al Laboratorio de Energía, siendo la
altura obtenida de 21,5m. Esta altura garantizaría la correcta dispersión al medio
ambiente de los gases de combustión, evitando así la contaminación de los edificios con
estos mismos. Sin embargo obtener esta altura no será posible debido a las condiciones
en la infraestructura del Laboratorio.
Se calcularon las pérdidas de presión en la zona de medición, logrando obtener una
caída de presión de 66,59mmH2O, este procedimiento se realizó para realizar la
selección del ventilador a usar en esta zona con la finalidad de obtener un control
permanente sobre la velocidad del flujo de gases en el interior del sistema de extracción.
Finalmente se realizó un cuadro comparativo para las dos propuestas económicas
presentadas por las empresas Tecnitemp EIRL e Ingeniería Industrial Arana EIRL para
la fabricación del sistema de extracción, siendo la empresa Ingeniería Industrial Arana
la que ofrece una mejor propuesta económica para realizar este trabajo. / Tesis
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Diseño del sistema de extracción localizado para el banco de pruebas de combustión del proyecto carbónArias Riveros, Julio Miker 11 November 2011 (has links)
El presente trabajo desarrolla el Diseño de un sistema de extracción localizada para el
Laboratorio de Carbón, que sirva o permita la extracción de los gases producidos al
momento de realizar los ensayos ya sea con briquetas de carbón, biomasa (residuos
forestales) o cascarillas de arroz.
Para capturar las partículas se desarrolla un sistema de extracción compuesta por una
campana extractora localizada tipo Canopy (fija), el transporte de los gases y partículas
se realiza por medio de conductos (rectangulares), codos, un sistema de regulación,
absorbidas por un ventilador centrifugo que opera a presión negativa, pasando por los
filtros de mangas (polipropileno) para la captura de partículas y finalmente por el
depurador de limpieza (lavador tipo Venturi), se realiza el lavado de los gases extraídos.
El cálculo para la selección y diseño del sistema de extracción, comprende de ductos de
300mm× 300mm, donde el fluido es absorbido con una velocidad de captura de
0,6m s , velocidad de entrada (transporte) de 20m s , se opta un ventilador centrífugo
de alabes inclinados hacia atrás, es decir < 90° 2 β , lo cual tiene como característica un
menor consumo de potencia, la transmisión de la potencia del motor hacia el ventilador
se realiza por medio de bandas V, la velocidad del rotor y potencia del motor-ventilador
es de 1548 rpm y 2.0 hp , finalmente para la limpieza y captura de las partículas se
realiza por medio de filtro cuya área neta de la tela es aproximadamente 38 m2 y un
área total de la tela de 75 m2 .
Finalmente se presenta los planos de ensamble, despiece y fabricación de todo el
sistema de extracción con un costo total de $ 31,730.00 (dólares americanos), se realiza
los manuales de la instalación y de operación del todo el sistema de extracción
localizada. Se adopta las Normas Técnicas de Prevención Españolas para establecer los
valores admisibles dentro de laboratorio y mantener el confort de las personas al
momento de realizar los ensayos. / Tesis
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Medición y reducción de la huella de carbono de ChilexpressHalpern Mery, Daniel January 2013 (has links)
Ingeniero Civil Industrial / Este informe aborda la problemática ambiental empresarial, responsable en gran parte del calentamiento global, enfocada a una empresa de la industria del transporte de carga.
El proyecto, considera en primera instancia, la medición de la huella de carbono de Chilexpress y luego tiene como objetivo final evaluar técnico y económicamente las principales medidas de mitigación para reducir su huella. La medición de la huella de Carbono se realizó tomando como año base el 2012, incluyendo sólo las emisiones de la Región Metropolitana, considerando emisiones por consumo de combustible en la flota de camiones, camionetas y motos, consumos eléctricos en las sucursales, emisiones por fugas de gases refrigerantes, entre otras, detalladas en el presente informe.
Como resultado de la primera etapa, se contabiliza un total de 8.052 tCO₂e/año, las que se explican en mayor medida por las emisiones asociadas a carga aérea con 4.019 tCO₂e/año, emisiones asociadas a rutas terrestres con 1.716 tCO₂e/año y a emisiones asociadas a recorridos de camionetas dentro de la ciudad con 1.210 tCO₂e/año. En conjunto, estos tres segmentos representan el 83,6% de la Huella de Carbono de Chilexpress. Luego de analizar los puntos críticos, se evaluaron económicamente cinco medidas de mitigación, las cuales debieran implementarse según el siguiente orden de prioridad en cuanto a costo-efectividad; incorporación de bicicletas eléctricas, eco-conducción, instalación de componentes aerodinámicos, incorporación de motos eléctricas y finalmente incorporación de furgones eléctricos. Todas las alternativas de mitigación evaluadas resultaron ser atractivas económicamente por pertenecer a medidas relacionadas con eficiencia energética. En conjunto, la implementación de los proyectos logra reducir una cantidad de 238 tCO₂e/año, equivalente al 10,1% de las emisiones propias de Chilexpress, correspondiente a dejar fuera de circulación a 200 vehículos particulares cada año. Por otro lado, los beneficios económicos, fluctúan entre $208.853 CLP por tCO₂e evitada, con las bicicletas eléctricas, y los $55.305 por tCO₂e evitada, con los furgones eléctricos.
Considerando estos positivos resultado, es recomendable que Chilexpress siga progresivamente replicando esta metodología a nivel nacional, generando beneficios económicos, sociales y ambientales de manera global.
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Modelamiento numérico de la formación de hollín en llamas laminares difusivasRuiz Gallardo, Sebastián 07 February 2023 (has links)
Las reacciones químicas que ocurren en procesos de pirólisis y combustión de
hidrocarburos originan la formación de material particulado, comúnmente conocido como
hollín. El estudio de las especies químicas críticas que controlan la formación de hollín, así
como de los principios físicos y químicos asociados, es de gran importancia para disminuir
los impactos negativos de este contaminante en la salud y en el medio ambiente, y para la
mejora de la eficiencia de los sistemas de combustión. En ese sentido, el objetivo principal
de este trabajo es el estudio de las especies químicas precursoras que controlan la formación
de hollín. Para ello, por medio de modelamiento numérico basado en dinámica de fluidos
computacional (CFD), una llama laminar difusiva de etileno/aire en coflujo, que tiene como
característica principal la producción de cantidades relativamente grandes de hollín, es
evaluada. Más específicamente, diferentes modelos de formación de hollín en llamas
laminares difusivas son implementados, y luego los resultados obtenidos con estos modelos
son comparados entre sí y con datos experimentales. En particular, diferentes mecanismos
de cinética química son comparados en base a las concentraciones de las principales especies
químicas que intervienen en la formación de hollín. Además, los modelos de formación de
hollín son evaluados considerando un caso de estudio estudiado experimentalmente en el
pasado, el cual cuenta con mediciones de temperatura y fracción volumétrica de hollín.
Adicionalmente, a fin de observar los efectos sobre la formación de hollín, un análisis de
sensibilidad de los parámetros empíricos empleados en uno de los modelos de hollín
estudiados es también realizado. Los resultados obtenidos enfatizan que aún queda un largo
camino por recorrer antes de tener un modelo de hollín capaz de describir adecuadamente la
formación de este contaminante crítico en situaciones de interés practico.
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Diseño del sistema de extracción localizado para el banco de pruebas de combustión del proyecto carbónArias Riveros, Julio Miker 11 November 2011 (has links)
El presente trabajo desarrolla el Diseño de un sistema de extracción localizada para el
Laboratorio de Carbón, que sirva o permita la extracción de los gases producidos al
momento de realizar los ensayos ya sea con briquetas de carbón, biomasa (residuos
forestales) o cascarillas de arroz.
Para capturar las partículas se desarrolla un sistema de extracción compuesta por una
campana extractora localizada tipo Canopy (fija), el transporte de los gases y partículas
se realiza por medio de conductos (rectangulares), codos, un sistema de regulación,
absorbidas por un ventilador centrifugo que opera a presión negativa, pasando por los
filtros de mangas (polipropileno) para la captura de partículas y finalmente por el
depurador de limpieza (lavador tipo Venturi), se realiza el lavado de los gases extraídos.
El cálculo para la selección y diseño del sistema de extracción, comprende de ductos de
300mm× 300mm, donde el fluido es absorbido con una velocidad de captura de
0,6m s , velocidad de entrada (transporte) de 20m s , se opta un ventilador centrífugo
de alabes inclinados hacia atrás, es decir < 90° 2 β , lo cual tiene como característica un
menor consumo de potencia, la transmisión de la potencia del motor hacia el ventilador
se realiza por medio de bandas V, la velocidad del rotor y potencia del motor-ventilador
es de 1548 rpm y 2.0 hp , finalmente para la limpieza y captura de las partículas se
realiza por medio de filtro cuya área neta de la tela es aproximadamente 38 m2 y un
área total de la tela de 75 m2 .
Finalmente se presenta los planos de ensamble, despiece y fabricación de todo el
sistema de extracción con un costo total de $ 31,730.00 (dólares americanos), se realiza
los manuales de la instalación y de operación del todo el sistema de extracción
localizada. Se adopta las Normas Técnicas de Prevención Españolas para establecer los
valores admisibles dentro de laboratorio y mantener el confort de las personas al
momento de realizar los ensayos.
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Diseño de sistema de extracción de emisiones de gases de combustión de biomasa bajo condiciones controladasMas Bautista, Ronald Eduardo 25 November 2011 (has links)
El presente trabajo consiste en el diseño de un sistema de extracción de gases de
combustión bajo condiciones controladas (velocidad y temperatura), con la finalidad de
acondicionar los gases de combustión de la quema de la leña, bosta y yareta para la
identificación y cuantificación de las emisiones según normas internacionales. Este
sistema se instalará en el Laboratorio de Energía de la Pontificia Universidad Católica
del Perú.
El diseño de este sistema de extracción se basa en el método 5G de la Agencia del
Medio Ambiente de los Estados Unidos de Norteamérica (EPA), que se centra en los
procedimientos para la medición del material particulado de estufas estáticas. Esto se
complementa con las recomendaciones la Sociedad Americana Gubernamental de la
Industria Higiénica (ACGIH), Asociación Americana de Calefacción, Refrigeración y
Aire Acondicionado (ASHRAE), Asociación Nacional de Contratistas de Fabricación
en Láminas de Metal para Aire Acondicionado (SMACNA), entre otros.
Las condiciones nominales de operación del sistema son las siguientes: capacidad de
extracción de la mezcla de gases (aire con gases de combustión) 0,27m3/s, temperatura
de la mezcla de gases al ingreso del sistema es de 76°C. Estas condiciones se alcanzan
cuando en la estufa estática se quema 4.7 kg/hr de combustible (leña).
El sistema de extracción cuenta con tres zonas: (i) zona inicial, (ii) zona de
estabilización, y (iii) zona de medición. Cada una de ellas cumple con una tarea
predeterminada para llevar a cabo el proceso de medición.
Las dimensiones de los ductos y accesorios (longitud y diámetro) se estimaron en base a
la velocidad recomendada de operación considerando el flujo de extracción de gases
obtenido. Los diámetros de los ductos y sus longitudes se encuentran entre 150 mm a
300 mm, y 250 mm a 3030 mm, respectivamente.
Así mismo las dimensiones de las chimeneas se obtuvieron después de analizar las
condiciones externas (edificaciones contiguas) al Laboratorio de Energía, siendo la
altura obtenida de 21,5m. Esta altura garantizaría la correcta dispersión al medio
ambiente de los gases de combustión, evitando así la contaminación de los edificios con
estos mismos. Sin embargo obtener esta altura no será posible debido a las condiciones
en la infraestructura del Laboratorio.
Se calcularon las pérdidas de presión en la zona de medición, logrando obtener una
caída de presión de 66,59mmH2O, este procedimiento se realizó para realizar la
selección del ventilador a usar en esta zona con la finalidad de obtener un control
permanente sobre la velocidad del flujo de gases en el interior del sistema de extracción.
Finalmente se realizó un cuadro comparativo para las dos propuestas económicas
presentadas por las empresas Tecnitemp EIRL e Ingeniería Industrial Arana EIRL para
la fabricación del sistema de extracción, siendo la empresa Ingeniería Industrial Arana
la que ofrece una mejor propuesta económica para realizar este trabajo.
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Diseño de una estrategia de control para que un convertidor electrónico dc/ac trifásico suministre inercial virtual de una fuente de energía renovable a la red eléctricaNovoa Oliveros, Erland Fernando 26 May 2022 (has links)
La creciente tendencia de utilizar vehículos eléctricos, conlleva a reemplazar los grifos de
vehículos de combustibles fósiles por electrolineras. Una electrolinera puede utilizar una fuente
de energía renovable (ej. Solar o eólico) para cargar un vehículo; además, el excedente de
energía podría ser suministrado a la red eléctrica trifásica, haciendo uso de un convertidor
electrónico dc/ac (o inversor). Sin embargo, conectar un convertidor tradicional reduce la
estabilidad relativa de la frecuencia eléctrica de la red, porque no ofrece oposición ante un
cambio de frecuencia, tal como lo hace un generador síncrono debido a la inercia de su rotor.
Las variaciones de frecuencia son producto del desequilibrio entre la potencia generada y las
cargas en la red. Si la frecuencia se aleja mucho de su valor nominal o si la rapidez de cambio
de la frecuencia es elevada, puede afectar el sincronismo de los generadores que alimentan la
red. Por lo tanto, se procede a cortes de energía en sectores de la red, para evitar que la
inestabilidad se propague en otros sectores de la red, lo cual se traduce en grandes pérdidas
económicas.
La presente tesis busca establecer una estrategia de control para que un convertidor tradicional
permita la conexión de una fuente de energía renovable a la red eléctrica, con el objetivo de
mejorar la estabilidad de la red, mediante el suministro de inercia virtual (o emulación de
inercia). La estrategia de control no requiere la utilización de elementos adicionales complejos
o costosos en el convertidor o la modificación de este, lo cual constituye una solución
económica y sin complejidad constructiva. Al final de la tesis se realiza simulaciones en Matlab
para probar los diseños de los lazos de control y se valida resultados en PSIM (simulador de
electrónica de potencia), logrando un convertidor con inercia virtual, que puede suministrar a
la red, igual o mejor inercia que un generador síncrono hidroeléctrico de grandes dimensiones.
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Análisis del grado de sostenibilidad entre procesos de producción de hidrógenoCarlos Quinteros, Miguel Angel 14 February 2023 (has links)
El hidrógeno como un vector energético y combustible renovable es una de las mejores
alternativas a los combustibles fósiles tradicionales por su alta densidad de energía y nula
generación de gases de efecto invernaderos durante su combustión. Por esta razón, en los
últimos años se han desarrollado múltiples métodos para su producción a partir de fuentes
renovables como el agua y la biomasa. Sin embargo, actualmente la producción mayoritaria de
hidrógeno proviene de fuentes no renovables, de modo que el impacto medioambiental de una
economía basada en hidrógeno como fuente de energía puede resultar negativa. Bajo este
contexto surge la necesidad de evaluar el nivel de sostenibilidad de los métodos de producción
para garantizar que una eventual economía basada en este elemento sea sustentable desde su
etapa de síntesis hasta el momento de su aplicación.
El presente trabajo de investigación presenta una revisión crítica de los principales procesos de
obtención de hidrógeno, así como de alternativas emergentes, tras lo cual se realiza una
evaluación del grado de sostenibilidad de cada uno en base a los doce principios de química
verde. A partir de esta valoración se proponen las alternativas más favorables para la
producción de hidrógeno. Asimismo, se ofrecen opciones para desarrollar una metodología
flexible que permita cuantificar el grado de sostenibilidad con el fin de eliminar la ambigüedad
y subjetividad inherentes a realizar una evaluación con criterios descriptivos.
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Evaluación numérica de modelos de combustión turbulenta usando herramientas computacionales de código abierto en un quemador tipo bluff-bodyManrique De la Cruz, Edward Javier 20 May 2024 (has links)
La combustión representa una de las principales fuentes de generación de energía en el
mundo en la actualidad y lo seguirá siendo en los próximos años debido al creciente consumo
energético mundial. A pesar de todas sus ventajas, la combustión trae consigo el problema de
la contaminación ambiental, debido a los gases y partículas nocivas producidas durante las
reacciones químicas. Por ello estudios continuos son requeridos para hacerla cada vez más
eficiente y menos dañina para el medio ambiente y la salud humana. El presente trabajo tiene
como objetivo principal estudiar llamas turbulentas difusivas en un quemador tipo bluff-body
usando herramientas computacionales de dinámica de fluidos computacional (CFD) de código
abierto. El modelamiento numérico es realizado utilizando abordajes del tipo Reynolds
Averaged Navier-Stokes (RANS) y Large Edyy Simulation (LES). La interacción entre las
reacciones químicas y la turbulencia es descrita con los modelos de combustión Eddy
Dissipation Concept (EDC) y Flamelet Progress Variable (FPV), en conjunto con el
mecanismo de cinética química GRI-MECH 3.0. Modelos particulares de turbulencia
considerados incluyen el modelo RANS k-omega y LES WALE. Finalmente, los resultados
son comparados y validados con datos experimentales disponibles en la literatura de campos
de velocidad, tensores de Reynolds y perfiles de OH. El principal aporte de este trabajo es la
evaluación a detalle de los modelos de combustión EDC-RANS y FPV-LES para
posteriormente determinar si pueden ser considerados en un marco numérico, actualmente en
desarrollo, capaz de modelar la formación de hollín en sistemas de combustión presentando
fuertes interacciones entre turbulencia, reacción química y formación de hollín.
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Modelamiento numérico de flujo reactivo turbulento en un quemador tipo bluff-body usando el modelo de combustión EDCManrique De la Cruz, Edward Javier 15 February 2021 (has links)
La combustión representa en la actualidad una de las principales fuentes de generación
de energía en el mundo. A pesar de las ventajas significativas de los procesos de combustión,
estos traen consigo un problema crítico relacionado con la emisión de contaminantes que
impactan directamente en la salud y el medio ambiente. Estudios continuos son por lo tanto
requeridos para mejorar la eficiencia de los sistemas de combustión existentes y reducir los
efectos negativos de los procesos de combustión. El estudio numérico de una llama difusiva
turbulenta en un quemador tipo bluff-body, usando OpenFOAM como herramienta
computacional, es realizado en este trabajo. El modelamiento numérico es realizado utilizando
un abordaje basado en la resolución de las ecuaciones Reynolds Averaged Navier-Stokes
(RANS). El modelo de combustión usado es el Eddy Dissipation Concept (EDC). GRI-MECH
3.0 es utilizado a su vez como el mecanismo describiendo la cinética química del proceso. La
turbulencia es tratada con el modelo RANS k-omega y la radiación con el modelo de
aproximación P-1. La malla computacional incluye 900 mil elementos, la cual permite describir
razonablemente bien el flujo en la estela próxima al bluff-body. Los resultados numéricos
obtenidos son comparados con datos experimentales disponibles de campos de velocidad,
tensores de Reynolds y perfiles de OH. Las referidas comparaciones enfatizan que hay una
concordancia aceptable entre los resultados obtenidos de las simulaciones numéricas y los
valores de los parámetros medidos experimentalmente. Esto implica que el modelo de
combustión EDC puede ser utilizado para caracterizar el flujo reactivo turbulento en
configuraciones de quemadores como los analizados en este trabajo.
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