Informe de ensayos a estufas a pellet

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería y Ciencias[pic 1]

Departamento de Ingeniería Mecánica

Informe: Práctica I

                                                                                                                                         Integrantes: Francisco Saldias                                                                                                                       Docente: Robinson Betancourt                                                                                                                      Fecha: 02 de enero del 2017               

Introducción

En el siguiente informe se presentara el proceso de la práctica I del estudiante Francisco Saldías Sandoval, donde se relatará las acciones realizadas para poder cumplir los objetivos propuestos.

• Conocer el funcionamiento de equipos de laboratorio.
• Realizar operaciones de mantención e instalación de instrumentos de medición.
• Realizar mediciones de propiedades termodinámicas como: Presión, temperatura, entalpia, entre otras.
• Aprender a realizar captura de datos en línea y equipos de procesos.

La forma para lograr que estos objetivos se cumplan fue a través de una estufa a pellet en la cual se analizaron tres variedades de este combustible, haciendo ensayos para luego poder recolectar datos y después compararlos y analizarlos

También se nombraran y describirán los equipos que se utilizaron en este proceso para lograr una mejor comprensión del trabajo realizado, además, se explicaran la ecuaciones utilizadas junto con sus variables y, por último, se procederá a concluir que tan óptimos fueron los resultados y si se cumplieron en totalidad los objetivos ya mencionados.

Equipo Utilizado durante los ensayos

El equipo que se utilizo fue una estufa a pellet de marca Ravelli, modelo Holly RV120 la cual posee un rendimiento de 86,5% y una potencia nominal de 11,5 kW.

Para poder saber las concentraciones de los humos que se emanan de la combustión hacia la atmosfera se utilizó el Testo 350, el cual podía dar la información por minuto de los distintos gases aparte de dar su temperatura y la del ambiente.

Durante los ensayos se usó un higrómetro, que nos proporcionaba el dato de la humedad relativa y la temperatura ambiental que había en el laboratorio.

Se utilizaron cuatro termocuplas, las cuales debían ser previamente programadas con el software LabView y nos daban la temperatura por minuto de las paredes de la estufa y la salida del aire.

Por último, se fue midiendo el decaimiento másico de la estufa con una pesa la cual nos mostraba como iba disminuyendo la masa del combustible, ya que se estaba combustionando.

Combustible Utilizado

Los combustibles que se ocuparon en los ensayos realizados fueron tres:

Pellet de Pino Insigne.

Pellet de Roble, Pino Insigne y Pino Oregón.

Pellet de Pino Oregón.

Sus poderes caloríficos inferiores fueron proporcionados a través de calorimetrías, las cuales fueron 18700 KJ (Pino Insigne), 18189 KJ (Roble, Pino Insigne, Pino Oregón) y 18315 KJ (Pino Oregón)

Ecuaciones Utilizadas

Rendimiento de la estufa a pellet ()[pic 2]

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Donde:

qa: Porcentaje de pérdidas por calor sensible especifico en los humos, con respecto al poder calorífico del combustible de ensayo.

qb: Porcentaje de pérdidas por calor latente en los humos, con respecto al poder calorífico del combustible de ensayo.

qr: Porcentaje de pérdidas térmicas a través de los constituyentes combustibles con los residuos que pasan a través de la parrilla, con respecto al poder calorífico del combustible de ensayo.

Perdidas de calor sensible en los humos (Qa)

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Donde:

Ta: Temperatura de los humos.

Tr: Temperatura del ambiente.

Cpmd: Calor especifico de los humos secos en condiciones normalizadas, en función de la temperatura y de la composición de los gases.

C: Contenido en carbono del combustible de ensayo (combustible bruto).

Cr: Contenido en carbono de los residuos que pasan a través de la parrilla con respecto a la cantidad de combustible de ensayo quemado. (Aproximación: Cr=R*b/100).

b: Constituyentes combustibles en el material que pasa a través de la parrilla y en el residuo con respecto a la masa de material residual.

R: Residuo que pasa a través de la parrilla, con respecto de la masa del combustible de ensayo quemado.

CO: Contenido de monóxido de carbono de los humos secos.

CO2: Contenido de dióxido de carbono de los humos secos.

: Calor especifico del vapor de agua en condiciones normalizadas en función de la temperatura.[pic 6]

H: Contenido de hidrogeno del combustible de ensayo (Combustible bruto).

W: Contenido en humedad del combustible de ensayo.

Hu: Poder calorífico inferior del combustible de ensayo.

Perdidas de calor latente en los humos (Qb)

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Perdidas térmicas debidas a los constituyentes combustibles en los residuos que pasan a través de la parrilla (Qr)

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Calor especifico de los humos secos en condiciones estándar (Cpmd)

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Calor especifico del vapor de agua ()[pic 12]

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Exceso de aire ()[pic 14]

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Método

Primero se empezó a investigar todo lo posible sobre la estufa a pellet, sus especificaciones, la norma con la cual se trabajaba para luego saber que ecuaciones y datos que se iban a necesitar y también se procedió a conocer los equipos con los cuales se iba a realizar los ensayos.

Luego de recolectar toda la información posible se procedió primero a trabajar con las termocuplas, las cuales necesitaban ser programadas a través de un software llamado LabView, así este equipo podría tomar las temperaturas de la estufa en el momento que estuviera funcionando por minuto. Las partes en las cuales se instalaron estas cuatro termocuplas fueron en la parte de arriba de la estufa, por al lado, por dentro y en la salida del aire hacia el ambiente.

Después se pasó a aprender a utilizar el higrómetro el cual media la temperatura ambiental y la humedad relativa, su forma de uso era bastante simple, ya que, contaba con un botón de encendido el cual, al presionarlo nos daba la información que se quería.

Por último, se tuvo que aprender a utilizar el testo 350, ya que al momento de querer saber las concentración de los gases emanados en los humos secos, sería muy importante. Este contaba con un CD el cual trae los drivers de este equipo y un programa para poder ocuparlo. Ya estando dentro del programa basta con programar el tipo de combustible y cada cuanto tiempo se quiere que tome muestras, en nuestro caso cada un minuto, luego de esto se inicia y se deja funcionando para que tome las concentraciones de los gases.

Ya sabiendo cómo utilizar todos los equipos necesarios para realizar los ensayos con los distintos tipos de pellets, se procedió a conocer estos diferentes combustibles los cuales era: Pellet de Pino Insigne, Pellet de Roble, Pino Insigne y Pino Oregón y Pellet de Pino Oregón. Se le hizo una calorimetría a cada uno para saber su poder calorífico inferior y luego durante tres días aproximadamente a las 12:00 PM, se les realizo un ensayo a cada uno para luego obtener los datos necesarios para poder calcular, el rendimiento de la estufa, el exceso de aire y las concentraciones en ppm de los gases que contiene el los humos secos liberados a la atmosfera.

Los ensayos fueron realizados entre 25 a 30 minutos, ya que, como nos encontramos en verano, la temperatura sube mucho y la estufa al llegar a los 40 °C se apaga sola, los datos de la humedad relativa, y el decaimiento másico se tomaban por minuto por la persona que realizaba el ensayo y los datos de los gases y las temperaturas de los humos, el ambiente y la estufa se tomaban por los programas ya mencionados. Por último, se procedía a recolectar todos estos datos agruparlos ordenadamente en un Excel y calcular la datos faltante con las ecuaciones que se pueden encontrar en la norma NCh3282.c2012 y así poder comparar esta información en gráficos y poder pasar a las conclusiones de estos ensayos.

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