ELABORACION DE UN CALORIMETRO DE FLUJO JUNKERS
Michelle ZamoraEnsayo7 de Septiembre de 2021
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ELABORACION DE UN CALORIMETRO DE FLUJO JUNKERS
PABLO ANDRES MEJIA REBOLLEDO
[pic 1]
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA BOGOTA, D.C.
2008
ELABORACION DE UN CALORIMETRO DE FLUJO JUNKERS
PABLO ANDRES MEJIA REBOLLEDO
Proyecto de grado presentado como requisito parcial para optar por el titulo de Ingeniero Mecánico
Profesor asesor
RAFAEL GUILLERMO BELTRAN PULIDO
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA BOGOTA, D.C.
2008
A mis padres y amigos, por todos sus años de apoyo
AGRADECIMIENTOS
A RAFAEL GUILLERMO BELTRAN PULIDO, profesor del departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de los Andes, asesor y colaborador de este proyecto.
A OMAR FABIAN RODRIGUEZ GONZALES, técnico mecánico de los laboratorios de Ingeniería Mecánica de la Universidad de los Andes.
A ANA PATRICIA MEJIA REBOLLEDO, Ingeniera Eléctrica y Electrónica de la Universidad de los Andes, mi hermana.
A SILVIA ANDREA BERMUDEZ CASTELLANOS, por su gran apoyo.
TABLA DE CONTENIDO
- INTRODUCCIÓN 9
- OBJETIVO PRINCIPAL 11
- OBJETIVOS ESPECÍFICOS 11
- EQUIPO UTILIZADO: CALORÍMETRO DE FLUJO JUNKERS 12
- INTERCAMBIADOR DE CALOR 13
- RECIPIENTE EXTERIOR (TANQUE DE FLUJO DE AGUA) 16
- OBJETOS AUXILIARES DEL RECIPIENTE EXTERIOR 20
- ANILLO DE SELLE ENTRE INTERCAMBIADOR DE CALOR Y BASE PRINCIPAL 21
- MEDIDOR DE FLUJO DE GASES (WET TEST METER) 22
- QUEMADOR DE GASES 25
- RECIPIENTE DE FLUJO CONTASTE DE AGUA 26
- RECOLECCIÓN DE AGUA 28
- PRINCIPIO FÍSICO 28
- TAREAS DEL EXPERIMENTO 31
- FLUJOS VOLUMÉTRICOS 32
- Propagación de error de volumen 33
- Propagación de error del tiempo 33
- DENSIDAD DEL GAS 34
- Propagación de error de la presión 34
- Propagación de error de la temperatura 35
- MEDICIÓN DEL CAMBIO DE TEMPERATURA 35
- PODER CALORÍFICO 37
- Propagación de error del flujo volumétrico de agua 37
- Propagación de error del cambio de temperatura del agua 38
- Propagación de error de la densidad del gas 38
- Propagación de error del flujo volumétrico de gas 39
- INSTRUMENTOS Y EQUIPOS NECESARIOS 40
- PROCEDIMIENTO PARA EL CÁLCULO DEL PODER CALORÍFICO DE UN GAS, POR MEDIO DEL USO DE UN CALORÍMETRO DE FLUJO JUNKERS.41
- ACCIONES PRELIMINARES 41
- DETERMINACIÓN DEL FLUJO VOLUMÉTRICO DEL AGUA 43
- DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DEL GAS 44
- DETERMINACIÓN DEL FLUJO VOLUMÉTRICO DEL GAS COMBUSTIBLE
..........................................................................................................................45
- CALIBRACIÓN DE LLAMA AZUL 46
- DETERMINACIÓN DEL CAMBIO DE TEMPERATURA 46
- PRECAUCIONES 47
- RESULTADOS CON GAS NATURAL 49
- ACCIONES PRELIMINARES 50
- DETERMINACIÓN DL FLUJO VOLUMÉTRICO DEL AGUA 50
- Primera Medición 50
- Segunda Medición 50
- Propagación del error del volumen 51
- Propagación de error del tiempo 51
- DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DEL GAS 52
- DETERMINACIÓN DEL FLUJO VOLUMÉTRICO DEL GAS COMBUSTIBLE 52
- CALIBRACIÓN DE LLAMA AZUL 53
- DETERMINACIÓN DEL CAMBIO DE TEMPERATURA 53
- DETERMINACIÓN DEL PODER CALORÍFICO 54
- CONCLUSIONES 55
- BIBLIOGRAFÍA 56
ANEXO 1. PROPIEDADES DEL AGUA. 57
ANEXO 2. PROPIEDADES ACERO INOXIDABLE [11] 59
ANEXO 3. PROPIEDADES DEL TERMÓMETRO DIGITAL [12] 60
ANEXO 4. PROPIEDADES GASES [13] 62
ANEXO 5. ECOPETROL [9] 63
ANEXO 6. PLANOS DETALLADOS DE DISEÑO 64
TABLA DE FIGURAS
Figura 1. Calorímetro de Flujo 14
Figura 2. Esquema general del calorímetro de flujo [2] 15
Figura 3. Intercambiador de calor 16
Figura 4. Recipiente exterior o tanque de flujo 19
Figura 5. Anillo de selle 22
Figura 6. Esquema general, medidor de flujo [2]. 23
Figura 7. Medidor de flujo de gases 25
Figura 8. Esquema general, recipiente de flujo constante de agua 27
Figura 9. Ensamble final del calorímetro de flujo 41
Figura 10. Vista tridimensional del calorímetro en Solid Edge 64
INDICE DE TABLAS
Tabla 1. Tabla para la toma de datos 36
Tabla 2. Valores Obtenidos experimentalmente con el gas natural 53
Tabla 3. Tabla de propiedades del agua. [10] 57
Tabla 4.Composición Química (Análisis de Colada %) 59
Tabla 5. Propiedades Mecánicas. 59
RESUMEN
El calorímetro de flujo Junkers es un aparato de medición muy utilizado en la industria para determinar el poder calorífico de un gas que es suministrado a calderas o para conocer la calidad de un gas [1].
Partiendo de diseños previos que no entraron en funcionamiento [2], se inicia el diseño y construcción del calorímetro de Junkers, teniendo en cuenta principalmente los materiales de construcción debido a la corrosión y a los cambios de temperatura a los cuales se va a exponer.
Después de la construcción y montaje del calorímetro se realizaron pruebas con gas natural, con el fin de determinar su correcto funcionamiento, obteniendo como resultado que los datos del experimento concuerdan con los resultados teóricos, de esta forma se confirma que el diseño planteado es correcto de acuerdo con los estándares internacionales.
INTRODUCCIÓN
Con la construcción del nuevo edificio de la facultad de Ingeniería de la Universidad de los Andes, Edificio Mario Laserna, se dio paso al desarrollo de nuevos laboratorios, que buscan promover la investigación, generar conocimiento y contar con áreas para la realización de experimentos en los diferentes programas académicos.
Se conoce que los gases (inflamables) son una fuente energética importante para la humanidad, donde el consumo energético actual aumenta de manera acelerada, y con base en un estudio realizado en el Laboratorio de Conversión de Energía (sótano 1, 041), se encontró la necesidad de desarrollar una aplicación para dotar la nueva infraestructura con la que cuenta la universidad, específicamente los laboratorios del Departamento de Ingeniería Mecánica, para esto se propone la elaboración de un Calorímetro de Flujo Junkers.
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