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Análisis teórico y experimental de la potencia y eficiencia térmica de cocinas industriales que usan gas licuado de petróleo
(LACCEI Inc., 2018-09) Rojas, Freddy; Jiménez, Fernando; Soto, Jasmine
Esta investigación tuvo como objetivo mejorar el rendimiento térmico de cocinas industriales usando gas licuado de petróleo en Lima Metropolitana con la finalidad de promover el buen uso de la energía y disminuir los impactos del cambio climático. La metodología fue utilizar un banco de ensayos apropiado bajo las normas técnicas internacionales de gases combustibles, se utilizó la instrumentación apropiada para registrar las variables como temperatura, presión, flujo másico, humedad relativa del aire, se diseñó el quemador y la cocina prototipo mediante modelos matemáticos usando herramientas computacionales como Mathcad y matlab, luego se fabricó e instaló el quemador en la cocina prototipo y banco de ensayo para realizar la parte experimental. Luego se determinó las potencias y rendimientos de varias cocinas industriales del mercado peruano para comparar con el diseño de la cocina prototipo siguiendo la metodología experimental de 02 normas internacionales, una latinoamericana y otra asiática. El quemador diseñado y fabricado dio un amplio rango de potencia según la presión de trabajo utilizado y un alto rendimiento de 59% comparado con las cocinas que se comercializan a nivel nacional que en promedio están en 45%. La ventaja de esta cocina prototipo es que usa presiones de operación entre 28 a 60 mbar comparada con las cocinas del mercado peruano que usan presiones entre 3 a 6 bar, disminuyendo de esta manera los riesgos asociados a incendio y explosión.
Estudio numérico del flujo de aire a través de un inyector usando técnicas CFD
(LACCEI Inc., 2021-07) Rojas, Freddy; Anicama, Víctor; De La Cruz, Celso; Cataño, Miguel; Loayza, Ivan
En este trabajo se realizó el estudio fluidodinámico del flujo de aire a través de un inyector de aire a alta presión modelo 47004 AMF utilizado para un equipo seleccionador de papas. El inyector fue diseñado y fabricado por la empresa Nex Flow y adquirido para el presente estudio por cumplir con los requerimientos necesarios para la aplicación referida. El análisis numérico se desarrolló con el software comercial Ansys Workbench 2020 R1 basado en la técnica de volúmenes finitos para resolver las ecuaciones de continuidad, conservación de momento, etc. Se consideró: (i) fluido con aire con densidad constante, (ii) estado estable, (iii) modelo de turbulencia SST (Shear Stress Transport). La simulación considera un flujo de entrada a distintos caudales para obtener una curva de tendencia, una temperatura de operación de 25°C y una presión atmosférica de 1 atm. Los resultados evidencian una similar tendencia con los resultados obtenidos por las pruebas experimentales, además de similitud con las tablas del proveedor, en las cuales encontramos tablas que nos sirven para evidenciar el comportamiento del inyector. Además, se logra comparar el diámetro del núcleo del flujo a la salida del inyector, pero a distintas distancias evidenciando un similar comportamiento al entregado en los gráficos del proveedor.
Estudio numérico del flujo de aire a través de una nariz electrónica usando técnicas CFD
(LACCEI Inc., 2021-07) Rojas, Freddy; Rodríguez, Leonidas; Sun-Kou, María R.; De la Cruz, Celso; Pinedo, Angela; Bravo, Fabiola; Trevejo, Jorge; Peña, Joseph
En este trabajo se realizó el estudio numérico del flujo de aire a través de la nariz electrónica usada para realizar la diferenciación del pisco peruano. La nariz electrónica fue diseñada por el Grupo GICA-PUCP. Para este estudio se usó la técnica de volúmenes finitos para resolver las ecuaciones de continuidad, momento y energía. Se consideró: (i) fluido con comportamiento de gas ideal con densidad variable, (ii) modelo de turbulencia k épsilon Realizable. La simulación considera un flujo de entrada de 1.65 m/s a 27°C, una temperatura de operación de 260°C en los sensores ubicados en la parte interna de la nariz electrónica y un tiempo de sensado de 80 segundos. El análisis numérico se desarrolló con el software Ansys Workbench 2019 R3. Los resultados evidencian que la temperatura y la presión alcanzan un valor constante a partir de los 50 segundos. Además, muestran que el flujo rodea a los sensores en tiempos diferentes, lo cual influye en el tiempo de respuesta de los sensores en contacto con los componentes volátiles del pisco.
Evaluación de PM2.5, PM10, CO y CO2 en interiores por el uso de cocinas domésticas a gas natural en Lima Metropolitana
(LACCEI Inc., 2021-07) Rojas, Freddy; Jiménez, Fernando; Napan, Luis
El objetivo del presente trabajo preliminar fue determinar la concentración de PM2.5, PM10, CO y CO2 para verificar la calidad del aire en interiores usando gas natural en un grupo preliminar de cocinas domésticas. Paralelamente se determinó la potencia y eficiencia térmica de las cocinas de acuerdo al tipo de quemador que estas estaban instaladas en las diferentes cocinas. En el Perú no se tiene identificado las potencias de quemadores en las cocinas que se utilizan. Adicionalmente, se midieron la temperatura del lugar y la humedad relativa. La metodología utilizada fue monitorear las concentraciones y los gases usando instrumentación apropiada cuando la cocina doméstica estaba en operación. Para el cálculo de la eficiencia energética se usó la metodología de la norma técnica NTE INEN 2259:2013 para artefactos de uso doméstico para cocinar, que utilizan combustibles gaseosos. Los resultados muestran que las concentraciones de PM2.5, PM10, CO y CO2 durante todo momento permanecieron dentro del rango de límites permisibles para ambientes interiores y se identificó las potencias de los quemadores en las cocinas domésticas y que la eficiencia térmica promedio de las cocinas ensayadas fue alrededor de 47%.
Evaluación Temporal y Espacial de Agentes Contaminantes en un Ambiente Cerrado
(LACCEI Inc., 2020-07) Rojas, Freddy; Napan, Luis
En la presente investigación se determinó la concentración de PM10, PM2.5, dióxido de carbono, monóxido de carbono, temperatura y humedad relativa en un ambiente cerrado; su variación temporal y espacial en el laboratorio 0 de la Sección Ingeniería Mecánica en la PUCP durante el uso del laboratorio para realizar ensayos de combustión con gas natural y GLP, en quemadores industriales. Se utilizaron equipos de medición de material particulado y gases contaminantes (PM10, PM2.5, CO y CO2) y las variables meteorológicas del lugar de ensayo. La metodología utilizada fue considerando el ambiente cerrado sin ninguna quema de combustible, quemando solo gas natural y quemando solo GLP. Además de ello se varió las situaciones abriendo y cerrando la puerta y ventana en distintas combinaciones para observar como variaba la concentración en el ambiente cerrado. Los resultados muestran que las concentraciones de PM10, PM2.5, CO2 y CO durante todo momento, incluso durante la quema de combustibles, permanecieron dentro del rango de límites permisibles para ambientes interiores.