lunes, 29 de junio de 2009

“DISEÑO Y FABRICACION DE UN QUEMADOR DE BIOMASA DE ALTA EFICIENCIA





PROYECTO:

“DISEÑO Y FABRICACION DE UN QUEMADOR DE BIOMASA DE ALTA EFICIENCIA”

REPORTE DE ESTADÍA PARA

OBTENER EL TÍTULO DE:

TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN:

Mecatrónica

PRESENTA A:

EDUARDO ULISES ALVARADO HUARACHA

CD. REYNOSA, TAMAULIPAS AGOSTO DEL 2009

I. Agradecimiento.

Primeramente a Dios por haberme dado la vida.

A la Universidad Tecnológica de Tamaulipas Norte por darme la oportunidad de cursar mis estudios y realizar mis estadías en sus instalaciones que son de primer nivel.

A mis profesores que me brindaron la oportunidad de aprender de ellos todos sus conocimientos, además de resolver mis dudas.

A mis padres que gracias a su apoyo, su cariño y comprensión he logrado lo que jamás habíamos pensado.


II.Dedicatoria.

A mis maestros, mis compañeros y amigos que siempre que los necesite, me brindaron su apoyo incondicional en todos los momentos buenos y malos que viví en esta etapa estudiantil muy importante en mi vida.

Muy en especial a mis maestros que me ayudaron en mi crecimiento personal, para desarrollarme profesionalmente y ser parte de una sociedad productiva.


III. Resumen.

Cuando inicie este proyecto hace cuatro meses, dentro de las instalaciones de la Universidad Tecnológica de Tamaulipas Norte, me pregunte si realmente lograría mi objetivo ya que para la verificación del quemador de biomasa de alta eficiencia requiere de mucho tiempo para realizar pruebas y modificaciones, pero aun así me senti motivado a continuar con este gran proyecto y a dar lo mejor.

En este documento hablare sobre la turbo cocina, su funcionamiento, y el impacto con el medio ambiente que es favorable para nuestra existencia.


Índice página

1. Introducción……………………………………………….1

1.1. Antecedentes de la institución……………………...1

1.2. Antecedentes del problemas…………..…….…….. 2

1.3. Definición del problema…………………..…………. 2

1.4. Hipótesis……………………………………..…………..3

1.5. Justificación………………………………….………….3

1.6. Limitaciones…………………………………..………...4

1.7. Delimitaciones………………………………….……….4

1.8. Objetivos………………………………………….………4

2. Quemador de biomasa............................. 6

2.1. Funcionamiento………………………………………….6

2.1.1 Procedimiento del quemador de biomasa….…7

2.2 Composición Mecánica.…………………………….….7

2.3 Posicionamiento de las boquillas……………….….14

2.4 Construcción de la Cámara.………………………….16

2.5 Anillo Circular……………………………………………19

2.6 Anillo para la Base……………………………..………20

2.7 Orejeras…………………………………………………...21

2.8 Base para el dispositivo......................................22

3. Conclusión………………………………………………...23

4. Recomendación…………………………………………..24

5. Lista de Anexos…………………………………….……24

6. Bibliografías……………………………………………...25

7. Glosario…………………………………………………….26











1. Introducción.


1.1 Universidad Tecnológica Tamaulipas Norte.

1.1 Antecedentes de la Institución.

A partir de las experiencias educativas de duración cortas en países como Francia, Japón, Alemania, estados unidos y Canadá, el Gobierno Federal, en coordinación con los Gobiernos Estatales, inicia en 1991 la construcción del Subsistema de Universidades Tecnológicas.

En México estas Instituciones Educativas imparten programas, cuyo principal atributo es desarrollar las destrezas específicas de una profesión

En 1991 se crearon las primeras tres universidades tecnológicas. Actualmente el subsistema de universidades tecnológicas cuenta con más de 60 universidades tecnológicas distribuidas en 25 entidades federativas.


1.2. Antecedentes del Problema.

En el Salvador el Ing. Rene Núñez diseño y patento un dispositivo al que le llamo turbo cocina, en el cual explica de manera técnica que con poca leña puedes cocinar lo mismo ahorrándose el 90% de la materia prima, otras de sus principales ventajas es que no produce humo por lo tanto no contamina el medio ambiente.

Este proyecto, tuvo un tiempo de investigación de 12 años.

.

1.3. Definición del Problema.

De acuerdo al diseño de la patente se trata, de realizar un prototipo similar, para verificar realmente el funcionamiento de la eficiencia térmica que existe en diferentes cámaras de combustión.

Se realizaron algunas pruebas y modificaciones en las que verifique que el proyecto funciona. En los croquis observe como estaba compuesta y de ellos me guíe para realizar ya el proyecto físicamente.


1.4. Hipótesis.

Si el proyecto tuviese éxito seria de gran ayuda para las personas que no cuenten con los recursos monetarios para obtener una estufa convencional.

Así mismo obtendría resultados positivos para realizar las dimensiones adecuadas de los planos y así tenerlos como archivo si algún día se quisiera reproducir para alguna ocasión en especial.

También verificaría un estándar para el tiempo de cocción, cantidad de trozos de leña y la salida del bioxido de carbono (Co2).


1.5. Justificación.

Puede proporcionar mejoras significativas en procesos industriales grandes basados sobre la presencia de las cualidades siguientes:

1.-Emplea el ahorro de combustible

2.- Comprobación de la patente y el diseño del quemador de biomasa;

3.-Requiere la utilización significativa de la capacidad de bajar la tala de árboles y contaminación al medio ambiente

4.-Reduce el costo y esfuerzo al cocinar incluyendo el tiempo al recolectar la leña el cual ahora lo ocuparan para otras actividades.


1.6. Limitaciones.

Se basa únicamente en el área mecánica, es decir la aplicación de conocimiento prácticos sobre el funcionamiento y operación de los equipos de maquinados. También aplicaciones de soldadura por arco eléctrico y conocimientos electrónicos para la instalación del ventilador de 12watts.


1.7. Delimitaciones

No poseer con ciertas especificaciones del proyecto como tampoco el ángulo, diámetro y cuantas perforaciones debe tener el cilindro metálico principal del quemador de biomasa de alta eficiencia para contar con mayor eficiencia y no contaminar.


1.8. Objetivo.

Este prototipo del quemador de biomasa de alta eficiencia tiene como objetivo analizar la eficacia en el ahorro de combustible y no producir humo ya que opera con combustión a baja temperatura o fuego frió que evita que produzca emisiones nocivas particularmente las que generan el efecto invernadero o la capa de ozono.


2.-QUEMADOR DE BIOMASA DE ALTA EFICIENCIA.

2.1.-Funcionamiento.

El objetivo es obtener fuego a baja temperatura lo que tiene la ventaja de utilizar poco combustible y generar mucho calor y el hecho de no producir ningún contaminante dañino para la atmósfera.

El uso eficiente del calor generado a partir de un combustible implica 2 pasos fundamentales. La primera es la combustión del combustible y la segunda es la transferencia de calor a partir de los productos de combustión hasta el disipador de calor.

Los procesos de combustión se llevan a cabo a fin de que la temperatura ambiental en la zona de combustión sea demasiado alta es decir arriba de los 1500 °c. Es bien sabido que a altas temperaturas el nitrógeno presente en el combustible y el aire reacciona con el oxigeno a las formas de diversos óxidos que se conocen como oxido de nitrógeno.

La generación de oxido de nitrógeno se incrementa con la temperatura sobre todo cuando hay un exceso de oxigeno por lo tanto es conveniente mantener la temperatura tan baja como sea posible para reducir la formación de contaminantes.

2.1.1. Procedimiento DeL Quemador de Biomasa

Primeramente se consiguió el material necesario para poder realizar el quemador de biomasa


Fig. 2.1.1.1 material para la elaboración del quemador de biomasa.

2.2. Composición Mecánica

Paso 1.- procedí a buscar el material que se necesito para la construcción del quemador de biomasa, fui a buscar a los basureros industriales un tubo circular de 6 pulgadas de largo con un espesor de 3/8 de pulgada y corte 2 piezas con una sierra circular.


Fig. 2.2.1- tubo circular.

Paso 2.- Se necesito el torno convencional para quitar las rebabas y darle la medida de 6 pulgadas de largo


Fig. 2.2.2- tubo circular cortado y torneado

Para evitar accidentes.

Paso 3.- Después a una de las piezas se le hizo una ventana de largo de 1.525¨ por el ancho de 1.300¨ para eso se utilizo la fresadora convencional.


Fig. 2.2.3- Tubo circular cortado y fresado

para introducir los trozos de madera.

Paso 4.- Procedí a barrenar la placa de acero y la lleve a la fresa para hacerle 10 barrenos pasados de ½ y uno de ¼ en el centro como se muestra a continuación.


Fig. 2.2.4- Placas circulares de ¼ y 1/8 de espesor y perforadas a ½ y ¾.

Paso 5.- después empecé a procesar la otra placa con 10 barrenos pasados de 3/4 y uno de 1/8 en el centro.


Fig. 2.2.5- Placa circular de 1/8 de espesor y perforada a 3/4

Paso 6.- Corte un anillo de 1.200 de largo con un diámetro interno de 5.200 y un espesor de 1/8.


Fig. 2.2.6- Anillo circular de 1/8 de espesor

Paso 7.- Se instalo un ventilador de 6 pulgadas de diámetro rígidamente conectado a una fuente regulable, donde impulsa el aire hacia arriba el cual sale por medio de un cilindro concéntrico que se encuentra con una gran cantidad de orificios con un diámetro de ½, pulgada con una profundidad de ¾, de pulgada.


Fig. 2.2.7- Ventilador de 12 volts.

Paso 8.- Para el diseño de la cámara de los inyectores en una de las partes existen 2 placas circulares de acero con barrenos de ½ y ¾ pulgada pasados y en el centro uno de un ¼ y otro de 1/8.


Fig. 2.2.8- Placas circulares de 1/8¨ y ¼¨ de espesor.


Una cubierta cilíndrica que cubre dos tapas una inferior y otra superior como un sello en ambas caras.

Una cubierta cilíndrica de acero 1035 con un diámetro interior de 5.300 pulgadas en el interior y 3/8 de espesor que cubre nuestra superficie cilíndrica con perforaciones y dos tapas laterales para la cubierta de acero.


Fig. 2.2.9- Anillo delgado para el soporte de ambas caras.


Teniendo en conjunto las dos tapas barrenadas y el anillo de ambas para la cámara de combustión de alta presión.


Fig. 2.2.10- Conjunto de placas para la cámara de alta presión.


Donde estas tres cubiertas están unidas por medio de tres tornillos sujetadores en forma triangular para el sistema de sujeción simple teniendo los diez inyectores de 1/2 de diámetro completamente libres de presión externa.


Fig. 2.2.11- Conjunto de placas para la cámara de alta presión.


Imagen vista por la parte de abajo de la cámara de combustión con las perforaciones de ¼ alrededor de la placa circular de abajo.



Fig. 2.2.12- Cámara de combustión perforada alrededor para la dirección del aire.

2.3. Posicionamiento de las Boquillas

Se coloca las boquillas en forma circular para que tengan la función de entrada y salida de aire.


fig. 2.3.1.- 10 boquillas o inyectores para que posteriormente se monten sobre la cámara de combustión.


fig 2.3.2.- inyectores maquinados en el taladro convencional haciendo un nuevo orificio de ¼.



fig 2.3.3.- boquillas montadas dando como resultado la combustión a baja temperatura.



fig 2.3.4.- boquillas normales antes de maquinarlas



fig 2.3.5.- boquillas vista desde arriba para poder visualizar bien las “pijas” que contienen una perforación de 1/8 para el escape de aire a presión.

Este fenómeno se produce siempre que la presión en algún punto o zona de la corriente de aire desciende por debajo de un cierto valor mínimo admisible.

Enseguida se coloca el anillo circular y la placa de acero para posicionar la salida del aire ya que aquí es donde se hace toda la función ya que en la parte inferior tiene un ventilador que succiona el aire por la parte inferior y la pasa a una cámara de aire a presión en forma tubular. El aire presurizado a través de una serie de aperturas y agujeros de diferentes sistemas de inyección de aire que deja pasar a la parte superior que es la cámara de combustión tiene cinco sistemas de inyección de aire.



2.4. Construcción de cámara de combustión


Conseguí el tubo circular para cortarlo a 8 pulgadas de largo con un espesor de 1/8 y diámetro interior de 5.400 de pulgada y lo corte en la sierra circular.


fig 2.4.1.- tubo circular cortado.

Lo lleve al torno y le quite las rebabas para darle el acabado final y no tener accidentes.


fig 2.4.2.- tubo circular acabado.

Continúe con los barrenos pasados de ½ que los hice en la fresadora.


fig 2.4.3.- tubo circular perforado

Luego volví a la sierra circular para hacer la ventana de 1/8 de pulgada.

fig 2.4.4.- corte para un desfogue.

Regrese a la fresadora para hacer la ventana por la cual se va ha introducir el combustible.


fig 2.4.5.- ventanilla para introducir combustible.


La cámara de combustión tiene una ventana de admisión de combustible y unos orificios para el desfogue del aire como las cocinas convencionales.



fig 2.4.1.- tubo circular con todos sus cortes.

2.5. Anillo Circular.

Este es un anillo de restricción con un diametro exterior de 5.28 pulgadas y un diametro interior de 3.78 pulgadas colocado dentro del dispositivo por encima de la superficie de apoyo para el combustible y la trasferencia térmica y también en esta etapa de la turbo cocina es donde se transmite la mayor temperatura de la cámara de combustión hacia el anillo circular.


fig 2.5.1.- anillo de restriccion.

2.6 Anillo para la Base.

fig 2.6.1.- anillo para la base del tubo circular.

Este anillo mide 1/8¨ de espesor por un diámetro exterior de 7.300¨ de pulgada y un diámetro interior de 5.600¨ de pulgada.

El anillo va a ir colocado sobre el tubo circular que se utilizara como soporte de la cámara de combustión interna y su trabajo va a ser el de sostener los recipientes de cocina.


fig 2.6.2.- vistas del tubo circular con el anillo base.


2.7 Orejeras.


fig2.7.1 por ultimo cuenta con un trozo de tubo hueco de 5 pulgadas de largo con un diametro interior de 1/4 y un diamero exteriorde de 3/8 de pulgada.

Este ducto aparte de ayudar a sostener el contenedor de cocina también ayuda a mantener la temperatura haciendo como función un desfogue.

2.8 Base para el dispositivo




fig.2.8.1 mesa para la base del dispositivo


fig.2.8.2 Vistas del quemador de biomasa

3. Conclusiones.

En el tiempo que estuve elaborando el proyecto llegue a la conclusión de que la turbo cocina realmente es eficiente ya que no produce ningún contaminante y el ahorro de combustible es notable por que no consume demasiado y genera mucho calor en poco tiempo de haberse encendido también elimina uno de los problemas de salud que son dañinos, las enfermedades respiratorias y muertes causadas por la inhalación de humo en el hogar que afecta generalmente a las mujeres y a los niños.

Reduce el costo y esfuerzo al cocinar, incluyendo el tiempo de recolectar la leña, lo que aumenta el tiempo disponible para otras actividades como estudiar, trabajar o descansar a los miembros más vulnerables del hogar niños, mujeres o ancianos.

4. Recomendaciones

Si se le da el uso adecuado a la turbo cocina puede llegar a tener un tiempo de vida aproximadamente de 10 a 20 años y permite satisfacer las necesidades de combustible para cocinar del hogar con solo plantar o dar acceso a la poda de un árbol por cada miembro de una familia por lo que su introducción masiva fomentaría la deforestación del país.

5. Lista de anexos

6. Bibliografía

www.google.com


www.fusades.com

7. Glosario.

Combustión.-La combustión es una reacción química en la que un elemento combustible se combina con otro comburente (generalmente oxigeno en forma de 02 gaseoso) desprendiendo calor y produciendo un oxido: la combustión es una reacción exotérmica que produce:

- calor al quemar

- luz al arder

Combustible.- Los combustibles sólidos comúnmente son.- el carbón, coque y la madera.

Para que exista la combustión completa debe existir oxigenación (aire), dióxido de carbono y energía calorífica. En cambio si la combustión es incompleta existe monóxido de carbono.

Temperatura.- Es la magnitud referida de las nociones comunes de calor o frio por lo general u objeto más caliente tendrá una mayor temperatura físicamente es una magnitud escalar relacionada con la energía interna del sistema termodinámico.

Boquillas.- es una pieza de metal, plástico o cerámica o cualquier otro material, con un orificio estrecho para aumentar la velocidad de salida de un fluido o circuito y controlar la forma del chorro resultante

Ventilador.- es un dispositivo mecánico para agitar o mover aire o dicho basicamente en otras palabras crea una corriente de aire para refrescar. También es como una turbo maquina que absorbe energía mecánica y la transfiere.

Perforación.- agujerar una cosa atravesándolo.

Barrenos.- es un orificio que sirve para desplazar sólidos o líquidos pero en este caso se va a desplazar aire.

Careado.- es un lomo muy leve en el bordo del acero para planos que queda después de haber sido cortados para darle el acabado y no tener accidentes.

Aire presurizado.- Se refiere a una tecnología o aplicación técnica que hace uso de aire que a sido sometido a presión por medio de un compresor al aire también se filtra y aunque es menos preciso en el posicionamiento de los mecanismos.

Co2.- Bioxido de carbono


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1 comentario:

  1. Magnifico, llevo un tiempo tratando de conseguir este material.

    muchas gracias

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