DETALLES DEL PROYECTO

RESPONSABLE(S):

CédulaNombreCorreo ElectrónicoTeléfonos
V012102582RODRIGUEZ A RICHARD Rrirodrig@uc.edu.ve04144163305

TITULO DEL PROYECTO

Desarrollo de una metodología computarizada aplicada a los procesos de combustión de gases ideales

FACULTAD A LA QUE PERTENECE

Ingeniería

ACTIVIDAD DEL ARTICULO 42 DE LA LOCTI CON LA CUAL SE RELACIONA EL PROYECTO

Ordinal 8, Aparte a

PROBLEMA DEL PROYECTO

En el Departamento de Térmica y Energética de la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Carabobo se desarrolla la Línea de Investigación denominada ¿Energía y Aplicaciones¿; cuyo objetivo principal es desarrollar tecnología propia para el diseño, construcción y mantenimiento de máquinas y equipos relacionados con el área. Los integrantes de dicha Línea de Investigación se han propuesto desarrollar el área de conocimiento relacionada con las máquinas térmicas de combustión interna utilizadas para la generación de trabajo mecánico. Para lograr el desarrollo de tecnología propia en el área relacionada con las máquinas térmicas de combustión interna es necesario partir de un estudio profundo relacionado con la fundamentación teórica de la Termodinámica y el Equilibrio Químico aplicado al caso de las reacciones de combustión que se dan lugar en dichas máquinas. Tanto los motores a gasolina (descritos bajo el ciclo Otto), los motores a gasoil (cuya descripción se fundamenta en el ciclo Diesel) y las turbinas a gas (representadas bajo el ciclo Brayton) son máquinas en las cuales se incrementa la condición energética útil de la sustancia al producirse el quemado o combustión de algún combustible, para su posterior transformación en trabajo mecánico útil a ser aprovechado en los alrededores. También se han desarrollado equipos como calderas, quemadores y hornos; cuyo funcionamiento se basa en el quemado de algún combustible para elevar la temperatura del fluido de trabajo para posteriormente transferir calor hacia otros sistemas, máquinas o equipos. La diferencia principal en el proceso de combustión efectuado entre las máquinas y los equipos radica en la magnitud de la presión de trabajo para la cual se efectúan dichos procesos; en las máquinas el proceso de combustión se efectúa a elevadas presiones (al menos ocho veces el valor de la presión atmosférica) y en los equipos, dicho proceso se efectúa a presiones bajas tales que los gases y sus mezclas antes y después de la combustión pueden considerarse como una mezcla de gases ideales. Para el desarrollo de tecnología propia relacionada con el área de las máquinas térmicas de combustión interna y en virtud de lo complejo y engorroso que es el tratamiento matemático del problema global, la Línea de Investigación ha estructurado un proyecto a largo plazo que se divide en tres etapas, a saber: · Caracterización de las mezclas antes y después de la combustión, tomando en cuenta los fundamentos teóricos asociados a la Termodinámica y al Equilibrio Químico para Gases Ideales. Este caso sería aplicable a los equipos mencionados con anterioridad. · Realizar el análisis anterior pero tomando en cuenta el efecto de altas presiones sobre las mezclas. Este caso puede ser aplicado a los motores de combustión interna. · Aplicación del conocimiento previo en la simulación de los procesos termodinámicos efectuados en las máquinas de combustión interna. Se han publicado resultados de trabajos de investigación relacionados con las reacciones de combustión con sustancias y mezclas que se comportan como gases ideales; sin embargo, dichos trabajos se encuentran limitados en cuanto a la cantidad de elementos y compuestos que forman parte de los productos de combustión, acceso al basamento teórico utilizado y su tratamiento matemático y, por último, los programas de computación están desarrollados y adaptados a algunos parámetros distintos a los nacionales. Por todo lo expuesto anteriormente, se hace necesario el desarrollo de una herramienta propia que tome en cuenta una mayor cantidad de elementos y compuestos que forman parte de los productos de la combustión para de esta manera hacer caracterizaciones y predicciones más cercanas a la realidad.

OBJETIVOS DEL PROYECTO

El objetivo general que se aspira alcanzar con la culminación de este proyecto de investigación es desarrollar una metodología de cálculo computarizada aplicada a procesos de combustión de hidrocarburos considerando las mezclas antes y después de la combustión como una mezcla de gases ideales . Los siguientes constituyen los objetivos específicos de la presente investigación, necesarios para alcanzar el objetivo general. · Identificar los modelos para la caracterización de las mezclas antes y después de la combustión. · Identificar los modelos para la determinación de las propiedades de las mezclas antes y después de la combustión. · Desarrollar el algoritmo de solución al problema planteado. · Desarrollar una herramienta computacional basado en el algoritmo anterior. · Validar los resultados suministrados por la herramienta computacional. · Establecer el manual del usuario para la herramienta computacional.

ACTIVIDADES DEL PROYECTO

FASE I. IDENTIFICACIÓN DE LOS FUNDAMENTOS TEÓRICOS. En primera instancia se realizará una recopilación bibliográfica acerca de los fundamentos teóricos relacionados con la termodinámica de la combustión y el equilibrio químico en textos especializados.FASE II. DETERMINACIÓN DEL ALGORITMO DE SOLUCIÓN AL PROBLEMA PLANTEADO. Para establecer la metodología de cálculo necesaria para resolver el problema planteado se deben caracterizar a los reactantes. La mezcla antes de la combustión se caracteriza sin mayor dificultad porque sólo esta formada por aire y combustible; los coeficientes estequiométricos de dicha mezcla son fácilmente determinables. FASE III. ESTABLECIMIENTO DEL ALGORITMO DE SOLUCIÓN EN UN LENGUAJE VISUAL DE PROGRAMACIÓN. Para establecer el algoritmo de cálculo en un lenguaje de programación visual se desarrollaran las siguientes actividades: · Selección del lenguaje de programación a ser utilizado · Codificación de los algoritmos desarrollados e indicados en la fase anterior. · Interconexión de los algoritmos en una estructura principal.FASE IV. VERIFICACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS CON LA HERRAMIENTA COMPUTACIONAL. Posterior al diseño e implantación de la codificación se procederá a validar los resultados aportados por la herramienta computacional; para tal fin se realizará: · Resolución de problemas de reacciones de combustión utilizando como herramientas calculadoras y programas comerciales de cálculo; posterior a ello resolver los mismos problemas con la herramienta computacional desarrollada en el presente trabajo. · Contrastar resultados publicados en literatura especializada (tablas y gráficos, entre otros) con los aportados por la herramienta computacional. · Realizar análisis de resultados. FASE V. DESARROLLO DEL MANUAL DEL USUARIO PARA LA HERRAMIENTA. Una vez validada la información aportada por la metodología de cálculo computarizada, se deberá desarrollar el manual del usuario de dicha herramienta para la correcta utilización del programa de computación.

PRODUCTOS DEL PROYECTO

La metodología de cálculo que debe desarrollarse en el presente trabajo de investigación, para su posterior implantación en una herramienta computacional, se podrá utilizar con el fin de realizar un mejor análisis y obtener una cantidad mayor de predicciones cuando se utilizan distintos combustibles y distintas proporciones másicas entre el aire y el combustible. A nivel ambiental y ecológico, una vez que se haya definido el tipo de combustible y la relación aire-combustible a utilizar en la cámara de combustión se podrán hacer predicciones sobre los componentes y la cantidad de materia de cada componente que se desecha al ambiente cuando se expulsan los productos de la combustión; para de esta manera determinar la proporción másica de algunos compuestos dañinos que se liberan al ambiente, como por ejemplo el monóxido y dióxido de carbono. Debido a la legislación mundial sobre normas ambientales y ecológicas, cada vez más estrictas, lo anterior permitirá establecer intervalos de trabajo adecuados a dichas normas. La herramienta computacional podrá ser empleada en el proceso de aprendizaje-enseñanza en asignaturas relacionadas con el área (Termodinámica II, Centrales Termoeléctricas, Motores de Combustión Interna y Generación de Potencia, entre otras), en la industria en general y en la investigación, entre otros; simplificando un conjunto de cálculos tediosos y engorrosos para la determinación la caracterización de las mezclas y los valores de sus propiedades. A nivel académico, esta herramienta permitirá que el usuario pueda analizar y comprender los efectos que produce la variación de alguna propiedad o parámetro en los productos de la combustión. También hay Universidades, Tecnológicos o Instituciones de Educación Superior que no están en capacidad financiera de adquirir y mantener equipos experimentales para realizar estudios y prácticas relacionadas con la combustión; entonces, en dichas instituciones podrán utilizar la herramienta computacional como parte de un laboratorio virtual. A nivel económico, el hecho de desarrollar una metodología de cálculo computarizada que permita modificar los valores de las propiedades de los reactantes para luego determinar y analizar las consecuencias de esos cambios, a expensas de un tiempo horas-hombre pequeño, es realmente valioso y va a constituir una herramienta básica para el desarrollo de tecnología propia desarrollada en nuestra institución, específicamente en el Departamento de Térmica y Energética. A nivel metodológico, el proyecto sentará las bases y procedimientos a seguir en futuras investigaciones sobre las reacciones de combustión y sus aplicaciones; de tal manera de conseguir resultados más próximos a la realidad.

DEPENDENCIA RESPONSABLE DEL PROYECTO:

Facultad de Ingenierķa

FECHA INICIO

27/02/2007

FECHA FIN

27/09/2007

MONTO DEL PROYECTO

Bs. 20.000.000,00, Bs.F. 20.000,00
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