Thesis:

Diseño, cálculo, fabricación e implementación en rack experimental, de sistema de quemadores para la caracterización de llamas laminares axisimétricas a través de diversas técnicas de diagnóstico

En este trabajo de tesis, se presenta la labor desarrollada a lo largo de varios años, y que permitió iniciar el trabajo de experimentación del grupo EC2G en el Laboratorio de investigación del Departamento de Industrias. El cual está enfocado en la búsqueda de la identificación y caracterización de las variables relevantes que participan en el proceso de la formación de llamas en combustibles gaseosos, derivando posteriormente al estudio de combustibles líquidos, e inclusive sólidos como la biomasa vegetal. Ninguna de las técnicas aplicadas para los estudios y publicaciones basadas en la experimentación y realizadas con el transcurso de los años en nuestro equipo de estudio, habría sido posible de concretar sin haber pasado por las necesarias etapas de estudio, diseño, creación, selección y compra del equipamiento mínimo necesario para ello. En este sentido, y a partir de la fabricación de los racks experimentales desarrollados, fue posible generar una columna vertebral de investigación a partir de la cual se logró ejecutar el diseño y fabricación de los sistemas de quemadores adecuados para el estudio. De esta manera, se presentan los requerimientos mínimos necesarios que debe contener un sistema de combustión que genere llamas axisimétricas estables, con resultados replicables y que permitan un análisis por imágenes tomadas por cámaras de alta velocidad en diferentes condiciones de caudal y a distintos valores de relaciones aire-combustible (OI variables). Efectivamente, la búsqueda de la estabilidad de una llama debe ser asegurada en estos desarrollos para lograr un estudio eficaz de sus parámetros en un sistema de combustión. Este logro fue alcanzado a través de la consideración de un sistema de coflow de anillo anular, que permite lograr un recubrimiento eficaz en todo el contorno de la llama. De esta manera, también se pone de relevancia en el presente trabajo la adecuada selección de los equipos adquiridos a través de los fondos aportados por la agencia gubernamental ANID (anteriormente Conicyt) por medio de diferentes concursos Fondecyt regulares en su mayoría.

In this thesis work, the work developed over several years is presented, and that allowed to initiate the experimental work of the EC2G group in the research laboratory of the Department of Industries. This work is focused on the search for the identification and characterization of the relevant variables that participate in the process of flame formation in gaseous fuels, deriving later to the study of liquid fuels, and even solids such as vegetable biomass. None of the techniques applied for the studies and publications based on experimentation and carried out over the years in our study team would have been possible without having gone through the necessary stages of study, design, creation, selection and purchase of the minimum equipment necessary for it. In this sense, and from the manufacture of the experimental racks developed, it was possible to generate a research backbone from which it was possible to execute the design and manufacture of the burner systems suitable for the study. In this way, the minimum requirements necessary for a combustion system that generates stable axisymmetric flames, with replicable results and that allow an analysis by images taken by high speed cameras in different flow conditions and at different values of air-fuel ratios (variable OI) are presented. Indeed, the search for the stability of a flame must be ensured in these developments to achieve an effective study of its parameters in a combustion system. This achievement was reached through the consideration of an annular ring coflow system, which allows to achieve an effective coating on the whole flame contour. In this way, the adequate selection of the equipment acquired through the funds provided by the governmental agency ANID (formerly Conicyt) through different regular Fondecyt competitions is also highlighted in this work.