Thesis:

Diseño de nueva metodología para medición de temperatura de hollín: aplicación y validación

La importancia de los procesos de combustión recae en su amplia utilización como fuente de energía, siendo un 90,5% del total de la energía mundial. Como consecuencia de la quema de combustibles se emiten diferentes contaminantes que contribuyen al cambio climático y son dañinos para la salud humana. Dentro de estos contaminantes se encuentra el hollín, un partícula sólida nanométrica en la cual se centra este trabajo. La temperatura es un parámetro clave para entender la combustión, la formación del hollín y la radiación térmica de las llamas. Generalmente se realizan mediciones de temperatura de hollín con técnicas de pirometría de banda espectral ancha basadas en emisión (BEMI) y absorción y emisión modulada (BMAE). Estas técnicas utilizan la información espectral a dos longitudes de onda (2 colores) para calcular la temperatura de hollín a partir de mediciones experimentales de la radiación de una llama. Con el objetivo de beneficiarse con una mayor información espectral para estimar la temperatura de hollín, este trabajo propone el uso de una razón de banda espectral ancha con tres longitudes de onda (3 colores: R, G y B) en una única expresión de temperatura. Se propone también la utilización de una cámara digital a color de bajo costo debido a sus tres canales RGB. Las nuevas técnicas de pirometría propuestas, 3-BEMI y 3-BMAE, son testeadas midiendo la temperatura de hollín de una llama de etileno en un quemador del tipo Gülder y comparándolas con mediciones con las técnicas tradicionales BEMI y BMAE. En primer lugar se realizó una medición de extinción de luz para obtener el campo de la fracción volumétrica de hollín (fv). Con esta información se aplicó la técnica BMAE tanto de 2 como de 3 colores, midiendo las 4 diferentes señales que se producen con el encendido y apagado de la llama y la luz de fondo. Para aplicar la técnica BEMI se asumió un modelo para la función de absorción del hollín (Em). Para el caso del método BEMI, resultados muestran que la utilización de tres bandas espectrales anchas redujo la variación de la temperatura ante pequeñas variaciones en la razón de las señales medidas, es decir, disminuye la sensibilidad ante mediciones experimentales(...).