Mejora de un circuito de flujo y de un dispositivo de filtración poroso experimental para la purificación de biogás - Ureña-Ulcigrai, Felliot Augusto (Instituto Tecnológico de Costa Rica, 2024)
El presente trabajo de graduación se ha enfocado en la mejora de un circuito experimental existente que alberga un filtro similar a los usados en la purificación del Biogás. En el proyecto se empleó aire como gas y se instalaron manómetros de 10,00 ± 0,05 inH2O y 15,0 ± 0,1 inH2O. Además, se instaló una válvula de aguja en la salida del circuito completa de un goniómetro de 360° ± 0,5°, para controlar el valor de cierre/apertura de la válvula y regular así el caudal de aire. El circuito se completó con un caudalímetro con escala máxima adimensional de 65,0 ± 0,5, equivalente a 6,33 L/min máximo. En la experimentación se emplearon cinco materiales filtrantes: esferas de vidrio clásico (Ø 16,320 ± 0,017 mm), esferas cerámicas (Ø 6,180 ± 0,017 mm), esferas de azúcar (Ø 3,160 ± 0,017 mm), cilindros poliméricos fabricado con AC-ACETAL POM (Ø 6,480 ± 0,017 mm y un largo de 12,350 ± 0,017 mm) y cilindros poliméricos fabricado con AC-ACETAL POM (Ø 16,080 ± 0,017 mm y un largo de 16,420 ± 0,017 mm). Se apreció que todos los materiales filtrantes, con excepción de las pequeñas esferas de azúcar, experimentaron una pérdida de presión similar, la cual estaba dentro de la incertidumbre de resolución instrumental de ± 0,05 inH2O. En el caso de las esferas de azúcar, se pudo apreciar la caída de presión del aire al cruzar el filtro, con un valor máximo de 0,20 inH2O. Con respecto al circuito de prueba, este brindó pérdidas de presión similar a la incertidumbre de resolución instrumental de ± 0,1 inH2O, sin importar el tipo de material filtrante que estuviera presente en el filtro. Si se considera el área superficial de los materiales filtrantes empleados, se determinó que las esferas azucaradas presentaban la mayor área superficial de filtración.

The present graduation work has focused on the improvement of an existing experimental circuit that houses a filter similar to those used in the purification of Biogas. In the project, air was used as gas and pressure gauges of 10.00 ± 0.05 inH2O and 15.0 ± 0.1 inH2O were installed. In addition, a needle valve was installed at the complete circuit outlet of a 360° ± 0.5° goniometer, to control the closing/opening value of the valve and thus regulate the air flow. The circuit was completed with a flowmeter with a maximum dimensionless scale of 65.0 ± 0.5, equivalent to 6.33 L/min maximum. In the experiment, five filter materials were used: classic glass spheres (Ø 16.320 ± 0.017 mm), ceramic spheres (Ø 6.180 ± 0.017 mm), sugar spheres (Ø 3.160 ± 0.017 mm), polymeric cylinders made with AC-ACETAL POM (Ø 6.480 ± 0.017 mm and a length of 12.350 ± 0.017 mm) and polymeric cylinders made with AC-ACETAL POM (Ø 16.080 ± 0.017 mm and a length of 16.420 ± 0.017 mm). It was noted that all filter materials, with the exception of the small sugar spheres, experienced a similar pressure loss, which was within the instrumental resolution uncertainty of ± 0.05 inH2O. In the case of the sugar spheres, the air pressure drop could be seen when crossing the filter, with a maximum value of 0.20 inH2O. Regarding the test circuit, this provided pressure losses similar to the instrumental resolution uncertainty of ± 0.1 inH2O, regardless of the type of filter material that was present in the filter. If the surface area of the filter materials used is considered, it was determined that the sugar spheres had the largest filtration surface area.
Proyecto de Graduación (Licenciatura en Ingeniería en Materiales) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ciencia e Ingeniería de los Materiales, 2024
Esta tesis cumple con el objetivo ODS 7: garantizar el acceso a una energía asequible, fiable, sostenible y moderna para todas las personas. Meta a: aumentar la cooperación internacional para facilitar el acceso a la investigación y la tecnología relativas a la energía limpia, incluidas las fuentes renovables, la eficiencia energética y las tecnologías avanzadas y menos contaminantes de combustibles fósiles, y promover la inversión en infraestructura energética y tecnologías limpias.
Keywords: Circuitos de flujo; Dispositivos de filtración porosos; Purificación -- Biogás; Válvulas; Manómetros; Gases de efecto invernadero; Materiales porosos; Cambios climáticos; Flow circuits; Porous filter devices; Purification -- Biogas; Valves; Manometers; Greenhouse gases; Porous materials; Climate changes; Research Subject Categories::TECHNOLOGY::Materials science