The Laboratory of Research in Fluid Dynamics and Combustion Technologies (LIFTEC by its Spanish acronym) is a joint center between the Spanish Scientific Research Council (CSIC) and University of Zaragoza.
The research activities at LIFTEC are dedicated to the study of various phenomena related to Fluid Dynamics, with special attention to environmental problems, including experimental, computational and theoretical techniques.
The main lines of research are:
La determinación de distribuciones de tamaño constituye una información básica en el estudio de combustión de sólidos, o de emisiones de material particulado.
Para ello, el LCI dispone de un diractómetro láser (Malvern Mastersizer S), apto para determinar distribuciones de tamaños en el rango 0.5-800 micras.
La caracterización de tamaños, morfología y composición química de partículas se lleva a cabo también mediante los microscopios electrónicos SEM y TEM disponibles en el Servicio de Microscopía Electrónica de la Universidad de Zaragoza, lo que además posibilita analizar aerosoles submicrométricos.
Dado el carácter industrial y la variedad de las instalaciones disponibes, el LCI cuenta con una completa gama de instrumentación de proceso, cubriendo amplios rangos de temperatura, presión o caudales de líquidos, gases e incluso sólidos pulverizados.
Además de resultar necesaria para el funcionamiento de las propias instalaciones, parte de esta instrumentación se utiliza con frecuencia para la caracterización de diversos sistemas o dispositivos de interés para algunas empresas.
Las instalaciones tienen un alto grado de automatización, con lazos de regulación automática en todos los parámetros relevantes del ensayo. De esta forma se asegura la fiabilidad y estabilidad del proceso y de los resultados obtenidos. Además, se ha desarrollado un sistema propio de adquisición y tratamiento de datos, en el que convergen en torno a 100 señales analógicas de los transductores existentes en las instalaciones auxiliares o de los analizadores y sensores de medida en llama.
Sistema de adquisición y supervisión de sensores (2 pantallas simultáneas)
El funcionamiento de las instalaciones experimentales requiere el apoyo de numerosos sistemas auxiliares (inyección, refrigeración, control…). Todas ellas han sido diseñadas y construidas en el propio LCI. Un criterio básico de diseño ha sido su versatilidad de operación, lo que ha hecho posible cubrir rangos de operación muy amplios. Dado que la estabilidad y fiabilidad del proceso en estudio depende, en último término, de estas instalaciones, se ha considerado importante dotarlas de abundante instrumentación y lazos de regulación automática.
Por otra parte, los circuitos auxiliares disponibles se han utilizado frecuentemente de forma autónoma para realizar ensayos de distintos dispositivos y procesos que requieren la disponibilidad de flujos controlados de líquidos o gases. Por ejemplo, se ha llevado a cabo la caracterización hidráulica de elementos, determinación de prestaciones de intercambiadores de calor, calibraciones de instrumentos…
A continuación se describen brevemente algunos de estos sistemas auxiliares.
Se dispone de suministro de gas natural y propano (tanque). Actualmente existen en funcionamiento 7 líneas de alimentación distintas, con caudales que oscilan entre 0.1 y 50 m³/h, y que se utilizan para los diversos quemadores y sistemas de ignición.
Existe una instalación para bombeo e inyección fuel-oil pesado, diseñada para trabajar hasta 40 bar, 50 l/h y precalentamiento hasta 150 ºC. Es adecuada para atomizadores de presión y asistidos por aire o vapor. El circuito incluye sistemas auxiliares para inyección de aditivos y agua, y preparación de emulsiones en línea. Existe otra instalación independiente para el bombeo e inyección de combustibles ligeros.
Instalación de fuel-oil pesado
Existen dos sistemas de almacenaje y dosificación de sólidos pulverizados, que pueden usarse simultáneamente para inyección de carbones, biomasas o mezclado en línea. Cada una de ellas consta de un silo de almacenamiento, un sistema de dosificación variable (por pesada continua), un eyector-mezclador y las líneas respectivas de transporte neumático hasta el combustor. El aire de transporte puede precalentarse hasta 120 ºC, y son adecuadas para gastos másicos de hasta 50 kg/h y 120 kg/h de sólidos y aire, respectivamente.
Instalación de alimentación de carbón y biomasa
Se cuenta con numerosos circuitos independientes de suministro de aire, que se utilizan para aportar aire de combustión a los quemadores, overfire air (para combustión escalonada y reburning), y otros usos. En función de la presión necesaria, procede de ventiladores o de compresores. Existen 6 líneas distintas, debidamente instrumentadas, con gastos que oscilan entre 1 y 600 kg/h, y algunas de las cuales incluyen precalentamiento hasta 400 ºC.
Se encarga de la evacuación de los productos generados en el combustor, mediante un circuito diseñado para trabajar hasta 500 ºC, que consta de un lavador de humos, un ciclón, una entrada de aire de dilución, un ventilador centrífugo y la chimenea.
Es un circuito cerrado de agua tratada, utilizado para refrigerar los combustores, las sondas de medida en llama, y distintos dispositivos que requieren enfriamiento externo. Puede operar hasta 40 m³/h y 4 bar. El calor absorbido por el agua puede disiparse en una torre de refrigeración, antes de retornar al depósito de 15 m³.
Instalación de refrigeración
La instalación consta básicamente de un sistema para alimentación de agua, un generador de vapor eléctrico, línea de transporte, tratamiento y control de alimentación.
La operación y control de instalaciones está centralizada en un pupitre de control, que reúne las indicaciones de las diversas variables y los controladores PID que gobiernan los parámetros de operación. Las principales variables de las instalaciones, así como las señales de los sensores utilizados en los ensayos son registrados mediante un sistema de adquisición de datos desarrollado específicamente en el LCI. Este sistema, renovado recientemente, consta de un sistema de conversión A/D al que llegan cerca de 100 señales distintas, gobernado por el ordenador de supervisión.
Vista general de la sala de control
