Análisis energético de una válvula de aguja sónica para un sistema de suministro de gas natural con el fin de alimentar un grupo electrógeno diesel de 375 kVA

Abstract

La presente tesis aborda el análisis energético de una válvula de aguja para el control de flujo en condiciones sónicas, con la finalidad de inyectar gas natural en un grupo electrógeno de 375 kVA. Para ello, se implementó un banco de ensayos en las instalaciones del Laboratorio de Energía de la Pontificia Universidad Católica del Perú, con la finalidad de registrar las propiedades del flujo a diferentes condiciones de operación de la válvula. Se realizó la calibración de la válvula utilizando un sistema de aire comprimido, para un rango de 0,25 a 5,0 factores de vuelta de la aguja (apertura) y para presiones manométricas de suministro de 1 a 8 bar. En estos ensayos se analizó el comportamiento del flujo en el estado de estancamiento y en el estado crítico a través de la válvula. Asimismo, se determinó el coeficiente de descarga de la válvula, el cual relaciona el flujo másico real (medido) con el flujo másico ideal (teórico). Los resultados obtenidos muestran que el rango óptimo de operación de la válvula corresponde a valores de la fracción de vuelta entre 1 y 1,75; y para presiones manométricas entre 3 a 8 bar. Debido a que, en esas condiciones de operación, el valor del coeficiente de descarga varía en el rango de 0,78 y 0,97. Por otro lado, con los resultados obtenidos se realizó la calibración de la válvula para su futura instalación en un sistema de inyección de suministro de gas natural para un grupo electrógeno de 375 kVA. Los cálculos indican que el número de válvulas que debe conformar el sistema depende directamente de la presión de suministro, ya que cuando la presión es cada vez menor, el porcentaje de sustitución alcanzable es mayor y se requiere de una mayor cantidad de válvulas para atender el requerimiento de flujo de gas.