Modelación de la combustión de mezclas de hidrógeno con gases convencionales en una caldera pírotubular.
| dc.contributor.advisor | Farías Fuentes, Óscar Francisco | es |
| dc.contributor.author | Sanhueza Torres, Pablo Ignacio | es |
| dc.date.accessioned | 2025-09-24T15:00:52Z | |
| dc.date.available | 2025-09-24T15:00:52Z | |
| dc.date.issued | 2025 | |
| dc.description | Tesis presentada para optar al título de Ingeniero/a Civil Aeroespacial. | es |
| dc.description.abstract | Se aborda la modelación en estado estacionario de la combustión de mezclas de hidrógeno con gas natural en una caldera pirotubular del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Concepción. El objetivo principal fue adaptar un modelo que represente adecuadamente el comportamiento térmico de la caldera bajo diferentes condiciones de operación, y evaluar el impacto del uso de hidrógeno como combustible complementario. Para validar los resultados del modelo, se recopilaron datos experimentales de la caldera operando exclusivamente con gas natural, registrando temperaturas en distintos puntos del circuito de humos y variables asociadas al rendimiento térmico. Estos datos permitieron validar el modelo base mediante la comparación entre resultados simulados y valores medidos. Una vez validado, el modelo fue utilizado para simular el comportamiento de la caldera bajo nuevas condiciones, incorporando mezclas de hidrógeno con gas natural en proporciones variables. Asimismo, se analizó el efecto de diferentes excesos de aire sobre el rendimiento y las temperaturas de operación. Los resultados obtenidos permitieron observar cómo varían las temperaturas a lo largo del hogar y los pasos del circuito de gases, en función de la composición del combustible y el exceso de aire. Concluyendo un cambio en la temperatura de los gases a la salida de la cámara de combustión directamente proporcional al aumento de la concentración de hidrogeno e inversamente respecto al rendimiento. También se determinó el rendimiento térmico de la caldera en cada escenario simulado, evaluando el potencial del hidrógeno para mejorar la eficiencia del sistema y reducir emisiones contaminantes. Este estudio proporciona una herramienta predictiva útil para analizar el desempeño térmico de calderas convencionales cuando se introduce hidrógeno como vector energético. Además, aporta información relevante para futuras investigaciones sobre descarbonización en sistemas térmicos, en línea con los desafíos energéticos actuales. | es |
| dc.description.abstract | This thesis presents a steady-state modeling study of the combustion of hydrogen-natural gas mixtures in a fire-tube boiler located at the Department of Mechanical Engineering of the University of Concepción. The primary objective was to develop a model capable of accurately representing the thermal behavior of the boiler under various operating conditions and to assess the impact of hydrogen as a complementary fuel. To build and validate the model, experimental data were collected from the boiler operating solely with natural gas. Measurements included temperatures along the flue gas path and thermal efficiency indicators. These data were used to validate the base model by comparing simulated results with real measurements, ensuring its reliability. After validation, the model was used to simulate the boiler's performance under new conditions, incorporating hydrogen-natural gas blends in different concentrations. Additionally, the effect of varying excess air levels was analyzed in terms of their influence on temperature profiles and thermal efficiency. The results show how the temperature distribution along the furnace and flue gas circuit changes with different fuel compositions and air excess ratios. The thermal efficiency of the boiler was also calculated for each operating scenario, allowing an evaluation of hydrogen’s potential to enhance system performance and reduce pollutant emissions. This study provides a predictive tool to assess the thermal behavior of conventional boilers when hydrogen is introduced as an energy carrier. It also contributes valuable insights for future research on decarbonization in thermal systems, in line with current energy transition challenges. | en |
| dc.description.campus | Concepción | es |
| dc.description.departamento | Departamento de Ingeniería Mecánica | es |
| dc.description.facultad | Facultad de Ingeniería | es |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.udec.cl/handle/11594/13101 | |
| dc.language.iso | es | es |
| dc.publisher | Universidad de Concepción | es |
| dc.rights | CC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject | Gas natural | es |
| dc.subject | Hidrógeno | es |
| dc.subject | Calderas | es |
| dc.subject.ods | EDUCACIÓN de calidad | es |
| dc.subject.ods | ENERGÍA asequible y sostenible | es |
| dc.subject.ods | INDUSTRIA, innovación, infraestructura | es |
| dc.subject.ods | CONSUMO responsable y producción | es |
| dc.title | Modelación de la combustión de mezclas de hidrógeno con gases convencionales en una caldera pírotubular. | es |
| dc.type | Thesis | en |