Aplicaciones 1.- Determinar el dimetro de una tubera que debe transportar 80 lb/min de vapor saturado a 40 lb/pulg2 a lo largo de 300 pies en tramo recto, donde se debe tener una cada de presin de 1 psi.2.- Una caldera de 100 CC de capacidad, con presin de diseo 150 psi, funcionando con G.N.; al realizar el muestreo de los gases de escape en la base de la chimenea se tiene 350 F y %CO2 = 10. Si las prdidas de calor por radiacin, conveccin y otras es 2% y en el cuatro de calderas se tiene 86F, determinar la eficiencia de la caldera (%).3.- Una caldera de 400 CC de capacidad con presin de diseo 200 psi utiliza combustleo; en la base de la chimenea los gases tienen 480F, con 12,8% de CO2 y en la sala de calderas se tiene 75F, determinar la eficiencia de la caldera si por radiacin, conveccin y otras las prdidas se estiman en 2%4. Determinar la capacidad de calentamiento de agua de una caldera y la capacidad de almacenamiento del tanque para una residencia de 10 personas5.- Determinar la capacidad de calentamiento de agua de la caldera y capacidad del tanque de almacenamiento para un edifico de departamentos que tiene: 60 lavabos, 30 tinas de bao, 30 duchas, 60 fregaderos y 15 lavadoras6.- Determinar la reserva mnima de agua para el funcionamiento de una caldera de 200CC de capacidad7.- Determinar las dimensiones de la tubera de combustible pesado (combustleo) para una caldera CB de 300 CC, con una elevacin vertical de 10 pies a la lnea central de la bomba, tiene una longitud de 110 pies8.- Determinar las dimensiones de la lnea de combustible diesel N2 de una caldera M-100-60, con una elevacin vertical de 9 pies y una longitud de 110 pies a partir de la base de la tubera del tanque de succin al block terminal sobre la caldera.9.- Determinar las dimensiones de la tubera de G.N. para una caldera CB 700 150, de longitud 60 pies, tiene 4 codos de 90, una vlvula macho (manual), comprendido entre la salida del medidor y la entrada al regulador de presin a la caldera.10.- Determinar el dimetro de la tubera por donde debe circular 6500 lb/hr de vapor saturado a 60 lb/pulg2 , cuya longitud es 450 pies y lleva 6 codos estndar, 2 Tes con salida lateral, 3 vlvulas de compuerta, 2 vlvulas de globo y una de ngulo, con una cada de presin permisible de 10 lb/pulg2 .11.- Determinar la cada de presin por cada 100 pies de longitud en una tubera de 6, sch 40, que transporta 15 000 lb/hr de vapor a 20 psia12.- Dimensionar una tubera de cedula 80 de menor dimetro que puede ser usada para transportar 20 000 lb/hr de vapor a 90 psia, si la cada de presin no debe ser mayor 4 psia por cada 100 pies.13.- Un sistema principal de vapor funciona a 100 lb/pulg2 , en tuberas de 2, SI en la lnea de retorno se tiene 10 lb / pul2 , y una carga de condensado de 4 000 lb/hr en una lnea de 2, determinar la velocidad en la lnea de retorno de condensados14.- Se tiene vapor a 200 lb/pulg2 , con una carga de 300 lb/ hr, si en la tubera de retorno el flujo se desplaza con una velocidad permisible de 5 000 pies/ min, con la presin que debe ser 15 lb/ pulg2 , determinar el dimetro de la tubera.

Solucin: N 1: A tablas de vapor con 40 psia se tiene v = 10.501 pie2 / lbAl grafico de seleccin de tamao de tuberas de vapor, con 80 lb/ min horizontalmente hasta la long de 300 pies, luego bajar verticalmente hasta intersectar con el v (10.501) y luego hacia la derecha. Por la parte inferior derecha ubicar la cada de presin 1 psi, levantar una vertical hasta cruzar con la horizontal anterior, aproxime el dimetro.N2: las prdidas netas en la base de la chimenea son 350 86 = 264 F, a grfica 3E se obtiene el porcentaje de prdidas aprox de 15,6%Total de prdidas: 15.6 2 = 17.6 %, entonces la efic de la caldera: 100 17.6 = 82.4 %N 3: las prdidas netas en la base de la chimenea: 480 75 = 405 F, del grfico 2E se tiene perdidas de calor de 14.8 %; prdidas totales de16.8 %La efic de la caldera = 100 16.8 = 83.2 %N4: de la tabla 2 la demanda total ser: 10 personas x 100 lts/dia persona = 1000 lts/diaMxima demanda por hora: 1000 x 1/7 = 142. 85 lts / hrCapacidad de almacenamiento del tanque: 1000 x 1/5 = 200 litrosCapacidad de calentamiento: 142.85 lit/ hrN5: de la tabla N 3 se tiene:EQUIPOS CONSUMO60 lavabosx8 lts/hr = 480 lts/hr30 tinas x76 = 2280 30 duchasx115= 345060 fregaderosx38 = 2280 15 lavadorasx76 =1140 Posible demanda mxima: 9630 lt/hrProbable demanda mxima: 9639 lt/hr x 0.3 = 2889 lt/hrCapacidad de calentamiento de agua de la caldera: 2889 lt/hrCapacidad de almacenamiento del tanque de agua: 2889 x1.25 = 3611 litrosN6: nota: Para satisfacer la demanda de agua de un caballo caldera durante un minuto se requieren 0.261 litros (0.069 gln), entonces para 200 CC x 0.261lt/CC min = 52.2 lt/ minNota: la reserva mnima debe satisfacer la evaporacin del agua en la caldera en un tiempo de 20 minutosLuego 52.2 lt/min x 20 min = 1044 litrosEl tanque de almacenamiento no deber ser ahogado por lo tanto su volumen ser:Reserva mnima de agua/ 0.7 = 1044 / 0.7 = 1491.42 litros; esto con la finalidad de dejar libre el 30% del volumen del tanqueN7: a.- de la tabla N 1 se obtiene la altura mxima de succin a la lnea central de la bomba 17 Hg, bomba no integrada a la caldera, con capacidad de 270 GPH (420 rpm)Del grafico N3 para una elevacin de 10 pies representa 8.4 Hgb.- si consideramos 2 Hg por perdidas en vlvulas, filtros, conexiones, se tendr un total de 10.4 Hg y como tenemos una altura mxima de succin permisible de 17 Hg, se tendr una diferencia de 17 10,4 = 6.6 Hgc.- de la grfica N4, de acuerdo al flujo de combustible (270 gph), considerando una tubera de 3, se tiene una cada de presin de 2.4 Hg / 100 pies de longitud; la cada total ser:(2.4/ 100) x 110 = 2,64 Hg ( este valor debe ser igual o menor que la diferencia obtenida en (b)) Por lo tanto 2.64 Hg 6.6 Hg OK; se usara tuberas de 3 a partir del tanque de almacenamiento a la bombaNota:- la tabla N 2 puede ser usada para obtener las dimensiones de la lnea de la bomba a la caldera y la lnea de retorno de la caldera al tanque, para nuestro caso la lnea de descarga ser de 1 y para la lnea de retorno de 2 N 8: de la tabla N 1 para la caldera M -100-60 se obtiene: bomba integrada a la caldera, con capacidad de 30 GPH, con mxima altura de succin recomendada de10 Hg en el block de conexionesDel grafico N 3 para una altura vertical de 9 Hg representan 6,8 Hg, entonces partiendo de 6,8 Hg ms 2 Hg (perdidas en vlvulas, filtros, etc) se tiene un total de 8.8 HgTenemos una altura mxima de succin de 10 Hg y una elevacin total de 8.8 Hg, la diferencia es 1.2 Hg de la lnea de succinDe grafico N 4 para 30 gph, una tubera de tendr una cada de 2 Hg por cada 100 pies de longitud; la cada total ser: 2 x 110 / 100 = 2.2 Hg ( esta cada en tuberas de es mayor que la disponible 1.2 Hg), por lo que no podemos usarla. De grafico N 4 para con 30 gph se tiene una cada de presin de 0,6 Hg / 100 pies de longitud..entonces 0,6 x 110 / 100 = 0,66 Hg 1,2 Hg OKSe deber usar tuberas de desde el tanque de almacenamiento al block de conexiones de la caldera y tambin la de retorno.9.- a.- de la tabla N 3 el flujo ser de V = 6280 pie3 /hrDe la tabla N 4 la presin requerida a la entrada del tren de gas( brida de cinexion) es de 6 columna de aguaTomando la densidad relativa de 0,65La presin disponible a la salida del medidor de gas deber ser de 10 Hgb.- para seleccionar el regulador: presin requerida a la entrada 8 de agua, para regular aproximadamente las 6 de agua al lado de descargaConsiderar una cada mxima de 2 agua en el regulador, entonces se tiene 10 8 = 2 agua, que ser el valor a tomar. A la grfica N 10, con 6280 cfh a la tubera de 3 se tiene una cada de 1.75 agua por cada 100 pies de longitud, como se tiene 4 codos de 90 y una valvula tipo macho se tendr: l eq = 60 + 4x8 + 1x12 = 104 piesLa cada total de presin ser: 1.75 x 104 / 100 = 1,82 pies de agua1.82 agua 2 agua OK la tubera ser de 3 , desde la salida del medidor hasta la entrada al regulador de presin.10.- De la tabla CP 4 con el flujo a transportar se puede escoger dos dimetros el 4 y 6, haremos el anlisis respectivo:4(pies) 6 (pies)Longitud lineal (pies) 450450Codos estndar: 6 6696Ts laterales: 2 4264Vlvula de compuerta: 36.610.2Vlvula de globo: 2220310Vlvula de ngulo: 15581Longitud equivalente (leq) 839.61011.2La cada de presin por cada 100 pies de:

De tablas de vapor a 60 psia se tiene el v = 7.177 pie3 /lbSi la cada de presin permisible es 10 psia, entonces se tiene una diferencia de 50 psia, siendo su V = 8.518 pie3 / lb, teniendo un promedio del volumen especifico de 7.8475 pie3 /lb. A la tabla I LV con el valor del volumen especifico promedio horizontalmente se intersecta con la vertical del flujo de vapor, seguir por la diagonal hasta intersectar con la vertical del dimetro de la tubera, luego hacia la derecha se encuentra la cada de presin de 2,2 lb/ pulg2 por cada 100 pies; para los 450 pies de largo la cada de presin ser: 2.2 x 450/ 100 = 9.9 lb/pulg2 Lo mismo se hace para la tubera de 6, se tiene una cada de presin de 0,25 lb/pulg2 y para los 450 pies de largo: 0,25 x 450 / 100 = 1.125 lb/ pulg2 Se utilizara tubera de 4, es ms econmica y la cada de presin cae dentro de los limites aceptables. Hay que verificar la velocidad del flujo: al grafico II LV con datos del volumen especfico promedio y el flujo de vapor8 6500 lb/ hr), siguiendo la lnea de referencia, e intersectando con la vertical para 4 de dimetro se tiene una velocidad de 150 pies/ seg; cae dentro de los lmites aceptables11.- de grafica I CP y 15 000 lb/hr de vapor y 6 de dimetro de tubera, se lee una cada de presin de 0,52 lb/pulg2 por cada 100 pies, que es la cada de presin si la presin fuese 100 lb/ pulg2 , como la presin que se tiene es 20 lb/ pulg2 , hay que utilizar el factor de correcion, que lo obtenemos del mismo diagrama y es 3.1.Finalmente la cada de presin real ser: 0,52 x 3.1 = 1.612 lb/ pulg2 por cada 100 pies

12.- para 90 psia el factor de correccin es 1.1 y como la cada de presin permisible es 4 psia entonces tendremos: 4 / 1.1 = 3.63 lb/ pulg2 Del grafico II CP con 3.63 lb/pulg2 y con el flujo de 20 000 lb/ hr de vapor, en la interseccin hacia la derecha se encuentra el dimetro, que para nuestro caso es 5 13.-a.- al grafico I RC con la presin de vapor horizontalmente hasta intersectar con el dimetro de la tubera, verticalmente hacia abajo se determina la velocidad por cada 100 piesEn el mismo diagrama con la presin de vapor hasta intersectar con la presin de descarga, luego hacia arriba, se determina el factor de escala. La velocidad hallada inicialmente es afectada por el factor dividido entre 100 obtenindose la velocidad real de retorno. 14.- se tiene: 5000 x 100 / 300 = 167 pies/ min / 100 lb/hrEn el diagrama I RC con la presin de 200 psig y la presin de retorno se obtiene el factor de escala= 0,415; velocidad hallada inicialmente se le afecta con el factor = 167/ 0,415 = 402 pies/ min por cada 100 lb/hrCon la presin del vapor y esta velocidad se intersecta y se obtiene el valor del dimetro, esta entre 1 y 2.Tomaremos la mejor opcin.