CALDERO MARCET

Didacta Italia

T135D Boiler de Marcet

Manual del Usuario

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T135D Boiler de Marcet

Manual del Usuario

El presente manual describe las caractersticas tcnicas y las modalidades operativas del sistema didacta T135D Boiler de Marcet, permitiendo al docente o al estudiante conocer perfectamente el grupo y sus posibilidades aplicativas.

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Imprimido en Italia 24/11/09

Code 02282E1009 Edition 01 - Revision 01

indice

T135D Manual del Usuario v

Indice

1. Descripcin del aparato......................................................... 1

2. Principios fsicos relativos al cambio de estado lquido-aeriforme.................................................................................. 3

3. Instalacin................................................................................ 5

3.1 Alimentaciones.......................................................................................... 5

3.2 Descargas .................................................................................................. 5

3.3 Predisposicin al ensayo.......................................................................... 5

4. Ejecucin del ensayo ............................................................. 7

5. Determinacin de la relacin presin-temperatura ........... 9

6. Ejemplo numrico ................................................................. 11

7. Discusion de los resultados .................................................. 13

8. Caractersticas tcnicas....................................................... 15

9. Normas de seguridad ........................................................... 17

10. Caractersticas del vapor de agua saturado..................... 19

11. APNDICE 1 - Presostatos...................................................... 21

11.1 Caractersticas generales ...................................................................... 21

indice

vi Didacta Italia

11.2 Caractersticas tcnicas.........................................................................21

Captulo 1.

T135D Manual del Usuario 1/22

1. Descripcin del aparato

La caldera de Marcet de la Didacta permite determinar la correspondencia entre los valores de la presin y de la temperatura para el vapor saturado hmedo del agua a todas las presiones comprendidas entre la presin atmosfrica y 17 bar.

El aparato est estructurado de la siguiente forma: (Ref. pg. 2)

1. hervidor cilndrico, en el cual se introduce el agua necesaria para el ensayo;

2. cuadro elctrico de control de la resistencia elctrica para el calentamiento y la evaporacin del agua;

3. vlvula de descarga;

4. vlvula de alimentacin;

5. manmetro para la lectura de la presin relativa en el hervidor;

6. termmetro de mercurio para la lectura de la temperatura en el hervidor;

7. vlvula de seguridad;

8. vlvula para regular la cantidad mxima de agua en el hervidor;

9. resistencia elctrica blindada;

10. presostato de seguridad.

Descripcin del aparato

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Figura 1.1

Captulo 2.


2. Principios fsicos relativos al cambio de estado lquido-aeriforme

Consideremos la transformacin de un cuerpo desde el estado lquido al estado aeriforme o viceversa (evaporacin o condensacin).

Es sabido que si en un ambiente en el cual reina una presin invariable se da calor a un lquido, el mismo se calienta, pero a un cierto punto la temperatura cesa de aumentar y comienza la transformacin del lquido en vapor, y la temperatura no vara hasta que haya presencia de lquido a evaporar. Un vapor cualquiera en presencia del lquido del cual es producido y en condiciones de equilibrio trmico con el mismo tiene una temperatura perfectamente determinada por cada valor de la presin.

Para los vapores, por tanto, es posible escribir una relacin (pt) =0 que expresa la correspondencia entre los valores de la presin y de la temperatura. Pero es necesario tener en cuenta una advertencia. Se ha hablado de vapor en presencia del lquido del cual es producido. Si en el espacio no ocupado por el lquido no se encuentra slo su vapor sino tambin un gas, por ejemplo aire, el problema se complica. Es necesario por tanto hacer de manera que el aire, inicialmente presente en el hervidor a presin ambiente, se haga salir antes de iniciar la medicin de las parejas de valores de presin y temperatura.

Si se suministra calor al agua contenida en el hervidor, el resultante aumento de actividad a nivel molecular provoca una siempre creciente liberacin de las molculas desde la superficie del lquido hasta obtener el equilibrio. La condicin de equilibrio es funcin de la presin que acta sobre la superficie de separacin lquido-vapor; cuanto menor es la presin, tanto mayor ser la facilidad con la cual las molculas abandonarn la superficie liquida, y por tanto ser suficiente suministrar una menor cantidad de calor para alcanzar el punto de equilibrio (ebullicin). La temperatura a la cual se verifica la condicin de equilibrio a una determinada presin se denomina temperatura de saturacin.

En el hervidor la suministracin de calor al agua se realiza a volumen total constante, y no a presin constante, por lo cual la evaporacin progresiva del lquido determina un aumento de la presin en el volumen cerrado, y por tanto de la temperatura de saturacin.

Principios fsicos relativos al cambio de estado lquido-aeriforme

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Captulo 3.


3. Instalacin

El grupo necesita alimentacin elctrica e hdrica.

3.1 Alimentaciones

Elctrica: 220/240 V - 50 Hz con potencia mxima absorbida de 2 kW

Hdrica: desde la red

3.2 Descargas

Una para la descarga del agua en el hervidor por medio del portagoma de la vlvula (3) y una para la descarga del vapor en el caso de intervencin de la vlvula de seguridad (7), a travs del portagoma de la misma.

3.3 Predisposicin al ensayo

Conectar con el tubo flexible en dotacin los dos portagomas de las vlvulas (3) y (7) y canalizarlo en un pozuelo de descarga.

Conectarse siempre por medio del tubo flexible de la red hdrica al portagoma de la vlvula (4).

Conectar el cuadro elctrico (2) con la alimentacin elctrica.

Colocar el termmetro (6) en su alojamiento, introduciendo en el pozuelo algunas gotas de aceite para mejorar la transmisin del calor.

Instalacin

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Captulo 4.


4. Ejecucin del ensayo

1. Cerrar las vlvulas (3) (4) (8).

2. Introducir el agua en el hervidor abriendo la vlvula de alimentacin (4) y la vlvula de regulacin (8) hasta que el agua salga desde el portagoma de la misma.

3. Cerrar la vlvula de alimentacin (4).

4. Dejando abierta la vlvula de regulacin (8), insertar la resistencia elctrica (9) pulsando el botn negro del cuadro elctrico (2).

5. Esperar hasta que el vapor salga libremente fuera de la vlvula (8). Esto sirve para cerciorarse de que todo el aire haya sido expulsado del hervidor.

6. Adquirir la temperatura del termmetro (6) y la presin ambiente (patm), luego cerrar la vlvula (8) y sacar el tubo desde el portagoma de la vlvula (4).

7. Proseguir en el calentamiento y adquirir la lectura del termmetro (6) tcal con aumentos de presin relativa de un bar (por medio del manmetro (5)), hasta una presin relativa mxima de 17 bar.

8. Desconectar el calentador (9) pulsando el botn rojo del cuadro elctrico (2) y proceder a una anloga serie de lecturas del termmetro (6) tenfr a medida que la caldera se enfra.

Nota Importante

Durante la ejecucin del ensayo no se deben abrir nunca las vlvulas (3) (4) (8).

Ejecucin del ensayo

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Captulo 5.


5. Determinacin de la relacin presin-temperatura

Convertir las lecturas de presin relativa en presin absoluta aadiendo la presin atmosfrica, en bar, y calcular la temperatura media a cada presin.

Trascribir estas temperaturas en un diagrama cartesiano en funcin de las presiones absolutas. Trazar luego un grfico comparativo utilizando los valores de las propiedades del vapor del agua extradas, por ejemplo, de la Tab. I, obtenidos de las tablas del "Vapor cueo saturado al estado lmite"1.

Se trascriben a continuacin las relaciones analticas a utilizar para trazar el diagrama cartesiano.

[ ] [ ][ ]

( )p bar p mmHg

p p p bar

t t t

atm atm

ass rel atm

media risc raff

== +

= +

/

.

750

05

Determinacin de la relacin presin-temperatura

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Captulo 6.


6. Ejemplo numrico

Se trascriben a continuacin los resultados de algunas mediciones realizadas con el procedimiento descrito.

prel [bar] pabs [bar] Tcal [C] Tenfr [C ] tmedia [C] 0 1

1 2 111 121 116

2 3 128 135 131,5

3 4 141 142,5 141,75

4 5 149 152 150,5

5 6 157 158,9 157,75

6 7 163 166 164,5

7 8 169 171 170

8 9 175 177 176

9 10 179 181 180

10 11 183 184 183,5

11 12 187 189 188

12 13 191 192,5 191,75

13 14 195 196,5 195,75

14 15 197 200 198,5

15 16 201 203 202

16 17 204 206 205

17 18 207 209 208

Ejemplo numrico


Captulo 7.


7. Discusin de los resultados

Explicar porque es necesario antes expulsar el aire del hervidor;

Comparar la curva obtenida con los datos experimentales con la curva obtenida de los datos tabulados y evidenciar cualquier eventual fuente de error;

Discutir las propiedades de un lquido y su vapor, como se ilustra con este experimento, y citar ejemplos de naturaleza prctica o industrial en los cuales se pueda comprobar la eficacia de esta relacin.

Discusin de los resultados


Captulo 8.


8. Caractersticas tcnicas

Material hervidor cilndrico: acero;

Material aislante hervidor: lana de roca;

Capacidad mxima agua: 3 litros;

Presin relativa mxima de trabajo: 17 bar;

Presin mxima de ensayo: 35 bar;

Calibracin vlvula de seguridad: 18 bar;

Termmetro de mercurio (-10 +250 C), divisin 1 C;

Manmetro (0 - 25 bar), divisin 1 bar;

Resistencia elctrica blindada 220/240 V monofsica 50 Hz de 2000 W;

Calibracin presostato de seguridad: 17 bar;

Dimensiones del grupo: 550 x 400 x 900 h - Peso 74 kg.

Caractersticas tcnicas


t [C] Pabs [bar]

91,785 0,75

99,632 1,00

111,37 1,50

120,23 2,00

127,43 2,50

133,54 3,00

138,87 3,50

143,62 4,00

147,92 4,50

151,84 5,00

158,84 6,00

164,96 7,00

170,41 8,00

175,36 9,00

179,88 10,00

184,07 11,00

187,96 12,00

191,61 13,00

195,04 14,00

198,29 15,00

201,37 16,00

204,31 17,00

207,11 18,00

Tab. I - Vapor cueo al estado lmite

Captulo 9.


9. Normas de seguridad

Como ya descrito en el prrafo 4, durante la ejecucin del ensayo no se debe intervenir nunca (tambin por un buen resultado de la misma) en los mandos de apertura y/o cierre de las vlvulas (3), (4) y (8).

En la caldera han sido instalados por motivos de seguridad dos dispositivos adecuados para intervenir en casos de mal funcionamiento del calentador.

El primero, montado en la parte superior del hervidor, es una vlvula de seguridad (7) calibrada en el banco a una presin de 18 bar.

Las vlvulas de seguridad, instaladas en una tubera o en un recipiente en presin, impiden que la presin del fluido supere un determinado valor. Cuando la presin alcanza el valor de calibracin, la vlvula comienza a abrirse automticamente, descargando el caudal de fluido necesario para disminuir la presin bajo el valor de calibracin.

El segundo, montado en la parte inferior del hervidor, es un presostato de seguridad (10) calibrado en el banco a una presin de 17 bar.

Los presostatos, dispositivos automticos de control instalados en tuberas o recipientes en presin, intervienen (como las vlvulas de seguridad) cuando el fluido a controlar desarrolla una presin superior al valor predeterminado o de calibracin.

Utilizados para este fin los presostatos de seguridad actan sobre la alimentacin elctrica (en nuestro caso sobre la resistencia elctrica (9), y la interrumpen cuando se alcanza el valor preconfigurado.

Nota

Por motivos de seguridad no se debe intervenir nunca sobre el tornillo de calibracin de la vlvula de seguridad (7) y sobre los tornillos de calibracin del presostato (10).

Normas de seguridad


Captulo 10.


10. Caractersticas del vapor de agua saturado

Presin absoluta

P bar

Temp

t

C

Volumen especfico del vapor

v m3/kh

Masa volmicadel vapor

kg/m3

Entalpia del agua

i kj/kg

Entalpia del vapor

i kJ/kg

Calor de vapori-zacin

r kJ/kg

Entropiadel agua

s kJ/kg-K

Entropiadel

vapor s

kJ/kg-K

Caractersticas del vapor de agua saturado


Presin absoluta

P bar

Temp

t

C

Volumen especfico del vapor

v m3/kg

Masa volmica del vapor

kg/m3

Entalpia del agua

i kJ/kg

Entalpia del vapor

kJ/kg i

Calor de vaporiza

-cin r

kJ/kg

Entropia del agua

s kJ/kg-K

Entropiadel

vapor s

kJ/kg-K

Captulo 11.


11. Apndice 1 Presostatos

11.1 Caractersticas generales

Presostatos para el control y la regulacin de fluidos y gases no explosivos. Adecuados para equipos de compresin, calderas, tanques, autoclaves, equipos de ventilacin, lubricacin y, en general, en cualquier caso en que sea necesario el control de una presin hasta 300 bar.

Elemento sensible con membrana de acero inoxidable o de mbolo, segn el tipo.

Estuche metlico con tapa de material termoplstico antichoque de proteccin IP40 (fijado sobre estribo o pared con orificios cerrados).

Salida de las conexiones con pasacables de PVC.

A peticin:

prensacable G para salida conexiones, de termoplstico antichoque.

ejecucin con racor G macho (B1..4)

ejecucin para fluidos refrigerantes, racor SAE (B1..R)

11.2 Caractersticas tcnicas

Temperatura mxima del fluido controlado:

120C para presostatos con membrana metlica 80C para presostatos con mbolo

Temperatura mxima cuerpo presostato: 80C

Interruptor de conmutacin con contactos en aleacin de plata

Apndice 1 Presostatos


Correspondencia a las normas IEC337-1 CEI 17-2

Tensin nominal de aislamiento Ui 415V Corriente nominal de servicio continuativo lth 16

Corriente nominal de utilizacin le:

220V - 380/415V Carga resistiva - 16A

Carga inductiva - 6A

Corriente continua DC11 0,2A

1bar = 100 kPa

TIPO ESCALA

bar

DIFERENC.

bar

RACOR Presin mxima Kg elemento sensible

bar

con membrana inoxidable

B12E 8 28 2 6 G1/4 hembra 29

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