Empresa Diamante Proyecto de Centrales

8/12/2019 Empresa Diamante Proyecto de Centrales

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLOESCUELA DE INGENIERA MECNICA

PROYECTO DEL CURSO DE CENTRALES DEPRODUCCIN DE ENERGA

Docente: Ing. Eli Guayan Huaccha

Integrantes: Bautista Ortiz Eduardo Caldern rodrguez Eder Rafael aredes Gianfranco Ro!ero "antill#n Breiddy

Curso: CE$%R&'E" DE (ROD)CCI*$ DEE$ERGI&

%R)+I''O , (ER)- /0

UNT


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CENTRALES DE PRODUCCIN DE ENERGIA

INDICE

INTRODUCCIN ...3

1. DESCRIPCIN DE LA EMPRESA4

1.1. CONSUMO HUMANO INDIRECTO5

1.2 CONSUMO HUMANO DIRECTO....6

2. PROCESO DE FABRICACION DE HARINA DE PESCADO..7

2.1. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO:.

2.2 DESCRIPCIN DEL PROCESO DE HARINA DE PESCADO!

2.3 MA"UINARIAS # E"UIPOS:14

3. C$LCULOS DE INGENIERIA: LA LINEA DE %APOR.15

3.1 LA CALDERA:..15

3.2 LAS TUBERIAS DE %APOR:.16

3.3 C$LCULO # DIMENSIONAMIENTO DE LAS TUBERIAS1

3.4 C$LCULO DE CA&DAS DE PRESIN EN TUBER&AS:213.5 SELECCIN DE TRAMPAS DE %APOR.23

3.6 SELECCIN DE %$L%ULAS.2

3.7 SELECCIN DEL ESPESOR # AISLANTE DE LA TUBER&A DE %APOR... 2

4. L&NEA DE COMBUSTIBLE..31

4.1 TIPO DE COMBUSTIBLE UTILI'ADO334.2 CARACTER&STICAS F&SICO "U&MICAS DEL COMBUSTIBLE.334.3 CONSUMO DE COMBUSTIBLE334.4 TAN"UES DE ALMACENAMIENTO344.5 C$LCULO # DIMENSIONAMIENTO DE LAS L&NEAS DE TRANSPORTE DECOMBUSTIBLE36

INGENIERA MECNICA Pgina 1


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4.5.1 D()(*+,- /,0- ( / )* - *) *.. 374.5.2. D()(*+,- /,0- ( , +()* 0 ),+ ( ) 8(*9 .. 34.5.3. D()(*+,- /,0- ( - ,) ; < *+ ( ) 8(*9 434.5.4. D()(*+,- /,0- ( = = ; //( *, .. 44

4.5.5. C / ( >* , ( / * . 45

5. L&NEA DE TRATAMIENTO DE AGUA.5?

6. CONCLUSIONES DEL PRO#ECTO5?

7. [email protected]



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INTRODUCCIN

El objetivo de este proyecto es analizar y seleccionar la instalacin de vapor de laempresa PESQUERA DIAMAN E S!A! sede P"erto Malabri#o$ para lo c"alemplearemos conceptos y conocimientos #enerales de lo %"e es "n calderoPirot"b"lares$ y cmo est& constit"ido$ s" proceso de '"ncionamiento y operacinabordando l"e#o c&lc"los para s" dise(o$ as) como planos y dib"josre'erenciales para s" desarrollo!*a empresa PESQUERA DIAMAN E tiene como 'inalidad satis'acer las necesidadesalimenticias del mercado per"ano y m"ndial mediante el s"ministro de prote)nas yome#a + de ori#en marino$ pescando de manera responsable$ prom"eve el bienestar en las com"nidades donde interact,a$ preservando el ambiente y #enerando valor a

s"s clientes$ trabajadores y accionistas$ mediante "na #estin corporativa moderna$En las condiciones act"ales de la econom)a se necesita obtener$ desde "n principio$ elm&-imo de econom)a y se#"ridad en el servicio del conj"nto a "n costo m)nimo! Esteobjetivo se lo#ra por medio de "n ri#"roso est"dio$ para %"e todos los componentes yaccesorios de %"e se 'orma la planta #"arden entre s) la relacin e%"ilibradaconveniente! .ada elemento debe conservar "na proporcin determinada con relacina los dem&s$ tanto el propietario como el in#eniero$ as) como el 'abricante$ tienen "ninter/s com,n en la obtencin de "na instalacin lo m&s e'iciente posible y esto

re%"iere s" m&s )ntima colaboracin!Es as) %"e la empresa es reconocida en el mercado local e internacional como "nacorporacin de van#"ardia en el s"ministro de prod"ctos de ori#en marino de altovalor a#re#ado para el cons"mo 0"mano!



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Pes%"era Diamante tiene procedimientos establecidos para el manejo y control de'actores como la calidad y se#"ridad del a#"a de abastecimiento$ limpieza e 0i#ienede la planta y s"s servicios! Entre s"s principales prod"ctos?

1.1. CONSUMO HUMANO INDIRECTODesde la descar#a de la pesca 0asta la presentacin del prod"cto 'inal$ todos losprod"ctos pasan por "n estricto control de calidad! Se c"enta con laboratorios decontrol en cada "na de las plantas$ adem&s trabajan con e%"ipos de ,ltima #eneracin%"e permiten c"mplir con los m&s altos niveles de e-i#encia solicitados!

HARINA DE PESCADO*a prod"ccin total de 0arina se enc"entra alrededor delas 611$111 M2a(o$ de las c"ales el 51@ correspondena 0arina Steam Dried y 41@ :lame Dried! *os prod"ctospasan por "n estricto control de calidad d"rante todo elproceso$ desde la descar#a de la pesca 0asta elprod"cto terminado! Para #arantizar la e-celencia en laentre#a 'inal$ todas las plantas c"entan con laboratoriosy e%"ipos de ,ltima #eneracin destinados al control decalidad!*a 0arina es e-portada 0ac)a m&s de 71 destinos di'erentes y en diversaspresentaciones? a #ranel o en sacos de 6 $ 1 4$611 Bilos$ dependiendo delre%"erimiento del cliente$ y bajo min"ciosas medidas de se#"ridad!

P -) M 8*,

.apacidad de proceso? 44C M20ora!

.apacidad de almacenaje de materia prima? +$111 M de pescado!

ACEITE DE PESCADO

INGENIERA MECNICA Pgina


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*a prod"ccin total de aceite seenc"entra alrededor de las +1$111

M2a(o$ con las c"ales abastecemosa n"estros principales clientes de los

mercados de ac"ic"lt"ra$ as) comolos de cons"mo 0"mano directo#arantizando el contenido m)nimo de+1@ de ome#a + y los ratios de EPA y D A %"e el cliente re%"iere$ de ac"erdo a s"snecesidades!El aceite es e-portado cr"do$ semiFre'inado o re'inado$ en di'erentes presentaciones?tan%"esFcontainers$ bines de 4 M$ cilindros y 'le-itan%"es$ a re%"erimiento den"estros clientes!

NUTRIFORCE

Prod"cto constit"ido b&sicamente de prote)na sol"ble altamente concentrada$ diri#idoal mercado ac")cola! .ontiene amino&cidos esenciales$ vitaminas$ minerales yn"cletidos %"e no solo son e'ectivos atractantes en dietas ac"&ticas$ sino %"etambi/n re'"erzan el sistema inm"nol#ico$ contrib"yendo con la prevencin de lasen'ermedades y pla#as en las especies c"ltivadas!

1.2 CONSUMO HUMANO DIRECTO

PESCADO CONGELADO

*as plantas de procesamiento de con#elado$ trabajan con l)neas a"tomatizadasespecialmente dise(adas para con#elar especies pelicas como j"rel$ caballa ysardina Per"ana$ las c"ales procesamos en presentaciones GR: 8entero9$ ; 8sincabeza$ sin v)sceras y sin cola9$ ; 8sin cabeza y sin v)sceras9 adem&s de pota entodas s"s presentaciones$ perico$ calamar$ pejerrey y conc0as de abanico$ entre otros

P -) C

.apacidad de procesamiento de C71 M2d)a!

Dos c&maras de almacenamiento con capacidad de C$111 M!

41 t,neles de con#elamiento de 6!H M2batc0!

14 con#elador contin,o de +3 M2d)a para prod"ctos IQ:!

P -) B ;0= *

.apacidad de procesamiento de 1 M2d)a!

INGENIERA MECNICA Pgina !


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.apacidad de almacenamiento por 6$111 M!

CONSER%AS

Se prod"ce prod"ctos %"e se distrib"yen en di'erentes mercados del m"ndo y tambi/npara n"estra marca local :rescomar! Esto obli#a a diri#ir n"estros es'"erzos alprocesamiento de especies como el j"rel$ la caballa y la sardina per"ana$ m"yre%"eridas en s"s distintas presentaciones? envases y l)%"idos de #obierno tales comoa#"a y sal$ salsa de tomate$ aceite de #irasol$ aceite de oliva$ etc!

PESCADO FRESCOPara o'recer pescado 'resco de primeracalidad$ descar#amos el pescado atrav/s de l)neas con a#"a re'ri#eradadisp"estas en n"estras plantas del.allao y Samanco! .ontamos con "nl"#ar especialmente para la ventadirecta en los principales mercadospes%"eros de la costa? del .allao a illa Mar)a y entanilla$ y de Samanco a Pi"ra$

r"jillo y .0iclayo y por medio de n"estra red de distrib"idores abastecemos a losp"eblos de la sierra del pa)s con pescado 'resco de primera calidad!

2. PROCESO DE FABRICACION DE HARINA DE PESCADO

*a prod"ccin total de 0arina se enc"entra alrededor de las 611$111 m2a(o$ de lasc"ales el 51@ corresponden a 0arina steam dried y 41@ 'lame dried! *a 0arina ese-portada 0ac)a m&s de 71 destinos di'erentes y en diversas presentaciones? a #ranelo en sacos de 6 $ 1 4$611 Bilos$ dependiendo del re%"erimiento del cliente$ y bajomin"ciosas medidas de se#"ridad!

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P -) P( (* D, + -)(

2.1. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO:

INGENIERA MECNICA Pgina #

E"1)E2& DE(ROCE"O DE


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2.2. DESCRIPCIN DEL PROCESO DE HARINA DE PESCADO

Para poder empezar el proceso de trans'ormacin de la 0arina de pescado es

necesario describir los si#"ientes procedimientos?

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FAENA DE PESCA

*a empresa c"enta con barcos car#ados de los implementos de e%"ipos para detectar los card,menes en el mar! El e%"ipo detecta "na manc0a de card"men$ el patrncom"nica a los trip"lantes$ soltando "n barco pe%"e(o$ los c"ales s"eltan redescercando a los card,menes$ se van 'ormando bolsas al momento de cercarlos! Sereco#en las redes en 'orma ordenada$ dejando "n rato en la s"per'icie para esc"rrir ela#"a de los peces

TRANSPORTE DE PESCADO

Mediante "n s"ccionador al vac)o se lleva elpescado de la bolsa 0acia la bode#a de laembarcacin! A 11 metros de la planta est& lac0ata 8estacin 'lotante9 donde mediantebombas se absorbe el pescado de la bode#a0acia la embarcacin! De la c0ata 0aciala planta se transporta mediante bombascentri'"#as y bombas al vac)o$ estas ,ltimas"tilizan menor cantidad de a#"a en relacin con pescado en la proporcin de C a 48siete de pescado "no de a#"a9$ mientras %"e las centri'"#as en la proporcin de 6 a

4!El transporte de las c0atas a la planta se realiza mediante dos t"ber)as s"bmarinascelestes "tilizando como medio de transporte al a#"a! Al momento del transporte$ elpescado va perdiendo slidos y san#re %"e son transportados j"nto con el a#"a$siendo esta tratada posteriormente para s" limpieza

RECEPCIN # ALMACENAMIENTO DE MATERIA PRIMAEl pescado proveniente de la c0ata es descar#ado en los desa#"adores rotatorios8tipo coladores9 donde se esc"rre el a#"a de mar$ la c"al posee a#"a m&s san#re m&sslidos y #rasa$ el pescado es transportado mediante "n elevador el c"al lleva alpescado para ser pesado en "na balanza electrnica mediante "n inspector S;S%"e controla las 67 0oras! *a balanza tienecapacidad de 4! M l"e#o cae en pozas de "ntotal de capacidad de 6111 M! Se c"enta con6111 M de almacenamiento! 6 pozas de 311 My 6 de 711 M

AGUA DE BOMBEO

El a#"a de bombeo es tratada con el objetivo derec"perar los slidos y #rasas %"e se desprenden

INGENIERA MECNICA Pgina 1%


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de la materia prima en la etapa de descar#a$ as) evitamos la contaminacin delambiente marino p"es el tratamiento nos permite mejorar n"estra e'iciencia$ c"mplir con los l)mites m&-imos permisibles y los est&ndares de calidad ambiental

COCCINDe las pozas mediante tomillos sin 'in y "n elevador de can#ilones de cajas$ elpescado es transportado 0acia los cocinadores donde pasan por coccin con vapor mi-to$ vapor directo e indirecto$ a trav/s de c0a%"etas por "n lapso de 61 min"tosapro-imadamente a "na temperat"ra de 411 J.! Se c"enta con tres cocinas contin"aslas c"ales tienen capacidades de 71$ 61 y 30 toneladas respectivamente! *os objetivosde la coccin son tres? esterilizar 8detener la actividad microbiol#ica9$ coa#"lar lasprote)nas 8ad0erencia en el pescado9 y liberar los l)pidos retenidos intram"sc"lar einterm"sc"larmente en la materia prima!

PRENSADO Antes de pasar por el prensado$ el pescado pasa por "n preFdesa#"ado o preFstrainer para evac"ar el l)%"ido %"e presenta! Es como "n preesc"rrido para prepararlo para elprensado! Se c"enta con tres prensas de doble tomillo sin')n este con "na 'orma demayor distancia entre los pasos$ 0acia "na menor distancia$ con el 'in de ir red"ciendo



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el vol"men del pescado #rad"amente 0asta %"edar al 'inal como "na masa$ llamadatorta de prensa la c"al sale con "na 0"medadenlre 1 y 31@!De la prensa sale dos s"stancias?el li%"ido de prensa 8licor de prensa9 y el slido de

prensa 8torta de prensa9! El slido de prensa va0acia el secado y el l)%"ido de prensa es tratadopor "n separador para conse#"ir torta deseparador$ y mediante centri'"#ado del l)%"ido delseparador a#"a de cola!

FASE L&"UIDAEn la 'ase li%"ida se separan los slidos insol"bles presentes en el licor de prensa atrav/s de "n separador de solidos 8dic0os solidos separados se "nen posteriormentecon la torta de prensa9$ l"e#o el licor es tratado en "na centri'"#a parar separar elaceite cr"do con alto contenido de ome#a + del a#"a de cola El aceite se env)a atan%"es de almacenamiento mientras %"e el a#"a de cola es tratada en evaporadoresm,ltiples en serie$ %"e son de pel)c"la descendente$tratada con vapor de a#"a a temperat"ras de 461$ 411 yC1 . lo %"e sale$ llamado concentrado$ se aprovec0adebido a las prote)na $vitaminas! etc!$ y el porcentaje deC a H@ de slidos %"e 0ay en el adicion&ndolo a la tortade prensa$ a"ment&ndole s" 0"medad en 41 @apro-imadamente!

FASE SLIDA HARINAEn la 'ase solida se realiza el secado 8proceso t/rmico9! *a torta de prensa j"nto conla torta de la separadora y el concentrado son llevados a la etapa de secado!Para la 0arina steam dried la torta es llevada por "n secador rotadisB donde por mediode discos circ"la vapor cond"ci/ndole calor a la torta y red"ciendo entre 71 a 7 @ de



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0"medad para la se#"nda etapa de secado se c"enta con dos secadores derotat"bos los c"ales constan de t"bos p"estos en 'orma 0orizontal por donde in#resael vapor mientras a torta #ira alrededor de los t"bos calent&ndose por el contacto$e-isten dos rotat"bos p"es esta es la etapa m&s cr)tica donde el prod"cto en proceso

es bastante para "no solo$ por ello para a#ilizar el proceso se coloca "n rotat"bosm&s!

El primer secado 8presecado9 d"ra alrededor de 7 min"tos$ 0asta a%") no p"ede0aber m&s de 7 @ de #rasas y la se#"nda etapa 8secado9 d"ra alrededor de +1min"tos por ello esta etapa es el principal p"nto critico en el proceso de 0arina depescado! Es m"y importante p"es no 0ay otra 'ase donde se p"eda eliminar losmicroor#anismos %"e se p"eden desarrollar y 'ormar la bacteria salmonera! Desp"/s

del secado el porcentaje de 0"medad debe ser entre H a 5! @! Se debe evitar %"elle#"e a 41 p"es desp"/s en la etapa de s"ccin es m"y posible %"e a"mente "0"medad y perj"di%"e la 0arina! De la etapa de secado sale el scrap m&s 0arina sinmoler! *a temperat"ra m)nima del scrap a la c"al se p"ede decir %"e no 0ay peli#ro de'ormacin de salmonera es de C1 J. para red"cir las part)c"las #randes de 0arina$pasa a "n molino!

ENFRIADO

El prod"cto des0idratado debe ser en'riado a 'in de detener reacciones %")micas$bio%")micas y biol#icas %"e tienen l"#ar en el proceso !el en'riamiento se lleva a caboen "n tambor rotativo en la c"al la 0arina d"rante el transporte se ir& en'riando!

MOLIENDAEl scrap %"e sale de los rotat"bos son cond"cidos 0acia "na tolva pasando por "nmolino seco y las part)c"las %"e no pasen la rejilla son transportadas 0acia "n molino



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de martillo loco donde se red"cir& de tal manera %"e pase por la rejilla! *a moliendadebe de tener "na #ran"lometr)a de C @!

ENSACADO

Antes de ensacar la 0arina s el a#re#a "n antio-idante 8Eto-i%"ina li%"ida9 entre C11 a511 ppm por medio de "n atomizador por bomba %"e permite evitar la comb"stin dela 0arina al momento de ser s"ccionada por el ventilador 0acia la zona de ensacado!:inalmente la 0arina pasa por "n tamizador rotativo %"e permite 'iltrar c"al%"ier tipo depe%"e()simos solidos o bolsas %"e p"edan 0aber permanecido en la 0arina! Paracolocar la capacidad e-acta de 1B# c"enta con "na balanza electrnica %"e permitecolocar la 0arina en sacos de 1B#! Pasa l"e#o por "na m&%"ina de coser! .ada lotede 0arina corresponde a 4111sacos es decir 1 toneladas de 0arina de pescado! El

material de las bolsas para la 0arina es de polipropileno plasti'icado

TRASIEGO*as bolsas de 1 B# pasan por "n trasie#o para ser colocadas en #r"pos de 61 enbolsas de 4 tonelada 8j"mbos9 para l"e#o ser llevadas a ambientes adec"ados paramantener s" calidad!

2.3 MA"UINARIAS # E"UIPOS:En la planta se "tilizan 3 calderas ind"striales .leaver >rooBs$ con di'erentespotencias de prod"ccin de vapor$ en la tabla 4 se listan las calderas "sadas!



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Tabla 1. Lista de calderas.

C (* P )(-/, BHP

.aldera .leaver >rooBs NK 4 11


.aldera .leaver >rooBs NK + H11


.aldera .leaver >rooBs NK H11


ENTRADA DE DATOS %ALOR UNIDAD1.DATOS DE LA CALDERA P*( ,0- ( , ( 461 psi

T(+ (* ) * - +,- 4C1 J. P* //,0- ( = * C 443 B#20 C +8 ),8 ( ( )* 8 Petrleo

Ind"strial NK3 P )(-/, - +,- 5?? 12?? BHP 7C15C!3 BG2. CONDICIONES AMBIENTALES P*( ,0- 61 mm #

T(+ (* ) * 61$11 K.

H +( *( ),= 3$11 @

3.OTROS DATOS F /) * ( / * ( / (* H1$H @A,*( E )( , +()*,/ 4+$35 B#2B#A,*( E )( , +()*,/ 41$47 Nm+2B#E /( ( A,*( 464$H @&- ,/( ( E /( ( A,*( 6$64H

D( ,


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:iltros rampas de vapor L"ntas de e-pansin Ablandadores

3. C$LCULOS DE INGENIERIA: LA LINEA DE %APOR

3.1 LA CALDERA:

*as calderas a "tilizar son de tipo Pirot"b"lares$ marca .*EA ER >R S modelo.> 3 1F311! Siendo la caldera "n e%"ipo indispensable para la obtencin de vapor$ esnecesario 0acer "n completo an&lisis de los di'erentes 'actores %"e se emplean para laseleccin de la caldera! *o primero %"e se debe tomar en c"enta para determinar lacapacidad de la o las calderas a seleccionar es la demanda de vapor e-istente en elproceso de la elaboracin de la 0arina de pescado$ para as) estar se#"ro %"e lacaldera no sea antieconmica o %"e no c"bra la demanda necesaria!*os #ases calientes procedentes de la comb"stin de "n comb"stible$ circ"lan por elinterior de t"bos c"yo e-terior esta ba(ado por el a#"a de la caldera! El comb"stible se%"ema en "n 0o#ar$ en donde tiene l"#ar la transmisin de calor por radiacin$ y los#ases res"ltantes$ se les 0ace circ"lar a trav/s de los t"bos %"e constit"yen el 0azt"b"lar de la caldera$ y donde tiene l"#ar el intercambio de calor por cond"ccin yconveccin! Se#,n sea "na o varias las veces %"e los #ases pasan a trav/s del 0azt"b"lar$ se tienen las calderas de "no o de varios pasos!

*os #ases m"y calientes procedentes de "n %"emador$ se cond"cen a trav/s dem,ltiples t"bos embebidos en el a#"a contenida en el c"erpo de la caldera$ 0asta "nac0imenea de salida al e-terior! Estos t"bos se conocen como t"bos de '"e#o!D"rante el paso por los t"bos$ ceden el calor al a#"a circ"ndante$ calent&ndola y0aci/ndola 0ervir$ los vapores res"ltantes$ b"rb"jean en el resto del a#"a paraconcentrarse en el domo de donde se e-traen para el proceso! Una v&lv"la de

se#"ridad calibrada$ impide %"e se alcancen presiones peli#rosas para la inte#ridad dela caldera!

INGENIERA MECNICA Pgina 1!


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E (+ ( / -)* ( ( C (* C ( =(* B*

3.2 LAS TUBERIAS DE %APOR:*as t"ber)as principales llevan vapor desde la caldera a "n l"#ar en el c"al est&ninstaladas "nidades m,ltiples denominadas en conj"nto como + -,< ! *a red dedistrib"cin de vapor j"nto con los re#"ladores de presin y temperat"ra$constit"ye la parte central de "na instalacin para #eneracin de vapor$ esta vaa ser la encar#ada de cond"cir el vapor #enerado por la caldera 0acia losdi'erentes p"ntos de demanda e-istentes en el proceso!*a distrib"cin de las t"ber)as de vapor depende de la cantidad de e%"ipos %"e operancon vapor y de s" "bicacin dentro de la planta procesadora! Deber& ele#irse ladistrib"cin m&s ptima de tal modo %"e ase#"re "n b"en '"ncionamiento del sistemay no se prod"zcan ca)das de presin si#ni'icativas$ evite p/rdidas e-cesivas de calor yminimice costos de instalacin!En el es%"ema si#"iente se m"estra #r&'icamente la distrib"cin de las t"ber)asde vapor principales y sec"ndarias!

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3.3 C$LCULO # DIMENSIONAMIENTO DE LAS TUBERIASPara dimensionar las t"ber)as de vapor se si#"e el procedimiento del man"al deSpira- Sarco! A contin"acin se presenta el desarrollo y c&lc"los para eldimensionamiento de las t"ber)as de ac"erdo a los re%"erimientos analizados!

D ) : Para las 3 calderas9

A (= * * 1 BHP +7$ 1 *b20 4 $3 #20

T ) (= * : Q= C 461 #2 0 165600 lb /h

C ( = * m m= 75.120 m /h

Pvapor = 8.44 kg /cm2 = 120 psig= 827.36 KPa = 8.27

Tablas 2: flujo msico para cada caldera

C (*

5??BHP

C (*

6??BHP

C (*

??BHP

C (*

!??BHP

C (*

??BHP

C (*12??BHP

U-, (

Potencia 11 311 H11 511 H11 4611 > P

F+ ,/

= * Q

CH6 5+51 46 61 471H 46 61 4HCH1 #20

.a"dal del

vapor8 m

C$H6 5$+5 46$ 6 47$1H 46$ 6 4H$CH m+20

CALCULO DEL DI$METRO DE LAS TUBER&AS DE %APOR:

Si se dimensiona la t"ber)a en '"ncin de la velocidad$ entonces los c&lc"los se basanen el vol"men de vapor %"e se transporta con relacin a la seccin de la t"ber)a!Para t"ber)as de distrib"cin de vapor sat"rado seco$ la e-periencia dem"estra %"eson razonables las velocidades entre 6 F 71 m2s$ pero deben considerarse como elm&-imo sobre la c"al aparecen el r"ido y la erosin$ partic"larmente si el vapor es0,medo!

Tabla 3: %( /, ( del vapor recomendadas 3Libro Calderas Industriales y marinas !

INGENIERA MECNICA Pgina 1$


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T, ( % * P* /),/ A+(*,/ - + P* /),/ F* -/( +apor Sobrecalentado 71 a C +1 a +

% * S ) * 2? 35 2? 25apor de escape +1 a 7 61 a +1apor de los evaporadores + a 1 6 a +1apor al vac)o 7 a 31 71 a 1

Utilizando la tabla anterior como #")a$ es posible seleccionar las medidas de t"ber)a apartir de la presin de vapor$ velocidad y ca"dal!

$*( ( (//,0- )* - =(* :

A=CAUDALVOLUMETRICO (V )VELOCIDAD DE FLUJO (V )

Dnde?

C = +>)*,/ 9 O m(kg /s) v(m /kg)

% +(- ( (/9


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nominalDi&metrot"ber)a

1$61+6 1$61+6 1$61+6 1$61+6 1$61+6 1$6 7 metros

$*(- +,-

1$1+67 1$1+67 1$1+67 1$1+67 1$1+67 1$1+67 m6

.a"dalvol"m/trico 1$ 66+ 1$363H 1$H+ C 1$5716 1$H+ C 4$6 +3 m+2s%( /,

( = * 43$41H 45$+65 6 $CC6 6H$557 6 $CC6 67$C74 m2s

De este modo vemos %"e la velocidad del vapor para este di&metro en la t"ber)aesta entre los ran#os de la velocidad recomendada por el man"al Spira- Sarco!De este modo es necesario volver a recalc"lar el &rea de la seccin transversal para

esta velocidad y poder encontrar n"estro , +()* *( .Determinando "na velocidad media para calc"lar "n &rea real tenemos?

%+( , 16 +19 +25 +28 +25 +24

6= 23,453 24 m

s

Entonces reemplazando esta velocidad en la seccin de t"ber)a 8A9 y despejando eldi&metro tenemos?

Tabla #: $imetros para cada caldera

C (*5??BHP

C (*6??BHP

C (*??BH

P

C (*!??BHP

C (*??BH

P

C (*12??BHP

U-, (

Potencia 11 311 H11 511 H11 4611 > P

$*( *( 1$164C 1$1634 1$1+7H 1$1+54 1$1+7H 1$1 66 m6

, +()**(

1$4337 1$4H6+ 1$641 1$66++ 1$641 1$6 CH m

, +()**(

3$ +5 C$4C5 H$6514 H$C5+1 H$6514 41$4 ++ p"l#adas

Determinando "n , +()* +( , tenemos?

D, +()* +( , 6,553 +7,179 +8,290 +8,793 +8,290 +10,153

6= H!64 p"l#



23/62


Por lo tanto H!64

H p"l#adas 8di&metro nominal9

CALCULO DE ESPESOR DE LA TUBERIAS:

.omo ya se conoce los di&metros de las t"ber)as de vapor se procede adeterminar el espesor %"e tendr)an mediante la si#"iente e-presin 8:"ente dein'ormacin? *ibro .alderas Ind"striales y marinas 9

$% p& ' (

230 k& (+ p+c

Dnde?

$= $sp$sor'$l)*bo +$,mm

p= pr$si-,'$l.l*i'o'$la)*b$ria +$,Kg /cm2

k = $s.*$r(o'$)$,si-,a'misibl$ + para$l)*bo+ $,Kg /cm2

(= co$.ici$,)$'$'$bili)ami$,)o'$l)*bo ( para$s)$caso( = 1 )

c= $sp$sors*pl$m$,)ariopara)$,$r$,c*$,)alacorosi-, (c= 8 )

' (= 'iam$)ro$ )$rior'$l)*bo + $,mm & (8 pulgadas

203.2 mm)

2aterial 4 en 5g6c!7-Hierro colado 3 %&cero colado !%%

&cero al car8n de 8a9acalidad

$ %

A&'() *' &a+i*a*,'*iana

11%%12%%

A&'() *' -.'na &a+i*a* 1!%%&cero de calidad su erior 1#%%

Tabla%: &sfuer'o de tensi(n admisible )*!

$ % 8.44 203.2

230 (1600 )1 +8.44+8 %8 &046 mm= 0 &315



24/62


a %"e el espesor debe ser mayor a H!173 mm$ se#,n el te-to de C* -( para t"ber)as

de acero de= 8 ced"la 71 se tiene "n espesor ?8Ap/ndice > 479

$= 0 &322= 8.178 mm

3.4 CALCULO DE CA&DAS DE PRESIN EN TUBER&AS:

D ) :

ol"men espec)'ico? ! = 0.2403 m3 /kg

Densidad? / = 4.1609 kg/m3

iscosidad? 0= 14.696 10 6 1 & s/m2

elocidad? 24 m /s$g

Di&metro 4? D4 8 p*lg = 0.203 m= 203 mm

Di&metro 6? D6 10 p*lg = 0.254 m= 254 mm

RE#NOLDS:

R$= /&V & D1

0 = 4.1609 (24 )0.203

14.696 10 6 = 1380775.53

R$= / &V & D2 0 =4.1609 (24 )0.254

14.696 10 6 = 1725969.41

R"#osidad de la t"ber)a? $= 0.045 mm

R"#osidad relativa? $/ D1= 0.000221674

:actor de 'riccin? . = 0.015 8Del Dia#rama de Moody9

R"#osidad relativa? $/ D2 = 0.000177165



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:actor de 'riccin? . = 0.014 8Del Dia#rama de Moody9

CA&DAS DE PRESIN:

h1 2 ( Pa )= . /& v2

2& L D

+k / & v2

2

A&&'/)(i)/ Di,'0() N),ina+ .+g4 ! # 1% 12 1!#l;ula de

co! uerta ./< ./0 ./- .// ./

#l;ula deglo8o =.> =.< =./


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tiene s"s ventajas y limitaciones %"e deben considerarse en la seleccin! El tipo ytama(o de la trampa de vapor es vital para la eliminacin e'iciente y adec"ada delcondensado! Siendo las trampas de vapor m"y indispensable para el drenaje delcondensado en los sistemas de vapor$ estas deben c"mplir las si#"ientes '"nciones?

Drenar el condensado 'ormado! Eliminar el aire y los #ases incondensables! Eliminar c"al%"ier s"ciedad presente en el vapor y2o condensados! No permitir el escape de vapor

El tama(o necesario de "na trampa de vapor para "na aplicacin dada$ p"edeser determinado en tres etapas ?P*,+(* () ? btener la in'ormacin necesaria!

.alc"lar o estimar la car#a m&-ima de condensado! Si el e%"ipo opera con

di'erentes presiones de vapor$ debe tomarse en c"enta la car#a m&-ima decondensado a la presin m)nima del vapor!

Presin a la entrada de la trampa! Esta p"ede ser m"c0o menor %"e lapresin en las t"ber)as principales de vapor$ ya %"e se tienen de por medio re#"ladores de temperat"ra$ red"ctores de presin$ 'iltros!

S( - () ? Aplicar "n 'actor de se#"ridad*a relacin entre la capacidad de descar#a m&-ima de la trampa de vapor y la car#ade condensado esperada debe manejarse con "n 'actor de se#"ridad! Un 'actor de

se#"ridad adec"ado ase#"ra tener "na trampa e'iciente bajo condiciones severasde operacin y adem&s ase#"re la remocin de aire y los otros no condensables! Acontin"acin mostramos "na tabla para 'actores de se#"ridad para trampas de vapor!

Tabla : ,actores de se/uridad para trampas de vapor

,uente de informaci(n: 0anuales Trampas de apor pira arco

T(*/(* () : S( (//, - * ( ), ( )* +*a seleccin del tipo adec"ado de trampa para "na aplicacin dada es m"yimportante$ y debe re'erirse a la tabla si#"iente?



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Tabla4: 5u6a para seleccionar trampas para vapor

,uente de informaci(n: Libro Calderas Industriales y marinas

*as trampas de vapor %"e se "tilizar&n para este proceso$ ser&n de < ) * )(*+ ) ),/ ; )(*+ ,- +,/ $ por%"e presentan mejores condiciones de'"ncionamiento para este tipo de trabajo!

*as trampas tipo termodin&micas para los tramos de t"ber)as de vapor

principales! Dentro de las trampas termodin&micas %"e se enc"entran enel mercado la casa comerciante Spira- Sarco nos proporciona "na #amade modelos de este tipo de trampa de ac"erdo al cat&lo#o en ane-os!

*as trampas tipo mec&nico de 'lotador termost&tico para los e%"iposcomo secadores $ mani'old $cocinas ! Para la seleccin de las trampas 'lotador termost&tico re%"erido para los di'erentes procesos$ se "tiliza por "n lado latabla si#"iente %"e es "na representacin #r&'ica de las capacidades decondensado vs! presin



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,I5789 1 T890 9 989 9 ;8 $& ,L;T9$;8 T&80; T5; $& T890 9 $& ,L;T9$;8 T&80; T


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DISTRIBUCIN DE LAS TRAMPAS DE %APOR*a distrib"cin de las trampas de vapor se las p"ede e'ect"ar de la si#"iente manera? A la salida del vapor de la caldera$ en los tramos de t"ber)as principales %"e salen dela caldera$ a lo lar#o de las t"ber)as de vapor$ y en los e%"ipos

A contin"acin se detallar& la distrib"cin en cada seccin$ y adem&s se indicar& losdi'erentes tipos de accesorios re%"eridos como 'iltros$ v&lv"las$ re#"ladores depresin$ %"e deber&n 'ormar "n conj"nto con las trampas seleccionadas!

A , ( = * ( / (* .

*a salida del vapor siempre debe partir de la parte s"perior del colector devapor$ de esta manera se ase#"ra %"e solo saldr& el vapor seco! *a #ravedady la velocidad ase#"raran %"e el condensado cai#a al 'ondo del colector! De esta

manera se instala las trampas de vapor para drenar el condensado %"e se'orma en el colector de vapor!

,i/ura 3 instalaci(n de la trampa de vapor para laalida del condensado en el colector de vapor

E- )* + ( ) 8(*9 *,-/, ( ( (- ( / (*En los tramos principales de las t"ber)as de vapor se deben "bicar las trampasmediante "n brazo colector como se indica en la 'i#"ra 7! Para las t"ber)assec"ndarias$ se instala con "na li#era inclinacin 0acia la trampa a 'in de evitar elblo%"eo de vapor en la t"ber)a$ de esta manera en estos p"ntos se obtiene eldrenaje del condensado 'ormado! .abe indicar %"e antes de cada trampa se debe"bicar "n 'iltro y v&lv"las de cierre$ tal como se m"estra en la 'i#"ra 7



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fi/ura" instalaci(n de la trampa de vapor termodinmica en la l6nea de vapor T - ( ( / +8 ),8 (:

Para el calentamiento del tan%"e del comb"stible se tiene la si#"iente

instalacin? apor circ"la por medio de la t"ber)a de 'orma de serpent)n$ el c"alcalienta el comb"stible 8petrleo b"nBer nJ39$ %"e debido a s" viscosidad se lo debecalentar para ser manip"lable al momento de bombear 0acia el tan%"e diario y l"e#o ala caldera! *"e#o "na vez %"e pierde calor el vapor$ esta 'orma el condensado%"e es dev"elto 0acia el tan%"e de a#"a de alimentacin$ el condensado debepasar por "na serie de elementos descritos en la 'i#"ra !

,i/ura # instalaciones de la trampa de vapor y dems elementos para el calentamientodel tan?ue de almacenamiento de combustible.



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3.6 SELECCIN DE %$L%ULAS:

*a seleccin de las v&lv"las se realizara del cat&lo#o de v&lv"las de la empresa.rane! *os par&metros con %"e seleccionaremos las v&lv"las son la Presin de vapor O 461 psi y el di&metro nominal de las t"ber)as O H y! 41 Por lo tanto seleccionaremosla v&lv"la tipo comp"erta$ de retencin y de #lobo la c"al se denomina en el cat&lo#o!

.RANE Iron >ody ;ate 2 .lass 6 1 >olted >onnet NonFRisin# Stem

>ronze rim :lan#ed Ends 2 diameter?41

.RANE Iron >ody STin# .0ecB alve2 .lass 6 1 >olted >onnet NonFRisin#

Stem >ronze rim :lan#ed Ends 2 diameter?H er 'ic0as t/cnicas de v&lv"las en ane-os

lvula de compuerta@ /lobo y de retenci(n

3.7 SELECCIN DEL ESPESOR # AISLANTE DE LA TUBER&A DE %APOR

El aislamiento en t"ber)as$ por c"yo interior circ"la "n 'l"ido a "na temperat"ramayor a la del ambiente$ tiene por objeto retardar el 'l"jo de calor 0acia el e-terior$evitando %"e la e'iciencia de la caldera dismin"ya! Para e'ect"ar la seleccindeben tomarse en c"enta las si#"ientes observaciones?

El aislante debe tener alta resistencia a la trans'erencia de calor El material aislante debe ser capaz de soportar la temperat"ra m&-ima de

operacin del 'l"ido %"e circ"la por la t"ber)a! El aislante debe acoplarse adec"adamente sobre la s"per'icie de la t"ber)a y

'ormar "na b"ena "nin



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El material a "tilizar como aislamiento de la t"ber)a del sistema de #eneracin devapor y retorno de condensado es la - ( =, *, 8ca("elas9$ debido a %"e es"tilizada com,nmente para sistema de vapor a bajas y medianas presiones siendos"s caracter)sticas las si#"ientes!

.ond"ctividad t/rmica! 1!1+ G2J.! m 6 Ran#o de temperat"ra de aplicacin! +1 F+ 1 J. "medad relativa! 5 @ *ar#o 54 cm 8+39 ! Di&metro! De a 6 ! Espesor de pared! De 4 a

*as ca("elas est&n constr"idas con lana s"per'ina de vidrio pre'ormada conresina a#l"tinante y "na sal de elevada resistencia a la temperat"ra %"e 'ortalece laincomb"stibilidad de la 'ibra$ adem&s est& blindada con "na 0oja de al"minio calibre1!41 p"l#adas de espesor de '&cil instalacin!

Tabla1A:&spesores minimos parar tuberias aisladas con productos de lana de vidrio I ; &8

El espesor del aislamiento t/rmico %"e se re%"iere depende de las caracter)sticas

del material aislante$ del di&metro de la t"ber)a y la temperat"ra del 'l"ido %"ecirc"la por el interior de la misma! Es importante la determinacin del espesor delaislamiento ptimo del material esco#ido$ debido a %"e no se debe e-a#erar el mismo$por%"e al d"plicar este solo se red"cen las p/rdidas en apro-imadamente "n 6@ con respecto al espesor ori#inal!De ac"erdo a la tabla 44$ se selecciona el espesor del aislamiento re%"erido$ losres"ltados se presentan en la tabla si#"iente?



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T* + () 8(*9

. P*( ,0-M ,+

PSI

T(+ (* ) * KC

E ( **( (*,

.T 8(*9 (

= *H 461 4C 6!

T 8(*9/ - (-

3 461 4C1 6!

S(/ *( 3 46C 4C6 6!

M -,< 46 4+1 4C5 6!3

/ /,- 3 46C 4H1 6!3

Tabla 11: &spesores de aislantes re?ueridos

CALCULO DE LAS PERDIDA DE CALOR PARA TUBER&A DE %APOR

P * ) 8(*9 , )(-(+ :

2= T 1 T 2

1

2 "r 1 h 1+

ln (r 2r 1 )2 " K TU3

+ln (r 3r 2 )

2 " K TU3+

1

2 "h 2 r 3

D - (

Espesor de aislante de t"ber)a de vapor 8e9 O 6! VVO1!137 melocidad de 'l"jo de vapor 8 9O67 m2s

D4OHVVO1!61+m O61+mm

D IN EROC!C5VV O1!45H m O45C!H5 mm

4 O 4C1 J.

6O6 J.

AIS*AN E O1!171 G2m J 8lana de vidrio9

U>ERIA O71 G2m J 8A.ER DIN 719

elocidad del viento O+ m2s

r+ Or6=e O1!4143=1!137CC O 1!433 m

P * 2 O44!3 =3!53 3 O6+!3 G2m62 * * ( R(;- :



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R$= /&V & D1

0 = 4.1609 (24 )0.203

14.696 10 6 = 13807.7553

1* = 0.023 0.8

Pr ,

Dnde? nO1!7 8'l"jo caliente9

Reemplazando tenemos?

1* = 0.023 (13807.75 0.8 )1 0.4 O7C!4HC7

p$ro 1* =h1 ' 1

k dnde? BO 1! CCBcal2 m0J.

h 1 =( 47.1874 0.577 )/ 1!61+ O 4+7!46+ G2m62

Reemplazando en la 'orm"la #eneral?

2= 170 25

1

2 " 0.099 (137.123 )+

ln (0.10150.099 )2 " 40

+ln ( 0.1660.1015 )

2 " K TU3+

1

2 " (23.6 )0.166

%O C !7 36 G2m

4. L&NEA DE COMBUSTIBLE*a misin del sistema de comb"stible en "na planta de prod"ccin de vapor es la deproporcionar el s"ministro necesario de comb"stible$ en las condiciones ptimas dep"reza$ temperat"ra$ presin y viscosidad$ a las distintas calderas!

Para ello$ se deber& disponer de los medios necesarios de almacenamiento$ trasie#o$

p"ri'icacin y alimentacin a todos los receptores de comb"stible!

Por esta razn$ dentro del &mbito de los servicios de comb"stible$ podemos distin#"ir los si#"ientes sistemas?

Sistema de almacenamiento 2 an%"es de almacenamiento Sistema de recepcin y trasie#o de comb"stible Sistema e-terno de comb"stible

F Sistema de tratamiento o preparacinF Sistema de alimentacin pres"rizado

Sistema interno de comb"stible!



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El proyecto objeto de est"dio se centra en el dise(o del sistema de llenado y trasie#ode comb"stible! Para el dise(o de este sistema$ nos 0emos basado en indicaciones%"e el 'abricante da en el man"al de las calderas .leaver >rooBs!

4.1 TIPO DE COMBUSTIBLE UTILI'ADOPE R PERU PE RW*E INDUS RIA* NK 3

Es comb"stibles resid"ales para "so ind"strial obtenido de los procesos de re'inacindel petrleo cr"do! ."mple con la Norma /cnica Per"ana y con el est&ndar internacional AS M DF+53!

C * /)(*9 ),/ )>/-,/ iscosidad acorde a las especi'icaciones de los e%"ipos$ en lo %"e respecta a

bombas$ 'iltros y caracter)sticas de los %"emadores! M&-imo poder calor)'ico$ importante para el c&lc"lo del balance y costo

ener#/tico del prod"cto! *os petrleos ind"striales %"e Petroper, comercializapresentan elevado poder calor)'ico!

>ajo contenido de az"'re respecto a la especi'icacin vi#ente$ lo %"e minimiza

los problemas de corrosin en el sistema de comb"stible!

M)nima cantidad de a#"a y sedimentos! Es importante controlar estacaracter)stica$ p"es valores elevados 'avorecen la corrosin y propician laobstr"ccin de 'iltros y bo%"illas de los %"emadores

S" manejo es complejo y debe tenerse en c"enta al az"'re por los problemas

de corrosin$ a"n%"e la composicin de este elemento en el resid"al se 0allenormalizado 8X+! @ en peso9!

*a 'l"idez es m"y importante en climas 'rios 8 emp! X4 K.9! El contenido de a#"a y sedimentos se enc"entra normalizado en X6@ del

vol"men! Este resid"al s) re%"iere de ser calentado para s" bombeo 87 K.9$ y tambi/n

para s" atomizacin 8441K.9! A"n%"e presente los problemas ya mencionados$ s" "so es j"sti'icado en

c"anto al precio$ ya %"e tiene "no m"y bajo en el mercado$ y est& m&sdisponible %"e los destilados!

USOSPrincipalmente en calderas y %"emadores$ como "na '"ente de prod"ccin de ener#)a$en 0ornos ind"striales y comerciales!



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4.2 CARACTER&STICAS F&SICO "U&MICAS DEL COMBUSTIBLE

T 8 1..aracter)sticas ')sico %")micas del petrleo ind"strial NK 3!

PROPIEDAD DESCRIPCINRMULA 2ezcla de hidrocar8uros.

APARIENCIA COLOR OLOR ' uido ;iscoso color !arrn oscuroa negro y olor caracterstico

GRAVEDAD ESPEC ICA1 5!61 5!7C

.?= , .??

VISCOSIDAD CINEMATICACST 8 1%% 7

/0

VISCOSIDAD CINEMATICA

CST 8 122 7

-?

CENI9AS : EN PESO .


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T 8 2..ons"mo comb"stible por caldera!

C (* P )(-/,BHP

C - + C +8 ),8 (? EFF GPH

C (* C ( =(* B* CBR N 1 11 4+5!C (* C ( =(* B* CBR N 2 311 43C!7

C (* C ( =(* B* CBR N 3 H11 66+!4

C (* C ( =(* B* CBL N 4 511 655!7

C (* C ( =(* B* CBR N 5 H11 66+!4

C (* C ( =(* B* CBL N 6 4611 71H!6

4.4 TAN"UES DE ALMACENAMIENTO

*os an%"es de Almacenamiento son estr"ct"ras de diversos materiales$ por lo#eneral de 'orma cil)ndrica$ %"e son "sadas para #"ardar y2o preservar l)%"idos o#ases a presin ambiente$ por lo %"e en ciertos medios t/cnicos se les da elcali'icativo de an%"es de Almacenamiento Atmos'/ricos!

N *+ ( * //,0-

Debido a s" tama(o$ "s"almente son dise(ados para contener el l)%"ido a "n presinli#eramente mayor %"e la atmos'/rica! *as normas empleadas por la ind"striapetrolera son ori#inadas en el est&ndar de la A!P!I!$ "tiliz&ndose principalmente elcdi#o API 3 16 para a%"ellos tan%"es n"evos y en el %"e se c"bren aspectos talescomo materiales$ dise(o$ proceso y pasos de 'abricacin$ y pr"ebas$ mientras %"e elcdi#o API 3 ++ se "sa para la reconstr"ccin o modi'icacin de tan%"esanteriormente "sados!

T +*os tama(os de los tan%"es est&n especi'icados de ac"erdo a las normas y2o cdi#osestablecidos por la A!P!I!6 A contin"acin se enlistan los vol,menes$ di&metros yalt"ras "sadas com,nmente en los tan%"es de almacenamiento atmos'/rico! *a"nidad >*S si#ni'ica barriles est&ndar de petrleo$ la %"e es e%"ivalente a 76 #alones84 H$5H *itros9!

T 8 3..apacidades com"nes de tan%"es de almacenamiento de petrleo 8Norma API 6!6!49



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C /, (- BLS D, +()* (- ,( A ) * (- ,(

5?? 4 4H

1??? 61 4H

2??? 67Y3< 67

3??? +1 67

5??? +4YH< +3

1???? 76Y3< 71Y

15??? H +6

2???? 31 713???? C+Y7< 71

55??? 411 71

???? 461 71

1????? 4+7 71

15???? 4 1 7H

2????? 4H1 7H

5????? 6H1 7H

4.4.1 C / ; ,+(- , - +,(-) ( ) - ( ( (*=,/, , *,El tan%"e de servicio diario$ como s" nombre lo indica$ deber& tener como m)nimo "nacapacidad de almacenamiento tal$ %"e el comb"stible p"eda d"rar 46 0oras deoperacin de la caldera!El tan%"e de servicio diario deber& ser "bicado tan cerca como sea posible de lascalderas!El cons"mo de comb"stible 0orario es en total?

QT =1

6

Q i

Dnde?QT = .ons"mo total de petrleo en la planta 8;P 9



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Q i= .ons"mo parcial de petrleo en la caldera iFesima 8;P 9

Para las 3 calderas el cons"mo de comb"stible 0orario es en total

QT = 139.5 +167.4 +223.1 +299.4 +223.1 +408.2

QT = 1460.7 4P5

Para "n '"ncionamiento de 41 0oras al d)a de las calderas?

QT = 1460.7 galo,$s

hora # 10 hora

'ia = 14607 galo,$s

'ia

En >arriles est&ndar de petrleo 8>*S9?

QT = 14607 galo,$s'ia # 142 3L6galo,$s = 347.8 3L6'ia

De la tabla 7$ tenemos?.apacidad ? 11 >*SDi&metro ? 4 pies Alt"ra ? 4H pies

4.4.2 C / ; ,+(- , - +,(-) ( ) - ( *,-/,El tan%"e principal es donde se almacenara el petrleo d"rante 6 d)as!El tan%"e de servicio diario deber& ser "bicado alejado de la zona de plantas yrodeado por "n di%"e de concreto por se#"ridad en caso de '"#a!El cons"mo de comb"stible mens"al es en total?

Q M = 14607 galo,$s

'ia # 25 'ias = 365175 galo, $s

En >arriles est&ndar de petrleo 8>*S9?

QT = 365175 galo,$s# 1423L6

galo,$s= 8694.6 3L6

De la tabla 7$ tenemos?.apacidad ? 41111 >*SDi&metro ? 76!3 pies Alt"ra ? 71 pies



40/62


4.5 C$LCULO # DIMENSIONAMIENTO DE LAS L&NEAS DE TRANSPORTE DECOMBUSTIBLEEl c&lc"lo de las t"ber)as disp"estas en el sistema de llenado y trasie#o decomb"stible$ objeto del presente proyecto$ se realiza a trav/s del ca"dal %"e circ"la

por ellas y la m&-ima velocidad$ %"e es para l)neas de s"ccin i#"al a 4!+ m2s y paral)neas de presin i#"al a m2s 8#s0ydro company9!

El procedimiento se#"ido para dimensionar el sistema de t"ber)as es el si#"iente?

.alc"lar el ca"dal %"e circ"la por el sistema Determinar el di&metro ptimo y espesor de las t"ber)as Determinar la lon#it"d del sistema Determinar el aislamiento t/rmico

4.5.1 D()(*+,- /,0- ( / )* - *) * A la 0ora de dimensionar las bombas de trasie#o de comb"stible$ tenemos %"e tener en c"enta %"e el ca"dal de las mismas ser& el mayor de las si#"ientes dos opciones$cada "na de las c"ales debe poder ser llevadas a cabo por las bombas?

Ac0i%"e completo del tan%"e diario en 41 0oras trabajando dos bombas?

Q 1 = V TK , #h

Dnde?

Q 1= .a"dal$ 8m+209

V TK = ol"men del tan%"e de "so diario$ 8m+9

, = N"mero de bombas

h= oras de ac0i%"e$ 809

Por tanto?

V TK = 500 3L6# 42 galo,$s

3L6 #

0.0037854 m3

1 galo, = 79.49 m3



41/62


Q 1=79.492 # 10

= 3.97 m3 /h

;arant)a de ca"dal i#"al a 41 veces el cons"mo de las calderas!

Q 2= 10 #C $

Dnde?

Q 2 = .a"dal$ 8m+209

C $= .ons"mo total de comb"stible en$ 8m +209

Por tanto?

Q 2= 1460.7 galo,$s

hora #

0.0037854 m3

1 galo, # 10 = 55.3 m3 /h

Se observa %"e el ca"dal correspondiente a la se#"nda opcin es el mayor$ por lotanto cada bomba de trasie#o deber& ser capaz de s"ministrar !+ mZ20!

4.5.2 D()(*+,- /,0- ( , +()* 0 ),+ ( ) 8(*9El c&lc"lo del di&metro de las t"ber)as se realiza de manera conj"nta dada lasimilit"d de las propiedades ')sicas y el ca"dal re%"erido!

Dada la ec"acin de contin"idad?

Q= v # 6 = v # " # D2

4

Dnde?

Q= .a"dal del 'l"ido$ 8m+209

v= elocidad recomendada del 'l"ido$ 8m2s9

6= S"per'icie de la t"ber)a$ 8m69

D= Di&metro de la t"ber)a$ 8m9

Despejando el di&metro?



42/62


D= 4 # Qv# " D, +()* ( ) 8(*9 //,0- ( ) - ( *,-/, ) - ( , *, T* + 1

S"stit"yendo en la e-presin?

D=4 # 55.336001.3 # "

= 0.123 m= 123 mm

.omo este valor no est& normalizado$ se co#er& el inmediatamente s"perior siendo /ste 474!+ mm$ se#,n la Norma ANSI >F+3F412API! 8Ane-os9

De la e-presin anterior se despeja la velocidad y se s"stit"ye el di&metronormalizado!

v=4 #

55.33600

(0.1413 )2 # " = 0.98 m/ s

D, +()* ( ) 8(*9 ( / * ( ) - ( *,-/, ) - ( , *, T* + 2S"stit"yendo en la e-presin?

D=4 # 55.336005 # " = 0.063 m= 63 mm.omo este valor no est& normalizado$ se co#er& el inmediatamente s"perior siendo/ste C+ mm$ se#,n la Norma ANSI >F+3F412API! 8Ane-os9

De la e-presin anterior se despeja la velocidad y se s"stit"ye el di&metro

normalizado!

v=4 #

55.33600

(0.0 .073 )2 # " = 3.67 m/s

D, +()* ( ) 8(*9 //,0- ( ) - ( , *, + -,< T* + 3




43/62


D=4 # 5.5336001.3 # "

= 0.039 m= 39 mm

.omo este valor no est& normalizado$ se co#er& el inmediatamente s"perior siendo/ste 76!6 mm$ se#,n la Norma ANSI >F+3F412API! 8Ane-os9


v=4 #

5.533600

(0.0422 )2 # " = 1.10 m/s

D, +()* ( ) 8(*9 ( / * ( ) - ( , *, + -,< T* + 4


D=4 # 5.5336005 # "

= 0.020 m= 20 mm

.omo este valor no est& normalizado$ se co#er& el inmediatamente s"perior siendo/ste 63!C mm$ se#,n la Norma ANSI >F+3F412API! 8Ane-os9


v=4 #

55.33600

(0.0267 )2 # " = 2.74 m /s

D, +()* ( M -,F+3F412API! 8Ane-os9


normalizado!

v=4 #

5.533600

(0.0483 )2 # " = 0.84 m /s

D, +()* ( T 8(*9 C (* C ( =(* B* CBR N 1


D=4 # 139.5 # 0.003785436000.5 # "

= 0.019 m= 19 mm

.omo este valor no est& normalizado$ se co#er& el inmediatamente s"perior siendo/ste 64!+ mm$ se#,n la Norma ANSI >F+3F412AP! 8Ane-os9


normalizado!

v=4 #

139.5 # 0.00378543600

(0.0213 )2 # " = 0.41 m /s

Por tanto$ el di&metro e-terior ele#ido para las l)neas de alimentacin es 64!+ mm!

D, +()* ( T 8(*9 C (* C ( =(* B* CBR N 2


D=4 # 167.4 # 0.003785436000.5 # "

= 0.021 m= 21 mm

.omo este valor no est& normalizado$ se co#er& el inmediatamente s"perior siendo/ste 64!+ mm$ se#,n la Norma ANSI >F+3F412AP! 8Ane-os9



45/62



v=4 #

167.4 # 0.00378543600

(0.0213 )2 # " = 0.49 m / s

Por tanto$ el di&metro e-terior ele#ido para las l)neas de alimentacin es 64!+ mm!

D, +()* ( T 8(*9 C (* C ( =(* B* CBR N 3


D=4 #

223.1#

0.00378543600

0.5 # " = 0.024 m= 24 m m

.omo este valor no est& normalizado$ se co#er& el inmediatamente s"perior siendo/ste 63!C$ se#,n la Norma ANSI >F+3F412AP! 8Ane-os9


v=4 #

223.1 # 0.00378543600

(0.0267 )2 # " = 0.42 m /s

Por tanto$ el di&metro e-terior ele#ido para las l)neas de alimentacin es 63!C mm!

D, +()* ( T 8(*9 C (* C ( =(* B* CBL N 4


D=4 # 299.4 # 0.003785436000.5 # "

= 0.028 m= 28 mm

.omo este valor no est& normalizado$ se co#er& el inmediatamente s"perior siendo/ste ++!7 mm$ se#,n la Norma ANSI >F+3F412AP! 8Ane-os9




46/62


v=4 #

139.5 # 0.00378543600

(0.0334 )2 # " = 0.36 m /s

Por tanto$ el di&metro e-terior ele#ido para las l)neas de alimentacin es ++!7 mm!

D, +()* ( T 8(*9 C (* C ( =(* B* CBR N 5


D=4 # 223.1 # 0.003785436000.5 # "

= 0.024 m= 24 mm

.omo este valor no est& normalizado$ se co#er& el inmediatamente s"perior siendo/ste 63!C mm$ se#,n la Norma ANSI >F+3F412AP! 8Ane-os9


v=4 #

223.1 # 0.00378543600

(0.0267 )2

# "

= 0.42 m /s

Por tanto$ el di&metro e-terior ele#ido para las l)neas de alimentacin es 63!C mm!

D, +()* ( T 8(*9 C (* C ( =(* B* CBL N 6


D=4 #

408.2 # 0.00378543600

0.5 # " = 0.033 m= 33 mm

.omo este valor no est& normalizado$ se co#er& el inmediatamente s"perior siendo/ste ++!7 mm$ se#,n la Norma ANSI >F+3F412AP! 8Ane-os9




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v=4 #

408.2 # 0.00378543600

(0.0334 )2 # " = 0.49 m / s

Por tanto$ el di&metro e-terior ele#ido para las l)neas de alimentacin es ++!7 mm!

Una vez calc"lado el di&metro e-terior para todas las l)neas de t"ber)as de la plantase ac"de a la Norma EN 416 !17 8Normas DIN9 adj"nta en los Ane-os$seleccionando el valor normalizado comercial m&s pr-imo al calc"lado inicialmente!*a si#"iente tabla res"me los t"bos seleccionados para los distintos tramos det"ber)as del sistema?

T 8 2. "bos comerciales se#,n normas DIN 8EN 416 !179

T* + DN D, +()*- +,-P

D, +()*( )(*, *

++

E ( * ++

1 4 1 3 43 !4 7!H

2 3 6 426 C3!4 +!3

3 +6 4 427 76!7 +!6

4 61 +27 63!5 6!3

M -,< 71 4 426 7H!+ 7H!+5 4 426 64!+ 6!3

6 4 426 64!+ 6!3

7 61 +27 63!5 6!3

6 4 ++!C +!6

! 61 +27 63!5 6!3

1? 6 4 ++!C +!6

4.5.3. D()(*+,- /,0- ( - ,) ; < *+ ( ) 8(*9

*os c&lc"los se van a basar en los planos de la planta %"e se adj"ntan en los ane-os!

eniendo en c"enta los principios b&sicos para el dise(o de sistemas de t"ber)as$ seintentar& %"e los tramos de t"ber)as sean lo m&s rectos y cortos posibles con "nm)nimo de c"rvas en el sistema! *as lon#it"des estimadas de cada tramo de t"ber)ason las si#"ientes?



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T 8 3.*on#it"d de los tramos del sistema de llenado y trasie#o de petrleo!

T* + L - ,) +1 H!C72 37!543 6! +14 4!5 +6 +

7 ++

! +1? +

4.5.4. D()(*+,- /,0- ( = = ; //( *,

*a estimacin de v&lv"las y otros accesorios a instalar en el sistema se van a basar enlos planos de la planta %"e se adj"ntan en los ane-os!

Es%"ema del sistema de llenado y trasie#o de comb"stible!

*as v&lv"las y dem&s accesorios estimadas en el sistema de llenado y trasie#o decomb"stible son los si#"ientes?

T 8 4.Res"men accesorios por tramo!

T* + C!?

C45

T(( % =C + (*)

% =C (/

1 + 4 4 + 12 41 1 4 6 63 + 1 4 + 14 C 1 4 6 65 4 1 1 4 16 4 1 1 4 17 4 1 1 4 1

4 1 1 4 1! 4 1 1 4 1

1? 4 1 1 4 1



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T 8 5.Res"men accesorios por di&metro nominal 8DN9!

4.5.5 C / ( >* , ( / *

*as p/rdidas de car#a se calc"lar&n en la l)nea de ac0i%"e de descar#a del tan%"e

principal al diario$ ya %"e representa la condicin m&s des'avorable de trasie#o decomb"stible por tener la mayor alt"ra y lon#it"d de t"ber)a %"e las otras opciones!

Se tomar&n las p/rdidas de car#a totales como la s"ma de las %"e se prod"cen por elpaso de comb"stible a trav/s de los t"bos y accesorios entre la aspiracin y s"descar#a!

5 T = 5 aspiracio, + 5 '$scarga

Para el c&lc"lo de las p/rdidas primarias o por 'riccin %"e se prod"cen a lo lar#o delos t"bos$ se basar& en la 'orm"lacin prop"esta por DarcyFGeissbac0!

P17 +8 1 +

v12

2 g+ 5 r + 5 b=

P 27 +8 2 +

v22

2 g

Siendo?

P 1 9 P2 ? Incremento de presin$ en Pa!

V 1 9 V 2 ? Incremento de velocidad$ en m2s!

7 ? Peso espec)'ico del 'l"ido$ en #2m+!

5 r ? Perdidas de car#a!


A//( *, DN 15 DN 2? DN 25 DN 32 DN 65 DN15?

C !? 6 5 6 + 41 +

C 45 1 1 1 1 1 4T(( 1 4 1 4 4 4

% =C + (*)

6 7 6 + 6 +

% =C (/

1 1 1 1 6 1


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5 b ? Distancia vertical entre el nivel de entrada y salida en m!

Rea#r"pando t/rminos y simpli'icando %"eda de la si#"iente 'orma?

5 rp= . p# L D # v22 g

Siendo?

5 rp ? P/rdidas por car#as primarias!

. p ? .oe'iciente adimensional de 'riccin!

L ? *on#it"d de la t"ber)a$ en m!

D ? Di&metro interior de la t"ber)a$ en m!

v ? elocidad media del 'l"ido$ en m2s!

De manera res"mida$ el procedimiento para calc"lar las p/rdidas de car#a es elsi#"iente?

Se calc"la el n,mero de Reynolds y dependiendo de si /ste es menor o mayor a

6!111 se tomar& como r/#imen laminar o t"rb"lento! Una vez calc"lado Reynolds$ se 0allar& el valor de a trav/s de la 'rm"la para

r/#imen laminar y a trav/s del dia#rama de Moody para r/#imen t"rb"lento 'inalmente este valor se lleva a la ec"acin de Darcy y se calc"la

Adem&s de las p/rdidas de car#a por 'riccin tambi/n se presentan p/rdidas de car#a

sec"ndarias o locales$ prod"cto del paso de 'l"jo a trav/s de los accesorios instalados!Para la determinacin de las p/rdidas sec"ndarias o locales se "tiliza el teorema de>ordeF>elan#er?

5 rs= K a # v2

2 g

Siendo?

5 rs ? P/rdidas por car#a sec"ndarias



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K a ? .oe'iciente adimensional de resistencia y depender& del tipo de accesorios!

L ? elocidad media en la t"ber)a$ en m2s!

*as p/rdidas de car#a totales ser&n la s"ma de las p/rdidas de car#a primariasdebidas a los t"bos y las p/rdidas de car#a sec"ndarias debidas a los accesorios!

5 r= 5 rp+ 5 rs

C / ( >* , ( / * (- ,* /,0-

.onociendo el ca"dal y el di&metro interior se obtiene la velocidad del 'l"ido en el

tramo de aspiracin a trav/s de la si#"iente e-presin?

V = Q6 =

55.3

3600

" # 0.15532

4

= 0.811 m /s

Desp"/s se calc"la el n,mero de Reynolds mediante la e-presin?

R$= D# v:

Siendo?

R$ ? N"mero de Reynolds

D ? Di&metro de la t"ber)a$ en m!

v ? elocidad del 'l"ido$ en m2s!

: ? iscosidad cinem&tica$ en m62s!

Por tanto?

R$=0.1553 # 0.811

380 # 10 6

= 331.44


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.omo el valor del n,mero de Reynolds es menor %"e 6!111$ el r/#imen es laminar y elcoe'iciente de 'riccin de Darcy p"ede obtenerse$ como 0emos dic0o anteriormente$ apartir de la si#"iente ec"acin?

. r= 64 R$

S"stit"yendo el valor obtenido del n,mero de Reynolds en la e-presin anterior seobtiene?

. r= 64

331.44= 0.19309

A partir de los res"ltados obtenidos$ la p/rdida de car#a en la aspiracin para labomba se calc"la aplicando la ec"acin de Darcy y teniendo en c"enta los si#"ientesaccesorios?

T 8 6. Accesorios y elementos en la zona de aspiracin!

A//( *, U-, (

C 45 4 1!7 1!7

C !? + 1!C 6!6T(( 4 6 6

% = / + (*) + 1!6 1!C

*a p/rdida de car#a en la aspiracin res"lta ser?

5 ra = 5 rp + 5 rs

S"stit"yendo en la e-presin y considerando %"e la lon#it"d del tramo de aspiracines de apro-imadamente H!C7 m$ la p/rdida de car#a primaria ser&?

5 rp= 0.19309 # 8.74

0.1553#

0.8112

2 # 9.81= 0.364 m

eniendo en c"enta los accesorios en la zona de aspiracin %"e se p"eden ver en latabla 5 y s"stit"yendo los valores correspondientes en la e-presin$ se calc"lan lap/rdida de car#a sec"ndaria!



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K a= 0.45 +2.25 +2 +0.75 = 5.45

5 rs= 5.45 # 0.811 2

2 # 9.81= 0.18 m


5 ra = 0.364 +0.183 = 0.547 m

C / ( >* , ( / * (- ( / *

.onociendo el ca"dal y el di&metro interior se obtiene la velocidad del 'l"ido en el

tramo de aspiracin a trav/s de la si#"iente e-presin?

V = Q6 =

55.3

3600

" # 0.06882

4

= 4.132 m /s

Desp"/s se calc"la el n,mero de Reynolds mediante la e-presin?

R$= D# v

:

Siendo?

R$ ? N"mero de Reynolds

D ? Di&metro de la t"ber)a$ en m!

v ? elocidad del 'l"ido$ en m2s!

: ? iscosidad cinem&tica$ en m62s!

Por tanto?

R$=0.0688 # 4.132

380 # 10 6 = 748.11


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.omo el valor del n,mero de Reynolds es menor %"e 6!111$ el r/#imen es laminar y elcoe'iciente de 'riccin de Darcy p"ede obtenerse$ como 0emos dic0o anteriormente$ apartir de la si#"iente ec"acin?

. r= 64 R$

S"stit"yendo el valor obtenido del n,mero de Reynolds en la e-presin anterior seobtiene?

. r= 64

748.11= 0.0855

A partir de los res"ltados obtenidos$ la p/rdida de car#a en la aspiracin para labomba se calc"la aplicando la ec"acin de Darcy y teniendo en c"enta los si#"ientesaccesorios?

T 8 7. Accesorios y elementos en la zona de aspiracin!

A//( *, U-, (

C !? 41 1!C C!

T(( 4 6 6

% = / + (*) 6 1!6 1! 1

% = C (/ 6 + 3

*a p/rdida de car#a en descar#a res"lta ser? 5 r' = 5 rp + 5 rs

S"stit"yendo en la e-presin y considerando %"e la lon#it"d del tramo de aspiracines de apro-imadamente 37!54 m$ la p/rdida de car#a primaria ser&?

5 rp= 0.0855 # 64.91

0.0688#

4.1322

2 # 9.81= 70.2 m



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eniendo en c"enta los accesorios en la zona de aspiracin %"e se p"eden ver en latabla 41 y s"stit"yendo los valores correspondientes en la e-presin$ se calc"lan lap/rdida de car#a sec"ndaria!

K a=7.5

+2+

0.5+

6=

16

5 rs= 16 # 4.132 2

2 # 9.81= 13.92 m


5 r' = 70.2 +13.92 = 84.12 m

Si se s"stit"ye los datos obtenidos anteriormente en la e-presin total?

5 T = 0.547 +84.12 = 84.667 m

5. TRATAMIENTO DE AGUASe c"enta con 3 calderos para #enerar vapor los c"ales necesitan "na b"ena cantidadde a#"a$ adem&s de "na b"ena calidad$ para ello se trata el a#"a mediante "n

proceso de smosis Inversa$ el b"en tratamiento del a#"a determina la b"enatrans'erencia de calor! *os vapores "tilizados en la etapa de secado y en la etapa de evaporacin del a#"a decola son re"tilizados$ en cambio el vapor proveniente de la coccin no se re"tiliza ysolo se des0ec0a!

6. C -/ , -( :

Una de las maneras para obtener "na

operacin de las calderas m&seconmica es "tilizando b"nBer NK3como comb"stible$ ya %"e este es "node los m&s baratos encontrado en el

mercado de 0idrocarb"ros!



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*os instr"mentos y e%"ipos de medicin y control de las variables de operacin

de las calderas$ y el control estricto y adec"ado de las mismas$ son de vitalimportancia para %"e el sistema de #eneracin de vapor$ '"ncione en 'ormase#"ra$ e'iciente y con'iable!El tratamiento del a#"a de alimentacin a la caldera$ prote#e y prolon#a la vidade los e%"ipos$ l)neas de vapor y condensado manteniendo libre deincr"stacin los t"bos dentro de la caldera$ es posible obtener "na operacinm&s contin"a$ e'iciente y "n a0orro m"y #rande de comb"stible$ ay"da a %"e elvapor distrib"ido sea de mejor calidad y optimiza la trans'erencia de calor!Revisar peridicamente las trampas de vapor$ para poder detectar lo antes

posible c"ando trampa presenta 'allas como? descar#a de vapor$ no descar#acondensado$ temperat"ras m"y elevadas!

7. B,8 , *


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LONGITUD E"UI%ALENTE PARA DI%ERSOS ACCESORIOS

INGENIERA MECNICA Pgina !


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INGENIERA MECNICA Pgina "


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DIAGRAMA DE MOOD# PARA EL FACTOR DE FRICCIN

Empresa Diamante Proyecto de Centrales

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