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Laboratorio de Mecnica Mquinas Trmicas I Instalaciones Industriales Prctica N 3CALDERASProfesor Titular: Ing. Lpez / Ing. Caso Profesor Asociado: Profesores Adjuntos: Jefe de Trabajos Prcticos: Ing. F. Pillon / Ing. M. Crudo Jefe Encargado de Laboratorio Mecnica: Ing. D. CaputoAlumnos: Diego A Maeda Joaquin Raully

2009

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Introduccin Se entiende por generador de vapor o caldera, un recipiente cerrado, destinado a la produccin de vapor de agua a mayor presin que la atmosfrica, absorbiendo para esto el calor producido en un hogar por la combustin de un determinado combustible. El vapor producido en una caldera ser individualizado por la presin en que se encuentra expresada en Kg/cm2 o PSI y por su temperatura. Parmetros tcnicos que caracterizan a una caldera: presin mxima de trabajo (kg/cm2), superficie de calefaccin (m2), produccin horaria de vapor normal y de pico (kgv/h) a determinada temperatura del agua de alimentacin, temperatura de salida de vapor (C ). Los procesos industriales, la generacin de energa, etc., requieren el suministro de importantes cantidades de vapor. El mismo se realiza por medio de las calderas, aparatos que aprovechan el calor liberado en la combustin y lo transmiten al agua a travs de superficies metlicas, producindose as el vapor. Las superficies de transmisin del calor estn constituidas principalmente por tubos de acero. Al principio las calderas eran recipientes cilndricos que contenan el agua a vaporizar, utilizando para ello el calor desarrollado en un hogar ubicado debajo de las mismas, eran de hogar exterior. Mas tarde se trat de disminuir las prdidas que producan estos tipos de calderas, entonces se coloc el hogar dentro de la misma, dando origen a las calderas de hogar interior. Luego se trat de aprovechar an ms el calor que arrastraban los humos y gases de combustin, haciendo, haciendo recorrer a estos una serie de tubos o conductos de humos, lo que permiti aumentar la superficie de calefaccin de calderas, al igual que las presiones y las temperaturas. Todos estos tipos constituyen las llamadas calderas cilndricas, en razn de que el cuerpo que contiene el agua a vaporizar tiene esa forma. Cuando estas condiciones resultaban insuficientes, se recurri a la construccin de las llamadas calderas acuotubulares. En ellas el agua circula por una serie de tubos rodeados por gases de combustin. Existen fundamentalmente dos tipos de calderas: las cilndricas humotubulares, de gran volumen de agua, en las que los gases circulan dentro de los tubos y el agua rodea a stos, y las acuotubulares, de menor volumen de agua, en la que la circulacin de los gases es exterior a los tubos, circulando el agua dentro de ellos.

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IngenieraCalderas Humotubulares o Pirotubulares Las calderas cilndricas humotubulares, de gran uso hace muchos aos, estas son de dos, de tres o hasta de cuatro pasos (pasaje de gases), con fondo seco o hmedo, pueden tener uno, dos o tres hornos interiores.

Algunas caractersticas especiales: Resisten bien las variaciones bruscas de la demanda, con poca variacin de la presin. La gran masa de agua caliente, con una pequea disminucin de la presin, produce una parcial reevaporacin, reforzando as la produccin de vapor a la caldera. En cambio son lentas para levantar presin, no admiten sobrecargas prolongadas. La transmisin del calor al agua se realiza por conveccin natural y el movimiento del agua est causado por la sola diferencia de densidades. Son menos exigentes respecto a la calidad del agua. Los tamaos y presiones mximos son limitados La produccin de vapor mxima oscila entre 18 y 25 Tnv/h La superficie de evaporacin es ms grande respecto a la acuotubular. Cuanto mayor sea esta superficie, relativamente a la cantidad de vapor producida, tanto mas seco ser el vapor obtenido.

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Marco experimentalObjetivos Generales: Explicar las partes constituyentes de un circuito de transferencia de calor con una caldera como una de sus partes y mostrar la operacin de todo el circuito. Desarrollar la habilidad del futuro/a ingeniero/a para obtener datos durante la operacin El alumno debe: Registrar los instrumentos de medicin destacando rango de medicin y precisin del instrumento. Esquematizar el circuito a modo de relevamiento.

Operacin de la calderaComo primer paso se realiz la apertura de la vlvula de expansin para asegurar la completa inundacin del domo de la caldera. Luego se realiz prueba de funcionamiento de la bomba recirculacin de agua. Y se realiz el seteo de caudal. Dicho caudal se ajusto a los valores de clculo que se detallan en la etapa de clculos. Se realiz una inspeccin busca de prdidas de agua que puedan comprometer la seguridad de los presentes y el xito de la prctica. Se realiz el seteo del termostato de corte del quemador a la temperatura de 55C. El paso siguiente fue el control del suministro de combustible. Una vez que todos los presentes estuvieron al tanto de las medidas preventivas de seguridad, se procedi a encendido del piloto del quemador. Una vez preparada la instalacin se procedi a cronometrar la experiencia, y se encendi la caldera.

DATOS DE LA INTALACIN CALDERA:Tipo: Humotubular con fondo hmedo Pasos: 2 Caractersticas: Caldera para agua caliente Combustible: Gas natural de red Poder calorfico del quemador: 10.000 Kcal/hr Capacidad de agua de la caldera: 35 litros Superficie de transmisin del hogar: 1.17 m2 Espesor de pared de transmisin: 7mm

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IngenieraCLCULO DEL CAUDAL DE RECIRCULACIN DEL SISTEMA:El primer paso es calcular el flujo de calor entregado por el radiador al medio ambiente, por transmisin de calor por radiacin.

RADIADOR:Qrad: Calor cedido por el radiador al medio, por unidad de tiempo. : Coeficiente de transmisin de calor por conveccin. A: rea total de transmisin de calor. N: nmero de elementos a: rea de cada elemento. Datos: : 500 Kcal/hr.m2 a: 0,24 m2 N: 8 Qrad= x A Qrad= 960 kcal/hora Una vez conocido el flujo de calor cedido al medio por el radiador, se debe calcular el caudal de agua necesario para poder apreciar la variacin de temperatura entre la entrada y la salida del mismo, con los instrumentos de medicin con los que contamos. Variacin de temperatura apreciable con los instrumentos de medicin: Tapreciable: 1C Para asegurar una variacin de temperatura, se calcular para una variacin de temperatura de 2C. Clculo del caudal: Qrad= x Cp x T Donde: Qrad: 960 kcal/hora : caudal de agua Cp: 1 Kcal/Kg x C. Tdeseado: 2C Variacin de temperatura entre la entrada y salida del radiador. A= a x N A= 0,24 m2 x 8 = 1,92 m2Q rad =500 Kcal , 92 m 2 1 hm 2

Despejando de esta frmula se obtiene la expresin calcular el caudal.

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Ingeniera=Q rad C T p

Kcal kg h = = 480 Kcal h 2 C 1 Kg C 960

Suponiendo la densidad del agua constante, calculamos el caudal en litros por minuto. Densidad del agua: 0,001 m3/Kg V= 8

litros min

Caudal que debe suministrar la bomba de agua.

Es posible intentar establecer una variacin de temperatura mayor a 2C, pero hay que tener en cuanta la limitacin del caudal mnimo que puede entregar la bomba de recirculacin. Este se debe a que para que el agua disipe o entregue ms calor al medio ambiente a travs del intercambiador de calor, esta debe estar ms tiempo en contacto con el radiador. Por ejemplo, si queremos lograr una variacin de temperatura de 4C:

=

Q rad C T p

Kcal kg h = = 240 Kcal h 4 C 1 Kg C 960

Suponiendo la densidad del agua constante, calculamos el caudal en litros por minuto. Densidad del agua: 0,001 m3/Kg V= 4

litros min

Caudal que debe suministrar la bomba de agua.

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IngenieraDATOS EXPERIMENTALESTIEMP O

BOMBA Caud Cronom al Caudal Kg/hor min l/min a 0 2 4 6 8 10 12 14 16 17 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 39,5 41,5 44 46 48 52 54 60 8,22 8,22 8,22 8,22 8,22 8,22 8,22 8,22 8,22 8,22 8,02 8,22 8,22 8,22 8,22 8,02 8,22 8,22 8,22 8,02 8,02 8,02 8,02 8,02 8,02 8,02 8,02 8,02 493,2 493,2 493,2 493,2 493,2 493,2 493,2 493,2 493,2 493,2 481,2 493,2 493,2 493,2 493,2 481,2 493,2 493,2 493,2 481,2 481,2 481,2 481,2 481,2 481,2 481,2 481,2 481,2

Presi n Kg/mc 2

CALDERA T Caldera C 21 25 27 30 32 36 38 41 42 45 46 47 47 47 47 47 47 47 50 52 55 55 55 55 55 55 55 53

T C 0 4 2 3 2 4 2 3 1 3 1 1 0 0 0 0 0 0 3 2 3 0 0 0 0 0 0 -2

0,08 0,035 0,035 0,05 0,05 0,1 0,12 0,18 0,26 0,32 0,32 0,33 0,33 0,33 0,32 0,32 0,34 0,32 0,46 0,57 0,67 0,64 0,59 0,54 0,52 0,45 0,42 0,35

RADIADOR T T (T11 2 T2) C C C 2 2 2 2 0 2 2 2 2 0 2 2 6 6 0 2 2 7 7 0 2 2 8 8 0 3 3 2 2 0 3 3 5 5 0 3 3 7 7 0 3 3 9 9 0 4 4 1 1 0 4 4 3 2 1 4 4 5 4 1 4 4 5 4 1 4 4 5 4 1 4 4 5 4 1 4 4 5 4 1 4 4 6 4 2 4 4 6 4 2 4 4 8 5 3 4 4 9 6 3 5 4 3 7 6 5 4 3 8 5 4 4 9 8 1 4 4 7 6 1 4 4 7 6 1 4 4 5 2 3 4 4 2 0 2 4 4 0

Set Point Termostato 55C Vlvula de expansin abierta

Cierre de vlvula de expansin

Cambio de regulacin del termostato

Cierre de Quemador

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Ingeniera62 64 66 70 72 74 76 78 80 81 84 86 8,02 8,02 8,02 8,02 8,02 8,02 8,02 8,02 8,02 481,2 481,2 481,2 481,2 481,2 481,2 481,2 481,2 481,2 0,33 0,32 0,32 0,26 0,26 0,245 0,22 0,215 0,2 0,1 0 0 52 51 51 50 50 49,5 49 48 48 47 46 46 -1 -1 0 -1 0 -0,5 -0,5 -1 0 -1 -1 0 0 3 9 4 1 4 1 4 3 4 3 4 1 3 8 3 7 3 6 3 6 3 6 3 6 0 3 6 3 9 3 9 4 2 4 2 3 9 3 7 3 6 3 5 3 5 3 5 3 5 3 2 Trapo Mojado en el Intercambiador de calor 2 1 1 2 1 1 1 Aumento de caudal para acelerar el 1 enfriamiento 1 Apertura de vlvulas 1

18,12 1087,2 18,12 1087,2 18,12 1087,2

CLCULO DEL RENDIMIENTO DE LA CICLOEl rendimiento de ciclo se calcula con la siguiente frmula = donde: : rendimiento. Qcald: es el calor absorbido por la caldera. Qrad: es el calor disipador por el radiador. Qquemador: es el calor entregado por el quemador. Para el clculo se tomar el perodo en donde el quemador se encuentra encendido. Esta es la etapa de calentamiento del ciclo, que abarca desde el encendido del quemador, tiempo cero, hasta de los 39,5 minutos. En este tiempo el quemador se apaga gracias al accionamiento del termostato. EXPRESIONES UTILIZADAS PARA LOS CLCULOS EN LA CALDERA: - Clculo de la cantidad de calor por unidad de tiempo en la caldera: Qcald= x Cp x T Qcald: Calor en la caldera medido en kcal/hora

Qcald + Qrad Qquemador

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Ingeniera: caudal msico Cp: 1 Kcal/Kg x C. Se supone constante T: variacin de temperatura del agua en el interior de la caldera. Se realiza el clculo de flujo de calor en cada perodo de tiempo cronometrado. - Clculo del calor absorbido en la caldera: Para calcular dicho calor se evala Q/tiempo obtenido en el punto anterior, en el tiempo transcurrido entre las medicin de temperatura inicial y final de cada perodo. Qabsorbido= Qcald x tiempo

TABLA DE CLCULOS DE LA CALDERATIEMPO Crono tiemp m o min 0 2 4 6 8 10 12 14 16 17 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 39,5 Total min 0 2 2 2 2 2 2 2 2 1 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1,5 39,5 BOMBA CALDERA Presi T n Caldera T Qcald Kg/mc Kcal/Hor 2 C C a 0,08 21 0 0 0,035 25 4 1972,8 0,035 27 2 986,4 0,05 30 3 1479,6 0,05 32 2 986,4 0,1 36 4 1972,8 0,12 38 2 986,4 0,18 41 3 1479,6 0,26 42 1 493,2 0,32 45 3 1479,6 0,32 46 1 481,2 0,33 47 1 493,2 0,33 47 0 0 0,33 47 0 0 0,32 47 0 0 0,32 47 0 0 0,34 47 0 0 0,32 47 0 0 0,46 50 3 1479,6 0,57 52 2 962,4 0,67 55 3 1443,6 Calor Absorbido por la

l/min 8,22 8,22 8,22 8,22 8,22 8,22 8,22 8,22 8,22 8,22 8,02 8,22 8,22 8,22 8,22 8,02 8,22 8,22 8,22 8,02 8,02

Caudal Kg/hor a 493,2 493,2 493,2 493,2 493,2 493,2 493,2 493,2 493,2 493,2 481,2 493,2 493,2 493,2 493,2 481,2 493,2 493,2 493,2 481,2 481,2

Qabs Kcal 0 65,76 32,88 49,32 32,88 65,76 32,88 49,32 16,44 24,66 24,06 16,44 0 0 0 0 0 0 49,32 32,08 36,09 527,8

Set Point Termostato 55C Vlvula de expansin abierta

Cierre de vlvula de expansin

Cambio de regulacin del termostato

Cierre de Quemador

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Ingenieracaldera 9

Realizando la sumatoria de la columna de calor absorbido parcial (Qabs), se obtiene el calor total absorbido por la caldera. Y dicho calor fue absorbido en un perodo de 39,5 minutos. Calor Absorbido por la caldera = 527,89 Kcal Con estos datos se puede calcular el calor absorbido por la caldera por hora. Tiempo= 39,5 min= 0,6583hora Qcald Qcaldempirico

= 527,89 Kcal / 0,6583hora = 801,90

empirico

Kcal hora

RADIADOR:Anlogamente se realizan los mismos clculos para el calor disipado por el radiador. - Clculo del flujo de calor en la radiador: Qrad= x Cp x (T1-T2) Qcald: Flujo de calor disipado por el radiador medido en kcal/hora : caudal de agua Cp: 1 Kcal/Kg x C. Se supone constante T1 T2: variacin de temperatura del agua entre la entrada y la salida del radiador. Se realiza el clculo de flujo de calor en cada perodo de tiempo cronometrado. - Clculo del calor absorbido en la caldera: Para calcular dicho calor se evala Q/tiempo obtenido en el punto anterior, en el tiempo transcurrido entre las medicin de temperatura inicial y final de cada perodo. Qdisipado= Qrad x tiempo

TABLA DE CLCULOS DEL RADIADORTIEMPO Crono tiemp m o BOMBA RADIADOR (T1-T2) Qrad Q disipado Set Point Termostato T Caudal T1 2

10

Ingenieramin 0 2 4 6 8 10 12 14 16 17 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 39,5 min 0 2 2 2 2 2 2 2 2 1 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1,5 l/min 8,22 8,22 8,22 8,22 8,22 8,22 8,22 8,22 8,22 8,22 8,02 8,22 8,22 8,22 8,22 8,02 8,22 8,22 8,22 8,02 8,02 Kg/hor a 493,2 493,2 493,2 493,2 493,2 493,2 493,2 493,2 493,2 493,2 481,2 493,2 493,2 493,2 493,2 481,2 493,2 493,2 493,2 481,2 481,2 C C C 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 6 6 2 2 7 7 2 2 8 8 3 3 2 2 3 3 5 5 3 3 7 7 3 3 9 9 4 4 1 1 4 4 3 2 4 4 5 4 4 4 5 4 4 4 5 4 4 4 5 4 4 4 5 4 4 4 6 4 4 4 6 4 4 4 8 5 4 4 9 6 5 4 3 7 Kcal/Hora 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 2 2 3 3 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 481,2 493,2 493,2 493,2 493,2 481,2 986,4 986,4 1479,6 1443,6 2887,2 Kcal 55C 0 Vlvula de expancin abierta 0 0 0 0 Cierre de vlvula de 0 expancin 0 0 0 0 24,06 16,44 16,44 16,44 16,44 16,04 32,88 Cambio de regulacin del 32,88 termostato 49,32 48,12 72,18 Cierre de Quemador

Tota l

39,5

Calor Disipado por el radiador

341,2 4

Realizando la sumatoria de la columna de calor disipado parcial (Qdisipado), se obtiene el calor total entregado por el radiador al medio. Y dicho calor fue disipado en un perodo de 39,5 minutos. Calor disipado por el radiador = 341,24 Kcal Con estos datos se puede calcular el calor que disipa el radiador por hora. Tiempo= 39,5 min= 0,6583hora Qrad Qradempirico

= 341,24 Kcal / 0,6583hora = 518,34

empirico

Kcal hora

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IngenieraEn los primeros 17 minutos del ensayo no se pudieron registrar diferencias de temeperatura entre la entrada y la salida del radiador. Por lo tanto el clculo de calor disipado en este tiempo da cero. Si suponemos que la variacin de temperatura es el mnimo posible (para nuestras condiciones de ensayo), en este lapso inicial se obtendran los siguientes valores:TIEMPO BOMBA tiemp o Cronom Caudal Caudal T1 T2 (T1-T2) min min l/min Kg/hora C C C 0 0 8,22 493,2 22 22 2 2 8,22 493,2 22 22 4 2 8,22 493,2 26 26 6 2 8,22 493,2 27 27 8 2 8,22 493,2 28 28 10 2 8,22 493,2 32 32 12 2 8,22 493,2 35 35 14 2 8,22 493,2 37 37 16 2 8,22 493,2 39 39 17 1 8,22 493,2 41 41 RADIADOR Qrad Q disipado Kcal/Hora Kcal 493,2 0 493,2 16,44 493,2 16,44 493,2 16,44 493,2 16,44 493,2 16,44 493,2 16,44 493,2 16,44 493,2 16,44 493,2 8,22

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Total

17

Calor Disipado por el radiador

139,74

Con estos datos se puede calcular el calor disipado por el radiador, que no se est teniendo en cuanta en los clculos, debido a los instrumentos de medicin utilizados. Tiempo= 39,5 min= 0,6583hora Qrad Qradempirico

= (341,24 Kcal +139,74 Kcal) / 0,6583hora = 730,64

empirico

Kcal hora

Este es el calor disipado por el radiador que podramos haber medido como mximo. - Clculo del rendimiento:

Kcal hora Kcal Qcald empirico= 801,90 hora Kcal Qrad empirico= 518,34 horaQquemador: 10000

=

Qcald + Qrad Qquemador

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Ingeniera801 ,90=

Kcal Kcal + 518 ,34 h h Kcal 10000 h

= 0,13 = 13% Rendimiento trmico del ciclo durante el calentamiento.

Cuestionario: 1 - Cmo son los cambios de temperatura? Graficar. Porque?

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IngenieraEvolucin de parmetros60 50 Temperatura (C) 40 30 20 10 00 6 12 17 24 30 36 48 60 66 74 80 41 ,5 86

T1C entrada Rad T2C saldia Rad Presin Kg/mc2 Caudal l/min T Caldera C

Tiempo (min)

Durante los primeros 8 minutos del ensayo se trabajo con la vlvula de expansin abierta, por lo tanto la presin del domo de caldera solo dependa de la altura de la columna de agua en el tanque de expansin. Y este a su vez se encontraba a presin ambiente. Luego se cerr y comenz a elevarse la presin dentro de la caldera. La temperatura en la caldera aument casi linealmente hasta del minuto 22, cuando el quemador se apag por una falla en el calibrado del termostato. La temperatura se mantuvo constante en 47C hasta los 34minutos. Se recalibr el termostato, y volvi a encender el quemador. Continu aumentando la temperatura de la caldera hasta los 39,5 minutos, momento en el cual el termostato apag el quemador debido a que se haba alcanzado los 55C de temperatura de seteo. Durante el perodo de calentamiento de la caldera se observa que la temperatura de entrada y salida de aumentan linealmente durante los mismo perodos que la que la temperatura de la caldera. Pero la pendiente de crecimiento de las mismas es distinta a la de la caldera. Las velocidades de crecimiento de las distintas temperaturas siguen la siguiente regla: Pendiente temperatura de Caldera > Pendiente temperatura entrada radiador > Pendiente temperatura salida radiador

Esto se debe a que cuando del agua sale del domo de la caldera, pierde temperatura hasta llegar a la entrada. Luego una vez en el radiador el agua disipa calor y llega a la salida con menos temperatura. La forma de realizar la medicin de temperatura no fue confiable, debido a varias razones.

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IngenieraLos instrumentos y forma de medicin no eran adecuados.

Pirmetro ptico: Se utiliz un pirmetro con emisividad fija. Es decir no se poda ajustar la emisividad del equipo. Se realiz la medicin de la entrada y la salida del radiador, pero las mediciones obtenidas no coincidan con las todas con las termocuplas. Por lo tanto no se realiz un registro de dichas mediciones. Un pirmetro del tipo utilizado en el ensayo tiene las siguientes caractersticas: Rango de medicin: -20C a 270C Resolucin: 1C Presicin: +/- 3% del valor de medicin -1C Emisividad: 0.95 fijo Tiempo de respuesta: menor a 500mseg. Relacin de la distancia del pirmetro con el punto de medicin: 8 : 1

Termocuplas: El instrumento demoraba mucho tiempo en tomar una medicin de temperatura. Y el problema de esto es que a medida que pasaba el tiempo la temperatura los conductos en donde se realizaba la medicin aumentaban su temperatura. Con lo cual el resultado de la medicin es mayor a la que deba ser en realidad. Otro factor importante es la forma de medicin y el lugar de medicin. Los puntos de apoyo de las termocuplas no estaban delimitados, y cada operador del instrumento lo ubicaba en lugares diferentes. Esto es debido a que la medicin en los distintos puntos del radiador se realizaron con un solo instrumento. Por lo tanto se deba mover el sensor de un lugar a otro para la medicin de temperatura de entrada y salida. El perodo de toma de temperaturas era de 2 minutos. Por lo tanto en cuanto el cronometrista daba la orden de medicin se comenzaba a medir por la entrada del radiador y luego la salida. Dichas mediciones no eran instantneas, entonces no se puede asegurar que las mediciones tomadas corresponden al tiempo de medicin.

Luego de apagado del quemador comienza la etapa de enfriamiento. A partir de los 39,5 minutos el sistema comienza a enfriarse. La temperatura mxima alcanzada fue de 55C. Se observa que gracias a la inercia trmica la temperatura en el domo de la caldera se mantiene en 55C hasta el minuto 54. Se conserva la temperatura en la caldera durante 14,5 minutos.

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IngenieraPasado este perodo la temperatura del domo comienza a descender casi en forma lineal, con una pendiente mucho menor que la de calentamiento. Al mismo tiempo que se conservaba la temperatura en la caldera, la temperatura en el radiador comenz a descender casi inmediatamente. Esto es debido a que su masa es mucho menor, y la funcin del equipo es evacuar calor. La forma de descenso de la temperatura en el radiador no es lineal, dado a que se realizaron distintas operaciones para tratar de acelerar el enfriamiento. Tambin hay que tener en cuenta las fuentes de error en las mediciones de temperatura. 2 Si el poder calorfico aumenta al doble del usado regularmente en la caldera, que esperara con el tiempo empleado en calentar el agua? El caudal, el Cp y la variacin de temperatura permanecen constantes.

20000 Kcal = x Cp x T hora 10000 Kcal = x Cp x T hora 20000 Kcal 10000 Kcal = T 1 T 2Por lo tanto: T2 =

1 T El tiempo de calentamiento se reduce a la mitad. 2

3 - Suponiendo que Ud. sea responsable de la operacin y mantenimiento de la usina de vapor de una papelera, qu puntos tendra en cuenta si le informan que en 30 das debe emplear como combustible Fuel Oil comercial en vez de gas natural de red de la zona del Gran Buenos Aires. Si el perodo en el que se debe implementar la medida se supone que la usina cuenta con implementos necesarios para el funcinamiento de la caldera con Fuel Oil. Dado que tener que empezar de cero la adecuacin de una caldera va a demorar ms de 30 das. El principal factor que se va a tener que tener en cuenta es el de la corrosin, tanto por alta temperatura como por baja temperatura. La corrosin por alta temeperatura produce principalemente en los tubos sobre calentadores, debido a que estn fabricados con un acero que contienen de 0.5 a 1% de Molibdeno. En el fuel oil existen proporciones bajas de Vanadio, que durante la combustin se oxida y forma pentxido de Vanadio (V2O5). Y este es altamente corrosivo para el molibdeno. La corrosin comienza a los 560C. El combustible nacional tiene un ocntenido mximo de vanadio de 55ppm, mientras que en el fuel oil venezolano es mayor. Para prevenir la corrosin se debe trabajar por debajo de los 560C o utilizar dolomita como recubrimiento de los tubos o utilizar tubos son molibdeno. Estas dos ltimas posibilidades y la caldera no fue diseada con este propsito.

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IngenieraEl uso de fuel oil trae aparejado tambin la el problema de la corrosin por baja temperatura. El combustible contiene azufre, que durante la combustin se oxida y forma SO2. Al producirse con exceso de aire tambin forma H2O y como resultado se obtienene anhidrido sulfrico SO3. Que al ponerse en contacto con el agua forma cido sulfrico H2SO4. El cual es altamente corrosivo para los metales en general. Y adems el pentxido de vandio actua como catalizador. La temperatura a la cual condensa el SO3 en condiciones normales de trabajo se llama punto de roco. Y para u 3% de azufre en el combustible, el punto de roco es de 170C. Por lo tanto, una vez conocido el porcentaje de azufre del combustible a utilizar, hay que calcular el punto de roco correspondiente. Analogias con el sistema electrico: Durante la etapa de calentamiento la caldera se comporta como una como un capacitor en el perido transitorio de carga. Mientras que la bobina representa la inercia trmica que posee la caldera. La corriente elctrica representa el caudal de agua circulando por el sistema. La corriente elctrica elctrica circula por la resitencia, que a su vez representa el radiador de nuestro sistema. La resitencia en un rama de un circuito genera una disminucin de la corriente elctrica en la misma. La anlogia es la prdida de carga que se produce en el radiador, al pasar el agua. El pasaje de agua por los lbulos del radiador genera prdida de carga por la rugosidad de las superficies, los cambios de direccines del fludo, los cambios de reas del psaje de fludo, etc. Esto se traduce en una disminucin del caudal. La resistencia libera calor al medio cuando sufre en pasaje de corriente. Y el radiador cumple al misma funcin al recibir el pasaje de agua a mayor temeperatura que el medio ambiente en el que se encuentra. En un circuito de corriente contnua, el capacitor terminar el perodo transitorio de carga actua como una llave abierta. Por lo tanto corriente que circuba por esa rama no puede circular ms. Esto representa el corte del quemador de la caldera por parte del termostato. El capacitor no recibe ms carga por parte del fuente, y anlogamente la caldera no recibe ms calor del quemador. Una vez que el capacitor no recibe corriente de la fuente comienza el transitorio de descarga del mismo. En nuestro sistema comienza el perodo de enfriamiento de la caldera. El calor acumulador en la caldera es entregado circuito a travs del flujo de agua. En el circuito este transitorio se termina cuando se descarga el capacitor, y anlogamente el transitorio de la caldera se termina cuando la temperatura de la caldera se iguala el medio ambiente. Por lo tanto al no existir diferencia de temperatura entre el radiador y el medio no puede haber flujo de calor.

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IngenieraConclusion: El ensayo fue bueno para entrar en contacto con una instalacin trmica. En nuestro caso una caldera de agua caliente utilizada para realizar la calefaccin de un ambiente. Lamentablemente no se pudo observar el funcionamiento de la caldera en rgimen de trabajo. Con esta quiero decir que no se pudo observar que la temperatura baje de la seteada en el termostato y luego se vuelva a encender el quemador para comenzar el calentamiento nuevamente. De haber sido de esta manera prodramos calcular el rendimiento de la caldera para plena carga. Solo pudimos realizar la etapa de calentamiento. Curva de diferencia de temperatura en el radiador en funcin del caudal Se calcula con la frmula utilizada en el clculo del caldal del ensayo.

=18 16 14 Caudal (l/min) 12 10 8 6 4 2 0 11 13 21

Q rad Cp T

Serie1

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Variacin de Temperatura (C)

Esta curva tiene un asntota para cuando el caudal de la bomba de recirculacin es cero. Se interpreta que la diferencia de temperatura entre la entrada y la salida del radiador aumenta a medida que disminuye el caudal de la bomba. Por lo tanto la mxima diferencia de temperatura a la que pueden trabajar el radiador va a estar dado por el caudal mnimo puede entregar la bomba. Para obtener un velocidad baja de circulacin se puede utilizar el principio de termosifn o circulacin natural. El agua cuando se calienta, baja su densidad. Este hecho hace que en un circuito cerrado el agua fra que se encuentre en la parte alta del mismo tienda a ser sustituida por otra ms caliente que se encuentre en la parte baja. Esto origina un movimiento de circulacin que se denomina fenmeno de termosifn. Las instalaciones de calefaccin antguas utilizaban este fenmeno para producir la circulacin del agua. Las tuberas estaban calculadas en pendiente y dimetro, para facilitar la ascensin del agua caliente, y as crear una circulacin de agua sin necesidad de bomba de circulacin. Para realizar el enfriamiento final de la caldera se debera contar un dispositivo para acelerar su enfriamiento. Una forma viable sera adosar un intercambiador de calor

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Ingenieraal radiador para aumentar su poder de disipacin, como un bao en agua corriente con un colector en la base. Una mejora importante para realizar en el equipo sera el mtodo de toma de datos de temperatura en el radiador. Ya que el error humano en el que se incurre es alto.

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