A Ingeniería Mecánica

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TERMODINAMICA

CONOCIENDO EL VAPOR

Objetivo:

Entender el funcionamiento del vapor saturado generado en una caldera de vapor, y realizar un balance de energía aplicando los conceptos de Termodinámica básicos .

Objetivos  específicos

• Identificar los sistema de alimentación de agua, aire y de combustible en la caldera
• Conocer  el funcionamiento de la caldera y sus especificaciones
• Identificar la instrumentación existente y entender como es el funcionamiento de los diferentes lazos de control existentes
• Aplicar conceptos básicos de Termodinámica en el balance de energía
• Determinar el consumo de combustible consumido para la generación de vapor en la caldera

Actividades a desarrollar

1. Identificar la caldera y sus variables de operación

Característica	Unidad	Valor
Tipo de Caldera
Presión de diseño	Psig
Presión de operación Máxima de la caldera	Psig
Presión de operación Mínima de la caldera	Psig
Capacidad Caldera	BHP
Capacidad Caldera	BTU/h
Combustible Utilizado
Capacidad de producción de vapor	Lbs vapor/h
Poder calorífico superior del combustible	BTU/ft3
Densidad del gas a condiciones normales	lb/ft3
Precio actual del combustible	$/ft3
Costo combustible	$/BTU
Eficiencia de la caldera	%
Presión atmosférica Ibagué	Psi

Característica	Unidad	Valor
Temperatura del agua	°F
Lectura inicial del medidor de combustible	ft3
Presión inicial del vapor	Psig

1. Encender la caldera, hasta que la presión alcance el valor de presión  se apague y registrar los siguientes datos de operación:

Datos	Unidad	Valor
Tiempo desde inicio hasta alcanzar presión máxima de trabajo	Minutos
Lectura final medidor de combustible	Ft3
Presión de vapor final	Psig
Volumen de gas consumido	Ft3

1. Utilizando las tablas de agua saturado, encontrar los siguientes datos:

Datos	Unidad	Valor	Referencia
Entalpia especifica de líquido saturado (Hf)	BTU/lbm
Entalpia especifica de vapor saturado (Hg)	BTU/lbm
Calor latente de vaporización (Hfg)	BTU/lbm

1. Realizar el balance de energía en la caldera y determinar la cantidad de agua evaporada
2. Teniendo en cuenta el precio actual del  combustible (gas natural), calcular el costo de la producción de vapor en la caldera.
3. Determinar la eficiencia de la caldera teniendo en cuenta que es la relación entre el calor aprovechado para la producción de vapor y el calor entregado por el combustible.
4. Teniendo en cuenta los siguientes combustibles calcular cuál sería el costo de producción de vapor de la caldera si se reemplazara por el de gas natural.

Combustible	Unidad	Precio Actual	Valor producción vapor
Gas Propano
Diésel
Fuel oíl
Carbón Coque

1. Explicar y Dar ejemplos de 5 aplicaciones de vapor en la industria
2. Que tipos de cadera se utilizan en la industria
3. Que se conoce como BHP y que unidades utiliza
4. Qué tipo de tratamiento se realiza al agua de alimentación a la caldera y cuál es su objetivo principal
5. Que se conoce como purga de fondo de caldera y cuál es su objetivo
6. Qué características tiene la válvula de seguridad, cual es su presión de operación, que objetivo tiene y como funciona.
7. Que se conoce como Mcdonell y para que utiliza en la caldera.  Que tipos más comunes existen.
8. Realizar informe teniendo en cuenta los siguientes ítems

• Introducción
• Metodología utilizada
• Datos obtenidos
• Análisis de resultados
• Conclusiones y recomendaciones
• Bibliografía

NOTA: Para la realización de la práctica es necesario que cada estudiante cuente con los siguientes elementos de protección personal y cumpla con las normas básicas de seguridad

• Bata de laboratorio
• Zapato cerrado
• Pantalón largo
• Tener en cuenta que se trabaja a altas temperaturas y no ir a operar los equipos de la caldera si no se tiene conocimiento de su funcionamiento,  Solicitar la ayuda del técnico de laboratorio

Guía realizada por. Ing. Mauricio Hernández Sarabia.