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Presentación

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  • HORNOS DE FUNDICIN

    NO FERROSA CAMBIO DE COMBUSTIBLE DISEL 2

    A GAS NATURAL

    ABRIL 2015 JORGE SIFUENTES SANCHO

    MECNICA DE FLUIDOS II UNI FIM

  • PROBLEMA

    Una fundicin tiene nueve hornos para obtener bronce 90 10 (90 % de cobre y 10 % de estao) y todos ellos utilizan como combustible petrleo Disel N 2 (Fuel-oil N 2).

    Usted es consultado sobre la conveniencia de realizar el cambio de Disel N 2 a gas natural.

  • El informe que le solicitan debe entregarse en un plazo de cuatro semanas y en l debe indicarse: La eficiencia con que trabajan actualmente los hornos. El ahorro por el uso del gas natural en reemplazo del Disel N 2, en $

    /ao.

    El costo de produccin, de una tonelada de bronce, debido al combustible.

    C1. Si se usa disel 2.

    C2. Si se usa Gas Natural.

    Las ventajas ambientales del uso del gas natural frente al uso del Disel N 2

  • Para llevar a cabo su trabajo:

    La empresa le otorga tres fotochecks para el ingreso a la fbrica, se le entregar la informacin que necesite a travs de su contacto el Jefe de Planta. As mismo el Ing. Jefe de Planta le otorgar permiso para llevar a cabo mediciones y pruebas pertinentes a su solicitud verbal o escrita.

  • Como informacin preliminar se le entrega lo siguiente:

    Consumo y capacidad de produccin de los nueve hornos,

    rendimientos ideales y reales de los hornos de fundicin,

    un esquema de horno de fundicin mostrando sus dimensiones,

    un esquema de horno indicando las prdidas de calor que se presentan.

  • Datos de los hornos

    *La estructura es para albergar un crisol de 600 kg.

    4 fundidas / da Lunes a Viernes2 2 fundidas / da Sbados

    HORNO CONSUMO D2 PRODUCCIN TEMP. COLADA

    N GPH kg / h C

    1 9,4 125 1150

    2 9,1 125 1150

    3 9,3 125 1150

    4 18,4 200 1150

    5 18,2 200 1150

    6 28,5 300 1150

    7 29,1 300 1150

    8 36,8 350 1150

    9 49,8 600 1150

    TOTAL = 208,6 2325

  • Fig. 66. Rendimientos ideales y reales de hornos industriales del tipo intermitente o de carga por lotes

  • Q T = Q TIL

    + Q GASES ESCAPE

    + Q PRDIDAS

    Q P = Q PISO

    + Q PAREDES

    + Q TECHO

    + Q ENTRADA

    Eficiencia = Q TIL / Q TOTAL

    Los gases, producto de la combustin,

    salen al medio ambiente a 1150 C.

  • BRONCE 90 - 10 SOLUCIN

    ENERO 2008

    Jorge SIFUENTES SANCHO

    ABRIL 2015

  • 1. EFICIENCIA DE LOS HORNOS

    Q u: Hay que calcularlo

    Q T: Medido directamente

    H

    CALOR UTIL

    CALOR TOTAL

  • Horno 1: Material: Bronce 90 10 125 kg

    Cobre = 0,90 x 125 = 112,5 kg

    Estao = 0,10 x 125 = 12,5 kg

    Combustible: 9,4 GPH D 2

  • Calor til Qu

    Tc 1150 C

    Tf

    Ta 15 C

    ( ) ( )[ ( ) ( )]m s f f m L C fQU m Cp T Ta Cp T T

    f ( )m LCp

    ( )m SCp

    1 Hora

  • Temperatura de colada:

    Tc = T f + T sobrecalentamiento + T prdidas

    1084 C 50 C 16 C

    Tc = 1150 [C]

  • MATERIAL T f RANGO f

    C K Kcal / kg

    COBRE Cu 1084 63,6 5,44 + 0,01462 * T 273 - 1357 57,6 7,5 + 0,0146 * T

    ESTAO Sn 232 119 5,05 + 0,0048 * T 273 - 504 14,5 6,6 + 0,0048 * T

    PLOMO Pb 327 207 5,77 + 0,00202 * T 273 - 600 5,9 6,8 + 0,002 * T

    ZINC Zn 420 65,4 5,25 + 0,00270 * T 273 - 692 24 7,6 + 0,0006 * T

    a) 4,26 + 0,0064 * T 273 - 626

    NIQUEL Ni 1455 58,7 71,6 8,6 + 0,0009 * T

    b) 6,99 + 0,0009050 * T 626 - 1725

    PESO Cp m (S) Cp m (L)

    ATMICO

    kg /kmol Kcal / Kmol - K Kcal / Kmol - K

  • Calores especficos medios:

    Tm = 550 [C] Cpm (S) = 0,2747 [Kcal/kg-k]

    Tm = 1117 [C] Cpm (L) = 0,4376 [Kcal/kg-K] = 57,6 [Kcal / kg]

    f

    112,5 [0,2747 (1084 15) 57,6 0,4376 (1150 1084)]UQ

    Cobre:

  • Calor til del cobre = 42 770 Kcal

    Calor til del estao = 1425 Kcal

    Q u = 44 195 Kcal 1,32 gal D2

    Capacidad calorfica = 33 428 Kcal/galn

    del Disel 2

  • Eficiencia del horno:

    Q T = Q TIL

    + Q GASES ESCAPE

    + Q PRDIDAS

    Q P = Q PISO

    + Q PAREDES

    + Q TECHO

    + Q ENTRADA

    1,3214,04 %

    9,4

    Galones

    Galones

  • 1. Eficiencia de los hornos

    HORNO CONSUMO D2PRODUCCIN TEMP. COLADA EFICIENCIA

    N GPH kg / h C %

    1 9,4 125 1150 14,07

    2 9,1 125 1150 14,53

    3 9,3 125 1150 14,22

    4 18,4 200 1150 11,50

    5 18,2 200 1150 11,62

    6 28,5 300 1150 11,13

    7 29,1 300 1150 10,90

    8 36,8 350 1150 10,06

    9 49,8 600 1150 12,74

    TOTAL = 208,6 2325 Eficiencia prom = 11,08%

  • 2. Conviene el cambio GN?

    4 fundidas / da Lunes a Viernes

    2 fundidas / da Sbados

    HORNO CONSUMO D2 PRODUCCIN TEMP. COLADA

    N GPH kg / h C

    1 9,4 125 1150

    2 9,1 125 1150

    3 9,3 125 1150

    4 18,4 200 1150

    5 18,2 200 1150

    6 28,5 300 1150

    7 29,1 300 1150

    8 36,8 350 1150

    9 49,8 600 1150

    TOTAL = 208,6 2325

  • PRODUCCIN AO 2008

    4 f/d x 1 h/f x 2325 kg X 251 d/ao =

    2 334 300 kg

    2 f/d x 1 h/f x 2325 kg X 50 d/ao =

    232 500 kg

    TOTAL = 2 566 800 kg / ao bronce

  • COMBUSTIBLE AO 2008

    4 f/d x 1 h/f x 208,6 GPH X 251 d/ao =

    209 434,4 GPA

    2 f/d x 1 h/f x 208,6 GPH X 50 d/ao =

    20 860 GPA

    TOTAL = 230 294 Galones / Ao de D2

  • 1 MMBTU es equivalente a:

    Gas natural 28 m 3

    GLP 2,1 balones 38 litros

    10 galones

    Gasolina 95 octanos 8,1 galones

    Diesel 7,3 galones

    Residual 7,1 galones

    Electricidad 293 Kw-h

    Lea 6 kg

  • COMBUSTIBLE D2 vs GN

    230 294 GPA / 7,3 Galones x 28 m 3

    = 883 320 m 3 GN / Ao

  • COSTOS

    230 294 GPA X 10,78 S/. / Galn = 2 482 574 S/. / Ao

    883 320 m 3 GN / Ao x 1,5 S/. / m 3 GN = 1 324 980 S/. / Ao

    A favor del GN: 1 104 622 S/. / Ao GN / D2 = 1 / 2

  • Costo promedio del bronce:

    2 429 602 S/. / Ao

    2 566 800 kg / ao bronce

    C Bronce = 0,946549 S/. / kg

    24,5911,79 %

    208,6HORNOS

    Galones

    Galones

  • Hay que obtener los datos utilizados, con una mayor precisin!

  • Algunas equivalencias

    8,90494636 Kcal / m 3 1BTU / ft 3

    1 MMBTU 252 160 Kcal 293Kw h

    1 055 000 Kj 398,3 HP (m) h 392,9 HP (USA) h

  • 125 barril lquidos 14 905 litros 14,905m 3 526,355 ft 3

    3937,5galones USA

    1 barril de petrleo 42 galones USA 158,987 litros 5,61446 ft 3