Laboratorio de Maquinas Trmicas

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Laboratorio de Mquinas TrmicasLab. N2: Sistema de Alimentacin de Agua del Caldero

Integrantes: Atachagua Matas, Jack RalC13 5 B Jimeno Flores, Eduar AlejandroC13 5 B Quiroz Aamuro, Jorge Luis C13 5 B Poma Galindo, EdwarEdwin C13 5 B Rodriguez Zamora, Hctor Yvn C13 5 B

Fecha de realizacin:11 de Setiembre del 2013Fecha de presentacin:25 de Setiembre del 2013Profesor: Alejandro Rodrguez Madrid

Mantenimiento de Maquinaria de Planta PFR2013 II

1. INTRODUCCIN

Debido a su gran abundancia y a que su ebullicin se efecta a temperaturasconvenientes, puede ser convertida en vapor, resulta un medio ideal para la generacin de la fuerza.

Desde el invento de la mquina hasta nuestros das, se ha desarrollado una gran variedad decalderas. Entre la primitiva caldera cilndrica sencilla a carbn y la ms moderna calderaatmica, existe una amplia gama de calderas, adecuadas para cubrir las diferentes necesidades o demandas.En este tema slo veremos uno de los tipos de calderas ms comunes ms usuales en nuestras industrias, presentando en forma esquemtica las clasificaciones bsicas de ellas.El conocimiento de la ubicacin de cada una de estas partesprincipales de la caldera, su funcin, etc, le permitirn un mejor manejo del equipo.En nuestro laboratorio nos ensear a realizar una linda experiencia de generacin de vapor como es la operacin del caldero pirotubular; y nos da una introduccin general a la operacin de caldera pirotubular. Dependiendo del balance como resulte se realizara el mantenimiento respectivo y as poder generar ms vapor, ya la correspondiente distribucin de esta a las respectivas maquinas.

2. OBJETIVOS

Reconocer los componentes y sistemas con los que cuenta un caldero. Analizar el proceso de bombeo desarrollando el diagrama H-Q de una bomba centrifuga. Determinar la eficiencia del caldero durante su operacin

3. FUNDAMENTO TERICO

LA CALDERAEl Decreto No 48/84 Reglamento de Caldera define Caldera como un recipiente metlico en el que se genera vapor a presin mediante la accin del calor.Una definicin ms completa sera:Caldera es un recipiente metlico, cerrado, destinado a producir vapor o calentar agua,mediante la accin del calor a una temperatura superior a la del ambiente y presin mayorque la atmosfrica.

GENERADOR DE VAPORSe llama as al conjunto o sistema formado por una caldera y sus accesorios. En la prctica se habla de "Calderas" refirindose a todo el conjunto o " Generador de vapor" por tal razn en adelante usaremos indistintamente ambos trminos.

CLASIFICACIN DE LAS CALDERAS3.1. GENERALIDADESLa clasificacin de calderas se basa en varios factores propios del diseo y uso de estos equipos, tales como tipo de combustible que utilizan, presin a la que trabajan, volumen de agua, forma de calefaccin, etc.Cada fabricante ha tomado o seleccionado algunos de estos aspectos, creando tipos de calderas que se han llegado a popularizar en el ambiente industrial.As tenemos, por ejemplo, las calderas escocesas que son calderas horizontales, con tubos mltiples de humo, de hogar interior de uno o ms pasos y que pueden quemar combustibles slidos, lquidos o gaseosos.En los prrafos siguientes se dan mayores antecedentes sobre esta materia.

3.2. FACTORES DE CLASIFICACINLos factores de clasificacin de calderas ms comunes son;a) Posicin.- Segn este factor y atendiendo a ata forma en que va ubicado el recipiente stas pueden ser: Horizontales Verticalesb) Instalacin.- Segn este factor se clasifica en:* Fijas o estacionarias Semi-fijas Mviles o porttilesc) Circulacin de los Gases.- Se refiere al nmero de recorridos en diferentes direcciones que hacen los gases en el interior de la caldera antes de salir por la chimenea. De acuerdo a esto pueden ser: De un Paso (llama directa o recorrido en un sentido) De dos Pasos (llama de retomo o de retomo simple) De tres Pasos (llama de doble retomo) De cuatro Pasosd) Volumen de Agua.- Esto es segn la relacin que existe entre la capacidad de agua de la caldera y su superficie de calefaccin. As tenemos calderas: De gran volumen de agua (ms de 150 lts). Por cada m2 de superficie de calefaccin) De mediano volumen de agua (entre 70 y 150 Its). Por cada m2 de superficie de calefaccin. De pequeo volumen de agua (menos de 70 Its). Por cada m2 de superficie decalefaccin.e) Tipo de Combustible.- Para su funcionamiento, las calderas pueden utilizar diferentestipos de combustibles. Segn esto existen calderas; De combustible slidoDe combustible liquido De combustible gaseosoAdems existen calderas que obtienen el calor necesario de otras fuentes de calor tales como gases calientes de desperdicios de otras reacciones qumicas, de la aplicacin de energa elctrica o del empleo de energa nuclear.f) Presin.- Segn la presin mxima de trabajo de las calderas, stas se clasifican en: De alta Presin (sobre 10 Kg/cm2 147 lb/pulg2)* De Mediana Presin (entre 2 y 10 Kgs/ cm2 29,4 y 147 Ib/pulg2)* De Baja Presin (hasta 2 Kg/ cm2 29,4 lb/pulg2)g) Forma de Calefaccin.- Generalmente las calderas estn compuestas por tubos. Segn sea el fluido que circula en su interior se clasifican en: De tubos de Fuego.- (igneotubulares). Cuando por su interior circulan los gases calientesde la combustin. Entre stas tenemos: Con un tubo hogar Con dos tubos hogares Con tubos Galloway Con tubos mltiplesDe tubos de Agua.- (acuotubulares). Cuando en el interior de los tubos circula agua, mientras que en la superficie externa est en contacto con los gases. Los tipos ms conocidos son:De lmina de agua (con tubos rectos o curvos)Express (de dos, tres o cuatro colectores)Combinadas o Mixtas.- Son aquellas que tienen tubos de agua y de humo.

3.3. CALDERAS DIVERSASEn el punto 3.1 Se dijo que hay fabricantes que han creado tipos de calderas que se han llegado a popularizar en el mercado. A continuacin damos una breve descripcin de las que son ms comunes:a) Calderas del Tipo Paquete.- Es una unidad autocontenida, que se instala con rapidez ya que va montada sobre una armazn de acero estructural, lista para su colocacin sobre una base sencilla de concreto.

b) Calderas Escocesas.- Es probablemente la ms popular y la que ms se fabrica como unidad generadora de fuerza. Otras caractersticas adems de las mencionadas en el punto3.1, es que son econmicas, ocupan un mnimo de material refractario y su instalacin es sencilla.

c) Calderas Marinas.- Son calderas para la propulsin de barcos.Algunas caractersticas de estas calderas son: Gran seguridad de servicio Gran eficiencia y mnimo tamao y peso Diseo y formas especiales Manejo sencillo Mxima accesibilidad Gran flexibilidad a las demandas de vapor.d) Calderas Escocesas Marinas.- Por una serie de limitaciones, puede decirse que han desaparecido de las embarcaciones.e) Calderas Residenciales.- Se presentan en gran variedad de formas y diseos de los cuales la mayora son para proporcionar agua caliente.Pueden ser verticales u horizontales, tienen un volumen de agua reducido y un calentamiento rpido.

f) Calderas Continuas.- En estas calderas el agua de alimentacin es forzada a travs de los tubos, en cuyo trayecto cambia de estado convirtindose en vapor.Normalmente no necesitan colector de vapor. No requieren otra clase de bombeo que el de las bombas de alimentacin de agua.

g) Caldera Tipo Express.- Son unidades capaces de levantar vapor rpidamente y a gran presin. El nombre " express" proviene de estas caractersticas.

h) Calderas de Recuperacin.-Son calderas que aprovechan los gases de escape de algunos procesos tales como:Gases de escape de motores de combustin interna Columnas destiladoras de refineras HornosLos cuales contienen suficiente calor como para producir vapor.i) Calderas con marcas registradas de los fabricantes.-Caldera VagnCaldera CaravanBritnicasCaldera Comish Caldera LancashireCaldera HeineAmericanasCaldera Stirling

Caldera EconomicCaldera Elephant FrancesaJ) Calderas con el nombre del fabricante o inventor. -Caldera BensonCaldera LoerflerCaldera La Mont Calderas de circulacin forzadaCaldera SulzerCaldera VeloxCaldera GallowayCaldera ManningCaldera Wilcox AcuotubularesCaldera YarrowCaldera Babcock

4. HERRAMIENTAS Caldero pirotubular Mdulo de bombeo

5. PROCEDIMIENTOS

PROCEDIMIENTO PARA EL DESARROLLO DEL DIAGRAMA H-Q DE UNA BOMBA CENTRIFUGA

1. Abrir completamente la vlvula de regulacin (globo)

2. Tomar datos de caudal presin y amperaje para esas condiciones de operacin. 3. Cerrar un poco la vlvula de regulacin hasta disminuir el caudal anterior en 5 lts/min y volver a tomar las medidas de presin y amperaje. 4. Repetir el paso 3 todas las veces que sean necesarias hasta que la vlvula quede cerrada completamente (caudal = 0) y tomar medidas de presin y amperaje para este ltimo punto de operacin inclusive.

5. Llenar la tabla correspondiente.CAUDAL Q(L/s)PRESIN H(m)AMPERAJE (A)CosPotencia de bombeoHQEficiencia

103350.500

20.261142285.20.571.730414.75

30.32545185.20.557.467911.8198

40.552486145.30.575.878415.3119

50.64571105.30.563.344212.7825

60.80342775.40.555.171310.9271

70.86655

65.40.551.00510.1020

80.90744155.40.544.50998.8156

90.93167745.30.536.5599.2218

100.93225635.20.527.43635.6430

110.94280322.55.10.523.12224.8489

120.956632625.10.518.7693.9361

130.969565150.59.51142.0345

CHECK LIST DEL SISTEMA DE ALIMENTACIN DE AGUA DEL CALDERO DEL LABORATORIO 1005FECHA: 25/09/2013

RESPONSABLES:Atachagua Matas, Jack RalJimeno Flores, Eduar AlejandroQuiroz Aamuro, Jorge LuisRodriguez Zamora, Hctor Yvn

NOMBRE DEL EQUIPO: CALDERA PIROTUBULAR

CORRECTOREQUIERE CORREGIRREQUIERE AJUSTEREQUIERE MEJORAREEMPLAZOCOMENTARIOS

SISTEMA DE ABLANDAMIENTO

VERIFICAR ESTADO DE LAS RESINASX

VERIFICAR EL NIVEL DE PPMXX

VERIFICAR EL NIVEL DEL TANQUE DE AGUAX

BOMBA

RODAMIENTOSX

TEMPERATURAX

VIBRACINX

RUIDOX

PRESINX

CAUDALX

TUBOS DE FUEGO

LIMPIEZAXX

ESTADO DE LAS TUBERIASXX

VLVULAS DE ALIMENTACIN

VLVULAS NO OBSTRUIDASX

VLVULA DE SEGURIDADX

VALVULA DE ALIVIOX

TUBERIAS DE ALIMENTACIONX

COMENTARIOS ADICIONALES

Se necesita un mayor control en el sistema de ablandamiento de agua ya que esta presenta una dureza de 12 ppm aprox. Se recomienda trabajar con una dureza aproximada a 0 ppm para evitar formaciones de caliche dentro del caldero. La tuberas de la caldera se encuentran con oxido lo cual requiere de una mayor limpieza para generar mayor durabilidad de los tubos. Para un mejor control de la caldera se recomienda realizar un balance trmico de la caldera cada cierto tiempo para determinar las prdidas de calor (trabajo) de la caldera.

TEST DE COMPROBACIN Mencione los componentes principales que observ en el caldero.Componentes:Bomba centrifugaModulador Chimenea Vlvula de escapeNivelador de agua ManmetroVentilador Cul es la funcin de la vlvula check en la lnea de alimentacin de agua entre la bomba y el caldero?Su funcin es evitar el golpe de ariete en la lnea de descarga de la bomba o simplemente impedir que el agua no retroceda hacia la bomba, ya sea cuando se apag esta o se cerr una vlvula. Cul es la funcin del ventilador de tiro inducido a la salida de humos?Su funcin es de distribuir o empujar el fuego a lo largo de la chimenea. Qu tipo de caldero se ha observado y a qu obedece su nombre?El tipo de caldero observado es PIROTUBULAR y se llaman as porqueel fluido en estado lquido se encuentra en un recipiente atravesado por tubos, por los cuales circulan gases a alta temperatura, producto de un proceso de combustin. El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulacin de los gases de escape. Este caldero puede trabajar con una dureza de agua no mayor de los 10 PPM. Menciones 3 usos que pueda tener el vapor en la industria.Vapor para el Impulso/Movimiento:El vapor se usa regularmente para propulsin (as como fuerza motriz) en aplicaciones tales como turbinas de vaporVapor para Atomizacin:La atomizacin de vapor es un proceso en donde el vapor es usado para separar mecnicamente un fluido. Por ejemplo, en algunos quemadores, el vapor es inyectado en el combustible para maximizar la eficiencia de combustin y minimizar la produccin de hidrocarbonos (holln).Vapor para Limpieza:El vapor es usado para limpiar un gran rango de superficies. Un ejemplo de la industria es el uso del vapor en los sopladores de holln. Cmo afecta la presin de bombeo en el caudal bombeado?Mientras ms presin exista menor ser el caudal bombeado y viceversa. Cmo afecta el caudal bombeado con la potencia consumida?Mientras ms aumentemos el caudal mayor ser la potencia consumida.

Cmo influye la altura esttica (fsica) de bombeo con el caudal a bombear?

Influye en la eficiencia de la bomba, ya bomba debe suministrar la energa necesaria para vencer la resistencia que est formada por la altura esttica ms las perdidas en la tubera y accesorios, con la finalidad de producir el caudal deseado.

En un circuito hidrulico, que aspectos /elementos/condiciones hacen que aumente la presin a vencer para el bombeo de cierto caudal de lquido.

La presin aumenta debido a la resistencia al paso del lquido por las vlvulas y los elementos de trabajo que son los cilindros. La presin del lquido tambin aumenta cuando el ducto por el que circula incrementa su volumen y el caudal se mantiene constante.

OBSERVACIONES Antes de trabajar con el caldero se debe primeramente llenar agua al tanque y despus ser llevado por una bomba hacia el caldero, pero antes de ser mandado al caldero, el agua es pasado por un tanque lleno de resinas las cuales hacen que reduzcan las ppm hasta llegar a cero. Al momento de bombear el agua hacia el caldero, las vlvulas de entrada al caldero deben estar abierto, la vlvula de descarga debe estar cerrado, la vlvula de venteo debe estar abierto, para as poder tener una buena eficiencia en el llenado de agua. La tuberas de la caldera se encuentran con oxido lo cual requiere de una mayor limpieza para generar mayor durabilidad de los tubos.

Se necesita un mayor control en el sistema de ablandamiento de agua ya que esta presenta una dureza de 12 ppm aprox. Se recomienda trabajar con una dureza aproximada a 0 ppm para evitar formaciones de caliche dentro del caldero.

El balance trmico depende de los diversos factores de medicin del vapor de agua como la temperatura y presin.

Cuando se estn llenando de agua en el caldero, automticamente la bomba deja de bombear agua y se apaga. Una vez llenado la caldera verificamos su presin H(m) visual y su valor del amperaje con nuestro ampermetro. Observamos que los nmeros numricos que calculamos con el tiempo que dura slo son aproximaciones y nunca sern exactos que trabajamos dentro del laboratorio al igual tambin sucede la presin H(m).CONCLUSIONES Se concluy lo siguiente: Con la realizacin de este trabajo se ha podido aplicar gran parte del conocimiento adquirido tanto en el curso como en nuestra preparacin acadmica. Determinando la eficiencia trmica del caldero( ) por medio de los clculos respectivos, podremos realizar el mantenimiento si es necesario, y podremos saber con cuanta eficiencia llega a las maquinas. Se concluy que en nuestro laboratorio se llega a tener un conocimiento amplio en el manejo del caldero de una manera ptima y sencilla para poder realizar distintos inconvenientes que se encuentren durante la operacin.

2013 - II

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