LABORATORIO N°5.GENERADOR DE VAPOR

GENERADOR DE VAPOR-Laboratorio de Ingeniería Mecánica (MN 465B)

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

Curso : Laboratorio de Ingeniería Mecánica

Tema : Generador de Vapor

Integrantes:

VEGA URBANO RAFAEL

CASTAÑON LAURA CESAR

2014-I

1 LAB. DE INGENIERIA MECANICA …… GENERADOR DE VAPOR

http://images.google.com.pe/imgres?imgurl=http://ingysiste.homelinux.net/moodle/file.php/1/logo_uni.jpg&imgrefurl=http://ingysiste.homelinux.net/moodle/&usg=__LNdqdLhBx8ZZJpjuiPJRL3Ohr5U=&h=396&w=299&sz=41&hl=es&start=2&tbnid=WjKj-3s2zehOFM:&tbnh=124&tbnw=94&prev=/images?q=uni&gbv=2&hl=es%00%E5%A1%B9%EF%92%81%E1%B4%BB%E4%A1%BF%E2%B2%AF%E5%B6%82%E8%97%84%E6%8C%A7%00%00%EA%AE%A5


LABORATORIO Nº 8: GENERADOR DE VAPOR

GENERADOR DE VAPOR

1.- INTRODUCCIÓN.

El presente informe de laboratorio tiene como objetivo estudiar el funcionamiento del generador de vapor y evaluar las cantidades que intervienen en su operación. En el informe se realiza una breve referencia histórica del desarrollo de los generadores o calderos, que como sabemos fueron los pilares de la revolución industrial comenzada hace más de un siglo, además conoceremos los tipos de calderos que existen y realizaremos cálculos con los datos obtenidos experimentalmente.

Para empezar, debemos recordar que el generador de vapor es una máquina térmica que convierte agua líquida en vapor luego de que el combustible (en este caso el GLP) le ha entregado parte de su energía. Luego, este vapor puede ser utilizado en otra fase como por ejemplo para mover una turbina, que a su vez podría estar conectada a un generador eléctrico y obtener de esa forma electricidad.

2.- OBJETIVOS.

Familiarizarse con el aspecto físico y funcionamiento de un caldero. Comprobar el cumplimiento de los procesos que se dan por la transformación de energía. Determinar el rendimiento de un caldero piro-tubular (usado en el laboratorio). Realizar un estudio de las pérdidas producidas trabajando a media y plena carga. Realizar un balance térmico del caldero piro-tubular.

Figura. Muestra de un generador o caldero de vapor usado en aplicaciones industriales.



GENERADOR DE VAPOR-Laboratorio de Ingeniería Mecánica (MN 465B) 3.- FUNDAMENTOS TEÓRICOS.

3.1.- Historia sobre los generadores o calderos de vapor.

Hasta principios del siglo XIX se usaron calderos para teñir ropas, producir vapor para limpieza, etc., hasta que D. Papin creó una pequeña caldera llamada "marmita". Se usó vapor para intentar mover la primera máquina homónima, la cual no funcionaba durante mucho tiempo ya que utilizaba vapor húmedo (de baja temperatura), y al calentarse, ésta dejaba de producir trabajo útil.

Luego de otras experiencias, James Watt completó una máquina de vapor de funcionamiento continuo, que usó en su propia fábrica, ya que era un industrial inglés muy conocido. La máquina elemental de vapor fue inventada por Dionisio Papin (1769) y desarrollada posteriormente por James Watt (1776). Inicialmente fueron empleadas como máquinas para accionar bombas de agua, de cilindros verticales. Estas fueron las impulsoras de la revolución industrial, la cual comenzó en ese siglo y continúa en el nuestro.

Máquinas de vapor alternativas de variada construcción han sido usadas durante muchos años como agente motor, pero han ido perdiendo gradualmente terreno frente a las turbinas. Entre sus desventajas encontramos la baja velocidad, y como consecuencia directa, el mayor peso por Kw de potencia, necesidad de un mayor espacio para su instalación e inadaptabilidad para usar vapor a alta temperatura.

Dentro de los diferentes tipos de calderos se han construido calderos para tracción, utilizadas en locomotoras para trenes tanto de carga como de pasajeros. También se hizo un caldero multi-humo tubular con haz de tubos movibles, preparada para quemar carbón o lignito. El humo, es decir los gases de combustión caliente, pasan por el interior de los tubos cediendo su calor al agua que rodea a esos tubos.

Para medir la potencia de la caldera, y como dato anecdótico, Watt recurrió a medir la potencia promedio de muchos caballos, y obtuvo unos 33 mil libras-pie/min, o sea 550 libras-pie/seg, valor que denominó HORSE POWER (potencia de un caballo). Posteriormente, al transferirlo al sistema métrico de unidades, daba algo más de 76 kgm/seg, pero la Oficina Internacional de Pesos y Medidas de París, resolvió redondear ese valor a 75, más fácil de simplificar, llamándolo Caballo de Vapor (CV) en homenaje a Watt. O sea que, 1 Watts = 75 CV.




Figura. Muestra de una caldero piro-tubular primitiva.

3.2.- Partes principales del caldero.

Una caldera es un recipiente en el que el agua u otro fluido, es calentada bajo presión. El fluido circula entonces fuera de la caldera para ser empleado en varios procesos o aplicaciones de calentamiento. El objetivo de una caldera como la usada en la experiencia es producir vapor a partir de agua. Idealmente, el vapor producido sería vapor saturado, pero suele producirse en muchos casos vapor sobrecalentado. Las calderas de vapor básicamente constan de dos partes principales:

3.2.1.- Cámara de agua.

Recibe este nombre el espacio que ocupa el agua en el interior de la caldera. El nivel de agua se fija en su fabricación, de tal manera que sobrepase en unos 15 cm por lo menos a los tubos o conductos de humo superiores. Con esto, a toda caldera le corresponde una cierta capacidad de agua, lo cual forma la cámara de agua.

Según la razón que existe entre la capacidad de la cámara de agua y la superficie de calefacción, se distinguen las calderas de gran volumen, mediano y pequeño volumen de agua:

Las calderas de gran volumen de agua son las más sencillas y de construcción antigua. Se componen de uno a dos cilindros unidos entre sí y tienen una capacidad superior a 150 m3 de agua por cada m2 de superficie de calefacción. Estas calderas tienen la cualidad de mantener más o menos estable la presión de vapor y el nivel de agua, pero tienen el defecto de ser muy lentas en el encendido, y debido a su reducida superficie producen poco vapor. Son muy peligrosas en caso de explosión y poco económicas.

Las calderas de mediano volumen de agua están provistas de varios tubos de humo y también de algunos tubos de agua, con lo cual aumenta la superficie de calefacción, sin aumentar el volumen total del agua.




Las calderas de pequeño volumen de agua están formadas por numerosos tubos de agua de pequeño diámetro, con los cuales se aumenta considerablemente la superficie de calefacción, y este aumento hace que sean más rápidas en la producción de vapor. Poseen un buen rendimiento en la producción de gran cantidad de vapor, y debido a esto requieren de especial cuidado en la alimentación del agua y regulación del fuego, pues de faltarles alimentación, pueden secarse y quemarse en breves minutos.

3.2.2.- Cámara de vapor.

Es el espacio ocupado por el vapor en el interior de la caldera, en ella debe separarse el vapor del agua que lleve una suspensión. Cuanto más variable sea el consumo de vapor, tanto mayor debe ser el volumen de esta cámara, de manera que aumente también la distancia entre el nivel del agua y la toma de vapor.

En la construcción de calderas de vapor se usa principalmente materiales de cobre (Cu), acero, acero inoxidable, y hierro de fundición.

3.3.- Funcionamiento del caldero de vapor.

El calor es suministrado a una caldera por la combustión de alguno o de varios combustibles, como la madera, el carbón, el aceite, o el gas natural (GLP). Las calderas eléctricas usan resistencias o elementos calefactores de tipo de inmersión. La fisión nuclear también es usada como una fuente de calor para generar el vapor. Los generadores de vapor de recuperación de calor usan el calor rechazado de otros procesos, como las turbinas de gas.

Figura. Esquema del funcionamiento de un caldero de vapor.

3.4.- Clasificación de las calderas de vapor.

La clasificación que se hará es en base al contenido que poseen los tubos. Según esto, las calderas se clasifican de dos tipos: piro-tubulares y acuo-tubulares.




3.4.1.- Calderas piro-tubulares.

Aquí, la fuente de calor se encuentra dentro de los tubos y el agua a ser calentada se encuentra fuera del sistema de tuberías. En estos calderos, los gases y humos provenientes de la combustión pasan por los tubos que se encuentran sumergidos en el agua.

El objetivo es hacer que el calor fluya de forma tan completa como sea posible de la fuente de calor al agua. Por ejemplo, las locomotoras de vapor tienen calderas piro-tubulares, donde el fuego se encuentra dentro de los tubos y el agua en el exterior.

Las calderas piro-tubulares por lo general toman la forma de un juego de tubos rectos que pasan por la caldera, dentro de los cuales fluyen los gases de combustión. El cuerpo de caldera, está formado por un cuerpo cilíndrico de disposición horizontal, incorpora interiormente un paquete multi-tubular de transmisión de calor y una cámara superior de formación y acumulación de vapor.

La circulación de gases se realiza desde una cámara frontal dotada de brida de adaptación, hasta la zona posterior donde termina su recorrido en otra cámara de salida de humos. El acceso al cuerpo lado gases, se realiza mediante puertas atornilladas y abisagradas en la cámara frontal y posterior de entrada y salida de gases, equipadas con bridas de conexión.

En cuanto al acceso, al lado agua se efectúa a través de la boca de hombre, situada en la bisectriz superior del cuerpo y con tubuladuras de gran diámetro en la bisectriz inferior y placa posterior para facilitar la limpieza de posible acumulación de lodos.

El conjunto completo, con sus accesorios, se asienta sobre un soporte deslizante y bancada de sólida y firme construcción suministrándose como unidad compacta y dispuesta a entrar en funcionamiento tras realizar las conexiones a instalación.

Ventajas o beneficios. Inconvenientes o deficiencias.

Menor costo inicial debido a su simplicidad de diseño.

Mayor flexibilidad de operación.

Menores exigencias de pureza en el agua de alimentación.

Mayor tamaño y peso.

Mayor tiempo para subir presión y entrar en funcionamiento.

No son empleadas para altas presiones.




Figura. Muestra de los esquemas de tipos de calderas piro-tubulares.

3.4.2.- Calderas acuo-tubulares.

Aquí, la fuente de calor se encuentra fuera de los tubos y el agua a ser calentada se encuentra dentro del sistema de tuberías. En esta caldera, los gases y humos de la combustión rodean los tubos que contienen en su interior un flujo de agua.

En calderas acuo-tubulares, el agua fluye por dentro de los tubos, rodeados de fuego. Los tubos con frecuencia tienen un gran número de curvas y a veces aletas para maximizar la superficie de transferencia de calor. Este tipo de caldera generalmente es preferido en aplicaciones de alta presión ya que la alta presión agua/vapor se mantiene dentro de tubos estrechos que pueden contener esta presión con una pared más delgada.

La producción de vapor de estas calderas es de unos 1500 kg/hora cada una, a una presión de régimen de 13 atmósferas absolutas y a 300 °C de temperatura.

Desde su construcción estaban preparadas para quemar carbón, pero en el año 1957 se le fueron incorporados sopladores y quemadores para combustibles líquidos. A lo largo de los últimos 50 años, el concepto sobre el que se basa el proyecto de los generadores de vapor, ha sufrido cambios fundamentales como consecuencia de las innumerables investigaciones que permitieron conocer los procesos de la combustión, transmisión del calor, circulación del agua y de la mezcla agua-vapor y del acondicionamiento del agua de alimentación.

En general los tubos son la parte principal de la caldera, y dos o tres accesorios llamados colectores, en donde se ubican las válvulas de seguridad, termómetros, tomas de vapor, entrada de agua, etc. Las calderas se construyen en una amplia variedad de tamaños, disposiciones, capacidades, presiones, y para aplicaciones muy variadas.

Ventajas o beneficios. Inconvenientes o deficiencias.

Pueden ser puestos en marcha de Mayor costo en su fabricación.




forma rápida.

Son pequeños y eficientes.

Trabajan de 30 a más atm.

Deben ser alimentados con agua de gran pureza en los tubos conductores.

Figura. Muestra de los esquemas de tipos de calderas acuo-tubulares.

3.5.- El ciclo Rankine.

Uno de los principales usos de los generadores de vapor es en los ciclos de potencia. A continuación describimos este ciclo térmico, que es el ciclo Rankine. El ciclo Rankine es un ciclo de potencia que opera con vapor. Este es producido en una caldera a alta presión para luego ser llevado a una turbina donde produce energía cinética, donde perderá presión. Su camino continúa al seguir hacia un condensador donde lo que queda de vapor pasa a estado líquido para poder entrar a una bomba que le subirá la presión para nuevamente poder ingresarlo a la caldera.

Aunque existen algunas mejoras al ciclo, como por ejemplo agregar sobre-calentadores a la salida de la caldera que permitan obtener vapor sobrecalentado para que entre a la turbina y aumentar así el rendimiento del ciclo.




Figura. Muestra del proceso (izquierda) y de la gráfica T-s (derecha) del ciclo Rankine.

Cada una de las cuatro primeras ecuaciones es fácilmente deducida del balance de energía y del balance de masa para un volumen de control. La quinta ecuación describe la eficiencia termodinámica del ciclo y define la ganancia de potencia de salida respecto al calor de entrada.

Calor que entra al ciclo

Calor que sale del ciclo

Trabajo Obtenido en la turbina

Trabajo Obtenido en la bomba

Eficiencia del ciclo

4.- MATERIALES Y EQUIPOS USADOS.

Figura. Caldero de vapor. Especificaciones del caldero.




Figura. Sistema de control del vapor. Figura. Control del caudal del flujo.

Figura. Tanque de depósito de agua. Figura. Termómetro para el flujo del GLP.




5.- PROCEDIMIENTO.

Primero hay que verificar el nivel del agua en el tanque de depósito del sistema del caldero.

Verificar el nivel del combustible en su tanque de depósito (en este caso del GLP o gas licuado de petróleo).

Verificar el nivel del agua en el interior del caldero de vapor. Hacer una purga mecánica del generador con una válvula ubicada en la parte inferior-

posterior. Accionar el interruptor de arranque en el tablero de controles. Esperar que el caldero alcance régimen de funcionamiento. Se van a tomar los datos para

régimen en media carga y régimen de carga total o máxima. Además debemos obtener el listado de porcentajes de los gases de escape que salen

del tubo superior hacia la atmósfera.

6.- CÁLCULOS Y RESULTADOS.

6.1.- Toma de datos.

Los cálculos se realizarán para las condiciones de media carga, luego se deduce que se seguirán los mismos pasos para las condiciones de plena carga.

vapor agua combustiblem°(lb/in2) T(F°) P(psi) H(m) T(C°) P(lib/m2 T(C°) m P (psi)

677.5 305.2 57.9 21.5 34 95 9 6.74 17 ON697 30.6 58.8 17 35 0 20 6.85 17 OFF814 315 70 21.5 45 95 20 6.24 20 ON670 311 64.6 17 46 0 20 6.63 19 OFF719 310.4 64.2 21.5 46 80 10 6.32 20 ON724 363.2 54 16.5 47 3 20 6.41 17 OFF




6.2.- Determinación de flujo de vapor ( ).

Considerando que toda el agua de alimentación se ha convertido en vapor, podemos hallar el flujo de vapor de la siguiente manera:

Teniendo de los datos de TBS = 21ºC, la densidad del agua a las condiciones de trabajo a las condiciones indicadas y que le diámetro donde se encuentra el agua de

alimentación es de D=.81.5cm.

Para media carga, el volumen consumido de agua fue de 17215.476138 cm3, en un intervalo de 1min con 31.82 segundos, luego el flujo en Kilogramos por hora es:

Análogamente a plena carga:

Hallado el flujo de vapor para ambos casos, convertimos a lbs/hr, ya que sabemos que 1Kg es igual a 2.20462 lbs.:

Flujo de vaporCondiciones [ ]Media carga. 1484.785039Plena carga. 1751.651239

6.3.- Determinación del flujo de combustible ( ).

Teniendo en cuenta el desnivel del tanque de combustible ( ), hallamos el flujo de combustible gastado mediante la siguiente expresión:

Empleamos el Gas Licuado de Petróleo (GLP), por lo que tenemos de datos las siguientes características de dicho gas combustible:

Reemplazando en la expresión superior tenemos el siguiente resultado para media carga:




Análogamente a plena carga: .

En la siguiente tabla se muestran los resultados (en lbs/hr):

6.4.- Análisis de los gases de escape de combustión.

De los datos obtenidos del analizador ORSAT mostrados en la tabla de datos obtenidos, calculamos la distribución de los gases para media carga, de la siguiente manera:

CO2 O2 CO N2

11.5% 3.5% 0.0055% 84.9945%

Sea la siguiente ecuación de Ostwald, para una combustión incompleta con exceso de aire:

Luego, tenemos las siguientes relaciones a partir de los datos del analizador ORSAT:

Resolviendo tenemos:

Entonces, tendríamos nuestra ecuación balanceada de la siguiente manera, para las condiciones de media carga:

Luego para plena carga:

CO2 O2 CO N2

11.6% 3.6% 0.005% 84.795%

Sea la siguiente ecuación de Ostwald, para una combustión incompleta con exceso de aire:

Luego, tenemos las siguientes relaciones a partir de los datos del analizador ORSAT:


Flujo de combustibleCondiciones [ ]Media carga. 251.016464Plena carga. 294.913977



Resolviendo tenemos:

Entonces, tendríamos nuestra ecuación balanceada de la siguiente manera, para las condiciones de plena carga:

Por lo tanto, mostramos en el siguiente cuadro las ecuaciones de combustión incompleta:

Ecuaciones de combustión incompleta (con exceso de aire)Cond. EcuaciónMedia carga.

Plena carga.

6.5.- Relación aire-combustible.

6.5.1.- Relación aire-combustible Real.

Se expresa mediante la siguiente formulación:

Entonces:

Relación aire-combustibleCondiciones (

)

Media carga. 18.3684Plena carga. 18.3592




6.5.2.- Relación aire-combustible Teórico.

Balanceando: b = 7 d = 7.5 a = 10.75

Entonces:

6.5.3.- Cálculo del Exceso de Aire.

Cálculo del exceso de AireCondiciones %excesoMedia carga. 23.2778Plena carga. 23.2161

6.6.- Cálculo de vapor útil (Q1).

Se expresa mediante la siguiente relación:

Tenemos los siguientes datos:

Presión promedio de la caldera a media carga: 98.5 psi manométrica. Presión absoluta (en MPa) de la caldera: 0.517106 MPa.

De tablas termodinámicas, tenemos lo siguiente:

Temperatura del agua de alimentación: 32 °C

De tablas tenemos lo siguiente:



GENERADOR DE VAPOR-Laboratorio de Ingeniería Mecánica (MN 465B) Luego para régimen en media carga, reemplazamos:

Vapor útilCondiciones Q1 ( )Media carga. 6652.60491536Plena carga. 6680.09502596

6.7.- Calor perdido en gases de escape (Q2):

Se expresa mediante la siguiente ecuación:

Donde: Cpg (gases de escape) = 0.24 BTU/Lb-°F Temperatura de los gases de escape:

Composición del combustible en peso:

Si a media carga se obtuvo que:

Considerando el %C hallado, la masa de gases por libra de combustible a media carga es:

Reemplazando en la fórmula tenemos que:

Calor perdido en los gases de escapeCondiciones Q2 ( )Media carga. 1801.812022Plena carga. 1913.919186




6.8.- Calor perdido por evaporación de agua de formación (Q3).

Donde: % en peso de , valor obtenido en el apartado anterior.

: Elevación de la temperatura del agua en formación hasta 212 °F.

: Calor latente de evaporación.

: Elevación de la temperatura del agua en formación desde

212 ºF hasta la temperatura de los gases Tg (promedio) = 255ºC = 491ºF.

: Temperatura del combustible promedio = 75 ºC = 167 ºF

Entonces, como los datos especificados son para media carga:

Calor perdido por evaporación de agua de formaciónCondiciones Q3


6.9.- Calor perdido por evaporación de humedad superficial del combustible (Q4).

W = cantidad de humedad/lb de combustible.

Q4 : Calor debido a las pérdidas de combustibles sólidos.

Sólo es significativo en combustibles sólidos, por tanto: Q4 = 0



GENERADOR DE VAPOR-Laboratorio de Ingeniería Mecánica (MN 465B) 6.10.- Calor perdido por combustión incompleta (Q5).

Reacción Calor de combustión3960 BTU

14150 BTU

Donde:

: Cantidad porcentual de CO en los gases de escape con reacciones químicas de

combustión de C y O.

(14150-3960): Cantidad de calor (en BTU) al dejar de tener reacciones químicas a CO2 y haber obtenido en su lugar reacciones químicas a CO.

0.82085223: Fracción en peso de C presente en el combustible, según la fórmula que se ha obtenido del combustible.

: Cantidad de carbono convertido a CO por libra de combustible.

Calor perdido por combustión incompleta.Condiciones Q5 ( )Media carga. 3.998493Plena carga. 3.626141

6.11.- Calor perdido por carbón no consumido y se halla presente en las cenizas (Q6).

Wa = peso de ceniza recolectada por unidad de tiempo.

mc = peso de combustible quemado por unidad de tiempo. Ca = peso de combustible en cenizas, es asumido como carbono.

Debido a que no se recolectó cenizas durante el funcionamiento del generador: Q6 = 0




6.12.- Calor perdido debido al calentamiento de la humedad del aire ambiental (Q7).

Donde:

M = vapor de agua ambiental presente por cada libra de combustible, que se expresa abajo:

Con TBS = 21 °C y TBH = 19.5 °C, en la carta psicrométrica:

Cpv es el calor específico de vapor de agua, y es:

Entonces:

Luego:

Calor perdido debido al calentamiento de la humedad del aire ambientalCondiciones Q7 ( )Media carga. 53.383714Plena carga. 56.777295

6.13.- Calor perdido por radiación, convección y otros (Q8).




Además sabemos por datos del combustible que:

Luego:

Calor perdido por radiación, convección y otros.Condiciones Q8 ( )Media carga. 8944.2758546Plena carga. 8834.5115050

6.14.- Cálculo del HP de Caldera ( ).

Cálculo del HP de la caldera.CondicionesMedia carga. 49.848Plena carga. 58.808

6.15.- Cálculo del Factor de Evaporación ( ).

Cálculo del factor de evaporación.Condiciones





6.16.- Balance térmico porcentual.

Balance energético (condición a media carga)Origen Porcentaje de Energía

Calor absorbido-generador. 34.4695%Calor absorbido-gases. 9.3358%

Calor absorbido-agua de formación. 9.5540%Calor absorbido-combustión incompleta. 0.0207%

Calor absorbido-calentamiento de la humedad del aire ambiental. 0.2766%Calor absorbido-radiación-convección-otros. 46.3434%

Total. 100%

Figura. Diagrama de Sankey de los calores disipados a media carga.

Balance energético (condición a plena carga)Origen Porcentaje de Energía

Calor absorbido-generador. 34.6119%Calor absorbido-gases. 9.9167%

Calor absorbido-agua de formación. 9.3838%21 LAB. DE INGENIERIA MECANICA …… GENERADOR DE VAPOR

Calor absorvido - generado34.4695 %

Calor absorvido - gases de escape9.3358 %

Calor absorvido - evaporación del agua9.5540 %

Calor absorvido - combustión incompleta0.0207 %Calor absorvido - calentamiento de la

humedad del aire ambiental0.2766 %Calor absorvido - radiación convección otros

46.3434 %



Calor absorbido-combustión incompleto. 0.0187%Calor absorbido-calentamiento de la humedad del aire ambiental. 0.2942%

Calor absorbido-radiación-convección-otros. 45.7747%Total. 100%

Figura. Diagrama de Sankey para los calores a plena carga.

6.17.- Evaporación Equivalente (Ee):

Evaporación Equivalente

Condición.


6.18.- Producción de Caldero (PC):


Calor absorvido - generado34.6119 %

Calor absorvido - gases de escape9.9167 %

Calor absorvido - evaporación del agua9.3838 %

Calor absorvido - combustión incompleta0.0187 %

Calor absorvido - calentamiento de la humedad del aire ambiental

0.2942 %Calor absorvido - radiación convección

otros45.7747 %



Producción de Caldero

Condición.


6.19.- Rating (%R):

RatingCondición. %R


6.20.- Eficiencia del generador ( ):

Eficiencia del generadorCondición.





7.- CONCLUSIONES.

Del balance químico, se concluye que a plena carga el porcentaje de combustión del oxígeno es mayor. Sin embargo, esto no mejora la combustión ya que el porcentaje de CO2

y CO es el mismo que en media carga. Ese porcentaje mayor de oxígeno se emplea en la generación de vapor de agua que al final aumenta las pérdidas.

Las pérdidas de calor que ocurren en el caldero se deben en mayor parte a las pérdidas de calor por radiación, convección y otros ,lo que nos indica el estado de uso y antigüedad del generador; así como también se puede deber a que él % exceso de aire es relativamente aproximado con los datos tomados en el laboratorio que se pueden observar, ya que de un 18% tomado en el ensayo a un 23.3% hallado teóricamente.

Aunque la potencia generada de la caldera a plena carga es mayor, no es útil ya que la eficiencia es baja comparada con la de media carga.

La generación de potencia útil es directamente proporcional a las pérdidas, como se observa de los diagramas de Sankey, en donde las pérdidas aumentan significativamente. Este es la razón por la cual la eficiencia a plena carga es menor que a media carga.

Un parámetro crítico en las calderas es la temperatura de los gases de escape. De los cálculos realizados, a mayor temperatura: se pierde mayor calor por gases de escape, se pierde más calor por evaporación del agua ya que se debe elevar más la temperatura de esta, se entrega más energía a la humedad del medio circundante, se pierde más calor en radiación y convección ya que aumenta la transferencia de calor de estos mecanismos por el aumento de esta temperatura.

La temperatura de los gases de escape depende de la presión de vapor saturado que aumenta a plena carga.




8.- OBSERVACIONES.

No se ha realizado el análisis de formación de cenizas para la determinación de pérdidas por carbón no consumido en la combustión, por lo que se ha considerado despreciable.

Como el combustible empleado era líquido (gas GLP) se ha despreciado el calor perdido por la evaporación de la humedad superficial del combustible.

Los valores hallados para el desarrollo de este laboratorio no se tomaron con mucha exactitud, ya que en el momento de la toma de datos los sensores que marcaban los datos variaban muy rápido y por ende la toma de datos y los cálculos a hallarse estarán dentro de los rangos que se veían en los sensores.

Otro inconveniente para los cálculos del ensayo a realizarse fueron que no alcanzaban los integrantes suficientes para la toma de datos, ya que como se ve en la tabla de datos son varios los que se van a tomar, a causa de lo dicho anteriormente se puede mencionar de la bomba que al tener al generador de gas a un nivel de liquido estable se apagaba y cuando faltaba se encendía, pero en el ensayo era demasiado rápido que la bomba encendía y pagaba en unos instantes, por ende el tiempo tomado para este laboratorio no es muy seguro.

La temperatura que en la tabla de datos se pone como “ERRONEA” se debe a que había una exagerada variación con la otra temperatura de medición del gas, un motivo puede ser por el mantenimiento a los termómetros o por la antigüedad por ello tomamos el mayor valor que marcaban los termómetros ya que era lógico de acuerdo con el laboratorio.




9.- REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA.

Cengel, Yunus y Boles, Michael. Termodinámica, 4ta edición. Ed. Mc-Graw Hill. Hecho en México, 2003.

Manual del Laboratorio de Ingeniería Mecánica III (EM – 423). Universidad Nacional de Ingeniería, Departamento de Energía y Mecánica.

POSTIGO, Jaime CRUZ, Juan. Termodinámica Aplicada, W. H. Editores.

http://www.conae.gob.mx/wb/CONAE/CONA_785_4_generalidades

ITINTEC, MANUAL DE EFICIENCIA ENERGÉTICA DE CALDERAS

Tablas termodinámicas y Tablas psicrometricas.


http://www.conae.gob.mx/wb/CONAE/CONA_785_4_generalidades


LABORATORIO N°5.GENERADOR DE VAPOR

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