Laboratorio de Máquinas Térmicas Lab. N° 1: El caldero y su sistema de alimentación Integrantes: BLANCO CAÑARI, Naldo
C13 – 05 – A
MARIN CARRIÓN, Francis
C13 – 05 – A
NAVARRO LLAMO, Frank
C13 – 05 – A
ORTÍZ CHUA, Jean Pierre
C13 – 05 – A
Fecha de realización: 18 de Marzo del 2013 Fecha de presentación: 01 de Abril del 2013 Profesor: Alejandro Rodríguez Mantenimiento de Maquinaria de Planta PFR –
2013
–
I
I.
OBJETIVOS Grafiar la curva de la bomba según la experiencia realizada. Definir la eficiencia de la bomba realizando cálculos matemáticos. Interpretar los cálculos realizados así como también los grafica de la curva H vs Q.
II.
FUNDAMENTO TEORICO
La Caldera es un recipiente metálico, cerrado, destinado a producir vapor o calentar agua, mediante la acción del calor a una temperatura superior al del ambiente y presión mayor que la atmosférica.3 El bombeo del agua es parte del proceso de ciclo Rankine Fig.1 , ya que, este alimenta al sistema con una presión necesaria de trabajo para que pueda ingresar al caldero, siendo este un proceso isométrico. Los calderos mientras están en operación mantienen regímenes estables de presión de operación siendo este la altura en columna de agua. La bomba otorga un caudal de agua dependiendo de la presión que debe vencer, los criterios de selección ideal deben estar ligados a estos dos parámetros: el caudal a bombear y la presión a vencer. Teniendo como objetivo seleccionar el mejor tipo de bomba a utilizar teniendo en cuenta que la bomba trabaje dentro de su rango de operación (caudal y presión) a la mayor eficiencia posible. Cada punto de operación (caudal y presión) determina un consumo de potencia que está directamente ligada a una eficiencia de bombeo que varía según el punto de operación.
III.
DATOS Se sabe que la eficiencia de la bomba para cada punto se da de la siguiente expresión :
Dónde: H = altura en mH 2o Q = Caudal del agua en l/s
= peso específico del agua 9.81 N/l
V = tensión de la bomba 220 voltios I = corriente para cara punto en Amp. cos = 0.5 para sistemas monofásicos (ángulo defasor) efic.motor = 0.85
Para poder establecer el valor del caudal, se tomara el tiempo en seg. para un volumen constante de 15litros. Este volumen se da a criterio del grupo ya que se cuenta con un recipiente de este volumen, lo cual ayudara a realizar la experiencia.
IV.
RESULTADOS DE LABORATORIO
Se utilizó el siguiente modulo para la experiencia: consta principalmente de una bomba y un tanque de agua.
Figura2: Módulo de laboratorio para poder elaborar la curva de la bomba
Para los resultados de este laboratorio se hicieron 7 mediciones, se tomó en cuenta desde que la válvula de apertura - cierre está totalmente cerrada hasta se abrirla en su totalidad en ¼ de vuelta sucesivamente.
Figura3: válvula abierta sucesivamente
Los datos obtenidos experimentalmente se dan a conocer en la siguiente tabla 1:
1 2 3 4 5 6 7
TIEMPO (seg)
VOLUMEN (lt)
CAUDAL (lt/seg)
PRESIÓN (mH2o)
AMPERAJE (Amp.)
0 104 40 36 31 21 17
15 15 15 15 15 15 15
0 0.144 0.375 0.41 0.48 0.72 0.88
33 32 30 27 22 10 4
5.1 5.2 5.4 5.5 5.5 5.6 5.4
Para los cálculos de la eficiencia de bombeo y potencia de bombeo se recurren a las formulas ya presentadas anteriormente -
Para 1 o
-
Para 3
o
-
Para 2 o
-
Para 4 o
-
Para 5 o
-
Para 6 o
-
Para 7 o
Para los datos hallados se establece la siguiente tabla 2:
TIEMPO VOLUMEN CAUDAL PRESIÓN AMPERAJE COS (seg) (lt) (lt/seg) (mH2o) (Amp.)
EFICIENCIA
1
0
15
0
33
5.1
0.5
0
2
104
15
0.144
32
5.2
0.5
0.093
3
40
15
0.375
30
5.4
0.5
0.218
4
36
15
0.41
27
5.5
0.5
0.211
5
31
15
0.48
22
5.5
0.5
0.20
6
21
15
0.72
10
5.6
0.5
0.135
7
17
15
0.88
4
5.4
0.5
0.068
Obteniendo estos datos se podrá establecer la curva de la bomba entre los parámetros H – Q
H (mH2o)
33 32
30 27
22
10 4 Q (lt/seg) 0
0.144
0.375
0.41
0.48
0.7 0.88
De este grafico se deduce que a menor caudal la presión en columna de agua aumenta tomando un volumen constante Por razones de falla de la válvula se tomó los 7 primeros valores de los 14 normalmente establecidos. Por esta razón se deduce que la eficiencia de trabajo adecuada de la bomba se daría en la posición 8 o 9. Por esta razón esta grafica muestra solo un tramo de la curva, pero es suficiente para establecer los valores requeridos.
Obteniendo la eficiencia de bombeo se puede calcular la potencia de bombeo que vendría a ser la razón de la potencia hidráulica con la eficiencia ya calculada. - Para 1
o
- Para 2
o
- Para 3
o
- Para 4
o
- Para 5 o
- Para 6 o
- Para 7 o
-
Obteniendo los resultados de la potencia de bombeo se elabora la siguiente tabla numero 3 :
TIEMPO VOLUMEN CAUDAL PRESIÓN AMPERAJE COS (seg) (lt) (lt/seg) (mH2o) (Amp.)
POTENCIA DE BOMBEO
EFICIENCIA
1
0
15
0
33
5.1
0.5
0
0
2
104
15
0.144
32
5.2
0.5
486
0.093
3
40
15
0.375
30
5.4
0.5
506.25
0.218
4
36
15
0.41
27
5.5
0.5
514.67
0.211
5
31
15
0.48
22
5.5
0.5
517.97
0.20
6
21
15
0.72
10
5.6
0.5
523.2
0.135
7
17
15
0.88
4
5.4
0.5
507.81
0.068
V.
CUESTIONARIO
1. Mencione los componentes principales que se observó en el caldero Debido a que cada caldera dispone, dependiendo del tipo, de partes características, es muy difícil atribuir a todas ellas un determinado componente. En razón de lo anterior se analizarán las partes principales del caldero en forma general:
2. ¿Cuál es la función de la válvula check en la línea de alimentación de agua entre la bomba y el caldero? Se utilizan cuando se pretende mantener a presión una tubería en servicio y poner en descarga la alimentación. El flujo del fluido que se dirige desde el orificio de entrada hacia el de utilización tiene el paso libre, mientras que en el sentido opuesto se encuentra bloqueado. También se las suele llamar válvulas unidireccionales. Las válvulas anti-retorno son ampliamente utilizadas en tuberías conectadas a sistemas de bombeo para evitar golpes de ariete, principalmente en la línea de descarga de la bomba.
3. ¿Cuál es la función del ventilador de tiro inducido a la salida de los humos? El ventilador de tiro inducido se encarga de evacuar los humos a la chimenea, pero antes tendrán los humos que tratarse en un sistema de desulfuración, eliminando con ello la mayor parte de SO2.Si enfriamos la caldera es recomendable tener los ventiladores inducidos arrancados para que baje más rápidamente la temperatura. El ventilador de tiro inducido trabaja en depresión aspirando los gases hacia la chimenea, este último es el que más sufre la suciedad y la corrosión de los gases al estar al final de las líneas de gases con condensaciones.
4. ¿Qué tipo de caldero se ha observado y a qué obedece su nombre? Se observó el caldero de tipo piro-tubulares en este tipo, el fluido en estado líquido se encuentra en un recipiente atravesado por tubos, por los cuales circulan gases a alta temperatura, producto de un proceso de combustión. El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulación de los gases de escape.
5. Mencione 3 usos que pueda tener el vapor en la industria. El vapor es uno de los fluidos más comúnmente utilizados para calentar equipos o instalaciones en cualquier tipo de industria: química, petroquímica, alimentación, farmacéutica, o en procesos de como el de producción de papel, lavandería, humidificación y muchos más.
6. ¿Cómo afecta la presión de bombeo en el caudal bombeado? La presión afecta de manera indirectamente proporcional al caudal bombeado, esto quiere decir que mientras se ejerza menor caudal la presión en la bomba es mayor
7. ¿Cómo afecta el caudal bombeado en la potencia consumida? El caudal de bombeo afecta de manera directamente proporcional con la potencia consumida por el motor.
9. ¿Cómo define el punto o zona de operación de una bomba? El punto de operación es el punto de intersección de la curva de resistencia del sistema y la curva característica cabeza/descarga (H/Q) de la bomba, graficadas en el mismo sistema de coordenadas H Vs. Q como se muestra en la figura. De otra manera se define como la parte donde tenga la mayor eficiencia, es la parte más o zona donde la bomba rinde adecuadamente.
VI.
RECOMENDACIONES / OBSERVACIONES Es necesario realizar esta prueba varias veces para así poder tener una mayor margen de muestra y puntos para la realización de la curva de la bomba.
Para la realización de esta experiencia es necesario cebar la bomba antes de su uso.
Por causas de la vibración es preferible coger la perilla de la valvula de globo para que esta no se mueva.
VII.
CONCLUSIONES Se interpretaron adecuadamente el grafico de la bomba Se construyó la curva de la bomba utilizando 7 puntos en la diagrama H vs Q Se concluyó que una bomba centrifuga es parte fundamental del proceso de generación de vapor, trasladando el agua para finalmente elevar su presión para la operación siguiente, otorgando al caldero un caudal necesario