E F_TERMO_

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TERMODINÁMICA
FACULTAD DE INGENIERIA 
CARRERA DE INGENIERIA INDUSTRIAL 
Tema:
DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y PRUEBAS DE UN INTERCAMBIADOR DE SERPENTÍN Y CORAZA PARA UN BANCO DE TRAMPAS DE VAPOR
Curso: 
			Termodinámica
Actividad: 	
			Examen Final
Docente: 	
			Mg. Ing. Miriam Bravo Orellana
Integrantes: 
· Arévalo Alamas Joseph (N00183828)
· Celiz Espinoza Araceli Patricia (N00175620)
· Lezama Gomez Belssy Hadith (N00099961)
· Nuñez Polo Sandra (N00174508)
· Zuñiga Palomino Daniel Diego(N00165000)
			
N° de grupo: 
			2
	
Fecha de entrega: 	
			08/07/2021
LIMA– PERÚ 
2021
INDICE
1.	Introducción	3
2.	Descripción y datos del proceso unitario	4
3.	Análisis	5
4.	Resultados	7
5.	Conclusiones y recomendaciones	8
6.	Referencias bibliográficas	8
DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y PRUEBAS DE UN INTERCAMBIADOR DE SERPENTÍN Y CORAZA PARA UN BANCO DE TRAMPAS DE VAPOR
1. Introducción
La aplicación de los inicios de Transferencia de calor en los procesos industriales es amplia. Es por ello por lo que el uso de estos se puede encontrar en aplicaciones concretas como en calefacción de locales y acondicionamiento de aire, producción de potencia, refrigeradores domésticos, radiadores de diversos tipos de automóviles, recuperación de calor de desecho y algunos procesamientos químicos. Básicamente un sistema de intercambiador de calor radica de recursos activos como por ejemplo de una matriz que contiene una superficie de Transferencia de Calor; elementos pasivos de distribución tanto como tanques, toberas de entrada y salida, cámara, tubo, etc. Esta superficie, es la que se encuentra en contacto con los fluidos y por medio de la cual el calor se transfiere por conducción. También se trata de dar a conocer la clasificación y aspectos importantes dentro de los intercambiadores de calor que en la actualidad se permanecen usando en las industrias.
OBJETIVO
· Diseñar, fabricar y realizar los respectivos análisis de un intercambiador de calor de serpentín y coraza para el cardumen de trampas de vapor.
2. Descripción y datos del proceso unitario 
Pruebas realizadas en condiciones y procedimientos de laboratorio de JP ingeniería Mecánica. Mediante el desarrollo de la prueba, el correcto funcionamiento de la caldera, las líneas de vapor, las líneas de suministro de agua, la hermeticidad del intercambiador de calor y, sobre todo, el correcto funcionamiento de los equipos intercambiadores de calor. La corriente primaria es vapor saturado con una temperatura de dos presiones y manometría de 30 y 15 PSI respectivamente.
Se utiliza agua a temperatura ambiente como flujo secundario, y una bomba centrífuga de 1/2 HP que circula a través del serpentín interno del intercambiador, cerrándose y enfriándose para dar el condensado.
Se ha observado el correcto funcionamiento de los intercambiadores de calor y equipos de medida y control como manómetros, termómetros, indicadores de caudal y válvulas. 
DATOS DEL PROCESO:
Los instrumentos y equipos utilizados durante la prueba son: 
· Caldera: Una máquina diseñada para generar vapor saturado. Este vapor se produce por transferencia de calor a presión constante. Esta transferencia de calor calienta el líquido, que inicialmente está en estado líquido, y cambia de estado.
· Manómetro (0-160 PSI): Este es un dispositivo que mide la presión relativa en la que se detecta un líquido y es un manómetro de glicerina que se utiliza para mantener estable la aguja y reducir los errores de visualización debidos a las vibraciones durante la adquisición de datos.
· Termómetro: Rango 0-200 ° C.
· Manguera de alta presión (alfa gomman): Max-250 PSI.
· Visor: Nos ayuda a visualizar el nivel de condensado. 
· Bomba de Agua: ½: (Powermaq Germany) 
PROCEDIMIENTO
El primer proceso es prender la caldera de 10 BHP que distribuye el vapor para encontrar la eficiencia y así poder intercambiar el calor. Posteriormente, el arranque de la bomba de ½ HP consiste en hacer circular el agua fría por los serpentines del intercambiador de calor y condensar en el intercambiador de energía. Por lo tanto, concluimos que la transferencia de calor genera vapor a 150 ° C y una presión de 0 PSI. Tenemos como resultado que la presión de trabajo es 100 PSI.
Tabulación de resultados 
TIC = 130°C
PIC =30 PSI 
Eficiencia de Transferencia de calor: n =40%
3. Análisis
PRUEBAS EXPERIMENTALES
	 
	EFICIENCIA DE INTERCAMBIADOR
	
	PRUEBA 1
	PRUEBA 2
	PRUEBA 3
	PRUEBA 4
	PRUEBA 5
	𝑇𝑒𝑛𝑡 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 °𝐶
	18
	19
	18
	18
	18
	𝑇𝑠𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 °𝐶
	69
	66
	60
	54
	49
	𝑇𝑒𝑛𝑡 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 °𝐶
	94
	95
	94
	95
	95
	Q(lt/s)
	0.2842
	0.3177
	0.3567
	0.4064
	0.4683
	𝜌( 𝐾𝑔/𝑚3 )
	998.62
	998.36
	998.62
	998.62
	998.62
	
	0.28
	0.32
	0.36
	0.41
	0.47
	𝐶𝑝𝑎( 𝐽 /𝐾𝑔°𝐶 )
	4180.39
	4180.2
	4178.69
	4178.43
	4178.43
	𝐶𝑓 = 𝐶𝑚𝑖𝑛( 𝐽 /𝑠°𝐶 )
	1186.32
	1326.07
	1488.57
	1695.9
	1954.22
	𝑄̇(𝑊)
	61688.75
	62325.46
	64008.51
	62748.32
	62535.11
	𝑄̇𝑚𝑎𝑥(𝑊)
	91346.8
	1000781.59
	114619.88
	132280.25
	152429.33
	𝜀(%)
	68%
	62%
	56%
	47%
	41%
Gráfica: la Eficiencia vs Flujo másico
Fuente : Elaboración propia
Gráfica: Eficiencia vs Temperatura de salida de agua.
Fuente : Elaboración propia		
4. Resultados
5. CONCLUSIONES
· Se cumplió con el objetivo de diseñar, fabricar y realizar los respectivos análisis de un intercambiador de calor de serpentín y coraza para el cardumen de trampas de vapor.
· Se cumplió el propósito que por medio de el desarrollo de experiencias en el banco para pruebas de trampas de vapor se elabore y desarrolle guías de prácticas que demuestren su manejo en físico, para un uso didáctico.
· La adecuada selección de una trampa de vapor en sistemas de energía a base de vapor, es necesaria para mejorar la calidad de los procesos y que en su grupo se plasma en ahorro en costos de producción.
· La implementación de un módulo de sistema de energía a base de vapor se necesita para que el alumno de ingeniería se encuentre familiarizado de forma práctica con estos procesos y sea tal cual un complemento a lo apropiado en aulas. 
RECOMENDACIONES 
· Laborar con una presión mayor a los 80 PSI por ser esta su presión máxima de trabajo admisible
· Automatizar el módulo para que las experiencias que se realicen sean más factibles además de conocer sobre programación para dichos equipos.
· Se debería disponer de una caldera eficiente que consuma un mínimo de combustible y genere buena proporción de vapor saturado.
· Instalar un ablandador de agua, para conservar los diferentes módulos contra la corrosión y picaduras.
6. Referencias bibliográficas
· Andia, & Gordillo Andia, C. (2008). Diseño de plantas industriales. Arequipa.
· Diaz La Torre, R. L. (s.f.). Energia de la puppontiificacia universidad catolica del peru . Lima.
· Fernandez Barriga, C. (2004). Termodinamica i. Arequipa.
· Moya Davila, W. (s.f.). Diseño y construccion de un intercambiador de calor de placas. 
· Rodriguez Vasquez, J. R. (s.f.). Desarrollo de un sistema de control avanzado de la presión del vapor en una caldera de tubos de fuego. Lima.
RÚBRICA DE EVALUACIÓN:
La asignación del puntaje máximo a cada criterio es aplicable si este se cumple a nivel satisfactorio. El docente del curso determina el puntaje de cada ítem de acuerdo a su juicio de experto.
	CRITERIOS
	NIVELES DE LOGRO
	
	SATISFACTORIO
	EN PROCESO
	EN INICIO
	Introducción
(5 puntos)
	El trabajo presenta una portada en la que refleja el título del trabajo, el nombre de los alumno/as, grupo y fecha de entrega
El trabajo presenta una breve introducción escrita de forma clara.
	El trabajo presenta una portada en la que refleja el título del trabajo, el nombre de los alumno/as, grupo y fecha de entrega
El trabajo no presenta introducción 
	El trabajo presenta de manera parcial una portada en la que refleja el título del trabajo, el nombre de los alumno/as, grupo y fecha de entrega
El trabajo no presenta introducción 
	
	5 - 4
	3 -2 
	1-0
	Desarrollo de contenidos(5 puntos)
	El trabajo desarrolla todos los apartados mostrados en la estructura propuesta: Descripcion y datos de la maquina termica, análisis y resultados
El trabajo presenta sustento y evaluación de resultados con ejercicios, tablas o gráficos.
El escrito demuestra originalidad. No es una copia, llegando a un máximo del 20% de similitud.
	El trabajo desarrolla todos los apartados mostrados en la estructura propuesta: Descripcion y datos de la maquina termica, análisis y resultados
El trabajo presenta solo resultados con tablas o gráficos.
El escrito demuestra originalidad. No es una copia, llegando a un máximo del 20% de similitud.
	El trabajo desarrolla algunos de los apartados mostrados en la estructura propuesta: Descripcion y datos de la maquina termica, análisis y resultados
El trabajo no indica resultados.
El escrito no demuestra originalidad.
	
	5 - 4
	3 - 2
	1 - 0
	Conclusiones y Recomendaciones
(5 puntos)
	El trabajo presenta una conclusión y recomendacion al final del mismo en la que hay una estrecha relación con el tema y los argumentos expuestos.
	El trabajo presenta solo conclusión al final del mismo en la que no se evidencia relación con el tema y los argumentos expuestos.
	El trabajo no presenta una conclusión y recomendacion 
	
	5 – 4
	3 - 2
	1 - 0
	Estructura del documento
(3 puntos)
	El trabajo aborda el total de la estructura propuesta.
El índice señala los apartados y subapartados del trabajo y las páginas en los que se encuentra
	El trabajo aborda parcialmente la estructura propuesta.
El índice señala solo los apartados y subapartados del trabajo 
	El trabajo aborda parcialmente la estructura propuesta.
No presenta índice 
	
	3
	2
	1 – 0
	Redacción y ortografía
(2 puntos)
	El texto no presenta errores ortográficos (puntuación, acentuación y grafías).
Se utiliza un lenguaje apropiado con corrección sintáctica y gramatical; utiliza vocabulario preciso, correcto y técnico de la materia. 
	El texto presenta algunos (hasta 5) errores ortográficos (puntuación, acentuación y grafías).
Se utiliza un lenguaje apropiado sin corrección sintáctica y gramatical; utiliza vocabulario preciso, correcto y técnico de la materia. 
	El texto presenta muchos errores ortográficos (puntuación, acentuación y grafías)
Se utiliza un lenguaje apropiado sin corrección sintáctica y gramatical; utiliza vocabulario técnico de la materia. 
	
	2
	1
	0
EFICIENCIA vs FLUJO MASIVO
0.28 ; 68 %
0.32 ; 62%
0.36 ; 56%
0.41 ; 47%
0.47 ; 41%
0.28000000000000003	0.32	0.36	0.41	0.47	0.68	0.62	0.56000000000000005	0.47	0.41	FLUJO MASIVO (kg/s) 
EFICIENCIA %
EFICIENCIA vs TEMPERATURA SAL DE AGUA
69; 68%
66 ; 62%
60 ; 56% 
54 ; 47%
49; 41%
69	66	60	54	49	0.68	0.62	0.56000000000000005	0.47	0.41	TEMPERATURA DE SALIDA DEL AGUA °C 
EFICIENCIA %
	 Pág. 1