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Laboratorio de Mecánica de Fluidos I Calidad de vapor de la Caldera Guevara Villacis Ramiro Patricio Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción (FIMCP) Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL) Guayaquil – Ecuador rapaguev@espol.edu.ec Resumen Lo primero que se hizo en esta práctica de laboratorio de termofluidos fue encender la caldera, una vez encendida esperamos hasta que el equipo llegó a la presión y temperatura de trabajo, donde comenzó a generarse vapor saturado en la caldera. Se tomaron los valores de presión y temperatura de operación de la caldera. Luego, se abrió la válvula que permite el paso a la línea que lleva vapor al calorímetro. Se tomaron la lectura de presión antes de ingresar al calorímetro. Se abrió las válvulas que controlan el flujo de vapor hacia el calorímetro de estrangulación y esperar que se dé el equilibrio térmico. Se puso en funcionamiento la línea de agua de alimentación al tanque del calorímetro. Se esperó a que la presión disminuya hasta un valor estable. Se tomaron las lecturas de presión y temperatura. Se tomó la lectura 4 veces, cada una regulando el flujo de vapor que ingresa al calorímetro. Abstract The first thing that was done in this laboratory practice of thermofluids was the boiler on, once turned on we waited until the equipment came to the working pressure and temperature, where a generous steam saturated began in the boiler. The pressure values and the temperature of the boiler operation were taken. Then, the valve that allows the passage to the line that carries steam to the calorimeter was opened. The pressure reading was taken before entering the calorimeter. The valves that control the flow of steam to the throttle calorimeter and what is put in thermal equilibrium are opened. The water line from the feed to the calorimeter tank was started. The pressure was expected to decrease to a stable value. The pressure and temperature readings were taken. The reading was taken 4 times, each regulating the flow of steam entering the calorimeter. 71 Introducción. La práctica “Calidad de Vapor en la Caldera”, la cual se realizó en el laboratorio de Termofluidos de la ESPOL, consistió básicamente en determinar la calidad de vapor generado por un intercambiador de calor, utilizando para este proceso un calorímetro. Cabe recalcar que existen varios tipos de calorímetros, por lo que el calorímetro designado fue el de estrangulamiento, el cual consiste en una expansión adiabática del vapor proveniente de la caldera, sin realizar trabajo externo por lo que la energía del vapor permanece constante. Es decir, en un proceso de estrangulamiento las entalpías a alta presión y baja presión son las mismas. Equipos e Instrumentación 1. Caldera. EQUIPO CALDERA DE 10 BAR MARCA Thompson SERIE G23-26 MODELO MINIPAC 3 CÓDIGO(ESPOL) 2910 TIPO Pirotubular COMBUSTIBLE Diesel Tabla 1. Especificaciones técnicas de la caldera Procedimiento Experimental Luego de recibir una inducción acerca de la caldera y el calorímetro de estrangulación, se procedió a encender la caldera, y se esperó hasta que el equipo alcance una cierta presión de trabajo y temperatura y comience a circular vapor saturado. De esta manera se procede a anotar dichos valores de presión y temperatura, los cuales serán considerados como P1 y T1. Luego se procedió a abrir la válvula que permitió el paso de dicho vapor húmedo hacia el calorímetro y en ese instante se tomó la lectura antes de ingresar a este. Luego se abrió las válvulas que controlan el flujo de vapor dirigiéndolo hacia el calorímetro de estrangulación. De esta manera se procedió a esperar hasta alcanzar el equilibrio térmico. Se puso en funcionamiento la línea de agua de alimentación al tanque del calorímetro y se esperó a que la presión disminuya hasta un valor fijo, para realizar una nueva toma de lecturas de presión y temperatura a la salida del calorímetro. Este proceso se realizó en cuatro oportunidades. Finalmente se tomó la lectura de la presión atmosférica mediante el uso del barómetro. Resultados. Tabla 1.1. Condiciones de las practicas. Laboratorio Presión atmosférica mmHg 755 Temperatura ambiente ºC 26 Caldera Presión de caldera Bar 8.8 Temperatura de caldera ºC 125 Tabla 1.2.Lecturas del calorímetro de la presión, temperatura y la temperatura de saturación a esa presión. Calorímetro de estrangulamiento No. Lectura P2 (Psi) T2 (ºC) T2() Tsat2 () 1 18 130 266 254.95 2 15.7 136 276.8 254.84 3 14.5 139 282.2 248.45 4 13.2 140 284 245.78 Tabla 1.3.1 Resultados del hg y el h2 a la presión y Tsat dadas, y la calidad del vapor en el punto 1. Entalpía y calidad del vapor No. Lectura hg(Btu/lbm) h2(Btu/lbm) (primer método) h2(Btu/lbm) (segundo método) X (primer método) X (segundo método) 1 1165.71 1171.49 1171.01 0.97 0.97 2 1164.29 1177.53 1174.83 0.98 0.98 3 1163.47 1180.58 1179.67 0.98 0.98 4 152.56 1181.81 1180.91 0.99 0.99 0.98 0.98 Ecuaciones: 1. 1. Primer método: Calorímetro de estrangulamiento. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. Calidad: Segundo método: 1. 1. 1. 1. Calidad: Conclusiones En general se empleó una de la técnica más utilizadas para determinar la calidad de vapor en base a tres métodos, la cual permitió manejar y usar las tablas de vapor de agua sobrecalentado, vapor de agua saturado y diagrama de Mollier, donde las tres convergieron a un valor similar, cerca del 98%, indicando que existe una aceptable calidad para evitar algún deterioro del proceso. Entre los tres métodos el cálculo por medio de tablas de sobrecalentado y saturado poseen mejor aproximación ya que para diagrama de Mollier el error depende de la vista del estudiante para encontrar la intersección. Para determinar la calidad con cualquiera de los tres métodos es necesario conocer la temperatura y presión de los dos estados (estado 1: mezcla en la caldera y estado 2: vapor sobrecalentado en la salida del calorímetro de estrangulamiento. Recomendaciones Es recomendable que las tuberías este bien aislado para que no exista pérdida de calor, temperatura y presión para evitar errores, aparte de los errores ilegítimos que el estudiante induce por no medir en la posición correcta o equivocarse en la escala o unidad de los instrumentos, además de la calibración del mismo. Por otro lado, se recomienda utilizar guantes y cascos apropiados a la práctica, por debida precaución, ya que el lugar de donde se obtienen los datos, suele estar a muy altas temperaturas. Además, es importante tomar más de un dato para obtener una media y disminuir el error. Finalmente se recomienda realizar un mantenimiento cada cierto tiempo a la caldera y sus tuberías por donde fluye el vapor, ya que esta trabaja a muy altas temperaturas y presiones y puede presentar corrosiones en dichos ductos. Anexos Imagen No.1 Caldera Imagen 2: Calorímetro del Laboratorio Referencias Bibliográficas/ Fuentes de Información https://prezi.com/a5-vqlnbv1zt/calorimetros-tipos-usos-y-aplicaciones/ https://www.academia.edu/AddAffiliation http://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/handle/123456789/89/15T00478.pdf?sequence=1 http://www.endmemo.com/sconvert/j_kgcbtu_lbf.php image1.jpeg image2.jpeg
