perdidas de calor en tuberias aisladas y sin aislar
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7/24/2019 Perdidas de calor en tuberias aisladas y sin aislar
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S.E.P. S.E.S D.G.E.S.T
Ingeniera QumicaLaboratorio Integral I
Profesor: M.I. Francisco Javier Alvarado Montoya
Prctica: Perdidas de calor en tuberas aisladas sinaislar!
Integrantes:
Carlos Fabin Esparza Cervantes.
Miguel Deodato Martnez Lpez.
Martin Adrin !a"rez Ca"pos.
#abriela !uiz $rtega.
Carlos Andr%s &orres Marn.
Ileana 'aren (elz)uez Arau*o.
"guascalientes# "gs. $ de no%iembre del &'$(
I)STIT*T+ TE,)+L-GI,+ DE"G*"S,"LIE)TESS*DI/E,,I-) ","D01I,"
DEP"/T"1E)T+ DE I)GE)IE/2"
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7/24/2019 Perdidas de calor en tuberias aisladas y sin aislar
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PRCTICA. EFICIENCIA DE UN AISLANTE
Objetivo
Determinar el porcentaje de eficiencia de un aislante presente en una tubera atravs de la cual se transporta vapor de agua, mediante la medicin de la cantidad
de condensado obtenido en un lapso de tiempo determinado.
Introduccin
En la transferencia de calor existente a travs de un equipo o elemento entre dos
entornos (interior y exterior tienen lugar los tres mecanismos tpicos de
conduccin, conveccin y radiacin.
El mecanismo de conduccin (transferencia de calor a travs de un material
sin movimiento macroscpico se reali!a a travs de los materiales slidos. El mecanismo de conveccin (transferencia de calor por conduccin con
existencia de un movimiento macroscpico de los materiales se reali!a a
travs de los gases o lquidos, pudiendo ser el movimiento provocado o
natural (por diferencia de densidades. El mecanismo de radiacin (transferencia de calor entre superficies, sin la
necesidad de la presencia de un medio material entre ambas se reali!a a
travs del vaco o de medios transparentes o semitransparentes. ("inisterio
de #ndustria, $urismo y %omercio, &''
En la actualidad se busca incrementar la eficiencia energtica en los diversos
procesos industriales y tambin en el )ogar* pues de esta manera se reduce la
contaminacin al medio ambiente y se reducen los gastos derivados del consumo
de combustibles y otras fuentes energticas.
En la actividad industrial el calentamiento en los procesos se )ace mediante vapor
que es transportado a travs de tuberas desde la seccin de servicios donde se
encuentran las calderas )asta el +rea de proceso, esto provoca que en el camino
se pierda calor y se consuma mayor cantidad de combustible. ara reducir estasprdidas de calor se usa una o varias capas de material aislante sobre los tubos.
-os materiales aislantes son de diversa composicin y textura con la caracterstica
de ser malos conductores de calor.
En un tubo se puede determinar la eficiencia de un aislante si se )ace circular
vapor de agua a una temperatura conocida y determinando la cantidad de
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condensado que se produce en un lapso de tiempo* pues es sencillo calcular la
cantidad de calor perdido ( q por esa masa ( m de condensado dado el
gradiente de temperatura ( T , conociendo la capacidad calorfica ( Cp y la
entalpia de vapori!acin ( Hvap para el cambio de fase.
C
(p T+Hvap)q=m
Desarrollo experimental
Material Reactivos$ubo de cobre agua
$ubo de acero galvani!ado
$ermmetro
%ronmetro
%inta mtrica
"aterial aislante (lana de vidrio
aso de precipitados /'' ml
robeta /'' m-
Procedimiento
+. Medir la longitud de los tubos.,. Abrir la vlvula de ingreso de vapor en cone-in con el tubo de
cobre con aislante y veri/car la presin de ali"entacin de vapor.0. Encender la caldera.1. Abrir la vlvula del 2ondo para purgar todo el l)uido )ue encuentre
en el siste"a y lograr con ello el estado estable en la tubera
respecto al interca"bio de calor.3. Iniciar el cron"etro4 registrar te"peratura de la tubera a"biente
y la presin "ano"%trica.5. En intervalos de tie"po de 3 "inutos repetir el paso cinco y colocar
en la salida de la vlvula del 2ondo un vaso de precipitado en el cual
se recolectar el condensado.6. Medir la te"peratura del condensado y volu"en usando la probeta y
calcular la "asa.7. !epetir todos los pasos anteriores para la tubera de cobre con8sin
aislante4 as ta"bi%n para el tubo de galvanizado.
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Resultados
,obre sin aislante
Tiem4o5min6
P% 54si6 P% 54sia6 Tem4eraturae7terior tubera
58,6
Tem4eraturaambiente 58,6
' ,7 1,.5939 97 ,+( ,5 1:.5939 +:, ,+
$' ,3 09.5939 +:: ,+$( 03 19.5939 ++: ,+
Promedio &9.( ;.$
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Co"o la tubera "eda 77.3 c" calcula"os el calor cedido por longitud de
tubo.
q=91294.8278 cal
0.885m =103157.9975
cal
m
,obre con aislante
Tiem4o5min6
P% 54si6 P% 54sia6 Tem4eraturae7terior tubera
58,6
Tem4eraturaambiente 58,6
' 3: 51.5939 ++7 ,+( 16 5+.5939 +,+ ,+
$' 11 37.5939 +0: ,+$( 1, 35.5939 +,9 ,+&' 16 5+.5939 +,+ ,+
Promedio @ @'.@?%a45cal=gr6
@'.@
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q=m(Cp H+ Hvap)
q=316.704 gr[(1.0221 calgrC99.25 C)+(508.015cal
gr)]
q=193017.921 cal=193.0179 kcal
Co"o la tubera "edia 77.3 c" calcula"os el calor cedido por longitud de
tubo.
q=193017.921 cal
0.885m =218099.3158
cal
m
Co"o?
=qaqsaqsa
100
=218099.3158103157.9975
103157.9975100=111.4226
Gal%aniAado con aislante
Tiem4o5min6
P% 54si6 P% 54sia6 Tem4eraturae7terior tubera
58,6
Tem4eraturaambiente 58,6
' 07 3,.5939 96 ,+( 05 3:.5939 +:5 ,+
$' 01 17.5939 +:3 ,+$( 0, 15.5939 ++5 ,+&' 0: 11.5939 ++7 ,+
Promedio ; 9.@
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Co"o?
T=(TvTl)
T=(137.40765) C=72.407 C
Co"o?
q=m(Cp H+ Hvap)
q=269.6375 gr[(1.0192 calg r C72.407 C)+(513.7410cal
gr)]
q=158422.3353 cal=158.4223 kcal
Co"o la tubera "eda 77 c" calcula"os el calor cedido por longitud de tubo.
q=158422.3353 cal
0.88m =180025.3815
cal
m
Gal%aniAado sin aislante
Tiem4o5min6
P% 54si6 P% 54sia6 Tem4eraturae7terior tubera
58,6
Tem4eraturaambiente 58,6
' 00 16.5939 73 ,+( 0, 15.5939 +:+ ,+
$' 0: 11.5939 +:7 ,+$( ,9 10.5939 +:6 ,+
Promedio ;$ (.@?%a45cal=gr6
9.@
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;e obtuvo un volu"en de condensado de ,++ "l con una te"peratura de51.97+:.
Co"o?m=V
m=( .9810grml )(211ml )=206.991 gr
Co"o?
T=(TvTl)
T=(135.20564) C=71.205 C
Co"o?q=m(Cp H+ Hvap)
q=206.991gr[(1.0186 calgrC71.205 C)+(515.3045cal
gr)]
q=121676.3295 cal=121.6763 kcal
Co"o la tubera "eda 77 c" calcula"os el calor cedido por longitud de tubo.
q=121676.3295 cal
0.88m =138268.5563
cal
m
Co"o?
=qaqsaqsa
100
=180025.3815138268.5563
138268.5563100=30.1998
E%idencias
P% 54sia6 Tem4eratura de%a4or saturado
58,6
,4 5cal=gr8,6
>?%a45cal=gr6
(.@
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Conclusin
La literatura reporta )ue los aislantes ayudan a )ue las perdidas de calor entuberas sea "enor lo )ue per"ite reduccin de costos en las e"presas4 y )ue
esta reduccin de perdida puede ser co"probada con un e-peri"ento de este
tipo obteniendo "as condensado cuando la tubera no esta aislada a cuando lo
esta. ;in e"bargo en el desarrollo llevado a cabo se obtuvieron los resultados
contrarios por razones )ue no estn claras. @or otra parte se sabe )ue una
parte 2unda"ental de la e-peri"entacin son las repeticiones por el largo
lapso de tie"po )ue ocupa este desarrollo 2ue i"posible acer esto pero es
una posible solucin.
Bibliografa
Geanoplis! C"#" $%%&"Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias.
"xico 0 %.E.%.1.2., 3445. p+g. 466.
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Ministerio de Industria! 'urismo ( Comercio" )**+"
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Ocon! #oa,un ( 'ojo! Gabriel" $%-+"Problemas de Ingeniera Qumica.
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