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. OBJETIVOSGrafiar 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 :

n=Pot . hidraulicaPot . entregada

= H×Q×γV ×I ×cos∅×efi .motor

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.

Dónde:

H = altura en mH2o

Q = Caudal del agua en l/s

γ = 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

IV. RESULTADOS DE LABORATORIO

Se utilizó el siguiente modulo para la experiencia: consta principalmente

de una bomba y un tanque de agua.

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.

Figura2: Módulo de laboratorio para poder elaborar la curva de la bomba

c

c

c

c

Figura3: válvula abierta sucesivamente

Los datos obtenidos experimentalmente se dan a conocer en la siguiente tabla 1:

TIEMPO (seg)

VOLUMEN (lt)

CAUDAL (lt/seg)

PRESIÓN (mH2o)

AMPERAJE (Amp.)

1 0 15 0 33 5.1

2 104 15 0.144 32 5.2

3 40 15 0.375 30 5.4

4 36 15 0.41 27 5.5

5 31 15 0.48 22 5.5

6 21 15 0.72 10 5.6

7 17 15 0.88 4 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 n1=Pot . hidraulicaPot . entregada

= 33×0×9.81220×5.1×0.5×0.85

=0

- Para 2

o n2=Pot . hidraulicaPot . entregada

= 32×0.144×9.81220×5.2×0.5×0.85

=0.093

- Para 3

o n3=Pot . hidraulicaPot . entregada

= 30×0 .375×9.81220×5.4×0.5×0.85

=0.218

- Para 4

o n4=Pot . hidraulicaPot . entregada

= 27×0.41×9.81220×5.5×0.5×0.85

=0.211

- Para 5

o n5=Pot . hidraulicaPot . entregada

= 22×0.48×9.81220×5.5×0.5×0.85

=0.20

- Para 6

o n6=Pot . hidraulicaPot . entregada

= 10×0.72×9.81220×5.6×0.5×0.85

=0.135

- Para 7

o n7=Pot . hidraulicaPot . entregada

= 4×0.88×9.81220×5.4×0.5×0.85

=0.068

Para los datos hallados se establece la siguiente tabla 2:

TIEMPO (seg)

VOLUMEN (lt)

CAUDAL

(lt/seg)

PRESIÓN

(mH2o)

AMPERAJE (Amp.)

COS ∅ 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

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.

33

0 0.88

4

10

0.7

22

0.48

32

0.144

30

0.375

27

0.41

H (mH2o)

Q (lt/seg)

- Para 1

o Pot . bombeo= Pot .Hidraulican1

=33×0×9.810

=0

- Para 2

o Pot . bombeo= Pot .Hidraulican2

=32×0 .144×9.810.093

¿486watt

- Para 3

o Pot . bombeo= Pot .Hidraulican3

=30×0.375×9.810.218

¿506.25watt

- Para 4

o Pot . bombeo= Pot .Hidraulican4

=27×0 .41×9.810.211

¿514.67watt

- Para 5

o Pot . bombeo= Pot .Hidraulican5

=22×0 .48×9.810.20

¿517.97watt

- Para 6

o Pot . bombeo= Pot .Hidraulican6

=10×0.72×9.810.135

¿523.2watt

- Para 7

o Pot . bombeo= Pot .Hidraulican7

=4×0.88×9.810.068

- ¿507.81watt

TIEMPO (seg)

VOLUMEN (lt)

CAUDAL

(lt/seg)

PRESIÓN

(mH2o)

AMPERAJE (Amp.)

COS ∅

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

Obteniendo los resultados de la potencia de bombeo se elabora la

siguiente tabla numero 3 :

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