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DISEÑO DE UN SISTEMA PARA GENERACION Y DISTRIBUCION
DE VAPOR DE AGUA EN UN CLUB DEPORTIVO
HENRY GALLEGO SARRIAtl
FERNANDO GARCIA BONILLA
Trabajo escrito presentado como requisito parcialpara optar aI tÍtulo de Ingeniero Mecánico
Director:
GUSTAVO EBRATTINGENIERO MECANICO
Secr'6¡ SibirotecO
t 549Trylgl "'SiY#$oro' uuulUiltlttlttUttUUunl
CALI
CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DE OCCIDENTE
DIVISION DE INGENIERIAS
PROGRAMA DE INGENIERIA MECANICA
1_993
DISEÑO DE IJN SISTEMA PARA GENERACION Y DISTRIBIJCION
DE VAPOR DE AGUA EN UN CLIJB DEPORTIVO
HENRY GALLEGO SARRIA
FERNANDO GARCIA BONILLA
CALI
CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DE OCCIDENTE
DIVISION DE INGENIERIAS
PROGRAMA DE INGENIERIA MECANICA
1993
/ -. / //;(a'-a:- 1/ í'-l
t- .,/l r ¡y'/r '/ (/. (^ r/,.
,-.1 , I
Nota de Aceptación
Aprobado por el- cornité de trabaio de
grado en cumplimiento de los requisitos
exigidos por 1a Corporación
Universitaria Autónoma de Occidente para
optar aI título de Ingeniero Mecánico.
Presidente
CaIi, Mayo de f993
II
DEDICATORIA
Esta meta alcanzada se Ia dedica¡nos a cada uno de
nueetros Padres, Faniliares y amigos que de aleún
modo contribuyeron en nuestra formación tanto
profesional como personal.
III
AGRADECIMIENTOS
Los autores expreaan sus agiradecimientos
A Nuestros profesoreg, amigos y compañeros con los que
compartimos estos años de estudio.
A GUSTAVO EBRATT, Ing., por comparti-r con nosotros su
gran experiencia en Ia realización del nismo.
A ALEJANDRO BARAJAS, por la oportuna aaeooría prestada en
Ia ejecución de esta obra.
AL CLUB DEPORTIVO CALI, por Ia gran colaboración brindada
para Ia reallzación del proyecto.
A Todas aquellas personas que en una u otra forma
colaboraron en la realizacLón de1 presente trabajo.
IV
t-
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vtlI
TABÍ,A DE @NTENIDO
INTRODUCCION
DESCRIPCION DE LOS ELEMENTOS CONSUMIDORES
DE VAPOR
MARMITA
TANQUE PARA CALENTAR AGUA
BAÑO TURCO
BAÑO SAUNA
FLUJO DE FTUIDOS EN TUBERIAS
FLUJO DE VAPOR EN TUBERIAS
PRODUCCION DE CALOR Y DE VAPOR
VAPOR DE AGUA
LA CALDERA
Componentee de un generador de vapor
Clasificación de las calderas
Uso
Presiones
Materiales
Páe.
1
4
4
I
10
L2
13
T4
15
L7
18
z2
23
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23
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1.1.
L.Z.
1.3.
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1.5.
1. 6.
L. (.
1R
1 .9.
1.9. 1
1.9.2
L.9 .2. L
L.9.2.2
L-9-2-3
V
L.9 .4
1. 10.
1. 10. 1
L-LO.2
1 . 10.3
1. 10.4
1. 11.
L. TZ.
L -t2 -L
L.L2.2
L-L2.2.L
L. L2.2.2
L. L2.2.3
Forma y posición de loe tuboe o fluses
Combustión
Fuentes de calor
Combustibles
Fluidos
Circulación
Posición del fogón
Contenido de los tubos
Calderas de tubos de humo opirotubulares
Calderas acuotubularee
PERDIDAS DE PRESION PARA FLUJO COMPRESIBLE
Velocidad del vapor en Ia tubería
Número de Reynolds
Consumo de vapor estimado para cada unode los elenentos según los fabricantes.
Pérdida de presión por eada 10 piee deIongitud
PERDIDA DE PRESION DEBIDO A VALVULAS YACCESORIOS
PERDIDA DE CALOR
Cilindros concéntricos
Fundamentos de convección
Coeflciente de transferencia de calorpor convección
Convección IibreCáIculo de Ia conductancia por unidadde superficie
24
24
24
25
25
25
26
26
26
29
30
30
31
31
32
34
36
36
38
38
39
VI
40
1.1U.2.4 Cr-.rnvec.-:1ón forzado dentro de tuboey ductos 40
L.L2.3 Diámetro hidráulico para una tuberÍa 4L
L.L2.4 Efeeto del número de Reynolds sobrela traneferencia de calor y Ia caídade presión dentro de un fluiocompletamente establecido 4I
L.L2.5 Coeficiente de transferencia de ealorpara flujo turbulento 42
1.13. COMPROBACION POR TRANSFERENCIA DE CALORDE LOS PARAMETROS DEL FABRICANTE PARA ELTANQUE CALENTADOR Y EL BAÑO SAUNA 43
1.13.1 Tanque calentador 43
1.13.2 Baño sauna 49
1.13.2.L Cantidad de ealor transmitido por eItubo 50
1.13.2.2 Cantidad de calor transmitido por lasaletas 52
1.13.2.3 Determinación de las propiedades deIfluido a la ealida del baño sauna 54
1.13.?,.3. lFlujo de calor a Ia salida del bañoeauna 54
1.13.2.3.2Presión a Ia salida de la tuberÍa 55
1.13.2.3.3Enta1pia real deI fluido a Ia salidadel baño sauna 57
1- 13 .2.3.4Calidad de Ia mezcla 58
2. CALCULOS 61
2.L. PERDIDAS DE PRESION EN tA TUBERIA DE VAPOR 61
2.1.! CáIculo del flujo en los diferentesramales 61
2.L.2 Velocidad del vapor en la tuberÍa 61
z-L-B Número de Reynolds 62
VII
2. L.4
z.z.
Dq
2.3. L
2.3.1.1
3.
3.1.
3.2.
3. 3.
3.3.1
3.3.2
3. 3.3
3.3.4
3.3.5
3.3. 6
3-4-
3.4.1
3-4.2
Pérdida de presión por lO pies deIongitud
PERDIDAS DE PRESION POR VALVIJLAS YACCESORIOS
SELECCION DEL ESPESOR DEL AISLAMIENTO
Convección forzada
Coeflciente de transferencia decalor
ELECCION DE LA TUBERIA VALVULAS YACCESORIOS DEL SISTEMA
TUBERIA DE ALIMENTACION Y RETORNO
VATVULAS Y ACCESORIOS
ELECCION DE LA CALDERA
Factores determinantes para Iaselección de equípos.
Caracteristieas
Controles y accesorios
Quemador
Sistema de alimentación
Acabado
ANALISIS ECONOMICO
Determinacfón del coeto tr:tal deoFer&ción de los equipoa para eI mesde Abril
Análisis económico para eI sistema devaPor
CONCLUSIONES
BIBLIOGRAFIA
62
bJ
bb
bb
bb
7L
7L
72
75
76
77
77
78
79
79
79
82
82
85
87
VIII
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA 7.
FIGUM 8.
FIGURA 9.
LISTA DE FIGTTRAS
1. Marmita
2. Tanque para calentar agua
3. Forma de Ia tubería para el4. Dlstribución de la tuberÍa
baño sauna
5.a. Caldera de tubos de humo
5.b. Calderas Acuotubulares
6. Comparación de tuberÍa cono vá]vuIa
baño turco
para eL
Páo
I
10
11
o pirotubularee 27
29
y sin accesorio35
Diagrama que ilustra la nomenclatura de unapared cilíndrica compuesta 37
Di¿ímetro hidráulico 4L
Intercambiador de calor de un paso de cáscarade dos pasos de tubo 44
FIGURA l0.Distribución y ubicación de los elementoeconsumidores de vapor en el Club Deportivo
FIGURA ll.Accesorios60
64
IX
ANEXO
ANEXO
ANEXO
1
2-
a
CATATOGO
CATALOGO
TABLAS
LISTA DE
DE VALWLAS
DE COLMAQUINAS
Páe.
B7
89
90
RBST'MEN
EI proyecto consiste en diseñar una planta térmiea que
genere vapor de agua para diversos lugares en un club
deportivo, como pueden ser: duchas de agua caliente, baño
sauna, marmitos, baño turco, lavanderÍa, etc- -
Lugareo donde se presenta un excesivo consumo de energÍa
e léctriea.
También se determinará el ahorro energético y en costos que
se produce al utilizar eI sistema en cueetión. Se
contribuye a6Í, a darle un uso más racional o en menor
proporción a la energÍa eléctrica ya que su utilización no
siempre es la más adecuada, y en ocasiones se pueden
originar costos excesivos, comparados con los que se dan en
el eietema que se va a dieeñar.
XI
INTROU'CCION
Un CIub Deportivo e6 un sitio aI que se acude con el fin de
buscar recreación, eÉparcimiento, deecanso, etc., siendo
algunas de estas actividades casi que impoeibre de realizaren eI caótico ambiente de Ia Ciudad-
Para que un club deportivo pueda brindar el bienestaradecuado, €6 prioritario que eeté dotado de loe elementos
neceearios propios para cada actividad.
Estos erementoe deben tener Ia sufici-ente capacidad para
cubrir prenamente ra demanda de consumo de una gran ma6a que
hace ueo de ellos.
La función de tares eLementos ea Ia de traneformar energíapara produeir los efectos requeridos.
La principar fuente de energía que se tiene es la eléctrica,]a cuar es muy útil para La atención de necesidades básicas,
donde eI consuno no sea muy alto.
.)¿,
Hay ciertos erementos que al operarlos con energía eIéctricademandan un consumo exagerado de la misma, como baños
turcos, Eaunas, calentadores de agua, estufag, etc. Egte
factor incide direetamente en loe costoe de operación de1
club.
Otro tipo de energÍa que puede utilizarse para la operación
de dichos elementos es la energÍa térmica. Por medio de
una caldera se produce vapor de agua y se distribuye a cada
uno de los elementos para su funcionamiento.
EI uso del sistema térmieo disminuye eoetos de operaeión, en
Ia medida que eI diseño y selección de los componentes del
sistema sean los más ajustados a las necesidades requeridas.
Por lo anteriormente expuesto es neeesario realizar un
estudio sobre eI sistema que hace uso de Ia energía térmica,
y asÍ, poder determinar si es más conveniente que usar
energía eléctrica, es deeir, si se logra mayor o igUal
eficiencia a unos eostos más bajos.
El estudio para el diseño del sistena de generación y
distribución de vapor se reaLizó en el- CIub "Deportivo
CaIi", ubicado en las inmediaciones del rÍo Pance en eI
Sector de La Viea.
3
El Club cuenta con áreae apropiadas Para la práetica de
diversos deportes, además, tiene 2 baños turcos, 2 bañoe
Eaunas, lavandería, cocina, duchas de agua fría, etc., eg
decir, cuenta con todos los aditamentos necesarios para
brindar gran comodidad y diversión a los visitantes, que se
aproximan a unae 1OO0 personaa en un dÍa pico, entre
jugadores socios e invitados.
4
1- DESC'RIPCION DE IOS EI,EMM{TOS @NSI'MIDORES DE VAPOR.
Para poder hacer una elección correcta de una caldera que
produzca eI vapor neceeario para el funeionamiento óptimo de
cada uno de loe elementos consumidores de vapor, €B
primordial una deseripción completa de cada uno de eetos y
au6 caracteríeticas. Teniendo definidos talee elementoe y
Ioe parámetros que }oe rigen se puede seleccionar el tipo de
caldera que se necesita, de modo que se obtenga su máximo
rendimiento en }as condicionee de operación establecidas.
1.1. HART{ITA.
Es un elemento gue se utilizar para Ia cocción de alimentos
en grandee cantidades. Trabaja con vapor que 6e Ie
suministra a determinada presión, a través de una tuberÍa.
E1 vapor circul-a por una cámara formada pop la camisa
exterior y un fondo interior de forma bombeadar gü€ eE elque permite la transferencia de calor a }os alimentos para
su eoceión.
La camisa exterior lleva un recubrimiento que actúa como
aielante térmico, de modo que lmpida Ia ealida de calor de
Ia cámara a el medio externo o ambiente.
EI vapor una vez realizada su función en la marmita e6
recogido por una trampa de vapor y enviado como condeneado
por Ia tubería de retorno al tanque de agua para suministro
de Ia caldera.
FIGURA 1. Marmita
I\L?
De acuerdo aluna capacidad
base a las
(Pallomaro).
consumo del CIub,
de LL4 Litros, y
recomendaeiones
eE' nece€tarl_a una
cuya escogencia
dadas por el
marr¡ita con
Be hace en
Fabricante
6
Las especificaciones de Ia marmita son:
Construceión en aeero inoxidable
Fondo bombeado L/8"
Camisa exterior cal-ibre t4
Reeubrimiento calibre 18
Diámetro de1 tanque 68 mm
Altura 92 msr
Peso del equipo 85 ke
Capaeidad máxima 110 lts.
Los parámetros de funeionamiento de }a marmita son:
Consumo de vapor: 8O lbm,/hora
Preslón de trabajo: 10 Peig
Temperatura del vapor : 193of (9OoC) aproximadamente.
L.2. TAT{QTJE PARA CAÍ,ET.¡TAR ACil'A.
Como su nombre 1o indica se utiliza para calentar agua,
almacenarla y dietribuirla a los sitioe de coneumo.
Posee un intercambiador de calor en forma de serpentín através de1 eual eircula vapor. El serpentÍn está en
ccrntacto con e} agua, raz6n por la cual Ie transfiere elcalor de1 vapor, Iogrando calentarla al punto deeeado.
En eI CIub se utiliza un tanque con capacidad de 1.893
Litros, una altura de 5,97 pies y un di¿ámetro de 45
pulgadas. Está construido en lámína de acero HR de 3/L6" -
El intereambiador tiene un di¿ímetro de 4" y ee conetruido en
tuberia de acepo. La tubería del serpentín ee de cobre y
de 3/4" de di¿ímetro.
La presión a Ia que opera es de 30 PSI, Ia cual e6
controlada por una válvula reguladora de presión. Además
e} tanque viene provisto de un termómetro, el cual indica Iatemperatura del agua a la salida del tanque, ésta
temperatura puede ser controlada por medio de una válvulasolenoide, manteniendo de ésta forma Ia temperatura del agua
dentro de] tanque conetante.
El tanque está provisto de una válwula de deefogue que evital-as sobrepreeiones en eI tanque.
Los parámetros de funcionamiento del tanque de acuerdo alFabricante (Hidrosolar) para 1.893 Litros eon :
Consumo de vapor: 8O Lbr¡,/hora
Preeión de trabajo: 30 Lb/p:uJ'gz
Temperatura del vapor: 25Oof (145oC)
I
SALIDA DE AGUACAL IENTE
&
FIGURA 2. Tanque para calentar agua.
1- 3- BAf,O T{JR@-
En este tipo de baño, el vapor proveniente de Ia ealdera ea
enviado aI medio ambiente de un cuarto de dimeneionee dadas,
La cantidad de} vapor necesario, 1o determina los
dimensiones del euarto.
VAPOF
CONDE¡ISADO
I{
EHTRADA D€ A€UA
FRIA- ACUEDUCTO
g
La salida del vapor se efectúa a 1o ]argo de un tramo de
tubería perforada con pequeños agujeros y a nivel deI suelo,
de ésta manera el vapor circula lentamente por 1o cual aI
haeer contacto con las peraonaer tendrá unta temperatura
adecuada.
Las dimensionee de1 cuarto son de 17 piee de largo, 6.6 pies
de ancho y 6.9 pies de alto. El tubo perforado tiene un
diámetro de 1X pulgada y loe agujeroe de L/8" de pulgada.
EI CIub deportivo CaIi cuenta con dos baños turcos de
idénticas caracteristicae, uno para hombres y el otro para
mujeres.
Loe parámetros de funcionamiento del tanque
por las dimeneiones del cuarto, y de acuerdo
(Hidrosolar) son :
consumo de vapor : 55 Lbm/hora
presión de trabajo: 20 Lb/puLgz
temperatura del vapor: 228of (109.C)
determinan
Fabricante
Universidod ruiür0m0 do 0ccidonto
Sección Sibliotoco
€te
al-
10
/ :AñCO
CC.':o,t'a,,¡'- oF--.__:_. -__\\
<^t:, d r ¡ ctJ ce' | \/oPor
rllltsr\lrodo ¿eVa pór ol bc,í^.
FIGURA 3. Forma de Ia tubería para el baño turco.
1-4- BAñO SATTNA-
A1 igual que en el baño turco consiste en calentar un cuarto
a una temperatura determinada, haciendo paear eI vapor por
una tubería, distribuido alrededor de todo eI cuanto. Se
diferencia del baño turco en que el vapor no Eale a Ia
atrróefera del cuarto, es d.ecir, Ia transferencia de calor se
realiza a travée de la tubería, gü€ se encuentra proviata de
aletas para facilitar la transmisión por convección
En eI CIub se cuenta con 2 bañoe saunas , 1 para damas y
el otro para hombres, annboe para una capaeidad de 10
pereronas. Las medidas de1 euarto 6on 10 pi-ee de largo x
8.2 piee de ancho x 6.9 pies de alto.
s¡if,,g,os J, lo i.¡bat,o
11
- EI baño Bauna trabaja eon 4O Lbm/h de vapor a una presión
de 20 PSI, los eualee se haeen pacar por una tubería de 3/4
de pulgada en acero cedula 40. Que a Éu vez eetá provieto
de una eerie de placas o aletae de lámina galvanizada de
L/64 de espec or ( 100 I¡íminas x 1 metro de tubería ) cuya
función ee Ia de transmitir más fácilmente eI calor alcuarto, es decir, hacer Ias vecee de radiadores de calor.
La longitud e ésta tubería debe de ser según el fabricanteproporclonal aI volumen del cuarto, €B deeir, güÉ por cada
mB se debe tener una longitud de tubería de 1m. Deepués de
que el vapor circula por toda Ia longitud de tubería es
recogido ya condensado y ae envía por Ia tubería de retorno
a la caldera.
- El cuarto se encuentra revestido con madera en Bu interiorpara facilitar eI calentamiento y dieninuir la tranefereneia
de calor haeia eI exterior. Es decir, Ia madera hacer las
vecee de aielante
FIGURA 4. Dietribución de la tubería para eL baño aauna.
L2
1.5. FLUJO DE FTT'IDOS ET{ TTTBERIAS.
EI método nás común para transportar fluidoe de un Punto a
otro es impulsarlo a través de un sistema de tuberías. Las
tuberías de sección circular eon las máe frecuentee, ya que
esta forma ofrece no só1o mayor resisteneia eetructural,
sino tar¡bién mayor sección tranevereal para eI mieno
perímetro exterior que cualquier otra forma.
Muy pocos problemas eapeciales de mecániea de fluidos, como
es el caso de flujo en régimen laminar por tuberÍae, pueden
ser resueltos por métodoe matemáticos convencionales; todos
1oe demás problemas necesitan métodos de reeolución baeados
en coeficientes determinados experimentalmente. muchas
fórmulas empíricas han sido propuestas como solueiones a
diferentes problemas de flujo de fluidoe por tuberías, pero
son muy limitados y pueden aplicaree solo cuando las
condiciones de} problema ae aproximan a Ia condicionee de
los experimentos de }os cuales derivan las fórmulas.
Debido a la gran variedad de fluidos que se utilizan en
procesoa industriales modernos, una ecuaeión que puede
usada para cualquier fluido ofrece ventajae obviae.
ecuación de eete tipo ee Ia fórmu1a de Darcy, 9u€ puede
deducida por análieie dimensional; sin embar3o, uno de
variablea en la fórmula, el coeficiente de fricción debe
loe
ser
Una
Ber
las
ger
13
determinado experimentalmente. Esta fórmula tiene una
extenea aplicaeión en eI campo de Ia mecánica de fluidos y
ee utlliza mucho en este eetudlo.
1 . 6. FLUJO DE VAPOR EN fiJBERIAS.
El vapor circulará por una tubería euando Ia presión en eI
punto de entrada sea mayor que en eI de ealida. EI peco
del vapor que circula es función de la diferenela de
presiones inicial y final del diámetro de la tuberÍa, de la
longitud de la miema y de lae resietencias o "pérdidas de
carga" debidas a rozamientos, cambios de dirección, codos,
váLvulas y otros accesorios para las tuberías de vapor se
eligen en 1o posible diámetrog pequeños a fin de que sea
pequeña la superficie del tubo y con ello mantener baJa Ia
pérdida de calor. Pc¡r este motivo lae velocidades son
relativamente altas y se pueden considerar de 32-BL hasta
196.86 píes/seg. (10 haeta 60 m/seg).
Es recomendable a} montar tuberÍae de vapor darle una
pendiente uniforme, de aproximadamente de 0.06 pule. por 1O
pieo, a favor de Ia corriente. Deberán preverse
disposicionee para aislar todo ramal de tubería que no
trabaje y para Ia purga eficaz del agua de eondensación.
EI montaje de la tubería general de vapor debe permitir una
L4
variación de longitud de La misma de 0.18 a O-24 pulg. por
10 pies aproximadamente sin ejercer tracciones ni empujes
excesivos en las juntas y acoplamientoe. EI coeficiente de
dilatación de un tubo de acero es de O.0OOO11 por grado
centígrado.
L.7. PRODU@ION DE CAIOR Y DE VAPOR.
Los combustibles llevan en sus elenentos componentes una
energÍa latente que ae pone en libertad por medio de lae
reacciones que durante la combustión se verifican con eI
oxígeno del aire, energía calorífica que al ser transmitida
al agua de la caldera eleva Ia temperatura de aquellas y 1a
transforma en vapor. E1 valor de un combustible es
proporcional a Ia cantidad de calor que puede desarrollardurante su combustión, y para diferenciar entre las
diferentes calidades de un combustible dado y hacer uso del
mismo con Ia mayor ventaja, es necesario conocer losprocesos de }a produceión de cal-or y vapor.
Se presume que eI calor eetá asociado con eI novimiento
vibratorio de lae moléculae materiales, y e6 una forma de
energia que puede ser tranemitj-da por tree métodos
generales, denomj-nados radiaeión, condueción y convección,
la cantidad de calor obtenible de un combustible se llama
poder calorífico y se mide en kilocalorías. La kilocaloría
15
es Ia centésima parte del calor necesario para elevar Ia
temperatura de 1 ke de agua deede cero hasta 10OoC (212.f).EI calor desarrollado durante Ia combustión pocee energÍa y
temperatura; la primera es aproxi-madamente igual aI valor en
kilc¡caloríae que se determina en eI calorímetro,, y ]aúItima depende de la composición del combustible, de Ia
temperatura y de1 volumen deI aire utilizado para Ia
combustión y de1 calor específico de los gases
desarrollados. EI poder calorifico de] carbón varía desde
unas 5500 hasta 8600 kilocalorías por kilogramo y esta eifraes Ia que prlncipalmente determina el- valor de un
combustible destinado a la producción de vapor. Cabe
distinguir entre el poder calorífico superior o bruto y elinferior o neto. El poder calorífieo superior incluye eIcalor retenido por la humedad producida en la combustión del
hidrógeno y por la humedad propia de1 combustible, V €s elvalor que invariablemente ae utiliza en los engayos de
rendimientos de ealderas. Er poder calorífico inferiorexige para su determinación e1 análisis deI combustible y es
igual al superior menoe 600 kcal. aproximadamente, por
kilogramo de vapor contenido en Ios gasee de 1a combuetión.
1.8. VAPOR DE AGT'A.
Comentarios Generales.
El agua en condicionee atmosféricas normales se encuentra en
16
estado líeuido. Cuando cierta cantidad de agua se calientapor un medio externo, la temperatura del agua aumenta,
notándose en Ia superficj-e pequeñas burbujas que se rompen
y Be forman continuamente. A este fenómeno se le llama
"Ebullieión".
Existen tres etapas diferentes durante eI proceao de
conversión del agua o vapor. E} agua debe estar hirviendo
antes que se pueda formar eI vapor, V el vapor
sobrecalentado no puede formarse hasta que eI vapor está
completamente seco.
En Ia primera etapa, el calor se aplica para incrementar Ia
temperatura de1 agua, hasta el punto de ebullicióncorrespondiente a las condicionee de presión bajo las cualee
ae proporcionó calor. El punto de ebullición ae conoce
normalmente como Ia temperatura de generación o saturación.
La cantidad de calor requerido para subir Ia temperatura
desde OoC hasta }a temperatura de saturación se conoce como
entalpia del agtra o calor sensible.
En la segunda etapa se proporciona ealor al agua hirviendoy, bajo condiciones de preeión conetante, el agua Ee
convierte en vapor sin aumentar Ia tenperatura. Esta fase
es la de evaporación o de calor latente; en esta fase, con
el vapor en contacto con el agua Iíeuida, eI vapor se
t7
encuentra en Ia condición conocida como saturado. Puede
estar "seco" o "húnedo" dependiendo de las condieiones de
generación. EI vapor saturado "Eeco" es vapor libre de
particulas de agua, vapor saturado "húmedo" ea ei qlue
contiene partículas de agua en suspensión. El vapor
saturado a cuarquier presión tiene una temperatura definida.si el agua se calienta en un reeipiente cerrado que no esté
completamente lleno, la preeión aumenta despuée de que se
empieza a formar vapor y este aumento provoca un incremento
de temperatura.
La tercera etapa comienza cuando el vapor a una determi-nada
presión se calienta por encima de ra temperatura del vapor
saturado a esa presión, eI vapor ae llama entonees
sobrecalentado.
El calor es una de las formas de Ia
S.I. para todae sus formas ea elunidad muy pequeña y a nenudo es
kilojoule (kj ) o eu múltiplo mayor
energía y la unidad del
Joule (j ). Eeta es una
conveniente utilizar eI(negajoule ) .
1.9. IA CAI,DERA.
E] término "caldera"
vapor para fuerza,
agua caliente para
se aplica a un diepoeitivo para generar
procesos industriales o calefacción; o
calefacción o para u6o general. Por
18
razones de seneillez de eomprensión, a La caldera ae leconsidera como un productor de vapor en términos generales.
Sin embargo, muchas caderas diseñadas para vapor se pueden
convertir en calentadores de agua.
Las calderas son diseñadas para transmitir e1 calorprocedente de una fuente externa (generalmente combustión de
algún combustible), a rtn fluido contenido dentro de la misma
ealdera. Si este fluido no eE agua ni vapor, pop ejemplo
Dow Therm o mereurio, a la unidad 6e Ie clasifica como
vaporizador (Generador de vapores) o eomo un calentador de
1íquidos térmicos.
De cualquier carácter que sea, este lÍquido debe estar
dentro deI equipo con las debidas medidae de seguridad. El
vapor, o agua caliente, deben ser alimentados en las
condicionee deeeadas, €el decir, de acuerdo con Ia preeión,
temperatura y ca]1dad, y en Ia cantidad que se requiere.Por razonea de economía, e} calor debe ser generado y
suministrado con un minimo de pérdidas.
1-9-1 Coml¡onentee de un generador de vapor-
La unidad generadora se compone de un fogón (o cámara de
fuego) en eI que se quemará eI combustible. Así eomo lacaldera propiamente dieha , €rr las unidades de1 tipo
19
paquete, tanto como en lae grandes centrales de fuerza,
eetán comprendidas también los quemadores de combustible, al
iguaL los controles y accesorios similares. En la
definición técnica escueta, s€ comprende como caldera
únicamente el cuerpo que forma eI recipi-ente y }as
superficies de calefacción por conveceión. Con Ia
aparición de las paredes enfriadas por agua para el fogón ,
supercalentadores, calentadores de aire y economizadores, se
creó el término "generador de vapor", para dar el equipo una
denominación más apropiada. Cuando eL hogar (o cámara de
fuego) es autocontenido, la palabra "caldera" Be
sobrentiende que describe a Ia unidad generadora de vapor en
su conjunto.
La capacidad de producción de ealor (cantidad de vapor por
hora), depende de los siguientes factoree:
1- Grado de combuetión en eI fogón.
2. Extensión de Ia superficie de calefacción.
3- Proporción en Ia que se distribuye Ia superficie,áreas de ealefacción primarias ( cal-or radiante )
secundarias (calefacción por convección) .
en
v
4, La circulación del vapor o de] agua y la de los gases
20
de la eombustión.
Para mantener la combustión, es necesarÍo euminietrar cierta
cantidad de aire y remover los productoe resultantes de
dicha combustión, mediante el tiro. Si Ia acción del tiro
natural (efecto de Ia chimenea) es insuficiente, se utiLjza
un ventilador (para tiro forzado, tiro inducido o la
combinación de ambos).
En lae grandee unidadee generadores de vaPor de }ae
eentrales termoeléctricaa, €I aire para la combustión es
precalentado (en un calentador de aire) y e1 agua de
alimentación es igualmente calentada en un economizador Por
medio del calor residual de los gases de la combustión.
Estos dispositj-vos nejoran Ia eficiencia general de la
unidad. SÍ se desea sobrecalentar eI vapor por encima de
Ia temperatura de saturación (que generalmente eolo se
requiere para el impulso de turbinas), se agregaa Ia
caldera un supercalentador.
La ealida de Ia cal-dera puede estar dotada de tapones
roecados, o bien de grifoo con bridas. Otros orificios se
destinan a Ia colocación de instrumentos, conexiones de agua
de alimentación, drenes, purgas, orificios de registro y
para otros propósitos por el estilo- Un montaje adecuado
2L
debe comprender una base, ménsulas de aPoyo y tirantee
colgantes o arnames.
El agua es alimentada a la caldera ya sea, por gravedad en
el- retorno (en instalacj-ones pequeñas) o por una bomba de
alimentación. En las calderas de vapor eI agua absorbe
calor hasta su punto de ebullieión. Ya convertido eI agua
en vapor, s€ acumula en la parte más alta de Ia caldera.
Por la diferencia de densidad entre e1 vapor y el agua. La
caldera se alimenta, VE sea en forma continua o
intermitente, de tal- manera que el nivel ae conserve
relativamente constante.
El agua se mueve dentro de }a cal-dera estableciendo una
circulación natural, elevándoge en cuanto entra en contacto
con la superficie interna caliente. Atgunas calderas están
dotadas de dispositivoe de circulación forzada. Si se
agrega una cantidad regular de agua dura a un sj-stema de
vapor, €s por 1o general neceeario eometer el a6fua de
alimentación a un tratamiento quÍmico, para eliminar las
impurezae, que regularmente ae componen de agregados o
concentraciones de sales solubres. Estas impurezae aon
expulsadas a intervalos o de manera continua, pop medio de
Ic¡s dispositivos de purga. Las instalaciones grandes
reguieren la instalación de desarenadores, para eliminar e1
oxÍgeno del agua de alimentación.
22
Las presiones de operación arriba de (3206 Lb/p:uLz) están
consideradas como presiones supercríticas; en estas
temperaturas eI vapor no se puede separar del agua, porque
ambos tienen Ia misma densidad.
Calderas convertibles son aquellas apropiadas para trabaiar
con quemadores automáticos de petróleo, €ás o al-imentador
mecánico de otros combustibles y que fácilmente pueden
eambiar de una claee de combuetible a la otra, Va' sea
empleando el quemador existente o bien con otro quemador,
teniendo en cuenta que el eosto de estoe cambios puede Eer
alto. Una caldera diseñada originalmente de fábrica para
un combustible determinado, e6 normalmente más compaeto y
tiene una eficiencia de operación mayor que una caldera
convertible. Esto se debe a que el productor de calor
(quemador) y eI transmutador de cafor (caldera), están
diseñados para operar junto con aceesorios complementarios.
Los Accesorios para Ias ealderas son todos aquellos
aparatos, instrumentos, conexiones y aditamentos íntimamente
ligados con las mismas o neeesarios para su operaeión,
control o mantenimiento.
L-9-Z Claeiflcación de lae calderae-
Las calderas ae clasifican basándoee en algunas de las
23
características siguientee :
L-9-2-L Uso- De acuerdo al uso reciben básicamente las
denominaciones de estacionarios ( las instaladae en tierra)y móvi1es (para navíos y locomotorae).
L -g -2 -Z Presionee -
1. Calderas de calefacción de baja preeión, 9u€ eompren
todas las calderas de vapor que no exceden de (l5lbrzpulgz)
y todas las ealderas para agua caliente o vapor que operan
a presiones que no exceden de ( 1601b,/pu1gz ) y cuyas
temperaturas no eobrepasan los 15Oo f. Referencias del
eódigo de calderas Asme.
2. Calderas papa generación de fuerza. Se consj-deran
dentro de ésta sección todae aquellas calderas cuyaa
condiciones de operación sclbrepaaan Ioe límites eeñalados en
el párrafo anterior-
L-9-2-3 l{aterialee- La selección de los materialee para
la construcción de calderae, está controlada por 1o
dispuesto en Ia sección II del código de calderae "ASME".
Las calderas para la generación de fuerza Ee construyen
usualmente con aceros eepeciales. Lae calderas de
cafefacción de baja presión, se fabricanr pop 1o general de
24
hj-erro colado o de acero, aunque algunas calderas para
eervicio donéstico, operados por medio de ga6 se
manufacturan de tubos de eobre.
L-9-2-4 Forma y pooición de los tuboe o flugeg- La
superficie de calefaeción de los tubos o fluses se puede
clasificar:
1. Por Ia forma de los mismos ( rectos, curvos o si-nuosos ) .
2- Por su disposición (horizontal, inclinada o vertical).
1-9-2-5 Combustión- La caldera puede Éer un recipiente de
presión operada por fuego o por otro sÍstema de suministro
de calor. Las ealderas operadae por fuego, reciben el
calor aplicado de Ia combustión de algún producto
eombustible. Una caldera no operada mediante fuego, reeibe
eI calor necesario de cualquier otra fuente que no Eea Ia
combuetión.
1-9-2_ 6
de:
Fuentes de calor- EI calor puede ser un derivado
La combuetión
gaseosoe )
1. de combustibles (eólldos, liquidos o
25
2_ Los gases calientes de desperdieio de otras reacciones
químieae.
La aplicación de energía eléctrica.
El empleo de EnergÍa nuclear.
L-9-2-7 Combuotiblee- Frecuentemente se diseñan lae
calderas de aeuerdo con eI combustible a emplear, por
ejemplo, carbón bituninoso, carbón pulverizado, Antrocita,gas natural, Aceite No.2 (ACPM), Aceite No. 6 (Fuel OiI),
leña y bagazos u otros productos de desperdicio.
1-9-2-8 Fluldoa- La idea general de una caldera se
concibe como un recipiente de presión, dedicado a producir
vapor de agua- Sin embargo, una gran mayoría de calderas
residenciales y muchas de tipoe más grandee, tienen como
finalidad el calentamiento de agua. Algunas calderas para
¡>rocesos industrialee se destinan al calentamiento de
productos quimieoe eapecialee.
1-9-2-9 Circulación- La mayoria de las calderas trabajacon ci-rculación natural, €rr algunas se utiliza Ia
circulacj-ón forzada (o circulación positiva), en cuyo
sistema eI fluido de operación es forzada "totalmente" a
través de la caldera, o Ee aplica una recirculación parcial
controlada.
3.
4.
26
1-9-2-LO Poeición de1 fogón- La caldera es un
diepositivo de calefacción externa, en el que la eombuetión
tiene lugar fuera de la región de }a ebullición del agua.
Todo el calor necesita ser transmitida por la suPerficie de
ealefacción para entrar en contacto con eI agua. La
localización de1 fogón eon relación a Ia caldera, se indiea
ya en la descripción del hogar, 9üE puede ser interno o
externo aegún las consideraciones siguientee:
1. EI hogar ee interno ei la cámara en la que ee desarrolla
la combustión está totalmente rodeada Por superficies
enfriadas por agua.
sl-
de
2-
1a
Et fogón es de combuetión externa,
caldera o si está conetruida abaio
1-9- 2-LL Contenido de loe tubos- Aparte
ordinario de caldera de cuerpo de acero, hay
generalizadas de ealderas de acero; la caldera
hurno o pirotubular y la ealdera de tubos
acuatubular.
éete es auxiliar
la misna.
del tipo
dos claees
de tubos de
de agua o
1,9-g Calderae de tubos de humo o plrotubulares- Estas
son ealderas dotadas de tubos rectos, rodeados de agua y a
través de cuyo interior paean'Ioe gaeet de la combustión.
Estos tubos se inetalan normalmente en Ia parte inferior de
27
un tambor sencillo o de un casco, abajo de} nivel del agua.
Las calderas de tubos de humo se usan principalmente para
sistemas de calefacción, para Ia producción de vapor
requerido en los proeesos industriales o como calderas
portátiles. Se construyen en tamañoe hasta unas 2OOO0
libras de vapor por hora La caldera de baja presión está
limitada a 15 lb/puJ-ez de presión de vapor y la caldera de
vapor para generación de fuerza, puede operar a una presión
de unas 250 Lb/p:ul.gz. La caldera de tubos de humo ae usa
generalmente en donde la demanda de vapor e6 relativamente
reducida (comparada con Ia demanda de lae grandes centrales
termoeléctricas) - No se utiliza para eI accionamiento,
porque no es conveni-entemente adaptable a Ia inetalación de
supercalentadores.
FIGURA 5.a Caldera de tubos de humo o pirotubular.
28
La caldera de tubos de humo tiene limitacioneg en cuanto a
su tamaño y en la adaptabilidad de su diseño. Tiene, sin
embargo, la ventaja de su gran volumen de almacenamiento de
agua, ademáe de su peculiaridad de compensar los efeetos de
Ias grandes y repentinas fluctuaciones en la demanda de
vapor. Debido a su gran volumen de agua, €1 tiempo que
necesita para alcanzar eu preeión de trabaio, partiendo de
un arranque en frio, €s considerabl-emente mayor que el
requerido por una caldera acuotubular.
Su posibilidad de sobreealentamiento es limitada y dePende
del tipo de Ia caldera. Con e} aunento de Ia demanda de
vapor, la temperatura de los gases se eleva rápidamente-
EI costo de una caldera de tubos de humo instalada es
relativamente bajo y considerabLemente menor que la
correepondiente caldera acuotubular de domo y como ofrece
condiciones favorables con respecto a aua costos de
fabricaeión, ea perfectamente adaptable a Ia producción
estandarizada.
Las calderas de tubos de humo de acero ae clasifican de la
manera siguiente:
1. De fogón externo (horizontalee tubularee de retorno, de
fogón de caja eorta, de tipo compacto).
29
2. De fogón interno (horizontales tubulares, vertieales
tubulares, tipo residencial).
1-9-4- Calderae Acuotubulares- En estas calderas los
tubos contienen en su interior eI vapor o el agua, mientrae
que eI fuego ee aplicado en la superficie exterior
de los mismos. Los tubos generalmente unidos a uno o más
domos, ee disponen ya sea paralelos al eje de Ia caldera o
en ángulo reeto con regpeeto al mismo.
Se emplean casi exclusivamente para presiones superioree a
las 150 lb/pu.l-gz y capacidades de más de 15000 Lb/h de
vaPor.
-,..- .l- 7¿
vados. DeCaldera acuotubular de tubos cur-dos domost .l'$"..r -. .-:i: -- -
I .- - ;. Caldera acuotubr¡lar de tubos cur-vados. De cuatro domos; --k='ú.'.-:;-i: '-.
Calderas acuotubulares.
ijnivslsiüa¡: - L 'üri0m0 de 0Ccidontc
Sección Eiblioteco
FIGURA 5.b
30
Debido a las menorest dimensiones de e¡us elementos
componenteg, y eu facilidad de contrarreetar loe efectos de
}a expansión, la caldera acuotubular es máe conveniente Para
lae grandee capacidades y mayorea presiones dentro de la
coruelativa seguridad de su dieeño.
Se elasifican de la manera eiguiente:
1. Calderae horizontalee de tubos rectos
2. Calderas de tubos curvados (de circulación natural,
calderas de circulación forzada.
1.1O. PERDIDAS DE PRESION PARA FTTJJO CODÍPRESIBÍ,E.
1-10-1 Velocidad del va¡xrr en la tuberfa-
La veloeidad del vapor en una tubería ee Ia razón entre eI
caudal y eI área por la deneidad:
\,I= m = m (lbr¡,zhora) x 144 pu,lg1 x t horap A Ei"" 6o min
pies 4
\,I=3.00 m (pie/min ) (1)d2F
. V es velocidad de1 vapor en Ia tubería en pielmin,
ur ea la rata de flujo de maea esta en Lbm,/hora,
p ee Ia densldad de peeo del fluldo en l¡bm,¡pleB y
31
d es el diámetro de Ia tuberÍa en pulg.
L-LO -Z Nrimero de Reynolds-
El número de Reynolds relaeiona las fuerzae de inercia con
las fuerzas viscoeas:
1 R = ;.V.d. = ;. m. d. = 4 rt (Lbn,/hora) x
-
+rl p.p.dz.u Tr d(pulg) u (centipoiae)
4
x l2pule x lcentiooise1 pie 2 - 42 ---lbm-nora x pl-e
1 R = 6.31 n (2)d.u
. m eB Ia rata de flujo de maaa en lbm,/hora,
. d ee eI diámetro de Ia tubería en putg. y
. u e6 la viecosidad dinámica en centipoise.
1-10-3- Congr¡mo de val¡or estima.do para cada r¡no de los
elementoe eegún loe fabrica¡rtes-
32
TABLA 1. Equipo y au respectivo consumo
1-10-4- Pérdidao de Preelón Por cada 10 pieo de longitud-
Una vez establecidoe loe Parámetros de funcionamiento de
cada uno de los elementoe conegnidoreg de vaPoP ( baño
turco, baño sauna, marmita, tanque de aÉua caliente) se
asunen }as condiciones de funcionamiento de1 sistema de
distribución, como son cantidad de vapor, Preeión de trabaio
y temperatura del vapor.
Vapor librae,/hora = 37O Lb/h
Presión de trabaio = 80 Lb/puLez
temperatura del vapor = 3t2o f
La fórmula de Darcy Weiebach para Ia pérdida de energía
mecánica en flujo permanente de fluido de una tuberia, €8 :
fL V2D2e = fr. (pies) ü2 (pies2,/see2)
d( pute )2x32 -2(piea/ee+zx 12 pulg
1 pie
Elemento Irb,¿]tor
marmltabaño tureo hombreebaño turco muieresbaflo Eauna hombreebaño sauna muiereetanque aEua caliente
805555N-40100
TOTAT 370
hr- =
33
hr- = LZ t it"_ = 0. 186 fr, üeZ*SZ -Z d d
h¡. (piee de fluido), L (piee), ü(pies,/seg), d (puIg)
Áe = hr-¿= 0.186 fr. ü2 ú + Áp =1 -292 x 10-3 __f.r.üeBL44 L44 d d
Se caleula Ia pérdida de preeión para una longitud de 10
pies
t horau= m = m(lbm/hora)x 3600eee
p.A p(Ibm/pleB ndzxlpiez4 L44 PuLgz
v = Q.0509 nd2F
Reemplazando u en ap y para una longitud L=10 pies
Se obtiene ¿Pr-o:
Áer-o = L.292 x lo-s fx 1O x p (O.O5O9 m )zd d2 p
¿P:.o = L.292 x lo-e x 10 x O.O5O9 mz fd6p
Áero = 3.35 x 10-6 mz f (3)d6p
. Áp1o es Ia eaída de presión en Lb/puLgz por cada 10 pies
de longitud
34
r f es el factor de friceión gue puede aer obtenido de1
catáIogo de CRANEa de acuerdo aI núrnero de Reynolds y aldiámetro de Ia tubería en pulgadas.
mea
dee
Ées
Ia
el
1a
rata de flujo de masa en Lbm/hora
diámetro en pulgadas, y
densidad de peeo del fluido en Lbm,/pieg
1.11. PERDIDA DE PRESION DEBIDO A VALVT'TAS Y ACCESORIOS.
Cuando un fluido se desplaza uniformemente por una tubería
recta, larga y de diámetro constante, Ia configuración de
flujo, indicada por Ia dietribueión de Ia velocidad sobre
el diámetro de Ia tubería adopta una forma caracterÍstica-
Cualquier obstáculo en Ia tuberia cambia Ia direeeión de Ia
corriente en forna total o parcial alterna la configuración
earacterística de flujo y ocaslona turbulencia, causando una
pérdida de energía mayor de la que normalmente se produce en
un flujo por una tubería reeta, Vá que las válwuLas y
accesorios en una línea de tuberías alteran Ia configuraeión
de f1ujo, producen una pérdida de preeión adicional.
La pérdida de presión total producida por una váIvu1a o
a CRAl.lE. Flujo de fluidos. pá9. 3 - LT
35
acceaorio consiste en :
1. La pérdida de preeión dentro de Ia váIvu1a-
La pérdida de presión en la tubería de entrada ea mayor
la que se produce normalmente, si no existe válvula en
línea. Este efecto es pequeño-
3. La pérdida de presión en Ia tubería de salida es superior
a Ia que se produce normalmente si no hubiera válvula en la
Iínea. Este efecto puede ser muy grande.
2.
que
1a
Desde eI punto de vista
tres caídas ¡ror separado.
eÉ la cantidad deseada
métodos bien conocidos.
experimental es difíci} medir }as
Sin emba?Eo, su efecto combinado
y puede medirse exactamente con
C#¡
Comparación de tubería con o sin acceeorioválvu1a.
io.-- a --ri- ¿ -----].- t' - +litl
FIGURA 6.
36
La figura 6 muestra dos tramos de tubería del mismo diámetro
y }ongitud. El tramo superior contiene una válvula de
globo. Si las pérdidae de presión ier y Ápz entre loe
puntos indicados, se encuentra que Áer eÉt mayor que Áee. En
realidad, Ia pérdida debida a la válvula de longitud "d" es
ier menos Ia pérdlda en un tramo de tuberla eon longitud "a
+ b"; las pérdidae expreeada6 en función de} coeficiente de
resistencia "k" de varias válvulas y accesorios de las
páginas A-46 a A-49 de} catáIogo de CRANE, incluve Ia
pérdida debida a la longitud de la váIvula o accesorios.
L.Tz. PERDIDA DE CAIPR
L - 12 -L Cilindroe concéntricoe-
Un caso típico de cilindros concéntricoe condueeiÓn
unidimensional, es un tubo aislado del cual fluye un fluido
caliente y cuyo exterior está expueeto a un medio
refrigerante. Se coneidera eI fluio en dirección radial
para tubos relativamente largoe. En condicionee de estado
estable, Ia rapidez de flujo de calor, a través de cada
sección será Ia misma y estará representado Por:
Tce.].Len¿e Tfof-
+ Ln(rz/rt2nKrL
+ Ln(re/rz) +2nKzL
q=2 nrt Lhr 2 nre L tt-
(¿ I
37
7ó
t'hc -'
Diagrama que ilustrauna pared cilíndrica
T frl a-
'lcaL ien ie
Ia nomenclaturacompueeta.
FIGURA 7.
' Tce.l-l-ente es Ia temperatura del fluido dentro del tubo
(vapor en nueetro easo)
Es la temperatura ambiente, o Eea, la
temperatura alrededor de} tubo - Las
temperaturag ae dan en grados farenheit.
' TfrÍo
.L
38
. 11, rz Son los radioe interior y exterior de1 tubo
(de acero o fundición)
. rs es eI radio exterior deI aielante.
es la longitud de tubería considerada
. hr V ho son las conductoncias interior y exterior
. Kr, Kz Éon Ias conductividades del material de Ia
tubería y deI aislante.
L-L2-2 hrndamentoe de convección-
L-L2-2-L Coeficiente de transferencia de calor I¡or
convección-
hc = Nu KF_ (O)
L
. eI número de Nueee1 No., es una cantidad adimensional.
. la longitud significativa L,
. Kf, conduetividad térnica del fluido.
E1 número de Nussel puede interpretarse fÍsicamente, como Ia
raz6n del gradiente de temperatura del fluido en contacto
39
inrnediato con Ia superficie, &I gradiente de temperatura de
referencia (TS-Tco),/L
L-L2-2-2- Convección Libre: Cuando Ia flotabilidad ee Ia
única f:uerza impulsora, Ia velocidad deI fluido está
determinada completamente por las cantidadee contenidas en
eI módulo de Grashof. Por 1o tanto eI número de Reynolds
no ee necesario para convección libre y la igualdad de los
números de Grashof estableee similitud dinámica:
Gr=FzÉgff-t*lLev2
Este modulo adimensional se llama número de Graehof Gr y
representa la razón de Ia fuerza de flotación a Ia fuerza
viscoea.
En la tabla A-3 de1 libro "Principios de transfereneia de
ealor" de Kreith, eetá tietada }a eombinaelón pze B / uz
para facilitad loe cáIculos numéricos. Las unidades
congruentee son:
p ( Lbm,zpiee )
u ( Lbn,zseg. pie )
B (L/R)
¡t ( pies,/seg )
L (pies)
trnrvErStrJüJ . u,i..í,0rno de oCCidOnto
Serción Eibliotoco
(6 )
40
. (T-To)oF
L-L2-2-3 Cálculo de Ia eonductancla l¡or r¡nidad de
guperficie:
. Cilindros horizontalee:
Una ecuación para el coefieiente promedio de transferencia
de calor deede eimples alambres o tuboe horizontales en
convección ]ibre recornendada por Mc ADAMS, es:
NUo = 0.53 ( GRo Pr)x (n)
Esta ecuación ee válida para números de PMNDTL mayores de
0.5 y número de Grashof entre lOB y lOe. El número de
PRANDTL se puede hallar en Ia Tabla A-3 del Libro"Prtncipio de transfereneia de calor" de KPEITH. Página 647.
I-L2-2-4 ConwecciÓtt forzada dentro de tuboe y ductoe-
E} coeficiente de traneferencia de calor puede calcularse
del núnero de NuseII, h. DH/K. Para fluio en tubos largos
o conductos, la longitud eignificativa en eI número de
Nussell es eI diámetro hidráulico DH, definido como :
DH = 4 Area de Ia sección transversal del flujoPerimetro mojado
(8 )2
2 KREITH FRAhlK. " Principios de tra¡rsfereneia de calor"; Pae- 392.
4L
FIGURA 8. Diámetro hidráulico.
1-12-3- Diánetro hidráulico para r¡na tubería-
DH=4(ndz/4\nd
DH=d
L-L2-4- Efecto del nrimero de Reynolde eobre
de preeión dentro detra¡rsferencia de ealor y Ia caída
flujo completanente eetablecido -
Para un fluido dado, eI número de Nussell depende
principalmente de las condicionee de fluio que Pueden
caraeterizaree por el número de Reynolde para fluio dentro
de conductos largoe Ia longitud característica tanto en el
número de Reynolds como en eL número de Nussel-I, es el
laun
42
diámetro hidráulico, o sea
RED=VDHÉ (e)ll
Para estudios téenicos, €l régimen de fluio en tuberías se
considera como laminar si el número de Reynolds es menor que
2000 y turbulento si eI número de Reynolde eÉ euperior a
4000. Entre estoe dos valores está 1a zor.a denominada
"crítica" donde eI régimen de flujo es impredecible,
pudiendo ser laminar, turbulento o de traneición,
dependiendo de muchas condiciones con posibilidad de
variación. La experimentación cuidadosa ha determinado que
la zona laminar pueda acabar en número de Reynolds tan baios
eomo 12OO a extenderee hasta los 4OOO0, pero estas
condiciones no se preaentan en la práctiea.
L,L2-5 Coeficiente de trameferencia de calor para fh¡"io
turbulento -
Para fluidos que tienen números de PRENDTL en eI dominio de
0.5 a 100 eolburn recomienda, sobre Ia base de datos
experimentales¡ 9u€ eI número de STANTON , ST = Nu = 0.023EF-
RED-o.2 sea multiplicado por Pr2/3, o eea:
f_I
St p?2'/3 - j = O.O23 R--o-z (10)
43
Generalmente en la literatura de transferencia de calor, &1
térmlno St p¡z,ze se le }lar¡a eI factor i de Colburn.
hc = 0.023 Ce G R.-o.2 Pr -zte (tt)
donde : G = fi.V. Esto eB la velocidad de maaa Por ple
cuadrado de seceión transvereal, en Lbm,/hr piez
hc = O. O2B cp pV R.-o -2 pp-2/8 ( lZ )
1 . 13. COMPROBACION POR TRAT{SFERENCIA DE CAIOR DE TOS
PARA}IETROS DEL FABRICA}ITE PARA EL TAI{QT]E CALMü,ADOR
Y EL BIIÑO SAUNA.
1.13-1- Tanque Calentador- Para analizar eI
funcionamiento del tanque ee debe de tener en cuenta que el
ealentamiento d.el Agua 6e logra a travée de un
intemcambiador de calor.
Por 1o cual Ia transferencLa de ealor de1 vapor al Agua se
realiza con Ia teorÍa de intercambiadoree de calor.
Una de }ae aplicacionee prlneipalee de los interca.mbiadoree
de calor es el cambio de Ia energía entre dos fluidoe en
movimiento. Generalmente los cambios en energía potencial
y cinética son despreciables y no hay interaccionee de
trabajo presentes. La caída de presión a travée
intercambiador de calor generalmente eE Pequeñan de
que la suposición de presión constante a menudo es
como primera aproximacÍón.
44
de un
manera
buena
EI intercambiador de calor que se uga en eI tanque es deI
tipo de un paao de cáscara de dos pasos de tubo figura.8.
E} fluido que fluye en los tubos ae llama fluido del tubo
(vapor de agua saturado), mientras que eI fluido que fluye
fuera de los tubos se refiere como fluido de cáscara (Agua
deI aeueducto).
FIGURA 9. Intercambiador de calor de un paso de cáseara,de doe pascle de tubo.
Los fluidos ae doblan alrededor de una vez doe vece€r o
muchas más veces para lograr un dieeño compacto que da por
resultado interpasos de tubos, etc. - Las lengüetas gue se
seña1an en Ia figura sirven para crear turbulencia en el
flujo de cáecara, con el cual ae mejora la razón de
45
transferencia de calor. En un período de tiemPo, ee forman
depósitog o escalas en Ia superfieie interior de los tubos,
requiriendo de limpieza periódica.
En este eistema es aplicable eI balance de energía Para eI
flujo estable con base en la rapidez:
e * WeJe = t(he - hr¡ + V2= _ vzr + B (Zz _ Zl)l m (1)
Se Eupone que Ia traneferencia de calor hacia el exterior
del equipo eE cero y que l'¡ es cero pueeto gue no exíste
trabajo de Eje. Además, log cambios de energía cinética y
energía potencial de lae corrientes de loe fluidos
normalmente eon despreciablee. En términoe de la notación
que ae mueetra en la figura
reduce a:
La ecuación anterior se
Energía perdida por e} fluido caliente = Energia ganada Por
el fluido frío
rnA (her hez) = mrr (hez her) = O Q) o en términos de
temperatura y calor específico asi:
mn Cpa, ( Tn,r Tez) = mB CpB (Tez - Tsr) = Q (3) donde :
= flujo de maea de} fluido caliente, €rI Lbn/h
46
C:pn = Calor egpeeíf ico deI f luido caliente, a presión
constante en BTUrzLbof
T¿,r = Temperatura de Entrada del fluido caliente en of
T¿,2 = Temperatura de Salida del fluido caliente en óf
h¿.r = entalpia de entrada del fluido caliente en BTU,zLb
h*z = entalpia de salida del fluido caliente en BTU,zLb
mrl = Flujo de masa del fluido frio, €rr Lbrn,/hr
C¡re = Calor específico del fluido frío, agreeión conetante,
en BTU,/Lbof
Tsr
Te,z
hsr
hsz
a
Por medio de ésta ecuación
de presión y flujo másico
son los más adecuados para
decir, comprobar que e}
Temperatura de entrada del fluido frío, en of
Temperatura de salida de} fl-uido frío en of
Entalpia de entrada de1 fluido frío, €rr BTU/Lb
Entalpia de salida del fluido frío, €n BTU,/Lb
Flujo de calor intercambiado entre }os dos fluidos.
Haciendo uso de las anterioree ecuaciones para el tanque
Ilega a:
m vapor (hen?r¡ap hea.r) = m agua (P agua (Teare.eua
Tent.sr¡a) = Q (¿)
Ee logra verificar si los datos
euministrados ¡>or eI fabricante
e} calentamiento del agua. Es
flujo de masa vapor a la preeión
47
dada eumple con su función de transmitir toda la energÍa
necesaria al Agua, para aeí después salir como 1íquido
eaturado y ser reeolectado como Agua de alimentación a Ia
caldera, para lograr comprobar eeto, se calcula la entalpiade salida del vapor, con ]o cual se conocen }as propiedades
a la salida del intercambiador.
Para el Agua:
Temperatura de entrada del Agua = 72of
Temperatura de ealida del Agua = 140 of
Calor espeeífico del Agua = Q.999 BTU,/Lbof
Flujo de maea de agua = L32O Lbm/h
Para eI vapor:
Entalpia de entrada = LL64 BTU,/Lb
Flujo de maea de vapor = 100 Lbn,/h
Entalpia de salida = ?
De la ecuación (1) se ti_ene:
heaL = hentve.rp - Elaelua-é-Qp e,eu+..1(I.e..I-a.grro - Tente.gllE )lllva.¡ror
hee.r- = LL64 - 1320 x 0.999 ( 140 - 72 )1oo
hea1 = 1164 - 896.7 = 267.3
hear = 267 -g BTU,/tb
48
Con las propiedadee para eI agua saturada, y teniendo en
cuenta que es un intercambiador de calor, la pérdida de
presión es muy pequeña; se puede considerar como eonstante,
entonces, s€ halla 1a entalpia del líeuido saturado y del
vapor saturado-
ConP=30Lb/P.o1-gz
hr = 2L8 -g BTU,/Lb
he = LL64.L BTU/Lb
hs = entalpia del lieuido saturado
he = entalpia del vapor eaturado
Se puede observar que el valor de entalpia hallado indica
que a la salida de1 intercambiador se obtiene una mezcla de
vapor y liguido saturado, como 1o que se necegita es conoeer
Ias proporciones de vapor y Iieuido en la mezcla de
liquido-vapor eaturados. Para conseguirlo Ee define la
calidad (x) de Ia mezcla a Ia salida del intercambiador.
X = lwe,nor =mtotal
(5), Esto en términoe de masa.lfl6 + lllf,
En términos de ental-pia :
x=hrn.=.r.-hfhe-hr
hmezer¿e. = entalpia a Ia salida de la mezcla
49
hs
hr
entalpia
entalpia
salida
salida
vapor
lieuidode
de
ala
ala
x - 267.3 2L8-g => x = O-O511164. 1 2L8.9
de Ia ecuación (5) Ee tiene : l( = m\.r€',pormtots,]-
O.O51 = e.ve.por100
lllrre.po:r. = 5.1 Lb/h
Illgote,]- = Illrre,¡ror * Illll-qrrl-do => müotc¡,1 - lllrre.por
IIILl-q = 1OO - 5. 1 => IrlLl-q = 94.9 Lb/h
Como se puede observar a Ia salida del intercambiador
calor al vapor a entregarlo la mayor parte de Bu energía
agua y sale eomo Liquido saturado.
Lo que indica que Ios datos suministrados por eI fabricante
son correctos, es decír, 9ü€ las 100 Lb/h de vapor a una
presión de 30 LB/p:ul.gz que ae le apliean a1 tanque cumplen
con la función de calentar eI agua dentro de este-
1 . 13.2 BAÑO SAT'NA.
Para comprobar que los datos suministradoe por eI fabricante
de baños sauna se ajustan a los requerimientoe del baño
Universidod iul0n0m0 de 0ccidcnfo
Secrión Bil¡iiotero
de
aI
50
sauna del Ctub, B€ realizó un estudio de transferencia de
calor, €B decir, gu€ los Parámetros de presión fluio de
masa, longitud de tuberÍa, # de aletas etc. ' sean correctos.
1-13-2-]-- Cantidad de calor tranemitida por el tubo-
A =hpromedl-o-A-(Ts:<t'tLrbo-foo) (6)
hlrromecrro = coeficiente de transferencia de cal-or por
convección, en BTU,zh Piez of
A = Area de la superficie deI tubo, Brr Piez
Ter<¿ -r = Temperatura Exterior de1 tubo' en of
Jco = Temperatura de} cuarto, €rl o f
Para calcular eI calor gue cede Ia tubería aI cuarto se
deben tener en cuenta las eiguientes suposicioneE:
- Ia temperatura de Ia superficie exterior del tubo es igual
a Ia temperatura del vapor.
Existen condicioneg de estado estacionario-
h¡rrom = Nr., p:nomedío KL
51
Nu prom = Q.bg (GRD. Pr)k
GRD = l'e. (Te:<r - fo) DB
v2
Para hallar las propiedades del Número de Nuselt y de
Grashof se debe detener en cuenta la temperatura de Ia Pared
Tf, definido según:
Tf = Text * Tco = 228 + 8O => Tf = 154of22
Con Tf: 154of De Ia Tabla A-3 De Kreith se obtienen los
valores de :
Fz ee = L-Z x lOe L/of Piee$2
Pn = 0.697
K = 0.0163 BTU/h pie of
GRD = L.2 x 106 (228-80 ). (O.OBZ¡e
GRD=1.18x106
Ra - Pr GRD = Q.697 x 1.18 x 106
Ra. = 8-2 x 104
Como 104 ( Re. ( lOs
52
Nu prom = 0.53 (8-2 x 104)r{
Nu. ¡rrom =8.97
hr,-om=8.97x0.0168o.087
h¡,rom = L.73 BTU,zhr Piez .>f
Q = n.D.L. hprom (Taxr - Tco)
Q = wx 0.087 x 51 x (1.73) (228-80)
Q = 3569 BTU,zhr
Este es eI calor disipado por una tubería sin aletas en una
Iongitud de 51 pies
1-13-2-Z Cantidad de calor tranemltida por laa aletae-
Q¿ = N. A-. h¡'rom [a (T.:rt - fco) (?) donde:
N = Número de aletas, Ias cuales son determinadas Por eI
fabricante de acuerdo a la longitud de la tubería ( 1OO
láminas por 3 -28L pie )
l.f = 1OO láminas x 51 pie3.281 pie
53
N = L554 }áminas
Ae. = área eeccional de Ia aleta, €rI Piez
Aa=bxt
[ = ancho de Ia aleta (pulg)
t = Espesor de Ia aleta (pulg)
Aa = 0.016 x 3 = 0.048 pulgz
Aa. = 3.3 x lQ+ piez
iia = Efieieneia de la aleta, Ia cual ee caleula como una
aleta rectangular infinita, €B decir, 9ü€ L>>t, entonces:
iri. = { tt. A. donde :
h¡r*om p Lz
K = Conductividad térmica del material de la aleta' para
Iámina de Acero
K = 38 BTU,zh pie
P = PerÍmetro de Ia aleta, en pie
P =2 (b+t)*2b
P = 2(g)
P =6pulg=Q.5pieL = longitud de la aleta, en pie
L =3pulg=O.25pieAa. = 3.3 x 1O-4 piez
hprom = 1.73 BTU/h piez of
,ta' = |
54
38x3.3xlO-4L.73 x 0.5 x (0.25)g
I a = 0.48
De la ecuación (7,) ee obtiene eI flujcl de ealor disipado
por lae aletas:
Qn = 1554 x 3.3 x 1O-¿ x L.73 x 0.48 x (228 80)
Qn. = 63 BTU,/h
EI flujo de color total disipado por la tubería con aletas
hacia eI euarto es Ia dada por:
Qrotg¿¿ret->ado = Qeln ALetae * Qcoto Al-etat
Qrot¿r.=3569+63Qror.cr-arel-pe.cto = 3632 BTU/hr
1-13-2-3 Determinación de las propiedadeo del fluido o Ia
ealida del baño Eanrna.
1-13-2-3-L F1ujo de calor a la ealida de1 baño Banrrra-
La cantidad de calor por hora a la salida de} baño sauna.
Está determinada por Ia ecuación:
Qear = Qe Qatet.¡r¿eao
55
Q. = flujo de calor que entra a la tubería de1 sauna, €rr
BTU/hr, €1 cual se determina con las propiedades del vapor
a la entrada, es decir, con : P = 20 LB/puLgz, m = 40 Lbm/h
Q.=m(hent,-hea,r)
Qe = 40 (968)
Q. = 38720 BTV/h
Qdrelpa.ao = Flujo de caror eedido por ra tubería ar euarto,en BTU,/h
Q¿r-er-¡re.cto = 3632 BTU/h
Qeat=38720-3632
Qeat = 35068 BTU/h
1-13-Z-3-Z Preeión a la ealida de Ia tubería-Velocidad de1 vapor:
V - 3.06 m
d"o
m - 40 Lbn,zh
d = 0-824 pulg
p = 0.05 Lb/pLee para vapor aaturado a ?OLB pulgz segúnCrane páe. A-27
V=3.06x 40(O.824)" x O.O5
56
\/ = 3605.4 pie,/min
\r = 2.L6 x 1ge pielh
. Número de Reynolds : Re = 6-31 m
d.u
u = Q.139 centropoise, según Crane pág-A-3
Re= 6-31 x40O.824 x 0. 139
Ra = ?2O4
Pérdida de presión : ¡, P = 3.35 x l0-e mz fLd6p
[ = longitud de Ia tubería en Pie
f = factor de fricción, se obtiene de] catálogo de Crane
Páe.3-38
f = O.O5
Á p = 3.35 x 10-e x 40 x 0.05 x 51(O'824)6 x O'05
Áp=O.O17Lb/plul-cz
Como se puede obeervar Ia pérdida de presión Por longitud de
tubería eE muy pequeña, 1o cual indica que la Presión a la
salida se podría asumir como :
57
Pe = Pe = 20 Lb/puLez
1-13-2-3-g Entarpia real del fruido a la salida del baño
t'atlna-
Se puede determinar por la siguiente fórmula :
Qea]. = lllea.l ( henr: - hee.]. )
hea,l-=hsnc-Qeall[Iee.]-
hen¿ = entalpia de entrada de1 vapor con p= 20 Lb/puLgz
hen¿ = 1156.3 BTU'/Lb
Iltee.t = Ftujo de masa a la salidattrea.r- = 4A Lb/h
Qear = Flujo de calor a Ia salida de }a tuberia
Q.*r = 35088 BTU/h
hear=1156.3-3508840
heal = 279 BTU/Lb = hmezcla
con eeta entalpia de Barida ae determina que el fruido a l-a
salida es una mezcra de vapor y liquido saturado, puesto que
conp-20Lb/puLgzhe = L96-27 BIU/Lb V he = 1156.3 BTU,/tb
he = entalpia del líquido saturado
he = entalpia del vapor saturado.
58
1-13-2-3-4 Calidad de Ia mezcla- Para determinar lacantidad de vapor y de líeuido presentee a la salida del
baño Bauna, €6 necesario deterrninar Ia ealidad (x) de
acuerdo a:
.x = hmezcla - hc = 279 - Lg6-27he-hr
x = 0.086
960. 1
X = lllr¡a,x>orMTOTAL
Llrra.por = X fiTOTAL
Illrra.¡>o:r.= O.086 ¡¡ 40
lllrre.por= 3-44 Lb/hr
La cantidad de flujo de liquido saturado eetá dada por
III,IFOTAL = Illva.¡ro:r. * ttll-!-qrri-do
mliq=müot-IIIr¡a.I)
Il)lr-q = 40 3-44
tflr-r-q = 36.6 Lb/h
Esta es la cantidad de lieuido saturado que Ére forma en una
hora después de haeer pasar el vapor por toda }a tubería del
sauna.
59
Por todo 1o anterior, se puede afirmar que los parámetros de
funeionamiento dados por el fabrieante son aeertados y
eorresponden a cálculos realizados y tabulados en catáIogos
disponibles en cada casa fabrieante.
-
$ UnirrttiOo¡ rul0n0m0 de Oaidcntc II Se(rión Biblioteto Ir -----
'-------t
g8E=oEEEEE€tE;EEÉtr{¡Pb!1 Cr
.gs€od1fhocPPEOD¡¡E.- -t:ñetr6E
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F
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'rt
CDqo
b\(!(I}G¡
trJfCIz.É
h^(fctlo
ctl
(lsoi
(r)qr(v
q)tr
2 - CAr,ctrrps
2.L. PERDIDAS DE PRESION EII IA IT'BERIA DE VAPOR.
Z-L-L Cálculo de} flujo en los diferenüee ranalee: De
aeuerdo a los planos 1oe reeultadoe se tabulan en Ia tabla:
TABLA 2. Flujo de masa en los diferentes tramos.
2-L-2- Velocidad dlel vapor en la tubería- Se utiliza lafórmula (r) de Ia parte de vapor :
\,1 = 3.06 m
d2o
p = 0. 18 lb,zpiee Para vapor aaturado a 8O lb,zpulgz según
8r Tramo 8r lb,zhr
QrQzQaQ¿QaQeQz
1-Z2-3244-54-66-76-8
37010027080
19080
110
catálogo de CRANEe
Se utiliza
62
Ia fórmula (Z), de2.1.3 Nrimero de Reynolde:
Ia parte de vapor:
Re = 6.31 r¡d.u
u = 0.091 centipoiee eegún eatálogo de CRANE, Página A-3
2-t-4. Pérdida de presión por 1O piee de longitud:
utiliza Ia fórmula (g), de la pante de vapor:
A¡llo=3.35x10-6 n2fd6p
Se elabora Ia siguiente tabla para facilitar loe cálculos de
velocidad V, número de Reynolde Re, V Ia pérdlda de preeión
por cada 1O piee de longitud ¿p1o; para dlámetros nonlnales
de 3/4, 1, 1% pu1g. Ioe diámetroe interiores d para ehedule
4O seeún catálogo de CRANE
8 CRAllE. Flr.r.io de fluidos; Pág. A-27-
TABLA 3. Determj-nación de Ia pérdida de10 piee de longitud en funcióny del factor de frlcción.
oó
preeión por cadade1 fluJo násico
2.2. PMDIDAS DE PRESION POR VAI,WIAS Y ACCESORIOS.
Las pérdidae que ee tienen en cuenta para loe cáIcu1os en
este sietema son 1as que se presentan en loe aecesorios
(codoe y conexionee en T) ya que las válvu1ae que se
utilizan en eI sistema son válvulas reductorae de preeión,
en lae cuales ya eetá determinada la pérdlda de preeión.
Lae otras váIvulaa que ee utilizan Eon lae de tipo compuerta
que no representan pérdidas eoneiderablee.
Se utllizan 6 codos de 9Oo, cuyo coeflelente de
resistencia ee l(= 30 ft y 3 conexionee en T con un l(= Z0ftpara flujo directo y t(= 60 ft para fluJo deeviado a 9Oo.
= factor de fricción para tuberÍae comercialee de Aeero,
halIa en la Tab1a A-24 pág. AZ-46 del Libro de CRANE, con
diámetro nominal de Ia tubería.
frse
eI
Dlánetro Nominal d V Ra áeroxlO-63/4 (0.75)
1 (1,00)
L4 (1.25)
o .824
1.049
1.380
25.O4 n
15.45 m
50.25 n
84. 15
66. 10
50.25
m
m
m
48.99 fmz
14.65 fmz
3.7?, fmz
Flujcr directo l( = 20 ft
64
Flu.io degviado a 9Oo K = 60 ft
'i
CODOS ESTA¡JDARCONEXIONES ESTÁNDAR EN "T"
*s--i LI
I
alF¡as}'F9srr€.!!
Flujo directo .... - -.. K = 20 frFlujo desviado a 90o .. K = 6O f7
45"
f{iK=t6fy
FIGURA 11. Accesorioe.
La longitud equivalente se halla en la51 de CRANE con el diámetro interiorcoefieiente de resisteneia K-
figura A-25 b r>áe.A-
de Ia tubería y el
para cada tramoLos resultados
encuentran en la
eorreapondientes
tabla 4.
I
dgoEJ+)
ú
ousoEúLl.Io
flh-3trA
4\&J
lrrDrhrOaaao-0
!lhür!l-Oatroo0
oonhilltailo!'
$ntC-B!tlooo
t ñl ftlrvl4tttf
!l-0
nÍlÍlr-o0trloBo
h-r!lDfuoartooo
raso-
I
-óJ-üJJ>.Íh>cooJrtr
nfitoh
ttlilflo
nlront¡aúoe
F
noDfta
rrl\l
E)Fonltl
rOOCF
OCrlararohñ
nilolfa
tnh
nt\úGl
atloto
LvJ
oI'6.LüoCJOOJ--F
rol!úaoo¡tl
l\t\hrIF
TT¡Fú$vltl
crtrNilfln
ooooaoltl
.FF
ilfllrl
trlrlF:!raloooooff
FF:
9$r0ftl
r0ú$ooo
r¡r0úooollaooo
CCrfDn¡r¡tlooo
flil01
flhg-
-5LA{\ ¡J
;$s0t!lp
ttl
-0É
rDOtfhllpro0
ttloo6
l\nllO-O-OÉaaa
-O0
ñIotDt!rr(rfX
Foor ¡Gl
OO. gl
9futlohtll-O
tafooo
fiIcrolo:rfft(
-oE¡ ¡GlDO r
ft
t\ill\0tO-fitoo
ttloco
l¡oono$úrNflITIoooralcoo
BnnrDrtOoooocottlooo
O¡DO-0\-oilocoo
ltlaoo
onoñoglolll'aoottlco0
Enoflilrüo0r?tooÉaarooo
onol\Ogroottoootttooo
oonDnt\ooooaottroo0
3E
nnal
N!\ñIñD$-Ígt-toot\t:
ncn¡¡l\lsüs
nI
8t\hftl rl roFO¡rfll\Ofl-r
iloeoof\lt\flcrtnll
nnaa
o$l\onrt$nn!tfgoF'
sgFü#$
nnll
tD-f\!tl\t{flfln0rl\g)
c..-t\s
f!L
0!?rttarlúúfiisonn
tllroOrlotnnoNr
O!)rltl
0--t0f\rfr-tr¡tN
ru rtIt
o$tEO-ofll\(\t r
$ n.l\tal
}\¡?9nool\oúrlil-
al rt¡loúc0o-Oilt\ltlr
tnottr
t$ñlnli0F$trñt:
UI
EJ¿
tt0rofl!tooEo
rtl0--
rt'|Efllfoooo
lla0--
tr|Écltooootll
O--
toofltooooa!a
0--s$8ooo,ji:
r?ooNtaoo$ltl
O--
l}ooIrt rl oooo
atfO--
LE
oE\eJ
olro
oo!
o!\fl
oo o$F
co o::oIcEl-
flI
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il
tI
il
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I
t
hI
s
oI
r¡
+
oEoc3
rf?6(,
cIE
:Ioto
o?ü:E¡'CI¿
I
ItcJocF
66
z-3- SEI,ECCION DEL ESPESOR DEL AIST,A}IIM{TO.
Para ésta selección se utiliza eI catálogo de cañuelas de
FIBERGLAS.
TABLA 5. Determinación del esPesor del aielamiento-
Para una temperatura ambiente de 8Oo f ( 27oC ) -
2-3-L Convección f,orzada-
2-3-1-1 Coeficiente de trangferencia de calor : Para
calcular eI coeficiente de transferencia de calor por
convección forzada, B€ utiliza }a fórmula (S) el diámetro
hidráutico es igual a1 diámetro interior de Ia tubería.
Por 1o tanto, Ios números de Reynolde aon los calculados
anteriormente.E}fIujoesturbu}entoPorserIosRED>4000.
Para calcular eI eoeficiente de transferencia de ealorr e€
utiliza Ia fórmula (L2)z
Dlámetro Nominal del tubo (Pule) Espeeor(pulg)301of a 4O0oJ
3/4
1
L4
2
z
¿
67
hc = 0.023 Ce ¡ V R.-o.z P?-2/8 (U)
De Ia Tab1a A-3 de KREITH, B€ obtienen los valorea de c¡',
p u y Pr, para una temperatura de 3l2of, pop interpolaeión
entPe 3OO y 400óf.
TABLA 6. Propiedades del vapor de agua a 312ó f.
Introdueiendo los valoree hallados de Ce, p, H, Pr, se puede
hallar h. en función de Ia velocidad y de] número de
Reynolde:
ho = 0.023 x 0.475 x O-O322 x 0.958-2,/3 x V x R.-o,2
hr: = 3.62 x 10-4 V R.-o.z V (pie,Zhora)
tlc = 3.62 x 1O-4 V pie x 60 min R.-o-zmin t hora
Tof
CPBTU,zlbr¡ of B
Lbm,/pieeF
Lbn,zpie E egPr
300
4AA
3L2
o -476
o.472
o.475
o.0327
o. 0289
o.0322
0.960 x lo-e
1.09 x 10-6
0.975 x 10-6
0.963
o,924
0.958
he = O-O22 V R--o.z V (pie,/min) h.(BTU/píezhr of )
68
Con esta eeuación se pueden obtener valoree de hc
(eoeficiente de tranaferencia de calor forzado por
conveeción) para diferentee valores de diámetros internos,
teniendo en cuenta los diferentes tramos se tabulan los
distintos valores de hc en la tabla
Se calcula la transferencia de calor de acuerdo a la
fórmula (¿ i
Tca,l-l-ente Tfrta.
+ Ln (rz/r:) +Ln(re/re) + 1ndr Lho ZnKr L ?wKz L nde L h.'
Se calcula primero, la transferencia de calor por pie de
longitud- El valor de Ia conduetividad del aislante se
obtiene de La tabla A-2 KREITH, para material aislante de
lana de vidrio empaquetada, el cual correeponde aI
suminietrado por fiberglag, E1 valor de ho se halla en eI
catálogo de cañuelae de FIBERGLAS-
Kr = eonduetividad térmica del material de la tubería.
Kr = 26 BTV/hr Pie-of según para Acero
Kz = conductividad térmiea del aislante
69
Kz = 0.029 BTU,rhr pie of según tabla A-2 de KREITH para
aislante lana de vidrio.
hc¡ = Coeficiente convectivo de transfereneia de calor.
ho = 0.26 BTUrzhr pie of Begún catálogo de cañuelas de
FIBERGTAS.
Los resultados correspondientee para cada trano se encuenEran en
Ia tabla 7.
[-:==-:_$universidod-*ffi,rf$_ Sección Eibtiorsco fi---___
_
7A
TABLA 7- Pérdida de ealor de cada uno de los tramoe de tubería.
Tramo d V( Pie,zmin )
Re heBTU/Pi-ezlrn of
QpaeBTU,zhr-n{a
LPie
aBTU,zhr
1-2 011
824o49380
gz6457163304
I51
31135.52445718592.5
251610
746818
19.862L .8024. Lg
17.063383714L?'
819168
23 011
824049380
?,5041545893
841566105025
9. 045.853. 57
19.2621. O022.98
24 .6t473516565
988154
24 o11
824049380
67604t7L24LL
I51
22720.5L784713567
zo. ooL2.957.91
19.782L -6823 -99
21.3342L.9L462 - 43511.71
4-5 011
824049380
2003.2L236
7 L4.4
673252884020
7.564.89?, -59
19. 1120 -7822.64
33. 14633.30688.65750.?,9
4-6 011
824049380
475729351696
657
15988.5125599547.5
15. 109.785.97
19.6621.5023.72
86. 61L702-L8622A54
951139
6-7 o.8241.0491.380
2003.212367L4.4
673252884020
7.564.892.99
19. 1120 -7822.64
8.86169.31184.11200.59
6-8 o.8241-0491.380
2754.41699 - 5
982 .3
9856.5727 L
5527.5
5.556 -323. 86
19.3321.0923. LL
28 -54551.68601.91659.56
3- EI,ECCION DE I,A
Y ACCESORIOS
TUBERIA, VALVI'I,AS
DEL SISTE{A.
3. 1 . TUBERIA DE ATIMENTACION Y RET'OR}IO -
Con los resultados obtenidoe en las Tablae 3 y 6 para lapérdida de presión y pérdida de calor respectivamente, sE
obtiene una base para Ia escogencia de Ia tubería más
adecuada para e1 eietema de dlstribución de vapor, €1
análisis Ee realiza para 3 diámetroe distintos de tuberia
comercial (3/4, L, 1'4 pulg), en los 3 diámetroe Ia pérdida
de preeión es muy pequeña, presentándose mayor pérdida en Ia
tubería de 3/4 pu1g. La pérdida de calc¡r e6 muy eimilarpara los 3 diámetroe preeentándose la mayor pérdida en Iatubería de L4 p:ul-e.
Teniendo en cuenta Io anterior ae eacoge Ia tubería de 1
pulg de diámetro como }a adecuada para transportar eI vapop,
ya que preeenta condieionee intermediae de pérdida de
presión y de calor comparadas eon las de 3/4 v Lrl- Además
de que también su costo es intermedio.
72
EI material de Ia tuberia es el mismo que eI escogido para
los cáIculos, 9ü€ es tubería limpia de Acero Comercial.
Las eepecificaciones para esta tuberia son :
TABLA 8. Eepeeificaciones de la tuberia de acero de 1 pul.de diámetro
Para Ia tubería de retorno Be utiliza una tubería de }as
mismae características que Ia de alimentación es decir : 1
pulg de diámetro, de acero cedula 40, etc.).
3.2. VALWT,AS Y ACCESORIOS.
El sj-etema coneta de váIvu1as reductorae o reguladorag de
presión, váIwulaa de globo, cheques, termómetroe,
manómetros, codoe etandard, conexlón en T, Ios cuales eetán
ubicados en las poeiciones adecuadas papa el correcto
funcionamiento de cada uno de los equipos o elementos (ver
plano de1 eietema).
Cuando Ia demanda de vapor es baja y no
control constante muy precieo, entonceB
es
se
necesario un
utiliza una
TamañoNominaldeItubo( pule )
DiámetroExterior(pulg)
CeduIa( ehedule )
Eepesor dela pared(pu1e)
Diámetrointerior(pule)
Areatraneverealdel metal
( pule )
I 1.315 40 0.133 1.049 o.494
73
várvuIa reductora de presión de aceión directa (ver anexo
1)- Son de gran importancia las válvulas reductoras de
presión, puesto que eetas aon las encargadas de reducir lapresión que viene de la caldera (80 LBlpu1gz) a la presión
de funcionamiento de cada uno de ros elementos coneumidoreg.
Para e1 sietema de distribución €re eligió ra várvulareduetora de preeión BRV de 1 pulg, cuyac características60n :
. Cuerpo de bronce con conexionee rogcadas.
Tres rangos de presión reducidar 6€ proporcionan tresresortes eodifieados por col-or, grie de 5 a 25 Lb/p:uLEz,
verde de 20 a 60 Lb/pul.gz, naranja de 50 a L25 Lb/p:uLez-
. Condieión máxima aguas arriba : 25O Lb/puJ,ez , eaturadas.
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75
3. 3. EI,ECCION DE IA CAI,DMA
El equipo báaico de una instalación para producir vapor
ciertamente eI componente máe coetoso del conjunto, €6
ealdera, pop Io cual ee de suma importancia la escogencia
esta. En lae condieiones actualee de la economía ae
necesita obtener, desde un principio, e1 máximo de economía
y de eeguridad en el eervicio de1 conjunto a un costo
mínimo- Este objetivo Be logra por medio de un riguroeo
eetudio. Para que todos loe componentee y acceaorios que
forman parte del sistema de distribueión de vapor guarden
entre eí Ia relación equilibrada conveniente. Cada
elemento debe conaervar una proporeión determinado con
relación a los demáe- Tanto eI propietario eomo e1
ingeniero, así como el fabricante, tienen un interés común
en la obtehción de una inetalación 1o máe efieiente poeible
y esto requiere su más íntima colaboraeión. Para asegurar
la selección comecta del equipo de cor¡buetión y del que
genera el- calor y su congruente adaptabilidad entre ai, hay
que considerar minucioeamente eada detalle,independientemente deI tamaño de }a unidad.
Una elección eatlefactoria refleja un alto sentido de
Responeabilidad; Ia seleceión de accesorioe y elementos
inadecuadoe o descompensados entre aí, ocaeiona problemae
gü€, a Ia postre, afectarán a todoe los interesados.
v
la
de
76
3-3- 1- Factoree determinantes para Ia eeleccion de
equipoe -
selección de equipos para Ia generación de ca1or, se basa
loe siguientes datos previoe:
La
en
1.
2.
3.
4.
Cantidad requerida de vapor
Preeión, temperatura o clase de vapor que ee necesita.
Previsión de necesidades futuras.
Loeallzación y objeto de Ia lnetalación.
De acuerdo a loe anáI1eie realizados en baee a lae
necesidades establecidae por el club, se han determinado una
serie de parámetroe y condieiones de funeionamiento de loserementoe conetitutivos der eietema de generación y
distribución de vapor, da tar modo que con dichos parámetros
ee posible la eerecclón del equlpo que ofrece eI rendlmiento
máe adecuado con los menoree coetoe de invereión.
La eelecclón del equlpo de ealdera Ée hace teniendo encuenta todo 1o anteriormente citado en eI eetudlo. Irae
eepeclflcaelones y caraeterfetlcae del equlpo eeleccionado
dadae por la caea fabrleante (Colmáeulnae, Ver Anexo Z) Eon:
77
3-3-2- Caracteríeticae-
Caldera Vertical de 15 BHP
Producción de vapor: 517.5 libras de vapor eaturado por hora
a 212oF de temperatura.
Juntae soldadae a fueión eléctricaTuberfa de acero expandida
Presión de dleeño 150 PSI6
VOLTAJES: Para controlee LLO/L/6O
Para motoree 220/3/60
COMBUSTIBLE: Aceite NQ 2 ACP\I
Quemador de tiro forzado.
Control de calidad: Soldadura con rayoa X y ultrasonic.Prueba de funclona¡niento en fábrieaCertlflcado de fábrlca de lae Líminae y tuberÍa ueadae en lafabricaclón de partee de pneelón.
3.3.3 Conüro1eg y acceeorloe.
1 Manómetro
1 Control de nivel de agua compueeto de eolumna tntegral de
agua con nivel vieible, interruptoree de mercurio para
control de nivel bajo.
Control de bomba de alimentaeión y alarma.
78
Válvula de eeguridad eegún Códlgo ASME
Cheque y Válvu1a globo para entrada de agua
Tablero eléctrico con loe eontrolee de combustión ON-OFF,
arranques para motores, pilotos indicadoree de
funeionamiento y alarma.
3.3.4 Quemador.
Un quemador de tipo forzado para ACPM, de 138.000 BTU por
galón.
Coneumo : 4.6 GPH, con todoe }oe controlee y acceeorlos
necesarios para funcionamiento completamente automático, eon
loe elgulentee elementos:
- Motor eléctrlco a 115 voltios, 60 clcloa
Ignición eléctrlca eon eleetrodos y traneformador de altovoltaje.
- Ventilador para aire de combuetión.
Bomba para atomización de combustlble.
Filtro para combusti-ble.
7g
3-3-5 Sistema de alirentacíón-
La ealdera llevará una unidad para reeoleceión de
condensadoe y alimentación de agua que comPrende:
1 Tanque metá1ico con au€t reepectivas bocae y baee en
ángulo.
a
1 Motobomba modelo eepecial para agua caliente, con motor
eléctrico trifásico.
1 VáIvula flotadora de nivel, ün termómetro, un manómetro,
válvulae y aceesorioe para interconexión del tanque y la
bomba.
3-3-6 Acabado-
El euerpo de Ia caldera eerá aielado con lana de vidrio o
mineral, recubrimiento exterior metáIico. La totalidad de
la ealdera llevará plntura de aeabado en eemalte.
3. 4. ANALISIS ECOT{OMI@
El objeto de éete análieie es determinar si realmente eE
beneficioso utilizar vapor en vez de energía eléctrica. Es
deeir, Bi los costoe de operaclón logran reduciree en un
Univcrsidod aui0n0m0 ds 0ccidcntc
Sección Bibliotoco
8o
alto porcentaie, de tal modo que se justifique }a invereión
en el nuevo sietema a oPerar.
Iniciatmente ae efectuarán los análieie para loe elementos
cuyo funcionamiento se debe a Ia energía eléctrica-
Loe cálculos para loe elementoe eléctricoa se hacen en baee
a la potencia en KW de cada uno de loe aparatos,
determinando así el conÉumo en K[^IH al'mes' para eI cual
existe una tarifa fiiada por la emPreaa de energÍa
correÉpondiente .
E} Club eE una entidad de tipo comereial, Por tanto, la
tarifa a cobrar es de tal tiPo.
Según dato suminietrado por eI Jefe deI área de Faeturación
de Iae Empresae Municípalee, eI valor de el K9{H,/mes es de
53.574 pesoe. Este valor ea para el mee de abril, Para los
meaee eiguientee tendrá un incremento de 2-23% cada mest.
El análisie de eoeto de energía se realizará Para 12 meees.
Para determinar eI eosto del KFIH,/nea ae utiliza Ia siguiente
ecuación:
Kl.lHlmee = KWr x 20 % x h' (1)
81
KWH,/mes : Consumo de kilo watts hora al mes.
KWr : Poteneia total de los equipoa en kilowatta
h' : Tiempo total de ueo de loe equipoc en horae al mee.
EI 2Q% ea un factor de ajuste que aplica Ia empreea.
Los datoe de potencia y tiempo de funclonamiento de los
equipos se dan en Ia eiguiente tabla :
TABLA 9. Condleionee de funcionamiento de loe Equipos
Aplicando Ia ecuación (1) con Ioe reeultadoe obtenidoe en Ia
tabla I se tiene:
KWH,/mee = 77 -Z x O.2 x 7OB
Equlpo PotenclaKW
Horae,/mee
MarmltaTanque A.C.2 Saunae2 Tureos
15L4.2
1830
10080
288240
TOTAI., 77 -2 708
K9'lH/mee = 10931.52
82
de ol¡eraelón de loe3- 4.1
Se obtiene de la eiguiente ecuación:
Cr¡r = KWH/mee tarifamee
Ct¡,r = Costo totalKWH,/mee = consu¡¡o
Determi-nacl-ón del coeto total
equll¡oe para el mee de abrll -
aI
de
mes del kilowatte hora aI mee de abrilkilowatte - hora al mes
C-¡¡=10931.52x53-574
Cr¡l = 585645 pesos, para e1 mee de abril
- Aplicando el porcentaJe de incremento meneual en }a tanifadel valor del KhlHlnes (2.23% mensual) se tiene que el coeto
anual de operación por concumo de energfa en loe equipoe
para loe megee elgulentee durante un año ea de 7'957.119
pesos.
3-4-Z Anállele econónlco para el aletema de vapor.
Para eete anáIlele se neceelta conocer e1 congumo de
combuetible por hora y hacer un eetimativo del tiempo que eI
equipo estará consumiendo combuetible, de eete modo se
podrá deterninar e1 consumo mensual de eombuetible
83
convePtido en pesos.
Para e1 estimativo del tlenpo que estará el quemador,
consumiendo combuetible, B€ tomará la condición máe crÍticao máxima que eE la del Eauna que eetará coneumiendo vapor
durante 36 horae a Ia semana.
Eeta condlclón se aaume como critlca o máxlma ya que en
realldad e1 equlpo no coneumlrá permanentemente el máxlmo de
combustible, puee hay momentoe en que eI consuÍro de vapor
por parte de loe equipoe es mlnlmo y en eetoe momentos hay
una autoregulaclón deI fluJo de combuetlble dlemlnuyendo asi
el conaumo del miemo.
Et quenador tiene un conauno de 4.6 Galonee de ACPM en una
hora.
EI precio del ga}ón de ACPM ee de 579 peeoE.
Tlempo máxlmo de funcionamiento de1 quemador de 36 horae a
La eemana.
CMOC=C.C.x$ACPMXTs'
donde:
CMOC : Coeto meneual de operaclón con eombuetible
84
$ ACPM : Precio de 1 galón de ACPM
Tr : Tiempo durante el cual ee eetará coneumiendo el máximo
de combustible en horas aI mes.
C.C. : Consumo de eombuetlble en galoneg por hora (GP,/h
CMOC = 4.6 G/hora x 579 peeoe x 144 horaeG *.s
CMOC'= 383530 pesos al mes
Por 1o tanto, eI coeto de operaclón del quemador por congumo
de ACPM es de 4'602.360 peaos aI año.
coNctrrsIoNEs
1. En eI proceco de eelección para un equlpo de caldera
para un eietema de vapor los faetores determinantee eon eI
eonaumo de vapor en el eietema, Ia preeión a la que
trabajará Ia ealdera, ubicación de loe elementoe de1 elsrema
y futuras ampliacionea.
2- La caldera eecogida tiene una eapacldad de produceión
de vapor mayor que Ia neceeidad actual, teniendo en cuenta
un mayor eoneumo en eI futuro
3. Con Ia utlllzación del eletema de generación de vapor
ae logra un ahorro anual de 3'354.759 peaoc en coetoe de
operación con relación al eistema eléctrleo.
4- El condensado que ae recoge en loa equipoe es utilizadonuevamente como agua de allmentaclón de Ia caldera.
5- No eE necesario la colocaeión de una bomba para e]
impuleo del condensado que eale de loa equipoe, Va. que de
86
estos sale con la suficiente presión por la tuberÍa de
retorno al tanque de alimentaclón.
6- Se recomienda aislar la tuberia de vapor en toda su
longltud para minimizar lae pérdldae de calor hacia el medio
ambiente.
7 - EI ahorro de energía en un año ee de L3LL72 KllH, Io que
eB muy ventajoso para eI club y contrarresta en parte eIgran problena energético actual.
BIBLIOGRAFIA
DIVISION DE INGENIERIA DE CRANE. Fluio de fluidoe en
váIvulas, accesorios y tuberÍae- McGraw-Hill-
Méxlco, 1987.t
KARtEKAR, B.V. , DEBMON, R.M. , "Traneferencia de calor" -
México : Interamericana, 1985.
KREITH, F., BLACK, W.Z- "La transmisión del calor"-
Madrid : Alhambra S.A. 1983.
SIELD, Carl D. "Calderae", Méxieo : Continental S.A- 'L982 -
WARK, Kenneth, "Termodiniímica". México : Mc Graw-Hi11 ,
1988.
$.NEXO !. CATALOGO DE VAIV'IJI"AS
AN EXO
d9ht o'
j:. :;;. ;+,i¿ü;,;;r1f¡,:ii;;.'..j1ii
/álvulas Reductoras de Presión;uando 18 domanda oel vapof o liquido es baia, y unoñtrol constante y muy preciso no es tundamental. la,ducción de presión puede lograrse usando unaálvuh simole db acción d¡recta.
as uitvulas roductorss de accidn ctirecta Soirax Sarco.enen solamente una válvula princ¡pal quo es operadaor la deflBcc¡ón de un ensamble da tuelle. La oresióntducids actúa sobre el lado inlerior del luéll€. enosición opu€sta al rssorte de control. el cual aiusta taálvula para dar 16 presión requerida. La fiiación ouedeer variada, g¡!'ando la p€rilla de control.
rurante la operación. las variaclongs que se r€quieranque alecten la presión aguas abalo son percjbidas porI luelle, el cual sbre o cierra la válvula seoún corres.onda. El movrmi€nto de la válvula puede sér causadoolatngnte por un cambio en la prssión en el fuelle, porI tanto€sE su,€18 8 que hays algunss vsriac¡ones eni pfes|on roouc¡da cuando se requiefsn cambios. unumgnlo gn la presión r€ducida se necesila para cer(alna vClvula de Scción rfrrccla halo conciicrones do noarga
ralvula Reductora de Presión BRVa válvula reductora de oresidn es der tipo de Acciónirecta operaoa por fuello. Cuerpo de bronce y fuelle defonce losforado.
De
't roscadas NPT. APl. o BSP
Senc¡lla, robusta y lácil de Instatar.Tres rangos de prbsión raducida.F¡ttro integrsdo que protego las parles Bn movimlenro.lamDran se usa en grre comprimido y otros gaseg.
;ondiciones Límiteláximapresiónaouasabaioj rri rt .
50 lbs. E temperátura de vapor saturado.
langos de ftesión:e proporoonan tres resortes codificados por @lor.¡is = tle2a25lbs.rdo - &20a60|bs.üsnJa = d€ 50 a 125 lbs.
Clvula Reductora LRV 151sla válvula reductors es stm¡tar en construcción a taRV pero €s¡d espec¡atmente disgñeda oara usar6e snturóos.
de Acción DirectaFuncionamiento:Gifando el tofn¡llo de aiuste (1) se compnme el resorteop€ractor (2) contra el diafragma (3) abriendo et internod€ la válvula (4) p€rmitiendo qu€ el vapor fluya hac¡a elsislema de Dres¡ón reducida. L¿ oresión rúucida ac-tuando en el lado inforior del d¡afragma a través de lalinea sensora de presión externa almenta hasta ouebalancea la fugrza cle comprésión del rssorte op€rador€statilizando la reclucción de presión. Cualouier cam-bio de cafga resulta en un cambio de pres¡ón inmediatobaio el d¡afragma al cual vuelve a colocar la válvula. Elaumento en la démanda da como resultado una lioeragota 6n la presión reducida abriendo mas ta válvula, yuna drsminución en la demanda aumenta la Dres¡ón réducida cerrando la válvula. Cuando no hay démanda seefectúa un ci€rre hermético.
Tipos DisPonibles
ff#i*%t:ffi s"i,8"":ft?ffi il:scadas para aptr
Condiciones LimiteóÑt*t máximas aguas arriba: 250 lbs saturaclss
l7.I9lir.,ou¡enres pr*¡ones aguas abaio' s€ fabrican
t,É.',i^ioiiÉá mo¡lTo?XH "",o', 0,,1 I l.l l1g:
[*¿:" :igÉ: ,:!"1í," ,, ,",,.iri3i'li3i'di"-niÁ ras gresones s¡emPrt
r",r'-i;r"ü ff.'iiñio paia oá' la presión agues aoalo
i n.r.ru+ I i,'.ll#-. cvFecto,'o
gy¡¡¿tqrt5 CVFactorzs
,Lbs ,r 1i ?o ¿c, 60 Bo roc t.aoi1.o.11 ?9- i-* ,U. # H++*+üüf;i:Ti-"" 0., I s rc i¡ ab ¡.i s¡ os 8'gl s io.1 4 28-¿r ?:l- e'':::¡-;-;i --
- -
*;tf l$i,'g*;i¡s'+rguDimensioleslsproximadas)enPulg
s
BRV Parauso envaPOr
2.44.3r8quenóa, | '
Capacidades-en-U911¡-o vanor saturado pot trtt" "-lptotlmadamente
el 80o/o de
ñfi;'Jñ Aá Ree-uf aclon --- -@
t05 t.5 _
8iTitl,.p'üi,í.-"J.úñfu 91-"3-'l?fl pf ,?ll"#:l-y
$?lHE"H¡iü.lE"p-"iiiáilltp'6sión aeuss sbsio I Inoc€saria.
|25c !t?'rff¡ !7: rr " "' .;,.r*.*"",;A-.;¡;¡n'rmrorcFMF.7r9
Prr Ar. CFs dm¡É r 0 36 hlt rqÑ
r,posDisponibr"" -^-*:;"" ;:::*''1t-""::il:cuefpo de bronc€ con con€^'-"-- --- ú2.ixE ?i,ii.s 17.5KGs. A22O.g.aplicaoón en l¡qu¡oos áSS
condiciones Limite ¡5i iEi I i6t'i io's xos A 260oc'
í:t'uffi rfu $:",g1*T&%'.1'.0",'"'l;J?;',i;,ilüriim:l'i#::,f ::::iilf ;t*iiás 'elsoirÉi
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25 Mp en hiorro tunoroo Arut "'' t! ñ á 1s9 rus .2 8 a 10'3 kg
- ¡:-:--^- I ímita Rolo iá rsó á zóó rus 10'3 a 13'8 kg
Condiciones Límiteúiri,* pres¡ono:^o¿"J:tff;
"^. Dimeneiones (aprory!91!99)-9i-Pul9,-' {É'irffii'üCl.t?gg'Bii!,3i3l ffii¡diiT*"j"ixti+giir¿" @Ei f,rfi 1',1'J¿: 9gB:[ ?l',3;iroüUilil1'l¡g'*""""t"*'t""" t
F ¡óñrÉrgtr 4 v@ffi4vl¡p
25 MPpara usoen vapor
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A iTTDVA aNlI L/\V J
CRANEAPENDICE A _ PROPIEDADES F¡SICAS DE ALGUNOS FLUiDOS Y
CARACTERiSTICAS- DEL FLUJO EN VALVULAS, ACCESOR.OS Y TUEER¡AS
A-12b' Propiecades der vapor de agua saturado y agua satureda+
I9\¡\,
v$$
A_;
Pulg llg,de r¡cío I Temper.rtur:r i Entelpíe
deliíquido
Btu/tb
J¿.J+ tJ6.992.r0.917.t{.{30
JJ. ¿{J5E.1062.39ó6. l{
Volumen especifi..r.r.-.{gu:¡
¡ lrp,li --I pig, 9rlr ibpor lbo.08st9 |0.lo I
0l
0.¡50.20
0.300.5l
ü. t00.il0..i1
rUl J.Jt07J.8 1076.8 0.0t 6010 :9{5.51067.9r053.5
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l9.i I19.i r?9.t129.1 r19.00
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t3.i0
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CARACTERISTTCAS DEL FLUJO EN VÁLVULAS, ACC=SORICS Y TUEEAiAS 51
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