Informe de Laboratorio “Proceso de evaporación en una caldera"

Universidad Técnica Federico Santa María

Departamento de Industrias

ILN222 – Gestión Energética 2

Informe de Laboratorio

“Proceso de evaporación en una caldera"

Grupo 7:

Danisa Urrutia

Pilar Aguero

Cristian Bustamante

Reinaldo Ruiz

Profesor:

Andrés Fuentes

Ayudante:

Gonzalo Severino

16/04/2012

Índice

1. Introducción

2. Objetivos

3. Metodología experimental

3.1 Breve descripción del aparato experimental, indicando rangos y unidades.

3.2 Pasos efectuados durante el experimento.

4. Presentación de resultados

5. Análisis de resultados

6. Conclusiones

7. Anexos

1. Introducción

El siguiente informe detalla la experiencia realizada en laboratorio sobre el proceso de evaporación en una caldera, éste análisis se debe a la importancia que recae este proceso en diversos procesos y líneas de producción y como Ingenieros civiles industriales debemos manejar todos los conceptos asociados en este fenómeno a la perfección y al momento de enfrentarnos a este tipo de sistema tener una base conceptual sólida ya sea para solucionar algún problema o generar mejoras continuas de los procesos del punto vista técnico y económico a la misma vez.

En diversos procesos industriales se requiere un circuito de vapor o de agua caliente, donde equipos como intercambiadores de calor son muy comunes. Es evidente que mientras exista un intercambio de calor, debe existir también algún medio por el cual dicha energía sea transferida, vapor, y también debe existir el equipo capaz de producir ese vapor, calderas o generadores de vapor.

Una caldera es un componente principal en cualquier planta o proceso. Es una cámara cerrada que, en forma reciente, utiliza el calor producido por combustión para transformar agua líquida en vapor. La eficiencia es la característica más importante de una caldera, ya que tiene una trascendencia directa en la producción de electricidad y/o vapor de calidad óptima a un costo aceptable.

En el uso de calderas es de vital importancia entender el proceso de evaporación que ocurre en el interior y cómo este proceso es determinado por parámetros como la temperatura, presión y propiedades del líquido a evaporar. Dicho proceso no es fácil de estudiar experimentalmente para el caso del agua, debido a las altas temperaturas y presiones involucradas. Sin embargo, al utilizar otro tipo de fluido, el proceso estudiarse en una instalación simple, obteniéndose resultados experimentales análogos.

El banco de ensayos WL220 Proceso de Ebullición en Recipientes es un equipo de laboratorio destinado al estudio de los procesos de vaporización.

2. Objetivos

2.1. Objetivo General

Como objetivo general deseamos analizar los fenómenos ocurrentes dentro de una caldera, al realizar el proceso de evaporación teniendo como variable exógena la carga térmica de la caldera.

2.2. Objetivos específicos

Dentro de los objetivos específicos de este laboratorio deseamos explicar que al existir un aumento en la carga térmica, la temperatura y presión también aumentan mientras ocurre la evaporación, además se desea obtener el rango optimo para aprovechar al máximo la energía disponible en base a un gráfico del proceso de evaporación según el rango de carga térmica, analizando si las observaciones realizadas por el grupo concuerdan con los resultados numéricos obtenidos.

3. Metodología experimental

Para la experiencia realizada en laboratorio de la Universidad Federico Santa Maria, el aparato experimental a utilizar correspondió al equipo WL 220 Proceso de Ebullición en Recipientes, donde todos los parámetros medidos por el equipo son trasladados a una base de datos en un pc conectado al sistema, el cual permite analizar excautivamente el proceso de ebullición o vaporización producida por tubos calentados y demostrar los principios de la transferencia de calor con claridad y precisión. Además, de estudiar de forma experimental la influencia de parámetros como la temperatura y la presión en el proceso de vaporización.

El proceso de vaporización se desarrolla en un cilindro de vidrio. El banco de ensayos funciona con un líquido de vaporización de bajo punto de ebullición y no tóxico, de modo que el nivel de presión y temperatura es bajo y, por tanto, no peligroso.

Debido al escaso calor de vaporización, la potencia calorífica es baja, además la carga térmica se simula con un calefactor eléctrico de potencia regulable, que con la alimentación de agua externa (para la condensación) que cuenta con las siguientes características:

• Disposición clara de todos los componentes en un armazón de sustentación.

• Un recipiente transparente permite observar la vaporización.

• Diversos sensores de valores de medición permiten evaluar el proceso de transferencia de calor.

• Los valores de medición se muestran en indicadores digitales.

• Los valores de medición se representan y evalúan en un PC.

• Se calculan los balances energéticos y los índices característicos de la transmisión de calor.

Datos técnicos del equipo:

• Dimensiones principales

Anchura: 900 mm

Profundidad: 450 mm

Altura: 895mm

Peso: 65 kg

• Alimentación eléctrica

230V/ 50 Hz, 4 A con alternativas opcionales que se pueden ver en la placa de características.

• Calefactor

Potencia: ajustable sin escalonamientos 315 W

Superficie: 0,001875 m2

• Refrigerador de agua

Número de espiras: 9

Diámetro de la espira: 80 mm

Superficie: aprox. 0,0578 m2

• Transmisor de presión

Rango de medición: 0 a 4 bares absolutos.

Señal de salida: 0 a 10 V DC

Alimentación 24: V DC

• Transmisor de potencia

Rango de medición: 0 a 800 W

Señal de salida:

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