Análisis energético y exergético de generadores de vapor acuotubulares a través de una herramienta computacional

UNIVERSIDAD DE CARABOBO

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA

FORMATO TG-1-A     SOLICITUD DE APROBACIÓN DE TEMA Y PROFESOR GUÍA

Valencia, 4 de Junio de 2015.

Ciudadano

Prof. Richard Rodríguez

Jefe del Departamento de Térmica y Energética.

Presente.

De acuerdo a lo establecido en el Artículo 10 del “Reglamento de Trabajo Especial de Grado”, nos dirigimos a usted, con la finalidad de solicitar la aprobación del Departamento, para la realización del Trabajo Especial de Grado titulado: “Análisis energético y exergético de  generadores de vapor acuotubulares a través de una herramienta computacional”.Y el nombramiento del profesor Guía correspondiente.

Para su información y fines consiguientes, nos permitimos incluir en hoja aparte y con dos copias, la exposición de motivos, objetivos a desarrollar, Limitaciones, Alcance, Antecedentes preliminares y Plan de Trabajo a cumplir, debidamente firmada por nosotros.

Atentamente,

______________________   ______________________

Br. Nabor Bello.        Br. Anastacio Rocha.

C.I.: 20.382.755                             C.I.: 19.668.496

La solicitud que antecede fue sometida a consideración de este Departamento y aprobada con fecha: ____________, designándose como Tutor al Profesor: ________________________.

FORMATO TG-1-B

Título del Trabajo:

Análisis energético y exergético de generadores de vapor acuotubulares a través de una herramienta computacional

Planteamiento del Problema:

Actualmente en Venezuela no se mide el rendimiento energético y exergético en generadores de vapor en servicio. La inspección en marcha realizada por inspectores, operadores y personal de mantenimiento de empresas dueñas de equipos y sus contratistas se limita a variables termodinámicas tales como presiones y temperaturas, a flujos, condiciones reguladas por la ley del ambiente tales como composición de los gases de escape y efluentes, y evidencias de deterioro de los componentes mecánicos de las calderas y el sistema de generación de vapor completo,  tales como puntos calientes, pérdida de espesor por corrosión, ampollamiento o incrustaciones en tuberías, deficiencia en la calidad del agua, pérdida de aislamiento, e incidencia de llama, entre otros.

Esta medición se debe realizar dado que una disminución en la eficiencia es síntoma de un inconveniente en la operaciones de la caldera, de manera análoga a las técnicas de monitoreo de vibraciones y análisis de lubricantes en tribología y mantenimiento predictivo, como una herramienta para determinar a partir de un análisis de tendencia si hay una fluctuación en el funcionamiento del generador de vapor el cual sea síntoma de la presencia, incidencia o desarrollo de algún mecanismo de deterioro, el cual si no es intervenido a tiempo puede traer consecuencias posteriores tales como acortamiento de vida útil de los equipos de generación, paradas no programadas de plantas, disminución en la producción, liberación de emisiones y efluentes superiores a los permitidos, riesgos para los operadores y personal adyacente a una planta producto de una falla catastrófica en un componente presurizado, entre otras; ocasionando mayores costos debido a que al alcanzar el límite de operación del equipo, conlleva a remplazo de la máquina para continuar la producción de la empresa, en adición a la solución de los posibles efectos secundarios ocasionados por la falla.

Esta opción de operar el equipo hasta la falla actualmente no es recomendada en las prácticas de mantenimiento de clase mundial por las consecuencias antes mencionadas que genera, tales como pérdida de producción e incremento de costos de mantenimiento, sin contar los efectos adicionales que tenga en la población Venezolana la interrupción en el suministro de algún bien, en la época actual de escasez y fluctuaciones en el acceso a bienes y servicios, y el impacto legal o jurídico que tenga sobre los responsables de la planta productiva.

Dado que estas tendencias en estas calderas no son  medidas actualmente, los equipos se operan hasta que la incidencia de los mecanismos de deterioro es evidente, mediante tubos rotos, fugas de agua, pérdidas apreciables de agua o vapor, incremento de la temperatura de los gases de escape, pérdida total de resina para tratamiento de agua, u operan hasta la falla, de forma artesanal, dejando la aplicación de herramientas ingeniería por fuera y perjudicando inversiones y producciones planificadas en las distintas empresas. Al continuar con este método de operación hasta la falla las máquinas seguirán perdiendo eficiencia hasta su descomposición total, incrementando los costos de mantenimiento.

La herramienta computacional debe tener una interfaz amigable y ser una herramienta sencilla, para su aplicación por parte de inspectores, ingenieros de procesos y operadores, adaptada a los parámetros y dimensiones medibles en generadores de vapor acuotubulares estándares tipo O y D y disponibles en sus planos, a ingresar por el usuario de la herramienta, sin necesidad de un análisis teórico adicional posterior.

FORMATO TG-1-C        

Objetivo General del Trabajo:

Desarrollar análisis energético y exergético de generadores de vapor acuotubulares a través de una herramienta computacional

Objetivos Específicos:

1. Identificar las bases teóricas aplicables para el análisis energético y exergético de generadores de vapor sobrecalentado tipo acuotubulares.
2. Diseñar un algoritmo de cálculo
3. Desarrollar código de programación con lenguaje portable
4. Validar la herramienta computacional.
5. Elaboración de un manual de usuario.

Justificación del problema:

Esta  herramienta computacional sirve para monitorear la tendencia en la eficiencia de un generador de vapor como una herramienta para que el inspector, el operador o el ingeniero de proceso puedan estudiar el desempeño y la tendencia de un generador de vapor en servicio acorde a las condiciones de diseño, porque de esta manera se pueden prevenir fallas catastróficas en el generador de vapor. También sirve para evaluar si una hoja de datos de un determinado generador de vapor es coherente o disminuye su eficiencia energética o exergética sin necesidad de recurrir a un análisis teórico externo.

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