Informe Calderin Electrico

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SANTO DOMINGO

Facultad de Ingeniería y Arquitectura

Escuela de Ingeniería Química

Practica 1. Calderin Eléctrico

Laboratorio de Operaciones Unitarias II

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCION 4

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 6

MARCO TEORICO 7

DESCRIPCION DEL CALDERIN ELECTRICO UTILIZADO 7

INDICE DE NOMENCLATURAS 9

Ecuaciones para Cálculos 10

MARCO CONCEPTUAL 14

JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACION 15

HIPOTESIS 16

OBJETIVOS 17

MARCO EXPERIMENTAL 18

DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO 19

CROQUIS DEL PROCESO 20

DATOS 22

RESULTADOS 24

CÁLCULOS 25

ANALISIS DE RESULTADOS 33

ANALISIS DE GRAFICOS 34

ANALISIS ECONOMICO ¡Error! Marcador no definido.

ANALISIS DE RIESGO (What if…?) 37

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 39

APRENDIZAJES 40

BIBLIOGRAFIA 41

ANEXOS 42

RESUMEN EJECUTIVO

El sábado 6 de Abril del presente año, se llevó a cabo a practica No.1 “Calderin Eléctrico’’ en el Laboratorio de Ingeniería Química. Se desarrolló en un lapso de tiempo de 28 minutos. Consistió en un experimento de manejo de calderín, donde se determinaron las variables imperantes en el desarrollo y funcionamiento de este equipo industrial. El Sistema Calderín Eléctrico opero bajo dos condiciones: la primera consistió en determinar la eficiencia global del sistema y del intercambiador de calor utilizando vapor saturado y la segunda con vapor sobrecalentado.

Mediante el experimento se demostró que la temperatura de salida del agua que pasa por el Intercambiador para condensar el vapor no es mayor que las temperaturas de dicho fluido; la eficiencia del intercambiador es proporcional al caudal de condensado por minuto y que La eficiencia del calderín depende del calor perdido y de la resistencia eléctrica del equipo.

La siguiente práctica realizada

El costo total de operación fue de RD$648.34 tomando en cuenta costo por materiales, costo por bomba y costo por sueldos

COSTOS DEL PROCESO

Para esta práctica se consumió agua directamente desde la CAASD, en total 0.138 m3 según costos de esta institución $RD 12.00/M3. Para el consumo eléctrico $RD 16.25/Kw-h. Se realizó bajo la presencia del personal: 1 Gerente, 1 Ingeniero, 1 Supervisor y 10 Operarios:

Costo Total de proceso

INTRODUCCION

La producción de vapor de agua es una de las operaciones más importante en la industria en sentido general, pero cuando es necesario la generación a pequeña escala es necesario prescindir de un equipo llamado calderin eléctrico. El proceso de generación de calor se ha convertido en uno de los temas de sumo interés en los procesos industriales; ya sea el estudio del mismo así como las diferentes vías para producirlo.

En el siguiente informe se presenta un exhaustivo análisis correspondiente al calderín eléctrico, en donde se analizan las variables mas importante como: Flujo másico de agua del enfriamiento, Flujo másico del condensado (MC1), Calor que toma el agua en el calderín (Qv), Calor total tomado (T en min),calor suministrado por la resistencia, calor de radiación, Eficiencia global del proceso (η), Coeficiente global de transferencia (H), Calor latente de vaporización del agua, entre otras variables. Además hacemos la comparación de lugar entre la relación de la eficiencia promedio vs calores promedio para nuestro sistema.

En dicho informe se presentara un análisis de riesgos realizado al equipo utilizando la técnica What if… donde se muestran los potenciales riesgo en la operación del calderin.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

¿Qué es el calentamiento eléctrico?

¿Cuáles son las ventajas de utilizar el calentamiento eléctrico?

¿Cuáles son las desventajas de utilizar el calentamiento eléctrico?

¿De qué depende el coeficiente de transferencia de calor en un intercambiador?

¿Cuáles factores afectan la eficiencia del calentador eléctrico?

¿Cuáles factores afectan el coeficiente global de transferencia de calor?

¿Dónde ocurre la mayor pérdida de calor en el equipo?

MARCO TEORICO

DESCRIPCION DEL CALDERIN ELECTRICO UTILIZADO

El equipo en el laboratorio para esta práctica es el hervidor o calderín eléctrico de Scott modelo 9058. Está compuesto por un hervidor y un tanque alimentador. Un intercambiador de calor ha sido instalado posteriormente para facilitar las prácticas. El evaporador o hervidor es la parte esencial, es como una pequeña caldera eléctrica. Al igual que el tanque alimentador está construido de acero inoxidable a fin de evitar la corrosión. Internamente su cuerpo está dividido en dos zonas: Zona de vapor seco, la superior, y zona de vapor húmedo la inferior. Ambas zonas están divididas por un supresor de burbujas que evita que en la ebullición suba liquido hacia la parte de vapor seco. Cada una de estas secciones recibe energía eléctrica por separado. Cinco resistencias alimentan de calor la zona de vapor húmedo y una resistencia suministra calor a la zona de vapor seco.

El hervidor está provisto de algunos dispositivos como termómetros de caratula, manómetro y medidor de nivel. En la parte inferior está localizado el panel de control eléctrico, con seis interruptores que corresponden a las seis resistencias. Un termopar esta unido a los tubos de resistencia y es utilizado para determinar la temperatura a que se encuentran los mismos.

Las resistencias están metidas dentro de tubos metálicos, cada uno de los cuales tiene un área determinada. La energía eléctrica pasara por las resistencias, produciendo calor que pasara a los tubos y luego al fluido en que estos estén sumergidos. El tanque alimentador esta a la derecha del hervidor y a una altura mayor que este, para utilizar la diferencia de altura para lograr un alimentador positiva hacia el calderín. Este tanque tiene bomba de llanta de bicicleta, empleada para suministrar presión, un manómetro y un medidor de nivel. La alimentación se hace a través de una válvula de aguja.

El intercambiador es de los denominados de tubo y coraza con cabezal flotante. Tiene un paso en la coraza y dos tubos. Cuando este estabilizado el flujo del condensado, tomar los datos que nos interés

Sistema de calderin eléctrico

El Sistema de Calderín Eléctrico está compuesto por los siguientes subsistemas:

Breakers. Es un aparato capaz de interrumpir o abrir un circuito eléctrico cuando la intensidad de la corriente eléctrica que por él circula excede de un determinado valor o, en el que se ha producido un cortocircuito, con el objetivo de no causar daños a los equipos eléctricos

Compresor de aire. Máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir.

Tanque de almacenamiento de agua. Los tanques de almacenamiento se usan como depósitos para contener una reserva suficiente de algún producto para su uso posterior y/o comercialización.

Válvula de control. La válvula automática de control generalmente constituye el último elemento en un lazo de control instalado en la línea de proceso y se comporta como un orificio cuya sección de paso varia continuamente con la finalidad de controlar un caudal en una forma determinada.

Calderín. Calentador eléctrico utilizado para elevar la temperatura

Intercambiador de tubo y coraza con cabezal flotante (condensador). Es un intercambiador de calor entre fluidos, de modo que mientras uno de ellos se enfría, pasando de estado gaseoso a estado líquido, el otro se calienta

Rotámetro. Instrumento utilizado para medir caudales, tanto de líquidos como de gases que trabajan con un salto de presión constante.

INDICE DE NOMENCLATURAS

AT: Área de las paredes laterales

AB: Área de la base del calderín

QL: Calor absorbido por el agua líquida para llegar a su Teb

(V:) ̇ flujo másico del condensado

MC1: Flujo másico del condensado

Qv: Calor que toma el agua en el calderín

Qr.: Calor suministrado por las resistencias

Qrad: Calor de radiación

η: Eficiencia global del proceso

H: Coeficiente global de transferencia

Q ̇_v: Calor latente de vaporización del agua 0 Q

M ̇: Flujo Másico del agua de enfriamiento 0 M

WHAT IF: Qué si... (Análisis de riesgos).

Dc: Diámetro del calderín

hc: Altura del calderin

Dt: Diámetro

...