Calentador De Agua

Planteamiento del Problema

Se desea determinar una solución adecuada para satisfacer los requerimientos de agua caliente sanitaria para una industria donde trabajan 50 operarios (2 turnos).

Datos del Problema

• Tiempo por ducha: 8 [min]

• Numero de extracciones simultaneas: 10 [duchas]

• Caudal de agua: 6 [lt/min]

• Temperatura deseada del agua: 40°C

• Temperatura del agua en la red: 12°C

• Cantidad mínima total de agua requerida para un turno de 50 operarios:

(10[duchas] x 6[lt/min] x 8[min]) x 5 = 2400[lt]

Procedimiento

Para dar inicio al procedimiento debemos calcular la potencia requerida para una persona, para ello se calcula el calor a entregar:

Calor a Entregar(Q) = Masa de Agua(m) x Calor Especifico del Agua(cp) x Delta Temperatura

Q = m x cp x (t2 – t1)

Q = 48 [kg] x [kcal/kgK] x (40°C - 12°C)

Q = 1344 [kcal]

Luego calculamos la potencia requerida:

P = Q/t

P = ((1344 [kcal]/8) x 4187 [joule/kcal]) /60 [seg]

P = 11723,6 [watt]/1000

P = 11.7236 [Kw]

Por lo tanto, el satisfacer el consume de una persona es de 11.7 [Kw].

Para seleccionar un calentador y un acumulador apropiados para el requerimiento expuesto, debemos considerar lo siguiente:

La cantidad de agua caliente total retirada

(1) Vh2o caliente= Vh2o total x( (Tp –Tf)/(Tc – Tf))

Durante el tiempo de muestreo, la caldera produce agua caliente que se debe restar de la capacidad de la caldera. La potencia intercambiada en el agua para uso doméstico (dado por el valor mínimo entre la potencia útil de la caldera y la potencia del intercambiador de calor) produce en el tiempo de reducción, una cantidad de agua igual a:

(2) Vc= ((Ps /60) x tp )/(Tc-Tf)1

Donde :

Vc= Volumen de agua caliente producida (litros)

Ps= Potencia intercambiada (Kcal/hr)

Tc= Temperatura de agua caliente

Tf = Temperatura de agua de la red

Tp= Tiempo de extracción (en min)

La capacidad del hervidor esta por lo tanto dada, de la cantidad del agua caliente global, menos la cantidad de agua caliente producida por el generador.

El tiempo de reposición del hervidor es el tiempo necesario para alcanzar nuevamente la temperatura de acumulación del acumulador al término de un baseado completo:

(3) Tr= (C x DT )/(Ps/60)

Tr= Tiempo de reposición

C= Capacidad del Hervidor

DT= diferencia de temperatura

Ps= Potencia intercambiada

Tomando una caldera de Ps 75.000[kcal/hr] y 10 duchas se obtiene que:

Vh2o total = 2.400 litros

Agua tomada a 85 ºC es:

(1) Vh2o caliente= Vh2o total x( (Tp –Tf)/(Tc – Tf))

Vh2o caliente = 2.400 [lt] x( (40C° –12°C)/( 85C° –12°C))

Vh2o ca liente =921 [lt]

Agua caliente necesaria para abastecer 8 [min] es:

(2) Vc= ((Ps /60) x tp )/(Tc-Tf)

Vc = [(75.000 / 60) x 8 ] / [85 – 12]

Vc = 137 [lt]

Por lo tanto, la capacidad requerida es de:

921 [lt] - 137 [lt] = 784 [lt]

Con estos datos se elige un hervidor de 800[lt]. , el tiempo de recuperación es (formula 3):

Tr = 800 x ((85 – 12) /(75.000/60))

Tr = 47 min.

Solución a Considerar

Como solución a considerar, se tomo la Caldera REVERSIT-AP2 que es una unidad de tres pasos de gases de alta eficiencia y bajo contenido de agua para sistemas de calefacción. Está diseñada para la generación de agua caliente utilizando como combustible petróleo diesel, gas natural o gas licuado.

Costos de Operación Mensual

Tabla

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