Informe Final Horno Ladrillero

7/31/2019 Informe Final Horno Ladrillero

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Catedrtico:Ing. BENDEZU ROCA, Yessica.

Catedra:TERMODINMICA DE LOSPROCESOS QUMICOS I.

Alumnos:

HUACCHO SNCHEZ, JazmnPARIONA QUISPE, Kathy.ROMERO CARHUAS, Noem.

RUPAY YAURI, Ronald.TORRES DE LA CRUZ, Jhyno.

UNIVERSIDAD NACIONAL DELCENTRO DEL PER

Ing. QumicaE.A.P Ing. Qumica Ambiental

Ao de la IntegracinNacional y el

Reconocimiento de

HUANCAYO PERU2012

APLICACIN DE LA PRIMERA LEY YSEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA A

UN HORNO LADRILLERO


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INTRODUCCION

La fabricacin de ladrillos se realiza a nivel nacional., el horno es el lugar donde se quema

el combustible, es decir, donde la energa qumica potencial del combustible se transforma en

energa trmica.

El horno a estudiar en el presente trabajo se adecua a las condiciones de zonas rurales

seleccionadas en el valle del Mantaro. Los fabricantes han evaluado, como combustibles

alternativos, algunos desechos agroindustriales, entre sus combustibles convencionales la

madera de diferentes rboles. De igual modo han analizado diferentes tcnicas de moldeo y

secado, diferentes lugares del pas y del exterior, para determinar tecnologas probadas que

puedan ser adaptadas a las condiciones socioeconmicas de los productores seleccionados. Por

ltimo, han efectuado ensayos de resistencia de los ladrillos producidos con una y otra

tecnologa, para comparar en forma preliminar la efectividad de los resultados. En la actualidad la

mayora de fabricantes realizan la produccin de ladrillos de manera artesanal y rustica, sin

tomar en cuenta el rendimiento y la eficiencia de sus hornos, por ello como una forma de innovar

y aplicar nuevas tecnologas; vamos a realizar este estudio aplicando la primera y segunda ley de

la termodinmica para poder asesorar a los fabricantes en la mejora de sus hornos para

aumentar el rendimiento de sus hornos y puedan obtener una mayor rentabilidad.


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RESUMEN

El presente trabajo tiene como ttulo La aplicacin de la primera y segunda ley de la

termodinmica a un horno ladrillero, orientado hacia el empleo eficiente y racional de la energa

en los diversos procesos de produccin de ladrillos en pequea escala, as como al desarrollo deuna metodologa de transferencia tecnolgica en esta rea, para asegurar la sostenibilidad de los

resultados logrados durante su ejecucin.

Para lograr nuestro objetivo vamos a utilizar los conceptos de balance de materia y energa y

aplicarlos en el proceso de elaboracin de ladrillo.

Lo que nos motiv a realizar este trabajo fue la bsqueda de nuevas alternativas de solucin

para mejorar el producto, implicando para ello la disminucin de prdida de energa,

racionalizacin de combustible y un anlisis exhaustivo de la cantidad de materia.

OBJETIVOS

Objetivo General


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Aplicar la primera y segunda ley de la termodinmica a un horno ladrillero en distrito de

Sapallanga.

Objetivos Especficos Conocer la primera y segunda ley de la termodinmica.

Determinar las caractersticas del horno ladrillero a estudiar.

Realizar el balance de materia en el horno ladrillero.

Realizar el balance de energa en el horno ladrillero.

Hallar la eficiencia del horno.

ASPECTOS DE LA INVESTIGACION

Formulacin del Problema:

Cmo aplicar la primera y segunda ley de la termodinmica para determinar la

eficiencia de un horno ladrillo haciendo un balance de materia y energa ?

Justificacin:

La elaboracin de este trabajo busca alternativas de solucin para mejorar la

produccin de ladrillos de manera artesanal, implicando para ello la disminucin

de prdida de energa, racionalizacin de combustible y un anlisis exhaustivo

de la cantidad de materia.

Las empresas se encuentra en constante preocupacin para mejorar su

productividad, es responsabilidad de cada empresa velar por su rentabilidad y

ver la manera de aumentar la eficiencia de sus equipos de trabajo.

El desarrollo cognoscitivo de cada uno de nosotros para la adquisicin de la

experiencia y conocimiento propios, de esa manera compenetrarse en el campo

de la investigacin por los problemas que afectan en nuestro entorno.

MARCO TERICO


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I. PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICA:

I.1.CONSERVACIN DE LA ENERGA:

En las secciones anteriores hemos hablado de calor y trabajo, y cmo estos mecanismospueden provocar cambios en el estado de un sistema. En las siguientes secciones

presentamos La Primera Ley de la Termodinmica para cuantificar esos cambios.

I.2.PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICA

El trmino energa tiene diversas acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de

una capacidad para realizar trabajo, transformar, poner en movimiento. Todos los

cuerpos, pueden poseer energa debido a su movimiento, a su composicin qumica, a

su posicin, a su temperatura, a su masa y a algunas otras propiedades.

El uso de la magnitud energa en trminos prcticos se justifica porque es mucho msfcil trabajar con magnitudes escalares, como lo es la energa, que con magnitudes

vectoriales como la velocidad y la posicin. As, se puede describir completamente la

dinmica de un sistema en funcin de las energas cintica, potencial y de otros tipos de

sus componentes.

La variacin de la energa en un sistema durante una transformacin es igual a la

cantidad de energa que el sistema recibe de sus alrededores.

..

(1)

En la variacin de energa del sistema, cuando la masa del sistema es constante y slo

participan cambios en las energas interna, cintica y potencial tendremos

..... (2)

El cambio en la energa total de los alrededores al sistema es igual a la energa netatransferida hacia o desde l, como calor y trabajo.

.. (3)

0=+SALREDEDORESISTEMA

EE

PCSISTEMA EEUE ++=

WQE SALREDEDORE =


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Para la eleccin del signo, el anlisis se hace a partir de lo que sucede en el sistema, se

elige:

+W: El sistema recibe trabajo

-W: El sistema realiza trabajo hacia los alrededores

+Q: Se transfiere calor hacia el sistema.

-Q: Se transfiere calor del sistema hacia los alrededores.

Considerando los cambios que suceden el sistema y los alrededores, se tiene:

... (4)

Para un sistema cerrado:

En un sistema cerrado, no hay cambio de masa, de energa potencial ni

cintica. Donde la variacin de la energa interna de un sistema es la suma delcalor absorbido de su entorno y el trabajo que esta recibe.

.... (5)

Dnde:

QQ : Representa la energa trmica que absorbe el sistema (+).

dUU : Es el cambio, de la energa interna del sistema.

WW : Es el trabajo externo efectuado por el sistema (-).

II. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINMICA:

Es conocida como principio de la transformacin y conservacin de la energa y el

concepto de entropa y segn el enunciado de dos descubridores define a la segunda leycomo:

WQEEU PC =++

dUWQoUWQ =+=+

SISTEMA+ Q - Q

+ W - W


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(8)

Un Balance de energa es la expresin matemtica de la ley de conservacin de una

propiedad, en este caso, la energa. La ley de conservacin de la energa que establece

que sta no se crea ni se destruye.

. (9)

Balance General para energa:

... (10)

Sistema Abierto: Se intercambia materia con los alrededores.

Sistema Cerrado: No intercambia materia con los alrededores.

Sistema Aislado: No intercambia materia ni energa.

ENTRADA - SALIDA: Energa neta transferida al sistema a travs de los alrededores.

[ENTRADA]-[SALIDA] = Q W.. (11)

Q: calor transmitido hacia el sistema desde los alrededores.

W: trabajo realizado por el sistema sobre los alrededores.

ACUMULACIN: incremento de energa total del sistema: energa final del sistema energa inicial del sistema.

. (12)

U, Ec, Ep: energas interna, cintica y potencial

Balance:

.. (13)

Imagen N01: Balance de energa en un sistema

matmalmal NACUMULACISALIDAENTRADA +=


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IV. HORNO

IV.1. Definicin:

Aparato destinado a cocer o calentar alguna materia a altas temperaturas, consiste en una

chimenea y diversas bocas por donde se introducir las sustancias a ser cocidas.

En el horno se quema el combustible en contacto con cierta cantidad recomendada de

aire en exceso; puede haber una pequea prdida de energa al ambiente. La energa

liberada se incorpora a los gases antes de salir del horno y todos los compuestos voltiles

se deben quemar antes de salir de ste.

El tamao y la forma del horno dependen del tipo de combustible, del dispositivo que se

use para quemarlo y de la cantidad de energa se debe liberar en un lapso determinado.

El volumen del horno depende de la tasa de liberacin de energa. Dicha tasa en funcin

del tipo de horno, de la longitud y temperatura de la llama, del exceso de aire y de la

turbulencia. En general, la tasa de liberacin de energa varia entre 120 y 580 Kw/m

(100.000 a 500.000 kcal/h m).

Figura 1: Horno Ladrillero


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IV.2. Clasificacin:

Por el diseo:

a.- Hornos Kasseler:

Un tipo de hornos antiguo para la cochura de tejas y alfarera, es el llamado

horno Kasseler. El espacio interior es alargado y se extiende del hogar a la

chimenea. La llama es horizontal y pasa por encima o a travs de un puente

en el fogn.

Figura 2: Hornos Kasseler

b.- Hornos de Cmara y Hornos Redondos:

Estos hornos pueden tener distintas formas (redondos o cuadrados) y usar

los principios de llama ascendente o de llama reversible. Los que usan el

principio de llama ascendente no se obtiene un caldeo homogneo, por lo

que es ms prctico usar hornos de llama reversible que distribuyen deforma ms uniforme el calor obteniendo.

Figura 3 Figura 4

Algunos hornos, de carbn, aceite o gas, que se dedican a la coccin de la

porcelana, son unos hornos muy especializados. Constan de tres pisos ocmaras, las cuales se dedican para distintas funciones.


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Figura 5:Horno de cmara de dos pisos

c.- Hornos de Mufla:

Una mufla, en realidad es una cmara cerrada construida con materialrefractario. Su construccin es relativamente sencilla emplendose todo

tipo de combustibles. Consta de una puerta por la que se accede al interior

de la cmara de coccin, en la que existe un pequeo orificio de

observacin. En el techo se ubica un agujero por donde salen los gases

de la cmara.

Fig.5. Horno

de mufla

Figura 6: Horno de mufla

d.- El Horno Anular:

En las fbricas de ladrillos y tejas el horno anular ocupa un lugar

preponderante entre las dems construcciones de horno. Fue inventado

en 1838 por Fr. Hoffmann. Es un horno que quema continuamente, con

zona de fuego viajera, y con gran aprovechamiento de calor.

Originalmente se construy con canal de caldeo circular; ahora, casisiempre en forma alargada, y con una longitud de 60 a 100 metros El

canal est dividido en 14 a 20 cmaras las que no se separan con paredes


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sino con planchas de papel que se colocan libremente entre los ladrillos y

tapan un lado y otro de una o dos cmaras. Cada cmara tiene un portal

en la pared exterior, que se cierra durante la coccin, y un respiradero que

puede cerrarse desde arriba, y que conduce al canal de humo y chimenea.

1.2.2 Por combustible

a.- Hornos Elctricos:

Los hornos alimentados con energa elctrica son de un uso muy

extendido por su comodidad y fcil manejo. En la actualidad con los

sistemas de programacin que se incorporan son muy tiles y fiables. En

las cmaras de estos hornos van alojadas, en unos surcos o vas de las

paredes, unas espirales de hilo conductor de energa elctrica, que

actan de resistencia formadas por aleaciones de cromo-nquel y de

otros metales cuya caracterstica es la buena conductibilidad, segn las

temperaturas que se quiera alcanzar.

Figura 7: Horno elctrico

b.- Hornos de Gas:

La tcnica,cada vez ms avanzada, ha permitido conceder a los hornosde gas un papel destacado en el uso y posibilidades que nos brinda su

uso, mostrndose muy eficaces, tanto por que los tiempos de coccin se

ven reducidos y por los gastos se ven reducidos, como por su manejo.Nos resulta fcil regular la atmsfera interior del horno, simplemente


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variando la inyeccin de la mezcla de gas y aire, por lo que resultan muy

tiles para hacer reducciones.

Figura 8: Horno de Gas1.3.- EL HORNO Y LA INDUSTRIA

Existen muchas industrias que utilizan hornos, de tipos para realizar

transformaciones. Entre estas industrias podemos mencionar: la industria

petroqumica, industria panificadora, la metalrgica, la industria cermica, etc. Para

lo cual enfocaremos la industria de cermica.

a.- Hornos en la industria cermica:

Los hornos son usados para cocer ladrillos, tejas, porcelanas, etc.

b.- Hornos para la coccin de arcillas:

Es una instalacin en la que por medio del calor, se producen trasformaciones fsicas

y qumicas en el material suministrado, el calor necesario para dichas

trasformaciones procede de la reaccin oxidante del oxigeno del aire sobre el

carbono, hidrogeno y en algunas ocasiones sobre el azufre.

c.- Caractersticas:

Instalacin de combustin.

Lugar en la que se da las trasformaciones del material.

Instalacin de expulsin de los productos de la combustin (chimeneas).

d.- Clasificacin:

La clasificacin para los hornos de cermica se subdivide, considerando

diferentes criterios:

d.1.- En funcin al tiempo:

Continuos.- En los que la carga y descarga se realiza en horno encendido,adecuados para la produccin a gran escala.


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En la que podemos mencionar Horno tnel en la que los productos se

mueven por una larga cmara de 'combustin sobre una cinta

trasportadora.

Intermitentes.- Donde el fuego se apaga cuando no est cargado, y seenciende cuando se introduce una hornada (generalmente para objetos

ornamentales).

BIBLIOGRAFA

Sears- Zemansky calor y termodinmica, editorial McGraw Hill-Mxico, 4ta edicin,

1990.

Raymond chang, Qumica general, editorial McGraw- Hill- 7ma edicin.

Smith J. van Ness, H.-ABBOTT, M. Introduccin a la termodinmica, 6ta edicin,

editorial McGraw Hill, Mxico, 1990.

http.//wwwhornos.htm

http.//wwwenergiacalorifica.com

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