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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO Facultad de Ingeniería en Sistemas Electrónica e Industrial Optativa II (Termodinámica)

Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

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calderos

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Page 1: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

Universidad Técnica de ambato

Facultad de Ingeniería en Sistemas Electrónica e Industrial

Optativa II (Termodinámica)

Page 2: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

Contenido

I. INFORME DEL PROYECTO...........................................................................................................4

2.1 Título..................................................................................................................................4

2.2 Objetivos............................................................................................................................4

2.3 Resumen.............................................................................................................................5

2.4 Palabras clave.....................................................................................................................6

2.5 Introducción.......................................................................................................................7

2.6 Materiales y Metodología..................................................................................................8

2.6.1 Actividades.....................................................................................................................8

2.6.3 Materiales....................................................................................................................23

2.6.4 Recolección de Datos...................................................................................................24

2.7 Resultados y Discusión.....................................................................................................25

2.8 Conclusiones.....................................................................................................................27

2.9 Referencias bibliográficas.................................................................................................35

2.10 Fotografías y gráficos........................................................................................................37

2.11 Anexos..............................................................................................................................40

Page 3: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO

Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial

“Proyecto Académico de Fin de Semestre”

Título: Generación de Vapor en el Instituto

Ecuatoriano de seguridad social de Ambato.

Carrera: Ingeniería Industrial

Área Académica: Industrial y Manufactura

Línea de Investigación: Gestión de Problemas Industriales y

Organizacionales desde la perspectiva económica financiera.

Ciclo Académico y paralelo: Séptimo Ciclo

Paralelo Único.

Alumnos participantes: MOSQUERA PATRICIO

Y OFICIALES DELA EMPRESA

LAVA JEAN JAJJAJAJAJ

Módulo y Docente: Optativa II (Termodinámica)

Ing. Édison Jordán.

Page 4: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

I. INFORME DEL PROYECTO1. PP2. YY

2.1Título

Generación de vapor en el Instituto Ecuatoriano de Seguridad Social de Ambato.

2.2Objetivos

GENERAL

Investigar las características y especificaciones de un caldero, además de

determinar las características y aplicaciones del vapor generado por este para

demostrar el desenvolvimiento práctico del mismo por medio de la interpretación

de la información obtenida mediante una investigación bibliográfica y de campo

acerca de sus principios de funcionamiento.

ESPECÍFICOS

Realizar una investigación de campo y obtener los datos reales de trabajo de un

caldero en el instituto ecuatoriano de seguridad social de Ambato, para determinar

las características del vapor que este genera mediante cálculos matemáticos

previamente establecidos.

Conocer la sala de calderas, su funcionamiento y disposición para analizar la

distribución del vapor generado mediante observación y una investigación de

campo.

Determinar las características y usos del vapor generado por el caldero estudiado,

para conocer la utilidad del mismo dentro del Instituto Ecuatoriano de Seguridad

Social.

Page 5: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

2.3Resumen

Con el objetivo claro del proyecto a realizar se dispuso ubicar una empresa que haga

uso de calderos para sus actividades, se ubicó entonces la sala de calderos del

INSTITUTO ECUATORIANO DE SEGURIDAD SOCIAL donde se abrieron las puertas

a los estudiantes, facilitando información técnica, asesoramiento y guía durante la

realización del presente proyecto.

Se denotó que en dicha sala se encontraba más de un caldero los cuales se

propusieron, en su adquisición, para solventar las necesidades de todo el hospital en

áreas específicas como: neonatología, enfermería, cuidados intensivos, área

quirúrgica, cocina entre otros, a su vez, los encargados del área de sala de máquinas

supieron manifestar que solo un caldero funciona y bastaba para los objetivos del

hospital ya que los dos calderos restantes estaban presentaban daños por falta de

accesorios y repuestos que dentro del país no existen.

El caldero a estudiar fue fabricado por una marca muy conocida con una fama

renombrada y una larga trayectoria en la fabricación de este tipo de calderos es la

marca MOHAWK, es un caldero de tipo paquete de tubos de agua de tres pasos

puede quemar diésel, gas o ambos para una mejor efectividad, es de procedencia

americano de la marca “SUPERIOR” , por versatilidad y funcionabilidad lo hacen uno

de los más efectivos al momento de brindar calidad de vapor.

La automatización del caldero es una característica muy esencial, cabe recalcar que

este caldero contaba con una automatización haciendo uso de controladores lógicos

programables (PLC’S) de la marca siemens, además, disponía de contactores

pulsadores y otros accesorios básicos para una correcta automatización y un futuro

funcionamiento efectivo.

Page 6: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

Por consiguiente, se procede a dar uso de la información recolectada para la

obtención de todas las características del vapor generado por dicho caldero, haciendo

uso de cálculos matemáticos previamente definidos en el aula, mediante estos se

obtiene la calidad del vapor, entropía y entalpía del vapor.

2.4Palabras clave

Termodinámica: Estudia los intercambios de energía térmica entre sistemas y los

fenómenos mecánicos y químicos que implican tales intercambios. En particular,

estudia los fenómenos en los que existe transformación de energía mecánica en

térmica o viceversa.

Máquina: Una máquina es un conjunto de elementos móviles y fijos cuyo

funcionamiento posibilita aprovechar, dirigir, regular o transformar energía o realizar

un trabajo con un fin determinado

Eficiencia: Se define como la capacidad de disponer de alguien o de algo para

conseguir un objetivo determinado con el mínimo de recursos posibles viable.

Energía: Energía es la capacidad de realizar trabajos, fuerzas, movimientos. Es una

propiedad asociada a los objetos y sustancias y se manifiesta en las transformaciones

que ocurren en la naturaleza.

Caldero: La caldera es una máquina o dispositivo de ingeniería diseñado para

generar vapor.

Vapor: aquel gas que se puede condensar por presurización a temperatura constante

o por enfriamiento a presión constante.

Page 7: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

Combustible: es cualquier material capaz de liberar energía cuando se oxida de

forma violenta con desprendimiento de calor. 

2.5Introducción

Se identifica con el nombre de termodinámica a la rama de la física que hace el

estudio de los vínculos existentes entre el calor y las demás variedades de energía.

Analiza, por lo tanto, los efectos que poseen a nivel macroscópico las modificaciones

de temperatura, presión, densidad, masa y volumen en cada sistema. La base de la

termodinámica es todo aquello que tiene relación con el paso de la energía, un

fenómeno capaz de provocar movimiento en diversos cuerpos, o mejor conocido como

el calor en movimiento.

Cuando James Watt observó que se podría utilizar el vapor como un fuerza

económica que remplazaría la fuerza animal y manual, se empezó a desarrollar la

fabricación de calderas, hasta llegar a las que actualmente tienen mayor uso en las

distintas industrias. Las primeras calderas tenían el inconveniente que los gases

calientes estaban en contacto solamente con su base, y en consecuencia se

aprovechaba mal el calor del combustible. Debido a esto las instalaciones industriales

fueron perfeccionándose, colocándose el hogar en el interior de la caldera y

posteriormente se le introdujeron tubos, para aumentar la superficie de calefacción.

En la actualidad, existen varias industrias que utilizan las calderas para la generación

de vapor es decir de energía para sus actividades, en Ecuador, específicamente en

Ambato existen un sinnúmero de empresas que usan las calderas en sus actividades,

Page 8: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

una de estas es el Instituto Ecuatoriano de Seguridad Social donde las calderas se

utilizan para varias actividades como son: neonatología, enfermería, cuidados

intensivos, área quirúrgica, cocina entre otros, los cuales se citan de manera más

explícita a continuación.

2.6Materiales y Metodología

2.6.1 Actividades.

Se programa una visita al IESS de Ambato, para el reconocimiento de su sala de calderas.

Durante la visita, se determinan parametros importantes de funcionamiento como las presiones de trabajo.

Se conocen los usos y características del vapor obtenido.

Se conocen las instalaciones beneficidas con el vapor producido.

Se toman fotografías y se realizan preguntas acerca de la caldera y del vapor.

Despues de la visita, se realizan los cálculos necesarios y se procede a la realizacion del informe técnico.

Page 9: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

2.6.2 Marco Teórico.

MÁQUINA TÉRMICA

Figura 1.Máquina Térmica y Planta de energía a Vapor.

Es un dispositivo que recibe calor, desarrolla trabajo y

opera en un ciclo mecánico.

La máquina térmica como dispositivo práctico hace que

una sustancia de trabajo (como un gas) recorra un

proceso cíclico durante en el cual:

Se absorbe calor de una fuente a alta temperatura.

La máquina realiza un trabajo.

Libera calor a una fuente a temperatura más baja.

Page 10: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

La figura que muestra una máquina térmica en general y como ejemplo una planta de

energía a vapor.

Llamaremos a la máquina térmica simplemente MT. Para cada uno de los dispositivos el

trabajo neto realizado es:

Ecuación 1.

EFICIENCIA→ μ

El grafico Qs representa la magnitud de la energía desperdiciada con el fin de completar el ciclo.

Pero Qs nunca es cero, por lo que el trabajo neto de salida es siempre inferior a la cantidad de calor de entrada.

Es decir, que solo una fracción del calor de entrada es trasferido al motor como trabajo. La fracción entre el trabajo neto y el calor de entrada es una medida de resultados de un motor térmico y se llama “eficiencia térmica”,

para motores calientes la salida deseada es la salida neta de trabajo y la entrada requerida es la cantidad de calor suministrado a los fluidos de trabajo. Entonces el rendimiento térmico de un motor puede expresarse como:

Ecuación 2.

Page 11: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

PRICIPIO DE KELVIN–PLANCK (1851)

Este principio dice que ninguna máquina térmica convierte todo el calor que recibe

en trabajo útil.

El enunciado dice:

El enunciado también se expresa como:

Los símbolos para calor Q y trabajo W representan cantidadespositivas y correspondiente al intercambio en un ciclo.

Máquina térmica:dispositivo que opera en un ciclo y produce trabajo apartir de fuentes de calor a diferentes temperaturas.

Eficiencia térmica:la razón entre la utilidad y el costo. Para una máquinatérmica que produce trabajo W=QH-QL a partir ir delcalor QH de una fuente a TH, es:

Es imposible para cualquier dispositivo que funcione en un ciclo de recibir calor de un solo depósito y producir una cantidad neta de trabajo (toda la energía convertida en calor).

Ninguna máquina térmica puede tener una eficiencia de 100%, para que una planta de energía funcione, el fluido de trabajo debe intercambiar calor con el ambiente así como con el horno.

Page 12: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

Figura 2. No existe máquina térmica con eficiencia 1.

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CALDERAS

º

La caldera es una máquina o dispositivo de ingeniería diseñado para generar vapor. Este vapor se genera a través de una transferencia de calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado líquido, se calienta y cambia su fase.

Figura 3. Caldera.

La caldera es un caso particular en el que se eleva a altas temperaturas un set de intercambiadores de calor, en la cual se produce un cambio de fase. Además, es recipiente de presión, por lo cual es construida en parte con acero laminado a semejanza de muchos contenedores de gas.

Debido a las amplias aplicaciones que tiene el vapor, principalmente de agua, la caldera es muy utilizada en la industria, a fin de generarlo para aplicaciones como:

Esterilización (tindarización): era común encontrar calderas en los hospitales, las cuales generaban vapor para "esterilizar" el instrumental médico; también en los comedores, con capacidad industrial, se genera vapor para esterilizar los cubiertos, así como para elaborar alimentos en marmitas (antes se creyó que esta era una técnica de esterilización).

Page 14: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

SALA DE CALDEROS

Figura 4. Sala de Calderas.

Debe considerarse un sector de incendios con una resistencia mínima al fuego de 120 minutos, e instalar puertas cortafuegos en los accesos.

Las calderas de gasóleo pueden instalarse en sótanos. En el caso de emplear como combustible el gas natural, no se aconsejan los sótanos, ya que en caso de fuga, los gases más pesados que el aire, no pueden evacuarse.

Las calderas de gas conviene situarlas en azoteas y espacios exteriores, en este caso, protegidos con una cubierta ligera pensada para que ceda fácilmente si ocurre una explosión, sin afectar muros ni estructura.

Son los recintos destinados exclusivamente a los equipos de calderas. Son locales que requieren estar separados en su propio sitio y deben cumplir con la normativa en relación a ventilaciones, protecciones y prevenciones por los riesgos de incendios y explosión a que podrían estar expuestos.

Page 15: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

VAPOR EN LA INDUSTRIA

Vapor para Calentamiento.

Vapor de Presión Positiva. El vapor generalmente es producido y distribuido en una presión positiva. En la mayoría de los casos, esto significa que es suministrado a los equipos en presiones mayores a 0 MPaG (0 psig) y a temperaturas mayores de 100°C (212°F).Las aplicaciones de calentamiento para vapor a presión positiva se pueden encontrar en plantas procesadoras de alimentos, plantas químicas, y refinerías solo por nombrar algunas.

Vapor al Vacío. El uso de vapor para el calentamiento a temperaturas por debajo de 100°C (212°F), tradicionalmente el rango de temperatura en el cual se utiliza agua caliente, ha crecido rápidamente en los últimos años.

Cuando vapor saturado al vacío es utilizado en la misma forma que el vapor saturado a presión positiva, la temperatura del vapor puede ser cambiada rápidamente con solo ajustar la presión, haciendo posible el controlar la temperatura de manera mas precisa que las aplicaciones que usan agua caliente.

El vapor es usado en un gran rango de industrias. La aplicaciones más comunes para el vapor son, por ejemplo, procesos calentados por vapor en fábricas y plantas, y turbinas impulsadas por vapor en plantas eléctricas, pero el uso del vapor en la industria se extiende más allá de las antes mencionadas:

Page 16: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

Vapor para Impulso/ Movimiento.

El vapor se usa regularmente

para propulsión (así como fuerza

motriz) en aplicaciones tales como turbinas de vapor. La turbina

de vapor es un equipo esencial

para la generación de electricidad en

plantas termoeléctricas.

En un esfuerzo por mejorar la

eficiencia, se han realizado progresos

orientados al uso del vapor a presiones y

temperaturas aun mayores.

Existen algunas plantas

termoeléctricas que utilizan

vapor sobrecalentado a

25 MPa abs (3625 psia),

610°C (1130°F), presión

supercrítica en sus turbinas.

Generalmente el vapor

sobrecalentado se usa en las

turbinas de vapor para prevenir

daños al equipo causados por la

entrada de condensado. Sin

embargo, en ciertos tipos de

plantas nucleares, el uso

de vapor alta temperatura se debe de evitar, ya que podría

ocasionar daños al material usado en las turbinas.

Se utiliza en su lugar vapor

saturado a alta presión. En

donde se usa vapor saturado, generalmente se

instalan separadores en la

línea de suministro de

vapor para remover el

condensado del flujo de vapor.

Además de la generación de energía, otras aplicaciones

típicas de impulso/movimie

nto son los compresores movidos por turbinas o las bombas, ej.

compresor de gas, bombas para

las torres de enfriamiento, etc.

Page 17: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

Figura 5. Generador de Turbina.

Vapor como fluido Motriz.

El vapor puede ser usado de igual manera como una fuerza “motriz” para mover flujos de liquido o gas en

una tubería.

Los eyectores de vapor son usados para crear el vacío en equipos de proceso tales como las torres de

destilación que son utilizadas para purificar y separar flujos de procesos.

Los eyectores también pueden ser utilizados para la remoción continua

del aire de los condensadores de superficie, esto para mantener una

presión de vacío deseada en las turbinas de condensación (vacío).

Page 18: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

Vapor para atomización.

Figura 6. Eyector para condensador de Superficie.

Page 19: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

Vapor para Limpieza

La atomización de vapor es un proceso en donde el vapor es usado para separar mecánicamente un

fluido. Por ejemplo, en algunos quemadores, el vapor es inyectado en el combustible para maximizar la

eficiencia de combustión y minimizar la producción de hidrocarbonos (hollín).

Calderas y generadores de vapor que utilizan combustible de petróleo utilizaran este método para

romper el aceite viscoso en pequeñas gotas para permitir una combustión mas eficiente.

también los quemadores (elevados) comúnmente utilizaran la atomización de vapor para reducir los

contaminantes a la salida.

Figura 7. Quemador Asistido por Vapor.

Page 20: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

Vapor para hidratación.

Vapor para Humidificación.

El vapor es usado para limpiar un gran rango de superficies. Un ejemplo de la industria es el uso del vapor en los

sopladores de hollín.

Las calderas que usan carbón o petróleo como fuente de combustible deben estar equipadas con sopladores de hollín para una limpieza cíclica de las paredes del

horno y remover los depósitos de la combustión de las superficies de convención para mantener la eficiencia, capacidad y confiabilidad de la caldera.

Por ejemplo, el vapor es utilizado para la hidratación en la producción del papel, así que ese papel que se mueve en los rollos a gran velocidad no sufra rupturas microscópicas. Otro ejemplo son los molinos de bolitas. Continuamente los molinos que producen las bolitas de alimento para animales utilizan inyección-directa de vapor tanto para calentar como para proporcionar contenido de agua adicional al que es suministrado en la sección de acondicionamiento del molino.

Algunas veces el vapor es usado para hidratar el proceso mientras se suministra calor al mismo tiempo.

Page 21: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

Muchas grandes instalaciones industriales y comerciales,

especialmente en climas mas fríos, utilizan vapor saturado a baja

presión como la fuente de calor predominante para calentamiento

interior estacional.

Las bobinas HVAC, normalmente combinadas con humidificadores de vapor, son el equipo usado para el acondicionamiento del aire, para comfort interno, preservación de registros y libros, y de control de infecciones.

Cuando se calienta el aire frío por las bobinas de vapor, la humedad relativa del aire gotea, y entonces deberá ser ajustada a los niveles

normales en adiciona una inyección controlada de vapor seco saturado en la línea inferior del flujo de aire.

Page 22: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

ENTROPÍA

La  entropía que sirve para medir el grado de desorden dentro de un proceso y permite

distinguir la energía útil, que es la que se convierte en su totalidad en trabajo, de la inútil,

que se pierde en el medio ambiente.

Figura 8. Entropía.

La entropía describe lo irreversible de los sistemas termodinámicos.

En termodinámica, la entropía simbolizada como S.

Es la magnitud física que mide la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo.

Es una función de estado (no depende de la trayectoria) de carácter extensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el transcurso de un proceso que se dé de forma natural.

Page 23: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

ENTALPÍA

Es una magnitud termodinámica, simbolizada con la

letra Hmayúscula, cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por

un sistema termodinámico, es decir, la cantidad de energía que un sistema intercambia con su

entorno.

es una función de estado de la termodinámica donde la variación

permite expresar la cantidad de calor puesto en juego durante una transformación isobárica, es decir, a presión constante en un

sistema termodinámico, teniendo en cuenta que todo objeto

conocido se puede entender como un sistema termodinámico. Se

trata de una transformación en el curso de la cual se puede recibir o

aportar energía (por ejemplo la utilizada para un trabajo

mecánico). En este sentido la entalpía es numéricamente igual al

calor intercambiado con el ambiente exterior al sistema en

cuestión.

El segundo principio de la termodinámica, que afirma que todo estado de equilibrio es un estado de entropía máxima, se

convierte en el principio de mínima energía en la

representación energética del sistema. Ese principio se traslada a

la representación entálpica invariable: el sistema alcanzará el estado de equilibrio cuando, para una presión dada, los parámetros

termodinámicos varíen de tal forma que la entalpía del sistema

sea la mínima posible.

Page 24: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

2.6.3 Materiales.

COMPUTADOR CÁMARA FOTOGRÁFICA

MICROSOFT WORD DATOS OBTENIDOS Y FÓRMULAS MATEMÁTICAS

Page 25: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

2.6.4 Recolección de Datos

Los datos presentados a continuación se tomaron en la visita realizada a la sala de calderas del Instituto Ecuatoriano de Seguridad Social. Las medidas se toman gracias a un PLC, lo que facilita tener una base de datos de las medidas de presión y temperatura alcanzadas por el vapor:

Fotografía 1. Medidas de Presión y Temperatura del caldero.

Las medidas con las que se trabajaron por facilidad de cálculos son:

Presión 88 psiTemperatura 150 º F

Se lo trabaja como un vapor saturado, y con un volumen de la mezcla igual a 4,5 pie3

lb;

a este no se lo puede trabajar como un valor sobrecalentado ya que en las tablas de vapores sobrecalentados no existen valores para estas características de vapor.

Page 26: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

2.7Resultados y Discusión

2.7.1 Descripción de la sala de máquinas.

En la sala de máquinas de hospital del IESS se encuentran los 3 calderos de Marca Superior la cual es de procedencia americana, son de tipo de tubos y de los cuales uno de ellos está completamente automatizado.

Figura 9. Caldero. Características.

Fotografía 2. Caldero. Especificaciones.

Page 27: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

Se tiene depósitos de combustible diésel y GLP los cuales son necesarios para el funcionamiento del hogar de estos calderos

El Hospital posee un sistema de tuberías de agua caliente e intercambiadores de calor para la piscina de rehabilitación y las duchas de los servicios higiénicos.

Fotografía 3. Depósitos de Combustible.

El Hospital está también dotado de un generador de energía el cual en caso de una falla del suministro eléctrico por parte de la empresa eléctrica Ambato (EEASA) se activa y brinda el suministro eléctrico durante el desabastecimiento de energía. Este generador es de marca CATERPILAR.

Figura 10. Generador de Energía.

Page 28: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

2.7.2 CÁLCULOS.

Con presión de 88 psi que se tiene a la salida y con vz=4,5pie3

lb , se tiene:

Datos Obtenidos:

Presión de Referencia: 88 PSI.

P1=80

T 1=312,04

V f 1=0,017573

V fg 1=5,4536

h f 1=282,1

h fg1=900,9

sf 1=0,4534

sfg 1=1,1675

P2=90

T 2=320,28

V f 2=0,017659

V fg 2=4,8779

h f 2=290,7

h fg2=894,6

sf 2=0,4643

sfg 2=1,1470

Page 29: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS, ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL

PERÍODO ACADÉMICO: MARZO/2014 – AGOSTO/2014

Cálculo de la Temperatura.

T i=T 1+(PRef−P1)(T 2−T1)

(P2−P1)

T i=312,04+(88−80)(320,28−312,04)

(90−80)

T i=312,04+0,8(320,04−312,04)

T i=318,632º F

Cálculo de la Calidad del vapor.

V fi=0,017573+0,8¿ 0,017573 ¿

V fi=0,0176418pie3

lb

V fgi=5,436+0,8¿ 5,4536 ¿

V fgi=4,99304pie3

lb

x=V z−V fV fg

x=4,5−0,01764184,99309

x=0,897

x=89,7  %

La calidad de la mezcla es del 89.7%, lo que nos indica que existe un 89,7% de vapor

en la mezcla, es decir la mezcla tiene un alto porcentaje de vapor pero aún existe

líquido en este por lo que se habla de un vapor saturado.

FACULTAD

DE INGE

F .

Page 30: Proyecto FinalTermodinámicaLUKAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS, ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL

PERÍODO ACADÉMICO: MARZO/2014 – AGOSTO/2014

Cálculo de las propiedades del vapor.

Cálculo de entalpía.

x=hz−h fh fg

hz=x (h fg)+hf

h fi=282,1+0,8¿ 282,1¿

h fi=288,98BTUlb

h fgi=900,9+0,8¿ 900,9 ¿

h fgi=895,86BTUlb

hz=x (h fg)+hf

hz=0,897 (895,86 )+288,98

hz=1092 ,566 BTUlb

El vapor presenta un entalpía de 1092 ,566 BTUlb .

Cálculo de Entropía

sz=x (s fg )+sf

FACULTAD

DE INGE

F .

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PERÍODO ACADÉMICO: MARZO/2014 – AGOSTO/2014

sfi=0,4543+0,8¿ 0,4543 ¿

sfi=0,46212BTUlbºF

sfgi=1,1675+0,8 ¿ 1,1675 ¿

sfgi=1,1511BTUlbºF

sz=x (s fg )+sf

sz=0,897 (1,1511 )+0,46212

sz=1,4946 BTUlbºF

El vapor presenta una entropía de 1,4946 BTUlbºF .

FACULTAD

DE INGE

F .

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PERÍODO ACADÉMICO: MARZO/2014 – AGOSTO/2014

2.7.3 APLICACIONES DEL CALDERO EN EL HOSPITAL DEL IESS AMBATO

Calefacción de neonatología.

El vapor se usa en la calefacción para mantener estable la temperatura en la sala de neonatos.

Fotografía 4.Neonatología.

Dietética.

Fotografía 5. Dietética.

FACULTAD

DE INGE

F .

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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS, ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL

PERÍODO ACADÉMICO: MARZO/2014 – AGOSTO/2014

Lavandería.

Fotografía 6. Lavandería.

Esterilización.

Fotografía 7. Esterilización.

FACULTAD

DE INGE

F .

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PERÍODO ACADÉMICO: MARZO/2014 – AGOSTO/2014

Agua Caliente Piscina.

Fotografía 8. Piscina de Rehabilitación.

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DE INGE

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PERÍODO ACADÉMICO: MARZO/2014 – AGOSTO/2014

2.7.4 DISTRIBUCIÓN DE PLANTA DE LA SALA DE MÁQUINAS DEL IESS AMBATO

Figura 11. Sala de Máquinas.

La sala de máquinas del hospital del IESS de Ambato cuenta con tres calderos de

marca Superior de los cuales uno de ellos se encuentra en pleno funcionamiento y

totalmente automatizado, los otros dos calderos no se encuentran en funcionamiento

debido a que se necesita reemplazar el empaque que controla la combinación entre el

diésel y el GLP debido a que el flujo de combustible es excesivo y produce una mala

combustión y la aparición de escoria. La reserva de diésel se encuentra en un cuarto

junto a la sala de calderos y en la parte posterior se tiene la reserva de GLP; estos

combustibles son abastecidos mensualmente. El uso del caldero en el Hospital del

IESS de Ambato es uno de los principales sistemas para la realización correcta de las

múltiples funciones como calefacción, lavandería, cocina, piscina, esterilización.

FACULTAD

DE INGE

F .

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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS, ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL

PERÍODO ACADÉMICO: MARZO/2014 – AGOSTO/2014

2.8Conclusiones

Habiendo desarrollado una investigación bibliográfica del caldero escogido para

el estudio, se determinaron las características de este como por ejemplo su

marca, el tipo de caldero, el vapor que produce, para así determinar los usos de

este vapor dentro del IESS; realizada dicha investigación se nota la importancia

de un caldero en la institución ya que el vapor tiene utilidad en casi la mayoría

de las instalaciones del hospital, neonatología, lavandería, esterilización , entre

otros, además se puede notar la falta de técnicos especializados en el país ya

que a pesar de contar con 3 calderos solo se está trabajando con uno lo que a

la vez representa un riesgo para la institución y para los pacientes del mismo ya

que si suscitara un daño en el actual caldero ya no se tendría un medio de

producción de vapor por ende se dejarían de realizar muchas actividades de

vital importancia como la esterilización de instrumentos por ejemplo.

Con los datos obtenidos gracias a los indicadores de los calderos se obtuvieron

las características del vapor como son temperatura, entalpía y entropía. Para el

cálculo se tomó como base la presión ya que este dato tiene pocas variaciones

durante el tiempo como se pudo observar. La temperatura medida en el caldero

y la temperatura calculada mediante fórmulas matemáticas no se alejan

demasiado entre sí, lo que quiere decir que los cálculos realizados con presión

dan valores de entalpía y entropía con un margen de error muy pequeño.

La implementación de un caldero dentro de una institución de servicio como en

este caso o en una fábrica debe ser estudiada, ya que el correcto

funcionamiento y mantenimiento de estas depende de muchos factores como

FACULTAD

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por ejemplo las instalaciones, o si existen o no repuestos o personal

especializado en brindar mantenimientos preventivos a estos calderos, el

mantener calderos sin trabajar representa una pérdida para las instituciones

como se lo pudo apreciar en el hospital del IESS de Ambato.

2.9Referencias bibliográficas

[1] [En línea]. Available: http://es.wikipedia.org/wiki/Caldera_(m%C3%A1quina).

[2] E. P. p. p. i. y. profesionales. [En línea]. Available: http://www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_industrial/tiposdecalderasindustriales/.

[3] [En línea]. Available: http://www.calderasvapor.com/itc1_6.htm.

[4] [En línea]. Available: http://www.construmatica.com/construpedia/Instalaci%C3%B3n_de_Calderas.

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2.10 Fotografías y gráficos

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2.11 Anexos

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Anexo 1. Planos del Caldero.

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Anexo 2. Manual de la máquina.

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