Proyecto Sistema de Vapor de un Hotel

7/23/2019 Proyecto Sistema de Vapor de un Hotel

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INSTITUTO TECNOLGICO DE COSTA RICA

ESCUELA DE INGENIERIA ELECTROMECNICA

Ingeniera en Mantenimiento Industrial

Proyecto Sistemas de Vapor

DISEODELANTADE!AORDEUNAINDUSTRIA"OTELERA

RO#ESOR$ ING% OSCAR&ASTOSMOLINA

ESTUDIANTES

$MARCOSDURANGUTI'RRE()*+),-.,/

CRISTO"ERGON(LE(NA!ARRO)*+)0+.)/

CRIST"IANO!IEDO'RE()*+)//-.-

GRUO$ *+Cartago, Costa Rica

9 de Noviembre del 2015


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ndice General

1. Introduccin...................................................................................................5

1.1. Integrantes del grupo..............................................................................5

1.2. Deinicin inicial del problema.................................................................5

2. Rese!a de la empresa..................................................................................5

2.1. "ctividad #ue reali$a la empresa............................................................5

2.2. %bicacin.................................................................................................&

2.'. (r)genes* +istoria undacin................................................................&

2.-. ervicios brindados.................................................................................&

'. Nombre del /roecto.....................................................................................&

'.1. Descripcin del proecto.........................................................................&

-. (betivos........................................................................................................

-.1. (betivo general......................................................................................

-.2. (betivos espec)icos..............................................................................

5. ustiicacin...................................................................................................9

&. 3etodolog)a.................................................................................................10

4. Desarrollo de proecto.................................................................................11

4.1. istema Instalado actualmente.............................................................11

4.2. #uipo instalado....................................................................................1'

4.'. eleccin de la caldera. 67alta seleccin de la bomba8........................14

4.-. Dise!o del sistema de combustible.......................................................21

4.5. Clculo de dimetros de tuber)as de vapor..........................................25

4.&. Calculo del espesor del aislante en las tuber)as de vapor...................24

4.4. eleccin de las vlvulas reductoras de presin..................................'0

4.. eleccin de las vlvulas de seguridad................................................-2

4.9. Dise!o del sistema de retorno de condensado.....................................-'

4.9.1. :an#ue de condesados...................................................................-'


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eg;n dice el manual de


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1-.1.1. ecadora 3"DRE "D120..................................................&&


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ndice de Tablas

:abla 1. Integrantes del grupo..............................................................................5


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ndice de Figuras

7igura 1* %bicacin de la +otel +olida Inn an osBF"urola.............................&


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1 Introduccin

1 Integrantes del grupo


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2 %bicacin

l Aotel +olida Inn an osBF"urola se encuentra ubicado eactamente en an

osB, Costa Rica, en avenida 5 calle '.

Figura 1: -bicacin de la otel oliday Inn San /os#0urola

7uente* Attp*JJJ.Aolidainn.com

' (r)genes* +istoria undacin

- ervicios brindados

Dentro de los servicios brindados en esta empresa, cuenta con modernas

Aabitaciones para el aloamiento de personas, restaurante, limpie$a lavander)a,

piscina, servicios eecutivos de negocios, gimnasio, internet estndar, casino,

bar, entre otros.

2 'ombre del Proyecto

1 Descripcin del proecto

l presente proecto, se basa en reali$ar el dise!o de un planta de vapor en el

campo espec)ico de estudio es la industria Aotelera en Costa Rica. Consiste

4/roecto istemas de Gapor


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bsicamente, en anali$ar las necesidades de vapor seg;n las aplicaciones #ue

esta industria re#uiera, tomando en cuenta cada una de las condiciones

espec)icas de la empresa en estudio. e deben de tomar en cuenta todas las

variables lo ms detalladamente posible para reali$ar la escogencia adecuada del

e#uipo generador de vapor el dise!o del cuarto de calderas adecuado, todo esto

tomando en cuenta la normativa costarricense establecida por el Reglamento de

Calderas de Costa Rica en vigencia.

3ediante visitas a la empresa, se deben de tomar en cuenta los detalles a

mencionados, para posteriormente plasmar los resultados obtenidos en

documentos planos, de tal manera #ue se pueda describir lo ms

detalladamente posible el dise!o de la planta de vapor elaborado por los

estudiantes. 7inalmente, se deber reali$ar una presentacin en la cual se

eponga claramente la planta de vapor dise!ada al proesor dierentes invitados.

/roecto istemas de Gapor


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3 )b4eti(os

1 (betivo general

1. Redise!ar la planta el sistema de suministro de vapor necesario en el

+otel +olida Inn an osB "urola.

2 (betivos espec)icos

1. Investigar sobre las dierentes ormas de generacin de vapor2. studiar las dierentes aplicaciones #ue se le dan a los componentes

utili$ados en las calderas, esto para seleccionar los componentes

adecuados

'. Calcular el caudal aproimado de vapor #ue re#uiere para cumplir con las

necesidades del Aotel-. Dimensionar las tuber)as para suministro de vapor, as) como las tuber)as

para el retorno de condensado del Aotel5. eleccionar el conunto de elementos necesarios para cumplir con el

consumo re#uerido para un Aotel como lo es el +olida Inn an osB

"urola.&. Crear los planos del dise!o propuesto para brindar una idea eacta del

mismo.4. Reali$ar un anlisis econmico del proecto



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5 /usti6icacin


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7 etodolog8a


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9 !esarrollo de proyecto

1 istema Instalado actualmente

"ctualmente el +otel tiene instaladas dos calderas pirotubulares de &0 @+/ de

capacidad, estas son gemelas de uso no simultneo, por lo #ue solo se tiene

alguna de las dos encendida la otra unciona como rempla$o, estas son de la

marca Cleaver @rooLs, modelo C@F&00F&0.

Figura *. %aldera %lea(er roo;s instalada en el oliday Inn San /os# urola


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Figura 2. Tan


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Figura 3. !iagrama de tratamiento de aguas

7uente* laboracin propia en


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%aracter8sticas t#cnicas

E


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%onsumo de (apor

E

%onsumo

unitario=;g?&r>

%onsumo

unitario=lb?&r>

%onsumo total=;g?&r>

%onsumo total=lb?&r>

ecadoras ' 100 12,-4 -02,2- 5-4,-1 120&,42

/lancAas 2 100 -2,11 92,' -,22 15,&&Rodillo 1 100 1-,0- '0,9- 1-,0- '0,9-

:an#ue de agua caliente 1 100 205,' -52,49 205,' -52,49

Totales1/+2*/

+1.32++


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eg;n el manual de piraFarco, Design o 7luid stems, para

seleccionar la presin de trabao se debe considerar lo siguiente*

/resin re#uerida en el punto de uso

Ca)da de presin a lo largo de la tuber)a debido a la riccin

/Brdidas de calor a travBs de las tuber)as.

s recomendado seleccionar una presin de trabao de la caldera maor

#ue la presin re#uerida por el e#uipo, a #ue la presin caer a medida #ue el

vapor para por las tuber)as. "dems, se selecciona una presin maor debido a

#ue a maores presiones el vapor tiene un volumen espec)ico menor, por lo #ue

las tuber)as de distribucin sern ms pe#ue!as. in embargo, se debe tomar en

cuenta #ue si la presin seleccionada en la caldera es mucAo maor #ue la

re#uerida, al momento de operar la caldera a una presin menor #ue la dise!ada,

entonces Aabr una reduccin en la eiciencia de la misma, debido al incremento

de las pBrdidas por radiacin conveccin, tambiBn se debe a la baa calidad del

vapor producido >esto debido al aumento del nivel de agua en la caldera al

incremento del tama!o de las burbuas de vapor #ue se producen por la baa

presin?.

/or lo tanto, en este caso se considerar una presin de trabao de 125 psi,

as) como la utili$ada en el Aotel. E se utili$a un actor de pBrdidas por radiacin de

1= por cada '0 m de tuber)a e#uivalente.

eg;n los aneos la escogencia de la caldera Cleaver @rooL modelo C@

de &0 @+/, debe de poseer las siguientes caracter)sticas*

%na eiciencia ente combustibleFvapor producido a 125 psi, presin de

trabao de caldera utili$ando como combustible NO& de*



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- Dise!o del sistema de combustible

n el +otel "urola se utili$a @unLer como combustible para las calderas.


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%aldera 1

Capacidad caldera &0 @+/

+oras trabao del #uemador 2 Ar

Cp @unLer 150000 @tugal

Consumo de Combustible 1&,4 gpA

Golumen combustible '',- galGolumen tan#ue diario

Golumen '',- gal 12& 2015?

e selecciona el tipo de vlvula seg;n la eactitud re#uerida, en este caso

se selecciona vlvula piloteada internamente

'/roecto istemas de Gapor


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Figura . Seleccin del tipo de ("l(ula

7uente* otJare "rmstrong >2015?

e selecciona el material de la vlvula, en este caso se selecciona Aierro

undido.

'9/roecto istemas de Gapor


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Figura 1. Seleccin del material de la ("l(ula


l programa recomienda una vlvula adems se pueden ver todas las

especiicaciones

-0/roecto istemas de Gapor


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Figura 11. V"l(ula recomendada por el programa de rmstrong


/or ;ltimo se completa la inormacin de reerencia



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Figura 1*. Introduccin de la in6ormacin de re6erencia


n resumen la valvula seleccionada para el tan#ue calentador de agua es lasiguente*



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Figura 12. V"l(ula reductora de presin para el tan


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Figura 13. V"l(ula reductora de presin para la bater8a de secadoras



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Figura 15. V"l(ula reguladora de presin seleccionada para el con4unto de planc&as de(apor


" continuacin se muestra un cuadro resumen de las vlvulas seleccionadas

Tabla 9. %uadro resumen de las ("l(ulas seleccionadas

Usuario Ti=o Modelo

Tamaode

7onei>n:in;

resi>nde

entrada:=si;

resi>nde salida

:=si;

Ca=a7idad :lFs8r;

C9re6uerid

o

Tan6ue7alentad

or deagua

Eta=a

sim=le G4+*** + +), +** /-, 0230

&aterade

se7adoras

Eta=asim=le

G4)*** +2/ +)* +** +0/* -2+

&aterade

Eta=asim=le

G4+*** + +)* +** 0/. )2,+



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=lan78a

7uente* +oa de clculos

eleccin de las vlvulas de seguridad

/ara la seleccin de las vlvulas se seleccionara una antes del tan#ue de

calentamiento de agua, otra antes de la bater)a de secadoras otra antes de la

bater)a de plancAas.


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Tabla . Tabla para la seleccin de la ("l(ula de seguridad SV715

7uente* pira arco >2015?

eg;n las tablas mostradas anteriormente se pueden seleccionar todas las

vlvulas del mismo tipo, solo #ue una ms grande #ue las otras dos, a

continuacin se muestra una tabla resumen de la seleccin*

Tabla 1. !imensiones de la ("l(ula de seguridad VS715 seleccionadas

Usuario

Tamaode

9nde auste

:&ar;

Caudal:g8;

Tan6ue7alentador

de agua+/)* ++0 12/ ,+-

&atera dese7adoras

)*0) 0+, 12/ ++30



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&atera de=lan78a

+/)* ++0 12/ ,+-

7uente* +oa de calculos

-/roecto istemas de Gapor


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9 Dise!o del sistema de retorno de condensado

l aislamiento tBrmico puede disminuir la transerencia de calor de la tuber)a, pero

no puede eliminarla por completo, ni tampoco puede prevenir la ormacin de

condensado. "dems este condensado dentro de las tuber)as de vapor vivo, lo

#ue genera son tuber)as suetas a la corrosin por la ormacin de cido

carbnico, no solo eso, a #ue crea golpe de ariete.

1.1.1. Tan


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Tramo

!i"metro

tuber8a =in>

!i"metro

piernacolectora !=in>

Aongitud pierna=in>

3aniold 5 - 12

5F 2 2 10

5F 2 2 10

F9 1,5 1,5 10

F15 1 1 10

10 :uber)as de condensado entre el e#uipo las

trampas

eg;n el documento Design o 7luid stems de pira arco, para

determinar las tuber)as #ue unen el e#uipo con las trampas deben tener un declive

de 1 cada 10 t. "dems, se menciona #ue para dimensionar estas tuber)as es

suiciente seleccionar la tuber)a para el doble de la capacidad #ue Aa durante la

operacin. lbAr?

Ca)da depresin >Hg?

Dimetrotuber)a >in?

/lancAa " 51.4 10'.- 1 M

/lancAa @ .5 14.1& 1 M

/lancAa C 25.4- 51.- 1 M



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/lancAa D 25.4- 51.- 1 M

:;nel 25' 50& 5 V

/lancAa dobladora 1'2 2&- 4 M

ecadora --.4 9&9.- 10 V

Dr cleanning 14& 5 M

:an#ues de agua 49&.-2 1592.- 10 1

11 Dimensionamiento de las tuber)as de

condesado >descarga de las trampas?

/ara dimensionar estas tuber)as se debe tomar en cuenta #ue estas no slo

transportan condensado, sino #ue adems transportan vapor lasA otros gases

no condensables. /or lo tanto, cuando se dimensionan tuber)as de condesados se

debe considerar el volumen espec)ico del vapor lasA, a #ue el volumen de

condensado es mucAo menor #ue el del vapor. ntonces, las tuber)as se

dimensionan como si uesen tuber)as de vapor lasA.

e deben tener ciertos datos para dimensionar estas tuber)as*

/resin a inal de la l)nea de retorno

Cabe$a Aidrosttica #ue se debe elevar el condensado

Ca)da de presin necesaria para llevar el condesado vapor lasA a lo

largo de la l)nea.

7luo de vapor lasA


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Tabla 1*. !imensiones de las tuber8as de retorno de condensado

:ramo7luo vapor

>lbAr?= Gapor lasA

7luo vaporlasA >lbAr?

Dimetro>in?

1F2 111.4& 1-. 1&.5- M

2F' 51.4 1-. 4.&5 M

-F5 .5 1-. 1.24 M&F4 25.4- 1-. '.1 M

F9 25.4- 1-. '.1 M

10F11 -4' 1-. 40.00 1 W

11F12 1-. 1'.02 M

1'F1- 1'2 1-. 19.5- M

15F1& 25' 1-. '4.-- V

14F1 1-5-.1 1-. 215.21 2

1F19 --.4 1-. 41.4- 1 W


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12 :rampas de vapor

/ara la seleccin de las trampas de vapor se re#uiere conocer el e#uipo

para Aacer la seleccin del tipo de trampa a utili$ar, en este caso se re#uieren

trampas de lotador termosttica por#ue uncionan detectando la dierencia de

temperatura entre el vapor el condesado #ue se Aa enriado.

/ara el dise!o de las trampas de vapor de las l)neas principales se decidi

agrupar las cargas seg;n su uncin ubicacin dentro del Aotel, como se muestra

en las siguientes tablas. "dems, para su seleccin se re#uiere conocer la presin

de entrada la presin causada por la altura a la cual se debe llevar el

condensado, obteniendo la contrapresin causada por la dierencia de las

presiones anteriores.

5-/roecto istemas de Gapor


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Tabla 13. !atos necesarios para la seleccin de la trampa de (apor en l8neas principales.

#uipoGapor

consumido

>lbA?

/resin deentrada

>/sig?

/resin poraltura

>/sig?

/resindierencia

l

>/sig?3aniold '&'.-1 12-.'1 0 0

:an#ues de aguacaliente

1592.- 12-.'1 2.4 121.5'


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#uipoGapor

consumido lbA7actor deseguridad

7actor deaplicacin

CaudalCorregido

3aniold '&'.-1 1.5 ' 1&545.'52Y

:an#ues de aguacaliente 1592.- ' ' 1-''5.5&


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Tabla 17. !atos necesarios para la seleccin de la trampa de (apor en ramales.

E

Presinde entrada

=psig>

Presinpor altura

=psig>

%ontrapresin=psig>

ecadora 500 100 - 9&

Rodillo 120 100 - 9&

/lancAa 120 100 - 9&

#uipoGapor

consumido>lbA?

/resin deentrada>/sig?

/resin poraltura>/sig?

Contrapresin>/sig?


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/lancAas @ .5 ' 2 51,-

/lancAas C 25.4- ' 2 15-,--

/lancAas D 25.4- ' 2 15-,--

/lancAas t;nel 25'.00 ' 2 151,00

Nuevamente utili$ando el caudal corregido la contrapresin entramos en

el grico para la seleccin de las trampas 7X:.



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Tabla 1D. Trampas de (apor seleccionadas en ramales.

E


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1- istema de condensado


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#ue con el lasAeo se pierde condensado. /or esta ra$n es de suma importancia

obtener el porcentae de vapor lasA.

Figura 17. Nomograma para la obtencin del porcentaje de vapor flash

7uente* "rmstrong

Con el nomograma se obtiene un porcentae de 1',2= de vapor lasA

De esta manera, se procede a calcular el luo #ue ir Aacia el recibidor.

()

&1/roecto istemas de Gapor


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15 @omba de condensado operada por presin

Desde la descarga de la bomba Aasta la l)nea principal de retorno de

condensado Aa 2'- t se deben considerar los accesorios >10= adicionales?,

por lo #ue se re#uiere una longitud e#uivalente*

Incluida en la longitud anterior, se encuentra la cabe$a #ue la bomba debe

levantar, la cual es de 10 t. /or ser un tramo corto, no se consideran pBrdidas por

riccin la contrapresin #ue se desea vencer es de 15 psi, a #ue la misma

garanti$ar el uncionamiento correcto de la bomba.

Con la inormacin anterior, es posible conocer determinar la mima

ca)da de presin aceptable para el tramo comprendido entre la descarga de la

bomba la l)nea principal de retorno. sto mediante la siguiente rmula*

()

iendo + la cabe$a, A las pBrdidas por riccin [/ la presin mimaaceptable, es entonces #ue se tiene lo siguiente*

()

eguidamente, se muestra la coniguracin t)pica del sistema de retorno de

condensado, donde se pueden apreciar las caracter)sticas de la tuber)a desde la

descarga de la bomba Aasta la l)nea principal de retorno de condensado, la cual

se dimensionar a continuacin.

&2/roecto istemas de Gapor


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Figura 18. Configuracin del sistema de retorno de condensado

7uente* pira arco

/ara entrar en la tabla de seleccin de tuber)a de acero cBdula -0, debe

conocerse la ca)da de presin por cada 1000 pies, la cual se calcula de la

siguiente manera*

/or lo tanto, en la tabla de seleccin de tuber)a de acero cBdula -0, debe

buscarse una ca)da de presin #ue no supere los 254,42 psi.

l siguiente dato de entrada a la tabla corresponde al caudal trasegado, el

cual, seg;n el abricante pira arco, debe ser de al menos seis veces el luo

actual.

&'/roecto istemas de Gapor


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Con los datos anteriores, es posible seleccionar un dimetro de tuber)a de

la siguiente tabla*

Figura 1.Flujo de agua a trav!s de tuber"a de acero #ch $% &'(tracto)

7uente* 7luid Components International

Como se observa, una tuber)a de dimetro 2 garanti$a las condiciones

para #ue el sistema uncione satisactoriamente, a #ue cuenta con una ca)da de

presin de 22,' psi por cada 100 t.

"Aora, se debe calcular la ca)da de presin real a lo largo del tramo de

tuber)a.

eguidamente, se calcula la contrapresin real para este subsistema.

()

&-/roecto istemas de Gapor


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Con la presin de operacin >100 psi?, una contrapresin de 12 psi, una

cabe$a de llenado predeinida de 12, se procede a seleccionar la bomba operada

por presin /ivotrol de pira arco.


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7uente* laboracin propia >3icrosot Hord, 2010?

&&/roecto istemas de Gapor


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Figura +%. Cat-logo de seleccin de la bomba ,ivotrol operada por presin

7uente* pira arco

1& Recibidor

e dimensionar un recibidor abierto, con su respectivo venteo #uedescarga a la atmsera.

/ara este dimensionamiento se utili$a la siguiente tabla, la cual unciona

para bombas de puertos de Aasta - se muestra a continuacin*

*abla +1. imensiones para un recibidor venteado de hasta $ pulgadas

%apacidad =lb?&> !i"metro =in> Aargo =in> !i"metro (enteo =in>1000 1& &0 &

2000 20 &0 '000 2- &0

-000 2& &0 10

5000 2 &0 10

&000 '0 42 12

4000 '2 42 12

000 '& 42 1-7uente* 3aterial didctico del curso Pistemas de Gapor


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s entonces como #ueda dimensionado el recibidor venteado para el

sistema de vapor en cuestin.

*abla ++. imensiones del recibidor venteado para el sistema de retorno de

condensado

:an#ue recibidor para bomba /ivotrol 2 2

!i"metro =in> '&Aargo =in> 9&

!i"metro de (enteo =in> 12%apacidad =lb?&> 10 &'0

7uente* laboracin propia >3icrosot Hord, 2010?

14


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siguiente se conoce #ue el motor debe ser de 1,5 LH o 2 Ap, la tuber)a de

alimentacin de la caldera debe ser de 2 pulgadas, el dimetro del tubo de venteo

es de 2F12 pulgadas, el rebose el dimetro es igual al de venteo por ;ltimo el

dimetro de la tuber)a de salida de la bomba es de 1F12 pulgadas



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!ise,o de la c&imenea

/ara el dise!o de la cAimenea se utili$ la :abla 50 mostrada en los

aneos, la cual muestra los dimetros re#ueridos seg;n la capacidad de la

caldera, para este caso, al no estar epl)citamente el valor para una caldera de 40+/ se decidi interpolar, para obtener un valor ms certero. /or lo #ue el dimetro

obtenido para la cAimenea es 0.249 m.

1 %onclusiones

11 +ecomendaciones

1



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1* ibliogra68a

12 p#ndices

1 3arco terico

Vapor:al igual #ue mucAas sustancias el agua puede permanecer en dierentes

estado, li#uido, vapor gas esto dependiendo de las condiciones a las #ue seencuentre sometida. n la transicin de la ase li#uida la ase gaseosa pueden

Aaber cambios en las propiedades. l vapor es el agua en estado gaseoso, este

contiene mucAo calor para transerir a dierentes procesos.

2 Calculo de consumo de vapor para los tan#ues de agua caliente

/ara el clculo del caudal de agua caliente se utili$ar el olleto del curso de

sistemas de vapor en el cual se encuentra la tabla siguiente la cual auda obtener

este valor.

Tabla *2. gua caliente re


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De acuerdo al procedimiento deinido en el olleto se procede a Aacer la siguiente

serie de clculos*

Tabla *3. %"lculos de agua caliente re


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l luo msico se calcula de la siguiente orma

Flujomsico=2807 L

hr

1m3

1000L1000!g

1m3 =2807

!g

hr


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- /lanos

13 neos

1 speciicaciones tBcnicas de los e#uipos

1.1.2. Secadora J!+K !S1*ES

:omado de* 7icAa tBcnica del e#uipo



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4&/roecto istemas de Gapor


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