CA-1 (CALDERO)

Material de tubería: Acero inoxidable SA grado 304 (calibre 40)

Material aislante: Lana mineral (Km=0.225)

Corriente: Vapor.

Para calcular el espesor del aislamiento, primero estimamos el espesor del

aislamiento:

Aislamiento para la corriente de vapor que sale del caldero

Espesor estimado: 2 pulgadas.

a) Característica de la tubería y propiedades a emplear

TUBERÍA DE 24 in (Calibre 40)

Di = 22.626 pulg Diámetro interior

De = 24.000 pulg Diámetro exterior

Ds = 28.000 pulg Diámetro del tubo con el aislamiento

Xw = 0.687 pulg Espesor del tubo

X = 2.000 pulg Espesor del aislamiento

Kw = 26.000 Btu/(Hr)*(pie2)*(ºF/pie) Conductividad térmica del tubo

Km = 0.0225 Btu/(Hr)*(pie2)*(ºF/pie) Conductividad térmica del

aislamiento

hc + hr

=

2.400 Btu/Hr*pie2*ºF Coeficiente de convección y radiación

hi = 1500 Btu/Hr*pie2*ºF Coeficiente de película en el interior

del tubo

CALCULO DE RESISTENCIAS TÉRMICAS

Ri: Resistencia térmica del tubo dentro del fluido

Rm: Resistencia térmica del material de aislamiento

Rw : Resistencia térmica de la pared del tubo

Ra : Resistencia térmica del aire ambiental

b) Cálculo de Ri:

Ri= 1hi∗π∗Di

Ri= 11500∗3.1416∗22.626

12

Ri=0,000113 Btu

h∗pie2∗ºFpie

c) Cálculo de Dm:Dm=Di+De2

Dm=22.626+24.0002

Dm=23.313 ' '

d) Cálculo de Rw:Rw= XwKw∗π∗Dm

Rw= 0.68726∗3.1416∗23.313

Rw=0.00036 Btu

h∗pie2∗ºFpie

e) Cálculo de Ds: Ds=De+2∗xDs=24+2∗2

Ds=28 pulg

f) Cálculo de Dma:

Dma=Ds−De

ln (DsDe

)Dma= 28−24

ln (2824

)

Dma=25.95 pulg

g) Cálculo de Rm:

Rm= XKm∗π∗Dma

Rm= 20.0225∗3.1416∗25.95

Rm=1.09 Btu

h∗pie2∗ºFpie

h) Cálculo de Ra: Ra=1

(hc+hr)∗π∗Ds

De la tabla de valores de coeficientes de película por convección y radiación

ubicamos la diferencia de temperatura con respecto a la temperatura del

medio ambiente:

∆T=T−Ta

∆T=341.3 ºF−77 ºF=264.3 ºF

hc+hr=2.400 Btu

h∗pie2∗ºF

Ra= 12.400∗3.1416∗28

12

Ra=0,057 Btu

h∗pie2∗ºFpie

Donde

i) Cálculo del porcentaje de pérdidas de calor:

∑ R i=Ri+Rm+Rw+Ra

∑ R i=0.000113+1.09+0.00036+0,057

∑ R i=1.1475Btu

h∗pie2∗ºFpie

%perdidas= 0.0571.1475

∗100=4.97%

4.97%<5%

Entonces tenemos que el espesor del aislamiento será de: 2 pulgadas.