ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORAL

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA Y CIENCIAS DE LA PRODUCCINTEMA:INFORME DE VISITA AL LABORATORIO DE TERMOFLUIDOSMATERIA:INTRODUCCION A LA INGENERIA MECANICANOMBRE:REINOSO TIGRE JOSE ISRAELPARALELO:1

RESUMENEn la visita realizada al laboratorio de termofluidos pudimos observar, conocer el funcionamiento de las maquinarias y la utilidad de las maquinas existentes en el laboratorio de termofluidos, igual q los distintos sistemas que existen como lo son el sistema de vapor, sistema de compresin de dos etapas y sistema de refrigeracin. OBJETIVOS Reconocer las maquinarias que existen en el laboratorio de termofluidos Conocer la utilidad y funcionamiento de las mquinas y sistemas que existen en el laboratorio de termofluidos

INTRODUCCION CALDERA

Una caldera es una mquina o dispositivo de ingeniera que est diseado para generar vapor saturado. ste vapor se genera a travs de una transferencia de calor a presin constante, en la cual el fluido, originalmente en estado lquido, se calienta y cambia de estado.Segn la ITC-MIE-AP01, caldera es todo aparato a presin en donde el calor procedente de cualquier fuente de energa se transforma en energa utilizable, a travs de un medio de transporte en fase lquida o vapor.Las calderas son un caso particular en el que se eleva a altas temperaturas de intercambiadores de calor, en las cuales se produce un cambio de fase. Adems son recipientes a presin, por lo cual son construidas en parte con acero laminado a semejanza de muchos contenedores de gas.

Aplicaciones Esterilizacin (tindarizacin), es comn encontrar calderas en los hospitales, las cuales generan vapor para esterilizar los instrumentos mdicos, tambin en los comedores con capacidad industrial se genera vapor para esterilizar los cubiertos as como para la elaboracin de alimentos en marmitas. Calentar otros fluidos, por ejemplo, en la industria petrolera se calienta a los petroles pesados para mejorar su fluidez y el vapor es muy utilizado. Generar electricidad a travs de un ciclo Rankine. Las calderas son parte fundamental de las centrales termoelctricas.Es comn la confusin entre caldera y generador de vapor, pero su diferencia es que el segundo genera vapor sobrecalentado.Tipos de caldera Acuotubulares: son aquellas calderas en las que el fluido de trabajo se desplaza a travs de tubos durante su calentamiento. Son las ms utilizadas en las centrales termoelctricas, ya que permiten altas presiones a su salida, y gran capacidad de generacin. Pirotubulares: en este tipo el fluido en estado lquido se encuentra en un recipiente, y es atravesado por tubos por los cuales circula gases a alta temperatura producto de un proceso de combustin. El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulacin de los gases de escapeElementos, trminos y componentes de una caldera Agua de alimentacin: Es el agua de entrada que alimenta el sistema, generalmente agua de pozo o agua de red con algn tratamiento qumico como la desmineralizacin. Agua de condensado: Es el agua que proviene del estanque condensador y que representa la calidad del vapor. Vapor seco o sobresaturado: Vapor de ptimas condiciones. Vapor hmedo o saturado: Vapor con arrastre de espuma proveniente de una agua de alcalinidad elevada. Condensador: Sistema que permite condensar el vapor. Estanque de acumulacin: Es el estanque de acumulacin y distribucin de vapor. Desaireador: es el sistema que expulsa los gases a la atmsfera. Purga de fondo: Evacuacin de lodos y concentrado del fondo de la caldera. Purga de superficie: Evacuacin de slidos disueltos desde el nivel de agua de la caldera. Fogn u hogar: Alma de combustin del sistema. Combustible: Material que produce energa calrica al quemarse. Agua de calderas: Agua de circuito interior de la caldera cuyas caractersticas dependen de los ciclos y del agua de entrada. Ciclos de concentracin: Nmero de veces que se concentra el agua de caldera respecto del agua de alimentacin. Alcalinidad: Nivel de salinidad expresada en ppm de CaCO3 que confiere una concentracin de iones carbonatos e hidroxilos que determina el valor de pH de funcionamiento de una caldera, generalmente desde 10,5 a 11.5. Desoxigenacin: Tratamiento qumico que elimina el oxgeno del agua de calderas. Incrustacin: Sedimentacin de slidos con formacin de ncleos cristalinos o amorfos de sulfatos, carbonatos o silicatos de magnesio que merman la eficiencia de funcionamiento de la caldera. Dispersante: Sistema qumico que mantiene los slidos des cohesionados ante un evento de incrustacin. Anti incrustante: Sistema qumico que permite permanecer a los slidos incrustantes en solucin. Anticorrosivo: Sistema qumico que brinda proteccin por formacin de films proyectivos ante iones corrosivos presentes en el agua. ndice de vapor/combustible: ndice de eficiencia de produccin de vapor de la caldera.SUPER CALENTADOR

Un Sper calentador es un dispositivo que se encuentra en un motor a vapor que calienta el vapor generado por la caldera nuevamente, incrementando su energa trmica y haciendo decrecer la posibilidad de condensacin dentro del motor. Los sper calentadores incrementan la eficiencia del motor de vapor y han sido ampliamente adoptados actualmente. El vapor que ha sido sper calentado es conocido lgicamente como vapor sper calentado; el vapor que no ha sido calentado es conocido como vapor saturado o vapor hmedo. Los sper calentadores fueron aplicados en locomotoras de vapor a principios del siglo XX, vehculos impulsados por vapor y centrales de generacin de energa. La instalacin de un sper calentador tiene el efecto de reducir la cantidad de trabajo que se debe realizar para producir la misma cantidad de energa. En otras palabras, instalar un sper calentador tiene el efecto de incrementar la capacidad de la planta con el mismo flujo de vapor.El vapor que sale de la caldera pasa por unos serpentines en el horno y es sobrecalentado a presin constante. La presin en el sper calentador no puede ser superior a la presin en la caldera, ya que si fuera superior se inyectara vapor en la caldera. La presin mxima en la caldera viene limitada por las caractersticas del material del que est formada, normalmente acero.TURBINA

Turbina es el nombre genrico que se da a la mayora de las turbo mquinas motoras. stas son mquinas de fluido, a travs de las cuales pasa un fluido en forma continua y este le entrega su energa a travs de un rodete con paletas o labes.Es un motor rotativo que convierte en energa mecnica la energa de una corriente de agua, vapor de agua o gas. El elemento bsico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas, hlices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento produce una fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace girar. Esta energa mecnica se transfiere a travs de un eje para proporcionar el movimiento de una mquina, un compresor, un generador elctrico o una hlice.Las turbinas constan de una o dos ruedas con paletas, denominadas rotor y estator, siendo la primera la que, impulsada por el fluido, arrastra el eje en el que se obtiene el movimiento de rotacin. Hasta el momento, la turbina es uno de los motores ms eficientes que existen (alrededor del 50%) con respecto a los motores de combustin interna y hasta algunos elctricos. El trmino turbina suele aplicarse tambin, por ser el componente principal, al conjunto de varias turbinas conectadas a un generador para la obtencin de energa elctrica.CONDENSADOREs un elemento intercambiador trmico, en cual se pretende que cierto fluido que lo recorre, cambie a fase lquida desde su fase gaseosa mediante el intercambio de calor (cesin de calor al exterior, que se pierde sin posibilidad de aprovechamiento) con otro medio. La condensacin se puede producir bien utilizando aire mediante el uso de un ventilador o con agua (esta ltima suele ser en circuito cerrado con torre de refrigeracin, en un ro o la mar).

La condensacin sirve para condensar el vapor, despus de realizar un trabajo termodinmico p.ej. una turbina de vapor o para condensar el vapor comprimido de un compresor de fro en un circuito frigorfico. Cabe la posibilidad de seguir enfriando ese fluido, obtenindose lquido sub enfriado en el caso del aire acondicionado.El condensador termodinmico es utilizado muchas veces en la industria de la refrigeracin, el aire acondicionado o en la industria naval y en la produccin de energa elctrica, en centrales trmicas o nucleares.Adopta diferentes formas segn el fluido y el medio. En el caso de un sistema fluido/aire, est compuesto por uno tubo de dimetro constante que curva 180 cada cierta longitud y unas lminas, generalmente de aluminio, entre las que circula el aire.Un condensador es un cambiador de calor latente que convierte el vapor de su estado gaseoso a su estado lquido, tambin conocido como fase de transicin. El propsito es condensar la salida (o extractor) de vapor de la turbina de vapor para as obtener mxima eficiencia e igualmente obtener el vapor condensado en forma de agua pura de regreso a la caldera. Condensando el vapor del extractor de la turbina de vapor, la presin del extractor es reducida arriba de la presin atmosfrica hasta debajo de la presin atmosfrica, incrementando la cada de presin del vapor entre la entrada y la salida de la turbina de vapor. Esta reduccin de la presin en el extractor de la turbina de vapor, genera ms calor por unidad de masa de vapor entregado a la turbina de vapor, por conversin de poder mecnico.Tipos de condensadores para centrales trmicasSegn su disposicin relativa con respecto de la turbina de vapor, los condensadores pueden clasificarse en: Axiales. Estn situados al mismo nivel que la turbina de vapor. Son tpicos de turbina de vapor hasta 150 MW, potencias hasta las cuales el cuerpo de baja presin es de un solo flujo y escape axial. Laterales. Estn situados al mismo nivel que la turbina de vapor. El cuerpo de baja presin de la turbina de vapor es de dos flujos. Inferiores. Estn situados debajo de la turbina de vapor de baja presin, lo que les obliga a estar metidos en un foso y que el pedestal del grupo turbogenerador est en una cota ms elevada, encarecindose la obra civil. Dadas las potencias de las centrales convencionales actuales, ste es el tipo de condensador ms usualmente empleado. La turbina de vapor de baja tiene doble flujo, pudiendo haber adems varios cuerpos. Segn el nmero de pasos pueden ser: Un paso. Hay una nica entrada y una nica salida de agua en cada cuerpo del condensador. Tpica en circuitos abiertos de refrigeracin. Dos pasos. El agua entra y sale dos veces en el cuerpo del condensador. Segn el nmero de cuerpos: Un cuerpo. El condensador tiene una sola carcasa. Dos cuerpos. El condensador tiene dos carcasas independientes. Esta disposicin es muy til, ya que permite funcionar slo con medio condensador.Tipos de condensadores para mquinas frigorficasLos tipos de condensadores ms utilizados en una mquina frigorfica son los siguientes: Tubos y aletas. Se utilizan cuando se disipa el calor a una corriente de aire. De placas. Se utilizan cuando se disipa el calor a una corriente de agua es: Condensador (termodinmica)INTERCAMBIADOR DE CALOR

Unintercambiador de calores un dispositivo diseado para transferircalorentre dos medios, que estn separados por una barrera o que se encuentren en contacto. Son parte esencial de los dispositivos derefrigeracin,acondicionamiento de aire, produccin deenerga y procesamientoqumico.Un intercambiador tpico es elradiadordel motor de unautomvil, en el que el fluido refrigerante, calentado por la accin del motor, se refrigera por la corriente de aire que fluye sobre l y, a su vez, reduce la temperatura del motor volviendo a circular en el interior del mismo.Clasificacin de los intercambiadores de calor de superficieLos intercambiadores de flujos paralelos, son generalmente utilizados en el intercambio trmico lquido-lquido, mientras que los de flujos cruzados se utilizan generalmente en el intercambio lquido-gas.Cambiadores de calor tubularesEl cambiador indirecto ms simple es el cambiador de tubos concntricos; consta de dostuberasconcntricas, una en el interior de la otra, circulando los dos fluidos por el espacio anular y por la tubera interior. Los flujos pueden ser en el mismo sentido (corrientes paralelas) o en sentido contrario (contracorriente).Transmisin de calor por conduccinLa conduccin es la forma en que tiene lugar la transferencia de energa a escala molecular. Cuando las molculas absorbenenerga trmicavibran sin desplazarse, aumentando la amplitud de la vibracin conforme aumenta el nivel de energa. Esta vibracin se transmite de unas molculas a otras sin que tenga lugar movimiento alguno de traslacin. En la transmisin de calor por conduccin no hay movimiento de materia. La conduccin es el mtodo ms habitual de transmisin de calor en procesos de calentamiento/enfriamiento de materiales slidos opacos. Si existe una gradiente de temperatura en un cuerpo, tendr lugar una transmisin de calor desde la zona de alta temperatura hacia la que est a temperatura ms baja. El flujo de calor ser proporcional al gradiente de temperatura.Transmisin de calor por conveccinCuando un fluido circula alrededor de un slido, por ejemplo por el interior de una tubera, existiendo una diferencia de temperatura entre ambos tiene lugar un intercambio de calor entre ellos. Esta transmisin de calor se debe al mecanismo de conveccin. El calentamiento y enfriamiento de gases y lquidos son los ejemplos ms habituales de transmisin de calor por conveccin. Dependiendo de si el flujo del fluido es provocado artificialmente o no, se distinguen dos tipos: forzada y libre (tambin llamadanatural). La conveccin forzada implica el uso de algn medio mecnico, como una bomba o unventilador, para provocar el movimiento del fluido. Ambos mecanismos pueden provocar un movimiento laminar o turbulento del fluido.

TORRE DE ENFRIAMIENTOLasTorres de enfriamientoson estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas muy altas. El uso principal de grandes torres de refrigeracin industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracin utilizada en plantas de energa, refineras de petrleo, plantas petroqumicas, plantas de procesamiento de gas natural y otras instalaciones industriales.

Con relacin al mecanismo utilizado para latransferencia de calorlos principales tipos son: torres de refrigeracin hmedasfuncionan por el principio deevaporacin, torres de refrigeracin secasfuncionan por transmisin del calor a travs de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente.En una torre de refrigeracin hmeda el agua caliente puede ser enfriada a una temperatura inferior a la del ambiente, si el aire es relativamente seco. Con respecto al tiro del aire en la torre existen tres tipos de torres de refrigeracin: Tiro natural, que utiliza una chimenea alta. Tiro inducido, en el que el ventilador se coloca en la parte superior de la torre (impulsan el aire creando un pequeo vaco en el interior de la torre). Tiro mecnico (o tiro forzado), que utiliza la potencia de motores de ventilacin para impulsar el aire a la torre (colocndose en la base).Bajo ciertas condiciones ambientales, nubes de vapor de agua (niebla) se pueden ver que salen de una torre de refrigeracin seca. Las torres de enfriamiento usan la evaporacin del agua para rechazar el calor de un proceso tal como la generacin de energa elctrica. Las torres de enfriamiento varan en tamao desde pequeas a estructuras muy grandes que pueden sobrepasar los 220 metros de altura y 100 metros de longitud. Torres ms pequeas son normalmente construidas en fbricas, mientras que las ms grandes son construidas en el sitio donde se requieren. LISTA DE EQUIPOS DISPONIBLES EN EL LABORATORIO DE TERMOFLUDOS Caldera de 10 bar Super calentador con panel de control y motor Turbina de vapor de 10kw de 1 etapa Condensador de superficie Torre de enfriamiento I compuesta Intercambiador de calor con medidores de flujo Depsito de disel Planta de tratamiento de agua con medidor Banco de prueba con motor de cuatro cilindros a gasolina Compresor de aire de 1era etapa Compresor de aire de 2da etapa Equipo de conveccin natural y radiacin Turbina Pelton Turbina Francis Tnel subranico de viento Banco oleo hidrulico Banco de bomba Banco hidrulico Tnel supersonico de viento Equipo de aire acondicionado didctico Equipo de flujo laminar y turbulento

SISTEMA DE VAPOR

SUPERCALENTADORCALDERAPIROTUBULARBOMBA LIQUIDO VAPOR SATURADO VAPOR SOBRE CALENTADO

CONDENSADORDE SUPERFICIE

TORRE DE ENFRIAMIENTOTURBINA

LIQUIDO LIQUIDO SATURADO VAPOR SATURADO SISTEMA DE COMPRESION

COMPRESOR DE AIRE DE PRIMERA ETAPA ABSORVE AIRE AIRE

COMPRESOR DE AIRE DE SEGUNDA ETAPA

ALMACENA AIRE AIRE COMPRIMIDO COMPRIMIDO

VAPORSITEMA DE AIRE ACONDICIONADO

ABSORVE VAPOR A BAJA PRESIONCONDENSADORINTERCAMBIADOR DE CALOR

ABSORVE VAPOR A BAJA PRESION

VAPOR A ALTA PRESIONLIQUIDO A BAJA PRESION

INTERCAMBIADOR DE CALORVALULA DE EXPANSION

LIQUIDO A ALTA PRESION

CONCLUSIONESEl laboratorio de termo fluido de la ESPOL tiene gran cantidad de equipos, los cuales nos sern de gran utilidad a lo largo de nuestras carreras, todos estos son didcticos para facilitar el aprendizaje, adems el laboratorio consta de una caldera de gran tamao, con accesorios como el sper calentador, condensador, una seccin que ayuda a medir cual aislante es mejor que ayudan a emular a una industria.Aprender a manejar estos equipos es indispensable en nuestra vida profesional, ya que posiblemente ejerzamos nuestra profesin dndoles mantenimientos a equipos, o analizando que los ciclos termodinmicos de la industria, se lleven a cabo de manera correctaBIBLIOGRAFIA http://es.wikipedia.org/wiki/Intercambiador_de_calor http://es.wikipedia.org/wiki/Torre_de_refrigeraci%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Caldera_(m%C3%A1quina) http://es.wikipedia.org/wiki/Turbina http://es.wikipedia.org/wiki/Supercalentador

ANEXOS