ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL
FACULTAD DE INGENIERÍA EN MECÁNICA Y CIENCIAS DE LA PRODUCCIÓN
INTRODUCCION A LA INGENIERIA MECANICA
INFORME DE VISITA AL LABORATORIO DE TERMOFLUIDOS
NOMBRE: JOSHUA GABRIEL CARDENAS KAMPAUW PARALELO: 1 PROFESOR: ING. JORGE DUQUE
RESUMEN
En 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 compresión de dos etapas y sistema de refrigeración. El laboratorio de Termofluidos tiene como objetivo familiarizar a los estudiantes de la FIMCP con los principios físicos que gobiernan los fenómenos utilizados en ingeniería para producir trabajo mecánico. Con una superficie de 462 m2, este laboratorio cuenta con equipos que se utilizan en las prácticas de las materias de Instrumentación Básica, Mecánica de Fluidos, Termodinámica, Transferencia de Calor y de Combustión Interna. El laboratorio dispone de equipos para ensayos aerodinámicos subsónicos y supersónicos, medición de caudales, turbinas Pelton y Francis, una pequeña central térmica didáctica diseñada para experimentación, sistemas de aire acondicionado experimentales, motores de combustión experimentales, etc
OBJETIVOS
Conocer el laboratorio de Termofluidos con énfasis en los equipos que se va a tratar en la materia de Termodinámica. Aprender acerca del funcionamiento de los equipos disponibles en este laboratorio de los cuales se tuvo conocimiento en esta visita. Comprender la importancia del uso de maquinarias de transferencia de calor dentro de la carrera de Ingeniería Mecánica para producir trabajo mecánico.
LISTA DE EQUIPOS DISPONIBLES EN EL LABORATORIO A continuación se detalla una lista de los equipos que están disponibles en el laboratorio de Termofluidos:
Caldera de 10 Bar. Súper 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. Depósito de diésel. Planta de tratamiento de agua con medidor. Banco de prueba con motor de cuatro cilindros a gasolina.
Banco de prueba de motores de combustión interna. Compresor de aire de 1era etapa. Compresor de aire de 2da etapa. Equipo de convección natural y radiación. Turbina Pelton. Turbina Francis. Túnel subsónico de viento. Banco oleo hidráulico. Banco de bomba. Banco hidráulico. Túnel supersónico de viento. Equipo de aire acondicionado didáctico. Equipo de flujo laminar y turbulento.
PRINCIPALES EQUIPOS Presentamos algunos de los equipos de los que se tuvo conocimiento en la visita, en especial los que forman parte del ciclo de Rankine. Caldera Nombre del Equipo: Marca: Tabla 1.Serie: Modelo: Código ESPOL: Puntuación de Caldera: Presión hidráulica: Suministro Eléctrico: Presión de Trabajo: Especificaciones de la Caldera.
Caldera de 10 Bar. Thompson G-2326 Minipac 3 2971 1000 lbs/hr 283 PSIG 440 V 150 PSIG
Una caldera es una máquina construida para generar vapor de agua. Existen pequeñas instalaciones locales para la producción de vapor para: cocción de alimentos, planchado en serie de ropa, tratamientos sépticos de instrumentales donde la temperatura y presión no son tan altas, así como enormes instalaciones industriales para la alimentación de turbinas de generación de electricidad donde se requiere vapor a temperaturas y presión altas. La caldera que se encuentra en el laboratorio es de tipo pirotubular donde el agua, que se encuentra inicialmente en un reservorio, ingresa y es atravesado por tubos por los cuales circula gases a alta temperatura producto de un proceso de combustión.
Súper Calentador Nombre del Equipo: Súper calentador con panel de control y motor Marca: Numay Serie: 240469-35 Modelo: CIT Código ESPOL: 2964 Tabla 2.- Especificaciones del Súper calentador.
Un Súper calentador es un dispositivo que incrementando la energía térmica del vapor producido por una caldera haciendo decrecer la posibilidad de condensación dentro de un sistema de vapor. El vapor que ha sido súper calentado es conocido como vapor súper calentado.
Turbina de Vapor y Generador Nombre del Equipo: Turbina de Vapor 10 KW de 1 etapa Tabla Marca: Greenbat Laval Serie: 520362 Modelo: BT656N Código ESPOL: 2972 Presión de Escape: 2526 lbf/in2 Presión de Vapor: 140 lbf/in2 Suministro de Energía: 220 V Especificaciones de la Turbina de vapor y generador.
3.-
Es un motor que convierte en energía mecánica la energía de una corriente de vapor de agua. El elemento básico de la turbina es el rotor que cuenta con unas palas para que el vapor en movimiento produzca una fuerza tangencial que impulsa el rotor. Esta energía mecánica se transfiere a través de un eje para generar el movimiento de un generador eléctrico.
Condensador de Superficie Nombre del Equipo: Condensador de superficie Tabla
4.-
Marca: Greenbat Código ESPOL: 2976 Presión de Diseño: 5.27 Bar. Suministro de Energía: 240 V Fase: 50 Hz Especificaciones del Condensador de superficie.
Es un intercambiador térmico que tiene como propósito que el vapor de agua que ingresa cambie a fase líquida desde su fase gaseosa mediante el intercambio de calor con otro medio. La condensación se puede producir mediante el uso de un ventilador o con agua.
Equipo de Aire Acondicionado Didáctico Nombre del Equipo: Equipo de A/C didáctico Tabla
5.-
Marca: Serie: Modelo: Código ESPOL: Especificaciones del Equipo de A/C.
Carrier CTA-76ª-15450 KAN2-0050-IAA 3090
Este equipo permite ver el funcionamiento de un acondicionador de aire donde se pueden ver todas las partes de la máquina. Este proceso enfría, limpia, circula el aire y controla, además, su contenido de humedad. En condiciones ideales logra todo esto de manera simultánea.
Torre de Enfriamiento Nombre del Equipo: Torre de enfriamiento 1 Marca: Hall Termotank 16 Serie: 3615 Modelo: 62326 Código ESPOL: 2951 Tabla 6.- Especificaciones de la Torre de Enfriamiento.
La torre de enfriamiento es una estructura para disminuir la temperatura del agua que sale del condensador a temperaturas muy altas.
Túnel Subsónico de Viento Nombre del Equipo: Torre de enfriamiento 1 Marca: Aerovent Serie: 1-70351 Modelo: TC222 Código ESPOL: 02689 Tabla 7.- Especificaciones del Túnel subsónico de viento.
Es una herramienta de investigación desarrollada para la experimentación de los efectos del movimiento del aire alrededor de objetos sólidos a velocidades inferiores a la del viento.
Túnel Supersónico de Viento Nombre del Equipo: Túnel supersónico de viento Marca: Gilkers Serie: 41673 Modelo: GA10 Código ESPOL: 02690 Tabla 8.- Especificaciones de la Torre de Enfriamiento.
Es una herramienta de investigación desarrollada para la experimentación de los efectos del movimiento del aire alrededor de objetos sólidos a velocidades superiores a la del viento.
Banco de prueba con motor a gasolina Nombre del Equipo: Banco de prueba con motor de 4 cilindros a gasolina Marca: Serie: Modelo: Código ESPOL:
Cesson 711M-6015-AA 73IM-6059-AA Ford4 3651
Tabla 9.- Especificaciones del banco de prueba con motor a gasolina.
Intercambiador de calor Nombre del Equipo: Intercambiador de medidores de flujo
calor
con
Marca: Ward Heat Serie: NF2301-150 Modelo: 510-0321 Código ESPOL: 2975 Tabla 10.- Especificaciones del intercambiador de calor.
Es un dispositivo creado para transferir calor entre dos medios que pueden estar separados por una barrera o en contacto.
Turbina Pelton Nombre del Equipo: Turbina Pelton Marca: Gilkes Serie: GH-53 Modelo: 41611 Código ESPOL: 02698 Tabla 11.- Especificaciones de la Turbina Pelton.
Las turbinas Pelton están diseñadas para explotar grandes saltos hidráulicos de bajo caudal.
Turbina Francis Nombre del Equipo: Turbina Francis Marca: Gilkes Serie: 41612 Modelo: GH-58 Código ESPOL: 202697 Tabla 12.- Especificaciones de la Turbina Francis.
Las turbinas Francis son turbinas hidráulicas que se pueden diseñar para un amplio rango de saltos y caudales, siendo capaces de operar en rangos de desnivel que van de los dos metros hasta varios cientos de metros.
Aparato Medidores de Flujo Nombre del Equipo: Aparato medidores de flujo Marca: Tecquipmen Serie: 207 Modelo: H-10 Código ESPOL: 02694 Tabla 13.- Especificaciones del aparato medidor de flujo.
CONCLUSIONES El laboratorio de termo fluido de la ESPOL tiene gran cantidad de equipos, los cuales nos serán de gran utilidad a lo largo de nuestras carreras, todos estos son didácticos para facilitar el aprendizaje, además el laboratorio consta de una caldera de gran tamaño, con accesorios como el súper calentador, condensador, una sección 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 profesión dándoles mantenimientos a equipos, o analizando que los ciclos termodinámicos de la industria, se lleven a cabo de manera correcta.
RECOMENDACIONES En el laboratorio se puede muchas máquinas que conllevan grasa algunas son peligrosas para la salud por lo cual se debe de trabajar con las debidas precauciones y especificaciones de cada máquina para no tener algún tipo de problema.
Estar preparado conocer el funcionamiento de cada máquina para así no correr el riesgo de una mala manipulación y evitar accidentes, usar la vestimenta adecuada mandil de laboratorio gafas y audífonos para la protección de nosotros mismos.
Bibliografía
LO-B-004. Diseño en Ingeniería Mecánica. J. E. Shigley , L. Mitchel. McGraw Hill. 1989.
LO-B-001. Notas Técnicas de Teórica y Práctica de Diseño Mecánico. Higinio Rubio Alonso. Edición electrónica. 2009.
LO-B-004. Diseño en Ingeniería Mecánica. J. E. Shigley , L. Mitchel. McGraw Hill. 1989
Lista de materiales del laboratorio. Caldera
Super Calentador
Turbina
Condensador
Intercambiad or de calor
Torre de enfriamiento
DIAGRAMA DE PLANTA DEL LABORATORIO En este diagrama solo se presenta la ubicación de las máquinas de las que se tuvo conocimiento en la visita.
Leyenda: 1. Torre de enfriamiento. 2. Motor a diésel Volskwagen. 3. Caldera. 4. Depósito de diésel. 5. Planta de tratamiento de agua. 6. Súper Calentador. 7. Banco de Aisladores. 8. Turbina de Vapor y Generador. 9. Banco de resistencias 10. Condensador de Vapor. 11. Banco de prueba con motor de cuatro cilindros a gasolina.
12. Compresor de Aire de 2da etapa. 13. Compresor de Aire de 1ra etapa. 14. Equipo de A/C didáctico. 15. Túnel subsónico de viento. 16. Turbina Pelton. 17. Turbina Francis. 18. Túnel supersónico de viento. 19. Aparato medidor de flujo. 1. Escriba 3 funciones de los aislamientos. Permiten estabilidad frente al fuego, los agentes químicos y microrganismos. Sirve para duplicar la resistencia térmica así genera energía. Minimiza la transferencia de calor hacia otros elementos.
2. Que es el ciclo Carnot? El ciclo de motor térmico más eficiente es el ciclo de Carnot, consistente en dos procesos isotérmicos y dos procesos adiabático. El ciclo de Carnot se puede considerar como, el ciclo de motor térmico mas eficiente permitido por las leyes físicas. Mientras que la segunda ley de la termodinámica dice que no todo el calor suministrado a un motor térmico, se puede usar para producir trabajo, la eficiencia de Carnot establece el valor límite de la fracción de calor que se puede usar.
3. Explique cómo se trata el agua que ingresa a las calderas? El agua que va a ser utilizada para la producción de vapor requiere de unas características fisicoquímicas imprescindibles para evitar problemas en los equipos. Es por ello que podemos considerar dos tipos de tratamientos del agua: los primarios, que son aquellos realizados al agua bruta para adecuar sus características a las de alimentación a los generadores de vapor; y los secundarios, que son los realizados ya al agua alimentada a las calderas y al propio tratamiento interno de las mismas.Existen algunos tratamientos entre los más importante están filtración, coagulación des carbonatación, ultrafiltración.
4. Como los sistemas de refrigeración industrial ? Corresponde a un arreglo mecánico basado en los principios de la termodinámica y mecánica de fluidos diseñado para transferir energía térmica entre dos focos, desplazando la energía térmica contenida en uno de sus focos a fin de obtener una menor temperatura en este. Estos focos suelen se rsistemas termodinámicamente cerrados. Este cometido se lleva a cabo forzando la circulación de un fluido refrigerante por el interior de un circuito cerrado -o semicerrado- de tuberías e intercambiadores de calor. La circulación de este fluido refrigerante se realizará a través de máquinas de fluido como compresores y/o bombas, conforme la naturaleza y estado del refrigerante.
5. Escriba un ensayo sobre el mantenimiento de una caldera? Muchas calderas se deterioran al ponerse en contacto con contaminantes del sistema, como selladores de tubería, aceite de corte y rebabas o virutas de metal. Muchos contratistas utilizan una caldera nueva para calentar y “curar” un edificio en construcción. Se debe tener especial cuidado para que durante este uso inicial de la caldera el contratista proporcione adecuado tratamiento del agua. Los propietarios pueden recibir una caldera dañada o incrustada por el mal uso que le dio el contratista. Además, conforme nuevas zonas entran en el sistema, 123 las paredes del b Igualmente sucede, por ejemplo, con el tambor de vapor. Si ocurre un bajón debajo de un punto ajustado mínimo, el sistema, como lo muestra el diagrama lógico operará sobre las dos ramas de los combustibles, el gas y el aceite. Fig. 19 Programador de encendido de la caldera .Muchas calderas se deterioran al ponerse en contacto con contaminantes del sistema, como selladores de tubería, aceite de
corte y rebabas o virutas de metal. Muchos contratistas utilizan una caldera nueva para calentar y “curar” un edificio en construcción. Se debe tener especial cuidado para que durante este uso inicial de la caldera el contratista proporcione adecuado tratamiento del agua. Los propietarios pueden recibir una caldera dañada o incrustada por el mal uso que le dio el contratista. Además, conforme nuevas zonas entran en el sistema, 123 las paredes del b Igualmente sucede, por ejemplo, con el tambor de vapor. Si ocurre un bajón debajo de un punto ajustado mínimo, el sistema, como lo muestra el diagrama lógico operará sobre las dos ramas de los combustibles, el gas y el aceite. Muchas calderas se deterioran al ponerse en contacto con contaminantes del sistema, como selladores de tubería, aceite de corte y rebabas o virutas de metal. Muchos contratistas utilizan una caldera nueva para calentar y “curar” un edificio en construcción. Se debe tener especial cuidado para que durante este uso inicial de la caldera el contratista proporcione adecuado tratamiento del agua. Los propietarios pueden recibir una caldera dañada o incrustada por el mal uso que le dio el contratista. Además, conforme nuevas zonas entran en el sistema, 124 se requiere la limpieza de ellas para evitar daño a la caldera. Se debe utilizar solamente una caldera para llevar a ebullición un sistema. La limpieza mejora un sistema de calefacción de vapor o de agua caliente. Una fase importante al terminar la instalación de calderas se descuida con frecuencia en las especificaciones. Usualmente no se hace ninguna previsión para limpiar el sistema. Algunas veces se drena para efectuar cambios o ajustes, pero nunca se limpia en realidad.
ANEXOS Se adjuntan fotos de algunos de los equipos presentes en este laboratorio.
Fig. 2.- Caldera Thompson
Fig. 3.- Turbina de vapor y Generador Greenbat
Fig. 4.- Súper Calentador Numay
Fig. 5.- Condensador de superficie Greenbat
Fig. 6.Didáctico.
Equipo
de
A/C
Fig. 7.- Torre de Enfriamiento.
