expansiÓn adiabÁtica en pes

5/10/2018 EXPANSIÓN ADIABÁTICA EN PES - slidepdf.com

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PREDICTOR DE VARIACIÓN DETEMPERATURA EN PRECIPITADORESELECTROSTÁTICOS CONSIDERANDO

EXPANSIÓN ADIABÁTICA

Por: Roderick Cerda Salas.



1. Objetivo.

Establecer un modelo predictivo, que determine la temperatura de salida

teórica de un precipitador electrostático, producto de la expansión

adiabática que realiza el gas al pasar del ducto de alta velocidad al

precipitador.

2. Alcance.

La modelación realizada está referida a los precipitadores 300-001 y 300-

002, que tratan los gases provenientes del CT-5, para ello se realizó un

levantamiento de datos asociados al flujo de gases generados por este

convertidor, y se consideró el tramo desde antes del manifold hasta la

salida del precipitador.

3. Teoría.El proceso de expansión adiabática tiene lugar cuando un fluido, en este

caso gases, está expuesto a variaciones de presión, sin intercambio de

calor con el entorno. Por tal motivo esta expansión del gas requiere de un

trabajo, el cual proviene de una disminución de la energía interna del gas, y

con ello una baja de temperatura.

Figura 3.1: Gráfico de un proceso adiabático en función de p y V .

Para poder comprender dicha descripción, primero se debe tener claro que

considerando gases ideales se tiene que para expansiones adiabáticas:

3.1

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Adiabatic_process.png



En donde se define γ como:

S

Siendo Cp y Cv, los calores específicos del gas a presión constante y

volumen constante respectivamente.

Para la estimación del predictor, en el caso de que el proceso sea un flujo

continuo y se desprecien las influencias de la energía cinética y energía

potencial, tenemos que:

Y

sabiendo que no hay intercambio de calor, Q=0, por tratarse de un proceso

adiabático, tenemos que el trabajo realizado en la expansión se debe a una

variación de la energía interna del gas:

Definiendo el trabajo como:

Y además utilizando la expresión asociados a expansiones adiabáticas paraprocesos con flujo:

Y uniendo ecuaciones 3.5 con 3.6, se tendrá que:

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6



De esta manera se obtiene la temperatura de salida producto de la

expansión adiabática por disminución de la presión a la que está sometido el

gas, presentando un cambio de volumen.

4. Datos.

A continuación se muestran datos promedios diarios, obtenidos a través de la plataforma

PI&System, los cuales fueron recolectados considerando el funcionamiento único del

Convertidor Teniente 5.

Tabla 4.1: Datos promedio de temperatura y presión de entrada y salida precipitador 300-

001.

Tabla 4.2: Datos promedio de temperatura y presión de entrada y salida precipitador 300-002.

Flujo Total Tin PES 300-02 [°Tout PES 300-02 [°C] Pin PES 300-02 Pout PES 300-02 [mmca]

30-Abr 174714,94 397,90 364,52 -13,30 -33,57

29-Abr 161151,93 386,12 351,59 -13,30 -34,91

28-Abr 167602,83 373,33 345,54 -13,30 -32,70

27-Abr 170652,97 377,92 352,08 -13,30 -32,52

26-Abr 163816,55 385,17 355,32 -13,30 -35,89

25-Abr 173989,86 369,95 347,73 -13,30 -33,3124-Abr 172710,30 379,98 351,55 -13,30 -33,64

23-Abr 183058,29 389,14 354,11 -13,30 -34,96

22-Abr 178131,90 373,23 340,68 -13,30 -34,04

21-Abr 175110,75 346,33 326,98 -13,30 -28,25

20-Abr 172731,85 330,38 308,83 -13,30 -21,58

19-Abr 160837,49 376,45 347,38 -13,30 -33,77

18-Abr 162896,63 342,03 320,60 -13,30 -26,78

17-Abr 166113,29 365,23 335,93 -13,30 -32,48

16-Abr 154619,46 364,86 335,60 -13,30 -30,73

Flujo Total Tin PES 300-01 Tout PES 300-01 [°C] Pin PES 300-01 Pout PES 300-01 [mmca]30-Abr 174714,94 400,05 371,17 -13,30 -31,96

29-Abr 161151,93 385,97 358,79 -13,30 -33,93

28-Abr 167602,83 376,37 351,04 -13,30 -30,95

27-Abr 170652,97 382,37 355,15 -13,30 -30,84

26-Abr 163816,55 385,90 355,67 -13,30 -34,34

25-Abr 173989,86 371,58 345,07 -13,30 -31,20

24-Abr 172710,30 378,35 352,71 -13,30 -31,76

23-Abr 183058,29 388,16 358,90 -13,30 -32,27

22-Abr 178131,90 371,15 346,49 -13,30 -31,51

21-Abr 175110,75 348,39 330,53 -13,30 -26,38

20-Abr 172731,85 335,74 317,43 -13,30 -19,96

19-Abr 160837,49 376,38 351,36 -13,30 -31,06

18-Abr 162896,63 352,99 333,64 -13,30 -27,03

17-Abr 166113,29 370,31 348,36 -13,30 -33,24

16-Abr 154619,46 370,22 348,68 -13,30 -31,36



5. Resultados.

En las siguientes tablas, se presentan los resultados intermedios y finales de la

modelación de expansión adiabática para los precipitadores 300-001 y 300-002 en donde

existe una diferencia menor permanente entre lo calculado y lo real.

Tabla 5.1: Resultados intermedios del precipitador 300-001.

Tabla 5.2: Resultados intermedios del precipitador 300-002.

Delta P(manom) [mmca] Delta T [°C] Q [Kj/m3] Flujo 300-001 [NM3/h]

-18,66 -28,88 -13460,75 93870,44

-20,63 -27,18 -12849,11 90499,33

-17,65 -25,33 -12152,40 87928,93

-17,54 -27,22 -12971,96 83368,72

-21,04 -30,23 -14368,22 81394,93

-17,90 -26,51 -12799,63 79391,63

-18,46 -25,64 -12274,99 90807,39

-18,97 -29,26 -13855,61 99868,00

-18,21 -24,66 -11921,98 101468,49-13,08 -17,86 -8876,80 91201,77

-6,66 -18,32 -9279,14 93818,75

-17,76 -25,02 -12003,36 86560,03

-13,73 -19,35 -9557,97 86339,39

-19,94 -21,96 -10597,75 95488,65

-18,06 -21,54 -10394,39 89589,50

Delta P(manom) [mmca] Delta T [°C] Q [Kj/m3] Flujo 300-002

-20,27 -33,37 -15629,60 80844,50

-21,61 -34,53 -16458,51 70652,60

-19,40 -27,79 -13411,51 79673,90

-19,22 -25,84 -12390,04 87284,25

-22,59 -29,85 -14189,24 82421,62

-20,01 -22,22 -10742,10 94598,23

-20,34 -28,43 -13609,53 81902,91

-21,66 -35,03 -16633,34 83190,29

-20,74 -32,56 -15779,44 76663,41

-14,95 -19,35 -9648,31 83908,98

-8,28 -21,55 -11031,85 78913,10-20,47 -29,07 -13988,25 74277,46

-13,48 -21,43 -10779,25 76557,23

-19,18 -29,29 -14328,78 70624,63

-17,43 -29,26 -14319,98 65029,97



Tabla 5.3: Resultados finales de temperatura teórica, distribución de flujos en

precipitadores, y diferencia con lectura de instrumentación.

Gráfico 5.1: Variación de la temperatura respecto a la caída de presión en precipitador 300-001.

Tout calc [°C] % Flujo T2calc-T2 real Tout calc [°C] % Flujo T2calc-T2 real

387,0 54% 15,8 383,8 46% 19,2

371,8 56% 13,0 371,3 44% 19,7

364,5 52% 13,4 360,3 48% 14,8

370,4 49% 15,3 364,9 51% 12,8

371,5 50% 15,8 369,7 50% 14,4

359,6 46% 14,5 356,6 54% 8,8

365,9 53% 13,2 366,2 47% 14,6

375,1 55% 16,2 374,2 45% 20,1

359,0 57% 12,5 359,3 43% 18,6

340,0 52% 9,5 336,7 48% 9,8

331,6 54% 14,2 325,3 46% 16,4364,4 54% 13,0 362,6 46% 15,2

344,1 53% 10,5 333,4 47% 12,8

357,0 57% 8,6 352,5 43% 16,6

358,2 58% 9,5 353,3 42% 17,7

PES 300-001 PES 300-002



Gráfico 5.2: Variación de la temperatura respecto a la caída de presión en precipitador 300-001.

Tabla 5.4: Distribución de flujos al ingresar a los precipitadores 300-001 y 300-002.

Fecha Flujo Total % Flujo 300-001 % Flujo 300-002

30-04-2011 174714,94 54% 46%

29-04-2011 161151,93 56% 44%

28-04-2011 167602,83 52% 48%

27-04-2011 170652,97 49% 51%26-04-2011 163816,55 50% 50%

25-04-2011 173989,86 46% 54%

24-04-2011 172710,30 53% 47%

23-04-2011 183058,29 55% 45%

22-04-2011 178131,90 57% 43%

21-04-2011 175110,75 52% 48%

20-04-2011 172731,85 54% 46%

19-04-2011 160837,49 54% 46%

18-04-2011 162896,63 53% 47%

17-04-2011 166113,29 57% 43%

16-04-2011 154619,46 58% 42%

Promedio 169209,27 53% 47%



6. Conclusiones.

6.1 Las diferencias obtenidas entre las temperaturas teóricas y reales a

las salidas de los precipitadores, se deben principalmente a las

infiltraciones que presentan cada uno de estos equipos,

presentándose mayor cantidad de gases desde fuentes externas en

el precipitador 300-002, en donde existen mayores diferencias entre

las temperaturas calculadas y las temperaturas reales de salida.

6.2 De los gráficos 5.1 y 5.2 podemos concluir que a mayores caídas de

presión en los precipitadores, considerando expansiones

adiabáticas, tenemos mayores diferencias entre las temperaturas de

ingreso y egreso, situación importante a considerar en la operación

cuando se realicen algunas modificaciones o se encuentre cerca del

punto de rocío, recordar que la fuente que permite realizar estaexpansión es la energía interna, y repercutirá de manera directa en

una baja en la temperatura de salida.

6.3 La distribución de los gases dentro de los precipitadores no es

simétrica, teniendo que el PES 300-001 transporta un 53% de los

gases y el PES 300-002 un 47%. Esta situación sería posible de

corregir realizando maniobras con los DAM 300-005 y DAM 300-006,

respectivamente o con ajustes en las revoluciones de los

ventiladores de tiro inducido en funcionamiento, para así balancear la

distribución de gases dentro de los dos precipitadores, evitando lasobrecarga de material precipitado por un lado, y las bajas

temperaturas en aquel donde el flujo en tránsito es menor.

7. Recomendación.

7.1 Las dificultades para determinar las zonas de infiltraciones en los

precipitadores desde su exterior, hacen necesario realizar un

levantamiento interno cuando equipo eléctrico se encuentre

realizando reparaciones y revisiones al interior de estas, de tal forma

de generar un plan de trabajo sobre estos puntos acorde a las

necesidades que tenga el equipo, por tal motivo se requiere

considerar esta situación en mantenciones menores en donde se

vaya a realizar inspección de esta zona de Maligas.

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