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DISEÑO DE UNA RED DE VAPOR PARA UN HOTEL
ING. CARLOS GORDILLO ANDÍA M.Sc.
INDICE
CAPITULO I PLANTEAMIENTO TEORICO
- Resumen
- Introducción
- Memoria Descriptiva
- Alcances del Proyecto
CAPITULO II INGENIERIA DEL PROYECTO
- Cálculos de Ingeniería
- Diseño de las Instalaciones
- Selección de Equipos
- Planos
- Anexos y Catálogos
1DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
CAPITULO I
PLANTEAMIENTO TEORICO
2DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
RESUMEN
El vapor es uno de los elementos esenciales en un sistema de
acondicionamiento de aire utilizados en espacios requeridos para
su uso , necesidad y confort que las personas necesitan, el objetivo
del proyecto es precisamente calcular un sistema de vapor de
acuerdo a los requerimientos básicos para un hotel de 10 pisos de
altura con los diferentes compartimientos necesarios.
Para este proyecto se hizo un estudio de ingeniería para luego en
un futuro posterior poder ampliar el sistema de acondicionamiento
de aire y así mejorar sus instalaciones del hotel , para eso se
determinó , selecciono los siguientes equipos a utilizar siendo estos
necesarios y puedan abastecer los requerimientos básicos para el
sistema .
Luego se determinó los requerimientos de vapor total según las
proyecciones a futuro y de acuerdo a eso se seleccionó el tipo de
caldera y sus dispositivos de control que se emplearán para el
sistema de acondicionamiento de aire.
Luego se realizó el cálculo de las tuberías de vapor, de retorno de
condensado y la selección de las trampas de vapor.
3DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
INTRODUCCION
El generador de vapor o caldera, es una máquina de vital
importancia para el proceso de aire acondicionado , pero esta a su
vez es complementada con equipos, maquinarias y accesorios que
se necesitarán para completar el circuito de vapor del proceso
acondicionado, lo primero que se debe de tomar en consideración
para determinar la capacidad de la caldera es precisamente la
demanda de vapor que existe en el proceso.
Otro factor muy importante que se debe de considerar es la Presión
de Vapor que se requiere en el proceso térmico en los equipos en
donde se vaya a utilizar para ser distribuida el vapor proveniente de
la caldera.
4DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
MEMORIA DESCRIPTIVA
GENERALIDADES:
El Presente proyecto de Ingeniería contempla del“Diseño de una Línea de
Distribución de vapor para un Hotel de 10 pisos de altura para Espinar -
Cusco”, proyecto a desarrollarse con los equipos necesarios , materiales y
acabados respectivos de Suministros Energéticos
Para el desarrollo del Proyecto, se ha requerido de un estudio necesario de ser
utilizado y que utilidad se le va a dar a las áreas de confort y acondicionado a
desarrollarse del hotel.
Este proyecto se ha desarrollado con el fin que las instalaciones y suministros
energéticos brinden las mayores y mejores condiciones de productividad y
sobre todo de seguridad y operaciones.
Bajo esas consideraciones y considerando la envergadura de las instalaciones
se ha elaborado el presente Proyecto
5DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
1.1 Nombre del proyecto
“Diseño de una línea de distribución de vapor para un hotel 10 pisos de
altura para Espinar –Cusco
Ubicación del proyecto
Dicho proyecto estará ubicado en la localidad de “Espinar – Cusco”, ubicado
en:
Ubicación : Espinar
Departamento : Cusco
Altitud : 3900 m.s.n.m.
Temperatura Promedio : 10ºC
ESPINAR
HOTELAL
6DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
1.1.1 Alcances del Proyecto
La disponibilidad de contar con una línea de suministro Energético para
un hotel y cumplir con las necesidades correspondientes y brinden un
mayor confort para los usuarios.
La distribución de los ambientes, el número de ocupantes, los servicios
provistos por el hotel y los distintos requerimientos de vapor que existan.
El hotel va a presentar la siguiente distribución de cuartos:
Pisos de 1 al 9:a) 10 cuartos doblesb) 10 cuartos simples c) 10 cuartos triplesd) 10 cuartos cuádruples
Piso 10: 12 suites presidenciales con sauna y jacuzzi.
Ser una alternativa de inversión acorde, y a la medida de las actividades
industriales y comerciales.
1.1.2 Propósito
Estudio de los aspectos técnicos, los que determinará parámetros
necesarios para él cálculo y en la selección de los equipos y realizar
mejoras para el uso adecuado de sus instalaciones del hotel .
7DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
CAPITULO II
INGENIERIA DE PROYECTO
2 Capítulo 2
Ingeniería del proyecto
8DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
2. CALCULOS DE INGENIERIA
2.1 Descripción del proyecto
El presente proyecto consta del diseño de una línea de vapor para un hotel
para brindar buen confort para sus habitaciones, requiriendo de sistemas de
generación de vapor , por medio de un caldero y ser suministrado a diferentes
áreas del hotel , como sauna , jacuzzi, comedor, sistemas de secado. , consta
de un sistema de generación de vapor por medio de una caldera pirotubular
que será suministrada a los compartimientos
2. 2 Selección del Generador de Vapor.
La presente distribución contempla de áreas de confort sauna spa y los jacuzzis que estarán ubicados en el décimo piso por parte de diseño de arquitectura, donde se encuentran conjuntamente las 12 suites presidenciales.
Figura n°2: Sauna Jacuzzi
DATOS TECNICOS
Consumo alcanza los 100 kg de vapor por hora Presión debe ser de 6 bar (87 PSIG).
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Además de los servicios de cuarto de agua caliente mediante vapor y de vapor directo, el hotel requiere provisión de vapor para los servicios de
En los mismos se utilizan las siguientes sistemas de utilización:
- Área de sistemas de Lavado
- Área de Secado
- Área de Planchado
- Área de Calandria
-
Las mismas se encontrarán instaladas en el primer nivel del hotel.
Siguientes requerimientos
Tabla 1.
Tabla 1. Cargas térmicas, servicio de lavandería.
CARGAS DE CONSUMO TÉRMICOCONSUMO APROXIMADO DE VAPOR POR HORAMÁQUINAS DE LAVANDERÍA: PRESIÓN 7 KG/CM2 (100 PSI)
- Área de sistemas de Lavado
UNIVERSAL 0.127 KG-VAPOR/H
Área de Secado 90 X 75 CM18 KG DE CARGA
90 KG-VAPOR/H
- Área de Planchado SISTEMA TRIPL 27 KG-VAPOR/H
- Área de Calandria 4 ROLLOS DE 4 M DE CUMPLIMIENTO
204 KG-VAPOR/H
Además de esto, el hotel contará con un restaurant que demandará las siguientes cantidades de vapor para los equipos que en el mismo se utilizan:
Tabla 2. Cargas térmicas, restaurant.
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EQUIPOS DE COCINA: PRESIÓN 0,70 KG/CM2 (10 PSI)
SIST. CAFETERA (PARA CADA LITRO) 0,410 KG-VAPOR/H
SIST. BAÑO MARíA (PARA CADA M2) 16,600 KG-VAPOR/H
SIST.MESA TÉRMICA (PARA CADA M2) 8,300 KG-VAPOR/H
ESTUFA PARA LEGUMBRES POR COMPARTIMIENTO 18,800 KG-VAPOR/H
MÁQUINA DE LAVAR PLATOS 26,000 KG-VAPOR/H
MARMITAS 0,269 KG-VAPOR/H
Se va consumir vapor desde el 1ERO hasta el 9no Piso
Considerando el siguiente consumo de vapor unitario, por tipo de cuarto, teniendo lo siguiente.
N1 cuarto simple 05kgh
=11lbh
N2 cuarto doble 10kgh
=22lbh
N3 cuarto triple 15kgh
=33lbh
N4 cuarto cuádruple 20kgh
=44lbh
DISTRIBUCION POR CUARTOS
Y considerando que la distribución de cuartos por piso es:
a) 10 cuartos doblesb) 10 cuartos simples c) 10 cuartos triplesd) 10 cuartos cuádruples
CUADRO DE CARGAS POR TIPO DE CUARTOS
Se puede estimar el consumo de vapor por piso de la siguiente manera:
11DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
Tabla 2. Consumos por tipo de cuarto.
Tipo de cuarto
Consumo unitario
[lb/h]
Cantidad de cuartos
por piso
Consumo total por piso
por tipo de cuarto [lb/h]
Simple 11 10 110
Doble 22 10 220
Triple 33 10 330
Cuádruple 44 10 440
RESERVA 10 10 100
TOTAL DE CONSUMO 1200
DISTRIBUCION EN EL PISO N10
En este piso va estar ubicado :- 12 suites presidenciales
- Sauna
- Jacuzzi
CARGAS DE VAPOR PISO N10
Tipo de cuarto
Consumo unitario, servicios
comunes
[lb/h]
Sauna
Jacuzzi
[lb/h]
Cantidad de habitaciones en el
piso n°10
Consumo tota por piso por tipo de
cuarto
[lb/h]
Suite presidencial
40 200 12 2880
RESERVA 10 20 10 300
TOTAL DE CONSUMO 3180
12DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
CARGAS DE VAPOR LAVANDERIA
Tabla 3. Consumos, equipos de lavandería
Dispositivo utilizado Consumo unitario
[lb/h]
Cantidad de
unidades
Consumo total por tipo
de dispositivo
[lb/h]
Areas de sistemas de lavado 030,8 2 061,6
Area de secado 198,0 1 198,0
Area de planchado 059,4 2 118,0
Area de calandria 448,8 1 448,8
RESERVA 100.0 1 100.0
TOTAL DE CONSUMO 925,60
- Área de sistemas de Lavado
- CARGAS DE VAPOR RESTAURANTE
Tabla 4. Consumos, equipos de restaurant.
Dispositivo utilizado Consumo unitario
[lb/h]
Cantidad de
unidades
Consumo total por tipo
de dispositivo
[lb/h]
Cafetera 28,60 3 085,80
Baño María 74,80 2 149,60
Mesa térmica 37,40 2 74,80
Estufa para legumbres 41,36 1 041,36
Sist. Marmita 30.80 1 030.80
RECERVA 100.00 1 100.80
TOTAL DE CONSUMO 493,16
13DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
3 DISEÑO DE INSTALACIONES
3.1 DISTRIBUCIÓN DE LAS LÍNEAS DE CONSUMO:
Para poder distribuir de las líneas de consumo se tendrá lo siguiente.
El hotel presenta una luz entre piso y piso una altura de 3.00 m:
3,0m=3,0m .( 1 ft0,305m )=9,836 ft≅ 10 ft
Se va calcula la distancia más grande que existe entre un cuarto y la tubería matriz de distribución principal del mismo piso que el cuarto; para ello se consideran las distancias consideradas en el plano de cada piso y la ubicación posible de la tubería principal del piso:
Figura n°3: Esquema de distribución de tuberías.
14DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
obteniéndose el siguiente valor:
1,20m+5,3m+21,3m+35,00m+28,0m=90,8m≅ 91,0m=300 ft
Por último es importante destacar que la presión requerida por el sauna-jacuzzi es de:
Promedio de
87 PSIG ≅ 90 PSIG
- Para la selección del caldero se consideran las distancias presentadas en el plano de la distribución de las líneas de consumo. Con ellas se calcula la demanda al caldero, sumando a los requerimientos especificados por cada dispositivo el valor correspondiente a las pérdidas de vapor debidas a las distancias entre el caldero y los puntos de consumo:
Tabla 5. Cuantificación de pérdidas en la tubería y cálculo de la demanda neta a la caldera.
Tramo Distancia
[ft]
Caudal corregido
[lb/h]
Caudal acumulado
[lb/h]
1-1´ 280 3256,70 3256,70
1-2 8 ≈32570 3257,00
2-2´ 280 1130,80 4387,80
2-3 8 4387,80 4387,80
3-3´ 280 1130,80 5518,60
3-4 8 5518,6 5518,60
4-4´ 280 1130,80 6649,40
4-5 8 6649,4 6649,40
6-6´ 280 1130,80 7780,20
6-7 280 7780,20 7780,20
7-7´ 8 1130,80 8911,00
8-9 280 8911,00 8911,00
15DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
9-9´ 8 1130,80 10041,80
10-11 280 10041,80 10041,80
11-11´ 8 1130,80 11172,60
11-12 280 11172,60 11172,60
12-12´ 8 1130,80 12303,40
12-13 280 12303,40 12303,40
14-15 280 1130,80 13434,20
14-16 70 539,30 13973,50
17-18 0 13973,50
18-18´ 70 1183,00 15156,50
18-19 8 15156,50 15156,50
Caudal de vapor demandado al caldero15000.00
3.2 CAPACIDAD NOMINAL DE CALDERO
Utilizando los valores calculados, los siguientes datos:
140 PSIG+10 %=150PSIG Presión de caldera
Factor de evaporación{Temperaturade aguadealimentación=60 ° CPresiónde caldera=150 PSIG
4 . SELECCIÓN DE EQUIPOS
4.1Tipo de Caldera a Usar. De acuerdo a la presión y capacidad (150 psi, 60
C.C.) se requiere una caldera Pirotubular, ya que cuyo valor esta dentro del
rango establecido para la utilización de una Caldera Pirotubular
y la tabla siguiente se procede a calcular la capacidad nominal del caldero:
16DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
DATOS DE CALDERA:
Tabla 6. Factor de evaporación.
-CALDERA PIROTUBULAR DE 500 HP
- SIST DUAL GAS Y PETROLEO N*6
- PRESION HASTA 150 PSI PARA QUEMAR GAS
- AÑO DE FABRICACION 1993
17DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
De la tabla se obtiene:
Factor de evaporación=1,115
Capacidad nominal=15156,5lbhx 1,115=16899
lbh
y con este valor se puede determinar la potencia:
16899lbh
34,5lbh
=490 HP
Se va seleccionar una caldero de 500 HP de acuerdo a las especificaciones técnicas y dimensiones que se muestra .
Tabla 7. Especificaciones técnicas y dimensiones calderas INTESA
18DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
El consumo de gas de las mismas será, según la misma tabla:
20925 MBH
Mientras que el contenido de agua es de:
2427Gls
4.2 DIMENSIONAMIENTO DE TUBERÍAS:
- Diámetros de tuberías para los distintos tramos:
Para el dimensionamiento de tuberías aguas arriba se considera que la
velocidad recomendada para transporte a baja presión es de5000ftmin
. Se
calcula cada uno de los tramos de la tubería utilizando el ábaco siguiente como se muestra a continuación:
19DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
Figura n°4: Ábaco para el cálculo de tuberías.
La caldera a utilizar será
Presión=110PSIG
Flujo devapor=16900lbh
∅ ≥6 pulgadas
*Para el tramo 16-162 se tiene:
Presión=10PSIG
20DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
Flujo devapor=535,60lbh
Velocidad recomendada=5000ft
min
∅ ≥2 pulgadas pararestaurant
*Para los tramos de los pisos N1 al pisos N9
Presión=30PSIG
Flujo devapor=1100lbh
Velocidad recomendada=5000ft
min
∅ ≥212pulgadas
Finalmente se utiliza el ábaco siguiente para verificar la línea principal:
21DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
Figura n°5: Ábaco para el dimensionamiento de tuberías.
Se tendrá
D=6 ´ ´ Schedule40
22DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
Flujo=16900lbh
Presiónde caldera=110PSIG
Longitud tramo L−A=8 ftx10=80 ft
0,52PSIG100 ft
x80 ft=0,416PSIft
factor decorrección=0,4160,92
=0,452≅ 0,5PSI
110PSIG−0,5PSIG=109,5 PSIG
Lo que significa que:
109,5 PSIG>90 PSIG (requeridaen suites presidenciales )
Por lo que se verifica que el dimensionamiento de la tubería principal es correcto.
4. 3 SELECCIÓN DE AISLAMIENTO
Se va a utilizar para el aislamiento de las tuberías el material cuyas características se presentan a continuación:
Material: Fibra de vidrio
Marca de Fabricante: coquillas Isover Manta Telisol
Temperatura promedio de 200ºC en las zonas de consumo
y mediante el uso de la siguiente tabla se obtienen los datos mostrados más abajo:
Tabla 7. Espesores de aislamientos óptimos.
23DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
Tabla 8. Datos extraídos
Diámetros
Espesor de aislamiento
2" 40 mm2 1/2" 50 mm
6" 70 mm
4.4 El Agua de Alimentación Disponible. Para dicho proyecto se deberá
tener una tanque de almacenamiento de 100 m3 la cual es alimentada por
tanqueros.
La calidad del agua será controlada por medio de un sistema de tratamiento
permanente del tanque de almacenamiento.
4.5 Tiempo de Operación Diaria de la Caldera. Para la caldera seleccionada
el tiempo de operación promedio es de 14 horas, como es una hotel de 5
estrellas con las comodidades buenas que brinda el servicio,
4.6 Número de Unidades. Este factor depende de la demanda de vapor, de
acuerdo al balance térmico de caldera de 60 C.C
4.7 Selección del Combustible. Para calderas de hasta 60 C.C se
recomienda utilizar diesel oíl, para valores mayores de 80 C.C, se deberá
utilizar fuel oíl conocido también como Bunker Nº 6.
4.8 Sistema de Agua de Alimentación.
24DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
En el sistema de agua de alimentación de una caldera constituye la materia
prima para la producción de vapor, por lo tanto este elemento debe ser
suministrado permanentemente a la caldera a fin de mantener una generación
de vapor constante.
Los componentes básicos del sistema de agua de alimentación de una caldera
son:
-Tanque de almacenamiento
- Bomba de alimentación.
4.9. Diseño del Tanque de Agua de Alimentación.
Se sabe que para satisfacer la demanda de agua de un caballo caldera se
requieren 0.07 galones americanos por minuto GPM o sea 0.261 litros por
minuto.
Con las recomendaciones anteriores la capacidad del tanque será la siguiente:
Capacidad deTanque= ReservaMinimade Agua0.7
Capacidad deTanque=1650.7
Capacidad deTanque=235galonesUS
25DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
4.10. Bomba de agua de alimentación.
Para calcular la bomba de agua de alimentación se debe de tomar en
consideración algunos criterios de selección de una bomba, para las caldera
son básicamente las siguientes:
- Operación continua ó intermitente.- Temperatura del agua a la succión.- Capacidad.- Presión de descarga.
La operación de la Bomba de agua de alimentación es de tipo Intermitente,
esto se debe a que este tipo de caldera trabajan generalmente con un flotador
sobre el cual actúa un switch; este dispositivo hace que elmotor que impulsa la
bomba pare o arranque entre cierto nivel.
La temperatura del agua en la succión deberá ser de 70ºC lo cual es seguro, ya
que a temperaturas superiores se presentan problema de cavitación.
Este tipo de bomba tiene que ser seleccionada para una capacidad de 1.5 a 2.0
veces la capacidad de la caldera. La capacidad de la bomba depende de la
siguiente ecuación.
Qbomba=Temp .x (GalonesUSSCC )FactorCap .
Qbomba=60 °Cx ( 0.07GPMCC )2
26DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
Qbomba=8.4GPM
Figura N°1 Curvas Hidrostaticas (Bomba tipo turbina de 1750 rpm, 5hp)
27DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
4.11 Sistema de Combustible
Se seleccionará como combustible el Diesel oil por ser mas recomendado para
una caldera de 60CC, ya que este tiene mejor calidad y las propiedades son las
mas apropiadas para el generador de vapor.
El sistema de combustible lo comprenden los siguientes componentes.
- Tanque combustible - Bomba de combustible- Tipo de quemador
4.12 Tanque de Combustible
Para poder dimensionar el tanque de servicio diario y el tanque de reserva se
debe de conocer la demanda.
ηgenerador=80 %
El tanque de servicio diario, deberá tener una capacidad mínima de
almacenamiento de 20 horas de operación de la caldera, recomendado
TiempoOperación=20 Hr
El volumen del combustible es de 435 galones.
El tanque de almacenamiento ó de reserva fundamentalmente es un tanque
horizontal cilíndrico. Este tanque tendrá una capacidad de 30 días de operación
TiempoOperación=30diasx24hoas
1dia
TiempoOperación=720 Horas
Entonces el tiempo de operación de la caldera será 720 Horas.
28DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
Lo cual se dispondrá de un volumen de combustible de 21840 galones
Según tablas de catalogos.
Tabla 1.Diametro del tanque de combustible swgun su capacidad.
Las dimensiones del tanque de almacenamiento diario tendrá las siguientes
dimensiones : d=1m, e= 3.5 pulg, L=2.09m.
Las dimensiones del tanque de reserva, tendrá las siguientes dimensiones:
d=4m , e=8 pulg, L=2.9m.
4.13 Bomba de Combustible
Las bombas de combustible a usar son:
-Desplazamiento positivo-Rotativo-Engranajes
La presión de la bomba puede fluctuar de 40 a 175 Psi
Donde:
THD = Cabezal de presión de descarga en pies de columna de agua.
SG=Gravedad específica
Caudal de la bomba
18.2GPH=0.30GPM
29DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
Con una eficiencia de operación η=0.8
Como el cabezal de descarga es de 100 Psi entonces se tiene.
THD=231 pies
Teniendo 231 pies de agua y la gravedad específica del diesel oil es de 0.85
Entonces. encontrando:
Potencia Requerida
Pot=8.33 xTHDxGPMxSG33000xη
Pot=8.33 x 231x 0.4 x 0.8533000x 0.8
Pot=1/4 HP
4.14 Tipos de quemador
Para este sistema, en la cual se seleccionó una caldera de 60 C.C, esta viene
con su quemador típico tal que es un quemador construido integralmente por
atomización de aire.
4.15 Calculo de tubería de vapor, de retorno de condensado y selección de trampas de vapor.
El sistema de distribución de vapor constituye el objetivo de la generación de
vapor desde la caldera y vendría a ser el medio de enlace entre ésta y los
diferentes puntos de consumo. El aire y la humedad son dos elementos
indeseables en el vapor.
4.16 Distribución de tuberías de vapor y de retorno de Condensado.
30DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
Se muestra el diagrama de cómo vana ser instalada las tuberías con sus
diferentes equipos los cuales son el punto de consumo de vapor y a la vez
tienen su retorno al tanque de condesado para luego ser enviados al tanque de
agua de alimentación.
4.17. Trampas de Vapor
La mayoría de las trampas para vapor funcionarán siempre que las condiciones
de trabajo estén dentro de los rangos de presión y capacidad que posee la
trampa, pero en un sistema de drenaje correcto, la idea es que la trampa
además maximice la eficiencia y capacidad del equipo de proceso. Una trampa
mal escogida puede resultar en baja eficiencia.
Tabla 3. Factores de Seguridad para Trampas deVapor
31DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
4.19.Equipos , Instalación y Montaje
En la industria los sistemas más populares utilizan vapor Industrias que usan
vapor: energía, petroquímica, farmacéutica, textil, papel, alimentos, servicios,
en este proyecto se seleccionaran y describirán el proceso de instalación de
montaje de los equipos de suministro energéticos
Reglas generales de diseño
Se deben de considerar las siguientes reglas para seleccionar y realizar un
buen montaje de un equipo.
No complicar los problemas
Considerar equipos estándar si es posible
Si queremos mejorar un proceso, considerar todo el sistema y no
solamente los componentes individualmente
Si queremos mejorar un proceso, verificar el impacto en otros procesos
Ventajas del vapor:
- No tóxico, estable, barato, alta conductividad térmica (20ºC, líquido, 0.7
W/mK), alto calor específico (20ºC, líquido: 4.18 kJ/kg K; 70ºC: 4.10
kJ/kg K), gran calor de vaporización (20ºC, 2453 kJ/kg)
32DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
- Limitaciones: presiones máximas de instalaciones, presión crítica (pc =
220 bar, Tc = 374ºC)
4.20. Válvulas de reducción de presión
Se van a conectar juntamente con los colectores de vapor, lo cual compensan
automáticamente faltas de vapor en un colector. Accionadas mediante control
de presión del colector del nivel inferior.
4.21Desgasificador
Estos son instalados y son encargados de la eliminación de O2 y CO2 del
condensado y del agua desmineralizada de aporte
4.22Aspectos prácticos
4.22.1 Dimensionamiento de colectores de vapor
• Por perdida de presión
• Por velocidad del vapor
4.22.2 Formación de condensados- Medidas para evitar el golpe de
Ariete
33DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
4.22.3 Pendiente de tuberías
Se va tomar una pendiende de aproximacion del orden del 4 %
Los cambios para alcanzar un nivel superior hay que practicarlos mediante una curva de 90° drenando el puntobajo.
4.24. Instalación de purgadores
En la linea de vaporización se tendrá que suministrar el liquido condensado
por medio de un purgador – pozo de goteo, lo que permitirá dar un
mantenimiento mejor a las tuberías de vapor y evitar la corrosión que se genera
por medio del agua acumuklada en las tuberías.
Drenar frecuamente
Pozo de goteo
34DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
4.25.Disminución del diámetro de la tubería
Cuando, debido a las derivaciones, disminuyen los caudales de vapor de la
tubería principal, puede ser económico disminuir el diámetro de la tubería.
Reducción
Reducción en líneas de vapor
4.26Tipos de purgadores
Purgadores a utilizar pueden ser mecánicos, termostáticos y termodinámicos.
4.27.Purgadores mecánicos
Principio: Flotación de una boya
35DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
Dilataciones térmicas
Diferencia entre líneas
Línea de retorno paralela a la línea de vapor
36DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO
5.- Conclusiones y Observaciones
- Las tuberías a usar tanto para vapor como en el retorno de condensado son las de acero de cédula 40 de 6”
-- Para controlar la eficiencia de la caldera, es aconsejable realizar un análisis
a los gases de escape cada seis meses
- Para los equipos que requieren vapor, la demanda de vapor es de 16899LB/HR, por lo cual se decidió adquirir una Caldera de 60 C.C .
- El agua de alimentación debe estar a una temperatura lo más alta posible con la finalidad de evitar problemas de dilatación, contracciones y choques térmicos en la caldera
- Para las tuberías de vapor y retorno de condensado, el material aislante más adecuado es la lana de vidrio rígida, ya que esta depende de los diámetros y espesores dependiendo de la tubería.
- Las Trampas de Vapor deben de tener un filtro antes de las mismas, para evitar que impurezas obstruyan su funcionamiento, y que estos filtros sean limpiados periódicamente.
- Para evitar problemas de corrosión, incrustaciones, espumeo y arrastre, el agua de alimentación deberá ser analizada periódicamente y tratada con un ablandador para disminuir su dureza.