Propuesta Trabajo Grado

TRABAJO COLABORATIVO UNOTERMODINAMICA

GRUPO No. 201015_70CESAR AUGUSTO CANTER RIVERA

TUTORRUBEN DARIO MUNERA TANGARIFE

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNADESCUELA DE CIENCIAS BSICAS, TECNOLOGA E INGENIERAJOSE ACEVEDO Y GOMEZABRIL 11 DE 2014

CONTENIDOPginaINTRODUCCIN31. OBJETIVOS41.1 Objetivo General41.2 Objetivos Especficos42. CESAR AUGUSTO CANTER RIVERA Caldera de carbon53. ELKIN ALBERTO SOTELO YAGAMA Maquina frigorifica 64. NOMBRE DEL ESTUDIANTE 375. NOMBRE DEL ESTUDIANTE 486. NOMBRE DEL ESTUDIANTE 59CONCLUSIONES11BIBLIOGRAFA12

INTRODUCCIN

1. OBJETIVOS

1.1 Objetivo General

1.2 Objetivos Especficos

2. Cesar Augusto Canter Rivera

2.1 Sistema termodinmico: Maquina trmica, Caldera a Carbn Una caldera es una mquina trmica que aprovecha una fuente de calor para transferir su energa a un fluido. El calor es generado por la ignicin de un combustible y es transferido internamente en la caldera hacia un fluido, comnmente agua o en algunos casos aceite trmico para posteriormente ser aprovechado en procesos de potencia y/o calentamiento.Informacin tcnica:Sistema Termodinmico: Caldera de carbnMarca: VR IngenieraModelo: Pirotubular de parrilla viajante interna.Tipo de combustible: Solido CarbnPresin de diseo: 150 psiPresin de trabajo: 115 psiPotencia: 800 BHPConsumo de combustible promedio: 1100 Kg/hCapacidad de generacin de agua caliente promedio: 178 C: 300 Sistema de control de emisiones: Multiciclon.

2.2 Definicin o descripcin del sistema termodinmico: Una caldera es un recipiente a presin diseado para generar vapor de agua, absorbiendo el calor liberado en la combustin de un combustible o tambin de gases calientes provenientes de un proceso externo o de elementos elctricos. Los generadores de vapor o calderas, son recipientes que trabajan a presin, para transferir calor de la combustin, a un fluido, siendo la ms comn la conversin del agua en vapor. Las fuentes de calor usadas en las calderas son: Solido: Carbn, Bagazo, Cascarilla de arroz, Aserrn y otros. Lquido: ACPM, Crudo de castilla, Fuel oil. Gaseoso: Gas natural, Gas propano GLP, Gas butano Parmetros de diseo de una caldera:1. Presin de operacin de vapor2. Temperatura de vapor3. Temperatura del agua de alimentacin4. Generacin de vapor por hora5. Anlisis del combustible y su poder calorfico6. Eficiencia requerida7. Condiciones de estabilidad de carga8. Elevacin sobre el nivel del mar.

La produccin de un generador de vapor se da frecuentemente en libras de vapor por hora, pero como quiera que el vapor a distintas presiones y temperaturas posee diferentes cantidades de energa, aquel sistema no mide exactamente la energa producida. La capacidad de una caldera de vapor se expresa ms concretamente en forma de calor total transmitido a travs de sus superficies en Btu/hr (KW), en el cual el calor transmitido es igual a la variacin de la entalpa del fluido. Tipos de calderas: Pirotubulares, Acuotubulares, Aceite Trmico Caldera Pirotubular: Las calderas pirotubulares estn provistas de unos tubos a travs de cuyo interior circulan los gases de combustin, estando rodeados de agua por el exterior. Los tubos se instalan normalmente en la parte inferior de un tambor sencillo, debajo del nivel de agua, de forma que nunca estn secos. Es decir, el gas circula dentro de los tubos y el agua por fuera. Este tipo de calderas se fabrican en capacidades que van desde 1 BHP hasta aproximadamente 900 BHP, en unidades estandarizadas de 5, 10, 20, 40, 100, 200 y ms BHP. Las presiones de operacin ms comunes son 150 Psi y 250 Psi, aunque por supuesto pueden trabajar a presiones muy bajas tambin.Partes de una caldera Pirotubular

2.3 Lmites del sistema termodinmico (paredes): Los limites o paredes trmicas de una caldera son: Mviles: Se deforman permitiendo el cambio de volumen del sistema Permeables: Permiten el paso de la materia a travs de la pared. Diatrmicas: Es conductora del calor y permiten el intercambio del calor entre la caldera y sus alrededores. Adiabticas: No permiten el paso de la energa trmica, como lo son el aislante trmico (fibra de vidrio) que recubren la caldera y las tuberas, para aislar el calor de la caldera hacia el medio ambiente.

2.4 Alrededores del sistema termodinmico: El sistema (caldera) es la parte objeto de estudio y los alrededores o entorno es todo aquello que se encuentra fuera del sistema pero hace parte del universo y se encuentra fuera de los lmites del sistema. Los alrededores de la caldera pueden provocar cambios en el sistema o la caldera puede producir cambios en el ambiente. 2.5 Identificar si este sistema termodinmico es abierto, cerrado o aislado: La caldera en funcionamiento limitada por sus paredes y las vlvulas de entrada y salida del agua, combustible, aire y vapor son parte de un sistema abierto, porque puede darse una transferencia o intercambio de materia y energa entre el sistema y el medio ambiente2.6 Realizar un proceso al mismo sistema termodinmico e identificar el tipo de proceso al cual se est sometiendo (isobrico, isocrico, isotrmico o adiabtico): La caldera est sometida a un proceso isotrmico donde la temperatura es constante, laenerga interna depende de la temperatura.Por lo tanto, si un gas ideal es sometido aun proceso isotrmico, lavariacin de energa interna es igual a cero y el calor entregado al sistema es igual al trabajo realizado por el sistema hacia los alrededores. Grficamente el w se puede hallar calculando el rea bajo la curva del diagrama P-V y la presin se puede expresar en trminos de volumen) Observen que el trabajo es el rea bajo la curva (isoterma)Ciclo de Rank

En un ciclo de potencia con vapor las etapas son las siguientes:

12: expansin adiabtica en turbina. Hay un lmite prctico en el estado 2 (por erosin de los labes de turbina, debida a la presencia de gotas de lquido): x >0,85. Aqu se produce la gran parte del trabajo del ciclo. 23: condensacin isobara en condensador. El calor retirado se vierte al foco fro (refrigerante). Por razones prcticas, la condensacin se efecta hasta el final (lquido saturado). 34: compresin adiabtica en bomba. El fluido comprimido es un lquido, no una mezcla bifsica. El trabajo consumido es muy pequeo, comparado con el obtenido en la turbina. 41: evaporacin isobara en caldera. El calor se toma del foco caliente (gases de combustin de un combustible).

Diagrama T- S del ciclo de vapor abierto

En un diagrama T-S el ciclo de vapor abierto sus etapas son las siguientes: El agua est inicialmente a Tamb y en estado lquido (1), luego la bomba lo comprime hasta el estado (2). En teora esta compresin es isentrpica, en realidad la entropa aumenta un poco. En los estados (1) y (2) estn muy cercas (la temperatura apenas sube). Al inyectarse el agua a presin a la caldera, la entropa aumenta fuertemente, pues este es un proceso irreversible. Luego comienza la ebullicin del agua en la caldera (desde la interseccin con la campana de cambio de fase hasta el estado 3). En (3) el vapor se expande en el motor, generando el trabajo W. Esta expansin en teora es identrpica. El vapor descarga en el estado (4), el que corresponde a la presin ambiente y temperatura de 100C. Luego este vapor se condensa en la atmsfera a 100C y luego se sigue enfriando hasta el estado inicial.2.7 Clculos de calor y trabajo para el proceso anterior: 1. Calculo del consumo mensual de la caldera de carbn si la potencia elctrica es de 800 Bhp y trabaja continuamente a su mxima capacidad.

Consumo mensual es igual 429523,126272 2. Calculo del consumo energtico de la caldera.

El consumo energtico es de 369314292,5478 Kcal.3. Calculo del trabajo que se podra realizar mediante el calor producido por la combustin completa de 1000 kg de carbn que producen 9000 kcal, suponiendo que ha sido aprovechado totalmente en la combustin.

El trabajo que se puede realizar con 1000 kg de carbn es de 37656000j.

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFA

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