Electromecanica

Nombres: Rodolfo del Puerto Hidalgo y Octavio Cortes Avila




Diplomado en Auditoria Energetica Industrial






Analisis de funcionalidad de la berrera térmica en cabezales de vapor de 650 psig con aislamiento de aire


Cálculo de la pérdida de calor con el aislamiento fibra de vidrio y diseño de 3 1/2" de diámetro



Cálculo de la pérdida de calor con el incrementoadicioanal del aislamiento a 1" de diámetro y cuyo material es el aire


Cálculo del ahorro potencial por la disminución de la pérdida de calor



















Resumen de la situación





Este proyecto realiza la evaluación de la tubería de 24" de diámetro del cabezal de vapor de alta presión que se localiza en el interior de la planta cuyo aislamiento esfibra de vidrio de un espesor de 3 1/2 " de diametro con ello se garantiza que la temperatura exterior sea de 60°C según los requerimientos de la norma oficial mexicana


Actualmente devido a las altas temperaturas que se manejan en el exterior del aislamiento, se procedio a realizar una barrera térmica cuyo aislamiento es el aire con un espesor minimo de 1" de diámetro, dicha barrera estacontenida por una capa exterior de lamina de aluminio


La temperatura exterior de la primera capa de aislamiento es en promedio de 90°C



La temperatura exterior de la segunda capa de aislamiento o barrera térmica es en promedio de 53°C





















Desarrollo del proyecto



Datos de diseño


Se tiene una tubería de 24 " de diámetro cedula60


Espesor de la primera capa de aislamiento ( fibra de vidrio de 31/2 " de diámetro )


Espesor de la segunda capa de aislamiento ( aire de 1" de diámetro )


El fluido en el interior de la tubería es vapor sobrecalentado con las siguientes características: 400°C y una presión de 45 Kg / cm2, con un gasto de 320 ton / hr


Dint. = 0.5604 m


( = 0.02461 mDext. = 0.609 m


D aislam. Fibra de vidrio = 0.7874 m


D aislam. Aire = 0.8382 m


Tw1 = 400°C , Tw2 = 350°C , Tw3 = 60°C


( tub = 37.7 w / m °C, ( aisl = 0.059 w / m °C, ( aire = 0.029 w / m °C, ( vap = 0.674 w / m °C







Diagrama esquemático de diseño de la tubería de vaporCálculo del volumen especifico:





2.5 Mpa ------------- 0.0012804 m3 / kg


4.6 -------------- V


5.0 -------------- 0.002749



( 0.002749 - 0.0012804 ) ( 4.6 - 2.5 )


V = ----------------------------------------------------------------------- + 0.0012804 = 0.00127578 M3 / KG


( 5.0- 2.5 )



( = 1/ V = 1 / ( 0.00127578 ) = 783.83 KG / M3



Gasto = ( 320 ton / h ) ( 1000 kg / ton ) ( hr / 3600 seg ) ( 783.83 kg / m3 ) = 0.1134 m3 / seg


Area = ( 3.1416 ) D2 / 4 = ( ( 3.1416 ) ( 0.5604* 0.5604 ) ) / 4 = 0.2466 m2


Velocidad = Gastos / Area = ( 0.1134 m3 / seg ) / ( 0.2466 m2 ) = 0.4597 m / segCálculo del numero de reynold



Re = ( Vel * ( * D int ) / ( = (( 0.4597 ) * ( 783.83 ) * ( 0.5604 )) / 0.000107 = 1887392.108



Re > 10,000



Aplicación de la ecuación de Nusselt



Nn = 0.021 * ( EL ) * ( Re ) E 0.8 * (Pr ) E 0.43 * ( Pr / Prp ) E 0.25



Como L/ d = 1 / 0.5604 = 1.784 donde Re / ( L / d ) = 105014.54 de tabla ( EL = 1 )Pr = ( / ( = ( 0.107 ) / ( 0.67454 ) = 0.1586



Nu = ( 0.021 ) * ( 1 ) * ( 1887392.108 ) E 0.8 * ( 0.1586 ) E 0.43 * ( 1 ) E 0.25 = 997.79



( 1 = ( ( Un ) * ( ( ) ) / ( D int ) = ((997.79 ) * ( 0.67454 )) / ( 0.5604 ) = 1201 W / m2 °C



( 2 = 9. 97 +( 0.07 ) * (Tw3 - Tf2 ) = 9.97 + ( 0.07 ) * ( 60 - 32 ) = 11.7 W / m2 °C







Calor...