planta termica

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MEC245 LABORATORIO DE TERMODINAMICA GENERAL

II. PLANTA TÉRMICA A VAPOR
1. OBJETIVOS
• Aplicar las Leyes de la Termodinámica a una planta térmica a vapor, obteniendo valores cuantitativos de
energía, eficiencia de la planta y rendimiento de sus componentes.
• Observar y analizar lastendencias de los procesos del ciclo termodinámico de vapor y compararlos con
los procesos correspondientes al ciclo teórico.
2. EQUIPO A EMPLEAR
La planta térmica consta de una caldera de vapor, un sobrecalentador, una válvula de control de flujo, un
regulador de Watt, una turbina de vapor, un condensador, una bomba de vacío, un generador eléctrico y un
banco de resistencias eléctricas.
(a) CalderaMarca Bryan, modelo LCM – 150, horizontal, acuotubular, automática, con capacidad de producción de
1237 lb/h de vapor a 212 °F y presión de trabajo de 150 psi.
(b) Sobrecalentador
Automático con quemador a petróleo, Melesco, con capacidad de 1000 lb/h de vapor a 150 psi y
temperatura máxima de 400 °C.
(c) Turbina
Marca Greenwood & Batley, de 10 kW de potencia y velocidad de 3000 rpm.
(d)Generador
De corriente continua, voltaje de 220 V y amperaje máximo de 50 A.
(e) Condensador
Marca Greenwood & Batley, de superficie, tipo carcasa y tubos, de 3 pasos.
(f) Banco de resistencias
(g) Instrumentación
* Termocuplas y termómetros instalados a lo largo de la planta
* Manómetros tipo Bourdon conectados a los equipos de la planta.
* Dos contómetros en la línea de combustible delquemador, para el ingreso y el retorno.
* Un dinamómetro en el generador, con brazo de palanca: 300 mm.
* Un tacómetro en el eje del generador eléctrico.
* Un amperímetro en la banco de resistencias.
* Un voltímetro en la banco de resistencias.
* Un rotámetro en la línea del caudal de agua de enfriamiento del condensador.
* Un tanque piezométrico a la salida de la bomba de vacío, para medir elcaudal de condensado, con la
equivalencia 1 cm ≡ 1,14 litros.

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3. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
La operación de la planta térmica estará a cargo de los Jefes de Práctica y el personal a cargo del Laboratorio
de Energía.

4. PRUEBAS A REALIZAR
•Manteniendo constante la velocidad del generador eléctrico (3000 rpm), conectar la carga en 12,5%.
• Esperar que la planta se estabilice y, con la caldera a la presión máxima de 10 bar (150 psi), tomar lecturas
de:
∗ Presiones y temperaturas en cada punto requerido
∗ Tensión y corriente eléctricas
∗ Fuerza en el dinamómetro
∗ Tiempo transcurrido durante 2 ó 3 ciclos arranque/parada de la caldera∗ Volumen de combustible consumido en ese tiempo
∗ Tiempo para una diferencia de altura en el tanque piezométrico igual a 10 cm.
∗ Caudal de agua de enfriamiento en el rotámetro.
• Repetir las mediciones para 25% y 50% de carga.
5. CÁLCULOS
• Evaluar para cada carga:
∗ La potencia al freno a la salida de la turbina.
∗ El calor disipado en el condensador.
∗ El rendimiento térmico del ciclo
∗El rendimiento total de la planta.
∗ El rendimiento mecánico de la turbina
∗ El rendimiento del generador eléctrico
∗ El rendimiento del grupo turbina-generador.
6. GRÁFICOS
• Graficar los ciclos correspondientes a las tres cargas en un solo diagrama T-s.
• Graficar los siguientes parámetros vs. el porcentaje de carga:
∗ El flujo másico de vapor
∗ La potencia al freno obtenida a la salidade la turbina
∗ El rendimiento térmico del ciclo y el rendimiento total de la planta
• Graficar el flujo de másico de vapor vs. la potencia al freno a la salida de la turbina.

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7. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Ciclo Rankine
Es el ciclo característico...