Termotecnia

ÍNDICE


Resumen………………………………………………………………................... 2

Glosario……………………………………………………………………………... 3

Desarrollo del Informe……………………………………………………………... 4

Conclusiones y Recomendaciones………………………………………………10

Bibliografía………………………………………………………………………….11



































RESUMEN


En el presente informe se seleccionará unaislante adecuado para una tubería de 75X4mm (DE x espesor) que transporta vapor a 90 ata generado por una caldera que utiliza petróleo como combustible, también se determinará si el aislante seleccionado es el adecuado térmicamente para un espesor de 4cm; luego se calculará un espesor que sea el óptimo para aislar una tubería de 1500m, obteniendo las pérdidas de calor, porcentaje de pérdidasde calor por aislamiento y los gastos que se incurren por este concepto, finalmente construiremos una planilla Excel para hacer los cálculos que nos permitirán encontrar el espesor económicamente. Como resultado se tiene que el aislante seleccionado es silicato de calcio.

Se determinó que 4 cm. de espesor es adecuado térmicamente y que además el costo total por año asciende a más de $133millones de pesos.

En último lugar, se determina a través de una programación en Excel que el espesor óptimo económico es de 0,03m, con pérdidas de calor en el sistema por dicho espesor óptimo de 28.59%, y un costo total de poco más de 126 millones de pesos.


























GLOSARIO


SIMBOLOS Y ABREVIATURAS

λV= Entalpía de vaporación (kJ/kg)
K=Coeficiente conductividad térmica. (W/m k)
ha =Coeficiente combinado de transferencia de calor por convección y radiación.(W/m2 k)
Ta = Temperatura ambiente (°C)
D´S=Diámetro interno de la tubería. (m)
D´´s= Diámetro externo de la tubería (m)
D1= Diámetro total tubería mas aislante (m)
T= Temperatura vapor. (°C)
V= Velocidad de flujo. (m/s)
P (abs)= Presión Absoluta. (bar)
P (man)=Presión manométrica. (bar)
P ( atm)= Presión Atmosférica. (bar)
T1 (sup)= Temperatura inicial supuesta. (°C)
q = Calor perdido (W/m)
rc =Radio critico.(m)
r1= Radio externo de la tubería. (m)
ri= Radio interno de la tubería. (m)
CT= Costo Total. ($/año)
CF=Costo Fijo. ($/año)
CV= Costo Variable. ($/año)
L= Largo. (Metros)
D= Días de operación de la caldera al año. (Días/año)
P= Preciodel petróleo. ($/kgpetroleo)
IG= Índice de Generación de la caldera. (kgvapor/kgpetróleo)
M= Costo del aislante. ($/kgaislante)
Ah= Área hidráulica. (m2)
A tc= Área de transferencia de calor (m2)
AFC= Área de flujo de calor (m2)
[pic]= Entalpía (J/Kg.)
[pic]= Volumen especifico. (m3/kg)


INTRODUCCIÓN


A continuación, se realizará y solucionará el problema propuesto, seencontrarán las condiciones más relevantes para el diseño e implementación de aislante más apropiado para la tubería. Al mismo tiempo, se determinará el espesor óptimo del aislante, desde el punto de vista térmico y económico.



EJERCICIO PROPUESTO


Cálculo del calor perdido en tuberías aisladas.

En un proceso una tubería de 75 x 4 mm (DE x espesor) conduce vapor desde la caldera hasta lasdistintas áreas de la planta de proceso a una velocidad lineal de 20 m/s. El vapor está como vapor saturado a 90 ata. La temperatura ambiental es de 30ºC.

Vapor saturado a P = 90 ata = 90 bar; Tsat = 303°C

|AISLANTE |Tº Max °C |Conductividad térmica k [W/mK] |
|Amianto |600|0.150 |
|Diatomácea fina |870 |0.128 |
|Magnesia 85% |205 |0.069 |
|Silicato de calcio |815 |0.089...