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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

MONOGRAFÍA: T135D BOILER MARCET

CURSO: CÓDIGO DEL CURSO: SECCIÓN:

LABORATORIO DE INGENIERIA MECÁNICA I MN412 E

PROFESOR:

ING. ARÉVALO DUEÑAS, Antonio

ALUMNOS:

COLLANTES QUISPE, Juan Pablo 20130351B

CICLO: FECHA DE REALIZACIÓN: FECHA DE ENTREGA:

2018 – I 08-06-2018 11-06-2018

CONTENIDO

1.- INTRODUCCION ................................................................................................................ 3 2.- BOILER DE MARCET T135D ............................................................................................ 4 2.1 Descripción del aparato ................................................................................................... 4 2.2 Principios físicos relativos al cambio de estado líquido-aeriforme................................. 7 2.3. Instalación ..................................................................................................................... 10 2.4 Características técnicas .................................................................................................. 10 3.- APENDICE ......................................................................................................................... 11 3.1 Calor sensible ................................................................................................................. 11 3.2 Calor latente ................................................................................................................... 11 3.3 Aplicaciones ................................................................................................................... 12

3 1.- INTRODUCCION La presente monografía describe de manera técnica los principios físicos relativos al cambio de estado líquido-aeriforme como también las características de la caldera T135D Boiler de Marcet, permitiendo al lector conocer perfectamente el grupo y sus posibilidades aplicativas.

4 2.- BOILER DE MARCET T135D 2.1 Descripción del aparato La caldera T135D Boiler Marcet permite determinar la correspondencia entre los valores de la presión y de la temperatura para el vapor saturado húmedo del agua a todas las presiones comprendidas entre la presión atmosférica y 17 bares y se podrá obtener la curva de presión de saturación. En un recipiente cerrado a presión se calienta una cantidad determinada de agua por medio de un calentador eléctrico. La temperatura y la presión se podrá observar continuamente a través de un termómetro y de un manómetro de Bourbon. Como dispositivo de seguridad se dispone de una válvula de alivio. Los experimentos con vapor muy caliente se deberían llevar a cabo sólo bajo la supervisión de personal con la preparación adecuada. El aparato está estructurado de la siguiente forma: 1.- Hervidor cilíndrico en el cual se introduce el agua necesaria para el ensayo. 2.- Cuadro eléctrico de control de la resistencia eléctrica para el calentamiento y la evaporación del agua. 3.- Válvula de descarga. 4.- Válvula de alimentación. 5.- Manómetro para la lectura de la presión relativa en el hervidor. 6.- Termómetro de mercurio para la lectura de la temperatura en el hervidor. 7.- Válvula de seguridad. 8.- Válvula para regular la cantidad máxima de agua en el hervidor. 9.- Resistencia eléctrica blindada. 10.- Presostato de seguridad.

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Figura 1 Estructura de la caldera T135D Boiler Marcet.

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Figura 2 Estructura de la caldera T135D Boiler Marcet.

7 2.2 Principios físicos relativos al cambio de estado líquido-aeriforme Consideremos la transformación de un cuerpo desde el estado líquido al estado aeriforme o viceversa (evaporación o condensación). Es sabido que si en un ambiente en el cual reina una presión invariable se da calor a un líquido, el mismo se calienta, pero en un cierto punto la temperatura cesa de aumentar y comienza la transformación del líquido en vapor y la temperatura no varía hasta que haya presencia de líquido a evaporar. Un vapor cualquiera en presencia del líquido del cual es producido y en condiciones de equilibrio térmico con el mismo, tiene una temperatura perfectamente determinada para cada valor de la presión. Para los vapores, por tanto, es posible escribir una relación que exprese la correspondencia entre los valores de la presión y de la temperatura. Pero es necesario tener en cuenta una advertencia. Se ha hablado de vapor en presencia del líquido del cual es producido. Si en el espacio no ocupado por el líquido no se encuentra solo su vapor sino también un gas, por ejemplo el aire, el problema se complica. Es necesario por tanto hacer de manera que el aire, inicialmente presente en ele hervidor a presión ambiente, se haga salir antes de iniciar la medición de las parejas de valores de presión y la temperatura. Si se suministra calor al agua contenida en el hervidor, el resultante aumento de actividad a nivel molecular provoca una siempre creciente liberación de las moléculas desde la superficie del líquido hasta obtener el equilibrio. La condición de equilibrio es función de la presión que actúa sobre la superficie de separación liquido-vapor; cuanto menor es la presión, tanto mayor será la facilidad con la cual las moléculas abandonaran la superficie liquida, y por lo tanto será suficiente suministrar una menor cantidad de calor para alcanzar el punto de equilibrio.

8 La temperatura a la cual se verifica la condición de equilibrio a una determinada presión se denomina temperatura de saturación. En el hervidor la suministración de calor al agua se realiza a volumen total constante, y no a presión constante, por lo cual la evaporación progresiva del líquido determina un aumento de la presión en el volumen cerrado y por lo tanto de la temperatura de saturación.

9 Figura 3 Caldera T135D Boiler Marcet.

10 2.3. Instalación El grupo necesita alimentación eléctrica e hidráulica. Eléctrica: 220/240 V – 50 Hz con potencia máxima absorbida de 2 KW. Hídrica: Desde la red.

2.4 Características técnicas 

Material hervidor cilíndrico: Acero.

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Material aislante hervidor: Lana de roca.



Capacidad máxima de agua: 3 litros.



Presión relativa máxima de trabajo: 17 bar.



Presión máxima de ensayo: 35 bar.



Calibración válvula de seguridad: 18 bar.



Termómetro de mercurio (-10+250ºC) división 1ºC.



Manómetro (0-25 bar), división 1 bar.



Resistencia eléctrica blindad 220/240 V monofásico 50 Hz de 2000 W.



Calibración presos tato de seguridad: 17 bar.



Dimensiones del grupo: 550 x 400 x 900 h .



Peso: 74 kg.

11 3.- APENDICE 3.1 Calor sensible Es aquel calor que un cuerpo o sustancia es capaz de absorber o ceder sin que por ello ocurran cambios en su estructura molecular, o sea, en su estado físico. El calor absorbido o cedido depende de la presión que sobre ella se ejerce, tomando como referencia la temperatura de 0ºC. A mayor presión, mayor calor sensible y a menor presión, menor calor sensible. Cuando se calienta una sustancia que tiene una temperatura inferior a su punto de ebullición, absorbe calor y aumenta su temperatura, hasta alcanzar el punto de ebullición correspondiente a la presión a que esté sometida, luego de alcanzado este se detiene el ascenso de la temperatura y cualquier cantidad adicional de calor que se le suministre ya no aumentará la temperatura. 3.2 Calor latente Es el calor requerido por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de sólido a líquido o de líquido a gaseoso. Se debe tener en cuenta que esta energía en forma de calor se invierte para el cambio de fase y no para un aumento de la temperatura. Cuando se aplica calor a un trozo de hielo, va subiendo su temperatura hasta que llega a 0 °C (temperatura de cambio de estado); a partir de ese momento, aunque se le siga aplicando calor, la temperatura no cambiará hasta que se haya fundido del todo. Esto se debe a que el calor se emplea en la fusión del hielo. Una vez fundido el hielo la temperatura volverá a subir hasta llegar a 100 °C; desde ese momento, la temperatura se mantendrá estable hasta que se evapore toda el agua.

12 Figura 4 Diferencias entre calor sensible y latente.

3.3 Aplicaciones El ciclo Rankine es un ciclo de potencia representativo del proceso termodinámico que tiene lugar en una central térmica de vapor. Utiliza un fluido de trabajo que alternativamente evapora y condensa, típicamente agua. Mediante la quema de un combustible, el vapor de agua es producido en una caldera a alta presión para luego ser llevado a una turbina donde se expande para generar trabajo mecánico en su eje (este eje, solidariamente unido al de un generador eléctrico, es el que generará la electricidad en la central térmica). El vapor de baja presión que sale de la turbina se introduce en un condensador, equipo donde el vapor condensa y cambia al estado líquido (habitualmente el calor es evacuado mediante una corriente de refrigeración procedente del mar, de un río o de un lago).

13 Posteriormente, una bomba se encarga de aumentar la presión del fluido en fase líquida para volver a introducirlo nuevamente en la caldera, cerrando de esta manera el ciclo. Existen algunas mejoras al ciclo descrito que permiten mejorar su eficiencia, como por ejemplo sobrecalentamiento del vapor a la entrada de la turbina, recalentamiento entre etapas de turbina o regeneración del agua de alimentación a caldera.

Figura 5 Aplicación del calor sensible y latente a través del ciclo Rankine.