• Author / Uploaded
• Nelson David Cruz

Citation preview

Informe de laboratorio sobre estados la caldera de Marcet Andrés Felipe Huertas (20171374084) Cristian Y. Vargas (20152374023) Nicolás Castellanos (20171374076) Nelson Cruz (20152374025) Santiago Cubillos Espitia (20112074020) Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Facultad Tecnológica, Tecnología Mecánica por ciclos propedéuticos, Termodinámica, Grupo 281, Bogotá D.C 2019

Resumen Es de suma importancia evidenciar la relación de las propiedades en cualquier sistema termodinámico, ya las propiedades no solo nos ayudan a definir el sistema, sino que además nos ayudan a comprender el funcionamiento de muchos de ellos. La Temperatura y la Presión son dos de las propiedades más importantes en cualquier análisis termodinámico, con ayuda de la caldera de Marcet se obtendrá una relación de estas propiedades después de la toma y análisis de los resultados obtenidos. Palabras clave: Sistema termodinámico, Propiedades, Temperatura, Presión, Relación. Abstract It is very important to show the relationship of the properties in any thermodynamic system, and the properties not only help us to define the system, but also help us to understand the operation of many of them. The Temperature and the Pressure are two of the most important properties in any thermodynamic analysis, with the help of the Marcet boiler a relation of these properties will be obtained after the taking and analysis of the obtained results.

Keywords: Thermodynamic system, Properties, Temperature, Pressure, Relation.

1. Introducción En este laboratorio se va a estudiar la relación presión-temperatura para el vapor saturado. Es importante ese estudio ya que la relación antes mencionada nos permite analizar y definir una gran variedad de procesos que involucran agua como sustancia. Se tomarán una serie de datos con la ayuda de la caldera de Marcet la cual arroja datos con gran precisión. Es importante una comparación de los datos teóricos con los obtenidos experimental para saber la fiabilidad del uso de la ecuación en diversos sistemas. Objetivos 2.1 Objetivo general Obtener una ecuación que relacione las propiedades de temperatura y presión para el agua. 2.2 Objetivos específicos

 Entender el funcionamiento de la caldera.  Comprender posibles limitantes de la Caldera de Marcet.

3.Marco teórico Caldera de Marcet: La Caldera de Marcet TD1006, es un equipo que permite realizar un experimento simple para mostrar la relación entre la presión y la temperatura, para el vapor saturado “húmedo”, la caldera tiene una resistencia interna la cual aumenta la temperatura del agua y así aumentar su presión, la caldera tiene un transductor y un termopar los que se encargan de medir la presión y la temperatura de la caldera conforme a cuando el tiempo transcurre. Utilizando agua saturada para así alargar la vida útil de la caldera



Cronometro

5. Procedimiento 1. Iniciamos con el llenado de la caldera, utilizando agua destilada (para así poder preservar el equipo evitando corrosión). El nivel de agua destilada debe estar entre el mínimo y máximo como se muestra en la siguiente imagen.

Caldera de Vapor: Una caldera de vapor es un equipo que consta de diferentes elementos destinados a la producción de vapor de agua aplicando energía calorífica en su fase líquida. Según su principio de funcionamiento y construcción, se clasifican entre acuotubulares y pirotubulares: 



Calderas de vapor acuotubulares: son aquellas en las que el agua circula por el interior de los tubos y los humos de combustión por el exterior de estos. Calderas de vapor pirotubulares: son aquellas en las que los humos de la combustión circulan por el interior de los tubos y el agua por el exterior.

4. Materiales  

Caldera de Marcet TD1006 Agua destilada

Imagen 1. Nivel óptimo de agua destilada para iniciar el proceso.

2. Debido a la apertura de la válvula para realizar el llenado de agua destilada, ingreso aire al sistema por lo que purgamos la caldera abriendo la válvula al llegar a 100°C y así poder eliminar el aire acumulado. 3. Se deja que la temperatura descienda a una temperatura de 97°C y se suelta la válvula para que la temperatura vuelva a incrementar.

Imagen 2. Temperatura a la cual se debe dejar descender la temperatura en el proceso de purgado.

4. Cuando la temperatura llegue a 100°C se comienza con la toma de datos tanto de temperatura como de presión cada 30 segundos. 5. Toma de datos 6. La toma de datos ira hasta que la presión de la caldera alcance entre 10 y 11 bares momento en el cual las resistencias se apagaran y no seguirá aumentando ni la temperatura ni la presión. La presión máxima soportada por la caldera es de 12.5 bar.

6.Resultados Obtenidos Numero de dato 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

T(°C) 100 101.4 102.9 104.6 106 107.6 109.2 110.8 112.2 113.8 115.4 117 118.5 120

T(K) 373,15 374,55 376,05 377,75 379,15 380,75 382,35 383,95 385,35 386,95 388,55 390,15 391,65 393,15

P(KPa) 111 117 123 129 136 143 151 159 167 176 185 194 203 213

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59

121.6 123.1 124.6 126 127.5 128.9 130.5 132 133.6 134.7 136.5 137.7 139 140.3 141.9 143.3 144.5 145.9 147.3 148.5 149.8 151.3 152.6 153.9 155.2 156.7 157.5 159.1 160.3 161.6 162.7 164.2 165.3 166.5 167.8 168.9 170.1 171.4 172.4 173.7 174.7 176.2 177 178.1 179.3

394,75 396,35 397,75 399,15 400,65 402,05 403,65 405,15 406,75 407,85 409,65 410,85 412,15 413,45 415,05 416,45 417,65 419,05 420,45 421,65 422,95 424,45 425,75 427,05 428,35 429,85 430,65 432,25 433,45 434,75 435,85 437,35 438,45 439,65 440,95 442,05 443,25 444,55 445,55 446,85 447,85 448,35 449,15 450,25 451,45

223 234 244 255 267 278 291 303 316 329 343 357 371 385 400 417 432 448 464 481 498 516 534 552 571 590 610 630 650 670 692 714 734 758 781 804 828 851 874 899 924 950 977 1005 1029

60

180.3

452,45

1050

1er Grafica para los datos obtenidos

Chart Title

373,15 379,15 385,35 391,65 397,75 403,65 409,65 415,05 420,45 425,75 430,65 435,85 440,95 445,55 449,15

1200 1000 800 600 400 200 0

7. CONCLUSIONES 





Durante el experimento es necesario hacer una purgación dentro de la maquina, puesto que al ser abierta para incorporar agua en ella, se cae en el error de tener aire. Ya que nuestro poposito es el análisis del sistema, en etse caso agua, donde el aire haría una mala interpretación de los procesos que ocurren durante el funcionamiento de la caldera. Observando los resultados obtenidos, vemos que la temperatura iba de manera casi lineal, con un aumento de 1-2 grados Celsius por cada 30 segundos. Con la presin sucedia lo mismo, pero llegado un determidado tiempo pasaba de unos 1015 kpa por cada 30 segundos a unos 2025 kpa, esto se dio paroximadamente en la mitad de los datos hasta finalizar el experinento. En este caso, la caldera al ser de tipo pirotubular se permitio tener una menor perdida de energía, ya que los tubos al encontrarse dentro de esta lograban que la energía que desprendia la fuente de calor iba directamente al agua.