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• Alex Gutierrez

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PROYECTO DE INNOVACION

MECANICA DE MANTENIMIENTO

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MEJORAMIENTO DE QUEMADOR DEL CALDERO

MECANICA DE MANTENIMIENTO

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“AÑO DE LA CONSOLIDACIÓN ECONÓMICA Y SOCIAL EN EL PERÚ”

ESPECIALIDAD

:

DIRECTOR ZONAL:

Mecánica de Mantenimiento Ing. Cesar Cruz Monzón

JEFE DE C.F.P.

:

Ing. Julio Oporto Cáceres

INSTRUCTOR

:

Luis Villanueva Alzamora

INGRESO

:

2008 –I

SEMESTRE

:

VI

EMPRESA

:

SENATI

INTEGRANTES

:

    

ABANTO SANCHES HECTOR DAVID ACUÑA BAUTISTA JHONATAN LEONIDAS AGREDA CRIBILLERO ERLIN GIRALDO MARIN JOHNATAN ZEGARRA ACUÑA YANDER LITMAN

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NUEVO CHIMBOTE – PERÚ 2010

DEDICATORIA

Este proyecto de innovación está dedicado a nuestros padres por su ayuda incondicional, por sus sabios consejos y por ser nuestros modelos de vida. Sin embargo no podemos dejar atrás a las personas que nos han apoyado durante nuestra etapa de aprendizaje, nos referimos a nuestros instructores, monitores y todos aquellos que confían en nosotros, que con su apoyo han hecho posible la culminación de este proyecto. MECANICA DE MANTENIMIENTO

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AGRADECIMIENTO

Agradecemos a Dios por llenar nuestras vidas de dicha y bendiciones, a nuestra familia por la compañía y el apoyo que nos brindan, sabemos que contamos con ellos siempre, y sobre todo a nuestros instructores por su disposición y ayuda brindada. Por otra parte agradecemos a todas las empresas que de manera ejemplar nos brindaron el apoyo y el espacio necesario para las prácticas, a ellos nuestro agradecimiento infinito por el apoyo ofrecido. MECANICA DE MANTENIMIENTO

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PRESENTACIÓN

SEÑORES MIEMBROS DEL JURADO: En cumplimiento con las normas establecidas del Programa De Aprendizaje Dual del SENATI, ponemos a vuestra consideración el presente trabajo: “BOQUILLA DE LA TOBERA DEL QUEMADOR EN LA CALDERA” para colaborar e implementar el taller de Mecánica de Mantenimiento; con un sistema de caldero y red de MECANICA DE MANTENIMIENTO

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distribución de vapor y así calificar y obtener el certificado de Técnico

Operativo en

Mecánico de Mantenimiento. Hemos asumido el más grande reto de la formación práctica profesional cumpliendo con los objetivos y logrando una efectividad aceptable dejando constatar que el presente proyecto es fruto de nuestros ideales y del conocimiento pleno de lo aprendido durante la formación Técnica Profesional.

INDICE PAG. 1. ANTECEDENTES ----------------------------------------------------------------2. OBJETIVOS --------------------------------------------------------------------3. MARCO TEORICO ---------------------------------------------------------------

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---------------------------------------------

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3.1QUEMADORES PARA CALDEROS

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3.1.1 FUNCIONES DE UN QUEMADOR -------------------------------------------- 12 – 13

3.1.2 CABEZAL DE COMBUSTION

3.1.3 BOQUILLA

------------------------------------------------

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------------------------------------------------------------------------------------

3.1.4 SISTEMA DE ENCENDIDO DE UN QUEMADOR

---------------------------

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3.1.5 REGULACION DEL QUEMADOR ------------------------------------------------------------ 17 3.1.6 SELECCIÓN DE UN QUEMADOR PARA UNA CALDERA ----------------------------- 18 3.1.7 MANTENIMIENTO DEL QUEMADOR --------------------------------------------------------- 18

3.2 ELECTRODOS DE ENCENDIDO

3.2.1 POSICION DE LOS ELECTRODOS

3.3. LLAMA EN QUEMADORES

------------------------------------------------

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----------------------------------------------

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--------------------------------------------------

20 - 22

3.4. GAS PROPANO --------------------------------------------------------------------

23

3.4.1 USO DE GAS PROPANO ------------------------------------------------------

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3.4.2. RIESGOS DE GAS PROPANO -----------------------------------------------

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4. EJECUCION DE PLANOS Y DIAGRAMAS -------------------------------- - 25 - 32 5. PROCESO DE EJECUCION -------------------------------------------------33 5.1. HABILITACION DE MATERIALES -----------------------------------------34 MECANICA DE MANTENIMIENTO

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5.2. MONTAJE DE LA TOBERA ------------------------------------------------5.3. VERFICAR FUNCIONAMIENTO ----------------------------------------6. ESTRUCTURA ECONOMICA --------------------------------------------------6.1 COSTO DE MATERIALES -----------------------------------------------------6.2. COSTO DE MANO DE OBRA -------------------------------------------------6.3. COSTO TOTAL DEL PROYECTO -------------------------------------------------

34 34 35 35 36 37

7. RENTABILIDAD ---------------------------------------------------------------38 8. CONCLUCIONES ------------------------------------------------------------39 9. RECOMENDACIONES ------------------------------------------------------------40 10. BIBLIOGRAFIA --------------------------------------------------------------------

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1. ANTECEDENTES

Haciendo un estudio del sistema de encendido del caldero se detecto que había unos inconvenientes lo cual nos propusimos a darle una mejora para que no hayan ningún problema ala hora de manipular el quemador. 1. 2. 3. 4.

Un excesivo calentamiento de la tobera Mal funcionamiento del quemador. Excesivo consumo de combustible. La contaminación por mala combustión

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2. OBJETIVOS El presente proyecto que vamos a realizar… 1.1. 1.2. 1.3. 1.4.

Extender la vida útil del de la tobera al colocar una rejilla de fierro fundido. Mayor seguridad al operar el sistema del encendido del caldero. Menos consumos de combustible Menor contaminación con respecto a las calderas convencionales.

3. MARCO TEORICO 3.1.

QUEMADORES PARA CALDEROS: Los quemadores para calderos son aparatos relativamente sencillos que constan de un caño que lleva el gas hasta un anillo, con orificios o toberas en su periferia, por donde el gas es introducido al hogar. El aire primario que penetra por el quemador confiere un movimiento en forma de torbellino para conseguir así una mejor mezcla del gas con el aire. El propósito principal de un quemador es mezclar y dirigir el flujo de combustible y aire de tal manera que se asegure el encendido rápido y la combustión completa. 3.1.1. Funciones de un quemador: MECANICA DE MANTENIMIENTO

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Envían el combustible a la zona de combustión  Suministran el aire correspondiente para una correcta combustión  Mezclar el combustible y el aire  Enciende la mezcla  Remueven los productos de la combustión. Los quemadores son los equipos donde se realiza la combustión. Por tanto debe lograr la mezcla íntima de combustible con el aire y proporcionar la energía Suficiente para que prosiga la combustión. Los combustibles en estado gaseoso son los más fáciles a la hora de hacerlos arder, ya que los combustibles sólidos y líquidos hay que tratarlos y calentarlos. El gas combustible se mezcla con el oxígeno del aire y cuando se le aporta una Energía exterior, se alcanza la temperatura de ignición. Según la pulverización, los quemadores se pueden clasificar en tres grupos: 

Quemador de gasificación: en este tipo de quemadores el combustible se vaporiza por la acción del calentamiento de las paredes de un recipiente o taza. En estos quemadores solo se pueden utilizar productos destilados y de poca viscosidad.



Quemador de emulsión: aquí se produce una emulsión del combustible y el agua con un aparato llamado emulsificador. Su ventaja es que la

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combustión se produce de forma rápida y la longitud de la llama es muy corta y su inconveniente es el consumo de calor que necesitaremos para evaporar el agua inyectada y por ello baja su rendimiento. 

Quemadores de pulverización: estos quemadores so los usados actualmente en instalaciones de confort. Estos consiguen la vaporización del combustible a través de la pulverización que se realiza por efecto de la Presión que arrastra este al pasar por una boquilla con un orificio muy pequeño.

3.1.2. Cabezal de combustión Esta es la parte del quemador donde se produce la mezcla de combustible y aire, y se inicia la combustión. Está compuesto por: 

Cono de la llama: su situación con respecto al disco estabilizador variará las condiciones de turbulencia de la mezcla, frenando y comprimiendo el aire, permitiendo una combustión perfecta con una llama estable.



Disco estabilizador: tiene por misión darle al aire un movimiento giratorio en MECANICA DE MANTENIMIENTO

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el sentido contrario al que gira el combustible al salir por la boquilla , para asegurar una buena mezcla entre ambos. 

Electrodos de encendido: son dos varillas de acero inoxidable, aislada sobre un soporte de porcelana. Están alimentados en alta tensión (10 Kv) por el transformador de encendido. De esta manera se consigue que salte un arco eléctrico entre los dos electrodos y así poder conseguir alcanzar la temperatura de ignición e iniciar la combustión.

3.1.3. Boquilla: Este elemento es el punto y final del circuito hidráulico y es fundamental para el buen funcionamiento de la combustión. Esta es la encargada de la pulverización del combustible. -SELECCIÓN DE LA BOQUILLA: Para la selección de la boquilla hay varias cosas a tener en cuenta: caudal y MECANICA DE MANTENIMIENTO

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presión de combustible, tamaño y forma del hogar. Con hogares alargados tendremos que recurrir a boquillas con ángulos de pulverización pequeño, que producen llamas alargadas y con hogares cortos acudiremos a boquillas con un ángulo mayor (60-45º) que son las boquillas más utilizadas. -TIPOS DE CONOS DE PULVERIZACIÓN: Hay tres tipos de conos, hueco, semihueco y sólido. La selección de cada tipo de Cono depende del deflector que tenga colocado el quemador. Los más usados son los de tipo sólido. 3.1.4 Sistema de encendido del quemador:

Una parte del aire necesario para la combustión (Aire Primario) se induce en el propio quemador por el chorro de gas salido de un inyector; el aire restante (Aire Secundario) se obtiene por difusión del aire ambiente alrededor de la llama. En este tipo de quemadores se tienen combustiones con altos índices de exceso de aire. La energía de activación se logra mediante llama piloto, que debe estar permanentemente encendida, o con encendidos automáticos (electrónicos, tren de chispas, etc.).

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La regulación del gas se Obtiene por variación de la presión en el inyector (abriendo y cerrando progresivamente la válvula de gas); esto permite que el quemador pueda ser modulante con relativa facilidad.

La regulación del aire (con gas a presión constante) se puede conseguir:  Variando la sección de entrada de aire, por obturación de los orificios por donde entra, mediante anillo móvil o capuchón deslizante.  Por deslizamiento de la boquilla del inyector respecto del Venturi.  Lo más habitual es que únicamente se module la válvula de gas, dejando en una posición fija la entrada de aire en la puesta en marcha. Una vez que hayamos regulado el quemador podemos realizar la puesta en marcha de este siguiendo un orden.





Purgar los latiguillos (mangueras)



Montar el manómetro.



Abrir las válvulas de las tuberías del gas.



Dar corriente con el interruptor general Poner en funcionamiento.

3.1.5. Regulación del quemador 

Cuando vayamos a poner en marcha el quemador debemos de tener en

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

cuenta la regulación de dos elementos: el cabezal de combustión y la entrada de aire al quemador.



-Regulación del cabezal de combustión:



Consiste en fijar la distancia del deflector, al extremo del cañón de combustión. Va a depender del caudal de combustible a quemar. Esta distancia se regulará a través de un tornillo que mueve el cabezal. La posición de este se puede ver en una escala numerada que incorpora el quemador. Moveremos el tornillo hasta que la escala numerada coincida con el índice que nos marca el fabricante.

3.1.6. Selección del quemador para una caldera 

Para seleccionar un quemador que se adapte a una caldera determinada, los fabricantes de quemadores realizan una serie de pruebas sobre estos, que les permiten hallar las curvas de funcionamiento.

3.1.7. Mantenimiento del quemador

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

El quemador requiere un mantenimiento periódico, que deberá ser realizado por personal cualificado. El mantenimiento es de vital importancia para un correcto funcionamiento del quemador, evitando así consumos excesivos de combustible y reduciendo la contaminación al ambiente.



Antes de efectuarse cualquier operación de limpieza o control, se deberá desconectar la alimentación eléctrica del quemador.



Estas curvas relacionan en el eje X el caudal de combustible que es capaz de inyectar el quemador; y en el eje Y la sobre presión que es capaz de generar en el hogar.

3.2. ELECTRODOS DE ENCENDIDO: Son dos varillas de acero inoxidable, aislada sobre un soporte de porcelana. Están alimentados en alta tensión (10 Kv) por el transformador de encendido. De esta manera se consigue que genere un arco eléctrico entre los dos electrodos y así poder conseguir alcanzar la ignición e iniciar la combustión.

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3.2.1. Posición de los electrodos 

Distancia entre electrodos: 3.5mm



Ángulo de los electrodos: 45º



Distancia entre electrodos y centro de la boquilla: 6´5mm



Distancia desde el extremo de la boquilla hasta los extremos de los electrodos: 1mm

3.3. LLAMA EN QUEMADORES

El aire primario es el que se combina con el combustible antes de llegar a la

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cabeza del quemador, formando una mezcla. El aire teórico es el que precisa cada combustible para arder de manera correcta y completamente. Existe una gran variedad de quemadores de mezcla en boquilla, donde la principal Diferencia radica en la forma de inyectar el gas, para que se mezcle con el aire y se forme la llama. Son ampliamente utilizados en la industria debido a que estos quemadores son más seguros para: -Grandes capacidades -Las características de la llama ofrecen un mejor control.

A medida que sale mezcla inflamable por la tobera del quemador, el frente de llama va avanzando y quemando la mezcla. La velocidad con que se propaga la llama depende de los siguientes factores: -La naturaleza del comburente. -Los gases inertes, como el Nitrógeno, disminuyen la velocidad del comburente. En cambio el oxígeno aumenta la velocidad. -La temperatura de la mezcla. -La velocidad de propagación de la llama aumenta si se eleva la temperatura de la mezcla.

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-La proporción entre el combustible y el comburente. Cuando es el aire utilizado para desarrollar la combustión lo que constituye una acción normal en todos los quemadores, se puede calcular la variación de la velocidad de propagación de la llama a través de la tasa de aireación primaria. La tasa de aireación primaria (n) es el cociente entre los volúmenes de aire primario y el teórico: n = Volumen de aire primario/Volumen de aire teórico. La llama generada por la combustión de un gas es correcta cuando en el centro presenta un penacho, casi transparente. Allí se forma un cono de color azul o azul verdoso, según el gas. Esta llama será corta y dura, de combustión rápida. Si la llama arde de color amarillo y de aspecto alargado y débil, es una llama Defectuosa. La causa se debe a una mala regulación del aire primario. Esta llama tendrá una combustión más lenta. El color anaranjado de la llama, a veces puede inducir a error. En efecto, este color generalmente es debido a la falta de aire; pero también el color anaranjado es producto de la acumulación de elementos extraños en el interior del quemador, MECANICA DE MANTENIMIENTO

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como el polvo. Este hecho es circunstancial y de fácil eliminación. La longitud de la llama, en ciertas ocasiones depende de la aireación. En otras, Depende de la potencia o del caudal suministrado por el quemador, sin dejar de considerar la constante característica de cada gas.

3.4. GAS PROPANO MECANICA DE MANTENIMIENTO

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El propano es un gas incoloro e inodoro. Pertenece a los hidrocarburos alifáticos con enlaces simples de carbono, conocidos como alcanos. Su fórmula química es C3H8. Las mezclas de propano con el aire pueden ser explosivas con concentraciones del 1,7 a 9,3 % Vol. de propano. La llama del propano, al igual que la de los demás gases combustibles, debe de ser completamente azul; cualquier parte amarillenta, anaranjada o rojiza de la misma, denota una mala combustión. A temperatura ambiente, es inerte frente a la mayor parte de los reactivos aunque reacciona por ejemplo con el bromo en presencia de luz. En elevadas concentraciones el propano tiene propiedades narcotizantes. El propano se suele obtener del gas natural o de los gases de los procesos de "cracking" producidos en las instalaciones petroquímicas. 3.4.1USO DEL GAS PROPANO El principal uso del propano es el aprovechamiento energético como combustible. Con base al punto de ebullición más bajo que el butano y el mayor valor energético por gramo, a veces se mezclan con éste o se utiliza propano en vez de butano. En la industria química es uno de los productos de partida en la síntesis del propano. Además se utiliza como gas refrigerante (R290) o como gas propulsor en aerosoles.

3.4.2 RIESGOS DEL GAS PROPANO

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1. Inhalación: Somnolencia y pérdida del conocimiento. Llevar al accidentado inmediatamente a un sitio al aire libre y mantenerlo en reposo. Respiración artificial si éste estuviese indicado. Proporcionar asistencia médica. 2. Piel: En contacto con líquido: congelación. En caso de congelación, aclarar con abundante agua. No se debe quitar la ropa. Proporcionar asistencia médica. 3.

Ojos: En contacto con líquido: congelación. En caso de congelación, enjuagar con abundante agua por varios minutos. Proporcionar asistencia médica.

4. EJECUCION DE PLANOS Y DIAGRAMAS MECANICA DE MANTENIMIENTO

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CÓDIGO DEL PROYECTO: TIEMPO:

CUERPO DEL QUEMADOR FECHA:

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Nº PAG:

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CÓDIGO DEL PROYECTO: TIEMPO:

TUBO MEZCLADOR FECHA:

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Nº PAG:

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CÓDIGO DEL PROYECTO:

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TIEMPO:

FUNDA/REGULADORA DE AIRE FECHA:

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Nº PAG:

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CÓDIGO DEL PROYECTO: TIEMPO:

TOBERA FECHA:

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Nº PAG:

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CÓDIGO DEL PROYECTO:

TIEMPO:

BASE DEL QUEMADOR FECHA:

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Nº PAG:

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BOQUILLA DEL QUEMADOR

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CÓDIGO DEL PROYECTO:

TIEMPO:

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FECHA:

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CÓDIGO DEL PROYECTO:

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TIEMPO:

BOQUILLA DEL QUEMADOR FECHA:

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Nº PAG:

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CÓDIGO DEL PROYECTO: TIEMPO:

BOQUILLA COLOCADA FECHA:

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Nº PAG:

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5. PROCESO DE EJECUCION DEL PROYECTO DIBUJOS / ESQUEMAS

OPERACIONES /PASOS – SUBPASOS / NORMAS -ESTANDARES

HABILITACIÓN DE MATERIALES Paso1: Habilitar el fierro fundido Para la Fundición. Paso2: Llevar a la fundición Paso3: Llevar la boquilla para su Maquinado. MONTAJE DE LA BOQUILLA Paso1 :Colocar la boquilla en la Tobera. Paso2: Con golpes incrustar la rejilla al interior de la tobera

VERIFICAR EL FUNCIONAMIENTO Paso1: Abra la válvula de gas Paso2: Presione el pulsador para generar la chispa Paso3: Regula la flama y vea el comportamiento de la llama a través de la Boquilla.

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5.1. HABILITACION DE MATERIALES: 1. Habilitar el material que en este caso vamos a utilizar fierro fundido

2. Una

vez

(4 kg).

listo el molde de la bocina

haberse fundido el fierro

y

tenemos que vaciar con cuidado el líquido sobre el

molde.

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3. Llevar al toro para su maquinado tenemos que dejarlo conforme esta el plano

4.

Llevar

al

taladro para hacerle unos agujeros (13) lo cual va ser para que por ahí salga la llama

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5.2. MONTAJE DE LA TOBERA: 1. El montaje de la boquilla del quemador vas ser montada con la ayuda de una prensa hidráulica lo cual nos va a facilitar la entrada de la boquilla al interior del quemador

5.3. VERIFICAR FUNCIONAMIENTO: 1. Lo primero que tenemos que verificar es que la boquilla este bien colocada luego de ella procedemos abrir la válvula de gas. Luego procedemos a presionar el pulsador el cual va hacer que el electrodo genere una chispa

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provocando que se genere la llama, la cual tenemos que regula y ver que la llama salga de acuerdo a la boquilla que a sido fabricada precisamente para ello.

6. ESTRUCTURA ECONOMICA PARA DETERMINAR EL COSTO Determinación del costo de todos los materiales requeridos para la construcción de la boquilla del quemador.

6.1 COSTO MATERIALES

ITEM

DENOMINACION

CANTIDAD

TOTAL DE PRECIO

01

Fierro Fundido

6

S/.30.00

02

Gas

10

S/.33.00

03

Visor

1

S/.10.00

Costo total de mano de obra

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S/.373.00

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6.2 COSTO MANO DE OBRA HORAS

COSTO

COSTO

ÍTEM 01

DESCRIPCIÓN Confección de la rejilla del

X DIA 8

X HORA 4

TOTAL S/. 32

02

quemador (fundición) Confección de la rejilla del

8

8

64

4

8

quemador (maquinado) 03 Montaje de la rejilla Costo total de mano de obra

32 S/. 128

70 60 50 HORAS X DIA

40

COSTO

X HORA

COSTO TOTAL S/.

30 20 10 0

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6.3 COSTO TOTAL DEL PROYECTO

GASTOS Total de costo de los materiales para la construcción de la rejilla del quemador Total de costo de la mano de obra IGV 19% Costo total del proyecto

7. FACTIBILIDAD MECANICA DE MANTENIMIENTO

S/. 73.00 128.00 38 S/. 239

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 Si es rentable debido a que la boquilla disminuye razonablemente el consumo de energía y además evita el calentamiento de la tobera prolongando su duración y mejorando el funcionamiento del caldero agilizando el aprendizaje de los aprendices de nuestra área con relación al sistema de calderos.

El capital se recupera en 2 meses aproximadamente operando con dos alumnos de la carrera de mecánica de mantenimiento.

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8. CONCLUCIONES  Una vez concluido el montaje de la rejilla en el quemador del caldero, este obtendrá un mejor funcionamiento el cual beneficiara a los aprendices debido a que el caldero será usado para una mejor enseñanza desarrollando así todas las aptitudes que un técnico necesita saber para poder enfrentarse al campo laboral en el que estará dejando en alto la calidad de enseñanza que se da en nuestra institución.

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9. RECOMENDACIONES  Es necesario saber que el quemador del caldero debe tener un límite de horas de uso para aumentar la vida de este y así obtener un mejor funcionamiento del caldero en general y obtenerlo en buenas condiciones.

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10. BIBLIOGRAFIA: 

http://html.rincondelvago.com/quemadores.html



http://www.todoexpertos.com/categorias/casa-y-jardin/calefaccion-y-aireacondicionado/respuestas/2035556/cambio-de-boquilla-en-quemador-de-caldera

www.youtube.com http://www.youtube.com/watch? v=Po2MR653ygY&feature=PlayList&p=C645A9698198B667&index=0&playnext=1 http://es.wikipedia.org/wiki/Propano

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