implementación de quemaduras a gas y mejoramiento de un
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INPLEMENTACION DE QUEMADORES A GAS Y MEJORAMIENTO DE UN
EQUIPO CALENTADOR
OMAR PEREZ GOMEZ
CORPORACION TINIVERSITAITL{ AUTONOMA DE OCCIDENTEFACULTAD DE INGENIEnÍa wcANICA
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027 47 5
INPLEMENTACION DE QUEMADORES A GAS Y MEJORAMIENTO DE UN
EQUIPO CALENTADOR
OMAR PEREZ GOMEZ
Proyecto de grado para optar al título deIngeniero Mec¿ínico
DirectorSONIA GOMEZ
Ingeniero Mecánico
CORPORACION UMVERSITARTA AUTONOMA DE OCCIDENTEFACULTAD DE INGENIERÍA MECANICA
CALI1997
6?6.áf?f,
Nota de aceptación
Aprobado por el comité de grado en
cumplimiento de los requisitos
exigidos por la Corporación
Universitaria Autónoma de
Occidente para optar al título de
Ingeniero Mec¿inico
Jurado
r¡\s\
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e
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rü\-a
N
\
$
\
\
-9i?resitfente del jurado
Ciudad y fecha (dí4 mes, año)---
A mis padres y hennanas por brindarme
su constante apoyo, a mi esposa y mi
futuro hijo, a mi familia amigos y demás
AGRADECIMIENTOS
El autor expresa sus agradecimientos a :
La fabrica de Helados "Primos" y en especial a la Ingeni eraL¡zMarina y su esposo
por permitirme realizar este proyecto en sus instalaciones.
Roosevelt Moreno, Ingeniero Mecánico por su constante colaboración.
A la Ingeniera Sonia Gómez, directora del proyecto por guiarrne para llevar a feltz
termino éste.
A todas las personas que coadyuvaron directa o indirectamente y que aportaron algo
en beneficio de este proyecto.
TABLA DE CONTENIDO
I.INTRODUCCION
2. OBJETrVOS...... .........16
3. ruSTIFICACIÓN .......17
4. ASPECTOS TEÓRrCOS....... ..................18
4.t EL CALENTAMrENTO............ .........21
4.1.2 Tratamientos y procesos en la industria lechera. .........21
4.2 DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DEL EQTJIPO
CALENTADOR E)(ISTENTE EN TIELADOS PRIMOS...... .. . . . . . .......22
4.2.1 Lamina interior de acero inoxidable............. ...............22
4.2.2 Lamina exterior A-36....... ............22
4.2.3 Resistencias eléctricas.......... ........22
4.2.4 Conexiones elécfiic¿1s............ .......23
4.2.5 Descripción del proceso... ............25
4.3 Tipos de mezcla ...............25
4.3.LMezcla de agua con azúcar .......25
4.3.2 Mezcla para helados y crema...... .............26
II
4.3.3 Falencias del equipo en su parte funcional ...............27
4.4 CALCULO DE LAS PERDIDAS TEMNCAS EN EL EQUIPO
CALENTADOR DE HELADOS PRIMOS............. .............28
4.4.LBalance energético ........2g
4.4.2 Transferencia de calor....... ...........2g
4.4.3 calculo del coeficiente de transferencia por convección....... .....2g
4.5 UTILIZACIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA Y CONSUMO
EN KTLOVATTOS .................39
4.5.1Potencia consumida por el proceso en Kw..... ...........3g
4.6 REDUCCIÓN DE LA PERDIDA TÉru¡NCA EN EL EQUIPO
CALENTADOR.... .42
4.6.1Aislantes ténnicos.. .....42
4.6.2 Lana mineral... ...........42
4.6.3 Selección del ais1ante............. ....43
4.1 IMPLEMENTACION DEL USO DEL GAS (G.L.P.) COMO
SUSTITUTO DE LA ENERGÍA........ ....4g
4.7 -lcaracterística de los Gases Licuados del petróIeo........... ...........4g
4.7.1.1 Gases manufachnados.......... .....51
ru
4.7.1.2 Gases mixtos..... ..........52
4.7.1.3 Propiedades de los hidrocarburos gaseosos............. ..................52
4.7.1.4 LÍmites de inflamabilidad...... .......54
4.7.1.5 Poder calorífico ............54
4.7.1.6 Gravedad específica ......54
4.7.1.7 Presión de vapor.. .........55
4.7.1.8 Puntos de ebullición.......... ..........55
4-7.1.9 Metros cúbicos de vapor formado por la vaporización de un
meüo cúbico de líqüdo a condiciones estánda¡ ......5g
4 .7 .1. I 0 Combustión de hidrocarbruos gaseosos.. .... . . .. .. ................. . . 5 g
4.7 .l.l l.l Combustión........... .............5g
4.7.1.11.2 Combustión de hidroca¡buros gaseosos............................5g
4.7 .1.11.3 Límites inferior y superior de la inflamabilidad................59
4.7.1.11.4 Temperahra de ignición ......ó0
4.7.2 La llama y sus ca¡acterísticas........ ...............61
4.7.2.1 Temperahra de la llana....... ..................61
4.7.2.2 Velocidad de la llama....... .......62
4.7.3 Elementos de un quemador ...........67
IV
4.7.4.1 Cabezay orificios del quemador.......... ..................67
4.7.4.2 Mezclador y eshangulamis¡1s... .............69
4.1 .4.3 Inyector.. ..................71
4.7.5 Selección del quemador............ ....74
4.7.6 Selección del di¡imefro de la tubería y demás accesorios...........75
4.7.6-l Sistemas de regulación y selección del regulador.......... ........7g
4.7.6.2 Ventajas de la regulación de dos etapas..... ............7g
4.7.6.3 Menos congelación........... ........7g
4.7.6.4 Economía en la instalación............. .........7g
4.7 .6.5 Permite la instalación de aparatos adicionales en el futuro.....g0
4.7.6.6 Etapa de alta regulación ............g0
4.7.6.1 Etapade baja regulación............. .............g1
4.1.6.8 Accesorios de enfiada........... ....g2
4.7 .6.9 Manifolds para canrbio manual. ...............g4
4.7.6.10 Adaptador para manómeho de alta presión... ........g4
4.7.7 DEPOSITO PARA ALMACENAR EL GAS PROPANO..........88
4.7.7.1 Instalacionesparael consumototal........ ..............g9
4.7.7.2 Depósito para almacenar el gas G.L.p. segun ASME..........90
V
4 -7 .7 .3 Dimensionamiento del depósito de armacenamiento............90
4.7 .7 .4 Calculo de la capacidad del tanque .......g2
4.7 .7 .5 Manera de situa¡ correctamente los cilind¡os y tanques.......95
4.7 .7 .6 Calculo de la rejilla de ventilación.......... ..............95
4.8 SELECCIÓN DE LA CHIMENEA ......g7
4.8.1 conectores para equipos de gas homologados............................99
4.8.2 Efectos de la corrosión .................99
4.8.3 Dimensiones de la chimenea........... ...........100
4.8.3.1 Tiro teórico.... .........100
4.8.3.2 Coeficiente de resistencia...... ...............104
4.8.3.3 Equilibrio del sistema ............105
4.8.3.4 Contol de los humos..... ........10ó
5. METODOLOGÍA... ................109
5.1 Toma de datos del eqüpo calentador.............. ..109
5.2 Selección del quemador .....1l0
5.3 Sujeción del quemador .....1I I
5.4 Calculo de la cantidad de aire para la combustión.........................111
5.5 Selección del aislante térmico... .......112
VI
5.6 Calculo del sistema de tiro inducido para la extracción de humos ..112
5.7 Recalculo de lacngatérmica... ........112
5.8 Recomendaciones a tener en cuenta ..1 13
5.9 Norrras y reglamentos....... ...............113
6. ESPECTFTCACTONES FTNALES DEL EQurpO ...115
7. RECOMENDACIONES GENERALES............. ....122
7 .l Para los reguladores de gas.......... .......122
7.1.1 Reguladores defectuosos e inoperantes............. .............123
7.1.2 Gas-Lp aaltapresión en un sistema.... ............123
7.1.3 Uniones roscadas. .............124
7.1.4 Accesorios............. ...........125
7.1.5 Tuberías de cobre.. ...........126
7.1.6 Prueba de instalación.......... .............127
7.1.7 Responsabilidades del instalador.............. ......12i
8. EVALUACTÓN BCONóMrCA..... .........rzs
9. EVALUACTÓN emrENTAL. ..............r32
9.1 Fuentes de contaminación........ ............132
9.2 Sistemas de combustión........ ...............132
Vtr
9.1.2 La disminución del ozono en la estatosfera .....133
IO. DEFIMCIONES
I I. CONCLUSIONES
BIBLIOGRAFÍA
ANEXOS
VIII
LISTA DE TABLAS
Tabla No. I Densidad de los elementos ........... 3l
Tabla No. 2 Características de la lana mineral... ............. 43
Tabla No. 3 Propiedades de no metales... .........4ó
Tabla No. 4 Productos de la combustión perfecta de algrmos g¿Nes, en m3 por
m3 de combustible............ .............47
Tabla No. 5 Características de combustibles gaseosos típicos.......................50
Tabla No. 6 Características principales del G.L.p............ ..............51
Tabla No. 7 Composición del G.L.p......
Tabla No. 8 Características de los hidrocarburos... .........57
Tabla No' 9 Temperaturas de ignición de algunos gases puros con aire.........60
Tabla No. l0 Temperatura m¿íxima de la llama en combustión con aire..........ó3
Tabla No' 1l Velocidad de propagación de la combustión de algunos gases con
el aire..... ..............64
Tabla No. 12 lWixima rata de entrada por unidad de ¿írea de orifico del
quemador y miiximos tamaños de orificios............. ...........6g
Univcrsidad Autónoma de CccidentoSTCCION BIBLIOTECA
Tabla No. 13 Presiones de operación del gas-LP.... ..........76
Tabla No. 14 Selección del regulador de la primera etapa....... .........81
Tabla No. 15 Selección del regulador de baja presión........... ...........82
Tabla No. l6 Selección de los accesorios de enfiada........... ............82
Tabla No. 17 Selección del manifolds.......... ......84
Tabla No. 18 Adaptador paramanómeüos........... ............85
Tabla No. 19 Selección del medidor rotatorio ....87
Tabla No. 20 Promedio de vaporización de los depósitos en función de la
temperatura promedio ..........91
Tabla No. 2l capacidad de vaporización del Gas propano......... .....94
Tabla No. 22 Selección de la chimenea .............99
Tabla No. 23 Espesor de metal para conectores de tubos de acero
galvanizado ..........99
Tabla No. 24 Presión barométrica y a1titud............. ........101
Tabla No. 25 Temperaturas de salida de algunos equipos ..............102
Tabla No. 26 Caudal rniísico.... ........104
Tabla No. 27 Tarifas utilizadas por la EPSA. Empresa de Energía del Pacifico
s.A. ESP ............130
Tabla No. 28 Descripción de precios unitarios.. .............131
LISTA DE FIGURAS
Figura l. Resistencias eléctricas intemas ......25
Figura 2. Analogía eléctrica ...........38
Figura 3. Analogía eléctrica para recalcular las pérdidas .............46
Figrna 4. Quemador Bunsen ...........66
Figura 5. Quemador de gas afinosferico...... .................66
Figura 6. Efectos del aire sobre el desprendimiento de la llama....... ...........71
Figura 7. Quemador abnosferico tipo anillo .................74
Figura 8. Regulador de alta presión.... ..........g3
Figura 9. Accesorios de entrada.... ...............83
Figrna 10. Selección del Mantfulds ..............86
Figura I l. Adaptador para manómetro de alta presión.... ............gó
Figura 12. Medidor rotatorio.. ........97
Figura 13. Dimensiones de un depósito para G.L.p. según ASME.............93
Figura 14. Colocación de las rejillas de ventilación.......... ...........96
Figura 15. vist¿ en planta y partes que componen la chimenea................109
Figura ló. Fijación de la lana mineral y cerramiento de la parte baja del
equipo..... ......116
Figura 17. Instalación del quemador en la parte baja del equipo..... ..........117
Figura 18. Protección del grifo inferior por donde evacrurn el producto
tenninado ......120
Figura 19. Chimenea y filtros purificadores............ ...l2l
)flII
LISTA DE ANEXOS
l. Detalles del equipo y resistencias internas
2. Analogía eléctrica
3. Ubicación de los cilindros
4. Plano de la chimenea
5. Plano de las instalaciones de helados ..primos',
6. Montaje para las instalaciones del gas
)ilv
GLOSARIO
I: consurro de calor del equipo, W
M: constuno nrásico, kg de productos de combustión por 1.000 W de combustible
quemado
V: velocidad, m/s
M: consumo másico, kglh
p: densidad del gas de combustión,kg/^t
d: diámefro, mm
Cz:0.785
D¡ : tiro Teórico, Pa.
C1 :0,03413.
B : Presión barométrica, mm Hg
H: altura efectiva de la chims¡s¿, -.To: temperatura exterior, oC absolutos
C.p. : calor específico en J/I(g*"C.
XV
SNG: sólidos no grasos eno6.
MG : materia grasa enoá.
E : estabilizantes
D: di¿írrefo exterior en pulgadas
L: longitud total en pulgadas
K: constante para el porcentaje del volumen del líquido-envase
G.L.P. : Gas Licuado del Petroleo
Q : Calor transferido por unidad de tiempo (hora)
A: Area de la pared en pies cuadrados, ff
L : Espesor de la pared, en pies o pulgadas (dependiendo del valor de K )
K: Conductividad térmica, en unidades de Btu pie (o pulgadas) / hr * pie2 * T
NPT: (National
Toint : Temperatura interior de la pared T
Toext: Temperatura exterior de la pared T
XVI
RESUMEN
El proyecto consiste en sustituir la fuente de calor que se alimenta con energía
eléctrica por una que opere con gas propano (GLP), en un equipo calentador de
leche en la empresa de lácteos PRIMOS.
Para llevar a cabo la sustitución de esta fuente, se efectuó un reconocimisnle ¿
montaje existente; realizando planos y bosquejos del prototipo actual; se tomaron los
datos requeridos por el proceso (consumo de energí4 calor requerido por el proceso,
temperatura, etc.), utilizando estos datos para efectuar los c¿ilculos necesarios y
poder conocer así, el consumo de energía eléctrica y compararlo con el consumo de
gas propano (GLP) del equipo durante el tiempo que dura el proceso.
Se calculó la carga ténrrica y el depósito para almacenar el gas que se consumirá
durante el proceso en un mes de funcionamiento, rigiéndonos por las normas
técnicas y ambientales para la ejecución de este tipo de proyectos.
XVII
La empresa de lácteos PRIMOS facilitó el acceso a sus instalaciones y brindó la
información necesaria para ejecutar el proyecto.
XVIII
1. INTRODUCCION
Debido a la poca oferta y mucha demanda de energía que se daba en el Valle
del Cauca y en todo el territorio colombiano; el gobierno cenfial se vio en la
necesidad de buscar afanosamente otras alternativas que pudieran satisfacer la
gran deficiencia de energía eléctrica, estas altemativas debían provenir, ya sea
del petróleo o de otras fuentes.
Es por esto, que desde hace unos pocos años afiiís el gas propano y el gas
natural se han convertido en las nuevas fuentes de energía. El gobiemo
nacional ha iniciado la construcción de la inftaestructura necesaria pma lograr
distribuir estos combustibles a todo el territorio colombiano.
Los ingenieros debemos comprometemos más con la salvaguarda del medio
ambiente, recomendando y utilizando estos energéticos, adaptando equipos y
máquinas para que fi¡ncionen con estos nuevos combustibles que nos brinda la
naturaleza, tratando al máximo de sustituir el consumo de la energía eléctrica
que tanto frabajo, dinero y destrucción del medio ambiente cuesta producirla.
l5
2. OBJETTVOS.
Transformar y adaptar el sistema funcional de un equipo reactor que opera con
energía eléctrica para que fi¡ncione con gas propano (GLP), aprovechando las
bondades térmicas que ofrece el gas como sustituto.
Adaptando y utili-rndo la tecnología existente con los materiales y elementos
necesarios que p€rmitan el buen funcionaniento del equipo y por consiguiente,
proteger el medio ambiente.
t6
3. ruSTIFICACION
Este proyecto es una obra que quiere despertar en el esfudiantado y demiís, el
espíritu de innovación que todos llevamos por denfro, pero que muchos no
explotamos en forma correcta y en beneficio de la sociedad.
Es una forma de mosfiar la importancia que se les debe dar a otros
combustibles, como el gas natural, el gas propano, etc., como posibles
sustitutos de la energía eléctrica en la producción de calor; aprovechando que la
natwaleza nos brinda estos elementos y de paso es una forma muy sana de
preservar el medio ambiente sin destruir el ecosistema a muy bajos costos para
la sociedad de consumo.
T7
4. ASPECTOS TEORICOS
Desde muchos años aüiis el hombre ha aprovechado las bondades que le ofrece
la naturaleza en cuanto a recursos nahrales se refiere. Estos recursos naturales
son los combustibles que estián en las enfiañas de la tierra, representados por
características y propiedades que los diferencian el uno del ofio. Los
combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas natural y propano) se queman ya sea
en forma direct¿ en el sitio para producir calor o v4por, o en ofa parte cerca
del suminisfio de combustible para producir la electricidad que se utiliza en la
industria. Los combustibles fósiles también se usan de manera directa para
cocción y calefacción domésticas, o en forma indirecta para el mismo objetivo
en fonna de electricidad.
Hasta hace poco tiempo, la madera era el combustible principal que utilizaba el
hombre. Hasta fines del siglo XD( los combustibles fosiles igualaron en
importancia a la madera, pero las emisiones cont¿mirumtes que produce la
combustión de la madera, o la devastación (deforestación sin conüoles
l8
técnicos) son causas de contaminación y erosión, causas estas que han obtigado
al hombre (Ingenieros, científicos, etc.) a buscar otros combustibles para
reemplazar al carbón y la madera sin producir Índices de contaminación
elevados o erosiones a gran escala.
Es por estas razones, que el gas natrnal y el gas propano aparecen o brotan de
las profrrndidades de la tierra como rrnas fuentes de salvación que deben ser
aprovechadas al m¿íximo por nosoúos los ingenis¡65 mseánicos en la solución o
conversiÓn de las diferentes fuentes de calor y energía, en donde se puedan
implementar sistemas de combustión operados por gas (natural o propano).
Adem¿ls estos combustibles tienen reservas por muchos años, lo que asegrrra
una producción de estos ilimitada. Ahora le corresponde al gobiemo
colombiano crear la infraestructura necesaria (redes de distribución, estaciones
de bombeo y alm¿cenamiento) para que estos combustibles puedan llegar a
todos los rincones del país y ser aprovechados al m.áximo.
En cuanto a nuesfio habajo, queremos crear conciencia de utilizar el gas en
varios procesos en donde esté involucrada la producción de calor y ener$a,
utilizando quemadores que operen con gas, ya que estos son unidades de
Un¡vcrsidal Aotónom¿ ¿. ,.JIiFli:CC|0N EIBUC;i.'- 1 |
t9
combustión muy eficientes e implícitamente libres de contaminación, excepto
por cantidades pequeñas de óxidos de ninógeno (un calentador bien diseñado
puede reducirlas considerablemente) que se fonnan úrante la combustión.
20
4.1EL PROCESO DEL CALENTAMIENTO.
4.2 EL CALENTAMIENTO.
Es un tratamiento térmico que pretenden la destrucción de Mycobacterium
Tuberculosis en los productos lácteos. El calentamiento no destruye todos los
microorganismos, aunque reduce mucho su número y en muchos casos no
destruye los microorganismos esporulados.
4.2.1 Tratarrientos y procesos en la industria lechera.
Aquí se tratan somer¿Imente los procesos utilizados con más frecuencia en la
industria lácte4 para la conservación o hansformación, la homogenización que
morlifica la emulsión y los métodos destinados a sep¿r¿r fisicamente algunos
elementos.
Los tratamientos térmicos se utilizan en la destrucción de las bacterias por el
calor y es una de las opciones basicas en la industria lechera porque permite
prolongar significativamente el tiempo de conservación de la leche v demiis
productos.
2l
4.3 DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DEL
CALENTADOR EXISTENTE EN I{ELADOS PRIMOS.
EQUIPO
El equipo calentador que estudiaremos y al cual se le efectuará el respectivo
carnbio de su fuente de calor consta de los siguientes elementos:
Capacidad máxima del eqüpo: 400 Litros
4.3.1Lamina interior de acero inoxidable. Con un diámefio de 27.5 púgadas y
una longitud de 33 pulgadas, ver plano detalles de las laminas y las resistencias.
En capítulos posteriores se detallan más a fondo todas las características de
estos elementos.
4.3-2 Lamina exterior A-36. Con Yo " de espesor, di¿imeto 30" y una longitud
de 34", la lamina de acero inoxidable se encuenha inscrita dentro de esta"
existiendo un espacio de 2.5", el cual estii lleno de agua y es allí en donde se
alojan las resistencias.
4-3.3 Resistencias eléctricas. Se encuenhan alojadas en la parte inferior del
equipo en un número de cinco (5), estrin espaciadas a 72 una de otra. Como
22
son resistencias del tipo de inmersión, suministran el calor directamente al agua
que se encuenüa enfre el espacio existente enüe las dos laminas, al calentarse
el agua, por convección transmite calor alamezcla que se encuentra denfio del
cilindro de acero.
Estas resistencias son tubulares como lo muestra la figura No. l, fabricadas en
alarnbre cantal, resisten 30C), tienen rosca en la parte de abajo y es de allí
donde se sujetan al equipo.
4.3.4 Conexiones eléctricas. El equipo está conectado en forma de esfiella es
un circuito resistivo que opera a 220 voltios. Tiene una cuchilla de 60 A. la
cual se uttlizapara abrir o cerrar el circuito.
El equipo tiene en su parte inferior una llave por donde se descarga el producto,
esta llave es de 1.5" de diiimetro. Dicha llave se protegerá con una camisa de
lamina de hierro A-36 y de espesor de 3/16", para eütar que el calor radiante
pueda dariarla en su parte funcional.
23
Figura I. Resisüencias eléc{rioas internas
El equipo posee en su parte superior dos (2) agujeros: rmo de 12" üámefio por
donde se cargan los diferentes componentes de la mezcla, y otro de 2" de
di¿imefro por donde penetra un eje que hace parte de un agitador. Ver plano:
fijación del quemador.
4.3.5 Descripción del proceso. En la fabricación de helados "Primos" se
utlluqn dos tipos de mezcla: una de agua, azítcar, sabores y estabilizentes, la
ofra de agrra, antcar,leche en polvo, mantequilla pstabilizantes.
4.3 .6 Tipos de mezcla.
4.3.6.1 Mezcla de agua con azúcar. Para realiza esta mezcla" se llena el
equipo calentador con 327 lifios de agua, se sube la cuchill a para cerrar el
circuito y permitir el paso de la corriente hacia las resistencias.
Cuando la temperatura del agua que se encuentra en el interior del equipo,
alcanra los 40 oC, este proceso tarda enfie cuarenta (a0) y cincuenta (50)
minutos. Aquí se agregan todos los componentes (azúcar, sabores y
estabilizantes), se agtapor espacio de un (1) minuto, se reduce la temperatrna
25
de la mezcla en cinco (5) "C, debido a la fiansferencia de calor por convección
fotzada que se sucede entre las moléculas que están miís calientes hacia las que
están más frías. El proceso y el tiempo de agitación se hacen de manera
manual, sin una adecuada instrumentación que controle mejor el proceso.
Cuando la mezcla alcanza los cuarenta y cinco (45) "C, se agita de nuevo y se
reduce en cuatro (4) "C la temperatura de la mezcla. Este proceso se repite
hasta que la temperatura de la mezcla alcance los sesenta y dos (62) "c,
presentándose reducciones de cuatro (4) a cinco (5) "c. El tiempo que dura
realtzar esta mezcla es de dos (2) horas, con l¿ implementación de los
quemadores a gas, se tratará de reducir este üempo. Culminados estos pasos se
apaga el equipo, dejitndose reposar por espacio de treinta (30) minutos para
luego retirar lamezcla en cantinas de diez (10) lifios y dejarla reposar hasta
que alcance la temperatura ambiente y continuat con el proceso.
4.3.6.2 Mezcla para helados y crerna. Se repite el proceso anterior hasta
cuando la temperatura del agua alcan slos curenta (40) .C, se agrega leche en
polvo, azircat y suero, se agita presentiándose una reducción en la temperatura
de neinta y siete (37) "C, se espra a que la temperatura suba a cincuenta (50)
26
'C para agliegar la margarina descremada y el estabilizante, agitando de nuevo
cada que la temperatura suba cinco (5) "C. Cuando la temperatura de la mezcla
alcanza los setenta y dos (72) "c, se apaga el equipo y se deja reposar para
retirar lamezcla en cantinas y continuar con el proceso. Larealtzación de esta
mezcla dura dos horas neinta minutos (2.5).
4.3.ó.3 Falencias del equipo en su parte funcional.
El equipo en su parte funcional posee las siguientes falencias
I No posee ningún tipo de aislante térmico, lo que facilita que el calor se
pierda en al ambiente y el proceso de calentamiento sea más demorado, lo
que conlleva a un consumo excesivo de energía y al incremento en los
costos. Si no hay material aislante, el aislamiento térmico es solamente
producido por el aire que rodea al aparato, como sucede en nuesto caso; así
todo el espacio es de aire, entonces ocurre una pérdida m¿ixima por el
movimiento que adquiere el mismo, ó sea por las corrientes que se forman
debido a la deferencia de temperatura entre la superficie del equipo y la del
ambiente, esta perdida es la m¡ixima y se denomina convección, el aire
caliente tiende a subir y el frío que tiene más densidad tiende a bajar.
27
r Sus instalaciones eléctricas no son las más adecuadas, ya que posee cables
muy delgados y de poca resistencia, lo que hace que estos se calienten.
I Todo el proceso se realiza de forma manual y sin un confiol de temperatura
previo y exacto.
4.4 Calculo de las perdidas térrnicas en el equipo calenüador de helados
"primos"
4.4.1 Balance Energético
Con el fin de conocer el calor total requerido en el eqüpo calentador,
identificaremos los posibles caminos por donde pueden ocurrir perdidas de
calor' Las perdidas de calor posibles en el equipo calentador son las siguientes:
l- Pérdidas de calor a fiavés de las paredes se pueden considerar del orden del
ra%.
2- Calor absorbido al calenta¡ lamezcla
La ecuación del balance térrnico quedará así:
calor total necesario : Perdidas por las paredes + calor absorbido en el
proceso + l0o/o factor de seguridad
28
4.4.2 Transferencia de calor.
Para los cálculos de flujo de calor en nuestro diseño, es necesario traer a
colación las ecuaciones de la transferencia de calor, que pueden suceder por
conducción, convección, radiación o por alguna de estos procesos.
4.4.3 Calculo del coeficiente de transferencia de calor por convección, h.
Evans y Stefany han mostrado que la convección natural nansitoria durante el
calentamiento o enfriarniento, en espacios cilíndricos cerrados verticales u
horizontales, puede calcularse con;
I-Inu: 0.22 (Gr. *It)u4 {01}
Para el rango de 0.72 < l/D < 2.0, el número de Grashof se forma con la
longitud del cilindro l.
Donde l: Longitud del cilindro
D : Díamefio del cilindro
Para nuestro caso Q.72 < l.l2 <2.0.
29
Aquí el número deGrashof se calcula como;
6, _FÁT _r)8n" {02}
Donde,
g: gravedad enFlseg.
B: coeficiente de temperatura de conductiüdad
T1/ T2: temperaturas del fluido o mezcla
6: separación entre placas enFt3
v: üscosidad cinem áticaenFf/seg.
A números de Grashof muy bajos hay corrientes de convección libre muy
pequeñas, y la transferencia de calor ocurre principalmente por conducción a
través de la capa de fluido.
Como en nuestro caso el fluido es una mezcla que se compone de varios
productos, hallaremos la densidad total de dicha mezcla. La composición en
porcentaje de cada elemento es la siguiente:
- Grasa 87o
30
- Azucar 12-20%
Leche en Polvo 10-12% - Estabitiz ante 3oA
Lamezcla tiene aproximadamente 4lo/o de sólidosy zgyo de agua.
La densidad de cada elemento a 70"C es la que se muesüa en la tablaNo.l.
Tabla No. I Densidad de los elementos
Fuente: Eckert y Drake. Analisis de Calor y Transferencia de Masa. Mccta*-tfill b""k1972.
Para halla¡ la densidad D de lamezcla¡t'lizemos la siguiente formula:
p: (o/oF/Df + o/NFS/DNFS + o/oW/Dw+ %SP/Dsp {03}
donde o/oF: porcentaje de partes grasas
31
Elemento Densidad (g,t-)
Azucar 1.389
Grasa 0.93
Agua 1.0
Estabilizante 1.28
Leche en polvo 1.022
ToNFS: porcentaje partículas sólidas No Grasas
%oW. porcentaje de agua en la mezcla
%SP: porcentaje de productos azucarados o antcan
Df, DFNS, DSP : densidad de cada elemento
(8 / 3 +(17 .2+3 +12 .2)/ I . 3 8+ t .29+t .022))+ .62 / | .0 : | .0 t2 sl an
La viscosidad de lamezclaes 0.06g *ldff/seg.
Para hallar el coeficiente de temperatura de conductivida0, us¿rmos:
B_(pr- pz)
{04}P{Tz-T)
Donde, pr: Densidad de lamezclaa temperatura I
p2 : Densidad de lamezclaa temperatura 2
Luego p del agge a 40 "c: 61.24 Lbm/ft3, como lLbm/ft3: 16.0lg2 Kglm3,
entonces p IüO :997 .6Kg/ñ
F: 3.1 * 10{"Fr997.6Kd-, (189.6 _ 183IF
Con este valor se halla el número de Qh6):
Gr 6:g10_(Jr=_T:Jfú
Seg2 * T'* (.068 tiorF@f
{0s}
Gr6:3
32
Gr 6: 12728 (adimensional)
Para superficies verticales, los números de Nusselt y Grashofson formados con
L,la altna de la superficie como la dimensión característica entonces podemos
considerar que un cilindro vertical puede ser tratado como una placa plana
cuando:
D/L> 32/Crf*L1t4 {0ó}
30134.2>32/ (r2728.s* 34.f-2\ {07}
0.87 > 1.156 *103, cumple.
El número dePrandtl se halla por pr : v/a.,
Pr:0.068 *lO3 Ft2 * 3600ry:63.3(adimensional)Seg * 3.98 * lO3 fP
ComoNuñ: Ke/K o Nu6: (h * S)/K {0g}
Donde Ke: conductiüdad térmica efectiva o aparente
h: coeficiente de convección térmica enBtuAr*Ff*"F
Ke/k : 0.069 G.6'3I * It0.407, para 3 *ld<Gr6.< 7 *ld {09}
33
3*lú<9.6*ld<7*lú
luego Ke/tr( :92.6 (adimensional)
Despejando h se tiene:
h mezcla :lh¡6_-t Kacero6
{10}
h mezcla :92.6 * 23Btu :879 Btu/hr*Ff*T.fu.*p¡*op*2.zFt
Ahora hallamos el coeficiente de conductividad térmica para el agua a una
temperatura de 1 50.4"F:
p : 60.27 LbmFt3 p : 0.84*lO5 Lbm/Ft*hr pr : 2.16
0.MLbm+Ft3
p- Fr*tu60.27Lbm {ll}
B : l/I" : l/176"F :6.65*103/ T.
_p
Luego crr6: 322 +l *14"F *e.z!2f :727 .lg5 (adimencional)I 50.4 "F (3.82 * I d Fflseg)2
34
Como 3.0 * tÚ <lzl185 < z.o * ld
Tenemos queNu8: Ke/I(: 0.069 Gr6'333 * pr0.407 $Z|
Nu6 : 8.45 (adimencional)
hagua==:,Nu6*Kacero6
{13}
h agua : 8.45 * 22.2Bta : 902 Btu0.20g Ff * hr* "F Ff *b.r*T
Ahora hallamos el coeficiente convectivo del aire que rodea al equipo, ya que
este no esta aislado térmicamente:
Las propiedades del fluido se evalúan a la temperatura de películ4
Tp:la3ó+80.ó: 112.1 T'2
p :0 .07 32 LbmFt3 p : I .243* I 05 Lbm/Ft*hr pr : 0.669
K:0.0 I 5 20 Btu/hr*Ft'roF
Gr 6 :L3 *g*B ( Tr - T2É {14}i
(2.83ft)3 * (0.0732 4)' * 8'9r l0_, * 32.z1t / *g' * 62.2oFGr6 - Ft' ' 'E
= L42* 10"(1.243* l0-n)'Lb' / seg2 t plz
Gr*pr : 1.42+ld *0.699:9.9* ldLuego,
35
Nq:g.55(9.9* lú*A6ggf:5 : 50
de la ecuación {13} se tiene; h aire:Nu6 * Kaire6
h aire:Nu6 * Kaire: 50*.01520: 3.ó5BtuAr*.F*Ff6 2.83
4.4.4 Calculo de las pérdidas térmicas.
como el equipo calentador o el equipo actual no tiene ningun tipo de
recubrimiento que impida la fuga de calor por los todos los costados del
equipo, lo que disminuye considerablemente su frrncionamiento y aumenta el
consumo de energía.
En la figura 2 podemos apreciar la analogía eléctric a ullizadapara calcular las
pérdidas de calor. se utiliza¡on los siguientes datos;
Temperatura del aire medida con un termocupla colocada en los alrededores del
equipo, 27 "C ó 8l "F.
Conductiüdad térmica del acero | 020, K: 32 Btuihr-Ft-"F
36
Temperatura del agua que se encuentra dentro del equipo después de dos horas,
tiempo que tarda el agua en llegar a 144F.
El calor para salir al exterior debe vencer la resistencia del acero 1020, de la
mezcla, del agua y el aire que lo rodea la cual se calcula así:
tnLResistencia del acero, Rz = ffi {15}
a
L, 3o
&-- - ""29.72 - 2.og*lo3
lr*Ft*oF- 2*3*3.1416*32*0.020 Bn
Resistencia de la mezclar R. = a-r- - 5'8 * l0* hf *o Fhm*A 879*19.6 Btu
Resistencia del aire: Rair - 0'019 * lO-'hr *0 F3.65 * 14.33 Btu
Por lo tanto la pérdida de calor será:
q*_ (144 - 81) 32y2Bttr=h,
Este ciilculo nos demuestra que las pérdidas son muy elevadas y que se debe
aislar térrnicamente el equipo.
37
.--'"-'-; .----
..-- '' ;-'----- -'\
' -,--
L---r_ trr, "tr,,at fz \ t. \'' .---.-.----....--.. \ '\ \,
,'' rt \. \ \- t),I --v l-{ *\i l.-"=,rj-*l*j i
\ o ' r' I ll I,illl'., / i Ir'* \---'
,/ ,/ /.--\\---._L ---/ .." /----____ *
_.-_-.--'t .r,u''---..--- t---.---'/
e)
4* ACERO INOX. !ló? ' ¿'r,j '-¿.l: t-AlllNA 1040D- HEZCLAo
-
-?-i ,qA rf-.;e R¡ -r::f
llc -T¿+
';-_. v\ ¡\,,,"*--*,r/ VA v/
. -.-*.r\ rlr/ *---cr
B) LN (Relrrt) LN <R5/i2) t-N (ñZ../itt>Ct.etl<al- ó-te Kr t_ ó.2e Kc r_
Figura. 2. Analogla eléctrica
3E
4.5 UTLIZACION DE LA
KILOVATIOS.
ENERGIA ELECTRICA Y CONSUMO EN
4.5.1 Potencia Consumida por el proceso en Kw.
En nuesto caso se determinnála potencia consumida en Kw. necesaria para
realtzar el proceso de la pasteurización.
Par:a realizat el c¿ílculo de la potencia consumida se tomaron los datos de la
enhada de voltaje utili-an¿s una pinza voltiamperimétrica facilitada por los
laboratorios de la trniverSidad. Estos datos se tomaron en pleno funcionamiento
del equipo.
Como la conexión del equipo es en forma de estrella" tiene tres fases que
alimentan las resistencias que conforman la parte eléctrica del sistema, se
tomaron los datos a la entrada de la cuchilla principal ,midiendo el voltaje entre
cada fase los resultados fueron.
UnivcrsiJaJ Autóno,na Ce Occidcntci F.{rit,JN 8t 8r. tillEu q
Yl:243 Y
39
Y2:244 Y
V3:238 V
Estos resultados nos muesfian que las conexiones eléctricas están por fuera de
los 220 V. establecidos para este tipo de conexión. Para nueshos ciilculos
utilizaremos los datos reales.
Y: 242 Voltios
I:40 Amperios
R: 30 Ohmios
Utilizaremos la siguiente formula para hallar la potencia real consumida por el
equipo en una jornada de trabajo:
P - JtüW It, Cos7 { ló}
p: ^lz*z+2*40*0.g
: l37lg w: 15 Kw
Energía consumida: P*30*24*Fv. tl7]l
Donde Fu: factor de utilización que depende de la tarifa (residencial, 0.1;
comercial, 0.2; industrial, 0.2).
40
Corroborada la ficha catastral de eshatificación del municipio, dicha empresa
se halla ubicada en el estrato residencial (0.2).
Reemplazando en {lT} tenemos,
Energía consumida: 15*24*0.2 :75.4 Kwh, estos Kwh se deben pasar a
Btu,
Btu: (75.4 Kwh + 3.413)/l Kwh :2573400 Btu
4l
4.6 REDUCCION DE
CALENTADOR
LA PERDIDA TERMICA EN EL EQUIPO
4 .6.1 Aislantes térmicos.
Fundamentalmente, los aislamientos térmicos son materiales que se usan para
aislar, demorar, atajar o eütar el paso del calor; esto con el propósito de
conservar la energía. Esta energía que está en forma de calor tiene un costo
monetario, por consiguiente el aislamiento ahorra dinero.
4'6'l'2 Lana Mineral. Estií constituida por finas fibras inorgiinicas que son
procesadas a partir de rocas en estado líqüdo, formando una masa suave de
fibras enhemezcladas uuts con otras y de peso ligero, compuestas por silicatos
complejos de calcio y aluminio.
Las propiedades aislantes de las mantas y de las lanas minerales en general
resultan de la presencia de aire en los intersticios enüe las fibras, la función de
las fibras es prevenir la circulación de corrientes de convección en el espacio
del aislarriento.
42
Las propiedades aislantes de las mantas y de las lanas minerales en general
resultan de la presencia del aire en los intersticios enhe las fibras, la función de
las fibras es prevenir la circulación de corrientes de convección en el espacio
del aislarniento.
4.6-2 Selección del aislante: Para aislar térmicamente el equipo calentador
utilizaremos lana mineral por ser liviana y de fácil consecución.
Lalana mineral üene en láminas de 1.20m * 2.20mpor I pulgada de espesor,
üene recubiert¿ por una de sus caras con papel altrminio. La tabla No. 2 nos
muestra algunas propiedades de la lana mineral.
Tabla No. 2 Características de la lana mineral.
Fuente: Transferencia de calor. C. Karlecar
43
Temperatura de aplicación hasta 648 "C (1200 T)
Conductiüdad térmica 0.22 Btulhr.pie.T a una temperatura
media de 100 T
Densidad 140 Kgr/m3
Los datos que utilizaremos son los siguientes:
.Temperatura del aire exterior: 27 "C:81 T
Se debe hallar el coeficiente convectivo del aire alojado ente la lana mineral y
la parte externa del eqüpo. Las propiedades del aire se evalúan a la
temperatura de película:
Tp:f43.6+127 .4:135.52
p :0.0628 Lbmfft3 p: I .256*10-5 LbmlFt*h pr: 0.200
K:0.01528 Btulhr*Ft*T, de la ecuación {14} se tiene:
Gr 6:L1iet<r =J:)É {14}v'
(2.83Ft)' .(0062*)' *!8*]9 ' ,.3z.zFtI seg'*t62oFGr6 - Ft" uF -'-- -' --'
(1.256+10'¡',, - 2'542* loe
Gr*Pr :2.542+l0e *0.700: 1.75*lOe
Luego,
Nq:o.o65crr/39-/b)o 33 : 99.6
de la ecuación {13} se tiene; h aire :1fu6 *_Kaire
6
h aire :lh&*K4rilg : 99.6*0.01-5280 : 0.54Bh¡/hr*T*Ff6 2.83
44
luego,
_ AT tM_81Q._ =-rÁ lResit. Rnrez+Ragual+ Raire+ Rlau+ Raire2
Temperatura del agua interior: 72"C: ló2 T
Lana mineral: L: 1" : 0.83 Ft.
R: ló"
K : 0.022 Btu/hr x Ft. x T
Resistencia de la lana mineral:
Ln'R, Ln.15.25
R = n, : 15 htxoF
2*3.14t6* L 2fi.14rc*AOZO*SZ= 158;tu
Resistencia del aire interno:
1 0.092h *o FRaire :0.54 * 22.62 Bru
a _ 144_gl-1k
37.5Btu^ 5.8 * l0-' + 7 .75 * l0-' + 0.019+.0g2 + l05g hr
Ver figura 3 en donde se muesha la analogía eléctrica para el recalc¡lo de la
pérdida térmica.
Este calculo nos demuestra que la eficacia del aislante es muy buena.
45
AHEZCLAB.¡GITAC:AIRED!AISLqñITEE:AIRE EXTERI'IO
G
-
-r-¡ Fta T? ,tt T3 nc TS racT4 ¡h TEr or\Av^--+-,\A,/.t..o-",AÁ/* ¡^*-+-¡,Irf *---"
B) LA| (itlrt) L¡i. (rE/r-) L¡. <¡3rrr¡)é.ta|<AL €.re r<a L .}.ra frt3 LFigura 3. Analogía eléctica para recalcuhrlñ-p#Ai&" de calor.
4.6.4 Aire nmuio pffia la cmh¡stifu de m Crc y Cqosigim & los
Ilrlttlos: ka el cálsulo de la ciltidad & airc ffiüio, ss pute & q¡6 estí
comtrrcso pm widun (31) pffies & oxígm y sffi y nrr¡e (79) p@tes de
nihégm, ptr lo ffio calculando la cdidad de oxígsno, se mr¡ltrfüha p 4.763
pra ohener el aire necesfrio. I¿ cdidd & aire aS obffiida es la fuminada
estequiométrica o teórica. En la práctica, esta cantidad de aire no
3E
Tabla No. 3 Propiedades de no metales
es suficiente para obtener una combustión completa y para evitar la formación
del monóxido de carbono, que tiene un alto grado de toxicidad. Se requiere un
exceso de aire al estequiométrico. La cantidad de productos de la combustión
es importante para el diseño de las chimeneas. En la tabla 4 se muesfian los
productos de la combustión.
Para calcular el aire necesario y adecuado que produzca una combustión
perfecta, partimos de que la cantidad de calor total necesaria en el proceso de
la pasteurización es de 83.000 Btu/hr.
Sustancia Temperatura en T K en BtuFk*Ft+T
Ladrillo refractario 932 0.28
Hojas de asbesto 124 0.040
Lana de balsamo 90 0.023
Fieltro, lana 8ó 0.03
Lana de üdrio 72 0.022
Fuente: Heat Transfer bv J.P.Holman
47
Tabla No.4. Productos de la combustión perfecta de algunos gases, en m3 por
m3 de combustible.
El poder calorífico del G.L.P. es de 2550 Bfi¡/ft3
consumodegas:#=;ffi=# {rs}
donde n: rendimiento de la combustión en el equipo 50%
Por lo tanto el aire necesario según la tabla 6 es 23.8 volumen requerido por
volumen de gas,
Aire requerido : ffi.qt#- = 111+S= {re}
Productos de la combustión según tabla 6.
48
Combustible CO¡ H3 N3 TotalMetano 1.0 3.0 7.s38 10.s38Etano 3.0 3.0 T3.175 18.175Propano 3.0 4.0 18.831 35.831Butanos 4.0 5.0 34.367 33.467Pentanos 5.0 6.0 30.1l4 4t.tt4Fuente: Ibid.
COr: 2.98 Ft3 * 65 Ft3 de gas : 1547 Ft3 de aireFtt de gas hr hr
H2Q: :.98 tt3 * 6S pC de gas :259 Ft3 de HzOFt3 de gas hr hr
Nz: 18.80 !'t3 * 65 Ft3 de gas : 1222 rt3 de Nz
Ft3de gas hr bt
Total productos de la combustión : 193.7 + 259 + 1222::7675 Ft3 productos
hr
4.7 IMPLEMENIACIÓN DEL USO DEL GAS (G.L.P.) COMO SUSTITUTO
DE LA ENERGIA
4.7.T CARACTERÍSTICA DE LOS GASES LICUADOS DEL PETRÓLEO.
(G.L.P.)
Los Gases Licuados del Pefióleo, conocidos mas popularmente por sus iniciales,
son mezclas de hidrocarburos que pueden ser obtenidos de procesos de refinería
del pefróleo o de tratamientos de los gases naturales, generalmente en boca de
pozo.
Desde el punto de üst¿ práctico, una de las propiedades m¿ás importantes de los
G.L.P., es su f;ícil licuefacción a temperaturas ambientales normales con la
49
aplicación de presión; esto facilita su fiansporte, almacenamiento y manejo
como líquido; pudiendo ser quemados con todas las ventajas características de
Tabla No.5 Características de combustibles gaseosos típicos.
los gases. Cuando se requiere su utilización en procesos de combustión, son
regresados al estado gaseoso mediante la absorción del calor, ya sea de una
fuente de calor artificial (en un vaporizador) o del ambiente que rodea el
recipiente en que se encuenhan contenidos. Se logra así aprovechar todas las
ventajas de los combustibles gaseosos en el proceso de la combustión.
COMBUSTIBLE
GRAVEDADRELATTVADEL AIRE
VALORCALORIFICO
BRUTO/VOL. DECOMBUSTIBLE
Bh¡/ft3
VOL. DE AIREREQUERIDO/VOL. DE GASrt' oe ArRE/Ft'DE GAS
PRODUCTOS DECOMBUSTIONFT/ Ft' DE GAS
COz rI2o N2 TOTAL
GASNATURAL
0.6 1036 9.71 1.04 2.01 7.68 t0.73
GAS DEALTOSHORNOS
1.02 92 0.68 0.39 0.01 t.l4 1.54
GAS DEHORNOSDECOOUE
0.40 449 3.83 0.47 0.92 3. 13 4.5r
PROPANo
1.55 2550 23.8 2.98 3.98 18.80 25.76
BUTANO 2.04 3210 30.6 3.94 4.94 24.20 33.08
Fuente : Ibid
50
Los componentes mas usuales de los G.L.P. son: el Propano ( C¡ ÉIs ) y los
Butanos ( C¿ Hro ). La tabla 7 presenta la composición de un G.L.P. de uso
comercial en nuesüo medio.
Tabla No. 7 Características principales del G.L.P.
COMPOSICION EN VOLUMEN
4.7.1.1 Gases Manufacturados. Son gases combustibles producidos a partir
del carbón (gasificación del carbón), de la gasolina, por reformas a gases
naturales o de G.L.P. Presentan grandes inconvenientes desde el punto
operativo y económico por su bajo poder calorífico, lo que exige la utilización
ELEMENTO (%)PROPANO 36.33PROPILENO 17.871 - BLNANO 30.50N - BUTANO 35.30
a
PODER CALORIFICO GTU/PIEJ 3E33GRAVEDAD ESPECIFICA LIQIID(AGUA:1)
) 0.5408
DENSIDAD LIQUIDO &B/GAL) 4.5085GRAVEDAD ESPECIFICA VAPC(AIRE:I)
t I .73t9
VOLUMEN ESPECIFICO @IE'/LB) 7.7384RELACION VOLUMEN (PIE3 GAS/ GAlÍouno
34.5704
PRESION CRITICA (PSIA) 590.E0TEMPERATURA CRITICA ('F) 343.70Fuente: Ibid
5l
de tuberías de gran diiímetro. Generalmente se manejan a bajas presiones a las
cuales son producidos.
Los de mayores ventajas operativas son las mezclas de aire con propano
(aire propanado) o butano, que permiten obtener gases intercambiables con
los gases naturales.
4.7.1.2 Gases Mixtos. Son mezclas de gases manufacturados con gases
naturales o G.L.P. para lograr un poder calorífico superior al de los
manufacturados.
4.1.1.3 Propiedades de los Hidrocarbruos Gaseosos. Entre las propiedades que
presentan mayor importancia están: los límites de inflamabilidaq el poder
calorífico, la gravedad específica en su estado gaseoso y tíquido, la presión de
vapor, el punto de ebullición, las condiciones críticas, el calor latente, etc. En la
tabla 8 se presenta en resumen la composición del G.L.P.
Al hablar de combustibles que pueden presentars€ en estado líquido o gaseoso,
se utilizan términos vapor y gas. En general el término vapor se aplica a los
52
gases saturados existentes en los cilindros o recipientes a presión que se
encuentran en equilibrio con la fase líquida y el de gas a los mismos vapores
después la expansión a baja presión a través de una v¿ílvula o un regulador, en
Tabla No. 8 Composición del G.L.P. Porcentaje Molar.
donde su comportamiento puede ser determinado con una mayor precisión por
las leyes de los gases.
COMPONENTES PORCENTAJE MOLAR
Etileno (C3H4) 0.59
Etano (C¡Hr) s.43
Propano (C3Hs) 70.99
Iso - Butano 10.44
Iso - Butileno 6.15
N - Butano 4.ls
Trans-3-Butano 1.53
Cis-3-Butano 0.73
Total 100.00
Fuente: Ibid.
53
4.7.1.4 Límites de Tnflamabilidad: Desde el punto de üsta de seguridad, los
límites de inflamabilidad son características muy importantes de un
combustible. El límite inferior indica cuáü es el mínimo porcentaje de volumen
de combustible, respecto del volumen de una mezcla con aire, necesario para
que exista la posibilidad de combustión, para valores inferiores a éste, el
combrntible sí arde y se quema; pero la combustión no se auto - mantiene.
4.7.1.5 Poder Calorífico: El poder calorífico superior (p.C.S.) de un
combustible es la cantidad total de calor liberada por la combustión de la
unidad de volumen de combustible, que se encuentra junto con el comburente a
unas condiciones dadas de presión y temperatma, recuperando el calor
absorbido por los gases del producto de la combustión al ser llevados a las
condiciones iniciales de presión y temperatura recuperando también el calor
latente del vapor de agua producido.
4.7.1.6 Gravedad Especifica: La gravedad específica de un gas expresa la
relaciÓn enfre el peso por unidad de volumen del gas con respecto del peso de
un volumen igual de aire.
54
Su valor determina el comportamiento del líquido cuando se encuentra en
presencia de oüos líquidos; por ejemplo cuando se requiere efectuar la reparación
de una mezclapor métodos fisicos.
Tiene una gran importancia desde el punto de üsta de su manejo y de segrridad.
Cuando se presenta un escape de gas a la atmósfer4 conociendo la gravedad
específica del gas, podemos predecir su comportamiento.
4.1.1.7 Presión de Vapor: Es la presión existente en r¡n espacio cerrado por
encima del líquido, cuando no existen ofros vapores o gases en dicho recinto
cerrado; el valor de esta presión varía con la temperatura, aumentando cuando
ésta aurnenta.
Cuando se utiliza lavapoización natural de G.L.P. en recipientes, es necesario el
conocimiento de ésta magnitud para detenninar la necesidad o no de una
regulación de la presión antes de alimentar las redes de distribución.
4.7 .1.8 Puntos de ebullición: El punto de ebullición, a una presión dad4 indica
la temperatura a la cual se produce una rápida evaporación, suficiente para que
se presente una notable formación de burbujas de vapor. El valor dado en la
55
tabla 10 , nos indica, a la presión afuosferica, cual es la temperatura a la que se
presenta una rápida evaporación del hidrocarburo. Es importante recordar que
para temperaturas por debajo de la ebullición se presenta evaporación pero no
se forma turbulencia.
4.7.1.9 Volumen de Gas Correspondiente a un Volumen de Líquido: Pa¡a la
combustión completa de un volumen de cada uno de los hidrocarburos. se
presentan
56
Tabla No. 9 Características de los hidrocarbwos.
NOMBRE Metano Etano Propano Iso- Butano
Fórmula cFI4 C¡FIO C¡FIg C¿FIro
Peso molecular 16.014 30.068 44.094 58.130
Estado acondicionesesüindar (15.5"1.013 bares)
Gas Gas Gas Gas
Límites deinflamabilidadinferior Yo enaire
5.00 3.90 3.00 1.80
superior o/o en
aire15.00 13.00 9.50 8.50
Podercaloríficoosuperior (Kwh/m')
10.44 18.30 36.03 33.63
Masa de vaporen Kg/m3
0.678 1.371 1.864 3.457
Punto de
ebullición apresiónatnosférica ("C
- 161.53 - 70.83 - 43.08 - 11.79
Calor latente dr
vaponzación apresiónafnosferica (k\hflk)
0.t4t7 0.13ó4 0.1183 0.1016
Volunen de air
para lacombustión
9.s5 16.70 33.87 31.03
Fuente: Ibid.
57
los correspondientes volúmenes de aire necesarios, partiendo de que éste tiene
una composición de veintiuno (21) por ciento de oxigeno y sesenta y nueve
(69) por ciento de nitrógeno.
4.7.1.10 Metros Cúbicos de Vapor Formado por la Yapoirzación de un Metro
Cúbico de Líquido a Condiciones Estiíndar: Para el propano, un metro cúbico
de líquido se convierte en 373.3 mefros cúbicos de gas a condiciones estándar.
Podemos así evaluar el efecto de un escape de propano líquido a la ahósfera o
las necesidades de combustible líquido, conociendo los consumos de este en
estado gaseoso.
4.7 .l.l I Combustión de hidrocarburos gaseosos. Una de las utilizaciones de los
hidrocarbwos es como fuente de calor mediante su combustión, ya sea
mezclados con el oxigeno del aire o con oxigeno puro.
4.7.1.11.1 Combustión: Es la reacción química de oxígeno con un material
combustible, acompariado por la generación de luz y una nipida producción de
calor.
58
Para que en la prácica se obtenga una
requiere una cantidad mayor de aire de
exceso de aire.
combustión perfecta, generalmente se
la calculada teóricamente denominada
4.7 .l.ll.2 Lími1$ tnferior y Superior de la Inflamabilidad: Para larealización,
se requiere que se presenten tres condiciones: una combtrente, una combustible
en una proporción adecuada respecto del comburente y una fuente de ignición
que inicia la reacción.
La mezcla de combustible y comburente en proporciones adecuadas se
denomina mezcla inflamable o explosiv4 la cual permite que la llama pueda
propagarse a través de ella. La proporción en que cada combustible se mezcla
con el aire para formar una mezcla explosiva tiene que encontrarse en¡.e dos
valores exfremos denominados: límite inferior y límite superior de explosividad
o limites de inflamabilidad.
Los límites de inflamabilidad varían con la temperatwa y la presión iniciales.
Un incremento de la temperatura tiende a ampliar el rango de inflamabilidad.
59
4.7.1.11.3 Temperatura de Ignición: A pesar de que se pueda tener una
mezcla de gas con aire denfro de los límites de explosiüda{ esto no es
suficiente para que la reacción se inicie, requiriéndose de una fuente extema de
calor que garantice una temperatura mínima. Esta temperatura se denomina
"temperafura de ignición".
La temperatura de ignición de muchas sustancias decrece con el aumento de la
presión y generalmente es menor en una mezcla con oxígeno que con aire.
En la tabla l0 se presentan las temperaturas de ignición p¿ra algunos
hidrocarburos en su fase gaseosa.
Tabla No.l0. Temperaturas de ignición de algunos gases puros con aire
4.7.4 LaLlama y sus Características: Definida la combustión como rna
Nombre Metano Etano Propano Mutano Ibutano
Fórmula CH4 CaHó C¡FIS Crllro Crllro
Temp. "C 450 515 450 36s 460
Fuente. Ibid
60
reacción química enüe el combustible y el comburente, la llama se define como
la manifestación üsible y calórica de esa reacción.
Para la producción de la llana se requiere:
Contacto entre el combustible y el comburente que se puede reahzar sin la
mezcla previa de ambos, dando lugar a las llamas de difusión en las que se
alcanza la temperatura de incandescencia sin descomponeise y presentando
el depósito de hollín, siendo mejor la combustión, aunque puede producir
los efectos de retorno y desprendimiento de llama.
' Llevar la mezcla a la temperatura mínima de inflamación.
4.7.4.1 remperatura de la Llama. En los usos de la combustión, la
temperatura de la llama producida es uno de los factores más importantes a
tener en cuenta.
La temperatura de la llama en la combustión de los hidrocarburos es de poca
importancia en las aplicaciones domésticas, pues éstas opeftm en rangos de
6l
temperatura relativamente bajas de (100 - 300 "C). Sin embargo, en procesos
industriales de calentamiento, la temperahra de la llama es de gan
importancia. En la tabla 9 se representan las temperaturas de la llama para
varios hidrocarburos.
En la práctica, la temperatura de la llama puede ser aumentada" así:
' Liberando el calor de la combustión tan nipido como sea posible.
' Utilizando el mínimo exceso de aire y procurando una buena mezclade aire v
gas.
. Superponiendo energía eléctrica a la llama de gas - aire.
4.7.4.2 Velocidad de la Llama. Esta varia para los diferentes gases y depende
de.
' La temperatura de la mezcla. La velocidad de propagación de la llnma
aumenta con la temperatura de los gases actuantes, con lo que se pueden
alcanzan altas velocidades con el precalentamiento de lamezcla.
' El tamaño y forma del recipiente en donde se efectua la medición.
62
La característica de la velocidad de propagación de la llama es una información
b¿ísica para juzgar el comportamiento del gas, por ejemplo en los quemadores.
Tabla No.l l Temperatura máxima de la llama en combustión con aire (en
"c.)
Fuente: Ibid.
En la tabla 12 se presentan las velocidades obtenibles de la meznla de gas
combustible con aire. Cuando la combustión se produce en medios sometidos a
presión, su velocidad se aumenta. En pruebas de laboratorio; utilizando
mezclas de gas natural y aire se han alcanzado velocidades de llama de ló00
m,/s, con apreciable aumento de la presión, ocasionada por los gÍNes de la
combustión.
4.7.5 Quemadores de gas. Una de las aplicaciones más importantes de los
gases es la producción de calor mediante la combustión. Para obtener este
calor en una forma eficiente, los aparatos que utitizan el tienen un dispositivo
Nombre Metano Etano Propano IbutanoFórmula CH4 C¡FIT C.FI* C¡FIroTemp. Teóricaaire teórico
1990 3039 30ó3 3068
Temp. M¿áxima 1880 1895 1935 1900% gas en
mezclaá0 5.8 4.ts 3.35
63
denominado quemador.; el cual cumple la función de proporcionar la mezcla
adecuada de combustible y comburente que garantice la producción de la llama
Tabla No.12 Velocidad de propagación de la combustión de algunos
gases con aire.
Fuente:
de la combustión en las condiciones requeridas de potencia, estabilidad y
temperatura.
Los primeros quemadores consistían en un fubo con perforaciones a fravés de
los cuales salía el gas para combinarse con el oúgeno de la atuósfera y
producirse la combustión. Estos quemadores presentan una llama amarilla
ocasionada por los átomos de carbono que no alcanzan a oxidarse
completamente, pero que en estado de incandescencia emiten dicho color.
En el siglo pasado, Robert Bunsen perfeccionó un quemador que utiliza una
mezcla previa de gas con aire de la atuósfera circrmdante (quemador aireado,
Nombre Metano Acetileno Propano Etileno HidróeenoFórrrula CH4 C¡Hr C¡lls C3Iü H¡Velocidad 35 l3l 33 3.5 367
64
atmosférico), de arnplia utilización en los laboratorios, logrando la producción
de una llama aztrl, de mayor temperatura y sin la producción de hollín.
Los quemadores utilizados en aplicaciones domésticas y en gran variedad de
aplicaciones comerciales e industriales utilizan esta técnica.
En la figura 5 se ilustra el principio de operación del quemador atuosftrico
Bunsen. El gas es suministrado a una presión determinada por el üpo de gas
utilizado (18 mb. para el gas natural y 28 mb. para el gas propano G.L.p.). El
paso del gas a fravés de un orificio produce un chorro, con aumento de su
velocidad, dirigido hacia el centro del esfiangulamisnls del mezclador. La
velocidad del chorro de gas produce una disminución de la presión (con
respecto a la presión atnosferica) en el estrangulamiento que provoca la
absorción de aire circundante. El mezclado tiene como objeto poner en
contacto las moléculas del combustible con el oxígeno del aire para una
adecuada combustión. La mezcla obtenida sale por el o los orificios de la
cabeza del quemador, y en este sitio se produce la combustión.
La forma más adecuada y usual de los quemadores utilizados en la práctica es
mosfrada en la figrna 4.
65
Á¡Re Pnñ|¡XrU
SCNUILLA
Figura 4. Quemador Bunsen.
Figura 5. Quemador de gas atmosferico.
66
4.7.5.1 Elementos de un quemador: Se presentará una breve explicación del
fimcionarniento de cada una de las parte de un quemador atnosférico y los
parrimefros generales para su correspondiente dimensionamiento. Dimensiones
diferentes pueden ser obtenidas por medio de la experimentación.
4.7.5.1.1 Cabeza y orificios del quemador. El adecuado diseño de la cabeza
del quemador, es uno de los factores necesarios para una buena combustión. El
punto de partida es la potencia que tendrá el quemador, que puede ser limitada
por el espacio disponible para la cabeza del mismo. De datos experimentales
se conoce el m¿íximo caudal por unidad de area que pueda pas¿r por los
orificios del quemador, como también el diámetro máximo de éstos cuando son
circulares o su máximo ancho cuando son rectángulares, los cuales son
presentados en la tabla No.13.
La separación enfre los orificios está determinada por dos condiciones: dejar
suficiente espacio para el aire secundario para completar la combustión; pero
no puede ser demasiado grande, pues impediría o reta¡daría la propagación de
la llama de un orificio a otro cuando se inicia la combustión de uno de ellos,
con la salida de mezcla combustible no quemada. En aparatos en los cuales la
67
combustión se realiza en recintos cerrados (en un horno), el escape de este tipo
de mezcla puede producir pequeñas explosiones. Para los aparatos domésticos
que utilizan G.L.P. o gas natural, la separación entre orificios es del orden de
9.5 mm; para gases manufacturados o mezclas es del orden de 8.0 mm.
Tabla No.13. M¿íxima rata de enfiada por unidad de iirea de orificio del
quemador y miiximos tarnaños de orificios.
Fuente: Ibid.
La profrrnüdad de los orificios no debe ser menor de dos o tres veces su
diámefro, par que el quemador no tenga tendencia a presentar retomo de llama
y que la combustión se realice en el mezclador.
Gas Máximo Q
(Wmm2)
Ma¡rimo di:imeto
(mm)
M¿áximo ancho de
ranura (mm)
Natural 9.08 2.9-3.3 2.4
Manufacturado 12.t2 2.7 -2.8 2.0
Butano o Propano 8.17 2.9 2.4
68
Otro aspecto importante a tener en cuenta en dimensionamiento de la cabeza
del mezclador y en la posición de los orificios es el aire secundrio que
requiere la combustión" considerado ya en la separación enfre orificios; pero
que también es importante para la configuración de las filas de los orificios.
Cuando se utilizan m¿ás de un círculo de orificios en la cabezade tm quemador,
los círculos cenfiales no tendran un adecuado aporte de aire secundario si no se
dispone de inyecciones exfias del mismo. Si el quemador es mantenido a una
baja temperatura durante su operación, puede permitir una mayor utilización de
aire primario y disminuir la tendencia al retomo de la llama.
4.7.5.1.2 Mezclador y esfiangulamisnlo. En esta parte del quemador se
encuenfra el orificio u orificios que permiten la enfiada de aire primario y se
tealiza su mezcla con el combustible. El aire primario puede ser regulado
mediante la variación de la sección de los orificios por donde üene acceso. Si
un quemador no dispone de control sobre la entrada del aire priÍurio, su
fiurcionarriento quedará limitado a las condiciones par las cuales fue diseñado
su orificio correspondiente.
69 I unirci.;*i nolono'L-frñ¡| . :,:ctuN DtBi ,.,:, ;
I
La cantidad de aire primario depende de no sólo del tamaño de los orificios que
permiten su ingreso, sino de la presión de alimentación del gas y de la forma
del mezclador. Determinadala presión de suministro del gas, se trabaja con
relación enfie las otras dos variables. Para un mejor funcionamiento, se
recomienda el diseño del mezclador en forma de venturí, el cual tiene mayor
capacidad de inyección de aire primario que mezcladores realizados con tubos
de diámetro uniforme.
El ¿área de la sección fiansversal del venturí en su parte más estrecha, el
esfrangulamiento, debe estar entre el cuarenta y cinco (aD v el sesenta por
ciento (60) por ciento del iírea total de los orificios de la cabezadel quemador,
siendo el primer valor el más recomendado.
La longitud del mezclador debe ser como mínimo seis (6) veces el diámetro del
estrangularniento del venturí, y el ¿íngulo de abertu¡a de ües con ocho (3.S) a
cuatro (4) grados.
La cantidad de aire primario que debe contener lamezclaque llega ala cabeza
del quemador esta determinada por los efectos de desprendimiento de llama y
puntas amarillas, como lo muestra la figura 6.
70
ffi$li'ir¡.:;'
#r,i!$ r't.a.1: al¡.!? i
ili'l '
FürS!,r,,r[jl'i'i' .
flif,ltlir
fll '
tN,,rj,lii$tt'.ffi,r,,hf:ifl*:' a¡t¡ c3 ofra¡a. c3 ar¡. y.tac ,ca ¡t(t¡cttc GU¡Ca¡cc o. ¡atl aa otlr¡Gtc
Figura 6. Efectos del aire sobre el desprendimiento de la llama.
4.7.5.1.3 Inyector. El inyector es un orificio a través del cual
admitido al quemador, teniendo dos fi.rnciones específicas.
el gas es
De acuerdo con su tanaño (determina la cantidad de gas por unidad de tiempo
que entra al quemador, dependiendo de la potencia del quemador ). Definidos
todos los demiís pariimefios del quemador, si er orificio es muy grande, dejará
pasar mucho gas y se producirá una combustión perfecta" pero el quemador no
i- -'--'--tri-¡iÍü¡¡r¡r¡.¡¡ \I
-^ É dh ¡ lctrr¡oct¡turcüri ¡¡¡ oa trfo :
D.. Oa riüf¡ Batu
71
aportará toda su capacidad y se pueden presentar problemas en la ignición de la
mezcla.
La segunda función es dirigir el chorro hacia el cento del esfiangulamis6e ¿.1
venturí para que se logre una adecuada depresión y consecuentemente el
ingreso del aire primario adecuado.
Determinada la potencia del quemador y por tanto el caudal de gas necesario,
podemos seleccionar el diámetro del inyector. El caudal depende de la
velocidad con que el gas pasa por el inyector y de su ¿irea:
Q:K,*V*A l20l
Donde, Kr: coeficiente de contracción pa¡a compensar la
concentración que sufre la vena del gas al pasar por el inyectoq haciendo
que el caudal real sea menor que el teórico.
A: área del invector
V: velocidad del gas en el inyector
Utilizando la formula de Torricelli,
v=Kr,ffi
72
{2rlj
Donde, Kz: coeficiente de fricción del inyector, que depende de su forma
geométrica.
g: aceleración de la gravedad
h: presión estática de alimentación del gas.
d: peso específico del gas.
Si reunimos las dos constantes podemos halla¡ el valor del area del inyector (a),
pues todos los demiís valores son conocidos:
Q: depende de la potencia del quemador, d y h del tipo de gas utilizado, K del
tipo de inyector seleccionado y g, es la aceleración de la gravedad.
Para una m¿ixima inyección de aire primario, la distancia entre el inyector y el
estangulamiento debe ser de uno (l) a dos (2) dirámetros de la sección del
esfangulamiento, siendo más recomendado valores enfie uno (l) y uno con
cinco (1.5).
Los diferentes tipos de quemadores que se fabrican deben c¿mplir con las
normas establecidas para ello.
73
4.7.6 Selección del quemador. Para nuestro requerimiento el catalogo REGO
recomienda utilizar un quemador tipo anillo o rueda de la serie 290-302, el cual
üene con un diámetro de 30 - 55 cm. y con una capacidad de hasta 450.000
Btu/hr (133.2 Kw), en nuesüo caso seleccionamos el de la serie 296 con una
capacidad de 380.000 Btu/hr, por que es el que más se ajusta a nuestros
requerimientos de espacio y capacidad. Ver figura ?.
FigtraT. Quemador atmosferico Tipo Anillo.
74
4.7.6.1 SELECCTóN DEL nmwrno DE LA russRÍA y peuÁs
ACCESORIOS.
4.7.6.1.1 Diámeüo de la tubería. Para realizar el c¿ilculo de las instalaciones
interiores, debemos partir de las siguientes condiciones de las cuales depende
el gas directamente,
o Presión de operación
o Gravedad específica
o coeficiente de fricción, depende del tipo y estado de la tubería
o Longitud del namo de la tubería
o Diámetro del tubo
Se pueden utilizar dos métodos para calcular el ü¿imeüo adecuado de la
tubería, como son:
o A presiones bajas (menores de I psig.). A estas presiones el gas se
comporta como un fluido incomprensible, presentando una caída lineal de
presión.
75
Norrnalmente se calcula el diámetro requerido para garantizar que la caída
lineal de presión nunca supere el59/o de la presión inicial.
Teniendo en cuenta las presiones de operación de las instalaciones a baja
presión, la tabla No. 14 nos muestra.
De acuerdo con lo anterior, el diámefio adecuado es aquel que garantice la
presión mínima en todos los aparatos de consumo, drnante la hora de mayor
consumo simulüineo posible.
Existen muchas formulas empíricas parurealtzar este cálculo. Para tuberías de
acero o cobre se puede usar la siguiente:
Tabla No. 14. Presiones de operación del Gas- Lp.
Tipo de Gas Presión de
operación
Máxima caida Presión mínima
i.w.c cm de
H2O
l.w.c i.w.c
Gas natural 7.0 17.8 0.35 ó.65
Gas propano I1.0 27 .9 0.55 10.45
Fuente: Ibid
76
/11- _ 2l9W (h* d)o'538Vn - @nrla. de Fritzche) t22]
donde, Qh: flujo en pies cúbicos standar por hora (scfir)
G: gravedad específica del Gas
h: caída de presión en pulgadas columna de agua (i.w.c)
L: longitud de la tubería en metros o pies.
o A presiones medias (mayores a I psig.). En estas condiciones la densidad del
gas es variable a fravés de la longitud de la tubería por efecto de la
compresibilidad. Además de los factores mencion¿dos en baja presión,
influyen los niveles de presión a la enfiada y la salida del fiamo estudiado.
Estas redes se deben diseñar peu:a garantizar que en la hora de mayor consumo
posible la presión en el punto más desfavorable de la red nunca descienda por
debajo de 15 psig. para garantizn una buena operación de los reguladores.
Para tuberías de poliestireno una de las formulas usadas es la siguiente:
t-tL 2826+ (Pr'* Pr')*0575* d2:nsun: GmIa. de Muller ) {21}
donde Qh: Caudal en GlnVmin
P1: pr€sión inicial del tramo en psig
P2: pr€sión final del namo en psig
L : longitud de la tubería en millas (l mill¿: 1609 m)
4.7.6.2 SISTEMA DE REGULACION Y SELECCIÓN DEL REGULADOR.
Nuesfro sistema estará regulado por dos etapas.
4.7.6.1 ventajas de la regulación de dos etapas. El regulador es
verdaderamente el corazón de una instalación de gas propano (G.L.p.) Este
debe compensar por variaciones en la presión del tanque desde presiones tan
bajas como 8 psig. hasta 220 psig., y aun ¿5i 5rrministrar un flujo constante del
gas propano (G.L.P.) a I l" C.de Iüo a los aparatos consu'nidores. El
regulador debení suminis¡s'esta presión a pesar de la carga variable producida
por el uso intermitente de los aparatos elecfiodomésticos.
La instalación de un sistema de dos etapas ayuda a asegurar una eficiencia
m¿áxima y un frrncionamiento de problemas durante todo el año. Es importante
78
hacer anotar que aunque la presión en los aparatos elecfiodomésticos puede
variar hasta 4" col.de tI2O. usando sistemas de etapa sencilla; los sistemas de
dos etapas mantienen la variación de la presión en 1,, c.de I{2o. Los nuevos
aparatos de mayor eficiencia requieren este conüol m¿ís estricto para encender
adecuadamente y operar estable y eficientemente.
4.7.6.-2 Menos congelación. La congelación del regulador ocurre cuando la
humedad del gas se condensa y se congela en las superficies frías de la boquilla
del regulador' La boquilla se enfría cuando gas a alta presión se expande a
través de ella hacia adenho del regulador. El enfriarniento es aun mayor en
sistemas de etapa sencilla a medida que el gas se expande de la presión del
tanque a ll" C.de I{2O. a fiavés de una sola boquilla del regulador. Esta
expansión del gas en los sistemas de dos etapas se diüde en dos partes, con el
efecto de congelación más reducido en cadaregulador.
4.7.6.3 Economía en la instalación. En un sistema de etapa sencilla, la tubería
de transmisión entre el depósito y los aparatos elecüodomésticos debe ser lo
suficientemente grande para que acomode el volumen de gas a ll', c.de Iüo.
79 ¡--%
I Univ:rsi.Jad.4:llilnom¡C...c¡Ccrt¡ |
I r;i:ut0N u8t rCiL_ l I
En conhaste, en un sistema de dos etapas la tubería ente el regulador de
primera y segunda etapa puede ser más reducida, ya que strminista gas a l0
psig' al regulador de segunda etapa. Con frecuencia" el ahorro en el precio de
la tubería pagapor el segundo regulador.
Como beneficio adicional, los sistemas de etapa sencilla se pueden convertir
f;iciknente sistemas de dos etapas usando las fuberías existentes cuando ést¿s
se welven inadecuadas para llevar cargas adicionales. Este es el mejor método
y el miis barato para corregr el problema.
4'7 '6.4 Permite la instalación de aparatos adicionales en el futuro. Los
sistemas de dos etapas ofrecen un alto grado de flexibilidad en instalaciones
nuevas' En un futuro' se pueden añadir aparatos ala cargaacfual, siempre que
el regulador de alta pueda soportar el aumento, añadiendo un segundo
regulador de baja presión. Esto se logra proyectando adecuadamente las
futuras expansislles que pueda sufrir el sistema.
4'7'6'5 Etapa de alta regulación. Que comprende desde la salida del tanque
que suministra el gas hasta la enfiada del primer aparato instalado en Ia línea.
80
Nuestro consumo para seleccionar el quemador será igual a :
290.000+ ó5.000) + 3}yopara posibles ensanches.
El total será de 4ó1.500 Bh/hr
De acuerdo al catalogo REGO para la primera etapa de regulación podemos
seleccionar el siguiente. De la tabla No.r4 y de la figr'a g seleccionamos el
2302TR, con una capacidad de 500.000 Btulh.
Tabla No.l5. selección del regulador de la primera etapa
Fuente: Catalogo REGO
4'7 '6'6 Etapa de baja regulación. Esta conformada por la línea donde esüí
instalado el primero y el ultimo aparato o quemador del gas. Ver plano de la
instalación del sistema de regulación. Para esta etapa el catalogo REGO
recomienda seleccionar el de la tabla No.l5.
Númerode parte
Conexiónde
enfrada
Conexiónde salida
Dimensión delorificio
Presióndedescarga
de fabrica(psie)
Rango deajuste(psig)
Capacidad enBtulhr
2302TR NPTH der/^
NPTH del/2"
v," l0 psig 5-10 500.000
81
4.7.2.7 Accesorios de entrada. Los accesorios de enfiada üenen disponibles
para ser ensarnblados en el regulador seleccionado. Para nuestro caso
utilizaremos los de la tabla ló y de la figura 9.
Tabla No.16. Selección del regulador de baja presión.
Fuente: Catalogo REGO
Tabla No. 17. Selección de los accesorios de entrada.
Fuente: Catalogo REGO.
Númerode parte
Conexiónde
entrada
Conexiónde salida
Dimensión delorificio
Presióndedescargade fabrica(psig)
Rango deajuste(psie)
CapacidadenBh¡lhr
LV4403B4
NPTH det//2
NPTH de
l/2l/2" I psig 5-10 935.000
Número de parte Descripción
970 AXS POL de punta dura con tuerca de llave
y exceso de flujo
82
LV4O484LV44O3TR9
LV440384
Figna 8. Regulador de alta presión de la primera etapa.
97OAX 970N(S
83
Figura 9. Accesorios de entrada.
4.7.2.8 Manifolds para cambio manual. Se utilizan para proporcionar una
forma positiva para cenar una línea de servicio inintemrmpido mienüas se
reemplaza el cilindro vacío. El manifolds seleccionado es el dala Tabla No.17
y el de la figura I l.
Tabla No.l7. Selección del Manifolds
4.7.2.9 Adaptador para manómetro de alta presión. Diseñado para probar las
lÍneas de alta presión, tiene un manómetro 9488. Se coloca¡á a la salida del
tanque o regulador para probar la calibración correcta de este y suministrar la
presión adecuada al sistema que debe ser de l0 psig. Ver Tabla No.l8 y la
fi,gwa 12.
4.7.2.10 Medidor rotatorio (Rotogages). Este medidor estii diseñado para
detenrrina¡ la cantidad precisa del contenido de Gas G.L.P. en un recipiente. se
Número de parte Conexiones de entrada Conexión de salida
l42t R Abocinado invertido de
Yo"
NPT M de l/4"
Fuente: Catalogo REGO.
84
Tabla No.18. Adaptador para manómefros.
* Conexión de manguera de Yo"
** Conexión de manguera NPT M. de l/8"
puede montar al lado o en la cabeza en un acoplarniento estándar NPT de 3A"
en recipientes móviles o estacionarios. Ver tabla 13 y figura 10.
Nota. El tubo de nivel debe cortarse a la longitud requerida (mit¿d del diámefo
interior del recipiente menos Yt"), cuando se monta en la línea del centro del
tanque.
rS,
Número de
parte
Servicio Material del
cuerpo
Presión
M¿ixima
Tamaño del
cuerpo
Diüsiones
de
incrementos
2434A-2+
Sólo Gas
G.L.P.
Acero
2 Y," l" c.A. Y I
oz.
2434-2 ** 35" C.A. y
20 0z(DOBLE)
3226A-3 30 psig 2" %psig
Fuente: Catalogo REGO.
85
Figura No.l0. Selección del Manifolds
Figura 11. Adaptador para manómetro de alta presión.
86
Tabla No.l9. Selección del medidor rotatorio.
Figura No. 12 Medidor rotatorio.
87
Número dedelparte
medidor
Número depafte del tubo
Para recip.Con undiámetrointerior:
Conexión altanque
Orificio delasiento de lavalvula
2070co 2071-L2s.7r'.
Hasta de 40" NPT M de314"
Tamaño debroca No. 54
207r-139.7 Hasta de 60"Fuente: Catalogo REGO.
4.7.3 DEPOSITO PARA ALMACENAR EL GAS PROPANO.
Al salir el gas de un depósito de propano, disminuye la presión en el interior de
este, para compensar esta pérdida de presión, la fase líquida entra en ebullición
: cediendo calor para la vaporización, por lo que la temperatura del propano
h líquido decae.
El calor perdido por la vapoización del líquido es reemplarado por el calor del
aire que rodea el depósito. Este calor se transmite del aire por las superficies
metiilicas del depósito hacia el líquido . Lazonadel depósito en contacto con la
fase gaseosa no se toma en consideración porque el calor que absorbe esta fase
es insignificante.
La superficie del depósito bañada por el líquido se conoce como la*zona
mojada". Mientras mayor sea esta zona mojada, o en oüas palabras, mienfias
mayor cantidad de líquido haya en el depósito, mayor será la capacidad de
vaponzación del sistema.
88
Un depósito de mayor tamaño, tendrá, como es natural, mayor zonamojada, y ,
por consiguiente, mayor capacidad de vaporización. Esta parte se debe
manejar muy bien al seleccionar el tanque, teniendo en cuenta los costos de
fabricación del mismo.
4.7.3.1 Instalaciones para el consumo total. Para poder determinar
apropiadamente el tamaño del depósito, el regulador y la tubería, deberá
determinarse preüamente, el consumo total en Btu. El consumo total es igual a
la suma de todas las cantidades de gas utilizadas en la instalación. El resultado
es el consumo total en Btu en todos los aparatos instalados.
Los consumos en Bfu se podnin obtener por las especificaciones contenidas en
las placas de los aparatos o refiriéndose a los manuales de los fabricantes.
Debemos considerar las futrnas inst¿laciones de aparatos para evitar cambios
futuros en los diiimefios de las tuberías y depósitos de almacenamiento.
Para nuestro caso se proyectará el depósito para abastecer el consrno del
equipo calentador y una estufa doméstica.
89
Aparato Consumo en Btu/hr Consumo en Btu
Estufa doméstica 65000 65000 * 1
Eqüpo calentador 72s00 72500 * 4
Total 360000 Btu
4.7.3.2 Depósito para almacenar el G.L.P. según ASME. para determinar la
cantidad y la vaporización del gas propano (G.L.P.) requerido por el sistema,
debemos utilizar la tabla 20.
Para cfimensionar el depósito se tendrá en cuenta la norma ICONTEC 3527 que
rige la construcción de dichos depósitos.
En el manejo de los G.L.P. se utilizan en general recipientes construidos con
las especificaciones de la ASME ( American Society of Enggtneers),llenados
con base a su voh'nen, y los construidos con especificaciones DOT
(Deparment of Transportacion) que anterionnente estaban construidos con las
especificaciones de la ICC (Interstate Commerce Commission), utilizados en
90
nuestro medio para bajos volúmenes de combustible y llenados con base a su
peso.
Tabla No.20. Promedio de vaporización de los depósitos en función de la
temperatura promedio
Fuente: Ibid
Los recipientes construidos con las nonnas ASME se caractenzanporque sus
capacidades calculadas en volumen equivalente de agua que pueden contener,
generahnente expresadas en galones; son construidos en acero y, fll muchos
casos formados por dos cabezas soldadas a cada exfiemo de un cilindro o
"bala"; disponen de varios orificios o tomas para los diferentes accesorios de
que deben disponer.
LBS. DEPROPANO
ENCILINDRO
GASTO MA)ilMO CONTINUO EN Bru/hr A DISTtr nASTEMPERATURAS EN GRADOS FAHRENI{EIT-19 "c 20 0F 40 T. 60 0f 70 "F
0 "F (- 6'C) (4.5.C) (15 .C) (21 "C)100 I13.000 r67.000 214.000 277.000 300.00090 104.000 152.000 200.000 247.000 277.00080 94.000 137.000 180.000 214.000 236.00070 83.000 122.000 160.000 199.000 2t4.00060 75.000 109.000 140.000 176.000 192.00050 9.000 94.000 125.000 rs4.000 167.00040 55.000 79.000 105.000 131.000 141.00030 45.000 66.000 85.000 107.000 I18.00020 36.000 51.000 ó8.000 83.000 92.000l0 28.000 38.000 49.000 60.000 66.000
91
La identificación del recipiente se encuenfia en su placa, con datos como su
capacidad en volumen de agua, el tipo de inst¿lación para el cual fue diseñado
(enterrado o expuesto), presión de diseño, su área exterior, dimensiones
generales, espesor de la lámina del cuerpo y de las cabezas, etc..
Los recipientes tipo ASME pueden ser diseñados para instalaciones móviles o
estacionarias y para cadauna de ellas tiene sus características importantes.
Los recipientes de gases licuados del petróleo deben ser dotados de una
instrumentación que garantice una adecuada operación" dentro de límites
aceptables de seguridad, tanto para los equipos como para las personas.
La figura .14 nos muesfia las medidas b¿isicas de un depósito para G.L.p.
4.7 -3.4 Calculo de la capacidad del tanque. Para hallar la capacidad del tanque
empleemos la formula de vapoización ;
D*L*K {nldonde, D: di¿ímefro exterior en pulgadas
L: longitud total en pulgadas
92
Figrra 14. Dimensiones de un de,pósito para G.L.p. segun ASME.
K: constante para el porcentaje del volumen del líquido-enrase
Para hallr el valor de K debemos utilizar la tabla 21.
En esta ecuación se ha considerado para la tanmisión del cals en la
superficie "mojada", como temperatura mínirna pra el liquido - 20 T yuna diferencia de temperatura con el meüo ambiente de 20 T. I-a znna
de fase gasffsa en el depósito, no ha sido tomada en cuenta, pues su
efecto es insignificante
93
65000 Btu/hr x 1.0 hr : 65000 Btu
72500 Btr¡/hr x 4 hr : 290.0008tuTotal 355.000 Btr
Tabla No. 21. Capacidad de vaporización del Gas propano.
Fuente: Ibid
355.000 x 30 x 1.0: 10.650.000 x I Gln: 114.5 gnlones93000 Btu
que representan el consr¡mo realmente gastado.
150 + 30
I14.5 -+ X
X :23 días
se recomienda utilizar dos (2) pipetas de 100 libras cada rme
Porcentaje contenido enel depósito
o'K'o es igual a : Crycidad de
vaporizaeió'n del G.LP. a0 T €n th¡/hr)
ó0 100 DxLx 10050 90 DxLx9O40 80 DxLx8030 70 DxLx7020 ó0 DxLx60l0 45 DxLx45
94
4.7.3.5 Manera de situar correctamente los silindros y taoqrns. Después de
haber determinado la cantidad necesaria de cilindros ICC o los tamaños
apropiados de depósitos ASME de almaoenamiento, dsberá sekccionase
cuidadosamente el sitio de mayor acceso y de mayon soguridad (ryrobada) para
su instalación.
Deber¿án tomarse en consideración los deseos del cliente en cuaüo al sitio de
su colocación; así como las facilidades para el cambio de silindros.
hnportante: Debe darse preferencia a cualquier reglmento local o nacional
sobre la materia para su miis estricto cumplimiento.
Para situn corrsctamente los cilindros véase la figura 15.
4.7.3.5 Calculo de la rejilla de ve,ntilación. I¿s rejillas de r¡e,ntilación deberán
ubicane tan serca del utefacto a gas como sea posible, IEro obserrando
precaución para evitar que las corrientes de aire puedm llegar a ryagar los
quemadores principales a los pilotos de los artefactos
355.000 Btr¡¡tr * 7.5 cm2 : l33l cm22000 Btu/br
9s
I¡ forma & h (c) rcjiila (s) es mda dc rcoüdo al So y oryaob Ercso pqna pca ello, rrcr figrnr 16.
Figwa 15. Colocación de las rejitlas dc wüit*ién"
REJILLAS DEVENT¡LACIBN
PASTERIZADOR
96
4.8 CÁLCULO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE TIRO INDUCIDO:
Los contaminantes residuales se liberan hacia la ahósfera" idealmente a
niveles que se consideran inofensivos por completo. Esta liberación con
frecuencia se realiza mediante dilución aI utilizar chimeneas elevadas. las
cuales emiten los humos hacia la atmósfera a una altitud suficiente para
asegurar alguna dilución antes de que ocurra un contacto a nivel de la tierra.
Cuando la emisión ocurre por encima de una capa térmicamente estable,
entonces esta capa servirá como barrera para su dispersión hacia el nivel de la
tierra, creando una pluma (capa de humo) de elevación.
Cuando el terreno no es uniforme, como raÍa vez sucede, interfieren ofios
factores. Respecto a las chimeneas, el factor m¿is comr¡n es el incremento en
difusión que ocrilre hacia abajo sobre el lado de los edificios. La regla para
lograr una buena dispersión es construir la chimenea al menos dos y media
veces la altura de los edificios o casas vecinas, en nuesfio caso se utilizará una
altura de cinco metros, por no existir en la zonaedificaciones muy altas.
4.8.1 Selección de la chimenea. Nuesüo sistema de tiro inducido lo constituve
97
una pequeña chimenea clasificada en el directorio de equipos de gas y gas-oil
de W como "chimeneas de tipo residencial, y de aplicación a la calefacción de
edificios", las cuales se destinan a ventilar gases de combustión con
temperaturas inferiores a 538 "C, según UL estiis chimeneas son del tipo A.
Tabla No.22. Selección de chimeneas
Fuente : Manual de diseño de calefacción y ventilación. IIVAC.
La chimgne¿ según la norma NFPA 221, nos recomienda una del tipo
prefabricado adecuada para calefacción de residencias y de edificios, el tipo de
chimenea es meüllica (lámina galvanizada calibre 22), conformada en forma
Columna I Columna tr Columna Itr
Tipo de shimenea.
l. Tipo prefabricado:
pña calefacción
residencial y de
edificios.
l. Tipo prefabricado:
pal:a calefacción
residencial y de
edifisis5.
I . Prefabri cada (760'C).
2.De albariilería, tipo
residencial.
2.De albarlilerí4
baja tasa térmica.
tipo 2.De albañilería, tipo
baja tasa térmica..
3. Metiilica, tipo de baja
tasa térmica.
3. Meüilicq tipo de baja
tasa ténnica.
98
circular y con recubrimiento aislante de lana mineral o una pinhra metaltzada
anticorrosiva., ver plano en anexos @artes que componen la chimenea).
4.8.2 Conectores para equipos de gas homologados : Los conectores ser¿in del
tipo de material del tubo, de metal resistente a la corrosión y al calor, no menos
del acero galvantzado de 0.016" (0.406 mm) (galga 28) de espesor. La
distancia de seguridad para conectores galvanizados de pared simple será de
152 mm.
Tabla No.23. Espesor de metal para conectores de tubos de acero galvanizado.
Fuente : Manual de diseño de calefacción y ventilación. HVAC.
4.8.3 Efectos de corrosión: La mayoría de estas chimeneas (de baja
temperatura) son utilizadas en viüendas de uno o dos pisos, por lo que el
recorrido de la chimenea es relativamente corto. Hasta ahora no se ha
Diarnefro del conector,pulgadas (mm).
Calibre de la chapagalvant?ada. núm.
Grosor mínimo, pulgadas(mm).
<ó(<152)
6-r0(152-2s4)
rr-r6(2s4406)
>16(>406)
26
24
22
l6
0,019(0,49)
0,023(0,59)
0,029(0,74)
0,056(1,42)
Univcrsica,i Aulónom¿ rl? Lictdcnle !sEccloi'{ BrBLrorujA I
99
detectado ningún problema real con el gas propano.
4.8.4 Dimensiones de la chimenea:
4.8.4.1 Tiro teórico: el diseño de chimenea incluye las fuerzas equilibradoras
que tienden a producir flujo (tro) confra aquellas que tienden a refrasar el flujo
(rozamiento). Lafuena que produce el flujo por gravedad o chimsns¿ de tiro
natural se denomina <<tiro teórico>>, definido como la presión estática que
resulta de la diferencia de densidad enfie una columna estancada de gases de
combustión caliente y una columna equivalente de aire ambiente. El tiro
teórico se puede calcula¡ mediante la ecuación:
D, =c,nH(f -1_,,) {24\
Siendo DE: tiro Teórico, Pa.
Cr :0,03413.
B : Presión barométrica, mm Hg
H: altura efectiva de la chimenea, m.
To: temperatura exterior, "C absolutos
100
Altitud sobre el nivel Presión
del mar (m) Hg. Pa.
610
T.219
1.829
2.438
3.048
29,92
27,8
25,8
24,0
22,3
20,6
tOr.293
94.116
87.34s
81.251
75.946
69.740
Tabla No.24. Presión barométrica v altitud
Fuente : Manual de diseño de calefacción v ventilación. HVAC.
De las tablas 23 y 24 tomamos la presión barométrica en función de la altitud y
el espesor de metal para conectores de tubos de acero galvanizado.
De la fórmtrla {24} tenemos que si reemplazamos los valores tenemos :
Dt =.034 13*23.4*4( +- ¡ = 0.073 io n O\307 4s5)
Dt = 0.073 rn H2O f Ju : .0.0003 pa249
4.8.4.2 Caudal m¿ísico de productos de combustión : El caudal (gasto) miisico
de una chimenea o sistema de ventilación puede ser üferente al del equipo
101
dependiendo del tipo de control de tiro o el número de equipos en
fimcionarniento en el caso de un sistema multiple. El uso de consumo miisico
Tabla No.25. Temperaturas de salida de algunos equipos
es preferible (al caudal en mefros cúbicos) porque permanece constante en
cualquier porción continua del sistema indiferentemente de los cambios de
temperatura o presión. Para los gases de chimenea procedentes de cualquier
proceso de combustión, el consumo másico W, en Kgft^, se puede expresar
como :
w: MI {25}
siendo I: consumo de calor del equipo, W
Tipo de Equipo. Temperatura de salida, "CEquipo de calefacción a gas concamDana extractora
r82
Equipo de calefacción a gas GLP concamDana extractora
182
Equipo de calefacción a gas sinc¿unpana exfractora
238
Equipo de calefacción a fuel-oil,residencial
293
Incinerador convencional 760Fuente . Manual de diseño de calefacción v ventilación. HVAC.
102
M: consumo másico, kg de productos de combustión por 1.000 W de
combustible quemado
La Tabla No. 26 indica los consumos másicos para distintos combustibles y
equipos.
Retomando la ecuación {23}, se tiene ;
225.000*0.9 ^A.W=1
- ='.zu}Lblh (gzKglh) de gases de combustión
1.000
Para determinar las pérdidas en la chimsas¿, la velocidad debe ser calculada
por la ecuación{24}
y = ----J{--P-*Cz *d2
siendo V: velocidad, rnls
{26}
M: consumo másico, kg/h
p: densidad del gas de combustión, kd-t
d: diámetro, mm
Cz:0'785
Si se desconoce el diámetro, se puede hacer una estimación razonable
utilizando una velocidad de 5.2 m/s, despejando d, en la ecuación {26),
103
Combustible Equipo Caudal másico. KlGas naturalGas naturalGas PropanoFuel-oil
Contaminantes c¿rmpana
extractoraSin campana extractoraContaminantes c¿unpana
exfractoraTodos
0.6880.3870.7050.533
Tabla No.26. Caudal masico
Manual de diseño de calefacción v ventilación. HVAC.
{2t}P-*Cz*V
-,y¿d--l- :3.6=4"\l 0.75*0.785*5.2*3600
De {2ó} se tiene,
V_0.75*0.78f (O.Olr+)'
= 18705.3 (5.19 m/s) velocidad real (17 Fls)
4.8.4.4 Coeficiente de resistencia . Debemos hallar el factor de rozamiento de
la figura 16.
Para nuesfro calculo inicial usaremos :
Tubería de 4" diámetro K:0.32 (.0914/101.6F 0.003
92
K:0.46 9Jtlld(mm)
Longitud 3 m
104
6
E.Ecot€€r '6
sl¡ =5n!
oO!o>¡go.E7E¡¡¡É€rd 'qaáAE4!E¡--2: E
.g
0EI
E6
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ll60€{0e,2
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A
ü
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3qI-
I
I-T- -
I
'[.l -(
.f xo¡ccIu.¡ gq sJ¡¡sIf,¡JsoJ
Fuente : Manual de diseño de calefacción y ventilación. HVAC.
Figura 16. Factor de rozamiento para tubería
I conffacción gradual k:0.02
Perdidas del sistema:
K*O *v2 0.02+0.73*h7\'P - ---m = 0.01263In IüO5.19*2*9 5.19*2*32.2
P: 3.237 Pa
- Tiro teórico : Dt: 0.255 B*H (llTo - l/Tm) {281
Dt: 0.255*23.2*3 (11300- ll453Y 0.02 In IüO (a.98Pa)
4.8.4.5 Equilibrio del sistema:
Conocidos :presión neutral en la salida, tenemos que,
ap: Dt {2gl
Total pérdidas del sistema;(0.02*3.237)+(0.01*3.237):0.09 In de IüO (22.41
Pa).
Como las pérdidas son mayores que el tiro teórico, debemos recalcular el
diseño aumentando longitud o diámetro,
105
ensayo l. Di¿ímefro a 6"
Longitud 5 m
Tubería zincada calibre 22. Acero 1025
u =4= 1.9 m/s velocidad real (6.25 Fls)0.75*0.785* (0.153)"
Coeficiente de resistencia : Tubería de 5 m, K: 0.46 t ,"*,1
p - 0'0ry'7jtL6?5)' =.00085 rn rüo (0.21 pa)
5.2*2*322
- Tiro teórico : DF 0.255 B*H (1/To - l/Tm) {30}
DF 0.255*23.2*5 (l/300- 11453):0.03 In IüO (S.3pa)
r Equilibrio del sistema :
ap: Dt
Total pérdidas del sistema; (0.02*.0151) *0.00085: 0.00003 InHzo (0.0074
Pa).
Como el tiro teórico Dt : 8.3 Pa, excede de las perdidas, por tanto los
humeros y la chimenea esüln bien dimensionados.
4.8.4.5 Control de los humos. Dado que tenemos una ventaja en nuestro
equipo por el poco gas que se consume, y? que el proceso sólo se reahza cada
106
día y medio, coloca¡emos un filno llamado de tela o de fibra denfio de la
chimenea para depurar el aire de partículas contaminantes. Este filro se
introduce a la chimenea por medio de una pequeña ventana que tiene la
chimenea a una altura de 1.90 m.s.n.piso, este filno será en forma de tamiz con
un diámetro de 5 15/16 ", el cual va pegado a un redondel hecho de varilla % de
di¿ámetro para poder sacarlos f,ícilmente y limpiar o carrbiar latela. Ver figura
17 ,üsta en planta y partes que componen la chimenea.
La temperatura a la cual pueden fimcionar los filfios de tela es en esencia una
función de las características de las fibras con las cuales estiln hechos los tubos
o camisas. Pa¡a uso comercial a las temperahrras m¡ls elevadas se encuenfran
disponibles las telas de fibra de üdrio, las cuales funcionan a temperaturas
superiores a 270'C. las fibras sintéticas tales como Nylon, Terylene, Nomex,
frmcionan a temperaturas mris bajas pero dan tasas de filtración mucho más
elevadas que las de fibra de río.
107
SOMBRERETE
TRO DE TELA
D. ó'
VARILLA D.III"'
,' DETALLE A
XION DELRESPIRADERO
Figura No.17. vista en planta y partes que componen la chimenea.
ffi#
108
5. METODOLOGÍA
Para llevar a cabo este proyecto de grado fue necesario realizar los siguientes
pasos:
5.1 Toma de datos del eqüpo calentador. A través de un compañero de clase
se conoció del problema que afrontaba la fabrica de " Helados PRIMOS ' con
el equipo calentador actual debido al alto consumo de energía al reahzar el
proceso.
Para conocer el consurno real de kilovatios por cada proceso se midió el voltaje
a la entrada del equipo en la cuchilla principal. Utilizando para ello una pinza
voltiamperimétrica facilitada por los laboratorios de la universidad. Se
cronomefró el tiempo de duración de cadaproceso.
5.2 Calculo de la carga térmica. Para realizar los calculos de la carga ténnica,
se midieron las temperaturas en la parte interna y externa del equipo y la
mezcla; esto se realiz[ con una termocupla facilitada por los laboratorios de
109
la universidad. Estas temperaturas se tomaron en pleno funcionamiento del
equipo y después de haber franscurrido un tiempo determinado, logrando con
esto tomar unas temperaturas más reales y con menos porcentaje de error.
Se realizaron planos del prototipo actual, describiendo los materiales y partes
que lo componen .
5.3 Calculo de la pérdida térmica. Se calculó la pérdida de calor a fiavés de las
paredes del equipo, debido a que este no est¡i aislado termicamente. Con
esta pérdida de calor se conoció la cantidad de aislante requerida por el
sistema para lograr una mejor eficiencia en el proceso y disminuir al miáximo
las pérdidas de calor.
5.4 Calculo del consumo de energía en Kilovatios. Se realizó el calctilo de la
energía consumida por el equipo en cada proceso realizado, esto para
conocer [a cantidad de calor en Bfulhora necesarios par:a satisfacer y
equilibrar el consumo de energía en kilovatiosihora (Kdhr).
5.5 Selección del quemador. Con estos c¿ilculos y conociendo la cantidad de
calor requerida en Bfulhr, se procedió a seleccionar el quemador adecuado, que
110
satisfaga y cumpla con las características técnicas y de espacio requeridas por
el proceso.
5.6 Sujeción del quemador Se procedió a diseñar el sistema de sujeción del
quemador en la parte inferior del equipo, se usaron dos aros de varilla de y+',
pot 22 y 26"de diarnefio cada uno, soldados a las patas del equipo por medio
de varillas para así soportar el peso del quemador, adem¿is son materiales que
deben resistir el calor radiante que se producirá en esta parte.
5.7 Calculo de la cantidad de aire parala combustión. Como el equipo en la
parte donde se instaló el quemador estil descubierto totalmente, se calculó la
canüdad de aire necesaria requerida para lograr una optima combustión del gas
(G.L.P). Conocido el consumo de aire se procedió a cerrar la parte inferior del
equipo dejando un espacio de 1.5" sobre el piso, para permitir por allí el
ingreso del aire y proteger a las personas que trabajan en la zona del calor
radiante generado por el proceso, utilizando una liimina de 3/g ", acero 1045.
Esta l¿imina se aislará en su parte extema con lana mineral para eütar la fuga
de calor.
lil
5.8 Selección del aislante Térmico. La selección del aislante térmico rs ¡salizó
después de conocer la cantidad de calor que se pierde por las paredes,
corroborando que las propiedades del aislante escogido cumplan con las
necesidades de soportar el calor y aislar bien el equipo sin sufrir cambios en su
estructura interna. Ver figura recubrimiento con aislante del capitulo 6.
Especificaciones finales del equipo.
5.9 Calculo del sistema de tiro inducido para la exhacción de humos. Como la
combustión del gas G.L.P. produce hrunos, estos se deben evacuar a la
atmósfera sin causar contaminación y deterioro del medio ambiente. Para eüta¡
esto se procedió a diseñar y calcular una chimenea de tiro inducido con la
cantidad de flujo masico producida por el.
A la chimenea se le adicionaron dos filtros de tela para purificar el aire arojado
a la atuósfera. Dichos filtros son remoübles y se pueden cambiar o limpiar.
5.10 Recalculo de la carga térmica. Después de aislar el equipo térmicamente,
se recalculó de nuevo la pérdida térmica" comprobando la eficiencia del aislante
t12
al eütar pérdidas de calor al funcionar el equipo.
5.11 Recomendaciones a tener en cuenta. Las recomendaciones y cuidados a
tener en cuenta al manipular gas G.L.p. no se pas¿ron por alto y están
contenidas en el capitulo de recomendaciones generales. Se deben leer con
cuidado p¿Ira no tener accidentes graves y lograr aplicarlas en cualquier
eventualidad.
5.12 Normas y reglarnentos. Se acataron las normas y reglas que rigen la
ejecución de este tipo de proyectos, en donde está involucrado el uso de gas
G.L.P. y la energía eléctrica.
5.13 De la Instrumentación: Como el proceso de calentamiento es necesario
controlar la temperatura por un corto tiempo, se requiere utiltzar las siguientes
pafies:
Una viílvula Locldite (Lt), esta permite la graduación del paso del gas a una
orden generada del confiolador de temperahrra, entonces tenemos :
Variable controlada: La temperatura
ll3
Variable manipulada: El caudal de gas
Elemento final de conhol: Una viílvula
Elemento de realimentación: Medidor de bulbo y tubo capilar (tennopar)
Sistema controlado: Equipo calentador
Posibles causas de perturbaciones: La no variación de la temperatura en la
mezcla.
El elemento de enfiada, el Comparador y el Controlador, se ubican denfio de
un mismo dispositivo netrmático, que se denomina controlador de temperatura.
Generalnente los controladores utilizados en procesos industriales son
ajustables, lo que significa que el valor de referencia, valor deseado para la
variable controlada" se puede variar dentro de un rango preüamente definido.
El bulbo sensa la temperatura de la mezcla y transmite la información al
controlador por medio del tubo capilar. El conholador de temperafura, que en
este caso es una termocupla digital, compara la señal proveniente del tubo
capilar con el valor de referencia y aumenta o disminrrye la señal eléctrica que
gobierna la v¿ilvula que confiola el caudal del gas.
tt4
6. ESPECIFICACIONES FINALES DEL EQUIPO
Después de realizados todos los c¿ilculos que nos demuestran la necesidad de
realizat carnbios o modificaciones al equipo existente, para lograr con esto que
el proceso sea más económico y más eficiente en su parte operacional, se
describen a continuación las especificaciones finales que tendrá el equipo:
o En cuanto a la lana mineral o recubrimiento (aislante térmico) para eüta¡ la
fuga de calor. Segun la figura 18.
Se dejó un espacio de Yr" entre la lana y el equipo para hacer más resistencia a
la fuga de calor hacia el exterioÍ, ya que aire contenido en el espacio, hace
mayor resistencia al escape de calor. La lana mineral se recubrirá con un foil
de Aluminio (kimina delgada de Alurrinio) protegerla del a$ny los productos
líquidos que allí se manipulan y darle un mejor acabado.
115
CHt¡.tEltEA
AGITAi}Oñ
LANA HINERAL DE I.2O X 2 },I X I'
uActo flE 0.s"
Figura 18. Fijación de la lana mineral y cerramiento de la parte baja del
equipo.
o Para {iar la lana al equipo calentador se rúilizanin 2 correas de
poliestireno, resistente al calor, las cuales rodeanin el equipo. La forma
del equipo en su parte posterior senin dadas de acuerdo a las
especificaciones y medidas requeridas y estipuladas para ello.
nó
En cuanto al quemador. El quemador seleccionado y requerido por el
proceso es del tipo anillo o rueda con un dirimeüo de 30 a 45 cm. y con
rma capacidad de 460.000 Bü¡/hr.
tm¿¡ D. yg'
CoF Ér üortrr $nü.
DgfArt. r
Figra 19. In¡talaci& dd qrmafu cn h fro hF dd GSúpo.
nt
380,000 a 500.000 Btu/hr, oon número de serie 292
Como este quemador irá instalado en la parte infaior del equipo (r¡er figura
19), en donde se muestra la fijación del quemador; se utilizmon pra ello dos
aros de varilla de ll4" W 22 y 26" de dfuámefro respectivamente, sujetados
por varillas, para dar mayor resistencia y firmeza d qpmador, soldadas en
todos sus rmiones o juntas con soldadr¡ra 6013. El quemador se colocmi
sobre estos aros a una distancia de 6 a l0 cm. de la pute inferior del equipo
para lograr que la llama alcance un estado perfwto de combustión y el calm
radiante abarque la mayor iirea posible.
En cuanto al grifo por donde sacan el producto terminado, como esúe es de
1.5" de diámefro, se le debe hacer rm alargroriento de 17", para sacar el
grifo de la zon donde el calor va a chocar directamente con el calor. Este
tubo se debe recubrir con r¡na lámina de 318" para witar que el calor pueda
ocasionar daños al material.
n8
¡ Del cerramiento de la parte baja del quemador. Como el equipo gn su parte
baja es abierto por todo el di¿ámeüo, se debe proceder a cubrir esta parte con
una lámina de acero inoxidable calibre 22, porque es rm m6orial resistente al
calor y a la oxidación, esta lámina irá contenida desde el fondo del equip
hasta l" por encima del nivel del piso, esta abertura se deja con el fin de
permitir la entrada det aire primario esencial para logran rma br¡e,na
combustión. Ver figura 21.
o De la chimenea. Como la chimenea se fabricará con Lfoinas delg;adas,
quedará muy psada, lo qtre facilitará su colocación. La chimenea ini
recubierta en su parte externa por lana mineral para evitar que el calor por
convección se esparza por el recinto o sitio de trabqio. Se debe le dar buena
zujeción a la chimenea utili-ando tensores de alambre.
o De las partes que componen la instalación del gas. Esta parte está
conformada por dos cilindros de 100 libras cada uno Fra almacem el gas
L-P usado en el proceso, rlniones de cobre, manifolds, reguladOres, llaves,
medidores. Sus funciones y caracterlsticas se describen en un capitulo
anterior.
Ver plano en Anexos (Vista en planta de las instalaciones de las redes de gas)
u9
0,f2c
:$ AUEMADOR
.75
Figura 20. Prrdccaión dd grifo id€dsf pq' dmde wrwl d foügotcrminú.
na
SOMBRERETE
GUARDAGUAS Y JUNTADEL TEJADO
DETALLE A
FILTRO DE TELA
ONEXION DELRESPIRADERO
Figura 21. Chimenea y filfios purificadores.
t2l
ffi#ARILLA D.]/1"'
7 RECOMENDACIONES GENERALES.
Nota: colocar en sitios visibles lefreros o aüsos alusivos a: NO FUMAR
PELIGRO GAS PROPANO.
7 .l Pan los reguladores de gas.
. Se deben inspeccionar regularmente.
' La üda de servicio confiable de un regulador es de menos de 15 años en la
máquina de las aplicaciones.
' Todos los reguladores de instalaciones extemas, excepto los reguladores
usados para aplicaciones industriales portiítiles, deben ser üseñados,
instalados o protegidos para que su operación no sea afectada por los
elementos (escarchas, ganizs, nieve, hielo, lodo o partículas), si se
encuenfran a la intemperie.
122
7 .l .2 Reguladores defectuosos y/o inoperantes.
. Los reguladores defectuosos pueden causar fres tipos de peligro:
l. Presión alta de Gas-LP en un sistema corriente abajo del regulador.
2. Fugas de Gas-LP a la atnósfera del regulador mismo.
3. Pérdida de presión debido a una "congelación" en el orificio.
' El gas a alta presión en las tuberías y los aparatos elecfiodomésticos puede
causar fugas en las fuberías y daño a los controles de los quemadores de los
aparatos, con la posibilidad de incenüos y de explosiones.
Las causas de gas a alta presión en un sistema son:
o Respiraderos del regulador tapados u obstruidos.
o Los respiraderos deben estar limpios y completamente abiertos todo el
tiempo para que la v¡ílvula de aliüo de presión, descargue a la atuósfera a
través del respiradero.
t23
. Los reguladores deben instalarse con el respiradero hacia abajo. En casos
en que el respiradero del regulador tenga un tubo de descarga, la salida de
este tubo debe ser hacia abajo.
o Los respiraderos y/o los tubos de descarga deben protegerse con 'na malla
para prevenir que los insectos los obsfuyan.
. Los reguladores se deben inspeccionar regularmente cuando se llenan los
cilindros.
. El regulador se debe carnbiar si falta la malla del respiradero y hay
evidencia de substancias for¿áneas alrededor del respiradero. Este tiene una
üda útil aproximada de l0 a 15 años dependiendo del medio donde este
funcionando y del mantenimiento que reciba.
o Se debe seleccionar muy bien el regulador apropiado para cada sistema.
o Si hay eüdencia de corrosión, reemplace el regulador.
7.1.4 Uniones roscadas. Las roscas a utilizar son las especificadas por las
normas ICONTEC v ANSI.
t24
En las uniones roscadas se utilizará de preferencia cinta teflón o sellantes
anaeróbicos, quedando prohibido el uso de ceñamo y pinttna. Si las roscas se
encuenúan rotas o incompleta, deberá cortarse el fiamo roscado y rehacerse la
rosca.
Las tuberías de las instalaciones intemas debenán quedar a salvo de daños
mecánicos cuando crucen pasillos o lugares del tr¿ánsito de personas o
vehículos.
Cuando queden adosadas a las paredes, deber¿in sujetarse con abraz-aderas,
soportes o grapas adecuadas de acuerdo con las distancias especificadas.
Deberá existir una sep¿Iración mínima de 20 cm. de conductos eléctricos.
No se admiten curvas o dobleces en las tuberías rígidas, debiendo absorberse
cualquier ca¡nbio en dirección por medio de accesorios. No se permitiran
uniones en framos rectos menores de 6 mehos que no tengan desüación.
t2s
7 .1.5 Accesorios.
Los accesorios utilizados deberan curnplir las normas establecidas. Para la
instalación de la valvula principal, reguladores, válvulas de corte y medidores
se deberá ttiüz-ar el menor número de ellos para reducir los puntos potenciales
de fuga.
Las válvulas roscadas para instalaciones domiciliarias y conexión de aparatos
de consumo serán de cierre por esfera no lubricada, con cuerpo de bronce, bola
en bronce cromada, asiento de teflón.
7 .1.6 Tuberías de cobre. Para la conexión de los aparatos de consumo se
utilizará tubería de cobre flexible tipo L, con espesor de pared de 0.039
pulgadas. Cuando las instalaciones internas se efectuen en este tipo de tubería,
se colocará a la vista y con soportes adecuados de acuerdo a las distancias
recomendadas para tal fin.
Esta tubería se procesa en caliente por extrusión obteniéndose así un tubo sin
costura. En la siguiente etapa de fabricación, en frío, se utili-an bancos de
estirado o bloques circulares para obtener los diámefros y espesores de pared
requeridos. En la etapa final se procede al enderezado, medición y corte, y a su
126
enrollado. En el proceso de acabado final se le da a la tubería el temple
requerido, el cual puede ser rígido (drno) o flexible (recocido).
7.1.7 Prueba de la instalación. La prueba se deberá hacer con aire o algún gas
inerte a una presión de l 5 veces la presión de operación, pero no
inferior a 3 psi, durante un periodo de tiempo no menor de 10 minutos.
También se pennite ejecutar la prueba con gases combustibles de gravedad
específica inferior a 0.8, en aquellas líneas que operen a presiones inferiores de
0.5 psi.
En el evento de enconffar algún escape, se procederá a su localización
utilizando un detector de fugas ( de ulnasonido o de ionización de flama) o una
solución de agua jabonosa. Se prohibe el uso de fosforos o cualquier tipo de
llams directa para este fin.
7.1.8 Responsabilidades del instalador. Es la responsabilidad del distribuidor
el asegurarse que sus clientes se instruyan correctamente sobre asuntos de
seguridad relacionados con su instalación.
127
En cuanto al mantenimiento y cuidado que se debe tener con los cilindros,
estos deben pintarse con anticorrosivos que protejan la lámina de posibles
medios oxidantes, no deben golpearse con fuerza, si presentan escapes deben
renovarse por ofros nuevos.
128
8. EVALUACTóN BcoNóuca
8.1 Evaluación económica del proyecto. Se realizó un cuadro comparativo de
valores unitarios y se relacionarán estos precios, proyectiindolos hacia un
periodo en donde se llegue al equilibrio Inversión-Rentabilidad. Ver tabla No.
20 y 21.
La inversión inicial aproximada es de $ I ' 57 6.900 .oo pesos sin incluir el costo
de la parte de la instrumentación que es opcional.
Comparando el costo por el consumo de la energía se tiene que :
Como helados "PRIMOS" esfá en el rango de consumo 201-999999 Kwh paga
a $ 138.78 pesos el Kwh y el consumo aproximado es de 80 Kwh para un total
de $l 1.102.oo por Kwh x 4Wüa x 15 Días/mes : $ 666.144 pesos.*l2mes/año
: $7'993.728 pesos por año.
r-.---._ -I uni'"'r;J,a notonill'F;;.,i;flI sEcctoN erai,:,.t _ |
129
Tabla No. 27. Tarifas utilizadas por la EPSA. Empresa de Energía del Pacífico
S.A. ESP.
El valor de 100 libras de gas G.L.P. es de $ 13.000 pesos y tiene una dwación
de 12-16 horas de frabajo continuo, en nuestro caso sólo se usan de 2 a 4 horas
día de por medio, lo que significa un gasto de $ 390.000 pesos por año. La
inversión inicial sería de $3'700.000 incluvendo la instrumentación- esto nos
demuestra que la inversión se recupera en un tiempo inferior a 12 meses.
Rango Costo en pesos
Rango de 0 - 190 Kwh 2s.24
Rango de 191 - 200 Kwh 1t7.96
Rango de 201 - 999999 Kwh 138.78
Fuente : Empresa de Energía del Pacífico S.A. ESP.
130
Tabla No. 28 Descripción de precios unitarios.
Cantidad Descripción Valor
4 Laminas lana mingral 35600I Ouemador Bunsen S. 293 390.00I Pipeta de 100 Lbs. 70.00010 Metros tubo de cobre de3A" 17.4001 Manifolsd de3/i' 11.3002 Adapt¿dorss machos de cobre 6.2402 Adaptodores hembra 6.2002 Teesde cobredeT+ 5.600I Valvula se sesuridad de3/i' 35.600I Reducción cónica de 2"a 5" 5.000I Manométro alta presión 23.2004 Metros varilla de Yr" 2.000I Trozo lámina de 3/8" x l.2m x l.0m 20.0004 Laminas Cal. 26 Ztncadas 6.0001 Soldadr¡¡as 30.0002 Meüos de tela Numex 60.000I Mano de obra 620.000100 Libras Gas G.L.P. 13.000I Regulador alta presión 22.000I Reeulador baia presión 6.500
Sub-total r.371.M21506para imprevistos 205.656Total l'576.700
Fuente: Proveedores
l3l
9. EVALUACION AMBIENTAL
9.1 Fuentes de contarrinación. A fin de controlar la contaminación del aire es
necesario conocer qué son las fuentes de contarninación y cómo operan. Es
posible, al menos en teoría, confrolar la contaminación del aire mediante la
eliminación de las fuentes. Sin embargo, esto tendría un efecto sumamente
destructor en nuesffa sociedad y el modo en que üvimos ; por ejemplo, no se
tendría posibilidad de utilizar demasiada electricidad, conducir automóüles ni
usar algo que contuüera metales o pliísticos. Por consiguiente, tenemos que
controlar la contaminación del aire producida por nuestras actiüdades, lo cual
requiere un conocimiento de los procesos que sostienen nuesfro estilo de vida.
Los grupos más importantes de fuentes contaminantes industriales son los de
refinación del petróleo, los de extracción de metales y los de elaboración de
productos químicos.
9.2 Sistemas de combustión intema. La ignición de combustibles fósiles
132
(carbón, petróleo y gas natural), quemados ya sea en forma directa en el sitio
para producir la electricidad que se utiTtza, en la industria, en la cocción y
calefacción doméstica, o en forma indirecta para el mismo objetivo en forma de
electricidad.
Después de su formación los, contaminantes del aire se emiten hacia la
afrnósfera y se dispersan en ella. Una vez mezclados con el aire, algunos
contaminantes tales como hidrocarburos fluorados inertes, los cuales se utilizan
en atomizadores de aerosol, persisten en forma inalterada y se mezclan en toda
la afnósfera donde potencialmente tienen una influencia global. Los
contaminantes más reactivos tienen una vida media más corta en la atnósfera y
se remuevan ya sea por conversión a constituyentes atmosfericos normales, o
bien al depositarse sobre la superficie.
9.1.2 La disminución del OZONO en la estratosfera. La capa de ozono
estratosférica filtra la radiación ultraüoleta (uV) que entra en las regiones del
espectro biológicamente activas. La consecuencia posible de la disminución es,
por consigurente lo suficientemente seria para justificar el estudio intensivo de
las amenazas potenciales y para aconsejar precaución contaminantes respecto a
133
las emisiones del aire que podrían estar contribuyendo a la disminución.
De la tabla 4 podemos estractar las cantidades de productos de la combustión
producidas al quemar gas propano:
Combustible COr H3 N¡ TOTAL
PROPANO 3.0 4.0 2.2 9.2 %
Esto nos demuestra que al llevar a cabo el proceso con el gas propano, la
contarrinación arrbiental es mínima y si tenemos en cuenta que el equipo sólo
funciona día de por medio y por un tiempo muy corto.
t34
IO.2 DEFIMCIONES.
10.2.1 Línea de servicio. Conjunto de tuberías, eqüpos y accesorios
requeridos para la conducción de gas domiciliario, comprendido entre el anillo
de distribución y los puntos de salida para conexión de artefactos.
10.2.2 Familias de gases combustibles. Es la clasificación de los gases en
finción del índice de woobe. Existen tres familias de gases a saber:
- Primera familia: se encuentra construida por gases manufacturados,
obtenidos mediante proceso de fabricación a partir de varios componentes y
cuyo índice de Woobe está comprendido entre 5700 KcaUm3.
- Segunda familia: está conformada por el gas natural, aire propano o butano,
con alto poder calorífico, cuyo índice de Woobe está comprendido enfie
9580 KcaVm3 v 13850 KcaUm3.
135
- Tercera familia: la forrnan el propano, el butano y sus mezclas, que son
productos derivados de la destilación del pefióleo y se alnacenan en forma
líquida, y cuyo índice de Woobe oscila entre 18500 KcaVm3 v 22070
KcaVm3.
10.2.3 Par¿ímetro de edificación. Es la delimitación del iirea permitida para
construcción de conformidad con las reglamentaciones legales vigentes.
10.2.4 Empresa suministradora. Es la persona jurídica de derecho público o
privado que presta el servicio de suministro de gas domiciliario meüante
contrato de concesión celebrado con la nación.
10'2'5 Demanda de gas. lv{iíxima cantidad de gas por unidad de tiempo
requerida para el funcionarniento de el.4os artefactos.
10'2.6 Caida de presión. Diferencia de presión que se produce en un fluido al
circular enfie dos secciones de un conducto.
136
10.2.7 Regulador de presión. Dspositivo para reducir, contola¡ y mantener
uniforrre la presión de sunrinistro de gas dentro de un rango prefijado.
10.2.8 Artefactos a gas. Son aquellos en los cuales se desarolla la reacción de
combustión. Utilizando la energía química de los combustibles gaseosos que es
transforrnada en calor. luz u otra forma.
l0.2.9Presión de servicio. Es la presión especificada por el fabricante de los
artefactos para su normal funcionamiento, de acuerdo con el tipo de gas
surninistrado.
10.2.10 Factor de coincidencia. Es la relación que existe ente la máxima
demanda probable y la nuixima demanda potencial de gas.
l0.2.ll Regulación. Proceso que pennite abatir la presión de la red de
distribución a la presión especificada para el sumini5¡'6. La regulación puede
efectuarse en una o en varias etapas.
137
Regulación en una etapa: es aquella donde solamente existe un sitio de
regulación en el cual se reduce la presión de servicio.
- Regulación en dos etapas: es aquella donde existen dos sitios de regulación.
En el primero se reduce la presión de la red de distribución de la presión
m¿ixima admitida denfro de las edificaciones; en el segundo se reduce esta
presión a la presión de servicio.
10.2.12 Instalación indiüdual. Sistemas de tuberías, accesorios y equipos
que penniten la conducción de gas desde el cenfio de medición hasta los
artefactos de consumo de un usuario.
10.2.13 Tubería mafriz. Es la tubería localiza dentro de una edificación-
que conduce al gas para uso de varios usuarios.
10.2.14 Tipos de uso. Es la diferenciación que se hace del de servicio de
gas domiciliario dependiendo de su aplicación y de la clase usuarios que
atiende. Se diüde en residencia (unifamiliar, mtrltifamiliar), comercial e
industrial.
138
10.2.15 Anillo de distribución. Es una parte de la red de distribución
conformada por accesorios y fuberías, que se derivan de las redes troncales
formando mallas o anillos cerrados.
10'2.16 Acometida domiciliaria. Conjunto de tuberías, accesorios y
equipos requeridos para el suministro de gas a uno o varios usuarios desde el
anillo de distribución hasta el medidor inclusive.
10.2.17 Capacidad de la instalación.
unidad de tiempo que puede suministrar.
especificaciones de diseño de la misma.
Es el máximo volumen de gas por
una instalación en función de las
Urlvcnid¡C Auidnon: de cccid¡ntrSTCCiON BiBLIOiI:I]A
10'2'18 Combustión. Es el conjunto de reacciones químicas de oxidación
que ocurre con desprendimiento de energía.
10'2.19 Producto de combustión. Conjunto de gases, partículas sólidas v
vapor de agua que aparece en una combustión.
139
10.2-20 Transición. Accesorio que penrrite la conexión entre dos tuberías
de diferente material que no pueden ser fusionadas o unidas directamente.
10.2.21 Elevador. Es un elemento de fiansición que permite la
interconexión de tuberías pkisticas y metálicas sobre el nivel del terreno.
10.2-22 Hermeticidad. Requisito que debe cumplir un sistema de tubería
para el suministro de gas el cual consiste en aislar el exterior del interior
eütando que se produzcan fugas.
10-2-23 Juntas mecánicas por compresión. Es la hansición que garantiza
la hermeticidad de la unión mediante un elemento de material el¿ístico.
10.2.24 Accesorios. Elementos utilizados para empalmar las tuberías para
conducción de gas. Forrnan parte de ellos los usados p¿ra hacer carrbio de
dirección, de nivel, ramificaciones, reducciones o acoples de fiamos de
tuberías.
t40
10.2.25 Usuario. Persona natural o jurídica que utiliza el servicio de gas
entregado por la empresa suministradora.
l0-2.211 Corrosión. Es el desgastey/o degradación de unmetal, producido
por un agente en contacto con el mismo.
10.2.27 Cint¿ de señalización. Banda instalada a lo largo de anillos de
distribución y acometidas domiciliarias con el propósito de indicar su
ubicación.
10.2.28 Material dieléctrico. Elemento que aísla eléctricamente dos
métales.
10.2.29 Decapante. Agente químico que permite la desoxidación de las
superficies de un metal.
10.2.30 Conexión abocinada. Es aquella donde la hermeticidad se obtiene
por [a compresión enfie dos paredes cónicas y esfericas de dos metales en
contacto.
t4l
10.2.31 Conexión roscada. Es aquella donde la hermeticidad se logra en
los filetes de la rosca de la unión.
rc.2.32 Trazado. Recorrido de una instalación para suminisfio de gas
dentro o fuera de una edificación.
10.2.33 Purga. Procedimiento para limpiar el interior de un sistema de
tuberías para suministro de gas, mediante la inyección de aíre o gas inerte.
10.2.34 Cabez,a o prueba. Elemento conformado por un instrumento de
medición y accesorios que perrniten el regisüo y verificación de la presión
suministrada a una instalación en un instante determinado.
10.2.35 Detector de gas combustible. Equipo de gran sensibilidad que
permite registrar la presencia de gas combustible en la afinósfera.
10.2.36 Gasificiación. Proceso mediante el cual se desplaza el aíre o gas
inerte existente en una tubería reemplaándola por gas combustible.
t42
CONCLUSIONES
o Al terminar este proyecto podemos concluir que el gas propano G.L.P. y el
gas natural son las altemativas inmediatas como fuentes energéticas del
futuro.
o Que se les debe dar la importancia necesaria al usarlos como fuentes
generadoras de calor.
o Que se debe enseñar a la población y a la industria a perder el miedo al
manipular y utilizar estos combustoleos, y mosüar las ventajas en cuanto a
costos, debido a que el poder calorífico de estos es muy elevado y por
consiguiente agüza la cocción o los procesos en donde sea necesaria la
producción de calor.
143
o Que se debe seguir adelante con el plan de expansión iniciado por el
gobierno nacional, para lograr llevar este preciado combustible a todas partes
de Colombia.
. Que este proyecto cumple con las normas ambientales y leyes que rigen la
contaminación producida por la combustión del gas propano GLP.
144
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