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DISEÑO DE UNA RED DE VAPOR PARA UN HOTEL ING. CARLOS GORDILLO ANDÍA M.Sc. INDICE CAPITULO I PLANTEAMIENTO TEORICO - Resumen - Introducción - Memoria Descriptiva - Alcances del Proyecto CAPITULO II INGENIERIA DEL PROYECTO - Cálculos de Ingeniería - Diseño de las Instalaciones - Selección de Equipos - Planos - Anexos y Catálogos

Proyecto-linea de Vapor Hotel

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DISEÑO DE UNA RED DE VAPOR PARA UN HOTEL

ING. CARLOS GORDILLO ANDÍA M.Sc.

INDICE

CAPITULO I PLANTEAMIENTO TEORICO

- Resumen

- Introducción

- Memoria Descriptiva

- Alcances del Proyecto

CAPITULO II INGENIERIA DEL PROYECTO

- Cálculos de Ingeniería

- Diseño de las Instalaciones

- Selección de Equipos

- Planos

- Anexos y Catálogos

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1DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

CAPITULO I

PLANTEAMIENTO TEORICO

Page 3: Proyecto-linea de Vapor Hotel

2DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

RESUMEN

El vapor es uno de los elementos esenciales en un sistema de

acondicionamiento de aire utilizados en espacios requeridos para

su uso , necesidad y confort que las personas necesitan, el objetivo

del proyecto es precisamente calcular un sistema de vapor de

acuerdo a los requerimientos básicos para un hotel de 10 pisos de

altura con los diferentes compartimientos necesarios.

Para este proyecto se hizo un estudio de ingeniería para luego en

un futuro posterior poder ampliar el sistema de acondicionamiento

de aire y así mejorar sus instalaciones del hotel , para eso se

determinó , selecciono los siguientes equipos a utilizar siendo estos

necesarios y puedan abastecer los requerimientos básicos para el

sistema .

Luego se determinó los requerimientos de vapor total según las

proyecciones a futuro y de acuerdo a eso se seleccionó el tipo de

caldera y sus dispositivos de control que se emplearán para el

sistema de acondicionamiento de aire.

Luego se realizó el cálculo de las tuberías de vapor, de retorno de

condensado y la selección de las trampas de vapor.

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3DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

INTRODUCCION

El generador de vapor o caldera, es una máquina de vital

importancia para el proceso de aire acondicionado , pero esta a su

vez es complementada con equipos, maquinarias y accesorios que

se necesitarán para completar el circuito de vapor del proceso

acondicionado, lo primero que se debe de tomar en consideración

para determinar la capacidad de la caldera es precisamente la

demanda de vapor que existe en el proceso.

Otro factor muy importante que se debe de considerar es la Presión

de Vapor que se requiere en el proceso térmico en los equipos en

donde se vaya a utilizar para ser distribuida el vapor proveniente de

la caldera.

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4DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

MEMORIA DESCRIPTIVA

GENERALIDADES:

El Presente proyecto de Ingeniería contempla del“Diseño de una Línea de

Distribución de vapor para un Hotel de 10 pisos de altura para Espinar -

Cusco”, proyecto a desarrollarse con los equipos necesarios , materiales y

acabados respectivos de Suministros Energéticos

Para el desarrollo del Proyecto, se ha requerido de un estudio necesario de ser

utilizado y que utilidad se le va a dar a las áreas de confort y acondicionado a

desarrollarse del hotel.

Este proyecto se ha desarrollado con el fin que las instalaciones y suministros

energéticos brinden las mayores y mejores condiciones de productividad y

sobre todo de seguridad y operaciones.

Bajo esas consideraciones y considerando la envergadura de las instalaciones

se ha elaborado el presente Proyecto

Page 6: Proyecto-linea de Vapor Hotel

5DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

1.1 Nombre del proyecto

“Diseño de una línea de distribución de vapor para un hotel 10 pisos de

altura para Espinar –Cusco

Ubicación del proyecto

Dicho proyecto estará ubicado en la localidad de “Espinar – Cusco”, ubicado

en:

Ubicación : Espinar

Departamento : Cusco

Altitud : 3900 m.s.n.m.

Temperatura Promedio : 10ºC

ESPINAR

HOTELAL

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6DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

1.1.1 Alcances del Proyecto

La disponibilidad de contar con una línea de suministro Energético para

un hotel y cumplir con las necesidades correspondientes y brinden un

mayor confort para los usuarios.

La distribución de los ambientes, el número de ocupantes, los servicios

provistos por el hotel y los distintos requerimientos de vapor que existan.

El hotel va a presentar la siguiente distribución de cuartos:

Pisos de 1 al 9:a) 10 cuartos doblesb) 10 cuartos simples c) 10 cuartos triplesd) 10 cuartos cuádruples

Piso 10: 12 suites presidenciales con sauna y jacuzzi.

Ser una alternativa de inversión acorde, y a la medida de las actividades

industriales y comerciales.

1.1.2 Propósito

Estudio de los aspectos técnicos, los que determinará parámetros

necesarios para él cálculo y en la selección de los equipos y realizar

mejoras para el uso adecuado de sus instalaciones del hotel .

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7DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

CAPITULO II

INGENIERIA DE PROYECTO

2 Capítulo 2

Ingeniería del proyecto

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8DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

2. CALCULOS DE INGENIERIA

2.1 Descripción del proyecto

El presente proyecto consta del diseño de una línea de vapor para un hotel

para brindar buen confort para sus habitaciones, requiriendo de sistemas de

generación de vapor , por medio de un caldero y ser suministrado a diferentes

áreas del hotel , como sauna , jacuzzi, comedor, sistemas de secado. , consta

de un sistema de generación de vapor por medio de una caldera pirotubular

que será suministrada a los compartimientos

2. 2 Selección del Generador de Vapor.

La presente distribución contempla de áreas de confort sauna spa y los jacuzzis que estarán ubicados en el décimo piso por parte de diseño de arquitectura, donde se encuentran conjuntamente las 12 suites presidenciales.

Figura n°2: Sauna Jacuzzi

DATOS TECNICOS

Consumo alcanza los 100 kg de vapor por hora Presión debe ser de 6 bar (87 PSIG).

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9DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

Además de los servicios de cuarto de agua caliente mediante vapor y de vapor directo, el hotel requiere provisión de vapor para los servicios de

En los mismos se utilizan las siguientes sistemas de utilización:

- Área de sistemas de Lavado

- Área de Secado

- Área de Planchado

- Área de Calandria

-

Las mismas se encontrarán instaladas en el primer nivel del hotel.

Siguientes requerimientos

Tabla 1.

Tabla 1. Cargas térmicas, servicio de lavandería.

CARGAS DE CONSUMO TÉRMICOCONSUMO APROXIMADO DE VAPOR POR HORAMÁQUINAS DE LAVANDERÍA: PRESIÓN 7 KG/CM2 (100 PSI)

- Área de sistemas de Lavado

UNIVERSAL 0.127 KG-VAPOR/H

Área de Secado 90 X 75 CM18 KG DE CARGA

90 KG-VAPOR/H

- Área de Planchado SISTEMA TRIPL 27 KG-VAPOR/H

- Área de Calandria 4 ROLLOS DE 4 M DE CUMPLIMIENTO

204 KG-VAPOR/H

Además de esto, el hotel contará con un restaurant que demandará las siguientes cantidades de vapor para los equipos que en el mismo se utilizan:

Tabla 2. Cargas térmicas, restaurant.

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10DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

EQUIPOS DE COCINA: PRESIÓN 0,70 KG/CM2 (10 PSI)

SIST. CAFETERA (PARA CADA LITRO) 0,410 KG-VAPOR/H

SIST. BAÑO MARíA (PARA CADA M2) 16,600 KG-VAPOR/H

SIST.MESA TÉRMICA (PARA CADA M2) 8,300 KG-VAPOR/H

ESTUFA PARA LEGUMBRES POR COMPARTIMIENTO 18,800 KG-VAPOR/H

MÁQUINA DE LAVAR PLATOS 26,000 KG-VAPOR/H

MARMITAS 0,269 KG-VAPOR/H

Se va consumir vapor desde el 1ERO hasta el 9no Piso

Considerando el siguiente consumo de vapor unitario, por tipo de cuarto, teniendo lo siguiente.

N1 cuarto simple 05kgh

=11lbh

N2 cuarto doble 10kgh

=22lbh

N3 cuarto triple 15kgh

=33lbh

N4 cuarto cuádruple 20kgh

=44lbh

DISTRIBUCION POR CUARTOS

Y considerando que la distribución de cuartos por piso es:

a) 10 cuartos doblesb) 10 cuartos simples c) 10 cuartos triplesd) 10 cuartos cuádruples

CUADRO DE CARGAS POR TIPO DE CUARTOS

Se puede estimar el consumo de vapor por piso de la siguiente manera:

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11DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

Tabla 2. Consumos por tipo de cuarto.

Tipo de cuarto

Consumo unitario

[lb/h]

Cantidad de cuartos

por piso

Consumo total por piso

por tipo de cuarto [lb/h]

Simple 11 10 110

Doble 22 10 220

Triple 33 10 330

Cuádruple 44 10 440

RESERVA 10 10 100

TOTAL DE CONSUMO 1200

DISTRIBUCION EN EL PISO N10

En este piso va estar ubicado :- 12 suites presidenciales

- Sauna

- Jacuzzi

CARGAS DE VAPOR PISO N10

Tipo de cuarto

Consumo unitario, servicios

comunes

[lb/h]

Sauna

Jacuzzi

[lb/h]

Cantidad de habitaciones en el

piso n°10

Consumo tota por piso por tipo de

cuarto

[lb/h]

Suite presidencial

40 200 12 2880

RESERVA 10 20 10 300

TOTAL DE CONSUMO 3180

Page 13: Proyecto-linea de Vapor Hotel

12DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

CARGAS DE VAPOR LAVANDERIA

Tabla 3. Consumos, equipos de lavandería

Dispositivo utilizado Consumo unitario

[lb/h]

Cantidad de

unidades

Consumo total por tipo

de dispositivo

[lb/h]

Areas de sistemas de lavado 030,8 2 061,6

Area de secado 198,0 1 198,0

Area de planchado 059,4 2 118,0

Area de calandria 448,8 1 448,8

RESERVA 100.0 1 100.0

TOTAL DE CONSUMO 925,60

- Área de sistemas de Lavado

- CARGAS DE VAPOR RESTAURANTE

Tabla 4. Consumos, equipos de restaurant.

Dispositivo utilizado Consumo unitario

[lb/h]

Cantidad de

unidades

Consumo total por tipo

de dispositivo

[lb/h]

Cafetera 28,60 3 085,80

Baño María 74,80 2 149,60

Mesa térmica 37,40 2 74,80

Estufa para legumbres 41,36 1 041,36

Sist. Marmita 30.80 1 030.80

RECERVA 100.00 1 100.80

TOTAL DE CONSUMO 493,16

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13DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

3 DISEÑO DE INSTALACIONES

3.1 DISTRIBUCIÓN DE LAS LÍNEAS DE CONSUMO:

Para poder distribuir de las líneas de consumo se tendrá lo siguiente.

El hotel presenta una luz entre piso y piso una altura de 3.00 m:

3,0m=3,0m .( 1 ft0,305m )=9,836 ft≅ 10 ft

Se va calcula la distancia más grande que existe entre un cuarto y la tubería matriz de distribución principal del mismo piso que el cuarto; para ello se consideran las distancias consideradas en el plano de cada piso y la ubicación posible de la tubería principal del piso:

Figura n°3: Esquema de distribución de tuberías.

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14DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

obteniéndose el siguiente valor:

1,20m+5,3m+21,3m+35,00m+28,0m=90,8m≅ 91,0m=300 ft

Por último es importante destacar que la presión requerida por el sauna-jacuzzi es de:

Promedio de

87 PSIG ≅ 90 PSIG

- Para la selección del caldero se consideran las distancias presentadas en el plano de la distribución de las líneas de consumo. Con ellas se calcula la demanda al caldero, sumando a los requerimientos especificados por cada dispositivo el valor correspondiente a las pérdidas de vapor debidas a las distancias entre el caldero y los puntos de consumo:

Tabla 5. Cuantificación de pérdidas en la tubería y cálculo de la demanda neta a la caldera.

Tramo Distancia

[ft]

Caudal corregido

[lb/h]

Caudal acumulado

[lb/h]

1-1´ 280 3256,70 3256,70

1-2 8 ≈32570 3257,00

2-2´ 280 1130,80 4387,80

2-3 8 4387,80 4387,80

3-3´ 280 1130,80 5518,60

3-4 8 5518,6 5518,60

4-4´ 280 1130,80 6649,40

4-5 8 6649,4 6649,40

6-6´ 280 1130,80 7780,20

6-7 280 7780,20 7780,20

7-7´ 8 1130,80 8911,00

8-9 280 8911,00 8911,00

Page 16: Proyecto-linea de Vapor Hotel

15DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

9-9´ 8 1130,80 10041,80

10-11 280 10041,80 10041,80

11-11´ 8 1130,80 11172,60

11-12 280 11172,60 11172,60

12-12´ 8 1130,80 12303,40

12-13 280 12303,40 12303,40

14-15 280 1130,80 13434,20

14-16 70 539,30 13973,50

17-18 0 13973,50

18-18´ 70 1183,00 15156,50

18-19 8 15156,50 15156,50

Caudal de vapor demandado al caldero15000.00

3.2 CAPACIDAD NOMINAL DE CALDERO

Utilizando los valores calculados, los siguientes datos:

140 PSIG+10 %=150PSIG Presión de caldera

Factor de evaporación{Temperaturade aguadealimentación=60 ° CPresiónde caldera=150 PSIG

4 . SELECCIÓN DE EQUIPOS

4.1Tipo de Caldera a Usar. De acuerdo a la presión y capacidad (150 psi, 60

C.C.) se requiere una caldera Pirotubular, ya que cuyo valor esta dentro del

rango establecido para la utilización de una Caldera Pirotubular

y la tabla siguiente se procede a calcular la capacidad nominal del caldero:

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16DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

DATOS DE CALDERA:

Tabla 6. Factor de evaporación.

-CALDERA PIROTUBULAR DE 500 HP

- SIST DUAL GAS Y PETROLEO N*6

- PRESION HASTA 150 PSI PARA QUEMAR GAS

- AÑO DE FABRICACION 1993

Page 18: Proyecto-linea de Vapor Hotel

17DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

De la tabla se obtiene:

Factor de evaporación=1,115

Capacidad nominal=15156,5lbhx 1,115=16899

lbh

y con este valor se puede determinar la potencia:

16899lbh

34,5lbh

=490 HP

Se va seleccionar una caldero de 500 HP de acuerdo a las especificaciones técnicas y dimensiones que se muestra .

Tabla 7. Especificaciones técnicas y dimensiones calderas INTESA

Page 19: Proyecto-linea de Vapor Hotel

18DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

El consumo de gas de las mismas será, según la misma tabla:

20925 MBH

Mientras que el contenido de agua es de:

2427Gls

4.2 DIMENSIONAMIENTO DE TUBERÍAS:

- Diámetros de tuberías para los distintos tramos:

Para el dimensionamiento de tuberías aguas arriba se considera que la

velocidad recomendada para transporte a baja presión es de5000ftmin

. Se

calcula cada uno de los tramos de la tubería utilizando el ábaco siguiente como se muestra a continuación:

Page 20: Proyecto-linea de Vapor Hotel

19DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

Figura n°4: Ábaco para el cálculo de tuberías.

La caldera a utilizar será

Presión=110PSIG

Flujo devapor=16900lbh

∅ ≥6 pulgadas

*Para el tramo 16-162 se tiene:

Presión=10PSIG

Page 21: Proyecto-linea de Vapor Hotel

20DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

Flujo devapor=535,60lbh

Velocidad recomendada=5000ft

min

∅ ≥2 pulgadas pararestaurant

*Para los tramos de los pisos N1 al pisos N9

Presión=30PSIG

Flujo devapor=1100lbh

Velocidad recomendada=5000ft

min

∅ ≥212pulgadas

Finalmente se utiliza el ábaco siguiente para verificar la línea principal:

Page 22: Proyecto-linea de Vapor Hotel

21DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

Figura n°5: Ábaco para el dimensionamiento de tuberías.

Se tendrá

D=6 ´ ´ Schedule40

Page 23: Proyecto-linea de Vapor Hotel

22DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

Flujo=16900lbh

Presiónde caldera=110PSIG

Longitud tramo L−A=8 ftx10=80 ft

0,52PSIG100 ft

x80 ft=0,416PSIft

factor decorrección=0,4160,92

=0,452≅ 0,5PSI

110PSIG−0,5PSIG=109,5 PSIG

Lo que significa que:

109,5 PSIG>90 PSIG (requeridaen suites presidenciales )

Por lo que se verifica que el dimensionamiento de la tubería principal es correcto.

4. 3 SELECCIÓN DE AISLAMIENTO

Se va a utilizar para el aislamiento de las tuberías el material cuyas características se presentan a continuación:

Material: Fibra de vidrio

Marca de Fabricante: coquillas Isover Manta Telisol

Temperatura promedio de 200ºC en las zonas de consumo

y mediante el uso de la siguiente tabla se obtienen los datos mostrados más abajo:

Tabla 7. Espesores de aislamientos óptimos.

Page 24: Proyecto-linea de Vapor Hotel

23DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

Tabla 8. Datos extraídos

Diámetros

Espesor de aislamiento

2" 40 mm2 1/2" 50 mm

6" 70 mm

4.4 El Agua de Alimentación Disponible. Para dicho proyecto se deberá

tener una tanque de almacenamiento de 100 m3 la cual es alimentada por

tanqueros.

La calidad del agua será controlada por medio de un sistema de tratamiento

permanente del tanque de almacenamiento.

4.5 Tiempo de Operación Diaria de la Caldera. Para la caldera seleccionada

el tiempo de operación promedio es de 14 horas, como es una hotel de 5

estrellas con las comodidades buenas que brinda el servicio,

4.6 Número de Unidades. Este factor depende de la demanda de vapor, de

acuerdo al balance térmico de caldera de 60 C.C

4.7 Selección del Combustible. Para calderas de hasta 60 C.C se

recomienda utilizar diesel oíl, para valores mayores de 80 C.C, se deberá

utilizar fuel oíl conocido también como Bunker Nº 6.

4.8 Sistema de Agua de Alimentación.

Page 25: Proyecto-linea de Vapor Hotel

24DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

En el sistema de agua de alimentación de una caldera constituye la materia

prima para la producción de vapor, por lo tanto este elemento debe ser

suministrado permanentemente a la caldera a fin de mantener una generación

de vapor constante.

Los componentes básicos del sistema de agua de alimentación de una caldera

son:

-Tanque de almacenamiento

- Bomba de alimentación.

4.9. Diseño del Tanque de Agua de Alimentación.

Se sabe que para satisfacer la demanda de agua de un caballo caldera se

requieren 0.07 galones americanos por minuto GPM o sea 0.261 litros por

minuto.

Con las recomendaciones anteriores la capacidad del tanque será la siguiente:

Capacidad deTanque= ReservaMinimade Agua0.7

Capacidad deTanque=1650.7

Capacidad deTanque=235galonesUS

Page 26: Proyecto-linea de Vapor Hotel

25DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

4.10. Bomba de agua de alimentación.

Para calcular la bomba de agua de alimentación se debe de tomar en

consideración algunos criterios de selección de una bomba, para las caldera

son básicamente las siguientes:

- Operación continua ó intermitente.- Temperatura del agua a la succión.- Capacidad.- Presión de descarga.

La operación de la Bomba de agua de alimentación es de tipo Intermitente,

esto se debe a que este tipo de caldera trabajan generalmente con un flotador

sobre el cual actúa un switch; este dispositivo hace que elmotor que impulsa la

bomba pare o arranque entre cierto nivel.

La temperatura del agua en la succión deberá ser de 70ºC lo cual es seguro, ya

que a temperaturas superiores se presentan problema de cavitación.

Este tipo de bomba tiene que ser seleccionada para una capacidad de 1.5 a 2.0

veces la capacidad de la caldera. La capacidad de la bomba depende de la

siguiente ecuación.

Qbomba=Temp .x (GalonesUSSCC )FactorCap .

Qbomba=60 °Cx ( 0.07GPMCC )2

Page 27: Proyecto-linea de Vapor Hotel

26DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

Qbomba=8.4GPM

Figura N°1 Curvas Hidrostaticas (Bomba tipo turbina de 1750 rpm, 5hp)

Page 28: Proyecto-linea de Vapor Hotel

27DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

4.11 Sistema de Combustible

Se seleccionará como combustible el Diesel oil por ser mas recomendado para

una caldera de 60CC, ya que este tiene mejor calidad y las propiedades son las

mas apropiadas para el generador de vapor.

El sistema de combustible lo comprenden los siguientes componentes.

- Tanque combustible - Bomba de combustible- Tipo de quemador

4.12 Tanque de Combustible

Para poder dimensionar el tanque de servicio diario y el tanque de reserva se

debe de conocer la demanda.

ηgenerador=80 %

El tanque de servicio diario, deberá tener una capacidad mínima de

almacenamiento de 20 horas de operación de la caldera, recomendado

TiempoOperación=20 Hr

El volumen del combustible es de 435 galones.

El tanque de almacenamiento ó de reserva fundamentalmente es un tanque

horizontal cilíndrico. Este tanque tendrá una capacidad de 30 días de operación

TiempoOperación=30diasx24hoas

1dia

TiempoOperación=720 Horas

Entonces el tiempo de operación de la caldera será 720 Horas.

Page 29: Proyecto-linea de Vapor Hotel

28DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

Lo cual se dispondrá de un volumen de combustible de 21840 galones

Según tablas de catalogos.

Tabla 1.Diametro del tanque de combustible swgun su capacidad.

Las dimensiones del tanque de almacenamiento diario tendrá las siguientes

dimensiones : d=1m, e= 3.5 pulg, L=2.09m.

Las dimensiones del tanque de reserva, tendrá las siguientes dimensiones:

d=4m , e=8 pulg, L=2.9m.

4.13 Bomba de Combustible

Las bombas de combustible a usar son:

-Desplazamiento positivo-Rotativo-Engranajes

La presión de la bomba puede fluctuar de 40 a 175 Psi

Donde:

THD = Cabezal de presión de descarga en pies de columna de agua.

SG=Gravedad específica

Caudal de la bomba

18.2GPH=0.30GPM

Page 30: Proyecto-linea de Vapor Hotel

29DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

Con una eficiencia de operación η=0.8

Como el cabezal de descarga es de 100 Psi entonces se tiene.

THD=231 pies

Teniendo 231 pies de agua y la gravedad específica del diesel oil es de 0.85

Entonces. encontrando:

Potencia Requerida

Pot=8.33 xTHDxGPMxSG33000xη

Pot=8.33 x 231x 0.4 x 0.8533000x 0.8

Pot=1/4 HP

4.14 Tipos de quemador

Para este sistema, en la cual se seleccionó una caldera de 60 C.C, esta viene

con su quemador típico tal que es un quemador construido integralmente por

atomización de aire.

4.15 Calculo de tubería de vapor, de retorno de condensado y selección de trampas de vapor.

El sistema de distribución de vapor constituye el objetivo de la generación de

vapor desde la caldera y vendría a ser el medio de enlace entre ésta y los

diferentes puntos de consumo. El aire y la humedad son dos elementos

indeseables en el vapor.

4.16 Distribución de tuberías de vapor y de retorno de Condensado.

Page 31: Proyecto-linea de Vapor Hotel

30DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

Se muestra el diagrama de cómo vana ser instalada las tuberías con sus

diferentes equipos los cuales son el punto de consumo de vapor y a la vez

tienen su retorno al tanque de condesado para luego ser enviados al tanque de

agua de alimentación.

4.17. Trampas de Vapor

La mayoría de las trampas para vapor funcionarán siempre que las condiciones

de trabajo estén dentro de los rangos de presión y capacidad que posee la

trampa, pero en un sistema de drenaje correcto, la idea es que la trampa

además maximice la eficiencia y capacidad del equipo de proceso. Una trampa

mal escogida puede resultar en baja eficiencia.

Tabla 3. Factores de Seguridad para Trampas deVapor

Page 32: Proyecto-linea de Vapor Hotel

31DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

4.19.Equipos , Instalación y Montaje

En la industria los sistemas más populares utilizan vapor Industrias que usan

vapor: energía, petroquímica, farmacéutica, textil, papel, alimentos, servicios,

en este proyecto se seleccionaran y describirán el proceso de instalación de

montaje de los equipos de suministro energéticos

Reglas generales de diseño

Se deben de considerar las siguientes reglas para seleccionar y realizar un

buen montaje de un equipo.

No complicar los problemas

Considerar equipos estándar si es posible

Si queremos mejorar un proceso, considerar todo el sistema y no

solamente los componentes individualmente

Si queremos mejorar un proceso, verificar el impacto en otros procesos

Ventajas del vapor:

- No tóxico, estable, barato, alta conductividad térmica (20ºC, líquido, 0.7

W/mK), alto calor específico (20ºC, líquido: 4.18 kJ/kg K; 70ºC: 4.10

kJ/kg K), gran calor de vaporización (20ºC, 2453 kJ/kg)

Page 33: Proyecto-linea de Vapor Hotel

32DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

- Limitaciones: presiones máximas de instalaciones, presión crítica (pc =

220 bar, Tc = 374ºC)

4.20. Válvulas de reducción de presión

Se van a conectar juntamente con los colectores de vapor, lo cual compensan

automáticamente faltas de vapor en un colector. Accionadas mediante control

de presión del colector del nivel inferior.

4.21Desgasificador

Estos son instalados y son encargados de la eliminación de O2 y CO2 del

condensado y del agua desmineralizada de aporte

4.22Aspectos prácticos

4.22.1 Dimensionamiento de colectores de vapor

• Por perdida de presión

• Por velocidad del vapor

4.22.2 Formación de condensados- Medidas para evitar el golpe de

Ariete

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33DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

4.22.3 Pendiente de tuberías

Se va tomar una pendiende de aproximacion del orden del 4 %

Los cambios para alcanzar un nivel superior hay que practicarlos mediante una curva de 90° drenando el puntobajo.

4.24. Instalación de purgadores

En la linea de vaporización se tendrá que suministrar el liquido condensado

por medio de un purgador – pozo de goteo, lo que permitirá dar un

mantenimiento mejor a las tuberías de vapor y evitar la corrosión que se genera

por medio del agua acumuklada en las tuberías.

Drenar frecuamente

Pozo de goteo

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34DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

4.25.Disminución del diámetro de la tubería

Cuando, debido a las derivaciones, disminuyen los caudales de vapor de la

tubería principal, puede ser económico disminuir el diámetro de la tubería.

Reducción

Reducción en líneas de vapor

4.26Tipos de purgadores

Purgadores a utilizar pueden ser mecánicos, termostáticos y termodinámicos.

4.27.Purgadores mecánicos

Principio: Flotación de una boya

Page 36: Proyecto-linea de Vapor Hotel

35DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

Dilataciones térmicas

Diferencia entre líneas

Línea de retorno paralela a la línea de vapor

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36DISEÑO DE UNA LINEA DE DISTRIBUCION DE VAPOR PARA UN HOTEL DE 10 PISOS DE ALTURA PARA ESPINAR- CUSCO

5.- Conclusiones y Observaciones

- Las tuberías a usar tanto para vapor como en el retorno de condensado son las de acero de cédula 40 de 6”

-- Para controlar la eficiencia de la caldera, es aconsejable realizar un análisis

a los gases de escape cada seis meses

- Para los equipos que requieren vapor, la demanda de vapor es de 16899LB/HR, por lo cual se decidió adquirir una Caldera de 60 C.C .

- El agua de alimentación debe estar a una temperatura lo más alta posible con la finalidad de evitar problemas de dilatación, contracciones y choques térmicos en la caldera

- Para las tuberías de vapor y retorno de condensado, el material aislante más adecuado es la lana de vidrio rígida, ya que esta depende de los diámetros y espesores dependiendo de la tubería.

- Las Trampas de Vapor deben de tener un filtro antes de las mismas, para evitar que impurezas obstruyan su funcionamiento, y que estos filtros sean limpiados periódicamente.

- Para evitar problemas de corrosión, incrustaciones, espumeo y arrastre, el agua de alimentación deberá ser analizada periódicamente y tratada con un ablandador para disminuir su dureza.