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WorksheetsEscrito generación de vapor 1
Total questions: 63
Worksheet time: 2hrs 29mins
¿ a que temperatura vaporiza el agua?
a 100 ªC
a 184 ªC
Se debe indicar el valor de la presion para dar una respuesta
No depende de la presiòn pues la vaporizacion se verifica a temperatura constante dentro de la campana.
Un ciclo ideal de generaciòn de potencia trabaja entre dos fuentes de temperatura: 300ªC y 20 ªC , indique el valor del rendimiento. ( si es necesario indique el valor màs aproximado)
100 % por tratatarse de un ciclo ideal
93,33 %
48,8 %
30 % pues los motores tienen este rendimiento
Se tiene un tanque de almacenamiento de hidrocarburo de 25 m de altura operativa. La densidad del hidrocarburo es de 850 kg/m3, indique cual afirmacion es la correcta respecto a la presiòn hidrostàtica (manomètrica) en el fondo del recipiente ( considere lo mas aproximado respecto a los valores que ud. calcule) .
3,5 barg de presiòn absoluta.
2,5 barg pues 10 m de columna representan aproximadamente 1 bar.
2,08 barg
1,08 bara ( bar abs)
Se tiene una caldera humotubular que opera con presiòn manomètrica de 15 barg. indique cual o cuales son las afirmaciones correctas ( considere el valor que mas se aproxime) . Use el TLV descargado en clase
La temperatura de salida del vapor sin recalentar es de 184 ªC
La temperatura de salida del vapor sin recalentar es de 179ªC
La temperatura de salida del vapor sin recalentar es de 201 ªC
La temperatura de salida del vapor sin recalentar es de 276 ªC , calculando por regla de tres : 184 ªC - 10 barg , x - 15 barg.
El estado del agua a 10 barg de presiòn y 300 ªC corresponde a :
lìquido comprimido o sub enfriado
Vapor saturado
Vapor sobrecalentado
Marque lo correcto: Lo que hace que una caldera estè sometida a presiòn es : ..................
Un aumento de la densidad del fluido durante el cambio de fase liquido - vapor . Dicho lìquido se comprime y aumenta la presiòn interna del mismo.
La presiòn de la bomba de agua de la bombas de alimentacion, por esta razòn al dar alarma por alta presiòn se debe apagar la bomba de suministro.
La altura del tanque de alimentaciòn de agua que previene problemas de cavitaciòn
Un aumento del volumen especìfico durante el cambio de fase. Dicho aumento se ve impedido por las paredes del recipiente que contiene la mezcla bifàsica
Dentro de la campana de cambio de fase la temperatura es constante, por lo tanto , por la ley d elos gases, la presiòn permanece tambien constante.
1) ¿Que elementos/ equipos conforman un sistema de distribución de vapor (incluya el sistema de agua)?
¿Cuales son las Funciones del tanque alimentación?
Mantener alta temperatura para minimizar gases disueltos, asegurar presión de ingreso a las bombas para que no caviten, reducir el contenido de CO2 y O2, permite tener un recinto de recuperación de condensados y agregar aditivos
Mantener alta temperatura para minimizar mejorar la solubilidad de gases disueltos en el agua, asegurar presión de ingreso a las bombas para que no caviten, reducir el contenido de CO2 y O2, permite tener un recinto de recuperación de condensados y agregar aditivos
Unicamente asegura la presión de ingreso a las bombas mediante la elevación del mismo
¿Cual es el parámetro de criterio para que la alimentación de agua a la caldera sea con dos ramas de acuerdo a URSEA?
Presión mayor de 10 barg
Superficie de calefacción mayor de 10 m2
Superficie de calefacción mayor de 47 m2
Presión mayor de 7 barg.
¿Cuales son los mecanismos que generan deterioro, reducen el rendimiento y generan problemas operativos y accidentes que hace que se deba tratar el agua de alimentación a las calderas? Elimine las que no corresponden
Corrosión
Cavitación
Espuma
Incrustaciones
Abrasión
¿Que genera la presencia de CO2 y O2 disuelto en el agua?
Corrosión uniforme debido a PH bajos con reducción de espesores y afectación en el mediano plazo
Corrosión localizada ( pitting) con afectación en en un plazo menor que la corrosión uniforme
Favorece la formación de Incrustaciones: depósitos de sales no disueltas( Ca, Mg)
Promueven la formación de espuma y con ello favorece el arrastre de agua en la corriente de vapor.
¿Cual es el mecanismo de daño que se corrige con tratamiento del agua añadiendo químicos y que de no tratar genera una resistencia térmica perjudicando la refrigeración de los tubos y reduciendo el rendimiento del equipo en el medio plazo?
La corrosión, se forma una capa de óxido con baja conductividad que hace que disminuya el coeficiente de intercambio de calor, esto recalienta los tubos y promueve perdida de resistencia mecánica.
Incrustaciones formadas por depósitos de sales no disueltas( Ca, Mg) con baja conductividad térmica , genera una resistencia térmica perjudicando la refrigeración de los tubos y reduciendo el rendimiento del equipo. Ciertas sales forman barros y lodos que no se incrustan, para eso se hace el purgado
La generación de Espuma Facilitado por presencia de aceites o solidos en suspensión. Genera arrastre de líquido en la corriente de vapor empobreciendo su calidad. El líquido en la corriente de vapor genera erosión, dicha erosión adelgaza las paredes de la tubería reduciendo el intercambio de temperatura.
Tener un buen sistema de filtrado en caso de usar agua de río o pozo.
•Evitar presencia de aceites y/o grasas que pueden venir en el condensado por pérdidas de equipos ( fuel oil, lubricantes).
•Reducir concentración de sales
•Diseño y operación adecuados.
Las medidas tomadas arriba indicadas se realizan para evitar :
Incrustaciones
Corrosión
Formación de espuma
A) Agentes químicos capaces de captar iones de magnesio o calcio---------Fosfatos.
B) Ablandadores: recipiente con un producto para hacer reaccionar con sales de calcio y magnesio. ( Zeolitas, resinas )
Estas representan a las medidas tomadas para evitar el siguiente mecanismo de daño:
Corrosión
Formación de espuma
Formación de incrustaciones
La purga constante de caldera es una medida destinada a :
Controlar la concentración de una determinada especie en el agua, representa entre el 1-2% del Caudal másico de entrada de agua
Eliminar los barros formados
Recolectar agua para realizar anpalisis de PH mediante reactivos indicadores
Indique cuales son las características corresponden exclusivamente a una válvula de seguridad ( a diferencia de las vávulas de alivio) - Mas de una respuesta
Es una válvula que automáticamente, sin ayuda de ningún aporte de energía excepto el del fluido en cuestión,descarga una cantidad de fluido al superar cierto valor de presión
Existe un diferencial ajustable entre la presion de apertura y cierre. Presentan una curva de histeresis entre la apertura y el cierre ( Blow down)
Su función es mantener la presión en el interior de la caldera por debajo de un valor de operación seguro
Es una válvula que trabaja de forma intermitente abriendo y cerrando el obturador de manera proporcional a la sobrepresión asegurando la presion interna en límites de seguridad
Es una válvula de apertura rápida diseñada con un efecto hidrodinámico en el obrurador tal que cierra a una presión por debajo de la presión de apertura llevando el recipiente a valores seguros.
Tienen la función de informar sobre el estado del parámetro de interés. En base a esto, el operario puede verificar el correcto funcionamiento del sistema de control y tomar decisiones de operación
Sistemas de medicion
SIstemas de control
Enclavamientos
Son dispositivos que permiten la regulación manual o automática de la operación del equipo, que permiten mantenerlo operando en condiciones normales
SIstemas de medición
Sistemas de control
Enclavamientos
Son dispositivos de protección y bloqueo del Generador de Vapor o de algún sistema de este, cuyo objetivo es minimizar riesgos
Sistemas de medicion
Sistemas de control
Enclavamientos
Identifique los elementos de un lazo cerrado de control con realimentaciòn. El elemento identificado con 1 es:
Comparador entre el Set point y el valor medido
Set point o valor deseado
Valor medido
Señal proveniente del controlador
Identifique los elementos de un lazo cerrado de control con realimentaciòn. El elemento identificado con 2 es:
Comparador (entre el Set point y el valor medido) o controlador ( considerando el bloque anexo)
Set point o valor deseado
Valor medido
Señal proveniente del controlador
Identifique los elementos de un lazo cerrado de control con realimentaciòn. El elemento identificado con 5 es:
Comparador (entre el Set point y el valor medido) o controlador
Set point o valor deseado
Salida de Proceso
Señal proveniente del controlador
Identifique los elementos de un lazo cerrado de control con realimentaciòn. El elemento identificado con 6 es:
Comparador (entre el Set point y el valor medido) o controlador
Elemento sensor
Salida de Proceso
Señal proveniente del controlador
En un lazo de control , la ........................................................es la magnitud que se mide y se controla. Es un parámetro importante para el proceso que se lleva a cabo.
Variable manipulada
Variable controlada
En un lazo de control , la ........................................................es la variable que se modifica por la acción final de control.
Variable manipulada
Variable controlada
¿ que sostiene la presión de una caldera?
la presencia de incrustaciones que impiden la correcta transferencia de calor y no permite la refrigeración de los tubos.
La presión de la bomba del sistema de alimentación agua a la caldera y que se conecta en su descarga con la misma
un aumento del volumen específico del agua al cambiar de estado dentro de un recipiente a volumen constante
En una caldera que funciona ( sin controles automáticos) a combustible gaseoso o líquido si aumenta la presión de la caldera y se quiere volver a valores seguros se debe realizar lo siguiente.............
se debe apagar inmediatamente las bombas de alimentación
se debe reducir la llama del quemador y si es necesario apagarlo
Es importante el uso del stand pipe para................ ( puede haber mas de una afirmaciòn correcta)
Unicamente para poder instalar el manómetro y controles de presión
asegurar visualizar y controlar los niveles correctos independientemente de las fluctuaciones internas del recipiente
es útil para el empleo de gran cantidad de elementos y evitar afectar la resistencia del recipiente haciendo excesivas derivaciones
Permite instalar más de una válvula de seguridad en caso de requerirse
Los tres parametros de control mas importantes en una caldera humotubular son .....
Nivel de agua
medición de la presión de agua de alimentación
Estado de la combustión o llama en el hogar
Presión de la mezcla bifásica
medición de la temperatura de chimenea
Identifique el elemento:
Control modulante de presiòn
Sensor de temperatura
Presostato
Controlador
Indique que elementos se emplean para control on off
Manómetro bourdon
Transmisor
Presostato
Identifique a que elementos corresponde el sistema de control de nivel que se encuentra montado en la Caldera de la UTU la se hace referencia en los videos...
Magnetícos
Electrodos
Mc Donnell & Miller
Capacitivo
Indique con que equipo se puede ejercer una acción d econtrol modulante en vez de on off
Magnetícos
Electrodos
Mc Donnell & Miller
Capacitivo
El esquema se corresponde a un sistema de:
Medicion
Control modulante
Control on off
Enclavamiento
La variable controlada en este sistema es:
Nivel de agua
Caudal de ingreso de agua a la caldera
Presión de caldera
La variable manipulada en este sistema es:
Nivel de agua
Caudal de ingreso de agua a la caldera
Presión de caldera
El sistema de control de nivel mas eficiente se consigue .....
empleando un variador de velocidad al motor de la bomba de agua
Estrangulando con una válvula a la salida de la bomba
Enclavamientos por nivel de agua -- Bloqueos de Bajo Nivel y Muy Bajo Nivel
El Reglamento de Generadores de Vapor que como mínimo deben efectuar las siguientes acciones:
( MARQUE LAS QUE NO CORRESPONDAN)
Corte de suministro de combustible
Corte de agua
Se espera a que actúe el tapón fusible
·Activar alarma sonora
·Activación de señal lumínica en el tablero de control indicando “Bajo nivel” / “Muy Bajo Nivel”
·Apagado de ventiladores (si corresponde)
·Cierre de registros de aire de entrada y puesta en posición mínima de los registros de ventilador de tiro inducido (si corresponde)
Enclavamiento por presión - Bloqueo por Muy Alta Presión
El Reglamento de Generadores de Vapor exige la instalación de un Bloqueo por Muy Alta Presión, adicional e independiente al corte por alta presión de trabajo, que como mínimo debe efectuar las siguientes acciones:
Marque las que corresponden:
Corte de suministro de combustible
Corte de suministro de agua
·Activación de alarma sonora
· Activación de señal lumínica en el tablero de control indicando “Muy Alta Presión”
Apagado de ventiladores (si corresponde)
· Cierre de registros de aire de entrada y puesta en posición mínima de los registros de ventilador de tiro inducido (si corresponde)
¿Cada cuanto se debe reponer el tapón fusible?
1 año
5 años
6 meses
3 años
Respecto al posible aire presente en la caldera al encendido........
Siempre se opera con aire atrapado, por tratarse de un gas inerte y con bajo poder calorífico genera una protección adicional aislando al equipo reduciendo las pérdidas de calor a la atmósfera
Se espera a que el equipo llegue al régimen y lentamente se disuelva el aire en el agua debido al aumento de la temperatura del equipo
Es importante purgar el aire pues entorpece las mediciones y genera riesgos.
Indique a que elemento corresponde la imagen..
Detector de radiaciones visible: Comúnmente llamados célula fotoeléctrica o fotocélula, son sensibles a radiaciones con longitudes de onda entre 0,37 y 0,8 micrones.
Detector de radiaciones infrarrojas: Sensibles a longitudes de onda entre 0,8 y 2,6 micrones gracias a que el ánodo de sulfato de cobre disminuye su resistencia eléctrica y genera el pasaje de una corriente alterna hacia el cátodo
Detector de radiaciones ultravioletas: Denominados varillas de ionización, son sensibles a longitudes de onda entre 0,19 y 0,39 micrones
Indique a que elemento corresponde la imagen..
Detector de radiaciones visible: Comúnmente llamados célula fotoeléctrica o fotocélula, son sensibles a radiaciones con longitudes de onda entre 0,37 y 0,8 micrones.
Detector de radiaciones infrarrojas: Sensibles a longitudes de onda entre 0,8 y 2,6 micrones gracias a que el ánodo de sulfato de cobre disminuye su resistencia eléctrica y genera el pasaje de una corriente alterna hacia el cátodo
Detector de radiaciones ultravioletas: Denominados varillas de ionización, son sensibles a longitudes de onda entre 0,19 y 0,39 micrones.
Consiste en un tubo de cuarzo lleno de un gas con dos electrodos, que a partir del efecto de ionización del gas, genera una corriente que activa un relé cuando el tubo es expuesto a radiación UV.
Cuales elementos se emplean para sistemas de control de temperatura
Termostatos
Termómetros
Termocuplas
Identifique cual es la PMTA según URSEA
Es el valor de la presión al que se ajusta la apertura de la Válvula de Seguridad (presión de timbre y/o calibración).
Es la máxima presión de trabajo admisible, determinada mediante el empleo de los valores de esfuerzo admisible, las reglas de diseño y las dimensiones designadas en la norma de fabricación
Es el valor de presión que provoca la apertura completa de la Válvula de seguridad.
Es el valor de presión que provoca el cierre completo de la Válvula de seguridad
Es la presión que se fija para realizar la prueba hidráulica a la que se somete el equipo.
Identifique Superficie de calefacción
Es el área de las superficies donde ocurre la transferencia de calor en el Generadores de Vapor al estar en contacto la fuente de energía térmica por un lado, y el agua o vapor por el otro
Es el área del cilindro conformado para pa fabricación del recipiente a presión.
Es el área de la superficie donde migran las moleculas de vapor de agua dentro del seno del agua líquido al ocurrir el cambio de fase.
¿Cual es el parámetro de determina el tamaño de la caldera? Marque la que no corresponde
Presión de trabajo
Superficie de Calefacción
Caudal de vapor
Es donde se registran los principales eventos relacionados con la operación, mantenimiento y reparación del Generador de Vapor y el registro de los parámetros operacionales y controles químicos del agua que se realizan diariamente.......
Registro de mantenimiento
Libro diario
Manual de operación y mantenimiento
No se requiere realizar anotaciones pues son equipos que son inspeccionados periodicamente
¿ cual es el rango de valores de PH recomendado para el agua de ingreso a la caldera?
PH menores que 7 , para evitar formaciones de sedimentos.
7-12
Todo el rango
PH mayores que 7 para trabajar en el rango alcalino.
Todo Generador de Vapor debe disponer de al menos una válvula de seguridad.
¿Para un generador humotubular simple que funciona a fuel oil ¿Cuál es el criterio que exige la norma para que tengan más de una válvula de seguridad?
Caudal másico de vapor mayor a 1800 kg/h
Presión mayor a 47 bar
Superficie de calefacción mayor a 47 m2
Potencia mayor a 1175 KW
Válvulas de seguridad
La capacidad de descarga de la válvula (o las válvulas) de seguridad deberá ser tal que pueda (o puedan) descargar todo el vapor que el Generador de Vapor sea capaz de generar sin permitir que la presión se eleve por encima de X% . En ningún caso se puede superar el X% de la PMTA. Indique el valor de sobrepresión que corresponde
5%
6%
10%
3%
En un sistema de distribuicon de vapor que alimenta distintos equipos . Para asegurar la calida del vapor de llegada ......para reducir diámetros , menos aislación y perdidas. Asegura la calidad del vapor de llegada
Marque las que corresponde
Es conveniente distribuir en alta presión y colocar reductores cerca de los equipos
Es conveniente distribuir a la presión del equipo que trabaja a menor presión
La alta presión permite reducir diámetros, reducir requerimientos de aislación reduciendo pérdidas tanto térmicas como hidráulocas
Es conveniente trabajar a baja presión pues reduce los riesgos minimizando el espesor . Se reducen las pérdidas de presión en cañerías y las pérdidas térmicas
Los criterios de dimensionamiento del diámetro de cañerías responen a :
Presión atmosférica
Pérdidas de presión y velocidad de flujo
Temperatura del fluido
Presión interna del vapor a transportar
La velocidades recomendadas para el vapor saturado son :
Vapor saturado : 25 a 40 m/s para lineas cortas y medias y 15 m/s para lineas muy largas
Vapor sobrecalentado desde 50 a 70 m/s
Para todos los casos se considera v= 20 m/s
Vapor saturado : 15 -25 m/s para lineas cortas y medias y 40 m/s para lineas muy largas
Vapor sobrecalentado desde 10 m/s
Para todos los casos se considera v= 10 m/s
Para cañerias largas se el criterios de dimensionamiento por caida de presión determina el diametro de la linea por sobre el criterio de velocidad recomendada
Se supone una pérdida de presión del 20% y en base a esto de distribuye el vapor en un 20% por encima de la presión requerida
Se utilizan en la practica las formulas de perdida de carga de Fanning, Darcy, Programas de cálculo o tablas de ensayos provistas como fabricantes como Spirax Sarco
Se supone una pérdida de presión del 20% y en base a esto de distribuye el vapor en un 20% por encima de la PMTA
Los datos de entrada para la determinación son : Estado del vapor, presion de entrada a distribución, flujo de vapor Kg/ h y velocidad máxima recomendada
La longitud equivalente es:
El largo real de la cañería mas un 10%.
El largo de la tubería
El largo real de la cañería mas una longitud ficticia equivalente a las pérdidas de carga que agregan los accesorios del sistema.
Las pérdidas de carga de la instalación.
La formacion de condensado en un sistema de distribución de vapor saturado:
Indique las que corresponden
Representan un problema pues reduce la calidad del vapor entregado , reduce la vida de las instalaciones y equipos.
No representa un problema pues la condensación es muy pequeña y las gotas líquidas viajan con el vapor sin interferir en los procesos. En caso de acumularse se evacùan por trampas de condensado o se acumulan en piernas colectoras
Pueden producir golpes de ariete en la tubería
La descarga de condensado al sistema de retorno de condensado se realiza a través de :
válvulas semiabiertas conectadas a recipientes
el empleo de trampas de vapor
el empleo de válvulas de regulación
el empleo de recipientes intermedios
El esquema de una estación reductora de presión de vapor sigue el siguiente orden según el sentido de flujo:
Separador de gotas
Válvula de bloqueo
Filtro
Valvula reguladora
Válvula de bloqueo
Válvula de seguridad
Filtro
Válvula de bloqueo
Valvula reguladora
Válvula de bloqueo
Separador de gotas
Válvula de seguridad
Válvula de bloqueo
Filtro
Valvula reguladora
Válvula de bloqueo
Separador de gotas
Válvula de bloqueo
Valvula reguladora
Válvula de bloqueo
Válvula de seguridad
Existen dos métodos para evaluar el rendimiento de una caldera , el directo y el indirecto:
Indirecto:
η=Qt ( calor que sale con el vapor)/Qc( calor entregado a la caldera)
Diirecto
η= 100 - Sumatoria de todas las pérdidas ( Σ)
Directo:
η=Qt ( calor entregado a la caldera)/Qc( calor que sale de la caldera)
Indirecto
η= 100 - Sumatoria de todas las pérdidas ( Σ)
Directo:
η=Qt ( calor que sale con el vapor)/Qc( calor entregado a la caldera)
Indirecto
η= 100 - Sumatoria de todas las pérdidas ( Σ)
Directo:
η=Qt ( calor entregado a la caldera)/Qc( calor que sale de la caldera)
Indirecto
η= Qt / Sumatoria de todas las pérdidas ( Σ)
EL rendimiento de una buena caldera humotubular puede alcanzar :
se calcula en funcion de las temperaturas máximas y mínimas pudiendo alcanzar valores del 68 %
entre un 85 - 90%
no supera el 34% de acuerdo al límite de carnot
puede llegar al 50 % con superficies de recuperación de calor como en el ciclo combinado
La energía aprovechada a la salida de la caldera es:
h4= hu [ 540 + (100 – te) + 0.5 (tg – 100)]
h4= Pérdida por humedad del combustible en kcal/kg comb.
hu=Peso de humedad por cada kg de combustible.
h3= 9 h [ 540 + (100 – te) + 0.5 (tg – 100)]
h3= Pérdida por descarga de agua de combustión.
h=kg de hidrogeno por cada kg de combustible, en kg/kg comb.
9h= Peso de agua formada por cada kg de combustible.
540= Calor latente de vaporización del agua a 1 bar, en kcal/kg agua.
0.5=Calor especifico a presión constante del vapor de agua, en kcal/kg ºC
h1 = Gv (hv – ha) / Gcomb
h1= Energía entregada al vapor, en kcal/ kg combustible.
Gv= Producción de vapor de la unidad, en kg/h.
Gcomb= Consumo de combustible en kg/h.
hv= Entalpía del vapor producido, en kcal/kg.
ha= Entalpía del agua de alimentación, en kcal/kg.
h2=0.24 Ggs (ts – te)
h2= Pérdida por calor sensible en gases, en kcal/kg comb.
Ggs=Peso de gases secos, en kg gases secos/kg combustible.
ts= Temperatura de salida de los gases, en ºC
te= Temperatura de entrada de los gases, en ºC
h5 = c (CO / (CO + CO2) * 5670
h5= Pérdida por combustión incompleta en kcal/kg comb.
c=Peso de carbono, en kg/kg comb.
CO= Porcentaje de CO en los gases de combustión
CO2= Porcentaje de CO2 en los gases de combustión
CO / (CO + CO2) = Fracción del carbono que quema a CO
5670= 8100-2430= pérdida de energía por cada kg de carbono que quema a CO
Es combustible no quemado que se va por los humos es una pérdida que se contabiliza como :
Energía sensible pues esta a alta temperatura con la corriente de humos
Energía quimica o latente
Energía latente por arrastrar partículas de vapor de agua
