Maqinas Termicas
September 30, 2022 | Author: Anonymous | Category: N/A
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TECSUP
MAQUINAS TÉRMICAS
Tema:
Dilatación de Tuberías
Nro. DD-106 Página: Código: Semestre: IV Grupo: D Lab. N° 01
MAQUINAS TERMICAS
Laboratorio 01: Dilatación de Tuberías 5° Ciclo Mantenimiento de Maquinaria de Planta Grupo: D 2017-II 2017-II
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Dilatación de Tuberías
ATS DEL LABORATORIO Objetvos del ATS : Evitar riesgos en la ejecución del laboratorio Grupo- Integrantes: 1. Aragon Quispe Abel Alexander
5.Ortiz Flores Melina
2. Carcausto Quea Danithza
6. Cereceda Huillca Alberto
3. Lima Lima Angel Keny
7. Ccanre Taipe Edwin
4. Pampa Mamni Diego Yoel
8. Rodriguez Huisa Erick
Pasos básicos del trabajo a realizar Limpieza del área de trabajo.
Reconocimiento de herramientas de trabajo.
Verificación del estado de las tuberías. Instalación de los relojes comparadores y calibración del mismo. Aberturas de válvulas.
Riesgos presentes en cada paso Caída de objetos, cortes, tropiezos.
Cortes, caída de objetos.
Quemaduras, daños auditivos. Quemaduras.
Control de riesgo Uso de EPPs.
Uso de EPPs y uso correcto de las herramientas. Uso de EPPs.
Toma de datos. Cerrado de válvulas. Enfriamiento del modulo de dilatación. Análisis grafico de resultados. Devolución de herramientas de trabajo. Orden y limpieza.
Quemaduras y daños auditivos.
Quemaduras. Quemaduras.
Uso de guantes.
Mantener una distancia adecuada , uso de guantes y tapones.
Uso de guantes. Uso de guantes.
-
-
Caída de objetos, cortes y tropiezos. Caída de objetos, cortes y tropiezos.
Uso de EPPs.
Uso de EPPs.
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Dilatación de Tuberías
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1.- OBJETIVOS DE LABORATORIO - Determinar la dependencia de la dilatación de tuberías de diferentes diámetros y longitudes.
2.- FUNDAMENTO TEÓRICO Debido a un incremento inc remento de la temperatura, las tuberías se dilatan, el aumento de su longitud se calcula por:
∆ = ∆ Donde:
= Longitud inicial, mm.
= Coeficiente de dilatación 1/℃
∆ = Incremento de temperatura, ℃. Si queremos calcular el coeficiente de dilatación:
∆∆ = Este incremento de la longitud de una tubería debe ser controlado ya que de ser mucho, provocaría sobre esfuerzos e incluso el colapso de ellas. Con el objetivo de controlar las dilataciones se utilizan juntas de dilatación que tienen la función de absorber estas dilataciones.
3.- MATERAL Y EQUIPO A UTILIZAR 3.1 Módulo de dilatación de tuberías. 3.2 Tres bases magnéticas. 3.3 Tres relojes comparadores con una aproximación de 0.01 mm. 3.4 Un flexo metro. 3.5 Un termómetro. 3.6 Un destornillador plano. 3.7 Caldero. 3.8 Una manguera.
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Dilatación de Tuberías
4. PROCEDIMIENTO 4.1 Influencia de la longitud de la tubería: 4.1.1 Coloque relojes comparadores en la tubería de D.N. = 1⁄
′′, en tres tramos como se
2
muestra en el esquema.
4.1.2 colocar la lectura en ‘’O’’ en cada uno de los relojes comparadores.
4.1.3 Anote la temperatura inicial del tubo, °C. 4.1.4 Hacer pasar vapor por la tubería abriendo las válvulas necesarias. 4.1.5 Cunado los relojes comparadores se estabilicen, tomar las lecturas corr correspondientes espondientes dela dilatación (∆) para cada tramo así como la temperatura de la tubería con el termómetro digital y procede a llegar el siguiente cuadro.
Tramo
Lo(mm)
T final °C
(mm)
∆
Tinicial °C
(°C)
k
∆
L1
1240
1.52
20.9
37
16.1°C
7.6110−5
L2
2580
3.10
21.5
35
13.5°C
8.9010−5
L3
3840
5.15
27.5
29
1.5°C
8.9410−
4.1.6 cerrar la alimentación de vapor y enfriar el módulo de dilatación de tuberías con agua.
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4.2 Influencia del diámetro de la tubería:
4.2.1 Coloque los relojes comparadores en los extremos de la tubería de D.N. 1⁄2
, 1 , 1 1⁄2 ,
como se muestra en el esquema:
4.2.2 Colocar la lectura ‘’0’’ en cada uno de los relojes comparadores.
4.2.3 Anote la temperatura inicial de cada tubería. 4.2.4 Hacer pasar vapor por cada uno de las tuberías abriendo lentamente las válvulas necesarias. 4.2.5 Cundo los relojes comparadores se estabilicen tomar las lecturas correspondientes de la dilatación (∆) así como la temperatura final de las tube tuberías, rías, y proceder a llenar el siguiente cuadro.
Tramo
Lo(mm)
∆(mm)
Tinicial °C
T final °C
∆ (°C)
k
L1
3820
4.96
33.9
38°C
4.1°C
3.1710−
L2
3800
3.08
25.5
98°C
72.5°C
1.1210−5
L3
3840
2.83
25.4
108.3°C
82.9°C
8.8910−
4.2.6 Cerrar la alimentación de vapor y enfriar el módulo de dilatación de tuberías con agua.
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4.3 Influencias de la temperatura: 4.31 Coloque un reloj comparador en los extremos de la tubería de DN=1’’, como se muestra
en la figura:
4.3.2 Colocar la lectura en ‘’0’’ en cada uno de los relojes comparadores. 4.3.3 Anote la temperatura inicial del tubo. 4.3.4 Calibra el presóstato del caldero a una presión de 50 Psig. 4.3.5 Hacer pasar vapor por la tubería de DN = 1’’, abriendo lentamente las válvulas
necesarias. 4.3.6 Cerrar lentamente las válvulas del extremos extremos de la tubería de DN = 1’’.
4.3.7 Cuando el reloj comparador se estabilice toma la lectura de la dilatación ( ∆), así como de la temperatura final de la tubería con el termómetro digital. 4.3.8 cerrar el flujo de vapor hacia la tubería t ubería de DN = 1’’ y abrir lentamente la válvula que está en el extremo de la tubería de DN = 1’’, para despresurizar dicha tubería.
4.3.9 Enfriar el módulo de tubería con agua. 4.3.10 Realizar los mismos procedimientos anteriores calibrando el presóstato a 75 y 100 Psig 4.3.11 llenar el siguiente cuadro.
Temperatura final (°C)
Lo(mm)
∆(mm)
Tinicial °C
∆ (°C)
140°C
3800
3.03
25
115°C
6.9310−
100°C
3800
2.24
25
75°C
7.8610−
87°C
3800
2.86
25
62°C
1.2410−5
k
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5.
RESULTADOS
5.1 Para la experiencia de influencia de la longitud de la tubería realizar un grafico ∆ . . .
GRAFICA 1 6 5.15 5 4 3.103 L
Δ
3 2
1.52
1 0 Series1
1240
2580
3340
1.52
3.103
5.15
L
5.2
Calcule el valor de “K” promedio para la experiencia de influencia de la longitud de la
tubería.
7.611 ∗ 1100−5 + 8.90 8.90 ∗ 10−5 + 8.94 8.94 ∗ 10− = 7.6 3 0.010291 = 3 = 0.000343 1 = 3.43 3.43 ∗ 10 10− °
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5.3 Para la experiencia de influencia del diámetro de la tubería, realice el grafico ∆ . . .
GRAFICA 2
6 4.96 5
4 3.08 L Δ
3
2.83
2
1
0 Series1
1/2
1
1 1/2
4.96
3.08
2.83
DN Series1
5.4 Calcule el valor de “K” promedio para la experiencia de influencia del diámetro de la tubería.
3.177 ∗ 1100− + 1.12 3.1 1.12 ∗ 10−5 + 8.89 8.89 ∗ 10− = 3 0.00033709 = 3 = 0.0001123 1 = 1.12 1.12 ∗ 10 10− °
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5.5 Para la experiencia de influencia de la temperatura, realice el grafico ∆ . . ∆.
GRAFICA 3
3.5 3.03 3
2.68 2.24
2.5 2
L Δ
1.5 1 0.5 0 Series1
115 3.03
75 2.24
62 2.68
ΔT Series1
5.6
Calcule el valor de “K” promedio para la experiencia de inf influencia luencia de temperatura.
6.933 ∗ 1100− + 7.86 6.9 7.86 ∗ 10− + 1.21 1.21 ∗ 10−5 = 3 0.00002689 = 3 = 0.000008963 1 = 8.96 8.96 ∗ 10 10− °
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6.
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ANALISIS DE RESULTADOS
El siguiente cuestionario contribuirá con el análisis de los resultados para posteriormente definir sus conclusiones sobre la experiencia desarrollada. 6.1 Averigüe los valores de K para acero al carbono, aluminio y cobre. Antes de dar a conocer el valor de “K” (coeficiente de dilatación lineal) del acero al carbono,
aluminio y del cobre, entre otros. Daremos a conocer la definición de coeficiente de dilatación: dilatac ión:
COEFICIENTE DE DILATACION: El coeficiente de dilatación (o más específicamente, el coeficiente de dilatación térmica) es el cociente que mide el cambio relativo de longitud de longitud o volumen que se produce cuando un cuerpo sólido o un fluido dentro de un recipiente cambia de temperatura de temperatura provocando una dilatación una dilatación térmica. térmica. De forma general, durante una transferencia de calor, de calor, la la energía que está almacenada en los enlaces intermoleculares entre dos átomos dos átomos cambia. Cuando la energía almacenada aumenta, también lo hace la longitud de estos enlaces. Así, los sólidos normalmente se expanden al calentarse y se contraen al enfriarse; este comportamiento de res respuesta puesta ante la temper temperatura atura se expresa mediante el coeficiente de dilatación térmica (típicamente expresado en unidades de °C-1):
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6.2 ¿Qué tipo de juntas de dilatación se utilizan para absorber las dilataciones?
Se utilizan juntas de tipo: Axial
Angular
Universal Auto compensada Cuadrada
6.3 ¿Mediante que dispositivo orientaría las dilataciones en un sistema de tuberías? Las guías de alineación Los anclajes
6.4. Averigüe que datos se deben conocer para seleccionar una junta de dilatación axial
Las juntas de expansión axial están destinadas destinadas a absorber movimie movimientos ntos axiales de compresión o extensión en tramos rectos de cañerías y entre puntos fijos. Está constituida por un fuelle, un caño guía interno y terminales, siendo siendo una de las formas más simples en juntas de expansión. Están proyectadas para una vida útil de 1000 ciclos, para para un movimiento axial máximo, lateral máximo (sin caño guía) o bien la combinación de los dos movimientos.
Para la adopción de la junta de expansión axial simple debe seguir los siguientes criterios: Ser aplicadas en sistemas que operan con bajas presiones medias. Tener la posibilidad de instalar puntos fijos y guías unidireccionales axiales,
correctamente dimensionados. No deben ser instaladas en línea con máquinas o equipos sensibles debido a los altos esfuerzos que las juntas transmiten.
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No deben ser instaladas en cañerías donde exista la posibilidad de convivir no solo la
dilatación axial sino también movimientos laterales y angulares, dado que una junta de expansión axial no está proyectada para absorberlos. Otros criterios que se pueden considerar. Presión máxima de servicio Diámetro de las tuberías Coeficiente de dilatación térmica
Diagrama de dilatación térmica
Bibliografía: Recuperado de www.dinatecnica.com.ar 6.5. ¿A cuántos metros de separación deben instalarse las juntas de dilatación? Las distancias máximas recomendadas entre la junta de expansión y las guías unidireccionales pueden extraerse en la tabla a.
Tabla a. Distancias máximas entre guías.
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OBSERVACIONES El vapor del agua que sale de la caldera hace que el acero al carbono se dilate, pero
esto no es tan grande por eso utilizamos el aparato de dilatación (reloj comparador con una aproximación de 0.001mm) para poder comprobar cuantos milímetros ha incrementado.
CONCLUSIONES
En conclusión, podemos decir que, Cuando aumentamos la temperatura se incrementa
la distancia media entre los átomos debido a la absorción de energía, esto conduce a la dilatación del cuerpo sólido conforme se eleva la temperatura. Por lo que observamos que el coeficiente de dilatación térmica lineal es una constante de proporcionalidad que relaciona la dilatación con la variación de temperatura y ésta constante es propia de cada material. Según nuestra experiencia hemos obtenido, como ejemplo de acero al carbono de DN 1” lo siguiente resultado.
Coeficiente de dilatación lineal del acero al carbono de DN 1” experimental:
o
1.24 x 10-5 o Coeficiente de dilatación lineal de acero al carbono teórico: 1.08 x 10-5
Se comprueba que la relación entre el cambio de longitud y la variación de
temperatura, sigue una relación lineal determinada por el coeficiente de dilatación térmica lineal.
El coeficiente de dilatación térmica lineal no se encuentra condicionado de forma
significante por el diámetro de la tubería, sino según sea el material. El aluminio con 2,3x10-5, por ejemplo, se dilata dos veces más que el hierro con 1,1x10-5.
Por último, es importante tomar en cuenta el fenómeno de dilatación térmica para
cualquier diseño industrial, como en el caso experimental de generador de vapor con más razón ya que las l as temperaturas de servicio que pueden alcanzar son elevadas por ello el fenómeno de la dilatación de las tuberías y sus posibles consecuencias hay que tener muy en cuenta por ello: Los compensadores de dilatación lineal tienen un uso importante en el o proceso de diseño debido a que estos logran anular de forma efectiva el fenómeno de la dilatación térmica térmic a contrarrestando las fuerzas que este genera.
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