ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO

UNIDAD DE NIVELACIÓN

CICLO DE NIVELACIÓN: SEPTIEMBRE 2013 / FEBRERO 2014

PROYECTO NTEGRADOR DE SABERES

SISTEMA DE ACUMULACIÓN Y CONSERVACIÓN DE AGUA CALIENTE

1.- DATOS INFORMATIVOS

NOMBRES Y APELLIDOS: FELIX GUERRERO

BRAYAN CARDENAS FAUSTO OROZCO DANIEL MIGUEZ ANDRES FRIAS CRISTIAN JACOME

FECHA: 26 de Enero del 2014

RIOBAMBA–ECUADOR

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AGRADECIMIENTO

Agradecemos a nuestro señor, por estar en cada instante de nuestras vidas; al Ing. Diego Granda por brindarnos su asesoramiento y todo su apoyo experimental; a la Ing. Ernesto Noboa por orientarnos en cada momento; a la ESPOCH por brindarnos la oportunidad de seguir cada una de nuestras metas propuestas, personas y amigos que de alguna manera colaboraron con la realización de este proyecto.

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DEDICATORIA

Este proyecto está dedicado a

personas interesadas en investigar

nuevas formas de ahorrar energía y

también de mejorar la economía de

nuestro país para contribuir al

desarrollo de la humanidad. Por tal

motivo hemos investigado una

manera más de ahorrar un derivado

del petróleo la cual ayuda al medio

ambiente y al ecosistema del país.

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ÍNDICE

CAPITULO I

1. PROBLEMA 11.1. TEMA 11.2. INTRODUCCION 11.3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 11.4. FORMULACION DEL PROBLEMA 11.5. JUSTIFICACION 11.6. OBJETIVOS 11.6.1. OBJETIVO GENERAL 11.6.2. OBJETIVO ESPECIFICO 11.7. HIPOTESIS 1

CAPITULO II

2. MARCO TEORICO 12.1. DEFINICION 12.2. ACUMULADORES 12.2.1. ACUMULADORES DIRECTOS 12.2.2. ACUMULADORES INDIRECTOS 12.2.3. LEGIONELOSIS 12.3. USO DE LA ENERGÍA 12.3.1. ENERGÍAS UTILIZABLES 12.3.2. UTILIZACION DEL GAS (GLP) 12.3.3. PODER CALORÍFICO 12.3.4. PODER COMBURÍVORO 12.4. TIPOS DE GASES 12.4.1. GAS CIUDAD 12.4.2. GAS NATURAL 12.4.3. GAS BUTANO 12.4.4. GAS PROPANO 12.5. AISLANTE TÉRMICO 12.5.1. AISLANTE TÉRMICO USADO 12.5.2. CUANTIFICACIÓN DE SUS PROPIEDADES 12.5.3. CUANTIFICACIÓN DE SUS PROPIEDADES 12.6. MATERIALES AISLANTES TÉRMICOS 12.6.1. ALUMINIO 1

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2.6.2. CORCHO 12.6.3. ALGODÓN 12.6.4. LINO 12.6.5. CÁÑAMO 12.6.6. VIRUTAS DE MADERA 12.6.7. FIBRA DE MADERA 12.6.8. LANA DE MADERA 12.6.9. ALGAS 12.6.10. LANA DE ROCA 12.6.11. MANTA 12.6.12. PANELES RÍGIDOS 12.6.13. LANA DE VIDRIO 12.6.14. LANA NATURAL DE OVEJA 12.6.15. VIDRIO EXPANDIDO 12.6.16. FRAGMENTO DE POLI ESTIRENO EXPANDIDO 12.6.17. ESPUMA DE POLIETILENO 12.6.18. FILM ALVEOLAR DE POLIETILENO………………… 12.6.19. ESPUMA DE POLIURETANO………………………… 12.6.20. MUESTRA DE ESPUMA DE POLIURETANO DE ALTA DENSIDAD 12.7. TANQUES……………………………………………………………… 12.7.1. TIPOS DE RECIPIENTES……………………………………… 12.7.2. POR SU USO………………………………………… 12.7.3. POR SU FORMA……………………………………………………… 12.8. TIPOS DE TAPAS DE RECIPIENTES BAJO PRESION INTERNA……

12.8.1. TAPAPLANAS…………………………………… 12.8.2. TAPAS TORIESFERICAS…………………………………………… 12.8.3. TAPAS SEMIELIPTICAS……………………………… 12.8.4. TAPAS SEMIESFERICAS………………………………………… 12.8.5. TAPAS CONICAS…………………………………………… 12.8.6. TAPASTORICONICAS………………………………… 12.9. MATERIALES PARA RECIPIENTES A

PRESIÓN………………………… 12.9.1. ESPECIFICACIONES DE LOS ACEROS………………………… 12.10. CLASES DE MATERIALES…………………………………………… 12.10.1. ACEROS AL CARBON 12.10.2. ACEROS DE BAJA ALEACION 12.10.3. ACEROS DE ALTA ALEACION………………………… 12.10.4. MATERIALES NO FERROSOS ………………………… 1

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2.11. PROPIEDADES QUE DEBEN TENER LOS MATERIALES PARA SATISFACER LAS CONDICIONES DE SERVICIO……………………… 1

2.11.1. PROPIEDADES MECANICAS………………………………… 12.11.2. PROPIEDADES FISICAS…………………… 1

2.12. CÁLCULO…………………………………. 12.13. ALTURA Y VOLUMEN DEL TANQUE…………………………………

12.14. PRESION 12.15. PRESIÓN DE UN GAS……………………………………………… 12.16. PROPIEDADES QUMICAS 12.17. DENSIDAD 12.18. SOLDABILIDAD 12.19. ELEMENTOS DE UN TANQUE 12.20. QUEMADORES 1

2.20.1. GENERAL 12.20.2. INYECTORES 12.20.3. QUEMADOR PRINCIPAL 12.20.4. QUEMADOR PILOTO 1

2.21. ELEMENTOS AUXILIARES 12.21.1. TERMOSTATO 1

2.22. ELEMENTOS DE SEGURIDAD 12.22.1. VÁLVULA DE CORTE DE GAS POR FALTA DE LLAMA 1 2.22.2. VÁLVULAS DE SEGURIDAD COMPLEMENTARIAS 12.22.3. GRIFO DE PURGA 12.22.4. NODO DE PROTECCION CATÓDICA 1

2.23. SISTEMA DE VENTILACIÓN 12.23.1. INTERCEPTOR DE CONTRACORRIENTE 12.23.2. CAÑERIA INTERNA 1

2.24. CONEXIONES DE AGUA Y GAS 12.24.1. CUPLAS AISLANTES 12.24.2. AISLACION TÉRMICA 12.24.3. REGULADOR DE PRESION DE GAS 12.24.4. TUVO DE BAJA DE AGUA 1

2.25. TEMPERATURAS 12.25.1. MAXIMAS TEMPERATURAS ADMISIBLES 12.25.2. RENDIMIENTO TERMICO 12.25.3. TUVO DE BAJA DE AGUA 12.25.4. CAPACIDAD DEL TANQUE 1

2.26. MARCO CONCEPTUAL 12.26.1. MATERIALES AISLANTES TERMICOS 1

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2.26.2. LANA NATURAL DE OBEJA 12.26.3. RECIPIENTES 12.26.4. POR SU FORMA 12.26.5. TIPOS DE TAPAS DE RECIPIENTES BAJO PRESION INTERNA 12.26.6. TAPA TORISFERICAS 12.26.7. MATERIALES PARA RECIPIENTES A PRESION 12.26.8. ESPECIFICACIONES DE LOS ACEROS 12.26.9. ACEROS DE ALTA ALEACION 12.26.10. QUEMADORES 12.26.11. GENERAL 12.26.12. ELEMENTOS AUSILIARES 12.26.13. VALVULA DE CORTE DE GAS POR FALTA DE LLAMA 12.26.14. CONEXIONES DE AGUA Y GAS 12.26.15. RENDIMINETO TERMICO 12.26.16. TUVO DE BAJA DE AGUA 1

2.27. MARCO JURIDICO 1

CAPÍTULO III

3. MARCO METODOLÓGICO………………………………… 13.1. ENFOQUE METODOLOGICO 13.1.1. TECNICAS E INSTRUMENTOS A EMPLEAR 13.1.2. ASPECTOS METODOLOGICOS……………………………………… 13.1.3. MATRIZ DEL PLAN DE TRABAJO ………………………………… 1

3.1.4. TÉCNICA DE RECOLECCIÓN DE DATOS…………………… 13.2. TÉCNICA DE PROCESAMIENTO DE ANÁLISIS DE DATOS:……… 13.3. ESTUDIO DEL DIAGNOSTICO………………………… 1

CAPITULO VI

4. PROPUESTA DEL PROYECTO 14.1. ESTUDIO DIAGNOSTICO 1

4.2. FACTIBILIDAD…………………………………………… 14.3. DISEÑO DE LA PROPUESTA …………………………… 14.3.1. MATERIALES………………………………………… 14.4. APLICACIÓN PRACTICA DE LA PROPUESTA 14.4.1. PROCEDIMINETO 14.4.2. CALCULOS 1

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CAPITULO V 1

5.1 CONCLUSIONES………………………………………………… 15.2. RECOMENDACIONES………………………………………………… 1BIBLIOGRAFIA………………………………………………… 1ANEXOS…………………………………………………… 1

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CAPÍTULO I

1. PROBLEMA

1.1 TEMA

SISTEMA DE ACUMULACIÓN Y CONSERVACIÓN DE AGUA CALIENTE A GAS DOMÉSTICO

1.2. INTRODUCCIÓN:

El presente proyecto trata de un sistema que acumula agua caliente con tan solo una encendida de gas doméstico convertida en llama que calienta el agua, y la mantiene caliente durante un largo lapso de tiempo, dando como resultado el ahorro de gas doméstico y a su vez de dinero. Teniendo el principio de un calefón, nuestro sistema de acumulación pretende no solo calentar el agua, sino también mantenerla almacenada, siendo un sistema mucho más seguro y ahorrativo para todas las personas que llegasen a usar el acumulador de agua.

1.3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

El peligro que comúnmente se corre en el hogar o cualquier lugar con un sistema de calefacción de agua, como un calefón o un sistema de calentamiento de agua a base de electricidad o paneles solares es muy alto, ya que a pesar de que los sistemas de calentamiento de agua corren por pruebas regulares de mantenimiento no son del todo seguras; provocando así un posible accidente.

Los calentadores de agua mediante resistencias eléctricas su consumo es muy alto y perjudica a la economía de la mayoría de gente además de esto provocan accidentes como son los incendios o corto circuitos y este método tiene que estar fuera del alcance del agua o rayos del sol porque con más facilidad ocurriría accidentes.

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Los calefones tienen un sistema continuo y no de acumulación por lo tanto ocupa mayor cantidad de combustible este método perjudica no solo la economía sino al medio ambiente como es un sistema continuo expulsa una gran cantidad de dióxido de carbono provocando la destrucción de la capa de ozono.

Los calentadores a base de paneles solares este sistema es muy costoso es efectivo cuando en nuestro país exista las cuatro estaciones del año este sistema es común en los países altos en nuestro país se podría colocar lo malo es que no sabemos con exactitud cuando son días soldados, nubloso y lluvioso pero es posible que caliente pero no tendrá todo el día agua caliente solo será momentos en cambio con el acumulador de agua sí.

Nuestro proyecto es muy factible no dañara al medio ambiente se ahorra energía y mucho dinero la instalación es sencilla se puede colocar en cualquier lugar de su casa sirve también para un hotel, condominios, etc.

1.4. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

Sabiendo de la existencia de sistemas calentadores de agua para uso diario, realizando un mantenimiento regular pero que a su vez no son del todo seguros ¿Usaría usted un sistema calentador de agua, que a pesar del mantenimiento dado a la misma, puede ser propenso a un fallo, causando accidentes letales e incluso, en algunos casos, la muerte?

1.5. JUSTIFICACIÓN

El presente proyecto está destinado a ayudar a todas las personas que desean un sistema de agua caliente que funcione con eficacia y seguridad; pero a la vez que sea económico y sumamente duradero. Logrando así la meta y el fin de nuestro proyecto; un sistema que proporciona agua caliente para toda la casa, con tan solo un gasto de combustible cada 3 días, logrando así un ahorro de gas doméstico y por ende un ahorro considerable de dinero.

Este proyecto ayudara una mejor conservación del ambiente ya que no expulsa demasiado dióxido de carbono y nos ayudara a mantener un ecosistema fuera de peligro que puede provocar la muerte de los seres vivos.

1.6. OBJETIVOS:

1.6.1. OBJETIVO GENERAL:

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Implementar un sistema acumulador de agua con el propósito de conservar el mayor tiempo posible de agua caliente en un tanque, asimilando la función de calefón, pero disminuyendo los niveles de uso de gas.

1.6.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Encontrar una forma adecuada para el ahorro de un 70 a 80 % de gas doméstico ayudando totalmente a un ahorro de dinero.

Demostrar que el tanque de acumulación de agua caliente a gas es seguro y eficiente.

Ayudar a las personas a disminuir el coste monetario para un sistema de agua caliente, utilizado diariamente en los hogares.

1.7. HIPÓTESIS

Lograr un sistema de calefacción de agua, que a su vez la almacena durante un largo lapso de tiempo, siendo un sistema totalmente seguro y eficaz, ayudando a las personas a mantener un ahorro constante tanto de gas doméstico como de dinero, ayudando también al medio ambiente.

CAPÍTULO II

2. MARCO TEÓRICO

TANQUE ACUMULADOR Y CONSESRVADOR DE AGUA MEDIANTE GAS

1.1. DEFINICIÓN

Se denomina Acumulador de Agua al depósito acumulador con producción de agua caliente sanitaria.

Depósito donde se acumula el agua que posteriormente se destina al consumo doméstico, bien para grifos y ducha, bien para el sistema de calefacción. El acumulador suele ser también calentador, ya que el sistema que acumula el agua se encuentra en su interior.

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Los acumuladores de agua caliente son un elemento clave en la instalación, ya que permiten almacenar el agua calentada durante el día para ser consumida cuando convenga. Gracias a ellos se puede disponer de agua caliente durante las 24h del día, y por eso tienen que estar muy bien aislados.

Un acumulador está formado por un depósito con un serpentín en el interior, por el que circula el fluido caliente que procede de los captadores solares y que cede el calor al agua que lo rodea, y perfectamente aislado con espuma dura y polietileno.

Otra conformación de los acumuladores es el doble envolvente, un depósito dentro de otro. En el interior se aloja el agua a calentar y por el exterior circula el fluido caliente procedente de los captadores solares. De esta forma se obtiene una mayor superficie de contacto.

Los acumuladores permiten integrar perfectamente la energía solar térmica a un sistema de calefacción a gas o gas-oíl, siendo el elemento en el que confluyen los aportes energéticos de los captadores y la caldera.

Para ello se utilizan acumuladores con doble serpentín, el inferior para el líquido procedente de los captadores solares (a menor temperatura) y el superior para agua procedente de la caldera (a mayor temperatura); o acumuladores de doble envolvente estratificados, donde el depósito exterior está dividido por zonas a distinta temperatura, la inferior para solar térmica y la superior para la caldera.

1.2. ACUMULADORES

En un depósito se calienta el agua mediante una caldera exterior, para tener, en cualquier momento, suficiente cantidad para los usos previstos en la instalación. Este sistema, que se llama centralizado, además puede preparar el agua para un solo usuario (una sola vivienda o local) o para muchos usuarios (sistema colectivo). Si el depósito de acumulación y las conducciones son de tamaño suficiente, pueden utilizar el servicio muchos puntos a la vez. Desde el punto de vista energético, es mucho más eficiente que el siguiente. En el caso de un solo usuario, también puede calentarse mediante una resistencia eléctrica situada dentro del acumulador, aunque el calentamiento es lento dado la potencia que puede dar la electricidad, por razones económicas.

Puede acumularse el agua a diversas temperaturas. Cuanto mayor sea, mayor cantidad de calor se guarda en el acumulador. Como lo más corriente es usar el agua caliente mezclada con fría, se puede conseguir la temperatura deseada manipulando los mandos de la grifería, pero algunos usos requieren temperaturas superiores (lavadoras, lavavajillas) y se usa directamente. Normalmente se acumula a una temperatura de 60 ºC (que de vez en cuando conviene subir hasta 70 ºC para prevenir la Legionelosis). Cuando la distribución es con

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tuberías de acero galvanizado, no debe superarse la de 58 ºC, puesto que a mayores temperaturas ataca la protección galvánica, destruyéndola, y empieza a corroerse el acero sin protección. También, las aguas duras depositan las sales disueltas, en forma de carbonatos insolubles cuando la temperatura supera los 60 ºC, y se depositan precisamente en los elementos de calentamiento (intercambiadores, resistencias eléctricas), que están a mayor temperatura que el agua; el problema es que estas sales depositadas son un eficaz aislante térmico, con lo que reducen el rendimiento de estos dispositivos.

2.2.1 ACUMULADORES DIRECTOS

En muchos casos, como en pequeños hoteles, gimnasios, colegios, grandes viviendas unifamiliares, se requiere facilidad de instalación y la posibilidad de abastecer grandes demandas simultáneas. Es decir, demandan un aparato con gran capacidad, y que pueda ser alimentado, incluso por una pequeña bombona de butano o propano.

2.2.2. ACUMULADORES INDIRECTOS

El complemento ideal para una caldera de calefacción, independientemente de si ésta funciona con gas o gasóleo, o si es de montaje mural o de pie, es un depósito que permita al sistema, la producción de agua caliente en suficientes cantidades como para abastecer varios puntos de consumo.

La energía de la caldera será utilizada para calentar el agua depositada en el acumulador, y sólo cuando esta demanda esté satisfecha, la caldera utilizará su potencia en el calentamiento del circuito de calefacción.

2.2.3. LEGIONELOSIS

Un problema posible del uso del ACS es la Legionelosis. La bacteria legionela prolifera en el agua con un cierto grado de suciedad (óxidos, que proceden de la instalación, y materia orgánica, de la propia red) y entre las temperaturas de 20 y 50.55 °C, y llega al humano por medio de aerosoles (agua pulverizada en aire), a través de la respiración. Es decir, una situación que se da en la ducha casi siempre, por lo que en los distintos países hay legislación o normativa para prevenirla.

2.3. USO DE LA ENERGÍA

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La preparación de ACS requiere bastante cantidad de energía y es uno de los mayores consumos de la edificación residencial, suponiendo cantidades entre un 20% y un 40% del total del consumo.

Por estas razones, entre otras cosas, es necesario que las conducciones y depósitos acumuladores estén aislados térmicamente para minimizar las pérdidas de energía.

2.3.1. ENERGÍAS UTILIZABLES

Para la preparación por acumulación se pueden utilizar prácticamente todos los tipos de energía: electricidad, gasóleo, gas natural, gases licuados de petróleo (GLP: butano y propano), etc. Para la preparación se utilizan preferentemente los gases (natural canalizado y los GLP) y, raramente, el gasóleo.

Cada vez más, debido a su menor impacto ambiental y al previsible agotamiento a medio plazo de las reservas de combustibles fósiles como el petróleo (y, en la práctica, a las nuevas normas nacionales que van obligando a que al menos una parte del ACS de las nuevas edificaciones se obtenga a partir de energías renovables), el agua caliente sanitaria se obtiene mediante la energía solar térmica, energía geotérmica o calores residuales, que debe prepararse necesariamente por acumulación.

2.3.2. UTILIZACION DEL GAS (GLP)

La combustión del gas tiene las ventajas de ser limpia, no genera residuos, ni hollín, tampoco subproductos peligrosos para el ambiente. Por otro lado, los gases poseen una gran capacidad calorífica.

El suministro del gas puede darse a través de una red de abastecimiento público, como en el caso de gas natural.

También se puede obtener por suministro privado, para el butano y el propano. En estos casos, las instalaciones interiores presentan características diferentes, aunque pueden tratarse a un tiempo ya que en lo referente a materiales, condiciones de ejecución y seguridad, son similares.

Las instalaciones de gas deben ser ejecutadas correctamente y según la normativa en vigor; debe cuidarse los materiales empleados y sus uniones.

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Debe tenerse en cuenta que un escape de gas es muy peligroso, puede acarrear desgracias por pérdidas de vidas humanas, destrucción del edificio y hasta de las construcciones linderas...

2.3.3. PODER CALORÍFICO

El poder calorífico es la cantidad de calor que se obtiene de su combustión.

Se relaciona directamente con su densidad en condiciones normales, ya que cuanto más denso es el gas, más hidrocarburo por metro cúbico contendrá, y mayor será el calor obtenido por la combustión.

También influyen en el poder calorífico, las características químicas del gas:

En el caso del gas propano, a pesar de tener menor densidad que el gas butano, posee mayor poder calorífico.

El gas natural tiene menos densidad que el butano y el propano, y su poder calorífico es similar a éstos dos. Por el contrario, el gas ciudad posee un poder calorífico inferior a los anteriores.

2.3.4. PODER COMBURÍVORO

El poder comburívoro indica la cantidad de aire que se requiere en la combustión del gas.

En comparación, los gases propano y butano necesitan mayor cantidad de aire que el gas natural.

Esta información nos sirve para saber qué aportaciones de aire se necesitan en las salas de calderas y qué superficie de ventilación requiere.

2.4. TIPOS DE GASES

2.4.1 GAS CIUDAD

El Gas Ciudad o manufacturado se obtiene de la mezcla de varios gases. El que se encuentra en mayoría procede de la reducción del carbón de hulla en coke.

Posee un bajo poder calorífico y requiere de grandes factorías para su obtención. Actualmente ya no se utiliza.

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2.4.2. GAS NATURAL

El Gas Natural se obtiene directamente de yacimientos naturales, casi siempre asociado a los yacimientos petrolíferos.

Casi no necesita de manufactura, se transporta a través de gasoductos a lo largo de grandes distancias.

El Gas Natural que se consume en España procede en su mayoría del norte de África y de Siberia; se distribuye por las redes de abastecimiento público y su precio es muy competitivo en relación al propano y al butano.

Esencialmente está compuesto de metano; es mucho más ligero que el aire.

2.4.2 GAS BUTANO

El Gas Butano se obtiene del refinado de petróleo crudo, por eso de lo denomina Gas

Licuado de Petróleo (G.L.P.).

Se distribuye en envases con un máximo de 15 kg.; sirven para el consumo de aparatos individuales como cocinas o calentadores de agua. El gas butano, a temperaturas cercanas a los 0ºC no llega a la presión suficiente de vapor como para vencer la presión atmosférica y salir del envase.

2.4.3. GAS PROPANO

El Gas Propano también es un Gas Licuado de Petróleo. Se emplea en instalaciones centralizadas, con un depósito exterior que es llenado por la compañía suministradora, o se expende en botellas de 20 kg.

Este gas es más pesado que el aire y tiene mayor poder calorífico que el gas butano, sin tener problemas con las bajas temperaturas.

En zonas donde no existe red de abastecimiento de gas natural, se utiliza el gas propano envasado en depósitos comunales.

2.5. AISLANTE TÉRMICO

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2.5.1. AISLANTE TÉRMICO USADO EN UNA CABINA DE UN BOEING 747-8.

Un aislante térmico es un material usado en la construcción y la industria y caracterizado por su alta resistencia térmica. Establece una barrera al paso del calor entre dos medios que naturalmente tenderían a igualarse en temperatura, impidiendo que entre o salga calor del sistema que nos interesa (como una vivienda o una nevera).

Uno de los mejores aislantes térmicos es el vacío, en el que el calor sólo se trasmite por radiación, pero debido a la gran dificultad para obtener y mantener condiciones de vacío se emplea en muy pocas ocasiones. En la práctica se utiliza mayoritariamente aire con baja humedad, que impide el paso del calor por conducción, gracias a su baja conductividad térmica, y por radiación, gracias a un bajo coeficiente de absorción.

El aire sí transmite calor por convección, lo que reduce su capacidad de aislamiento. Por esta razón se utilizan como aislamiento térmico materiales porosos o fibrosos, capaces de inmovilizar el aire seco y confinarlo en el interior de celdillas más o menos estancas. Aunque en la mayoría de los casos el gas encerrado es aire común, en aislantes de poro cerrado (formados por burbujas no comunicadas entre sí, como en el caso del poliuretano proyectado), el gas utilizado como agente espumante es el que queda finalmente encerrado. También es posible utilizar otras combinaciones de gases distintas, pero su empleo está muy poco extendido.

2.5.2. CUANTIFICACIÓN DE SUS PROPIEDADES

La cuantificación de las propiedades de un aislante es compleja, ya que cada material reacciona de manera diferente ante las diferentes trasmisiones del calor: radiación,

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convección, conducción, calor latente/calor sensible... y también según la temperatura a la que se encuentre.

Para comparar materiales y realizar cálculos se utiliza habitualmente el coeficiente de conductividad térmica, que mide únicamente la conducción. Para que la comparación del coeficiente de dos materiales sea correcta, este debe ser medido a la misma temperatura en ambos.

2.6. MATERIALES AISLANTES TÉRMICOS

Existen muchos tipos de aislante térmico, alguno de los cuales se ha abandonado a lo largo de la historia.

2.6.1. ALUMINIO

Las pérdidas térmicas pueden ser por cambio de estado (evaporación), por contacto (o convección) o por radiación (que crece con la cuarta potencia de la diferencia de temperaturas), logrando el aluminio reflejar, y así reducir, en un 97% las pérdidas por radiación térmica (tanto para enfriar protegiendo del sol, como ante el frío, para conservar el calor interior), siendo esta propiedad independiente del espesor de la capa de aluminio. Además el aluminio ofrece otra ventaja, al ser totalmente estanco/impermeable, e impedir el paso de agua y aire, bloqueando así las pérdidas por convección.

2.6.2. CORCHO

Es el material empleado desde más antiguamente para aislar. Normalmente se usa en forma de aglomerados, formando paneles. Habitualmente, estos paneles se fabrican a partir de corcho triturado y hervido a altas temperaturas. En general, no es necesario añadir ningún aglomerante para compactar los paneles.

Su contenido en agua es inferior al 8%, y está compuesto en un 45% por suberina. Estas dos condiciones hacen que sea un producto imputrescible, al que no hay que tratar para protegerlo de hongos o microorganismos, al contrario que la madera.

Otra ventaja respecto a otros materiales aislantes es la elevada inercia térmica que presenta. Esta característica lo convierte en un material idóneo para sistemas de aislamiento térmico por el exterior S.A.T.E.

El 53% de la producción mundial de corcho se realiza en Portugal, y el 32% en España.

Densidad: 110 kg/m3 normal, 100-160 (en placa), 65-150 (del árbol)

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Coeficiente de conductividad térmica: 0,039 W/(m·K) (según EN 13170 - 0,04 a 0,055)

μ (resistividad al paso de vapor de agua) - 30 a 75 (del árbol), de 92 MN·s/g·m (en placa aglomerada)

c (calor específico) de 1600 a 1800

2.6.3. ALGODÓN

Se trata de papel de una manta de algodón.

Densidad: 25-40 kg/m3 (lana soplada), 20-60 kg/m3 (lana en manta)

Coeficiente de conductividad térmica: 0,04 W/(m·K)

mu - 1 a 2 (?)

c (calor específico) aproximadamente 840 J/(kg·K)

Cáscaras de trigo, escanda

Densidad: 90 kg/m3 (prensado)

Coeficiente de conductividad térmica: 0,06 W/(m·K)

mu - 1 a 2

c (calor específico) aproximadamente - J/(kg·K)

2.6.4. LINO

Densidad: 40-50 kg/m3 (materia prima), 20-40 kg/m3 (en manta)

Coeficiente de conductividad térmica: 0,04-0,05 W/(m·K)

mu - 1 a 2

c (calor específico) aproximadamente 1500 J/(kg·K)

2.6.5. CÁÑAMO

Densidad: 150 kg/m3 (raspaduras), 20-40 kg/m3 (en manta)

Coeficiente de conductividad térmica: 0,04-0,08 W/(m·K)

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mu - 1 a 2

c (calor específico) aproximadamente 1500 J/(kg·K)

2.6.6. VIRUTAS DE MADERA

Densidad: 70 kg/m3 (densidad aparente)

Coeficiente de conductividad térmica: 0,045 W/(m·K)

mu - 2

c (calor específico) aproximadamente - J/(kg·K)

2.6.7. FIBRA DE MADERA

Densidad: 30-60 kg/m3 (soplado), 130-250 kg/m3 (en manta)

Coeficiente de conductividad térmica: 0,04-0,06 W/(m·K)

mu - 5 a 10

c (calor específico) aproximadamente 1600-2100 J/(kg·K)

2.6.8. LANA DE MADERA

Densidad: 350-600 kg/m3 (normal), 60-300 kg/m3 (múltiples capas)

Coeficiente de conductividad térmica: 0,09-0,1 W/(m·K)

mu - 2 a 5

c (calor específico) aproximadamente 2100 J/(kg·K)

2.6.9. ALGAS

Usado en tejados y paredes.

Densidad: 70-80 kg/m3

Coeficiente de conductividad térmica: 0,045 W/(m·K)

Mu -

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c (calor específico) aproximadamente 2000 J/(kg·K)

2.6.10. PAJA

Densidad: 80 a 600 kg/m3

Coeficiente de conductividad térmica: 0,045-0,13 W/(m·K)

mu - 1 a 10 (prensado de 35 a 40)

c (calor específico) aproximadamente - J/(kg·K)

2.6.11. HIERBA

Densidad: 25 a 65 kg/m3

Coeficiente de conductividad térmica: 0,04 W/(m·K)

mu - 1 a 2

c (calor específico) aproximadamente 2100 J/(kg·K)

2.6.12. LANA DE ROCA

La lana de roca es un material aislante térmico, incombustible e imputrescible. Este material se diferencia de otros aislantes en que es un material resistente al fuego, con un punto de fusión superior a los 1.200 °C.

Las principales aplicaciones son el aislamiento de cubierta, tanto inclinada como plana (cubierta europea convencional, con lámina impermeabilizante auto protegida), fachadas ventiladas, fachadas mono capa, fachadas por el interior, particiones interiores, suelos acústicos y aislamiento de forjados. Cuando se tiene un techo de teja con machihembrado, se utiliza un fieltro sin revestimiento o bien otro con un papel kraft en una cara, lo que favorece la colocación. Además, se utiliza para la protección pasiva tanto de estructuras, como de instalaciones y penetraciones.

La lana de roca se comercializa en paneles rígidos o semirrígidos, fieltros, mantas armadas y coquillas. También es un excelente material para aislamiento acústico en construcción liviana, para suelos, techos y paredes interiores.

Densidad: 30-160 kg/m3. Según EN 13162, en fibra de 20 a 150, en piedra de 25 a 220.

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Coeficiente de conductividad térmica: 0,034 a 0,041 W/ (m·K). Según EN 13162, 0,035 a 0,05

μ = 9 MN·s/g·m

c (calor específico) aproximadamente 840 J/(kg·K)

2.6.13. MANTA

Se trata de fibras de lana de roca entrelazadas. Es adecuada para aislar elementos constructivos horizontales, siempre que se coloque en la parte superior. En vertical necesita de sujeción o grapas para evitar que acabe apelmazándose en la parte inferior del elemento y en la parte inferior de un elemento horizontal descolgado. Suelen venir protegidas por papel Kraft, papel embreado, o malla metálica ligera.

2.6.14. PANELES RÍGIDOS

Se trata de paneles aglomerados con alguna resina epoxídica, que da una cierta rigidez al aislante. Sirve para elementos constructivos verticales y horizontales por la parte inferior, a cambio de tener un coeficiente de conductividad ligeramente inferior al de la manta.

2.6.15. LANA DE VIDRIO

Cuando se tiene un techo de tejas con un machihembrado y se lo desea aislar con lana de vidrio se debe usar un producto para tal fin, que es una lana de vidrio en paneles con mayor densidad, hidrófugo e higroscópico. Cuando se tiene un techo de chapa, la línea de producto que se debe utilizar es el trasdosado con una hoja de aluminio reforzado en una cara para que actúe de resistencia mecánica, como barrera y como material refractivo. Como en el caso anterior se vende en forma de manta, de paneles aglomerados y coquillas de aislamiento de tuberías.

Coeficiente de conductividad térmica lana vidrio: 0,032 W/(m·ºK) a 0,044 W/(m·ºK) 

2.6.16. LANA NATURAL DE OVEJA

Es la versión natural y ecológica de los aislamientos lanosos. A diferencia de la lana de roca o la lana de vidrio, la lana de oveja se obtiene de forma natural y no necesita de un horneado de altas temperaturas. Es muy resistente y un potente regulador de humedad, hecho que contribuye enormemente en el confort interior de los edificios. Apenas se utiliza en construcción en comparación con las lanas de vidrio o roca.

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Como en los casos anteriores se vende en forma de manta, de paneles aglomerados y a copos.

Coeficiente de conductividad térmica: 0,043 lana vidrio tipo I W/(m·ºK)1

Densidad: 20-80 kg/m³.2

Coeficiente de conductividad térmica: 0,040 a 0,045 W/(m·K)

Mu de 1 a 2

c (calor específico) aproximadamente 1000 J/(kg·K)

2.6.17. VIDRIO EXPANDIDO

Además de aislante es una barrera de vapor muy efectiva, lo que no suele ser normal en los aislantes térmicos y le hace muy adecuado para aislar puentes térmicos en la construcción, como pilares en muros de fachada. Está formado por vidrio, generalmente reciclado y sin problemas de tratar el color, puesto que no importa el color del producto, que se hace una espuma en caliente, dejando celdillas con gas encerrado, que actúan como aislante. Su rigidez le hace más adecuado que otros aislantes para poder recubrirlo de yeso. Es poco utilizado en la construcción. Es conocido también como Vidrio Celular y aún se fabrica actualmente, 2013, en España bajo esta última denominación.

Densidad: 20 kg/m³.

Coeficiente de conductividad térmica: 0,045 W/(m·K)

Poli estireno expandido (EPS)

Artículo principal: Poli estireno expandido

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2.6.18. FRAGMENTO DE POLI ESTIRENO EXPANDIDO.

El material de espuma de poli estireno es un aislante derivado del petróleo y del gas natural, de los que se obtiene el polímero plástico estireno en forma de gránulos. Para construir un bloque se incorpora en un recipiente metálico una cierta cantidad del material que tiene relación con la densidad final del mismo y se inyecta vapor de agua que expande los gránulos hasta formar el bloque. Este se corta en placas del espesor deseado para su comercialización mediante un alambre metálico caliente.

Debido a su combustibilidad se le incorporan retar dantes de llama, y se le denomina Difícilmente Inflamable.

Posee un buen comportamiento térmico en densidades que van de 12 kg/m3 a 30 kg/m3

Tiene un coeficiente de conductividad de 0,034 a 0,045 W/(m·K), que depende de la densidad (por regla general, a mayor densidad menor coeficiente de conductividad)

Es fácilmente atacable por la radiación ultravioleta por lo cual se debe proteger de la luz del sol

Posee una alta resistencia a la absorción de agua

No forma llama ya que al quemarse se sublima

2.6.19. ESPUMA DE POLIETILENO

Estructura química del polietileno, a veces representada sólo como (CH2-CH2)n.

La espuma de polietileno se caracteriza por ser económica, hidrófuga y fácil de colocar. Con respecto a su rendimiento térmico se puede decir que es de carácter medio. Su terminación es de color blanco o aluminio.

Coeficiente de conductividad térmica: 0,036 a 0,046 W/(m·K)

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2.6.20. FILM ALVEOLAR DE POLIETILENO

De la misma manera, que la espuma de polietileno, como aislante térmico se utiliza simplemente el plástico de burbujas recubierto con el papel de aluminio. Las ventajas que tiene frente los otros aislantes son: espesor muy reducido (3-5 mm), instalación sencilla, su coste muy reducido; además es no inflamable y reciclable. Éste film se utiliza en construcción, y más habitualmente en equipos de aire acondicionado.

2.6.21. ESPUMA DE POLIURETANO

2.6.22. MUESTRA DE ESPUMA DE POLIURETANO

DE ALTA DENSIDAD.

La espuma de poliuretano es conocida por ser un material aislante de muy buen rendimiento. Tiene múltiples aplicaciones como aislante térmico tanto en construcción como en sectores industriales. Destaca en toda la cadena del frío por su alta eficiencia energética

Coeficiente de conductividad térmica: 0,023 W/(m·K)

2.7. TANQUES

2.7.1. TIPOS DE RECIPIENTES

Existen numerosos tipos de recipientes que se utilizan en las plantas industriales o de procesos.  Algunos de estos tienen la finalidad de almacenar sustancias que se dirigen o convergen de algún proceso, este tipo de recipientes son llamados en general tanques. Los diferentes tipos de recipientes que existen, se clasifican de la siguiente manera:

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2.7.2. POR SU USO:

Los podemos dividir en recipientes de almacenamiento y en recipientes de procesos.

Los primeros nos sirven únicamente para almacenar fluidos a presión y de acuerdo con sus servicios son conocidos como tanques de almacenamiento, tanques de día, tanques acumuladores, etc.

2.7.3. POR SU FORMA:

Los recipientes a presión pueden ser cilíndricos o esféricos.  Los primeros son horizontales o verticales,  y pueden tener en algunos casos, chaquetas para incrementar o decrecer la temperatura de los fluidos según sea el caso.

Los esféricos se utilizan generalmente como tanques de almacenamiento, y se recomiendan para almacenar grandes volúmenes a altas presiones.  Puesto que la forma esférica es la forma natural que toman los cuerpos al ser sometidos a presión interna esta sería la forma más económica para almacenar fluidos a presión sin embargo en la fabricación de estos es mucho más cara a comparación de los recipientes cilíndricos.

Los tipos más comunes de recipientes pueden ser clasificados de acuerdo a su geometría como:

3. Recipientes Abiertos.4. Tanques Abiertos.     5. Recipientes Cerrados.6. Tanques cilíndricos verticales, fondo plano.7. Recipientes cilíndricos horizontales y verticales con cabezas formadas.8. Recipientes esféricos.

2.8. TIPOS DE TAPAS DE RECIPIENTES BAJO PRESION INTERNA

Los recipientes sometidos a presión pueden estar construidos por diferentes tipos de tapas o cabezas.  Cada una de estas es más recomendable a ciertas condiciones de operación y costo monetario.

2.8.1. TAPAS PLANAS:

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Se utilizan para recipientes sujetos a presión atmosférica, generalmente, aunque en algunos casos se usan también en recipientes a presión.  Su costo entre las tapas es el más bajo.  Se utilizan también como fondos de tanques de almacenamiento de grandes dimensiones.

2.8.2. TAPAS TORIESFÉRICAS:

Son las de mayor aceptación en la industria, debido a su bajo costo y a que soportan grandes presiones manométricas, su característica principal es que el radio del abombado es aproximadamente igual al diámetro. Se pueden fabricar en diámetros desde 0.3 hasta 6 m. (11.8 - 236.22 pulgas.).

2.8.3. TAPAS SEMIELIPTICAS:

Son empleadas cuando el espesor calculado de una tapa tories feérica es relativamente alto, ya que las tapas semielípticas soportan mayores presiones que las tories feéricas. El proceso de fabricación de estas tapas es troquelado, su silueta describe una elipse relación 2:1, su costo es alto y en México se fabrican hasta un diámetro máximo de 3 m.

2.8.4. TAPAS SEMIESFERICAS:

Utilizadas exclusivamente para soportar presiones críticas, como su nombre lo indica, su silueta describe una media circunferencia perfecta, su costo es alto y no hay límite dimensional para su fabricación.

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2.8.5. TAPAS CONICAS:

Se utilizan generalmente en fondos donde pudiese haber acumulación de sólidos y como transiciones en cambios de diámetro de recipientes cilíndricos. Su uso es muy común en torres fraccionadoras o de destilación, no hay límites en cuanto a dimensiones para su fabricación y su única limitación consiste en que el ángulo de vértice no deberá de ser calculado como tapa plana.

2.8.6. TAPAS TORICONICAS:

A diferencia de las tapas cónicas, este tipo de tapas tienen en su diámetro, mayor radio de transición que no deberá ser menor al 6% del diámetro mayor ó 3 veces el espesor. Tiene las mismas restricciones que las cónicas a excepción de que en México no se pueden fabricar con un diámetro mayor de 6 m.

2.9. MATERIALES PARA RECIPIENTES A PRESIÓN

2.9.1. ESPECIFICACIONES DE LOS ACEROS

Los aceros al carbón y de baja aleación son usualmente usados donde las condiciones de servicio lo permitan por los bajos costos y la gran utilidad de estos aceros.Los recipientes a presión pueden ser fabricados de placas de acero conociendo las

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Especificaciones de SA-7, SA-113 C y SA-283 A, B, C, y D, con las siguientes consideraciones:

3. Los recipientes no contengan líquidos ó gases letales.4. La temperatura de operación está entre -20 y 650°F.5. El espesor de la placa no exceda de 5/8"6. El acero sea manufacturado por horno eléctrico u horno abierto.7. El material no sea usado para calderas.

Uno de los aceros más usados en los propósitos generales en la construcción de recipientes a presión es el SA-283 C.

Estos aceros tienen una buena ductilidad, fusión de soldadura y fácilmente maquinales. Este es también uno de los aceros más económicos apropiados para recipientes a presión; sin embargo, su uso es limitado a recipientes con espesores de placas que no excedan de 5/8" para recipientes con un gran espesor de cascarón y presión de operación moderadas el acero SA-285 C es muy usado. En el caso de presiones altas o diámetros largos de recipientes, un acero de alta resistencia puede ser usado como el acero SA-212 B es conveniente para semejantes aplicaciones y requiere un espesor de cascarón de solamente de 79% que el requerido por el SA-285 C. Este acero es también fácilmente fabricado pero es más caro que otros aceros.

El acero SA-283 no puede ser usado en aplicaciones con temperaturas sobre 650°F; el SA-285 no puede ser usado en aplicaciones con temperaturas que excedan de 900°F, y el SA-212 tiene muchos esfuerzos permisibles bajos en las temperaturas más altas, por lo que el acero funciona para temperaturas entre 650 y 1000°F.

El acero SA-204, el cual contiene 0.4 a 0.6% de molibdeno es satisfactorio y tiene buenas cualidades. Para temperaturas de servicio bajas (-50 a -150°F) un acero niquelado tal como un SA-203 puede ser usado. Los esfuerzos permisibles para estos aceros no están especificados por temperaturas bajas de -20°F. Normalmente el fabricante hace pruebas de impacto para determinar la aplicación del acero y fracturas a bajas temperaturas.

En la etapa de diseño de recipientes a presión, la selección de los materiales de construcción es de relevante importancia, para lo cual necesitamos definir una secuencia lógica para la selección de estos.

Así pues realizaremos un breve análisis de la filosofía a que sigue la ASME, para seleccionar sus materiales y por consiguiente para especificarlos como adecuados en la construcción de los recipientes a presión.

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2.10. CLASES DE MATERIALES

El código ASME indica la forma de suministro de los materiales más utilizados, lo cual va implícitas en su especificación. A continuación se dan algunos ejemplos de materiales, su especificación y forma de suministro.

Debido a la existencia de diferentes materiales disponibles en el mercado, en ocasiones no resulta sencilla la tarea de seleccionar el material ya que deben considerarse varios aspectos como costos, disponibilidad de material, requerimientos de procesos y operación, facilidad de formato, etc.

Así pues es necesaria una explicación más amplia acerca del criterio de la selección de los materiales que pueden aplicarse a los recipientes como:

2.10.1. ACEROS AL CARBÓN

Es el más disponible y económico de los aceros, recomendables para la mayoría de los recipientes donde no existen altas presiones ni temperaturas.

2.10.2. ACEROS DE BAJA ALEACIÓN

Como su nombre lo indica, estos aceros contienen bajos porcentajes  de elementos de aleación como níquel, cromo, etc. Y en general están fabricados para cumplir condiciones de uso específico.  Son un poco más costosos que los aceros al carbón.  Por otra parte no se considera que sean resistentes a la corrosión, pero tienen mejor comportamiento en resistencia mecánica para rangos más altos de temperaturas respecto a los aceros al carbón.En la tabla 1 se puede observar los aceros recomendados para los rangos de temperatura más usuales.

2.10.3. ACEROS DE ALTA ALEACION

Comúnmente llamados aceros inoxidables.  Su costo en general es mayor que para los dos anteriores.  El contenido de elementos de aleación es mayor, lo que ocasiona que tengan alta resistencia a la corrosión.

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2.10.4. MATERIALES NO FERROSOS 

El propósito de utilizar este tipo de materiales es con el fin de manejar sustancias con alto poder corrosivo para facilitar la limpieza en recipientes que procesan alimentos y proveen tenacidad en la entalla en servicios a baja temperatura.

2.11. PROPIEDADES QUE DEBEN TENER LOS MATERIALES PARA SATISFACER LAS CONDICIONES DE SERVICIO

2.11.1. PROPIEDADES MECANICAS.

Al considerar las propiedades mecánicas del material es deseable que tenga buena resistencia a la tensión, alto nivel de cadencia, por cierto de alargamiento alto y mínima reducción de área.  Con estas propiedades principales se establecen los esfuerzos de diseño para el material en cuestión.

2.11.2. PROPIEDADES FISICAS.

En este tipo de propiedades se buscará que el material deseado tenga coeficiente de dilatación térmica.

2.12. CÁLCULO

El cálculo de esta instalación tiene dos partes, una térmica y otra hidráulica. En la parte que corresponde al cálculo térmico se determinan el volumen de acumulación y la potencia necesaria del generador. La parte hidráulica se ocupa del dimensionamiento de la red de distribución.

Los métodos que se emplean en el cálculo hidráulico son idénticos a los que se utilizan para el cálculo de la distribución del agua fría. Utilizando, como allí, los caudales instantáneos a los que se les aplica el correspondiente coeficiente de simultaneidad, sólo que, al tratarse de agua caliente, la densidad del agua varía, por lo que los ábacos y tablas que se utilizan para la determinación de los diámetros y pérdidas de carga de las tuberías están confeccionados para la temperatura del agua que corresponda (por ejemplo, 60 OC) Y no como en el agua fría a la que se considera, normalmente, a una temperatura de cálculo de 10°C.

2.13. ALTURA Y VOLUMEN DEL TANQUE:

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Área lateral del cilindro

Área del cilindro

Volumen del cilindro

2.14. PRESIÓN

La presión (símbolo p)1 2 es una magnitud física que mide como la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea. En el Sistema Internacional la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton actuando uniformemente en un metro cuadrado. En el Sistema Inglés la presión se mide en libra por pulgada cuadrada (pound per square inch o psi) que es equivalente a una fuerza total de una libra actuando en una pulgada cuadrada.

DÓNDE:

, es la fuerza por unidad de superficie.

, es el vector normal a la superficie.

, es el área total de la superficie S.

Para calcular la presión en la salida del tanque aplicamos la ecuación fundamental de la hidrostática que es:

P = Po + p.h.g

DÓNDE:

P = presión que queremos calcular.

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Po = presión que existe por encima del líquido, en nuestro caso, la presión atmosférica (en pascales, 101023 P.a.).

p = densidad del líquido que queremos medir, en este caso agua (1 g/ml).

h = altura del agua en el tanque

g= aceleración de la gravedad.

2.15. PRESIÓN DE UN GAS

En el marco de la teoría cinética la presión de un gas es explicada como el resultado macroscópico de las fuerzas implicadas por las colisiones de las moléculas del gas con las paredes del contenedor. La presión puede definirse por lo tanto haciendo referencia a las propiedades microscópicas del gas:

Para un gas ideal con N moléculas, cada una de masa m y moviéndose con una velocidad aleatoria promedio vrms contenido en un volumen cúbico V las partículas del gas impactan con las paredes del recipiente de una manera que puede calcularse de manera estadística intercambiando momento lineal con las paredes en cada choque y efectuando una fuerza neta por unidad de área que es la presión ejercida por el gas sobre la superficie sólida.

La presión puede calcularse entonces como

(GAS IDEAL)

2.16. PROPIEDADES QUIMICAS.

La principal propiedad química que debemos considerar en el material que utilizaremos en la fabricación de recipientes a presión es su resistencia a la corrosión.  Este factor es de muchísima importancia ya que un material mal seleccionado nos causará muchos problemas, las consecuencias que se derivan de ello son:

Reposición del equipo corroído.  Un material que no sea resistente al ataque corrosivo puede corroerse en poco tiempo de servicio.

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Sobre diseño en las dimensiones.  Para materiales poco resistentes al ataque corrosivo puede ser necesario dejar un excedente en los espesores dejando margen para la corrosión, esto trae como consecuencia que los equipos resulten más pegados, de tal forma que encarecen el diseño además de no ser siempre la mejor solución.

Mantenimiento preventivo.  Para proteger los equipos del medio corrosivo es necesario usar pinturas protectoras.

Paros debido a la corrosión de equipos.  Un recipiente a presión que ha sido atacado por la corrosión necesariamente debe ser retirado de operación, lo cual implica las pérdidas en la producción.

Contaminación o pérdida del producto.  Cuando los componentes de los recipientes a presión se han llegado a producir perforaciones en las paredes metálicas, los productos de la corrosión contaminan el producto, el cual en algunos casos es corrosivo.

2.17. DENSIDAD:

En física y química, la densidad (símbolo ρ) es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia. La densidad media es la razón entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.

Siendo , la densidad; m, la masa; y V, el volumen de la sustancia.

2.18. SOLDABILIDAD.

Los materiales usados para fabricar recipientes a presión deben tener buenas propiedades de soldabilidad, dado que la mayoría de los componentes son de construcción soldada.  Para el caso en que se tengan que soldar materiales diferentes entre él, estos deberán ser compatibles en lo que a soldabilidad se refiere.  Un material, cuando más elementos contenga, mayores precauciones deberán tomarse durante los procedimientos de soldadura, de tal manera que se conserven las características que proporcionan los elementos de aleación.

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2.19. ELEMENTOS DE UN TANQUE

2.20. QUEMADORES

2.20.1. GENERAL

No se admitirá -en ningún caso- que el conducto interior de gases sea atravesado parcial o totalmente por tornillos.

Los quemadores principales se construirán con metales resistentes a las temperaturas de trabajo y a la corrosión. Se considerarán aptos para tal: acero inoxidable AISI 416 ó 430 con espesor mínimo de 0,3 mm., fundición de hierro, chapa de acero al carbono con espesor mínimo de 0,7 mm. Y terminación superficial adecuada a las citadas condiciones de trabajo.

Las salidas de llama se obtendrán por maquinado o poseerán terminación equivalente y conservarán invariable su superficie de salida.

En caso de utilizarse algún dispositivo visor para la observación de llamas, sus componentes deberán resistir eficazmente las condiciones de trabajo, sin que se verifique corrosión y sin que se produzcan alteraciones que inutilicen parcial o totalmente su función. Si se utilizara vidrio como componente, este deberá tener un espesor mínimo de 3,17 mm. (IB”) y enmarcarse con metal.

Los registros de aire primario de los quemadores principales deben ser de chapa metálica de un espesor mínimo de 0,65 mm. Si son de un espesor menor de 1,25 mm. Deberán contar con ‘un refuerzo en forma de ángulo en todo su perímetro. El material debe ser resistente a la corrosión o con un adecuado revestimiento para cumplir esta condici6n.

Los elementos de seguridad y los dispositivos de encendido deberán ser de metales con un punto de fusi6n superiora 800°C. El cuerpo de los quemadores piloto, los soportes para

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quemadores y los inyectores se construirán de un material inoxidable con un punto de fusión superior a 550°C.

Cuando en el armado de los quemadores se utilice una junta, ésta no se podrá fijar con ningún tipo de adhesivo. Para ello se utilizarán solamente tornillos, remaches o medios de sujeción equivalentes que resistan eficazmente las condiciones de trabajo.

Se deberá contar con medios para facilitar la observación indirecta de la llama de los quemadores principal y piloto, cuando no sean visibles para realizar las maniobras de ajuste y de encendido de los quemadores.

2.20.2. INYECTORES

En todos los casos los inyectores serán cuidadosamente maquinados con su orificio precisamente centrado e instalados de manera accesible para su limpieza y/o reemplazo.

Los inyectores correspondientes al quemador principal-serán de orificio de sección fija y perfectamente calibrados en centésimas de milímetros, recomendándose el grabado de su medida.

Serán de vinculación roscada y presentarán caras exteriores o forma equivalente que permita el uso de llave fija para su grifo. Su material será latón, acero inoxidable o material resistente a la corrosión y a las temperaturas de trabajo.

Los inyectores del quemador principal se montarán roscándolos a la porta inyector. Para ello tendrán 35 filetes de rosca útil como mínimo.

2.20.3. QUEMADOR PRINCIPAL

Los quemadores estarán correctamente colocados y seguramente posicionados de modo que no se tuerzan, resbalen o caigan de su posición durante el uso. Ello debe lograrse sin el empleo de pernos, chavetas o tornillos dentro de la cámara de combusti6n.

2.20.4. QUEMADOR PILOTO

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Los quemadores, pilotos y elementos sensores de seguridad o su conjunto serán de fácil montaje y desmontaje forma unívoca, sin desconectar uniones roscadas del colector salvo los del tipo desmontable. Esto debe poder hacerse sin el uso de herramientas especiales.

Si el piloto es de encendido manual deberá estar emplazado de modo tal que sea posible su encendido con una cerilla de 30 mm. De longitud mantenida con la mano, sin que ello enfraile riesgo alguno para el operador.

El encendido y las llamas del piloto deberán ser verificables mediante observación estando o no el quemador en funcionamiento.

Los medios de ajuste del quemador piloto serán de fácil operación.

2.21. ELEMENTOS AUXILIARES

2.21.1. TERMOSTATO

Todo termo tanque deberá tener un termostato de marca y modelo aprobado por Gas del Estado, o tendrá aprobación simultánea a la del artefacto.

Su ubicación será de fácil acceso para su operación, mantenimiento o eventual reemplazo.

Los termostatos deberán disponer de válvulas o dispositivo que permita operar manualmente el corte total del gas.

Los termostatos deben funcionar normalmente en todas las presiones de gas especificadas en esta norma.

Los termostatos que tengan sus diales graduados según una escala de temperatura estarán perfectamente calibrados, de modo de cumplir con el ensayo

Se recomienda que los diales posean marcado en rojo el torque regula temperaturas mayores a 60°C.

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2.22. ELEMENTOS DE SEGURIDAD

2.22.1 VÁLVULA DE CORTE DE GAS POR FALTA DE LLAMA

Todo calentador de agua deberá contar con una válvula de este tipo, Será de marca y modelo aprobado por Gas del Estado o tendrá aprobación Simultánea a la del artefacto. La ubicación será accesible para su operación, recambio y limpieza.

El elemento sensible estará protegido de posibles desprendimientos incandescentes que afecten su funcionamiento. Esta válvula deberá actuar cortando el suministro total de gas al quemador principal y piloto. El elemento sensible será de fácil montaje.

El diseño de la válvula de seguridad impedirá que el botón de empuje gatillo, palanca, etc. pueda quedar accidentalmente en posición “abierto”.

2.22.2. VÁLVULAS DE SEGURIDAD COMPLEMENTARIAS

Todo termo tanque debe tener un sistema de seguridad contra excesos De-presión y/o de temperatura del agua almacenada. Válvulas de seguridad de instalación obligatoria para tanques menores o iguales a de capacidad:

3. Válvula de alivio por exceso de presión 4. Válvulas de seguridad de instalación obligatoria para tanques mayores a 200 1.de

capacidad: 5. Válvula de alivio por exceso de presión 6. Válvula o sistema de corte de gas por exceso de temperatura de instalación

independiente o complementaria

Las válvulas de seguridad serán de marca y modelo aprobado por Gas del Estado o tendrá aprobación simultánea a la del artefacto.

Las válvulas del tipo a) se ubicaran sobre la superficie superior del tanque o sobre la cañería de agua fría, cerca del artefacto.

Las válvulas del tipo b) deberán operar cerrando el paso de gas a los incluyendo el piloto, cuando la temperatura del agua almacenada a 50 mm. Del casquete superior del tanque exceda los 98”C. (ver ensayo 4.8) La ubicación de cada válvula será visible y accesible para su reemplazo y lo mantenimiento. Toda válvula o elemento sensor que actúe por presión, deberá calibrarse al 120% de la presión de trabajo

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2.22.3. GRIFO DE PURGA

Todos los calentadores de agua por acumulación deben tener un grifo de purga ha de permitir drenar el agua del interior del artefacto en forma periódica.

El grifo de purga será fácilmente accesible. En caso que el artefacto sea para empotrar, estar8 ubicado en el frente del mismo.

El grifo de purga estará desafiado para resistir una presión hidrostática igual a la del tanque. Por ello se ensayará juntamente con Baste, según 4.11, y su material resistirá las temperaturas y presiones de prueba.

La sección de pasaje en cualquier punto del grifo no deberá ser inferior a la correspondiente a un í de 7 mm.

2.22.4. NODO DE PROTECCION CATÓDICA

El ánodo ser& provisto para proteger de la corrosión a toda la superficie interior del tanque que se encuentre cubierta por el agua.

Será aprobado por Gas del Estado y su instalación será obligatoria. Su reposición se hará según expresas indicaciones incluidas según el manual de instrucciones generales que el fabricante adjunte al artefacto. Las dimensiones del ánodo se calcular8n en base al peso de Mg. por área a proteger, tipo de material y tratamiento superficial del recipiente. En el caso de un recipiente de acero galvanizado, el peso de Mg. requerido será de 5.50 gr. /m2 y en recipientes de acero enlozado será de 248 gr.lm2. La longitud del ánodo será la del recipiente con una tolerancia de 1 OO mm.

2.23. SISTEMA DE VENTILACIÓN

2.23.1. INTERCEPTOR DE CONTRACORRIENTE

Este dispositivo de uso obligatorio en todo el termo tanques.

Podrá ser del tipo desmontable (de ubicación no modificable) o fijo; cualquiera sea el tipo, el cuello en la zona de vinculación con la cafería tendrá un diámetro normalizado que permita alar conductos de dimensiones normales en plaza, mediante una pestañilla continua de “altura útil” mínima de 12 mm. Y que responda al punto

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Si el fabricante o importador optara por construir o importar equipos dotados de dispositivos automáticos de obturación del conducto de evacuación de gases, para evitar pérdidas de energía por disipación de calor, formulará a Gas del Estado la solicitud correspondiente a efectos de establecerse las condiciones a cumplimentar, que entre otras razones posibilitar8 su fácil desmontaje y a su vez estará dotado de elementos que impidan el funcionamiento del quemador cuando se verifique algún grado de obturación. Además cumplimentar8 adecuadas condiciones de confiabilidad y durabilidad ante usos intensivos.

Cualquier tipo de calentador deberá permitir el práctico y seguro a la del interceptar con el conducto de ventilación, como asimismo su verificación artefacto, el fabricante tendrá en cuenta este requisito, dando instrucciones para dejar el espacio correspondiente para esta tarea.

Para la operación de retirar el deflector, podrá valerse de la flexibilidad de este elemento.

2.23.2. CAÑERIA INTERNA

No presentará curvas cerradas, arrugas o estrangulamientos y los bordes serán cuidadosamente rebabados. Los canos metálicos semirrígidos no deben estar en contacto con el material aislante, a menos que éste tenga reacción neutra. Las conexiones responderán a las correspondientes normas de Gas del Estado.

Las uniones deberán ser del tipo metal-metal mediante roscas, obligatoriamente dentro de la cámara de combustión y preferentemente fuera de ella. Ninguna conexión de gas estará expuesta a condiciones que le provoquen corrosión, calcinación, etc.

2.24. CONEXIONES DE AGUA Y GAS

Las conexiones roscadas a las redes de suministro de agua y gas serán ejecutadas según Norma IRAM 5063. Las conexiones de entrada y salida agua deberán diferenciarse claramente por rótulos o elementos similares. La entrada de agua fría se ubicará a la derecha y la salida de agua caliente a la izquierda -mirando el artefacto de frente- si el diseño se corresponde con estas ubicaciones.

Cuando el fabricante prevea la posibilidad de invertir las conexiones de agua, adjuntará las correspondientes instrucciones.

2.24.1. CUPLAS AISLANTES

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Las coplas aislantes de provisión opcional con el artefacto, serán de marca y modelo aprobado por Gas del Estado, o tendrán aprobación simultánea a la del artefacto.

El fabricante indicará en el manual de instrucciones el montaje de dos Coplas aislantes; una para la entrada de agua fría y otra para la cañería de salida de agua caliente.

Las coplas aislantes se instalarán lo más próximo que sea posible al artefacto. Para ello el fabricante hará las indicaciones correspondientes en el manual de instrucciones.

2.24.2. AISLACION TÉRMICA

La aislación térmica será de un material que no contenga elementos que provoquen o aceleren la corrosi6n de los metales.

La conductividad térmica del material aislante no ser8 superiora 0,040 W/m “C.

Deberá mantener sus propiedades aislantes a la temperatura de trabajo.

No deberá estar en contacto con los gases de combustión.

Deber estar convenientemente asegurado al tanque con medios resistentes a la temperatura de trabajo

2.24.3. REGULADOR DE PRESIÓN DEL GAS

Si el artefacto cuenta con un regulador independiente, éste deber8 ser de marca y modelo aprobado, o tendrá aprobación simultánea a la del artefacto.

El regulador de presión debe estar ubicado de tal manera que sea fácilmente accesible para mantenimiento y/o reemplazo.

Aguas abajo del regulador, la cartería de gas debe tener una derivación cerrada con un tapón roscado, a de facilitar la conexi6n de un manómetro (de un Diámetro interior no menor de 3,17 mm.).

Los reguladores de gas tendrán un caudal nominal igual o superior al máximo caudal de gas de los artefactos.

2.24.4. TUVO DE BAJADA DE AGUA

El tubo de bajada debe poseer un orificio anti sifón, dentro de los 150 mm. Desde el extre

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mo superior del mismo. Su aboquillado o ejecución equivalente, asegurar& en forma efectiva su posición.

2.25. TEMPERATURAS

La temperatura máxima de agua caliente en ningún caso excederá de 93°C.

Tampoco excederá en más de 15°C la máxima temperatura alcanzada al corte de termostato.

2.25.1. MÁXIMAS TEMPERATURAS ADMISIBLES

(Sobre temperatura ambiente de 20°C)

En superficies exteriores: 75°C

En paredes, piso y cielorraso (zonas adyacentes): 35°C

En gases de combustión promedio: máxima 265°C y mínima 130°C

En volantes y/o perillas de controles de operación, drenaje y pulsadores o partes de contacto: 20°C 27°C y 35”C, cuando el material de los mismos sea metálico, cerámico y plástico, respectivamente.

En superficies superiores de los artefactos para instalar entre mesadas:

17°C y en superficies posteriores: 35°C.

Celsius a Fahrenheit(°C × 9/5) + 32 = °F

Fahrenheit a Celsius(°F - 32) x 5/9 = °C

Celsius a kelvin K=°C+273

Celsius a Rankin e R=°C+453

2.25.2. RENDIMIENTO TÉRMICO

En condiciones normales de presión y temperatura, el rendimiento térmico de w-calentador de agua por acumulación no será inferior al 70%.

La eficiencia de diseño no será inferior al 60% en condiciones normales de presión y temperatura -ver ensayo 4.5. Esta determinación se hará sobre un caudal constante de agua

42

de ll litros/min. Para artefactos mayores a los 70 Hits. De capacidad. Para artefactos menores, dicho caudal será de 1/6 de la capacidad del tanque por cada minuto.

En ningún caso este caudal será inferior a 4 litros min.

La temperatura inicial del agua en el sector superior del tanque será de 67°C.

La temperatura mínima de referencia para el cálculo de rendimiento será de 49’“C.

2.25.3. TUVO DE BAJADA DE AGUA

Los tubos de bajada no metálicos no deberán verificar deformaciones superiores a los 12 mm. Sobre su longitud y 38 mm. Respecto del eje sobre su extremo libre (flexión).

Asimismo no deben transmitir al agua olor y/o sabor ni perder su color.

2.26. CAPACIDAD DEL TANQUE

Las discrepancias admisibles para el máximo volumen de agua acumulado en el tanque no excederán en +/-5% del valor nominal indicado en la placa del artefacto.

Dicho volumen será determinado por la diferencia de peso entre el tanque vacío y lleno de agua a 20°C.

43

I.II. MARCO CONCEPTUAL

MATERIALES AISLANTES TÉRMICOS

Existen muchos tipos de aislante térmico, alguno de los cuales se ha abandonado a lo largo de la historia.

ALUMINIO

Las pérdidas térmicas pueden ser por cambio de estado (evaporación), por contacto (o convección) o por radiación (que crece con la cuarta potencia de la diferencia de temperaturas), logrando el aluminio reflejar, y así reducir, en un 97% las pérdidas por radiación térmica (tanto para enfriar protegiendo del sol, como ante el frío, para conservar el calor interior), siendo esta propiedad independiente del espesor de la capa de aluminio. Además el aluminio ofrece otra ventaja, al ser totalmente estanco/impermeable, e impedir el paso de agua y aire, bloqueando así las pérdidas por convección.

LANA NATURAL DE OVEJA

Es la versión natural y ecológica de los aislamientos lanosos. A diferencia de la lana de roca o la lana de vidrio, la lana de oveja se obtiene de forma natural y no necesita de un horneado de altas temperaturas. Es muy resistente y un potente regulador de humedad, hecho que contribuye enormemente en el confort interior de los edificios. Apenas se utiliza en construcción en comparación con las lanas de vidrio o roca.

Como en los casos anteriores se vende en forma de manta, de paneles aglomerados y a copos.

Coeficiente de conductividad térmica: 0,043 lana vidrio tipo I W/(m·ºK)1

Densidad: 20-80 kg/m³.2

Coeficiente de conductividad térmica: 0,040 a 0,045 W/(m·K)

Mu de 1 a 2c (calor específico) aproximadamente 1000 J/(kg·K)

RECIPIENTES

Existen numerosos tipos de recipientes que se utilizan en las plantas industriales o de procesos.  Algunos de estos tienen la finalidad de almacenar sustancias que se dirigen o convergen de algún proceso, este tipo de recipientes son llamados en general tanques. Los diferentes tipos de recipientes que existen, se clasifican de la siguiente manera:

44

POR SU FORMA:

Los recipientes a presión pueden ser cilíndricos o esféricos.  Los primeros son horizontales o verticales,  y pueden tener en algunos casos, chaquetas para incrementar o decrecer la temperatura de los fluidos según sea el caso.

Los esféricos se utilizan generalmente como tanques de almacenamiento, y se recomiendan para almacenar grandes volúmenes a altas presiones.  Puesto que la forma esférica es la forma natural que toman los cuerpos al ser sometidos a presión interna esta sería la forma más económica para almacenar fluidos a presión sin embargo en la fabricación de estos es mucho más cara a comparación de los recipientes cilíndricos.

Los tipos más comunes de recipientes pueden ser clasificados de acuerdo a su geometría como:

3. Recipientes Abiertos.4. Tanques Abiertos.     5. Recipientes Cerrados.

TIPOS DE TAPAS DE RECIPIENTES BAJO PRESION INTERNA

Los recipientes sometidos a presión pueden estar construidos por diferentes tipos de tapas o cabezas.  Cada una de estas es más recomendable a ciertas condiciones de operación y costo monetario

TAPAS TORIESFERICAS:

Son las de mayor aceptación en la industria, debido a su bajo costo y a que soportan grandes presiones manométricas, su característica principal es que el radio del abombado es aproximadamente igual al diámetro. Se pueden fabricar en diámetros desde 0.3 hasta 6 m. (11.8 - 236.22 pulgas.).

MATERIALES PARA RECIPIENTES A PRESIÓN

45

ESPECIFICACIONES DE LOS ACEROS

Los aceros al carbón y de baja aleación son usualmente usados donde las condiciones de servicio lo permitan por los bajos costos y la gran utilidad de estos aceros.Los recipientes a presión pueden ser fabricados de placas de acero conociendo las especificaciones de SA-7, SA-113 C y SA-283 A, B, C, y D, con las siguientes consideraciones:

6. Los recipientes no contengan líquidos ó gases letales.7. La temperatura de operación está entre -20 y 650°F.8. El espesor de la placa no exceda de 5/8"9. El acero sea manufacturado por horno eléctrico u horno abierto.10. El material no sea usado para calderas.

ACEROS DE ALTA ALEACIÓNComúnmente llamados aceros inoxidables.  Su costo en general es mayor que para los dos anteriores.  El contenido de elementos de aleación es mayor, lo que ocasiona que tengan alta resistencia a la corrosión.

QUEMADORES

GENERAL

No se admitirá -en ningún caso- que el conducto interior de gases sea atravesado parcial o totalmente por tornillos.

Los quemadores principales se construirán con metales resistentes a las temperaturas de trabajo y a la corrosión. Se considerarán aptos para tal: acero inoxidable AISI 416 ó 430 con espesor mínimo de 0,3 mm., fundición de hierro, chapa de acero al carbono con espesor mínimo de 0,7 mm. Y terminación superficial adecuada a las citadas condiciones de trabajo.

ELEMENTOS AUXILIARES

VÁLVULA DE CORTE DE GAS POR FALTA DE LLAMA

Todo calentador de agua deberá contar con una válvula de este tipo, será de marca y modelo aprobado por Gas del Estado o tendrá aprobación simultánea a la del artefacto.

La ubicación será accesible para su operación, recambio y limpieza.

46

El elemento sensible estará protegido de posibles desprendimientos incandescentes que afecten su funcionamiento.

Esta válvula deberá actuar cortando el suministro total de gas al quemador principal y piloto. El elemento sensible será de fácil montaje.

El diseño de la válvula de seguridad impedirá que el botón de empuje gatillo, palanca, etc. pueda quedar accidentalmente en posición “abierto”.

CONEXIONES DE AGUA Y GAS

Las conexiones roscadas a las redes de suministro de agua y gas serán ejecutadas según Norma IRAM 5063. Las conexiones de entrada y salida agua deberán diferenciarse claramente por rótulos o elementos similares. La entrada de agua fría se ubicará a la derecha y la salida de agua caliente a la izquierda -mirando el artefacto de frente- si el diseño se corresponde con estas ubicaciones.

Cuando el fabricante prevea la posibilidad de invertir las conexiones de agua, adjuntará las correspondientes instrucciones.

RENDIMIENTO TÉRMICO

TUVO DE BAJADA DE AGUA

Los tubos de bajada no metálicos no deberán verificar deformaciones superiores a los 12 mm. sobre su longitud y 38 mm. Respecto del eje sobre su extremo libre (flexión). Asimismo no deben transmitir al agua olor y/o sabor ni perder su color.

III. MARCO JURÍDICO

En nuestro siguiente proyecto se sustentara legalmente en la constitución del Ecuador mediante los siguientes artículos los cuales están en el Capítulo segundo Derechos del buen vivir en la Sección segunda que es la de Ambiente sano.

Art. 14.- Se reconoce el derecho de la población a vivir en un ambiente sano y ecológicamente equilibrado, que garantice la sostenibilidad y el buen vivir, sumak kawsay.

47

Se declara de interés público la preservación del ambiente, la conservación de los ecosistemas, la biodiversidad y la integridad del patrimonio genético del país, la prevención del daño ambiental y la recuperación de los espacios naturales degradados.

Art. 15.- El Estado promoverá, en el sector público y privado, el uso de tecnologías ambientalmente limpias y de energías alternativas no contaminantes y de bajo impacto. La soberanía energética no se alcanzará en detrimento de la soberanía alimentaria, ni afectará el derecho al agua.

Se prohíbe el desarrollo, producción, tenencia, comercialización, importación, transporte, almacenamiento y uso de armas químicas, biológicas y nucleares, de contaminantes orgánicos persistentes altamente tóxicos, agroquímicos internacionalmente prohibidos, y las tecnologías y agentes biológicos experimentales nocivos y organismos genéticamente modificados perjudiciales para la salud humana o que atenten contra la soberanía alimentaria o los ecosistemas, así como la introducción de residuos nucleares y desechos tóxicos al territorio nacional.

48

CAPÍTULO III

3. MARCO METODOLÓGICO

III.1. ENFOQUE METODOLIGICO

III.1.1. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS A EMPLEAR

FASE TÉCNICA INSTRUMENTOS PRODUCTO TIEMPO

DIAGNÓSTICO Investigación e indagación de información

Libros, internet, páginas web, foros

Obtención de información necesaria y

confiable2 semanas

PLAN DE PROYECTO Recopilación de datos, entrevista, encuesta

Encuestas, Cámara de video

Conocimiento que ayude a la realización proyecto 4 semanas

RESULTADOS Materiales para la fabricación de prototipo

Calentador de agua a base de gas

4 semanas

49

III.1.2. ASPECTOS METODOLOGICOS

ACTIVIDADES A REALIZAR

INFORMACIÓN A OBTENER

MEDIOS DE REGISTRO DE

INFORMACIÓN

RECURSOS FECHAS DE INICIO Y CULMINACIÓN

Reunión De Grupo Habilidades y destrezas de cada

integrante

Diálogo, conversación mutua.

Casa de un integrante 15-10-2013/15-10-2013

Investigación De Datos Acerca Del

Acumulador De Agua Caliente

Datos e información para una correcta

realización de proyecto

Videos, archivos, gráficos o diseño

Internet, páginas web, libros

22-10-2013/26-10-2013

Recopilación de datos obtenidos por cada

integrante

Distinta información para una buena realización de

proyecto

Archivos, videos, documentos, borradores.

Archivos obtenidos por cada integrante e

investigación.28-10-2013/30-10-2013

Selección de mejores documentos e

investigaciones

Mejores documentos y confiabilidad de los

mismos

Documentos, archivos y videos

Archivos obtenidos por cada integrante

1-11-2013/03-11-2013

Realización de encuestas a distintos

padres de familia

Opiniones deCiudadanos e información, trabajadores,

empresas.

Hojas, folletosEncuesta, banco de

preguntas. 04-11-2013/10-11-2013

Entrevistas Opiniones y datos importantes

Videos, grabaciones de voz

Cámara de video. Radio.

14-11-2013/16-11-2013

50

Recopilación de los mejores datos

obtenidos y entrevistas

Fiabilidad de la información obtenida

anteriormente

Hojas, videos y archivos en Word

Archivos y videos obtenidos

anteriormente

19-11-2013/20-11-2013

Reunión con tutora Punto de vista y aprobación de datos

obtenidos

Hojas, videos, archivos, grabaciones,

encuestas. Diseños.

Todos los datos e información obtenida

2-12-2013/2-12-2013

Consultas a especialistas

Información adicional usada para la construcción

Diálogo, archivos, gráficos

Documentos.

Archivos obtenidoscon anterioridad y

apuntes

4-12-2013/7-12-2013

Adquisición de materiales y

herramientas para la realización del

prototipo

Materiales y herramientas suficientes

Tiendas, ferreterías y otros lugares de venta

de herramientasDinero 11-12-2013/16-12-2013

Realización y construcción del

acumulador de agua caliente

Correcto funcionamiento del

acumulador

Información, hojas, archivos, videos

confiables

Materiales, herramientas, datos,

videos

18-12-2013/24-01-2014

Soldar las tubería se entrada y salida de agua en el tanque.

Colocar correctamente en el

tanque.Ferreterías, técnico,

taller.Materiales y soldadora

tubería.02-01-2014/05-01-2014

Rellenar al tanque con el aislante térmico.

Cubrir completamente el

tanque.

Lugar de venta del aislante térmico.

Guantes, tijeras, mandil, mascarilla.

08-01-2014/10-01-2014

51

Construcción de subase para ser estabilidad

Soldar patas delanteras y traseras para que su peso sea

equilibrado.

Taller, técnico, soldadora.

Suelda, casco , guantes,

12-01-2014/14-01-2014

Colocar el circuito de gas

Y pintada del tanque

Adecuada nivelación para el gas pintura no

corrosiva.

Taller, soplete, quemadores en funcionamiento.

Gas, pintura, válvula, encendido.

15-01-2014/17-01-2014

III.1.3. MATRIZ DEL PLAN DE TRABAJO

FASE /ACTIVIDAD 1: DIAGNÓSTICO

COMPETENCIA A DESARROLLAR: LA INVESTIGACIÓN

ESTRATEGIA DE APRENDIZAJE ACTIVIDAD/TAREA

EJES TRANSVERSALES

RECURSOS RESPONSABLES TIEMPO Y FECHAS

Diálogo Reunión de grupo Lenguaje y comunicación

Casa de un integrante

Bryan Cárdenas 2 HORAS15-10-2013/15-

10-2013

Investigación de información

Investigación de datos acerca del acumulador

de agua caliente

Introducción a lacomunicación

científica

Internet, páginas web,

librosBryan Cárdenas

16 HORAS22-10-2013/26-

10-2013

Realización y aplicación de

Realización de encuestas a distintos

Lenguaje y comunicación

Encuestas Bryan Cárdenas 18 HORAS04-11-2013/10-

52

encuestas padres de familia 11-2013

Aplicación de las entrevistas

EntrevistasLenguaje y

comunicación Cámara de video

Bryan Cárdenas 4 HORAS14-11-2013/17-

11-2013

Indagación yconsulta

Consultas a especialistas

Introducción a la comunicación

científica

Archivos obtenidos con anterioridad y

apuntes

Bryan Cárdenas12 HORAS

4-12-2013/7-12-2013

FASE /ACTIVIDAD 2: PLAN DE PROYECTO

COMPETENCIA A DESARROLLAR: APLICACIÓN DE ENCUESTAS

ESTRATEGIA DE APRENDIZAJE ACTIVIDAD/TAREA

EJES TRANSVERSALES RECURSOS RESPONSABLES

TIEMPO Y FECHAS

Investigación en páginas web y libros

Recopilación de datos obtenidos por cada

integrante

Computación y Introducción a la

comunicación científica

Archivos obtenidos por

cada integranteFausto Orozco

6 HORAS1-11-2013/03-11-

2013

Recopilación de datos e información

Selección de mejores documentos e

investigaciones

Introducción a la comunicación

científica

Archivos obtenidos por

cada integrante

Fausto Orozco 5 HORAS28-10-2013/30-

10-2013

Selección de información obtenida

Recopilación de los mejores datos

Introducción a la comunicación

Archivos y videos Fausto Orozco 5 HORAS

53

obtenidos y entrevistas científica y lenguaje y comunicación

obtenidos anteriormente

1-11-2013/03-11-2013

Consulta Reunión con tutora Introducción a la comunicación

científica

Todos los datos e información

obtenidaFausto Orozco

1 HORA2-12-2013/2-12-

2013

FASE /ACTIVIDAD 3: RESULTADOS

COMPETENCIA A DESARROLLAR: APLICACIÓN DE CONOCIMIENTO

ESTRATEGIA DE APRENDIZAJE ACTIVIDAD/TAREA

EJES TRANSVERSALES RECURSOS RESPONSABLES

TIEMPO Y FECHAS

Selección de materiales adecuados para la realización del

proyecto

Adquisición de materiales y

herramientas para la realización del

prototipo

Laboratorio Dinero Félix Guerreo

11 HORAS11-12-2013/16-

12-2013

Aplicación de conocimiento

obtenido

Realización y construcción del

acumulador de agua caliente

Introducción a la comunicación

científica

Materiales, herramientas, datos, videos

Félix Guerreo40 HORAS

18-12-2013/24-01-2014

MATRIZ DE CONTROL DEL PROYECTO: SISTEMA DE ACUMULACIÓN DE AGUA CALIENTE

FASE/ACTIVIDAD DESCRIPCIÓN PROGRAMACIÓN SEMANAL RESPONSABLETIEMPO Y

FECHA

54

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 Diagnóstico

Realizaremos la investigación e indagación de información

necesaria para la realización del

proyecto

x x Bryan Cárdenas

15horas

15-10-2013/29-10-2013

2 Plan de proyecto

Realizaremos encuestas y

entrevistas para saber opiniones

de las personas y adquirir

información

x x X X Fausto Orozco

20 horas

4-11-2013/6-12-

2013

3 ResultadosConstruiremos el acumulador de agua caliente a

base de gas

x x x xFélix Guerrero 30 horas

9-12-2013/23-01-2014

ELABORADO POR: FIRMA: FECHA:

III.1.4. TIEMPO ESTIMADO DEL PROYECTO

55

III.2. TÉCNICA DE RECOLECCIÓN DE DATOS

ENCUESTA: Es un estudio observacional en el cual el investigador busca recaudar datos por medio de un cuestionario pre diseñado, y no modificar el entorno ni controlar el proceso que está en observación (como sí lo hace en un experimento). Los datos se obtienen a partir de realizar un conjunto de preguntas normalizadas dirigidas a una muestra representativa o al conjunto total de la población estadística en estudio, formada a menudo por personas, empresas o entes institucionales, con el fin de conocer estados de opinión, características o hechos específicos. El investigador debe seleccionar las preguntas más convenientes, de acuerdo con la naturaleza de la investigación.

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO

ENCUESTA HACIA LA CIUDADANÍA

1. ¿CREE QUE EL CALENTADOR DE AGUA AYUDARÍA AL MEDIO AMBIENTE?

SI

NO

2. ¿CREE QUE ES UNA SOLUCIÓN A LA ECONOMÍA ESTE TANQUE CALENTADOR?

SI

NO

3. ¿CONOCE O HA ESCUCHADO SOBRE EL ACUMULADOR DE AGUA CALIENTE?

SI

NO

4. ¿CREE QUE YA SE HA IMPLEMENTADO ESTE APARATO EN EL ECUADOR?

SI

56

NO

5. ¿PIENSA QUE MEJORARÍAMOS NUESTRO ESTILO DE VIDA CON EL AHORRO DE ENERGÍA QUE NOS BRINDA ESTE CALENTADOR?

SI

NO

6. ¿SUELE TOMAR ALGUNA ALTERNATIVA O MEDIDA PARA AHORRAR ENERGÍA ELÉCTRICA?

SI

NO

7. ¿LE IMPORTA EL MEDIO AMBIENTE O LA CONTAMINACIÓN?

SI

NO

8. ¿QUE TAN IMPORTANTE ES AHORRAR ENERGÍA, AGUA, PARA USTED?

SI

NO

9. ¿SEBE CUANTO ECONÓMICAMENTE CUESTA CALENTAR EL AGUA ELÉCTRICAMENTE O A GAS?

SI

NO

10. ¿CREE QUE ES BUENO AHORRAR ENERGÍA O AGUA?

SI

NO

57

III.3. TÉCNICA DE PROCESAMIENTO DE ANÁLISIS DE DATOS

La siguiente encuesta fue aplicada a personas que se encuentran situadas o viven en las afueras de la universidad de las siguientes 20 personas que les encuestamos las cuales fueron trabajadores, estudiantes, amas de casa, empresarios, administradores de hoteles lo que contestaron fue lo siguiente:

1. CREE QUE EL CALENTADOR DE AGUA AYUDARÍA AL MEDIO AMBIENTE

De 20 personas encuestadas 14 respondieron que cree que el calentador de agua ayudaría mucho al medio ambiente que representa el 68% y 6 personas respondieron que no ayudaría mucho ya que existen muchos más contaminantes en la tierra que representa un 32%

58

2. CREE QUE ES UNA SOLUCIÓN A LA ECONOMÍA ESTE TANQUE CALENTADOR

De 20 personas encuestadas 11 respondieron que no ayudaría ya que tienen muchos gastos aparte de la electricidad o el gas representan el 54% y 9 personas respondieron que si ayudaría mucho ya que en lo que más se gasta es en lo que ayuda el acumulador de agua caliente

59

68%

32%

ACUMULADOR DE AGUA CALIENTESI NO

3. CONOCE O HA ESCUCHADO SOBRE EL ACUMULADOR DE AGUA CALIENTE

De 20 personas encuestadas 16 respondieron que no ha oído escuchar acerca del acumulador de agua representan el 77% y 4 personas respondieron que si han escuchado sobre el acumulador de agua caliente.

60

46%

54%

ACUMULADOR DE AGUA CALIENTESI NO

4. CREE QUE YA SE HA IMPLEMENTADO ESTE APARATO EN EL ECUADOR

De 20 personas encuestadas 18 respondieron que no se han implementado estos artículos en las casas ni modernas ni antiguas que representan el 86% y 2 personas respondieron que si ha oído hablar del artículo.

61

23%

77%

ACUMULADOR DE AGUA CALIENTESI NO

5. PIENSA QUE MEJORARÍAMOS NUESTRO ESTILO DE VIDA CON EL AHORRO DE ENERGÍA QUE NOS BRINDA ESTE CALENTADOR

De 20 personas encuestadas 19 respondieron que si mejoraríamos ya que ahorraríamos más y también nos ayudaría económicamente que representan el 97% y 1 personas respondió que no mejoraríamos en nuestro estilo de vida ya que si las personas quisieran ahorrar ya lo hubiesen hecho.

62

14%

86%

ACUMULADOR DE AGUA CALIENTESI NO

97%

3%

ACUMULADOR DE AGUA CALIENTESI NO

6. SUELE TOMAR ALGUNA ALTERNATIVA O MEDIDA PARA AHORRAR ENERGÍA ELÉCTRICA

De 20 personas encuestadas 15 respondieron no toman en cuenta el ahorro de energía mediante las diferentes alternativas que existen y representan el 78% y 5 personas respondieron si han hecho alguna vez el intento de ahorrar mas o menos un poco de energía.

7. LE IMPORTA EL MEDIO AMBIENTE O LA CONTAMINACIÓN

63

De 20 personas encuestadas 20 respondieron que si ayudaría el acumulador de agua al medio ambiente ya que gastaríamos menos gas y así los recursos de donde se sacan el gas que no son renovables se quedarían en su interior.

64

22%

78%

ACUMULADOR DE AGUA CALIENTESI NO

ACUMULADOR DE AGUA CALIENTE

SINO

8. QUE TAN IMPORTANTE ES AHORRAR ENERGÍA, AGUA, PARA USTED

De 20 personas encuestadas 19 personas respondieron que si es muy importante ya que disminuirían los diferentes gastos que ay en la casa y que representan un 98% y 1 persona respondió que representa el 2%

65

9. SEBE CUANTO ECONÓMICAMENTE CUESTA CALENTAR EL AGUA ELÉCTRICAMENTE O A GAS

De 20 personas encuestadas 19 respondieron que no conocen el costo de calentar el agua con corriente eléctrica o con gas 95% y 1 persona respondió que si conoce cuanto más o menos cuesta el calentar agua

66

98%

2%

ACUMULADOR DE AGUA CALIENTESI NO

10. CREE QUE ES BUENO AHORRAR ENERGÍA O AGUA

De 20 personas encuestadas 20 respondieron que si es bueno ahorrar energía ya que así mejoraremos económicamente en todo nuestro país.

67

5%

95%

ACUMULADOR DE AGUA CALIENTESI NO

CAPITULO IV

4. PROPUESTA DEL PROYECTO

4.1. ESTUDIO DEL DIAGNOSTICO

¿LE IMPORTA EL MEDIO AMBIENTE O LA CONTAMINACIÓN?

68

100%

ACUMULADOR DE AGUA CALIENTESI NO

En el diagnóstico de nuestra encuesta hemos concluido que un 60% de las personas encuestasdas nos dijeron que es muy importante para nuestro proyecto ya que el acumulador no contamina el aire porque se conserva el agua en cambio los calefones o otros sistemas contaminan con dióxido de carbono y eso perjudica mucho al ambiente tenemos que hacer todo lo posible por no contaminar el medio ambiente nuestro proyecto va hacer muy factible y no es un contaminante los gastos serán mínimas para su construcción ,el consumo de combustible será reducido y los beneficio serán múltiples.

¿QUE TAN IMPORTANTE ES AHORRAR ENERGÍA, AGUA, PARA USTED?

En el diagnóstico de nuestra encuesta hemos concluido que el 98% de las personas encuestadas dijeron que la importancia del ahorro de la energía es sumamente importante por lo que la mayoría de personas tienen el calentamiento mediante resistencias eléctricas esto es uno de los más usados a nivel mundial pero este sistema produce un serio gasto de energía y económico pero en nuestro proyecto no se gasta mucha energía por lo tanto es un buen ahorrador de energía y también de su bolsillo también ahorra mucho el agua ya que el sistema de acumulación trata de almacenar una gran cantidad de agua y no son como los demás sistemas que son continuos y no se puede almacenar el agua y el combustible o energía esta en constate uso.

¿CREE QUE ES UNA SOLUCIÓN A LA ECONOMÍA ESTE TANQUE CALENTADOR?

En el estudio diagnóstico de nuestra encuesta hemos concluido que el 74% de las personas encuestadas respondió que este sistema de acumulación es más factible que otros sistemas en lugares que sea su economía baja este tanque calentador sería la solución ya que el consumo de combustible es mínimo este sistema de acumulación no produce mucho exceso de dióxido de carbono en países más grandes se emplea este tanque por su ahorro de energía y de agua pero en nuestro país se puede implementar ya que es un producto bien factible para satisfacer las necesidades del hombre.

4.2. FACTIBILIDAD

En el mercado se consigue todo tipo de materiales para realizar este proyecto ya que para su construcción es solo la iniciativa de cada persona como quiere que se realice el sistema de acumulación.

69

La realización de este proyecto es en su mayoría de acero o de aluminio las propiedades del acero son resistibles soporta a altas temperaturas por lo tanto al tanque se le puede colocar en cualquier sitio de la casa pero lo más recomendable es en la parte de afuera y para tener una mejor seguridad se le puede colocar un detector de fugas de gas.

El sistema de acumulación de agua caliente en su interior esta con aislante térmico puede ser lana de vidrio, espuma Flex, vidrio partido, etc. Un aislante térmico es un material usado en la construcción y la industria y caracterizado por su alta resistencia térmica. Establece una barrera al paso del calor entre dos medios que naturalmente tenderían a igualarse en temperatura, impidiendo que entre o salga calor del sistema que nos interesa eso es más factible este tanque es como un termo que quiere decir un tanque dentro taque la temperatura en que se encuentra el agua será controlada mediante un termostato. Todo termo tanque deberá tener un termostato de marca y modelo aprobado por Gas del Estado, o tendrá aprobación simultánea a la del artefacto. Su ubicación será de fácil acceso para su operación, mantenimiento o eventual reemplazo. Los termostatos deberán disponer de válvulas o dispositivo que permita operar manualmente el corte total del gas. Los termostatos deben funcionar normalmente en todas las presiones de gas especificadas en esta norma. Los termostatos que tengan sus diales graduados según una escala de temperatura estarán perfectamente calibrados, de modo de cumplir con el ensayo.

El calentamiento se efectuara mediante quemadores este instrumentó es el que permite que circule tranquilamente el gas por el interior de él. Los quemadores estarán correctamente colocados y seguramente posicionados de modo que no se tuerzan, resbalen o caigan de su posición durante el uso. Ello debe lograrse sin el empleo de pernos, chavetas o tornillos dentro de la cámara de combustión.

Los quemadores, pilotos y elementos sensores de seguridad o su conjunto serán de fácil montaje y desmontaje forma unívoca, sin desconectar uniones roscadas del colector salvo los del tipo desmontable. Esto debe poder hacerse sin el uso de herramientas especiales.

En las medidas de seguridad de este tanque se le colocara en su interior una válvula de corte de gas por falta de llama. Todo calentador de agua deberá contar con una válvula de este tipo, Será de marca y modelo aprobado por Gas del Estado o tendrá aprobación simultánea a la del artefacto. La ubicación será accesible para su operación, recambio y limpieza el elemento sensible estará protegido de posibles desprendimientos incandescentes que afecten su funcionamiento. Esta válvula deberá actuar cortando el suministro total de gas al quemador principal y piloto el elemento sensible será de fácil montaje el diseño de la válvula de seguridad impedirá que el botón de empuje gatillo, palanca, etc. pueda quedar accidentalmente en posición “abierto”.

Aparte de eso se le instalara una válvula de seguridad complementaria todo termo tanque debe tener un sistema de seguridad contra excesos de-presión y/o de temperatura del agua

70

almacenada válvulas de seguridad de instalación obligatoria para tanques menores o iguales a de capacidad:

Válvula de alivio por exceso de presión, válvula o sistema de corte de gas por exceso de temperatura de instalación independiente o complementaria las válvulas de seguridad serán de marca y modelo aprobado por Gas del Estado o tendrá aprobación simultánea a la del artefacto. Las válvulas del tipo a) se ubicaran sobre la superficie superior del tanque o sobre la cañería de agua fría, cerca del artefacto las válvulas del tipo b) deberán operar cerrando el paso de gas a los incluyendo el piloto, cuando la temperatura del agua almacenada a la ubicación de cada válvula será visible y accesible para su reemplazo y lo mantenimiento. Toda válvula o elemento sensor que actúe por presión, deberá calibrarse al 120% de la presión de trabajo.

4.3. DISEÑO DE LA PROPUESTA

Se denomina Acumulador de Agua al depósito acumulador con producción de agua caliente sanitaria.

Depósito donde se acumula el agua que posteriormente se destina al consumo doméstico, bien para grifos y ducha, bien para el sistema de calefacción. El acumulador suele ser también calentador, ya que el sistema que acumula el agua se encuentra en su interior.

Los acumuladores de agua caliente son un elemento clave en la instalación, ya que permiten almacenar el agua calentada durante el día para ser consumida cuando convenga. Gracias a ellos se puede disponer de agua caliente durante las 24h del día, y por eso tienen que estar muy bien aislados.

Un acumulador está formado por un depósito con un serpentín en el interior, por el que circula el fluido caliente que procede de los captadores solares y que cede el calor al agua que lo rodea, y perfectamente aislado con espuma dura y polietileno.

4.3.1. MATERIALES

MATERIALESCARACTERISTICAS CANTIDAD VALOR

71

AISLANTE TÉRMICO

Un aislante térmico es un material usado en la construcción y en la industria, caracterizado por su alta resistencia térmica.El nombre más correcto de estos sería aislante térmico específico. Se considera que son aislantes térmicos específicos aquellos que tiene una conductividad térmica, λ < 0,08 W/m·ºC.

5Kg 20

TUBERÍA DE HIERRO

Una tubería o cañería es un conducto que cumple la función de transportar agua u otros fluidos. Se suele elaborar con materiales muy diversos. Cuando el líquido transportado es petróleo, se utiliza el término oleoducto. Cuando el fluido transportado es gas, se utiliza el término gasoducto. También es posible transportar mediante tuberías materiales que, si bien no son un fluido, se adecuan a este sistema: hormigón, cemento,cereales, documentos encapsulados, etc.

2m 5

2 CILINDROS DE HIERRO

Acumular y conservar el agua a la temperatura deseada por las personas a acupar

15 y 30 diámetro

30

QUEMADORES

Un quemador es un dispositivo para quemar combustible líquido, gaseoso o ambos (excepcionalmente también sólido) y producir calor generalmente mediante una llama.El combustible usado puede ser gaseoso, generalmente gas natural, butano, propano, etc.; líquido, generalmente gasóleo (también fuel) o una combinación de ambos (gas y gasóleo), en cuyo caso se denomina quemador mixto.

1 unidad 10

LLAVE

Una llave de paso o llave de corte, es un dispositivo, generalmente de metal, alguna aleación o más recientemente de polímeros o de materiales cerámicos, usado para dar paso o cortar el flujo de agua u otro fluido por una tubería o conducción en la que está inserto.

1 unidad 5

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También se suele llamar válvulas a estas llaves, puesto que algunas de ellas, además de servir para cortar el paso, tenían la función de evitar que el agua circule en la dirección contraria a la deseada (reflujo), es decir, que además eran válvulas en la acepción primitiva del término.

MANGUERA

Una manguera es un tubo hueco flexible diseñado para transportar fluidos de un lugar a otro.

Algunos usos de las mangueras incluyen los siguientes:

En la química y en la medicina, las mangueras (o tubos) son usados para transportar productos químicos líquidos o gaseosos.

1.50m 5

VÁLVULA

La válvula es uno de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. Sus tamaños van desde unos milímetros hasta los 90 m o más de diámetro (aunque en tamaños grandes suelen llamarse compuertas). Pueden trabajar con presiones que van desde el vacío hasta más de 140 MPa (mega pascales) y temperaturas desde las criogénicas hasta 1100 K (kelvin). En algunas instalaciones se requiere un sellado absoluto; en otras, las fugas o escurrimientos no tienen importancia.

1 unidad 5

PINTURA Y ACABADOS

La pintura es un producto fluido que, aplicado sobre una superficie en capas relativamente delgadas, se transforma al cabo del tiempo en una película sólida que se adhiere a dicha superficie, de tal forma que recubre, protege y decora el elemento sobre el que se ha aplicado.

En tiempos antiguos la pintura era hecha a base de pigmentos.

1litro 5

73

Este artículo trata sobre la naturaleza de los materiales, así sus aplicaciones en construcción e ingeniería. La parte artística de pintura y sus técnicas, se describen mejor en el artículo pintura.

GAS COMBUSTIBLE

Un gas combustible es un gas que se utiliza como combustible para producir energía térmica mediante un proceso de combustión.

El gas natural (cuyo mayor componente es el metano) es el más habitual, pero existen otros como:

Gas licuado del petróleo (GLP), como propano o butano. Se obtienen mayoritariamente en la destilación fraccionada del petróleo. Otra parte es obtenida al separarlos del gas natural.

Hidrógeno. Se obtiene a partir de la electrólisis del agua invirtiendo energía eléctrica, o a partir de gas natural.1 Es un vector energético y no una fuente de energía primaria. Puede llegar a ser utilizado en el futuro como gas combustible con una mejora de la tecnología.

Gas de alumbrado (H2 y CO), también conocido como gas de hulla o gas ciudad.

Gas de agua (H2 y CO).

15Kg 2.50

TOTAL 87.50

4.4. APLICACIÓN PRACTICA DE LA PROPUESTA

74

75

4.4.1. PROCEDIMIENTO

Primero realizamos de la compra de todos los materiales de nuestro proyecto realizamos los agujeros en el tanque la entrada y salida de agua soldamos correctamente.

Realizamos el ensamblaje de la lana de vidrio en todo su alrededor luego le cubrimos con una lata de acero para que conserve el calor soldamos bien con la respectivas medidas de seguridad.

Soldamos cuidadosamente la base que es realizada de acero para que el tanque se equilibre y no sufra ninguna caída ni tampoco se riegue lo que tiene en el interior ósea el agua caliente.

4.4.2. CALCULOS REALIZADOS

TEMPERATURA DE HERVOR Y AMBIENTE EN RIOBAMBA

TEMPERATURA AMBIENTE

Es la temperatura que se puede medir con un termómetro y que se toma del ambiente actual, por lo que, si se toma de varios puntos en un área a un mismo tiempo puede variar.

Esto es debido a que una temperatura tomada en un ambiente tan frío como lo es el Polo Norte, donde la temperatura sería bajo cero (si se mide en grados Fahrenheit o en Centígrados), no será igual a una tomada en un lugar tan cálido como un desierto donde la temperatura estaría muy por encima del cero.

Su temperatura promedio es de 13ºC, con un clima generalmente frío aunque su intensidad depende de la altura.

La temperatura que hierve es a 91ºC, depende a la altura.

TEMPERATURA QUE HIERVE

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oC

El agua hierve a 91

Temperatura Ambiente 13

El agua se congela a 0

VOLUMEN DE LOS CILINDROS

El volumen del cilindro equivale a la multiplicación del área de su base por la altura.

FORMULA VOLUMEN DE CILINDRO

V = π R2 h V = Ab h

DONDE 

V - cilindro volumen, Ab- área de las bases de la cilindro, R - radio de la cilindro, h- longitud de la altura de la cilindro, π = 3.141592.

VOLUMNE DEL CILINDRO GRANDE

V=π R2h

V=π (30cm )2(45 cm)

V=40500π cm3

VOLUMEN DEL CILINDRO PEQUEÑO

V=π R2h

V=π (15cm )2(50cm)

V=11250 π cm3

VOLUMEN DEL AGUA

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d=mV

V=md

V= 3500 gr1gr /cm3

V=3500cm3

V=3500ml

TEMPERATURA INICIAL DE AGUA A 2600m DEL NIVEL DEL MAR

La temperatura ambiente del agua a 2600 msnm es de 13 °C

TIEMPO QUE TARDA EN HERVIR EL AGUA

CALORIAS DEL AGUA

Q=m.d .T

Q= calor m= masa Ce= en el caso del agua es 1 T= variación de la temperatura

Q=m.d .T

Q=3500 gr (1 gr

cm3 )( 91oC−13

oC )

Q=273000CALORIAS

ENTONCES PASAMOS LAS CALORIAS A JOULES

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1CALORIAS→0.24 JOULES

273000CAL→X

X=65520JOULES

LA PONTENCIA DEL CALENTADOR

La potencia de una orilla según investigaciones es de 100 W

FORMULA PARA CALCULAR EL TIEPO

W= Jt

t= JW

t=65520JOULES100W

W=655.2Segundo

W=11.32Minutos

PRESIÓN DEL TANQUE

En el caso de presiones a profundidades no importa tanto el volumen si no la altura del fluido que tienes sobre el punto que deseas medir y la densidad del fluido respectivo. Esto se llama presión hidrostática y no es más que multiplicar la gravedad por la densidad por la altura de agua a temperatura ambiente sobre el punto que deseas medir o el punto maximo.

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Para calcular la presión en la salida del tanque aplicamos la ecuación fundamental de la hidrostática que es:

P=Po+ p .h .g Donde :P=presión quequeremos calcular .

Po=presiónque existe por encimadel liquido ,en nuestrocaso ,la presión atmosférica(en pascales ,101023 Pa).p=densidaddellíquido que queremos medir, en este caso agua (1 g/ml).

h = altura del agua en el tanque

g= aceleración de la gravedad.

ENTONCES LA ECUACIÓN QUEDA DE LA FORMA:

P=Po+ p .h .g.

P=1010123 Pa+(1gr

cm3 ) . (50 cm) .(0.98cm

s2 )P=101102

CONCLUSIONES

Para realizar el desarrollo del presente proyecto y luego de efectuar una investigación de un sistema de calentamiento de agua con un menor consumo de gas se concluye lo siguiente:

5. Un sistema de calentamiento de agua que dure un largo periodo de tiempo el cual, significara un gran ahorro de energía y combustible para poder mejorar nuestra economía y sustentos

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6. El ahorro de combustible será esencial para el futuro en nuestro país ya que se tiene previsto un incremento de precio del combustible que nos ayuda a calentar el agua

7. El consumo actual del combustible del gas ya que el sistema utilizado no ayuda en el ahorro, el nuevo sistema del acumulador de agua caliente beneficiara notablemente en el ahorro de energía y gas combustible de nuestro país

8. Después de efectuar nuestro sistema de acumulador de agua caliente, se llego a la conclusión de que el acumulador de agua caliente baja notablemente los niveles de gasto de energía y combustible

RECOMENDACIONES

Para llevar a la práctica el estudio desarrollado en el presente proyecto de acumulador de agua caliente se efectúan las siguientes recomendaciones

La aplicación de construcción de un acumulador de agua caliente requiere de un estudio que maneje un alto nivel de detalle, principalmente en lo que se refiere a recursos hidráulicos disponibles. Mientras más información se analice en el estudio, mayores serán las oportunidades de obtener resultados positivos en el sistema de calentamiento de agua.

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Los planes para la construcción de un acumulador de agua caliente debe contar con

seguimiento especial para que su construcción este bien diseñada y para que su

funcionamiento se lleve a cabo correctamente.

Llevar a cabo un estudio de la factibilidad antes de llevar a cabo la instalación del

acumulador de agua caliente para el ahorro de energía o combustible.

Se puede utilizar un análisis más profundo del acumulador de agua caliente a través

de la utilización de un software adecuado para simular dinámicamente el

comportamiento del agua en el interior de del condensador seleccionado.

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ANEXOS

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