Hernández Muñoz, WilsonVillalobos Correa, DanielLeon Leon, Miguel Alejandro2023-04-172023-04-172023https://repositorio.ecci.edu.co/handle/001/3408El presente trabajo es un compendio sobre el diseño de una caldera pirotubular de tipo horizontal sin cono refractario comparada con una caldera pirotubular convencional con refractario, esta comparación se hace frente a la transferencia de calor radiante en el tubo de combustión mostrando la diferencia de potencia térmica transferida; el objetivo es mostrar el diseño mecánico y térmico de una caldera pirotubular de 5 BHP en donde se enfoca el diseño al reemplazo de la zona refractaria del tubo de combustión; se muestra un procedimiento para el cálculo térmico de la caldera, desde la estequiometria del combustible hasta las ecuaciones que rigen la radiación térmica y la convección de los gases de combustiónThe present work is a compendium on the design of a horizontal type firetube boiler without refractory cone compared with a conventional firetube boiler with refractory, this comparison is made against the radiant heat transfer in the combustion tube showing the difference in thermal power transferred; The objective is to show the mechanical and thermal design of a 5 BHP fire tube boiler where the design focuses on the replacement of the refractory zone of the combustion tube; A procedure for the thermal calculation of the boiler is shown, from the stoichiometry of the fuel to the equations that govern the thermal radiation and the convection of the combustion gases.RESUMEN 1 PALABRAS CLAVE . 1 1. INTRODUCCIÓN 22 2. OBJETIVOS 25 2.1. Objetivo General . 25 2.2. Objetivos específicos. 25 3. FUNDAMENTOS TEÓRICOS 26 3.1. Generalidades de las calderas. 26 3.2. Calderas Pirotubulares verticales. 27 3.3. Caldera Pirotubular horizontal. 28 3.3.1. Calor sensible. 29 3.3.2. Calor Latente. 29 3.3.3. Eficiencia de una caldera. 30 3.3.4. Transferencia de calor en equipos industriales. 31 3.3.5. Conducción 32 3.3.8. Intercambiadores de calor y diseño de equipos térmicos 39 3.3.9. Diseño a través del Código ASME 40 4. ESTADO DEL ARTE. 45 4.1. Revisión de los usos, fallas y alternativas de los refractarios en la industria. Un enfoque aplicado hacia las calderas industriales. 45 4.1.1. Fallas comunes en los materiales refractarios. . 46 4.1.2. Corrosión y desgaste. 47 4.1.3. Fracturas. . 48 4 4.2. Aplicación en calderas industriales. 50 4.2.1. Generalidades de las calderas y refractarios de uso. . 50 4.2.2. Refractarios. 51 4.2.3. Refrigeración por agua. 53 5. Metodología de la investigación 55 5.1. Paradigma 55 5.2. Método . 55 5.3. Fases de la investigación. 56 5.3.1. Fase Conceptual 56 5.3.2. Fase de planeación y diseño : 56 5.3.3. Fase Empírica 58 5.3.4. Fase Analítica 59 5.3.5. Fase de difusión 59 6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 60 6.1. Datos de entrada. . 60 6.2. Cálculo del tubo de combustión y dimensionamiento de la tubería de fuego. Método Convencional. 61 6.2.1. Cálculo del volumen interior del tubo de combustión. 62 6.2.2. Volumen interior de la recámara de gases . 62 6.2.3. Volumen total cámara de gases: . 62 6.3. Cálculo preliminar del área de transferencia de calor de la tubería de fuego…………… . 63 6.4. Dimensionamiento mecánico de la caldera- recipiente sometido a presión……… . 63 6.4.1. Espesor del cuerpo de caldera: . 63 6.4.2. Cálculo de espesor de placas tubulares y riostras 66 5 6.4.2.4. Cálculo espesor tubo de combustión 68 6.4.3. Diseño mecánico de zona refrigerada por agua, sin cono refractario. . 73 6.5. Cálculo de transferencia de calor. 75 6.5.1. Cálculo de la cantidad de combustible necesario para la combustión . 75 6.5.2. Radiación Térmica. 81 6.5.3. Convección 89 6.5.4. Pérdidas de energía. 99 6.5.6. Ahorros energéticos, diseño refrigerado por agua frente a un tubo de combustión convencional con refractario. 111 6.6. Simulación mecánica 113 6.6.1. Simulación Térmica 116 6.6.2. Cargas mecánicas en la silleta de la caldera 118 6.6.3. Simulación presión interna a la temperatura de saturación del vapor. . 123 6.6.4. Simulación aislamiento del cuerpo . 130 6.5.6. Simulación radiación térmica tubo de combustión . 134 6.5.7. Simulación térmica zona convectiva . 144 6.5.8. Simulación aislamientos tapa frontal. 160 6.5.9. Temperaturas en las estructuras críticas del acero. . 165 6.5.10. Tubería de fuego del segundo paso. . 168 6.6. Fabricación del prototipo . 171 7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES . 189 7.1. CONCLUSIONES. 189 7.2. RECOMENDACIONES 191 8. BIBLIOGRAFIA312 P.application/pdfspaDerechos Reservados - Universidad ECCI, 2023Trabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/openAccessCalderaRefrigeración por aguaAhorro energéticoBoilerWater coolingEnergy savinghttp://purl.org/coar/access_right/c_14cb