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Determinación del rendimiento
de la instalación
Análisis del funcionamiento
Funcionamiento de un calentador.
2 Montaje y experimentación en instalaciones de
transformación tradicionales
Ciencia, tecnología y técnica.
75TROENTORNO
4
ción
delización de
nstar de tres
umen de gas
a a una cierta
que se sumi- Fig. 4.2. Funcionamiento
de un calentador.
temperatura.
1. Anotamos la lectura del contador de gas natural actual, la presión a la que se sumi-
nistra (1,4 kg/cm2
) y la temperatura exterior.
2. Se pone el calentador en marcha y se calientan unos 500 litros de agua (esta can-
tidad se puede controlar a través del contador de agua).
3. Con un termómetro se averigua la temperatura del agua fría y la del agua caliente.
A partir de estos datos, y despreciando la energía calorífica perdida a través de la tube-
ría desde el calentador hasta la bañera, se puede calcular el rendimiento.
Para nuestro caso, tenemos que:
a) Consumo de gas = 1,303 m3
; b) litros de agua calentados = 500 L = 500 kg; c) tem-
peratura exterior = 24°C; d) temperatura del agua fría = 14°C; e) temperatura del
agua calentada = 35°C.
Entonces:
Pc (real)
= Pc
· p · [273/(273 + T)] = 8540 · 1,4 · [273/(273 + 24)] = 10 989,86 kcal/m3
Esuministrada = Pc (real) · V = 10989,86 · 1,303 = 14 319,79 kcal
Eútil = m · Ce · (Tf – Ti ) = 500 · 1 · (35 – 14) = 10 500 kcal
= Eu
/Es
= 10500/14319,79 = 0,73325 ≈ 0,73 = 73 %
B. Análisis del funcionamiento
Desmontando la tapa del calentador, se puede ver su funciona-
miento (Fig. 4.3). Lo que realmente interesa analizar es la parte
correspondiente al intercambiador de calor. Es decir, ¿cómo
se transmite el calor de la combustión del gas natural al
agua que pasa por el interior de los tubos en zigzag?
Se observa que las aletas del intercambiador de calor
son de aluminio. El aluminio tiene un coeficiente de
conducción de 197 kcal/m2
h°C, casi la mitad que el
cobre (378 kcal/m2
h°C). Esto hace que la conducción
de calor en la unidad de tiempo sea menor, con lo que se
Fig. 4.2. Funcionamiento
de un calentador.
natural consumido, en m3
) para calentar una cantidad determinada de agua a una cierta
temperatura.
1. Anotamos la lectura del contador de gas natural actual, la presión a la que se sumi-
nistra (1,4 kg/cm2
) y la temperatura exterior.
2. Se pone el calentador en marcha y se calientan unos 500 litros de agua (esta can-
tidad se puede controlar a través del contador de agua).
3. Con un termómetro se averigua la temperatura del agua fría y la del agua caliente.
A partir de estos datos, y despreciando la energía calorífica perdida a través de la tube-
ría desde el calentador hasta la bañera, se puede calcular el rendimiento.
Para nuestro caso, tenemos que:
a) Consumo de gas = 1,303 m3
; b) litros de agua calentados = 500 L = 500 kg; c) tem-
peratura exterior = 24°C; d) temperatura del agua fría = 14°C; e) temperatura del
agua calentada = 35 °C.
Entonces:
Pc (real) = Pc · p · [273/(273 + T)] = 8540 · 1,4 · [273/(273 + 24)] = 10 989,86 kcal/m3
Esuministrada
= Pc (real)
· V = 10989,86 · 1,303 = 14 319,79 kcal
Eútil = m · Ce · (Tf – Ti ) = 500 · 1 · (35 – 14) = 10 500 kcal
= Eu
/Es
= 10500/14 319,79 = 0,73325 ≈ 0,73 = 73 %
B. Análisis del funcionamiento
Desmontando la tapa del calentador, se puede ver su funciona-
miento (Fig. 4.3). Lo que realmente interesa analizar es la parte
correspondiente al intercambiador de calor. Es decir, ¿cómo
se transmite el calor de la combustión del gas natural al
agua que pasa por el interior de los tubos en zigzag?
Se observa que las aletas del intercambiador de calor
son de aluminio. El aluminio tiene un coeficiente de
conducción de 197 kcal/m2
h°C, casi la mitad que el
cobre (378 kcal/m2
h°C). Esto hace que la conducción
de calor en la unidad de tiempo sea menor, con lo que se
pierde energía.
Se coloca aluminio porque resiste mejor la oxidación que el co-
bre a temperaturas superiores a 120°C. No hay que olvidar que las
aletas están, justamente, encima de los quemadores.
Fig. 4.2. Funcionamiento
de un calentador.
Fig. 4.3. Interior de un calentador.
Detalles del intercambiador
y del quemador.
pasos:
A. Determinación del rendimiento de la instalación
Para averiguar el rendimiento, controlaremos el consumo de energía (volumen de gas
natural consumido, en m3
) para calentar una cantidad determinada de agua a una cierta
temperatura.
1. Anotamos la lectura del contador de gas natural actual, la presión a la que se sumi-
nistra (1,4 kg/cm2
) y la temperatura exterior.
2. Se pone el calentador en marcha y se calientan unos 500 litros de agua (esta can-
tidad se puede controlar a través del contador de agua).
3. Con un termómetro se averigua la temperatura del agua fría y la del agua caliente.
A partir de estos datos, y despreciando la energía calorífica perdida a través de la tube-
ría desde el calentador hasta la bañera, se puede calcular el rendimiento.
Para nuestro caso, tenemos que:
a) Consumo de gas = 1,303 m3
; b) litros de agua calentados = 500 L = 500 kg; c) tem-
peratura exterior = 24°C; d) temperatura del agua fría = 14°C; e) temperatura del
agua calentada = 35°C.
Entonces:
Pc (real) = Pc · p · [273/(273 + T)] = 8540 · 1,4 · [273/(273 + 24)] = 10 989,86 kcal/m3
Esuministrada = Pc (real) · V = 10989,86 · 1,303 = 14 319,79 kcal
Eútil
= m · Ce
· (Tf
– Ti
) = 500 · 1 · (35 – 14) = 10 500 kcal
= Eu /Es = 10500/14 319,79 = 0,73325 ≈ 0,73 = 73 %
B. Análisis del funcionamiento
Desmontando la tapa del calentador, se puede ver su funciona-
miento (Fig. 4.3). Lo que realmente interesa analizar es la parte
correspondiente al intercambiador de calor. Es decir, ¿cómo
se transmite el calor de la combustión del gas natural al
agua que pasa por el interior de los tubos en zigzag?
Se observa que las aletas del intercambiador de calor
son de aluminio. El aluminio tiene un coeficiente de
conducción de 197 kcal/m2
h°C, casi la mitad que el
cobre (378 kcal/m2
h°C). Esto hace que la conducción
de calor en la unidad de tiempo sea menor, con lo que se
pierde energía.
Se coloca aluminio porque resiste mejor la oxidación que el co-
bre a temperaturas superiores a 120°C. No hay que olvidar que las
aletas están, justamente, encima de los quemadores.
Fig. 4.2. Funcionamiento
de un calentador.
Fig. 4.3. Interior de un calentador.
Detalles del intercambiador
y del quemador.
Interior de un calentador. Detalles del intercambiador y
del quemador.](https://image.slidesharecdn.com/unidad04tecnoindustrial-140128124356-phpapp01/85/Unidad-04-tecno-industrial-4-320.jpg)
Unidad 04 tecno industrial
- 1. 1. Sistema eléctrico 2. Montaje y experimentación en instalaciones de transformación de energías tradicionales 3. Montaje y experimentación en instalaciones de transformación de energías alternativas 4. Coste energético en la vivienda y en un centro docente Unidad 4. La energía en nuestro entorno fjkdjkidjfiejiejifjiLae nergejfiejfiefjeifjiejfi ejfiejffjfjfjfjfeijfie
- 2. 2 Generación, transporte y distribución de la electricidad. 1 Sistema eléctrico
- 3. 3 Generación, transporte y distribución de la electricidad. 1 Sistema eléctrico
- 4. 4 Determinación del rendimiento de la instalación Análisis del funcionamiento Funcionamiento de un calentador. 2 Montaje y experimentación en instalaciones de transformación tradicionales Ciencia, tecnología y técnica. 75TROENTORNO 4 ción delización de nstar de tres umen de gas a a una cierta que se sumi- Fig. 4.2. Funcionamiento de un calentador. temperatura. 1. Anotamos la lectura del contador de gas natural actual, la presión a la que se sumi- nistra (1,4 kg/cm2 ) y la temperatura exterior. 2. Se pone el calentador en marcha y se calientan unos 500 litros de agua (esta can- tidad se puede controlar a través del contador de agua). 3. Con un termómetro se averigua la temperatura del agua fría y la del agua caliente. A partir de estos datos, y despreciando la energía calorífica perdida a través de la tube- ría desde el calentador hasta la bañera, se puede calcular el rendimiento. Para nuestro caso, tenemos que: a) Consumo de gas = 1,303 m3 ; b) litros de agua calentados = 500 L = 500 kg; c) tem- peratura exterior = 24°C; d) temperatura del agua fría = 14°C; e) temperatura del agua calentada = 35°C. Entonces: Pc (real) = Pc · p · [273/(273 + T)] = 8540 · 1,4 · [273/(273 + 24)] = 10 989,86 kcal/m3 Esuministrada = Pc (real) · V = 10989,86 · 1,303 = 14 319,79 kcal Eútil = m · Ce · (Tf – Ti ) = 500 · 1 · (35 – 14) = 10 500 kcal = Eu /Es = 10500/14319,79 = 0,73325 ≈ 0,73 = 73 % B. Análisis del funcionamiento Desmontando la tapa del calentador, se puede ver su funciona- miento (Fig. 4.3). Lo que realmente interesa analizar es la parte correspondiente al intercambiador de calor. Es decir, ¿cómo se transmite el calor de la combustión del gas natural al agua que pasa por el interior de los tubos en zigzag? Se observa que las aletas del intercambiador de calor son de aluminio. El aluminio tiene un coeficiente de conducción de 197 kcal/m2 h°C, casi la mitad que el cobre (378 kcal/m2 h°C). Esto hace que la conducción de calor en la unidad de tiempo sea menor, con lo que se Fig. 4.2. Funcionamiento de un calentador. natural consumido, en m3 ) para calentar una cantidad determinada de agua a una cierta temperatura. 1. Anotamos la lectura del contador de gas natural actual, la presión a la que se sumi- nistra (1,4 kg/cm2 ) y la temperatura exterior. 2. Se pone el calentador en marcha y se calientan unos 500 litros de agua (esta can- tidad se puede controlar a través del contador de agua). 3. Con un termómetro se averigua la temperatura del agua fría y la del agua caliente. A partir de estos datos, y despreciando la energía calorífica perdida a través de la tube- ría desde el calentador hasta la bañera, se puede calcular el rendimiento. Para nuestro caso, tenemos que: a) Consumo de gas = 1,303 m3 ; b) litros de agua calentados = 500 L = 500 kg; c) tem- peratura exterior = 24°C; d) temperatura del agua fría = 14°C; e) temperatura del agua calentada = 35 °C. Entonces: Pc (real) = Pc · p · [273/(273 + T)] = 8540 · 1,4 · [273/(273 + 24)] = 10 989,86 kcal/m3 Esuministrada = Pc (real) · V = 10989,86 · 1,303 = 14 319,79 kcal Eútil = m · Ce · (Tf – Ti ) = 500 · 1 · (35 – 14) = 10 500 kcal = Eu /Es = 10500/14 319,79 = 0,73325 ≈ 0,73 = 73 % B. Análisis del funcionamiento Desmontando la tapa del calentador, se puede ver su funciona- miento (Fig. 4.3). Lo que realmente interesa analizar es la parte correspondiente al intercambiador de calor. Es decir, ¿cómo se transmite el calor de la combustión del gas natural al agua que pasa por el interior de los tubos en zigzag? Se observa que las aletas del intercambiador de calor son de aluminio. El aluminio tiene un coeficiente de conducción de 197 kcal/m2 h°C, casi la mitad que el cobre (378 kcal/m2 h°C). Esto hace que la conducción de calor en la unidad de tiempo sea menor, con lo que se pierde energía. Se coloca aluminio porque resiste mejor la oxidación que el co- bre a temperaturas superiores a 120°C. No hay que olvidar que las aletas están, justamente, encima de los quemadores. Fig. 4.2. Funcionamiento de un calentador. Fig. 4.3. Interior de un calentador. Detalles del intercambiador y del quemador. pasos: A. Determinación del rendimiento de la instalación Para averiguar el rendimiento, controlaremos el consumo de energía (volumen de gas natural consumido, en m3 ) para calentar una cantidad determinada de agua a una cierta temperatura. 1. Anotamos la lectura del contador de gas natural actual, la presión a la que se sumi- nistra (1,4 kg/cm2 ) y la temperatura exterior. 2. Se pone el calentador en marcha y se calientan unos 500 litros de agua (esta can- tidad se puede controlar a través del contador de agua). 3. Con un termómetro se averigua la temperatura del agua fría y la del agua caliente. A partir de estos datos, y despreciando la energía calorífica perdida a través de la tube- ría desde el calentador hasta la bañera, se puede calcular el rendimiento. Para nuestro caso, tenemos que: a) Consumo de gas = 1,303 m3 ; b) litros de agua calentados = 500 L = 500 kg; c) tem- peratura exterior = 24°C; d) temperatura del agua fría = 14°C; e) temperatura del agua calentada = 35°C. Entonces: Pc (real) = Pc · p · [273/(273 + T)] = 8540 · 1,4 · [273/(273 + 24)] = 10 989,86 kcal/m3 Esuministrada = Pc (real) · V = 10989,86 · 1,303 = 14 319,79 kcal Eútil = m · Ce · (Tf – Ti ) = 500 · 1 · (35 – 14) = 10 500 kcal = Eu /Es = 10500/14 319,79 = 0,73325 ≈ 0,73 = 73 % B. Análisis del funcionamiento Desmontando la tapa del calentador, se puede ver su funciona- miento (Fig. 4.3). Lo que realmente interesa analizar es la parte correspondiente al intercambiador de calor. Es decir, ¿cómo se transmite el calor de la combustión del gas natural al agua que pasa por el interior de los tubos en zigzag? Se observa que las aletas del intercambiador de calor son de aluminio. El aluminio tiene un coeficiente de conducción de 197 kcal/m2 h°C, casi la mitad que el cobre (378 kcal/m2 h°C). Esto hace que la conducción de calor en la unidad de tiempo sea menor, con lo que se pierde energía. Se coloca aluminio porque resiste mejor la oxidación que el co- bre a temperaturas superiores a 120°C. No hay que olvidar que las aletas están, justamente, encima de los quemadores. Fig. 4.2. Funcionamiento de un calentador. Fig. 4.3. Interior de un calentador. Detalles del intercambiador y del quemador. Interior de un calentador. Detalles del intercambiador y del quemador.
- 5. 5 Modelización de la instalación 2 Montaje y experimentación en instalaciones de transformación tradicionales miento del 100%, el aire que sale por la chimenea debería estar a temperatura ambien- te, con lo que todo el calor producido sería absorbido por el agua. Esto nunca es así. ¿Qué podríamos hacer para mejorar el rendimiento? Desde el punto de vista comercial, la incorporación de nuevos elementos acarrea serios problemas; entre ellos, un mayor volumen y el encarecimiento de los equipos. Desde el punto de vista de la modelización de la instalación, se pueden sugerir bastan- tes soluciones. A continuación (Figs. 4.4 y 4.5) se muestran dos, pero estamos seguros de que se te pueden ocurrir otras muchas, incluso más sencillas y eficientes. Agua fría Agua templada Aislante térmico Gases de combustión (calientes) Agua templada Agua caliente Colocación de otro intercambiador de calor fuera del calentador que aproveche parte de la energía calorífica que llevan los gases de la combustión. Aprovechamiento del calor de los gases de combustión para calentar una zona determinada de la casa. En verano esta energía se perdería, pero afortunadamente, en verano se usa poco agua caliente. Fig. 4.4. Modelo de instalación 1. A la salida de la chimenea se ha colocado un tubo, dentro de Fig. 4.5. Modelo de instalación 2. A la salida de la chimenea se ha colocado un recipiente con agua, Colocación de otro intercambiador de calor fuera del calentador que aproveche parte de la energía calorífica que llevan los gases de combustión. A la salida de la chimenea se ha colocado un tubo, dentro de otro tubo, con la forma de la figura. Exteriormente va recubierto con un aislante térmico (fibra de vidrio). Por el interior salen los gases. Entre los dos tubos hay agua, que hace un recorrido en sentido inverso a los gases. Cuanto más se aproxima hacia el calentador, más caliente está el agua. Modelo de instalación 1.
- 6. 6 Modelización de la instalación 2 Montaje y experimentación en instalaciones de transformación tradicionales el aire que sale por la chimenea debería estar a temperatura ambien- o el calor producido sería absorbido por el agua. Esto nunca es así. acer para mejorar el rendimiento? Desde el punto de vista comercial, de nuevos elementos acarrea serios problemas; entre ellos, un mayor recimiento de los equipos. vista de la modelización de la instalación, se pueden sugerir bastan- continuación (Figs. 4.4 y 4.5) se muestran dos, pero estamos seguros en ocurrir otras muchas, incluso más sencillas y eficientes. Agua templada otro r que te calorífica gases de . Aprovechamiento del calor de los gases de combustión para calentar una zona determinada de la casa. En verano esta energía se perdería, pero afortunadamente, en verano se usa poco agua caliente. dentro de Fig. 4.5. Modelo de instalación 2. A la salida de la chimenea se ha colocado un recipiente con agua, Aprovechamiento del calor de los gases de combustión para calentar una zona determinada de la casa. En verano esta energía se perdería, pero afortunadamente, en verano se usa poca agua caliente. A la salida de la chimenea se ha colocado un recipiente con agua, que se conecta a un radiador. A los gases, cuando van a atravesar el recipiente, se les hace pasar por varios tubos de menor diámetro, para que cedan su calor al agua que los rodea. Modelo de instalación 2.
- 7. 7 Necesidades energéticas mínimas en una vivienda Compatibilidad idónea de funcionamiento de algunos receptores de la vivienda. 3 Montaje y experimentación en instalaciones de transformación de energías alternativas
- 8. 8 Diseño de la instalación de la vivienda Esquema de instalación de energías alternativas. 3 Montaje y experimentación en instalaciones de transformación de energías alternativas
- 9. 9 Diseño de una instalación de apoyo a la industria Sistema directo (efecto termosifón). 3 Montaje y experimentación en instalaciones de transformación de energías alternativas Parte del agua fría que entra en el depósito es absorbida hacia el colector o captador. Ello se debe a que el agua en el colector, al calentarse, se va hacia arriba, saliendo por la parte superior y absorbiendo agua fría. Puede llevar o no electrobomba. El vaso de expansión evita que un aumento de la presión pueda causar averías en la instalación, debido al aumento de temperatura. Este sistema tiene el inconveniente de que la cal se irá depositando en el colector.
- 10. 10 Diseño de una instalación de apoyo a la industria Sistema indirecto (con bombeo). 3 Montaje y experimentación en instalaciones de transformación de energías alternativas Dispone de un intercambiador de calor, de manera que el líquido que pasa por el captador o colector cede todo su calor en el acumulador. En ambos casos, si el acumulador está frío porque no hay sol, el termostato pondrá en marcha la resistencia eléctrica y calentará el agua. Simultáneamente, se puede bloquear el paso del agua hacia el colector para evitar que actúe de radiador
- 11. 11 Selección de la energía adecuada según el lugar 3 Montaje y experimentación en instalaciones de transformación de energías alternativas Energía solar en España. Arriba, kWh/m2 al año y, abajo, horas de sol al año. Energía eólica en España. Velocidad media anual.
- 12. 12 Fuentes de energía en la vivienda y en el centro docente Precios de los distintos tipos de energía empleados en la vivienda. 4 Coste energético en la vivienda y en un centro docente Ciencia, tecnología y técnica.
- 13. 13 Deducción de los precios de cada una de las energías Precio del kWh de electricidad consumida. Precio del kWh de propano consumido. Precio del kWh de butano consumido. Precio del kWh de gas natural consumido. Precio del kWh de gasóleo C (calefacción) consumido. Conclusión general 4 Coste energético en la vivienda y en un centro docente
- 14. 14 Alternativas de ahorro Principales medidas de ahorro energético aplicables a un aula. 4 Coste energético en la vivienda y en un centro docente Calefacción Alumbrado Con objeto de que el aula sea lo más confortable posible, manteniendo una temperatura agradable y gastando la mínima energía, se debería: 1. Aislar térmicamente las paredes. 2. Poner doble acristalamiento o doble ventana. 3. Tener una llave para cada radiador que permita abrir o cerrar el paso del agua cuando interese aumentar o disminuir la temperatura, respectivamente. 4. Cerrar las puertas que den a la calle. 5. Abrir las ventanas durante unos diez minutos, para que se ventile, cuando no haya calefacción. Como has podido ver, la electricidad no es una de las energías más baratas. Por ello, se deberá intentar que las luces estén encendidas cuando sean absolutamente necesarias. Algunas normas de uso pueden ser: 1. Apagar luces y subir persianas. Si molesta el sol o hay reflejos en la pizarra, se debe estudiar la posibilidad de colocar cortinas, estores o parasoles. Estas soluciones salen más baratas a medio plazo y no contribuimos al deterioro del medio ambiente. 2. No dejar nunca máquinas funcionando ni luces encendidas si no se está en el aula.