INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ORIZABA Ingeniero Mecánico Alejandro Gamboa Cid

170 Pages·2006·5.03 MB·Spanish

MX9600075
D.G.I.T.
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ORIZABA
'SISTEMA DE ENFRIAMIENTO CON AGUA PARA
HORNOS DE SINTERIZADO DE PASTILLAS DE
COMBUSTIBLE NUCLEAR"
TRABAJO PROFESIONAL OPCIOM III
PARTICIPACIÓN EN UN PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:
I n g e n i e ro Mecánico
PRESENTA:
Alejandro Gamboa Cid
Orizaba, Ver. 1996
INSTITUTO TECNOLÓGICO
de Orizaba
ABRIL 26 DE 1996.
DEPENDENCIA: . MECÁNICA.
ING
OFICIO NUM. : o
EXPEDIENTE : o
ASUNTOrSe autoriza impresión
de Trabajo Profesional
Opción :
C. ALEJANDRO GAMBOA CID/
PASANTE DE LA CARRERA DE
INGENIERÍA MECÁNICA,
P R E S E N TE
De acuerdo con el Reglamento de Titulación vigente de los Cen-
tros de Enseñanza Técnica Superior, dependiente de la Dirección
General de '• Inst i tutos Tecnológicos de la Secretarfa de Educa
ción Pública y habiendo cumplido con todas las indicaciones que
la Comisión Revisora le hizo respecto a su Trabajo Profesional
titulado: ;
" SISTEMA DE ENFRIAMIENTO CON AGUA PARA HORNOS DE SINTERIZADÓ
DE PASTILLAS DE COMBUSTIBLE NUCLEAR "
Comunico a usted que este Departatrénto concede su autorización
para que proceda a la impresión dé^J mismo.
A t
ING. JOS 'AHUA PERALTA/
JEFE DE! DE ING. MECÁNICA.
SECRETARIA DE
EDUCACIÓN PUBUCA •
INSTITUTO TECNOLÓGICO
do erizaba
AV. INSTITUTO TECNOLÓGICO S-N APARTADO POSTAL NUM. 324
COL. EMILIANO ZAPATA CÓDIGO POSTAL 94320
CONMUTADOR 4-40.96 ORIZABA.. VERACRUZ. MEXICO
TELEX: I. T. O. ¡TOME 15439
FAX >. i ;•-•>£
C I C A T D R I AS
A Dios: Padre mío, hoy y siempre te llamo Padre, con
el mas profundo respeta a tu hijo y a tu Esp_í_
ritu Santísimo, gracias te doy Señor porque a
través de la vida me enseñas a vivir, despe--
jas mi camino, guías mis pasos, y es por es-
ta vida, la esperanza y Fe' en tu resurrección
que te doy de todo corazón con toda el alma -
que tuya es, las gracias por vivir, Bendita -
seas Señor.
A mis padres:
A rni madre: Emma Cid García. Mama, a tí dedi-
co este trabajo como un digno reconocimiento
a tus esfuerzos, sacrificios, a tu amor de -
madre, sembraste una semilla y hoy cosecha—
ras de un a'rbol "los más grandes frutos, Yo,
tu hijo las gracias te doy parque eres la --
más grande Bendición en mi vida.
A mi padre: Abelardo M.Gamboa González,papa,
a tí", por tu ejemplo y sacrificio, por tu de_
dicación y entrega, por tu cariño de padre y
apoyo incondicional. Gracias.
A mis abuelos paternos:
Sr. Abelardo Gamboa Prieto (Q.P.D.).
Sra. Maurilia González de Gamboa. [Q.P.D.).
Aun cuando solo les conocí unos pocos días -
les recordare toda la vida, con amor.
A mis abuelos maternos:
Sr. rafael Cid Sandaval (Q.P.D.) Por el ejemplo de la
Fe en Dios.
Sra. Eladia García Cedillo: Mama' Yayita, a tí por tu
dedicacidn a todos tus hijos, nietos, bisnietos, por
tu apoyo, compañia, amor y cariño que no tiene limi-
tes, por tu abnegacio'n, por dejarnos sentir tu calor,
gracias mama' por el regalo maravilloso de tu ser.
A mis tíos:
Sergio, Rafael, Victor Hugo.
A mis tías:
Clarita, Carmelita Lupita.
Por su cariño y apoyo gracias.
Sr. Victor Hugo Rósete: Después de Dios, el segundo -
nombre que viene a mi mente es papá, y ello es lo que
has sido para mf. A tí, con especial respeto te dedi-
co este trabajo, por tu ayuda desinteresada, tu con
fianza, tu energía y vitalidad que transmites, tus con
sejos y tu amor de padre. Gracias.
Sra. Carmen Cid de Rósete: A ti mamá con especial cari_
ño, del que siempre has considerado tu hijo, por tu a-
Fecto, amor y consejos de madre.
A mis hermanos:
A mi hermano mayor Memo y mi hermana Tere por su ayu-
da desinteresada, cariño y comprensión, Dios los bendi-
ga.
A mis hermanos Hugo y Jacque por su compañia y cariño
verdadero da hermanos. Gracias.
A mis hermanas menores: Janet y lijpita, por su ale-—
gria y carino, anima y comprensión gracias.
A mi hermana Guadalupe Gamboa Cid: Mi pequeña hermani-
ta, que eres la alegría de casa, te dedico este esfuer_
zo, con la esperanza de que veas en el que no hay inipa_
sibles para Dios. Por tu paciencia carino y respeto —
hacia mí gracias por tu compañia.
A mi ahijadita Ingrid del Carmen con todo cariño y
amor.
A mi asesor: Ing. Miguel Huerta Barra, por su valiosa enseñan-
za y colaboración.
A mi honorable jurado:
Ing. Macario Schettino M.
Ing. Jorge Carrera Benítez
Ing. Jesús Sevilla Manzano
Porque gracias a su conocimieto y experiencia
realice este trabajo.
TEMA:
"SISTEMA
PARA HORNOS
ING. MIGUEL
ORIZABA, VER. 4 DE
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN
GENERALIDADES
CAPITULO 1 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ( I -6 )
CAPITULO 2 CÁLCULOS Y SELECCIÓN DE MATERIALES (7-20)
CAPITULO 3 SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO
CAPITULO 4 ANÁLISIS (LAY-OUT) (31-61 )
CAPITULO 5 INSTRUMENTACIÓN (65-
CAPITULO 6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ÍS2-83)
CAPITULO 7 FUNDAMENTOS
BIBLIOGRAFÍA ( US )
ANEXO 1
ANEXO 2
INTRODUCCIÓ N
El presente, es una recopilación de la invesíigacirn llevada ha cabo para
desarrollar un sistema de enfriamiento con agua, de operación continua que sea
satisfactorio a las necesidades de enfriamiento de los hornos de sinierizado de pastillas de
combustible nuclear del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (IN1N). El centro
nuclear de México se encuentra ubicado en la población de salazar Estado de México en el
Km. 36.5 de la carretera México-Toluca.
Garantizar la operación de los hornos, protegerlos y disminuir el consumo de
agua, son los principales objetivos de esta investigación, la cual se limita a
proporcionarnos una manera rápida y continua de desalojar el calor generado dentro de
estos hornos y disiparlo al exterior.
La participación y aplicación de diversas disciplinas de la Ingeniería Mecánica
interactuan proporcionando las bases y los principios teóricos y prácticos necesarios para
el desarrollo de la ingeniería de diseño.
El agua como líquido de enfriamiento se encuentra difícilmente sin costo y es muy
escasa los métodos mecánicos de enfriamiento usados en la actualidad representan una
opción practica y eficiente de satisfacer las demandas de enfriamiento de equipos de
procesos industriales.
En el capítulo de oulculos y selección de los materiales! as normas son sugerencias
que nos hacen organismos internacionales con el fin de unir criterios de uso y manejo de
los materiales para evitar situaciones de riesgo que afecten la salud personal y de terceros
En este capítulo se sugiere los requisitos con que debe contar una tubería que transporta
un líquido de enfriamiento como lo es el agua, el cálculo del funcionamiento de la red de
distribución en m de longitud, la selección del material de cobre B-88 tipo para la tubería y
las bases de compra con que debe contar.
Se explicarán los principios del diseño térmico de transferencia de calor para
algunos dispositivos como intercambiadores con superficies extendidas enfriados por aire,
esto nos servirá para definir el Lay-Out del proyecto y dimensional' un enfriador de liquido
tipo paquete
Al final del capítulo se encuentra un resumen de los cálculos de prcselccción del
método de enfriamiento de evaluaciones.
a) Refrigeración mecánica (enfriador tipo paquete).
la) Utilizando R-12 y un condensador enfriado por agua.
2a) Utilizando R-22 y un condensador enfriado por aire
b) Refrigeración por contacto directo (Torre de Enfente).
Ib) Convencción Natural.
2b) Convencción Forzada.
La resolución por la cual se opta por el enfriamiento mecánico y en particular por
un enfriador de líquidos tipo paquete que utiliza R-22 como refirgerante y un condensador
enfriado por aire.
El análisis y toma de decisiones, es la aplicación de lo visto en los tres capítulos
anteriores, en el cual se presentan los principios básicos de diseño y construcción teórica
de intercambiadores compactos del tipo 1-2 de casco y tubo, fórmulas de
dimensionamiento autorizados por la TEMA del ASME Y las fórmulas de
dimensionamiento y construcción para intercambiadores compactos enfriados por aire,
esto sirve para calcular térmicamente el evaporador y el condensador de nuestro paquete
enfriador de líquidos, ambos cálculos sirven para determinar la potencia requerida por la
bomba y el ventilador respectivamente.
Más adelante se calcula los niveles máximos y minimo del tanque elevado del
sistema auxiliar con el fin de implementar un dispositivo regulador de nivel.
Calculamos las pendientes de presión de las líneas W.09, W-IO, W-ll que
pertenecen a succión de la bomba, alimentación directa de los hornos y un By-pass de
alimentación directa a los hornos hasta aquí tenemos la caida de presión en las líneas ,pero
se desconoce la de entrada y salida del equipo por lo que se detienen el calculo para
después retomarlo.
Construimos teóricamente un enfriador de líquidos que utiliza R-22 Se plantea el
problema calculando la carga térmica para el evaporador y para el condensador;
obtenemos el flujo de refrigerante y su velocidad. Dimensionamos la tubería del enfriador,
se calcula el evaporador que en este caso es un intercambiador de casco y tubo del tipo 1-
2 se dimensiona y se obtiene la pendiente de presión del equipo y calculamos la potencia
de la bomba.
Se calcula un condensador enfriado por aire que tiene la función de condensar el vapor
sobrecalentado del R-22 y retirar el calor absorbido por este. Dimensionamos la tubería, se
obtiene el perfil de la aleta, evaluamos el fluido interior y exterior, obtenemos el área de
transferencia, se calcula la pendiente de presión y se calcula el ventilador.
El capítulo de instrumentación contiene explicaciones breves de controles breves de
controles para diferentes parámetros de nuestro interés como son: Controles de
enfriamiento de líquidos, controles de seguridad, normas de seguridad, mantenimiento
general, control de fluido de aguas, control del equipo de flujo y nivel, control del equipo
de enfriamiento de líquidos, válvulas de expansión, seguridad personal.
Al final presento mi particular punto de vista de la solución adoptada en este proyecto y la
recomendación de un equipo existente y que se ajusta a nuestras necesidades se anexa un
balance de1 costo total del proyecto.