1 Reingeniería del sistema de vapor para el Hospital Naval

2 Contenido Requerimientos de vapor para el Hospital Naval.Selección de las calderas. Sistema de agua de alimentación. Sistema de combustible. Controles de las calderas. Tuberías para vapor y retorno de condensado. Trampas de vapor. Ablandador de agua. Análisis económico.

3 Requerimientos de vapor para el Hospital Naval

4 Requerimientos de vapor para el Hospital Naval

5 Demanda de vapor para el Hospital NavalSección Equipos-Necesidad Demanda de vapor ( lb / h ) Quirófano 3 equipos esterilizadores 360 lb/h Lavandería 2 lavadoras – secadoras. 2 planchas. 1 rodillo planchador. 638 lb/h 212 lb/h Cocina 3 marmitas Régimen alimenticio 795 lb/h 1166 lb/h Fisiatría-Varios Agua caliente 1311 lb/h Demanda Total : lb/h  140 CC * Requerimiento ( + 10% )  154 CC

6 Selección de las calderasEn base a la demanda de vapor. En base a factores de selección.

7 Sistema de agua de alimentación

8 Sistema de agua de alimentaciónDiseño del tanque de agua de alimentación. Tanque existente para agua de alimentación

9 Tanque seleccionado para agua de alimentaciónTanque seleccionado para agua de alimentación Fabricantes Donlee - Technologies

10 Tanque seleccionado para agua de alimentación

11 Circuito de ingreso del agua de alimentación.

12 Circuito de ingreso del agua de alimentación.

13 Purgas de superficie

14 Sistema de recuperación de calor de las purgas de superficie

15 Dimensionamiento del tanque flash

16 Dimensionamiento del tanque flash

17 Dimensionamiento del tanque flash

18 Selección de las bombas para agua de alimentaciónOperación continua o intermitente. Temperatura del agua a la succión. Capacidad. Presión de descarga. Carga neta de succión positiva ( NPSH ).

19 Presión de descarga Coeficientes/ pérdidas locales para accesorios ( k ) [ Anexo 3 ] Coeficientes/ pérdidas por fricción en tuberías ( hf ) [ Anexo 2 ] TUBERIAS : Ej : Ht = ( hf )  ( longitud de tubería) / 100 Ht = pies PP t = ( H t )  ( densidad del agua 70 ˚C aprox. )  ( gravedad ). PP t = ( pies )  ( lb/pie3 )  ( pies/seg2 ). PP t = psi

20 Presión de descarga ACCESORIOS : hv = k ( v2 / 2g ) Ej :hv para los codos: (1.177) [(1.735pies/seg)2/2(32.17pies/seg2 )] 10 codos = 0.55 pies. Como Ha son las pérdidas en todos los accesorios, tendremos : = 3.49 pies. PP a = ( H a )  ( densidad del agua 70 ˚C aprox. )  ( gravedad ). PP a = ( 3.49 )  ( lb/pie3 )  ( pies/seg2 ). PP a = 1.49 psi. PERDIDAS TOTALES : PP t + PP a.  psi.

21 Carga neta de succión positiva (NPSH).* Carga neta de succión positiva requerida ( NPSH )R * Carga neta de succión positiva disponible ( NPSH )A Condición : ( NPSH )A > ( NPSH )R ( NPSH )A, = { [ 2.31 ( Ps – Pv ) ] / ( sp.gr ) } + Z – ( Hfs + Hi ) Hfs : Fricción en la succión : Tubería de succión : Ht = f Lv2 / 2Dg. Accesorios de succión : hv = k ( v2 / 2g ) Hi : Pérdidas en la entrada : Entrada perpendicular reentrante : Hi = k ( v2 / 2g )

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24 Carga neta de succión positiva disponible ( NPSH )ACarga neta de succión positiva (NPSH). Carga neta de succión positiva disponible ( NPSH )A ( NPSH )A = { [ 2.31 ( Ps – Pv ) ] / ( sp.gr ) } + Z – ( Hfs + Hi ) ( NPSH )A = { [ 2.31 ( Ps – Pv ) ] / ( sp.gr ) } + Z – ( Hfs + Hi ) ( NPSH )A = { [ 2.31pies/psi ( 15 – )psi ] / ( ) } pies – ( )pies. ( NPSH )A  32 pies.

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26 Potencia del motor requeridoTDH = { [ 2.31 ( P2 – P1 ) ] / ( sp.gr ) } + Z2 + Hts + Htd TDH : Altura dinámica total de descarga P : Presión de succión. P : Presión máxima a desarrollar por la bomba, 150 psi. Hts : Pérdidas de succión, pies pies = pies. Htd : Pérdidas de descarga, pies pies = pies. Ej : TDH = { [ 2.31 pies/psi( )psi ] / ( 0.978) } +( )pies. TDH  327 pies. BHP = Q  TDH  sp.gr / 3960  (eficiencia) BHP = ( 11 GPM )  (327 pies )  ( ) / 3960  (eficiencia) BHP = / ( eficiencia ) * HP * HP

27 Sistema de combustible

28 Sistema de combustible* Tanques de combustible : Capacidades mínimas para el tanque de almacenamiento Capacidad galones Tanque diario

29 Conjunto quemador – bomba de combustible

30 Controles de las calderas

31 Controles de las calderasControl McDonnell tipo No. 150.

32 Controles de las calderasControl Modulante

33 Controles de las calderas

34 Control modelo BCS1 para los sólidos disueltos ( TDS ) en el agua de las calderasVálvula de interrupción. Controlador de purga BC 1000. Cámara sensora S10. Válvula controladora de purga. Válvula de retención. Válvula interruptora.

35 Tuberías para vapor y retorno de condensados

36 Dimensionamiento de las tuberías para vapor

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38 Distribución del vapor en el Hospital Naval

39 Dimensionamiento de las tuberías de vapor

40 Dimensionamiento de las tuberías principales

41 Caída de presión a través de las tuberías principales

42 Dimensionamiento de las tuberías secundarias

43 Caída de presión a través de las tuberías secundarias

44 Presentación de resultadosPD = 95 psi PC = 91 psi PA = 97 psi PE = 90 psi PG = 89 psi PD = 95 psi

45 Aislamiento de las tuberías de vapor y tanques de almacenamientoRecubrimiento aislante que contiene asbesto

46 Aislamiento de las tuberías de vaporEspesores económicos para el aislante lana vidrio. Fabricantes Owens Corning. Espesores de aislantes requeridos

47 Di Ausencia de tuberías para retorno de condensado e las tu Dimensionamiento de las tuberías

48 Retorno de condensado desde las marmitas.

49 Dimensionamiento de las tuberías para retorno de condensado

50 Dimensionamiento de las tuberías para retorno de condensadoFigura 6.9 Diagrama Caudal VS Caída de presión Fuente de información : Calderas Industriales y Marinas, Angel Vargas Z.

51 Esquema general para retornos de condensado

52 Instalación propuesta para el Hospital Naval

53 Selección y distribución de trampas para vapor

54 Selección y distribución de trampas para vapor1. Trampas tipo termodinámicas para los tramos de tuberías de vapor principales.  2. Trampas tipo mecánico de flotador con eliminador termostático de aire ( flotador – termostático ) para los equipos.

55 Selección y distribución de trampas para vapor

56 Selección y distribución de trampas para vapor

57 Selección de trampas para vaporQuirófano : 792 lb/h Lavandería : 1404 lb /h Planchas : 1258 lb /h Cocina : 1748 lb /h

58 Selección de trampas para vapor

59 Selección de trampas para vapor

60 Cálculos y selección del ablandador para agua de alimentaciónCálculos y selección del ablandador para agua de alimentación

61 Cálculos y selección del ablandador para agua de alimentación·        * 03 calderas de 80CC ( considerando la máxima producción ). ·        * Pruebas de dureza para el agua que ingresa al ablandador : 60 ppm. * Factor de conversión 1 ppm = Granos por galón. ·       * Horas diarias de operación : 16 horas ( máximo ). ·        * Se conoce que se requieren GPM de agua por cada CC . a a) Considerando que prácticamente no existe retorno del condensado:   granos Es decir la capacidad de remoción requerida de dureza diaria ≈ 56K b) Considerando un retorno de condensado del 20% : 44259 granos Es decir la capacidad de remoción requerida de dureza diaria ≈ 45K

62 Selección del ablandador para agua de alimentación·       

63 Aspectos económicos

64 Aspectos económicos Costo del vaporCombustible : GPH  80 CC =  24 GPH. 24 GPH  $ 0.6 = $ por hora. Por cada hora : Combustible = $ ( 80% ) Agua y tratamiento químico: (20% del costo total ) = $ ( 20% ) ________________ Costo total / hora $ ( 100% ) ( 80 CC = 2760 lb/h = 1255 Kg/h de vapor ). $ 18/ 1255 Kg = $ / Kg. = $ la tonelada de vapor ( 1000 Kg ).

65 Aspectos económicos Ahorros económicos por implementación del sistema de vapor. Ej : Recuperación de calor de la purga de superficie : 101 Kg/h de las purgas Supongamos un 30% de 101 Kg/h = 30.3 Kg/h ( 104 días )  ( 16 horas diarias)  30.3 Kg/h = Kg. ( 104 días )  ( 8 horas diarias )  Kg/h = Kg. ( 157 días )  ( 16 horas diarias) 15.15Kg/h = Kg. __________ En 365 días Kg Ahorro : $ / Kg. Kg.  $ 1450 anuales. Recuperación de la inversión : $ 4021 / $ 1450  2.8 años.

66 Aspectos económicos Ahorros económicos por implementación del sistema de vapor. Ej : Instalación de tuberías de retorno de condensado y trampas de vapor : Cantidad de calor necesario para producir 1 Kg. de vapor : Reduciremos de KJoule/Kg a 2476 KJoule/Kg, es decir un 1.67% de ahorro.

67 Aspectos económicos Ahorro de combustible:1.67% ($ 14.4/ hora )  ahorro de $ 0.24 / hora por combustible. Ahorro de agua y productos químicos : Supongo que sólo recupero un 20% de condensado: 20% ($ / hora )  ahorro de $ / hora por agua y tratamiento químico. Ahorro total : $ 0.24 /hora + $ 0.72/ hora = $ 0.96 / hora 104 días  8 horas  $ 0.96 /hora = $ 261 días  16 horas  $ 0.96 /hora = $ _________ Ahorro anual $ Recuperación de la inversión : $ / $ =  años.

68 Aspectos económicos Ahorros económicos por implementación del sistema de vapor. Ej : Recuperación de la inversión por recubrimiento de aislante a las instalaciones :

69 Aspectos económicos Costos finales para la implementación de la instalación propuesta:

70 CONCLUSIONES Se satisface los requerimientos de vapor para el Hospital Naval. Bombas de agua de alimentación. Control de la cantidad de TDS. Sistema de recuperación del calor de las purgas de superficie. Tuberías para vapor y retorno de condensado. Aislamiento. Ablandador para agua de alimentación. Recuperación de la inversión, máximo en 3 años.