Metodología para el cálculo de pérdidas de calor en redes de transporte de vapor mediante Microsoft Excel

Rosember Ovando Castelar; Jazmin Jiménez Manzanares; Minerva Guadalupe Vargas Vega; Omar Christian Benitez Centeno; Roberto Martin Urzúa Rangel

doi:10.61117/ipsumtec.v8i3.391

Autores/as

Rosember Ovando Castelar Tecnológico Nacional de México https://orcid.org/0000-0003-1491-7437
Jazmin Jiménez Manzanares Tecnológico Nacional de México
Minerva Guadalupe Vargas Vega Tecnológico Nacional de México
Omar Christian Benitez Centeno Tecnológico Nacional de México
Roberto Martin Urzúa Rangel Tecnológico Nacional de México

DOI:

https://doi.org/10.61117/ipsumtec.v8i3.391

Palabras clave:

Aislamiento Térmico, Pérdidas energéticas, Redes de transporte de vapor, Transferencia de Calor

Resumen

Los sistemas de transporte de vapor típicamente incluyen grandes líneas de vapor con una gran variedad y número de elementos de transición tales como válvulas, bridas, placas orificio, etc., instalados a lo largo de éstas. Al evaluar la eficiencia del proceso de transporte a través de una tubería que conduce vapor y determinar las causas principales que impactan la pérdida de energía, se ha encontrado que el procedimiento para la cuantificación de las pérdidas de energía en redes de tuberías que conducen vapor se apoya en simplificaciones que se derivan de la complejidad de condiciones bajo las cuales éstas operan. En este trabajo se presenta un procedimiento de cálculo para determinar las pérdidas de calor en las tuberías de una red de transporte de vapor, que se apoya en información geométrica de la línea y del estado de su aislamiento térmico, así como de las condiciones bajo las cuales opera la red. Los resultados que se obtuvieron se contrastaron contra cálculos de la temperatura de superficie y la pérdida de calor en un vaporducto con diferente condición de aislamiento. La metodología propuesta presenta la ventaja de ser simple y fácil de implantar en una computadora personal con Microsoft Excel sin implicar una alta inversión, a diferencia del software comercial que tiene un costo elevado y que precisa de equipo de cómputo con características más específicas.

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Biografía del autor/a

Rosember Ovando Castelar , Tecnológico Nacional de México

Rosember Ovando Castelar. Ingeniero Electromecánico por el TecNM/Sede Instituto Tecnológico de Zacatepec (1990) y Maestro en Ciencias en Ingeniería Mecánica por el TecNM/Sede CENIDET (1996). En 1993, ingresó como investigador en la Gerencia de Energía Nuclear del Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias (INEEL), donde se desempeñó por 24 años. Su línea de investigación se centra en el modelado de procesos de transferencia de calor y transporte de fluidos en redes de tuberías, así como el modelado de accidentes severos y operacionales en centrales nucleares. Actualmente es profesor de tiempo completo en el Departamento de Metal-mecánica del TecNM/Sede Instituto Tecnológico de Zacatepec.

Jazmin Jiménez Manzanares, Tecnológico Nacional de México

Jazmín Jiménez Manzanares. Ingeniera Electromecánica por el TecNM/Sede Instituto Tecnológico de Zacatepec (2022). Su línea de trabajo es el estudio de la transferencia de calor, así como la optimización de sistemas electromecánicos y automotrices. Ha aplicado sus conocimientos técnicos para innovar en soluciones industriales y actualmente comparte su pasión por la ingeniería en múltiples niveles educativos, donde transmite conocimientos profundos e integrales que fomentan el crecimiento para el bienestar social con empatía y calidez.

Minerva Guadalupe Vargas Vega , Tecnológico Nacional de México

Minerva Guadalupe Vargas Vega. Egresada del TecNM/Sede Instituto Tecnológico de Tijuana en Ingeniería Electromecánica con estudios de Doctorado en Ingeniería en la DEPFI-UNAM. Ha trabajado en proyectos de ingeniería aplicada en sistemas de captación de agua de lluvia y de investigación en dinámica de fluidos empleando condiciones de gravedad modificada.

Omar Christian Benitez Centeno , Tecnológico Nacional de México

Omar Christian Benítez Centeno. Doctor en Ciencias con especialidad en Sistemas Térmicos por el TecNM/Sede CENIDET, especialista en el Instituto Mexicano del Petróleo y el Instituto de Investigaciones Eléctricas (hoy INEEL), catedrático desde 2009 en el departamento de Metalmecánica del TecNM/Sede Instituto Tecnológico de Zacatepec y eventual en el Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey (campus Cuernavaca). Su línea de investigación es el modelado de flujo multifásico, energía solar, transferencia de calor y mecánica de fluidos.

Roberto Martin Urzúa Rangel , Tecnológico Nacional de México

Roberto Martín Urzua Rangel. Ingeniero Mecánico Industrial con especialidad en Ingeniería Térmica por el TecNM/Sede Instituto Tecnológico de Aguascalientes y Maestro en Ingeniería Mecánica opción diseño por el TecNM/Sede CENIDET. Su área de desarrollo profesional lo constituye la industria automotriz, donde participó en la planta de Volkswagen en Puebla, DINA autobuses en Hidalgo y la planta de Ford en Cuautitlán Izcalli.

Citas

Schroeder, F.S. Calculating heat loss or gain by an insulated pipe. Chemical Engineering, January 25, 1982, pp. 111- 114.

Marconcini, R. y Neri, G., Numerical simulation of a steam pipeline network, Geothermics, Vol. 7, 1979, pp. 17-27. DOI: https://doi.org/10.1016/0375-6505(78)90023-8

Peña, J. M., Energy losses in horizontal steam lines. GRC Transactions, Vol. 10, 1986, pp. 347-252.

Peña, J M. y Campbell H., Evaluación de las pérdidas de calor en líneas de vapor geotérmico, Memorias, 3er Congreso latinoamericano de Transferencia de Calor y Materia, Guanajuato, Gto., 4-7 Julio, 1988, pp. 53-64.

Rohsenow, W. M. H.Y. Choi., Heat, Mass and Momentum Transfer,1961, 391.

Gnielinsky, New equations for heat and mass transfer in turbulent pipe and channel flow, Int. Chem. Eng., Vol. 16, No. 2, 1976, pp. 359-368.

Chen N. H., An explicit equation for friction factor in pipes. Industrial and Engineering Chemistry Fundamentals 18, 1979, 296–297. DOI: https://doi.org/10.1021/i160071a019

P. Abraham, E. M. Sparrow, W. J. Minkowycz, Internal-flow Nusselt numbers for the low-Reynolds number end of the laminar-to-turbulent transition regime, Int. J. Heat Mass Tran., 54, 2011, 584–588. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2010.09.012

Churchill, S. W. y Bernstein, M. A., Correlating Equation for Forced Convection from Gases and Liquids to a Circular Cylinder in Cross Flow. J. Heat Transfer, 99, 1977, pp. 300-306. DOI: https://doi.org/10.1115/1.3450685

Churchill, S. W., & Chu, H. H., Correlating equations for laminar and turbulent free convection from a horizontal cylinder. International journal of heat and mass transfer, 18(9), 1975,1049-1053. DOI: https://doi.org/10.1016/0017-9310(75)90222-7

Incropera, F. P., Dewitt, D. P., Bergman, T. L., & Lavine, A. S., Fundamentals of heat and mass transfer. 2007. Hoboken, NJ: John Wiley; 1985.

Ozisik, M. N., Heat transfer: a basic approach. McGraw-Hill; 1985

Holman, J. P., Heat Transfer, 10th edition. Mc-Graw Hill Higher education;2010.

Chapra, S. C., Canale, R. P., Ruiz, R. S. G., Mercado, V. H. I., Díaz, E. M., & Benites, G. E., Métodos numéricos para ingenieros (Vol. 5, pp. 154-196). New York, NY, USA: McGraw-Hill; 2010.

Kreith, F., & Bohn, M. S., Principles of heat transfer, St. Paul: West Publishing Company;1993.

Wagner, W., & Kretzschmar, H. J., IAPWS industrial formulation 1997 for the thermodynamic properties of water and steam. International steam tables: properties of water and steam based on the industrial formulation IAPWS-IF97, 2008,7-15. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-540-74234-0_3

C. Cruickshank, E. Ordoñez y G. Castillo (1990), Modelo matemático de la red de vaporductos de la planta geotermoeléctrica de Cerro Prieto, UNAM, Informe del proyecto 9361.