Capítulo I Motores Alco En Las Cinco Estaciones Del Sote
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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA “REDISEÑO DEL DUCTO DE ESCAPE DE LOS MOTORES ALCO EN LAS CINCO ESTACIONES DE BOMBEO DEL SOTE” PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO MECÁNICO WILLIAM DAVID PAUCAR QUINTEROS [email protected] ALEX SANTIAGO TOAPANTA JARAMILLO [email protected] DIRECTOR: Ing. MIGUEL ORTEGA, Msc. [email protected] Quito, Junio del 2011 II DECLARACIÓN Nosotros, William David Paucar Quinteros y Alex Santiago Toapanta Jaramillo, declaramos bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de nuestra autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación personal; y, que hemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento. La Escuela Politécnica Nacional, puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, de acuerdo a lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la Normatividad Institucional vigente. ________________________________ ______________________________ William David Paucar Quinteros. Alex Santiago Toapanta Jaramillo. III CERTIFICACIÓN Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por los señores William David Paucar Quinteros y Alex Santiago Toapanta Jaramillo, bajo mi supervisión. ______________________________ Ing. Miguel Ortega, Msc. DIRECTOR DE PROYECTO IV AGRADECIMIENTOS Son muchas las personas especiales a las que nos gustaría agradecer su amistad, apoyo, ánimo y compañía en las diferentes etapas de nuestras vidas. Sin importar en donde estén o si alguna vez llegan a leer estos agradecimientos queremos darles las gracias por formar parte de nuestras vidas, por todo lo que nos han brindado y por toda su ayuda. A Dios, nuestros padres, hermanos por habernos ayudado incondicionalmente a culminar este proyecto. Al Ing. Miguel Ortega, director de la tesis, por su generosidad al brindarnos la oportunidad de recurrir a su capacidad y experiencia científica en un marco de confianza, afecto y amistad, fundamentales para la concreción de este trabajo. Al Ing. José Jaramillo Granda y al Sr Edison Jaramillo por su amistad, interés, paciencia y ayuda desinteresada en el desarrollo de esta tesis A la Gerencia de Transporte y almacenamiento de EP-PETROECUADOR, en especial a los Ingenieros Eduardo Guillén, Ricardo Guacho, Germán Vásconez, Germán Torres, Luis Espinel, por la confianza, apoyo y colaboración para el desarrollo del presente proyecto. A los Ingenieros, Carlos Lucio Valladares, Iván Sola, Jaime Vargas, Roberto Bahamonde por sus valiosas sugerencias y acertados aportes durante el desarrollo de este trabajo. A todos nuestros amigos, Juan, Diego L., Jesús, Veto, Lenin, Álvaro, Diego S., Andrés, Daniel, Anita, Chicho, Carlos, Stalin, mil gracias por todos los momentos que hemos pasado juntos y porque han estado con nosotros siempre aunque sea solo para dar lata y molestar ☺. A la Escuela Politécnica Nacional y en especial a la Facultad de Ingeniería Mecánica que nos dieron la oportunidad de formar parte de ellas. ¡Gracias! V DEDICATORIA Quiero dedicar este trabajo a mi familia, por acompañarme en cada una de mis facetas que he emprendido y ser siempre mis más fervientes hinchas. A mi madre, gracias por todo tu esfuerzo, tu apoyo y por la confianza que depositaste en mi. A mi Papa, este es un logro que quiero compartir contigo, gracias por ser mi padre y por creer en mí. Quiero que sepas que ocupas un lugar especial. A mis hermanos Christian y David que siempre han sabido quererme, comprenderme y permanecido a mi lado toda mi vida estudiantil. A mis tíos Edison y Pedro por estar siempre dispuestos a ayudarme. Alex Toapanta Jaramillo. VI CONTENIDO CAPÍTULO I ................................................................................................................ 1 MOTORES ALCO EN LAS CINCO ESTACIONES DEL SOTE. .................................. 1 1.1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................... 1 1.2. HISTORIA Y DESARROLLO DEL MOTOR ALCO ........................................ 3 1.3. UBICACIÓN GEOGRÁFICA .......................................................................... 6 1.3.1. INFRAESTRUCTURA ............................................................................. 6 1.3.2. ESTACIONES DE BOMBEO ................................................................... 7 1.3.3. DESCRIPCIÓN DE LAS INSTALACIONES ............................................ 7 1.3.4. ESTACIONES REDUCTORAS DE PRESION....................................... 11 1.4. FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR ALCO .................................................... 12 1.4.1. CICLO OPERATIVO DEL MOTOR DIESEL .......................................... 12 1.4.2. EMISION DE GASES CONTAMINANTES ............................................ 13 1.4.3. COMBUSTIBLES PARA MOTORES ..................................................... 14 1.4.4. COMBUSTIBLES DERIVADOS DEL PETROLEO ................................ 15 1.4.5. TURBOCOMPRESOR NAPIER ............................................................ 16 1.4.5.1. Generalidades de la sobrealimentación ............................................. 16 1.4.5.2. El turbocompresor NAPIER ................................................................ 16 1.5. CARACTERISTICAS Y ESPECIFICACIONES DE LOS MOTORES ALCO 18 1.5.1. DESCRIPCIÓN DEL MOTOR................................................................ 18 VII 1.5.2. DIAGRAMAS HP VS. RPM DEL MOTOR ALCO ................................. 20 1.5.3. TIPOS DE MOTORES ........................................................................... 22 1.5.3.1. Especificaciones técnicas modelo de motor: 251 - 18 cilindros .......... 22 1.5.3.2. Especificaciones técnicas modelo de motor: 251 - 16 cilindros .......... 25 1.5.3.3. Especificaciones técnicas modelo de motor: 251 - 12 cilindros .......... 28 1.6. SISTEMA DE ESCAPE ................................................................................ 30 1.6.1. LA CONTRAPRESIÓN EN EL SISTEMA DE ESCAPE ......................... 31 1.6.1.1. Definición ............................................................................................ 31 1.6.1.2. Influencia de la contrapresión en el motor diesel ............................... 32 1.6.2. SILENCIADORES. ................................................................................. 35 CAPÍTULO II ............................................................................................................. 37 CONSIDERACIONES DEL FLUIDO EN LOS DUCTOS DE ESCAPE DE LOS MOTORES ALCO. MONITOREO AMBIENTAL DEL SOTE...................................... 37 2.1. CONSIDERACIONES DE FLUJO EN LOS DUCTOS DE ESCAPE. ........... 37 2.1.1. INTRODUCCIÓN ................................................................................... 37 2.1.2. CONDICIONES DE FLUJO EN LOS DUCTOS DE ESCAPE ............... 37 2.1.3. NÚMERO DE MACH ............................................................................. 38 2.1.4. FLUJO LAMINAR Y FLUJO TURBULENTO.......................................... 39 2.1.5. PRINCIPIO DE BERNOULLI. ................................................................ 40 2.1.5.1. Ecuación de continuidad. ................................................................... 40 VIII 2.1.5.2. Ecuación de Bernoulli. ........................................................................ 42 2.1.5.3. Limitaciones a la ecuación de Bernoulli .............................................. 44 2.1.6. FLUJO DE FLUIDOS EN TUBERÍA ...................................................... 44 2.1.6.1. Ecuación general de la energía .......................................................... 44 2.2. PÉRDIDAS DE PRESIÓN EN TUBERÍAS ................................................... 45 2.2.1. PÉRDIDAS DE ENERGÍA .................................................................... 45 2.2.1.1. Pérdidas de energía debido a la fricción ............................................ 46 2.2.1.2.Pérdidas de energía por accesorios ........................................................ 49 2.2.2. PÉRDIDAS DE ENERGÍA A TRAVÉS DEL SILENCIADOR. ................ 49 2.2.2.1. Velocidad del gas de escape en el silenciador ................................... 52 2.2.2.2. Coeficiente de restricción del silenciador ........................................... 53 2.3.CONSIDERACIONES PARA EL CÁLCULO DE CONTRAPRESIÓN EN LOS DUCTOS DE ESCAPE .............................................................................................. 55 2.4.PROBLEMÁTICA ACTUAL DE LAS EMISIONES DE GASES. .......................... 56 2.5.MONITOREO AMBIENTAL DEL SOTE .............................................................. 58 2.5.1.INTRODUCCIÓN ......................................................................................... 58 2.5.2.LÍMITES PERMISIBLES PARA EMISIONES ............................................... 59 2.5.3.MONITOREO DE EMISIONES EN FUENTES FIJAS DE COMBUSTIÓN ... 60 2.5.4.EQUIPOS PARA MONITOREO DE EMISIONES EN FUENTES FIJAS . .... 61 2.6. RESULTADOS DE MONITOREO AMBIENTAL DEL SOTE. ....................... 63 IX 2.6.1. ESTACIÓN LAGO AGRIO. .................................................................... 63 2.6.2. ESTACIÓN LUMBAQUI ......................................................................... 65 2.6.3. ESTACIÓN EL SALADO ....................................................................... 66 2.6.4. ESTACIÓN BAEZA ................................................................................ 67 2.6.5. ESTACIÓN PAPALLACTA ...................................................................