7/17/2019 Caldera

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INFORME DE LABORATORIO - EFICIENCIA DE CALDERA MÉTODOSDIRECTO E INDIRECTO

PLANTAS TÉRMICAS

1. INTRODUCCIÓN

Este informe está elaborado con la intención de analizar la eciencia de la caldera del

laboratorio de máquinas térmicas por los métodos directo e indirecto, para ello se realizaron

diversas mediciones propias de las necesidades de cálculo de ambos métodos, además que se

pretende conocer condiciones adicionales de funcionamiento que propicien un aumento en la

eciencia de la máquina.

2. EQUIPOS Y PROCEDIMIENTO

Caldera: La caldera del laboratorio es una caldera pirotubular de 2 pasos. En este tipo decalderas, la llama se forma en el hogar pasando gases de la combustión por el interior de lostubos de los pasos siguientes para ser conducidos a la chimenea el hogar ! los tubos estáncompletamente rodeados de agua. Las caracter"sticas importantes de la caldera son#$resión traba%o# &'( psi$otencia# )( *+$á-ima $resión de traba%o# &)2 psi$roducción de vapor saturado a 2&2 /onsta de varios subsistemas# sistema de agua, de combustibles ! gases, de control,instrumentación.

S!"e#a de a$%a: ormado por el tanque de agua, válvula de entrada, bomba de agua, ! los

indicadores de nivel.

S!"e#a de &'#(%!"(le ) $a!e!: ormado por el tanque de alimentación, el cual proveede 0/$ la caldera, el dumper a la entrada de la caldera, el generador de chispa para lacombustión, la mirilla de indicador de llama, los quemadores, la chimenea, ! electroválvulasque regulan la entrada de combustible.

S!"e#a de &'*"r'l ) *!"r%#e*"a&+*: La caldera tiene varios dispositivos de control. Enel tablero principal encontramos el encendido ! apagado de la caldera, ! algunas se1ales delos sistemas anteriores. La caldera está dise1ada con un sistema ono3 el cual al llegar a latemperatura de traba%o de &&( psi, apaga el sistema. /omo instrumentación visible en lacaldera tenemos los indicadores de nivel, de temperatura del vapor, del agua, la presión en la

caldera.0demás de los anteriormente mencionados, la caldera cuenta con sistema de seguridad4válvulas de alivio5, ! otros sistemas que garantizan que no ocurran accidentes.

En la práctica, se tomaron datos del consumo de combustible por ciclos de la caldera de

encendido ! apagado. El tanque tiene un diámetro de &6,7 cm, con lo cual podemos hallar el

volumen ! el 8u%o másico.

 9ambién se tiene en cuenta las caracter"sticas del combustible.

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En los barridos inicial ! nal se tomaron las temperaturas de los gases cada : segundos por ;oportunidades, en el barrido intermedio se observó la temperatura de los gases una vez quese encend"a el quemador en ciclos de &( segundos, se midió también el cambio de nivel en elaforo del tanque de condensado. ,. RESULTADOS Y ANLISIS

El siguiente esquema muestra los componentes generales de la caldera#

 

0 continuación el balance de energ"a de la misma#

´ Ec+   ´ Ea+   ´ Eaux+   ´ Eagua=  ´ Eg+   ´ Ev+   ´ Er+   ´ Ep+  ´ Ei

E&e*&a #/"'d' dre&"'

La eciencia por método directo se dene como#

η= Energia aprovechada

 Energia entregada

$ara el caso de la caldera asumiendo que el traba%o de la bomba es despreciable, debido a queel tiempo de funcionamiento se realiza en etapas cortas.

η=´magua × Δ h

 HHV ×  mcombustible

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$ara calcular el´mcombustible  se utilizan los datos promedio del consumo de combustible para un

ciclo de encendido de la caldera. $ara el cálculo se tiene en cuenta que la geometr"a deltanque es circular ! que tiene un diámetro de &6.7 cm#

mcombustible=V m

60× Δ t f 

× ρf 

El combustible utilizado tiene las siguientes caracter"sticas#

DATOS DECOMBUSTIBLE

</ =),;&

<+ &:,67

<>2 &,:

<? (,(::

+umedad (

• transferencia de calor.

0. CONCLUSIONES

 

La eciencia de la caldera obtenida por método directo e indirecto, son diferentes en

magnitud. /onsecuencia de ello, en el caso de método directo, el consumo de

combustible puede ser medido de forma directa para cada ciclo de quemado de

combustible, seg@n los requerimientos de carga, mientras que el 8u%o másico de vapor

el medible, teniendo en cuenta la cantidad de condensado durante la práctica. ?e sabe

además que la magnitud del 8u%o másico de vapor cambia seg@n condiciones de carga,

por ello no es método tan conable ! no es tan utilizado en la industria nacional con

tanta frecuencia.

La cantidad de e-ceso de aire es un aspecto importante en cuento a la eciencia de lacombustión ! por ende en cuanto a la cantidad de calor que es estregado al agua queva a ser evaporada en la caldera. ?i la cantidad de e-ceso de aire es mu! alta, lamezcla aire A combustible es pobre ! aunque aumenta la eciencia de la combustión,también es necesario un consumo ma!or de combustible para calentar el e-ceso de aireno usado en la combustión. 0l mismo tiempo un mezcla pobre es la culpable de que seformen compuestos tales como# ?>- ! B>-, los cuales, son per%udiciales para el medioambiente, favoreciendo la generación de lluvia ácida. $or otra parte si la mezcla espobre 4deciencia de aire5, se tiene una combustión incompleta con lo cual, seencontrarán en los productos de la combustión la presencia de hidrocarburos noquemados ! no utilizados por tanto, la eciencia disminu!e. En la práctica lorecomendado es que el e-ceso de aire sea del orden del &2<.

 

La conveniencia del método indirecto reside principalmente en poder determinar laspérdidas discriminando sus or"genes en varios tipos, lo que conlleva la posibilidad depoder evidenciar ! posteriormente dar solución a los problemas de una manera másprecisa.

. REFERENCIAS

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13 ?CD>9CF ,* G and Hopat, I. $oJer ?tation Engineering and Econom!.c GraJ +ill, 2 ed,

BeJ Kor, &67(.

23 /0?9D> >D0. Mavier. N>peración ! mantenimiento de calderasO $rimera edición.

Pniversidad Bacional de /olombia. acultad de Fngenier"a. 2((2. *ogotá