Parametros_de_Operacion de La Caldera

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CALDERAS: PARÁMETROS DE OPERACIÓN POP-001

PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE UNA CALDERA


CALDERA


CARACTERÍSTICAS TÍPICAS DE UNA CALDERA


CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN

Potencia de la caldera Potencia HP (HPcaldera)

Producción de Vapor Kg/hr

Producción de Vapor lb/hr

Kcal/hr

Btu/hr

Potencia megawatts

La Capacidad de Producción

Superficie de Calefacción

Calor Absorbido

Metros Cuadrados

Pies Cuadrados


Un HP caldera, por definición corresponde la potencia necesaria para la vaporización a vapor seco de 15.66 kg/hora de agua, a 100 ºCy la Presión Atmosférica Normal.

HP CALDERA

Un HP caldera es igual a 8 510 kcal/h

Un HP caldera equivale 0.93 m2 de Superficie de Calefacción

Esto es, el Calor que se transfiere al agua en la unidad de tiempo a través de una superficie de calefacción de 0.93 m2.

MANEJO DE RECURSOS ENERGETICOS TC - 15

Un Boiler Horsepower (BHP)- = 33,478.8 Btu/hora ( 9,809.5 watts).

Boiler Horsepower (BHP)

Corresponde a la cantidad de POTENCIA necesaria para generar 34.5 libras de Vapor a una Presión de 0 Psig y una Temperatura de 212ºF usando agua de alimentación a 0 (Psig) y 212ºF

HP CALDERA


SUPERFICIE DE CALEFACCIÓN

Es la superficie metálica al interior de la caldera, que por un lado está en contacto con los gases calientes de la combustión y por el otro lado, con el agua y vapor.

Se mide siempre por el lado de los gases y se expresa en unidades de m2 o Pie2.

Superficie de Transferencia Mínima

Superficie de transferencia de calor de 5 pies² por HP caldera.


CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN DE UNA CALDERA

Es el Calor que se lleva el vapor en la unidad de tiempo (POTENCIA)


FACTOR DE VAPORIZACIÓN (F.V.)

F.V. Es la relación entre el calor absorbido por un kg. de agua de alimentación en las condiciones a que trabaja la caldera a el calor absorbido por un kg. de agua a 100 ºC al vaporizarla a 100 ºC.

VAPORIZACIÓN EQUIVALENTE (V.E.)

V.E. se define como los kg/h de agua a 100 ºC que se vaporizarían a 100 ºC si se hubiese absorbido la misma energía que en las condiciones a que trabaja la caldera.


POTENCIA NOMINAL

Todas las calderas pequeñas están basadas en 0.93 m2 de superficie de calefacción por HP Caldera (BHP).

Según lo anterior todas las calderas que tengan la misma superficie de calefacción tienen la misma potencia nominal.

En la actualidad, la mayoría de las calderas de las centrales térmicas de gran tamaño, pueden desarrollar de un 400 a un 600% de su Capacidad Nominal.


POR CIENTO DE CARGA

Se llama Por Ciento de Carga a la relación entre el calor que se transmite por hora y el que se debería transmitir de acuerdo con su superficie de calefacción a razón de 8 510 kcal/h H.Pcaldera o bien 33 500 Btu/h H.Pcaldera

RV - 01

93.24 Kg/h ó 95.06 l/hPetr. Pesado (10,400 Kcal/Kg):

152.70 l/h (vapores de G.L.P.)Gas Licuado (6,350 Kcal/l) :

90.80 Kg/h ó 106.55 l/hPetr. Diesel (10,680 Kcal/Kg):

113.5 m³/h ó 3.843 M BTU/h.Gas Natural (8,540 Kcal/m³):

Por cada 100 Caballos Caldera (BHP) en operación en llama alta, trabajando al 100% de carga, una caldera con una eficiencia del 87% (bajo Norma DIN, combustible en base seco, sin contenido de agua) consume:

Consumos/Costos/Selección de Combustible:

CALDERAS: PARÁMETROS DE OPERACIÓN

RV - 01

RENDIMIENTO GLOBAL


EFICIENCIA TÉRMICA DE LA CALDERA (Método Directo)

A la relación entre el calor transportado por el vapor y el calor suministrado por el combustible se le conoce como eficiencia térmica (ηηηη) o rendimiento global de la Caldera

RV - 01

RENDIMIENTO GLOBAL


EFICIENCIA TÉRMICA DE LA CALDERA (Método Indirecto)

El Calor Transportado por el Vapor se determina como la Diferencia entre el calor Aportado por el combustible y la Sumatoria de las diferentes Pérdidas de Calor en la Caldera

RV - 01

Balance Térmico del Generador


Energía Aire

Energía Combustible

Energía Vapor

Pérdidas Chimenea

Pérdidas Purga

Pérdidas Paredes

(100 %)

(75 – 77 %)

(18 %)

(4 %)

(3 %)


El Método Indirecto o Método de las Pérdidas de Calor, se encuentra detallado en la Norma ASME PTC 4.1 del 24 de junio de 1964.


ASME Steam Generating Units Power Test Code 4.1









La distribución del calor resultante de la combustión del combustible en el hogar de una caldera se comprende mejor por medio del balance térmico

El calor absorbido por el generador de vapor (incluyendo economizado y sobrecalentador en caso de utilizarlos), puede calcularse de la siguiente manera:

H1=ms/mf[(h2 – h1)]

H1 = calor absorbido por el agua y vapor por kg de combustible tal como se quema en kcal/kg

h2= entalpía del vapor a la salida de la caldera en kcal/kg

h1= entalpía del agua de alimentación a la entrada de la caldera en kcal/kg



La humedad del combustible se vaporiza y abandona la caldera en forma de vapor sobrecalentado. La presion

absoluta parcial del vapor en los gases de combustión es 0.07 kg/cm2 su temperatura es la de los gases.

H2= Mm(h” – h´)H2= pérdidas de calor en kcal/kg

Mm= humedad del combustible en kg/kg o %h”= entalpía del vapor sobrecalentado a una presión abs.

0.07 kg/cm2 y temperatura de los gases en kcal/kg.h´= entalpía de liquido saturado a la temperatura a que

entra el combustible en el hogar en kcal/kg.

Pérdidas caloríficas debidas a la humedad del combustible



El hidrógeno del combustible al quemarse se transforma en agua, la que abandona la caldera en forma de vapor sobrecalentado.

H3=9HY(h” – h’)

HY = peso del hidrógeno en kg/kg de combustible tal como se quema

CALOR PERDIDO POR LA COMBUSTIÒN DEL HIDRÒGENO



Este calor perdido es pequeño y se calcula de la siguiente manera :

H4= mvcm(Th – Ta)mv= % de saturación del aire en forma decimal multiplicado por el peso del vapor de agua requerido para saturar 1kg de

aire seco (tabla XVIII del apéndice del SEVERNS) multiplicado por el peso de aire seco empleado por Kg. de

combustible tal como se quema.cm = calor especifico medio del vapor (0.46kcal/Kg. oC)

Th = temperatura de los gases a la salida de la chimenea. en oC

Ta = temperatura del aire a la entrada de la caldera en oC

Calor perdido por humedad del aire


Balance Térmico del GeneradorCalor perdido con los gases secos

de la chimeneaEsta pérdida es la mas importante y se calcula asi:

H5= mdhcmh (Th – Ta)

mdh=[(4CO2 + O2 + 700)/3(CO2+ CO)]XC1

cmh = Calor especifico de los gases (0.24 Kcal/kgoC )CO2, O2 y CO = % en volumen de estos gases

C1 =(mfcf – mrcr)/mfx100Cf = carbono del combustible segun analisis elemental (%)

mr =residuos y cenizas en kg o en %Cr =carbono contenido en mr en kg o en %

C1= carbono realmente quemado en kg o en %


Balance Térmico del GeneradorCalor perdido por combustible

gaseoso sin quemarEsta pérdida generalmente es pequeña y se debe a que el aire es insuficiente para la combustión lo que da como resultado que parte del combustible forme monóxido de

carbono

H6=[CO/(CO2+ CO)]X 5689.6C1

H6= pérdidas caloríficas en kcal/kg de combustible tal como se quema



Calor perdido por combustible sin consumir contenido en cenizas y residuos

Parte del carbono del combustible, ya sea sin quemar o parcialmente quemado, cae en el cenicero. Esta pérdida depende del tipo

de parrilla, velocidad de combustión, tamaño y clase de carbón.

H7=(8148mrcr)/mf

H7 =pérdidas caloríficas en kcal/kg de combustible tal como se quema


Balance Térmico del GeneradorCalor perdido por hidrógeno e hidrocarburos sin consumir, radiación y otras pérdidas

Estas pérdidas se determinan restando el calor absorbido por la caldera y las pérdidas

caloríficas del 2 al 7, de la potencia calorífica superior del combustible tal como

se quema.

H8 = PCS –(H1+H2 +H3 +H4 +H5+ H6+H7)

PCS = poder calorifico superior del combustible tal como se quema kcal/kg


Balance térmico por kg de combustible quemado

concepto Proc. cálculo kcal %Calor absor caldera H1=ms/mf[(h2 – h1)]

Humed. Combustible H2= Mm(h” – h´)

H2 del combustible H3=9HY(h” – h’)

Humedad del aire H4= mvcm(Th – Ta)

Gases en chimenea H5= mdhcmh (Th – Ta)

Combustión incomp H6=[CO/(CO2+ CO)]X 5689.6C1

Combustib en z y es H7=(8148mrcr)/mf

Perdidas por radiación varias

H8 = PCS –(H1+H2 +H3 +H4 +H5+ H6+H7)



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