TALLER ANÁLISIS DE EFICIENCIA DE CALDERA DE VAPOR TEAM FOODS

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sistema Purga Grafica No. 7 Termografía sistema Purga

MEDICIÓN DE LOS GASES DE COMBUSTIÓN

La medición de los gases de combustión se realizó en un punto de muestra ubicado a la salida de los gases de escape de la caldera, para determinar el coeficiente de exceso de aire, la composición de los gases, la temperatura del aire de entrada y la temperatura de los gases de escape.

Dichos valores son fundamentales para el cálculo de las pérdidas relacionadas con el comportamiento de los gases de escape.

METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN DE LA EFICIENCIA EN LA CALDERA

DATOS DE INTERÉS DE LA CALDERA

Posición de modutrol: medio fuego.

Característica de la llama: La llama presenta una base de color azul con puntas Naranja y se extiende desde el quemador hasta la parte trasera de la caldera.

Producción máxima = 4.500 kg/ hora.

En la siguiente imagen se muestran el Diagrama estructural de la Caldera con sus partes constitutivas principales:

En la Tabla No.1 se detallan por cada ubicación específica, las variables medidas con los equipos de diagnóstico energéticos y las medidas verificadas de los instrumentos de la caldera y otras medidas, las cuales son necesarias para la elaboración del balance de energía de la caldera con gas natural.

MEDICIÓN UBICACIÓN VARIABLES MEDIDAS O VERIFICADAS

1 Salida de Vapor Presión del vapor = 170 PSI

Temperatura del vapor = 192 °C

2 Línea de Alimentación Temperatura agua alimentar = 65,5 °C

3 Aire de combustión Temperatura del aire = 38°C

4 Entrada de gas natural Presión de entrada del gas = 1 PSI

Consumo de vapor = 3.500 Kg/h a 4.200 Kg/h

Tipo de sistema de Regulación = Mecánica

5 Salida de gases de chimenea O2 = 6,6 %

CO = 0,0028 %

CO2 = 8,1 %

Temperatura de gases = 216 °C

Temperatura de aire = 32°C

Exceso de aire = 41,1 %

Eficiencia Combustión = 80,7 %

6 Paredes, estructura de la caldera y visor de llama Diámetro Pared Frontal = 258 cm

Diámetro Pared trasera = 258 cm

Largo de la Caldera= 575 cm

Temperatura Pared frontal = 73,2 °C

min 40,7 °C - max 150,2 °C

Temperatura Pared Trasera = 94,7 °C

min 94,7 °C - max 124,1 °C

Temperatura Pared Lateral = 45,6 °C

min 41 °C - max 122 °C

Calidad llama por visor = La llama presenta una base de color azul con puntas Naranja y se extiende desde el quemador hasta la parte trasera de la caldera

7 Sistema de Purga Se realizan purgas de fondo cuando el agua contiene 700 ppm de CO3Ca se realizan 3 veces por día, En el momento de la medición la alcalinidad era de 450 ppm. Conductividad (uS/CM) = 3.296

8 Trampa de vapor T1 = 111°C

T2 = 173°C

Condensado (%) = 60

Tabla 1. Datos de Entrada

CALCULO DE PERDIDAS

Las pérdidas que se presentan en este tipo de calderas son las siguientes:

Pérdidas en chimenea o de calor sensible por los gases de escape

Pérdidas por combustión incompleta o inquemados

Pérdidas por radiación, convección, entre otros.

Para efectos de cálculo, la eficiencia de la caldera por el método indirecto está dada por la ecuación:

η_u=100- Σ q

Donde q son las pérdidas térmicas e inquemados.

Depende esencialmente del porcentaje de CO2 y de la temperatura de humos en la chimenea. A su vez, el porcentaje de CO2 depende del tipo de combustible utilizado y del exceso de aire en la combustión. Para determinar las pérdidas del calor sensible aplicaremos la fórmula siguiente:

qhs=(V_c-C_c)/PCI*(T_h-T_a)

o en su defecto usando la siguiente ecuación:

qhs=K ((T_h-T_a))/〖CO〗_2

Donde:

qhs: Perdidas por calor sensible

Th: Temperatura de humos

Ta: Temperatura sala de caldera

K: 0,379 + (0,0097 * CO2) para el gas natural.

qhs=0.45757 ((216-37))/8.1

qhs=10,11 %

Las Perdidas por inquemados es producto del carbono que no se ha quemado y con el oxígeno forma CO. Se calcula con la siguiente ecuación:

qi=K_1 (V_c*3020*CO)/PCI

o en su defecto

qi=K_2 CO/(CO+〖CO〗_2 )

Donde K2 es 72 para el gas de natural. El porcentaje de CO es dado por un analizador de gases y es 0.0028%

qi=72 0.0028/(0.0028+8.1)

qi=0,0248 %

Las pérdidas por radiación y convección son las que genera la caldera con su entorno. Se pueden calcular aproximadamente por:

qr= α S ∆T / Pc

Donde:

α : Coeficiente de transmisión de calor de calor (10-12 kcal/m2.