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de Combustión Industrial
Temperatura de gases de chimenea y eficiencia del caldero
P : Hemos logrado una buena temperatura en los gases de chimenea (180-220 °C) en un Caldero de 300 BHP que produce vapor a 100-120 psi pero el consumo de Gas Natural es mayor al que corresponde a la eficiencia que nos reporta la empresa encargada de su regulación en el análisis de gases (88%)¿Dónde está el error?
R : Los técnicos somos esclavos de la verdad: El error está en el reporte y el criterio de la empresa que efectúa el análisis, porque para establecer la eficiencia se tiene que efectuar un balance de masa y calor y el analizador solamente determina parámetros, pero no determina la cantidad de gases que sale por la chimenea, este error ya lo hemos reclamado a varios proveedores de analizadores, que deben advertir que la eficiencia que calcula el equipo solamente resulta válido cuando el exceso de aire es óptimo.
Su caldero debe tener alrededor de 40% de exceso de aire, lo que enfría los gases de salida; su eficiencia real debe estar por 72-74% y están perdiendo alrededor de 12% de combustible por deficiente regulación.
¿Cuantas son las “Tes” de la combustión?
P : En su libro mencionan no las 3 Tes de la combustión sino 7 ¿de donde salen las otras?
R : Resulta curioso que existan bastantes parámetros vinculados a la llama (combustión) que comienzan con la letra “T”, tanto en inglés como en español. Las 3 “tes” tradicionales, y probablemente las más importantes, son Temperatura, Tiempo y Turbulencia. Si comenzamos a buscar, encontraremos Transferencia de calor, Tiro, Transporte de gases, Termodinámica, Torsión, Transmisión de movimiento, Tensión superficial, … y quizás haya más. Interesante ejercicio para entender como se efectúa el proceso fisicoquímico más importante del planeta.
El Ciclo de Brayton
P : En el artículo “Análisis termodinámico de la Conversión de turbinas …….” explican el comportamiento del fluido hasta la expansión, pero luego los gases se van y no se cierra el ciclo termodinámico. ¿En este tipo de turbinas realmente se puede denominar al proceso como un Ciclo Brayton?
R : Efectivamente, en turbinas de ciclo abierto se rompe el ciclo y se pierden los gases al ambiente o se utilizan para generar vapor en el ciclo combinado, lo que explica los bajos rendimientos térmicos. Imaginemos que cerramos el ciclo, lo que significa que nuevamente introduciríamos los gases de salida de la turbina al compresor. Tendremos dos inconvenientes: lógicamente temperatura que tendría que soportar el compresor, pero también tendríamos que tener un super compresor para disponer de suficiente masa para introducirla al cuerpo de la turbina caliente, dado que ocupa mayor volumen y además se dispone de menor proporción de oxígeno. Aunque no se cierre el círculo, resulta aplicable el Ciclo Brayton para cálculos termodinámicos.
Utilización del Poder Calorífico Superior
P : Para procesos industriales recomiendan utilizar el poder calorífico inferior porque no se llegan a condensar el vapor producido por la combustión.¿ Existe algún proceso en el que se utilice el superior?
R : Por supuesto, aunque no son frecuentes los procesos en los que se llega a condensar el vapor de agua. Podemos mencionar una aplicación que nos gusta mucho: la combustión sumergida. Utilizando este tipo de quemadores para concentración de soluciones la cámara de combustión introduce los gases en el interior de la solución, burbujeando en su interior. Se aprovecha todo el calor contenido en los gases, sensible y latente, y se puede utilizar para cálculos el poder calorífico superior.
¿Cuanto debe ser el tiro en la chimenea?
P: He intentado medir el tiro en la chimenea de un caldero pirotubular de 600 BHP con un tubo en U pero no me marca casi nada. ¿Esta bien que sea un valor tan pequeño que no se pueda medir con este equipo?
R : No podría decirle si es correcto sin conocer otros parámetros, dado que pdría estar manejando más gases de los necesarios, pero el valor que intenta medir es normal; de hecho, si lograse medirlo con claridad tendría mucho tiro y estaría perdiendo mucho calor con los gases de salida. Un valor adecuado para calderos de este tipo es de 2-3 mm H2O.
El tiro mide en este punto la succión suficiente para asegurarse que los gases son extraídos, o impulsado en el caso de tiro forzado desde el ventilador, con la velocidad más conveniente para una eficiente transferencia de calor por convección en los tubos; si esta presión fuese positiva, significaría que no tiene suficiente capacidad de extracción de gases y ello limita la cantidad que podría generar de gases y calor.
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