DETERMINACIÓN DE VARIABLES DE OPERACIÓN EN CALDERAS PIROTUBULARES
En una planta de aceite comestible dispone de una caldera pirotubular de 500 Bhp. La temperatura ambiente del aire de 25°C, con porcentaje de O2 del 3% la temperatura de chimenea es de 170°C, con 6% de O2 la temperatura de chimenea es de 200°C y con 9% de O2 la temperatura de chimenea es de 230°C. El área total de la caldera es de 720 pies cuadrado. El combustible es bunker y el vapor se genera a 100 psi saturado.
Los sólidos totales del agua de alimentación a la caldera son de 100 PPM y del agua de caldera de 3,400 PPM. La emisividad superficial de la caldera es de 0.55. La temperatura exterior de la carcasa de la caldera se mantiene en 55°C
El vapor producido es de 14,000 libras por hora y el 3% en peso (masa) el agua de alimentación a la caldera se pierde en la purga. El 80% del vapor se retorna como condensado a 60 psi y 90°C y descarga al tanque de retorno de condensados presurizado a 40 psi, la temperatura del agua ambiente es de 22°C
Determinar:
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Cantidad de agua fresca y temperatura del agua de alimentación a la caldera.
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Eficiencia de combustión.
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Pérdidas en energía por purga.
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Pérdidas por radiación y convección.
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Eficiencia de caldera.
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Porcentaje de carga de la caldera
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Consumo de combustible
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Rendimiento de la caldera
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Costo de 1,000 libras de vapor.
Los cálculos del 2 al 9 realizarlos para un porcentaje de oxigeno del 3%, 6% y 9%.
10. Elaborar las gráficas que relacionen todas las variables del 2 al 7 con el 3, 6 y 9% y sus conclusiones.
Para determinar el porcentaje por perdidas de radiación y convección es necesario saber la cantidad de combustible consumido por hora. Debido a que no se conoce la cantidad de combustible por hora y que se trata de una caldera pirotubular entre 80 psi a 100 psi con exactitud del 90% y con más del 60% de carga, se puede asumir en la práctica que sus pérdidas por radiación y convección son del 1%.
Por interpolación:
La eficiencia de combustión disminuye al aumentar el porcentaje de oxígeno proporcionado, durante el proceso de combustión, pues el aire contiene el 79% de nitrógeno y este no forma parte de la combustión y no se condensa, por lo que actúa como elemento refrigerante.
La eficiencia de caldera disminuye al aumentar el porcentaje de oxígeno proporcionado, pues el nitrógeno procedente del aire absorbe energía desde la temperatura de ingreso a la caldera hasta la temperatura correspondiente a los gases de chimenea.
El rendimiento de caldera incrementa con la eficiencia de caldera debido a que el aprovechamiento del combustible en producir vapor es mayor.
El costo de generar 1000 libras de Vapor disminuye al incrementar el rendimiento de la caldera ya que un mayor rendimiento implica un mayor aprovechamiento de la energía química del combustible, durante el proceso de combustión para producir vapor.
El costo de 1000 libras de vapor aumenta con el porcentaje de oxígeno, debido a que a mayor exceso de aire la eficiencia de combustión disminuye.
