capacidad caldero

Rendimiento del caldero

Prof. Alejandro Rodríguez M

Calderos

Capacidad del caldero

• Área de transferencia• Rendimiento (BHP)• Ratting del caldero (%)• Máxima capacidad de generación

Área de transferencia

• Nos da la idea de la magnitud del caldero

• ASME especifica como el área de transferencia

el lado de los gases:

• Para acuotubulares: Área externa

• Para pirotubulares: Área interna.

Área de transferencia

Pirotubular:

Área = 2/3 (área pared cilíndrica + área tapas)

- área aguj. debido a los tubos + área de los tubos

Acuotubular:

Lo determina el fabricante

Caso 1

Encontrar el área de calentamiento de HRT de:• Diámetro del tanque= 78" • Longitud = 20 pies• Nro. tubos =80 tubos de 4" de diám. int. C/u. • Presión de trabajo máx: 150 PSI• Temp. agua de alimentación = 80 ºF• Generación de vapor= 5500 lb/hr.

Solución

Área = 2/3 (área pared cilíndrica + área tapas) - área aguj. debido a los tubos + área de los tubos área pared cilíndrica=

área tapas = área aguj. debido a los tubos = área de los tubos =

Rpta.= 1975 pies2


• Depende del tipo de caldero y del área de transferencia.• Se obtiene dividiendo el área de calentamiento entre un

factor que depende del tipo de caldero.

TIPO DE CALDERO PIES2/BHP

Pirotubular vertical 14

Pirotubular horiz. 12

Acuotubular 10


Ejemplo.- Del ejercicio anterior: el área de calentamiento calculado fue de 1975 pies2

luego el rendimiento del caldero es :

1975 / 12 = 164,6 BHP de rendimiento.

Ratting del caldero

• Se dice que un caldero esta operando al 100% cuando produce 34,5 lb/hr evaporando agua a 212 ºF (100°C) desde liq. Sat. hasta vapor sat.

• A estas condiciones se generan 1 HP de energía en una turbina de vapor

Ratting del caldero

Ratting (%) = BHPd / BHP x 100

BHPd = Q1 x mv / 33475 1BHP = 33475 btu/hr

Caso 2

Del ejercicio anterior: Rend. caldero = 164,6 BHP

De tablas:

Vapor a 150 PSI y Tsat = 358,42 ºF y hg = 1194,1 BTU/lb

Calor entregado al agua: 1194 - (80 - 32) = 1146 BTU / lb

BHP Desarrollado: 1146 x 5500 = 188,3 BHPd

33475

Nota: La entalpía del agua en Btu/lb es aprox. su temperatura en °F -32

Problema 2

• Ratting del caldero

R = 188,3 BHPd = 114,4 % a 150 psi 164,6 BHP

Caso 3

Datos:• Tipo de caldero: acuotubular • Generación de vapor: 75000 lb/hr de vapor• Condiciones de operación: 435 PSIG y de 700 ºF. • Ingreso del agua al economizador: 235 ºF• Salida del agua del economizador: 329 ºF • Eficiencia combinada: 85%

• Area de calentamiento:- Domo y tuberías:: 5800 pies2

- Paredes de agua del horno: 750 pies2

- Sobrecalentador: 610- Economizador: 3450.

Caso 3

Se pide determinar:a) Calcular la transferencia de calor ( BTU/ hr ) para:

- Caldero y paredes de agua- Sobrecalentador- Economizador

b) Calcular el rendimiento y ratting del caldero.c) Calcular los siguientes ratios:

- Calor liberado en el horno en BTU/hr-pie3

- Calor total transferido ( BTU/ hr –pie2)

Máxima capacidad de generación

• Es la cantidad de vapor que puede producir un caldero en lb/hr o Kg/hr

• Cuando se da la capacidad de generación siempre se especifica la presión de operación.Ej. 5500 lb/hr de vapor a 150 psi

60000 Kg /hr a 35 bares

Ing. Alejandro Rodríguez M

Balance térmico de un caldero

Calderos

Balance térmico

Permite:• Evaluar las condiciones de operación• Identificar las pérdidas de calor• Obtener la eficiencia de un caldero

Parámetros para el balance

• Presión de operación (psi)

• Producción de vapor (lb/hr)

• Temperatura de entrada del agua (°F)

• Temperatura de salida del agua (°F)

• Temperatura de entrada del aire (°F)

• Temperatura de salida de los gases (°F)

• Composición del combustible (fracción)

• Composición de los gases de combustión (%)

• Consumo de combustible (lb/hr)

• Poder calorífico del combustible (btu/lb)

Identificación de perdidas

Q1 = CALOR ABSORBIDO POR EL AGUA-VAPOR

Q1 = mv (h3 - h2) mc mv = flujo de vapor

mc = flujo de combustible

Q2 = CALOR PERDIDO EN LOS GASES DE COMBUSTIONCp = Calor específico del aire

Q2 = Mg Cp (Tsg - Te aire)

Cp = 0,24 btu/lb °F = 0,24 Kcal/Kg °KTsg = Temperatura de salida de los gasesTe aire = Temperatura de entrada del aire

Mg = ( lbg / lbc) = 4(%CO2) + %O2 +700C3 ( %CO2 + %CO)


Q3 = CALOR PERDIDO AL EVAPORAR LA HUMEDAD

Q3 = 9H (212 - Te) + 970 + 0,46 (Tsg - 212) (BTU/lbc )

Q3 = 9H (100 - Te) + 540 + 0,46 (Tsg -100) (Kcal/Kgc )


Q4 = CALOR PERDIDO POR COMBUSTION INCOMPLETA

Q4 = %CO (10190 C) ( BTU/lbc )

%CO2 + %CO


Q5 = CALOR PERDIDO POR RADIACION, CONVECCIÓN Y OTROS

Q5 = P.C. - Qi

EFICIENCIA DEL CALDERO

= Q1 x 100

P.C.

Diagrama Sankey

• Representa mediante flechas proporcionales las pérdidas de calor en el caldero.

• En cada flecha se debe indicar el porcentaje que la perdida representa con respecto al poder calorífico del combustible.

Q1 (%)

Q4 (%) Q3 (%) Q2 (%)Q5 (%)

P.C.


Preguntas?

Caso 4

• Realizar el balance térmico de un caldero acuotubular y construir su diagrama Sankey

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