calderas unidad 3

Instituto Tecnológico de Morelia

“José María Morelos y Pavón”

Ingeniería Eléctrica

Cristian Andres Aldaco Vega

12120263

Equipos Mecánicos

Nivelación: Calderas Unidad # 3

Morelia, Michoacán de Ocampo.

Una caldera que utiliza bagazo seco, el cual se precalienta a 80˚C; trabaja 10,500 h/año produce 30 t/h de vapor a 40.79 Kg/cm2 y consume 21.000.000 Nm3/año. La capacidad máxima de caldera es de 32 t/h. Se realiza una purga continua cuyo caudal es de 1.100 Kg/h. El análisis de la combustión revela los siguientes resultados:

O2 = 3%

CO2 = 10.3%

CO = 550 ppm

THUMOS = 245 ºC

Tome 4.2% de pérdidas por radiación. Calcule la eficiencia de la caldera por el método indirecto. Además comente los resultados.

Si consideramos al calor entrante como:

Qco = PCI = 9200 kcal/Nm^3

Entonces podemos decir que:

Qentra = 9200 kcal/Nm^3

Debemos de tener en cuenta que para el calor de salida, en el transcurso del proceso de la caldera se producirán pérdidas, las cuales se determinan a continuación.

Para las pérdidas en calor de humos, se refiere a la tabla 12, y con los datos de O2 y CO2 se obtienen los siguientes datos.

16.3 kg/Nm^3

225 = X1 60.3 = Y1245 = X Y250 = X2 67.3 = Y2

Para obtener el valor de “Y”

Y= Y 2−Y 1X 2−X 1

(X−X 1 )+Y 1

Al sustituir los valores obtenemos que:

Y = 66.12 kcal/kg

Y utilizando la fórmula:

QH=[ kg .humosUd .decombustible ][ kcal

kghumos ]Entonces:

QH = 1077.756 kcal/Nm^3

Del calor de inquemados, considerando la siguiente formula además considerando que [CO] = [CH]

Qig=[CO ]3100

+[CH ]1000

[ 2121−[O 2]

]

Al sustituir los valores obtenemos:

Gig = 3157/3720 = 0.8486%

Entonces

Qig = 0.8486% de 9200 kcal/Nm^3

Qig = 78.076 kcal/Nm^3

Del calor de purgas se obtiene a partir de la entalpía de la purga correspondiente a 40.17 kg/cm^2

40 = X1 258.4 = Y140.7 = X Y45 = X2 266.6 = Y2


Y= Y 2−Y 1X 2−X 1

(X−X 1 )+Y 1


Y = 259.548 kcal/kg

Entonces

Qp=1.1kg/h x10.5h /año x259.548kcal /kg21000000N m3/año

= 142.75 kcal/Nm^3

Pérdidas por radiación = 4.2%

Entonces

Qr = [0.042] [9200] = 386.4 kcal/Nm^3

Finalmente para obtener la eficiencia de la caldera por el método indirecto se tiene la siguiente formula.

η=[Qaportado−Qpérdidas]/Qaportado

Qaportado = PCI [kcal/unidad de combustible]

Qpérdidas= Qhumos + Qinquemados + Qpurgas + Qradiación[kcal/unidad de combustible]

Qaportado = 9200 kcal/Nm^3

Qpérdidas = 1684.982 kcal/Nm^3

Entonces sustituyendo en la formula tenemos que:

η=.8168

La eficiencia es igual a 81.68% de la caldera.

Una caldera que utiliza butano comercial, el cual se precalienta a 70˚C; trabaja 24,500 h/año produce 35 t/h de vapor a 30.59 Kg/cm2 y consume 24.700.000 Nm3/año. La capacidad máxima de caldera es de 35 t/h. Se realiza una purga continua cuyo caudal es de 1.050 Kg/h. El análisis de la combustión revela los siguientes resultados:

O2 = 4%

CO2 = 9.7%

CO = 570 ppm

THUMOS = 240 ºC

Tome 4.2% de pérdidas por radiación. El poder calorífico inferior es de 10,938 Kcal/Kg. Calcule la eficiencia de la caldera por el método indirecto. Además comente los resultados.


Qco = PCI = 10,938 kcal/Nm^3


Qentra = 10,938 kcal/Nm^3



17.1 kg/Nm^3

225 = X1 60.1 = Y1240 = X Y250 = X2 66.9 = Y2


Y= Y 2−Y 1X 2−X 1

(X−X 1 )+Y 1


Y = 64.18 kcal/kg



kghumos ]Entonces:

QH = 1097.478 kcal/Nm^3


Qig=[CO ]3100

+[CH ]1000

[ 2121−[O 2]

]


Gig = 46797/52700 = 0.8879%

Entonces

Qig = 0.8879% de 10938 kcal/Nm^3

Qig = 97.128 kcal/Nm^3


30 = X1 239.6 = Y130.59 = X Y35 = X2 249.5 = Y2


Y= Y 2−Y 1X 2−X 1

(X−X 1 )+Y 1


Y = 240.7682 kcal/kg

Entonces

Qp=1.050kg /hx 24.500h/año x 240.7682kcal/kg24700000N m3/año

= 250.75 kcal/Nm^3


Entonces

Qr = [0.042] [10938] = 459.396 kcal/Nm^3








η=.8258


Una caldera que utiliza propano comercial, el cual se precalienta a 70˚C; trabaja 24,500 h/año produce 35 t/h de vapor a 20.39 Kg/cm2 y consume 24.700.000 Nm3/año. La capacidad máxima de caldera es de 35 t/h. Se realiza una purga continua cuyo caudal es de 1.050 Kg/h. El análisis de la combustión revela los siguientes resultados:

O2 = 4%

CO2 = 9.7%

CO = 570 ppm

THUMOS = 240 ºC

Tome 4.2% de pérdidas por radiación. El poder calorífico inferior es de 11,082 Kcal/Kg. Calcule la eficiencia de la caldera por el método indirecto. Además comente los resultados.


Qco = PCI = 11,082 kcal/Nm^3


Qentra = 11,082 kcal/Nm^3



17.1 kg/Nm^3

225 = X1 60.1 = Y1240 = X Y250 = X2 66.9 = Y2


Y= Y 2−Y 1X 2−X 1

(X−X 1 )+Y 1


Y = 64.18 kcal/kg



kghumos ]Entonces:

QH = 1097.478 kcal/Nm^3


Qig=[CO ]3100

+[CH ]1000

[ 2121−[O 2]

]


Gig = 46797/52700 = 0.8879%

Entonces

Qig = 0.8879% de 11082 kcal/Nm^3

Qig = 98.4068 kcal/Nm^3


20 = X1 215.9 = Y120.39 = X Y25 = X2 228.6 = Y2


Y= Y 2−Y 1X 2−X 1

(X−X 1 )+Y 1


Y = 216.89 kcal/kg

Entonces

Qp=1.050kg /hx 24.500h/año x 216.89kcal /kg24700000N m3/año

= 225.89 kcal/Nm^3


Entonces

Qr = [0.042] [11082] = 465.444 kcal/Nm^3








η=.8297


COMENTARIOS:

Con los resultados obtenidos en las calderas, ya con el proceso de la transferencia de energía obtenida de la combustión de sus respectivos combustibles me di cuenta de que las calderas tienen una eficiencia que se puede considerar “buena” ya que está oscila entre el 80% en los 3 casos y debemos de saber que siempre van a existir pérdidas que en estos ejercicios se encuentra oscilando entre el 20% restante aproximadamente.

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