Balance Térmico En calderas

ANALISIS DE LA COMBUSTIÓN EN LAS CALDERAS

PODER CALORÍFICO DE LOS COMBUSTIBLES:
1. Poder Calorífico Inferior: Es el calor liberado por kilogramo de combustible después de deducir el necesario para vaporizar el agua formada por la combustión del Hidrógeno, el agua sale como vapor.
2. Poder Calorífico Superior: Es el que se obtiene mediante un calorímetro de volumen constante, en el cual elvapor producido se condensa y se recupera el calor latente de vaporización. El análisis último permite calcular el poder calorífico superior de un combustible, mediante la aplicación de la formula de Dulong, la cual se analizará posteriormente.

Al calcular la potencia calorífica del combustible a partir del análisis último, únicamente se tienen en cuenta el Carbono, Hidrógeno y Azufre. Sinembargo, no todo el Hidrógeno dado por el análisis elemental es útil para la combustión, debido a que una parte se encuentra ya combinado con el Oxigeno intrínsecamente en forma de humedad. El Hidrógeno útil viene dado por la relación (H - 0/8), en donde H y O representan las partes proporcionales de Hidrógeno y Oxigeno en peso, por Kilogramo de combustible.

Nota: (H – O/8). El peso moleculardel Hidrógeno es un octavo del peso molecular del Oxigeno. Es decir que por cada Kg de Oxigeno presente en el combustible existe un octavo de Kg de Hidrógeno en forma de agua.

La fórmula de Dulong correspondiente al poder calorífico superior de un combustible, basada en las proporciones en peso, del Carbono total, Hidrógeno útil y Azufre, viene expresada por:

3.193.20

3.21

En donde: C, H, O y S son, respectivamente, los pesos de Carbono, Hidrógeno, Oxigeno y Azufre por Kilogramo de combustible.
3.13. ANÁLISIS DE LA COMBUSTIÓN EN UNA CALDERA

Cuando se efectúa la combustión de un combustible, en el hogar de una caldera, sea éste sólido, líquido o gaseoso, se presentan ciertos requerimientos, que son importantes dedeterminar, por ejemplo la cantidad de aire necesario a suministrar, y la cantidad de gases producto de combustión generados. Además es fundamental evaluar las pérdidas de energía que se presentan en el proceso, con el propósito de cuantificar la eficiencia de la combustión, por ello se hace necesario determinar estos parámetros.

3.13.1. REQUERIMIENTOS DEL AIRE PARA LA COMBUSTIÓN

Elcálculo del caudal de aire y de los productos de la combustión es importante para determinar el diseño y la potencia de los ventiladores de tiro forzado y de tiro inducido, así como también el tamaño de los conductos a través de los cuales circulan dentro de la caldera y de la chimenea.

Los datos que se requieren para un análisis de los requerimientos del aire en la combustión son:

Análisis último(C, H, O, N, S, Cenizas).
Temperatura ambiente.
Presión atmosférica.
Temperatura de salida de los humos.
Análisis volumétrico de los productos en base seca.
Consumo de combustible.

Con estos datos es necesario efectuar los siguientes cálculos:

3.13.1.1. OXÍGENO NECESARIO PARA QUEMAR CADA ELEMENTO DEL COMBUSTIBLE

Se expresa en Kg de O/Kg de combustible, para ello se calcula elOxígeno teórico, que es la sumatoria del Oxígeno externo requerido por la combustión completa de los elementos del combustible, se utiliza la expresión siguiente:


3.28


3.13.1.2. AIRE TEÓRICO

A su vez se evalúa el aire teórico, que es la cantidad de aire necesaria para la combustión completa del combustible; recordando que la composición del aire es:

En volumen: 21 % de Oxígeno y 79 % deNitrógeno.
En masa: 23 % de Oxígeno y 77 % de Nitrógeno.


3.29

Al sustituir la ecuación 3.28 en la 3.29, y efectuando las respectivas reducciones matemáticas, se obtiene la expresión que permite evaluar la cantidad másica de aire teórico (mta) necesaria, para quemar un Kg de combustible.


3.30

3.13.1.3. VOLUMEN DE LOS PRODUCTOS DE LA COMBUSTIÓN COMPLETA

Calculado como el...