Calculo De Eficiencias

Calculo de la eficiencia energética en sistemas de vapor.
El objetivo principal de la generación de vapor es producir vapor a una presión mayor a la atmosférica, de manera de aprovechar la energía que posee en tales condiciones y cubrir las necesidades de la fábrica.El calor necesario para evaporar el agua proviene de la energía liberada en el proceso de oxidación de un combustible. Dichaliberación de energía se manifiesta en forma de calor (calor de combustión) y se transfiere al agua por mecanismos de radiación, convección y conducción.La importancia de conocer la eficiencia térmica con que operan los generadores de vapor, también denominados calderas, radica en evaluar el grado de aprovechamiento de la energía del combustible para producir vapor. Además, se pueden cuantificar lascantidades de calor que ingresan y egresan de una caldera. La eficiencia de una instalación puede obtenerse del balance de energías, considerando la energía aprovechada y la energía entregada:
Ec. 1
Donde:Eaprov:energía aprovechada por el fluido de trabajo.Eent: energía entregada al sistema.Pérd.: pérdidas.
En este método, la energía entregada al sistema se considerará como la energía liberadapor el combustible (basada en el poder calorífico inferior del combustible) y los créditos de energía que ingresan al sistema (calor sensible del aire, agua y combustible). La decisión de adoptar el poder calorífico inferior, y no el superior, se debe a que en las calderas ensayadas el agua escapa por la chimenea en estado gaseoso, sin entregar su calor de condensación. La Ecuación 1 propone dosalternativas para la determinación de la eficiencia térmica: el Método directo y el método indirecto.En el método directo, la eficiencia  se define como la relación de la energía aprovechada respecto de la energía entregada, expresada como un porcentaje (Kohan, 2000; Rein, 2007); la energía aprovechada es la que produce el cambio de estado en el agua, y la entregada se considera como la suma de laenergía química del combustible más los créditos, es decir:
Ec. 2
Donde:V: flujo másico del vapor producido.HV: entalpía específica del vapor producido.iAG: entalpía específica del agua de alimentación.C: flujo másico del combustible quemado.PCI: poder calorífico inferior del combustible quemado.Créd.: créditos de energía (calor sensible del aire de combustión, el agua de alimentación y elcombustible).
Desafortunadamente, no es un ejercicio simple determinar la eficiencia de forma directa, particularmente en el caso de una caldera que quema bagazo. La dificultad radica en la medición del flujo másico del combustible a ser quemado. Debido a la naturaleza del combustible (bagazo), en el mercado no se encuentran medidores fiables para efectuar esta determinación.La segunda alternativa esel método indirecto. Se denomina también método de las pérdidas y se basa en tabular las pérdidas (Kohan, 2000). El rendimiento se determina así por:
Ec. 3
Ec. 4
Este método requiere medir la concentración de los componentes de los gases de combustión, efectuar un análisis del combustible y medir su caudal en el caso de aplicar el método completo. Requiere además, el cálculo de las pérdidas,posibilitando el incremento de la eficiencia mediante la reducción de las pérdidas identificables. Su desventaja radica en la necesidad de recopilar una gran diversidad de datos experimentales y de efectuar laboriosos cálculos posteriores.En el mercado, se hallan disponibles diversos simuladores (ICIDCA, 2004) para determinar el rendimiento de generadores de vapor, pero generalmente presentaninconvenientes, tales como elevados costos y la necesidad de información que es difícil de obtener en la industria, tal como sucede con aquella relativa al caudal de combustible, especialmente cuando se trata de biomasas.El objetivo de este trabajo es presentar la metodología que emplea la Sección Ingeniería y Proyectos Agroindustriales de la Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres"...