Calderas

Aire Acondicionado (I.I.)

T8.- Calderas
Las trasparencias son el material de apoyo del profesor para impartir la clase. No son apuntes de la asignatura. Al alumno le pueden servir como guía para recopilar información (libros, …) y elaborar sus propios apuntes

Departamento: Area:

Ingeniería Eléctrica y Energética Máquinas y Motores Térmicos

CARLOS J RENEDO renedoc@unican.es Despachos:ETSN 236 / ETSIIT S-3 26 http://www.diee.unican.es/cjre.htm Tlfn: ETSN 942 20 13 44 / ETSIIT 942 20 13 82

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1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.Introducción Combustión Combustibles Tipos de Calderas Calderas Murales Quemadores Equipos Auxiliares Sistema de Regulación de la Carga Potencias y Rendimientos Seguridad y Control Chimeneas Calderas Eléctricas Otros Dispositivos

1.-Introducción (I)
Las calderas: en ellas la energía de un combustible se transforma en calor para el calentamiento de un fluido
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1.- Introducción (II)
Partes:
– Hogar – Quemador – Humos – Intercambiador de calor – Fluido caloportador – Chimenea

Reducir el tamaño de la caldera implica:
– Limitar el tamaño del intercambiador de calor (aletas, turbuladores) [pérdida de cargaen los humos es crítica] – Reducir el agua contenida ⇒ disminuir el tiempo de respuesta – Hacer más inestable la temperatura de salida – Disminuir la pérdidas térmicas por la envolvente

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2.- Combustión (I)
Reacción [combustible - comburente] ⇒ calor
a un nivel térmico aprovechable

El quemador es el encargado de que la mezcla sea la apropiada La cantidad de calor porunidad de masa que desprende un combustible al quemarse es el Poder Calorífico (kJ/kg)
– – PCI (el vapor de agua de los humos no condensa) PCS (se condensa el vapor de agua de los humos)

Los elementos básicos que reaccionan son:
– – – El oxígeno del aire como comburente (aprox. 1m3 por kWh) El carbono y el hidrógeno del combustible Otros elementos (azufre), e inertes (cenizas)
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2.- Combustión (II)
Reacciones del Carbono : C + O2 = CO2 + 32.780 MJ/kg C + 1/2 O2 = CO + 9.188 MJ/kg CO + 1/2 O2 = CO2 + 10.111 MJ/kg La reacción del Hidrógeno es: H2 + 1/2 O2 = H2O + 118.680 MJ/kg Si el agua se condensa: H2 + 1/2 O2 = H2O + 142.107 MJ/kg La reacción de Azufre es: S + O2 = SO2 + 2.957 MJ/kg
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2.- Combustión (III)
En la combustión completa(estequiométrica) todo el carbono se oxida en CO2 • C + O2 = CO2 12 g de C necesitan 22,4 litros de O2
• H2 + 1/2 O2 = H2O • S + O2 = SO2 2 g de H2 necesitan 11,2 litros de O2 32 g de S2 necesitan 22,4 litros de O2

La combustión incompleta se produce si existe CO en los humos El aire contiene el 21% de O2 ,se necesitan 4,76 veces más de aire La composición del combustible marca la cantidad de oxígenonecesaria Una combustión completa requiere exceso de aire, que depende de:
– el combustible – la homogeneidad de la mezcla Combustible Metano Etano Propano Butano (m3/m3) de aire 9,57 16,75 12,119 11,925 6

Demasiado exceso disminuye la Tª final y el nivel energético

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2.- Combustión (IV)
Punto de rocío húmedo y ácido ⇒ limitan la temperatura de los humos
– Gas Natural 155gr.agua/kWh ⇒ (T humos mayor) – Gasóleo C 87 gr.agua/kWh – SO3 + H2O = SO4H2 T > 130ºC

Tsuperficies > Trocío
• tubos de doble pared (aumento del A intercambio) • mantener la temperatura de retorno a la caldera alta con un bypass • calderas de condensación (materiales resistentes)

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3.- Combustibles (I)
Los combustibles se clasifican en: sólidos, líquidos y gases.Propiedades de los combustibles
– Potencia o poder calorífico; el superior y el inferior – Límite de inflamabilidad: porcentajes de combustible y aire en la mezcla, a presión y temperatura para que sea de forma autosostenida – Velocidad de propagación de la llama: en un frente gaseoso – Temperatura de ignición; punto de inflamación (combustibles líquidos); temperatura a la cual la velocidad de...