DISEÑO INTERCAMBIADOR DE CALOR PARA CALDERO

ING. LUIS JOEL MENDOZA MORALES………………..………………………………………………………….2014

Preparado por:
Ing. Luis Joel Mendoza Morales

Febrero 2014

ING. LUIS JOEL MENDOZA MORALES………………..………………………………………………………….2014

Introducción
Para el desarrollo de este trabajo se tomó datos de la caldera pirotubular nr 2 marca
Distral de 400BHP de la empresa Danper, con el objetivo de definir el aprovechamiento delcalor sensible de los gases residuales y así poder aumentar su rendimiento.

Lo primero que se realizó fue un balance de combustión para hallar los flujos másico
tanto del aire y gases, luego se calculó la temperatura adecuada con la que tenía que salir los
gases de la chimenea para después realizar un balance de energía con la cual se encontró la
temperatura nueva del aire que ingresaría ala caldera.

Ya

obtenidos

estos

parámetros

de

temperaturas,

se

procedió

a

realizar

el

dimensionamiento del precalentador, obteniendo así el número de tubos a contener, la sección
de intercambio de calor, la longitud de tubos, etc. Además se consiguió seleccionar el material
adecuado para el precalentador de aire el cual se realizó una tabla comparativa de dosposibles
materiales, escogiendo así el más adecuado (Acero inoxidable 304 L).

Por otro lado se determinó que instalando el precalentador de aire se disminuye el
consumo de combustible, obteniendo un beneficio bruto de más de 26,000 USA$/año

Finalmente el aumento del rendimiento de la caldera pirotubular fue del 2.5%.

ING. LUIS JOEL MENDOZA MORALES………………..………………………………………………………….2014Índice

1. Determinación de la potencia térmica útil para precalentar el aire de combustión
2. Dimensionamiento del precalentador de aire por gases residuales
3. Selección del tipo de precalentador de aire por gases de combustión
4. Diseño del bucle de control automático de temperatura, de ser necesario.
5. Dimensionamiento del aislamiento térmico para instalación
6. Dimensionamiento yselección de materiales para tuberías de aire de entrada y salida
7. Preparación del presupuesto económico por la fabricación, instalación y puesta en
servicio del precalentador de aire por gases de combustión
8. Dimensionamiento de chimenea nueva, dado el caso, para su renovación
9. Determinación de la estructura metálica necesaria para montaje del precalentador de aire
10. Preparación delanálisis financiero: VAN, TIR y PRI del Proyecto
11. Análisis del impacto medio ambiental del Proyecto

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DESARROLLO
Determinación del flujo de vapor y consumo de combustible en caldera Distral nr.2
Se calculará con valores nominales, a máxima capacidad de generación de vapor
Datos de la caldera
DATOS DE LA CALDERA DISTRAL NR.2
Marca

DRISTAL

Tipo

Pirotubular

Potencia

400BHP

Presión de Vapor

9 bar (man)

Tipo de Vapor

Saturado seco

Combustible

Petróleo residual n°6

Temperatura de agua de alimentación

72 °C

Temperatura de gases residuales

210 °C

Rendimiento

87.5%

% purgas

0.5% mp

Temperatura del combustible

105°C

Temperatura de gas en el hogar

1100°CTabla N°1: Datos de la caldera piro tubular Distral, nr.2.
Ecuaciones a ser utilizadas:
Capacidad nominal de generación de vapor en caldera:

 kg 
kg / h
mvapor    BHP *15.66
BHP
h

Consumo nominal de combustible

 kg 
mvapor   * hvapor  hagua

 Gal 
h
mcombustible 

 kJ 
 h 
PCIcble 
 * caldera
 Gal 



kJ
 kg
 
 

BHP: Boiler Horse Power, potencia de caldera, figura en datos de placa



hv: entalpía del vapor producido, a 7.17 bar y x = 99%, kJ/kg



ha: entalpía del agua de alimentación a la caldera, a 72°C en kJ/kg



PCI: Poder calorífico inferior del petróleo residual nr.6, en kJ/gal



cald = rendimiento térmico de la caldera: 87.5%, de mediciones

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