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CALDERAS

INDICE

CALDERAS
1.- CLASIFICACIÓN DE LAS CALDERAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
2.- BALANCE DE ENERGÍA EN UNA CALDERA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
2.1.- Balance energético en una caldera de vapor de gas natural . . . . .7
3. RENDIMIENTO DE UNA CALDERA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
3.1.- Cálculo derendimiento en una caldera (método directo) . . . . . .11
3.2.- Cálculo del rendimiento de una caldera (método indirecto) . . . .12
4.- MEJORAS DE EFICIENCIA ENERGÉTICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

CALDERAS 1
Calderas

La caldera es un equipo donde se transfiere la energía obtenida en la combustión de un combustible a un fluido de trabajo.

1. CLASIFICACIÓN DE LASCALDERAS
Las calderas pueden clasificarse atendiendo a varios criterios:
Atendiendo a las necesidades energéticas del proceso:
- Calderas de agua caliente
- Calderas de agua sobrecalentada
- Calderas de vapor saturado
- Calderas de vapor sobrecalentado
- Calderas de fluido térmico
Atendiendo a la posición relativa entre el fluido a calentar y los gases de
combustión:
- CalderasPirotubulares: Los humos calientes circulan por el interior de los
tubos sumergidos en el fluido.
- Calderas Acuotubulares: El fluido circula por el interior de los tubos
sumergidos en una masa de humos.

2. BALANCE DE ENERGÍA EN UNA CALDERA
En el balance de calor de una caldera se estable la siguiente igualdad:
CALOR ENTRANTE = CALOR SALIENTE
Para realizar el balance deberemos:
- Establecer unatemperatura de referencia (normalmente la temperatura
ambiente)
- Realizar un balance de masa
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MEJORAS HORIZONTALES DE AHORRO Y EFICIENCIA ENERGÉTICA
SECTOR INDUSTRIAL. ENERGÍA TÉRMICA. EJEMPLOS PRÁCTICOS

- Considerar el PCI del combustible
A continuación se describen los calores que toman parte en el balance de una
caldera de vapor. Los cálculos se refieren a la unidad de combustible:Calor entrante
1. Calor sensible del combustible (Qc)
T
Qc = c c · t c c

[1]

Donde:
cc = Calor específico del combustible [kcal/Ud. de combustible]
Tc = Temperatura de precalentamiento del combustible [ºC]
2. Calor de combustión (Qco)
Qco = PCI [kcal/Ud. de combustible]
3. Calor del aire de combustión (Qa)
Qa = Ga · cpa · Δ t

[2]

Donde:
Diferencia de temperaturas del del deentrada a la frío [ºC]
Δ t = Diferencia de temperaturas aire aire caliente ycaldera y de referencia (ºC)

cpa = Calor específico del aire [kcal/kg aire ºC] Se obtiene en la
Tabla 23
Ga = [kg aire/ Ud. de combustible] Se obtiene de las Tablas de 1 a 5
4. Calor del fluido de entrada (Qfe)
Qfe ==hh x Ca
Qfe fefe
b

Donde
hfe = Entalpía del fluido de entrada [kcal/kg]
Ca = caudal del aguade alimentación a caldera (kg/h)
b = consumo horario de combustible

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Calderas

Calor saliente
1. Calor del fluido de salida (Qfs)
Qfe == fs x Pv
Qfs hhfs
b

Donde
hfs = Entalpía del fluido de salida (kcal/kg)

hfs = Producción defluido de salida [kcal/kg]
= Entalpía del vapor (kg / h)
Pv
b= consumo horario de combustible

2. Calor de los humos (QH)
Qgc = x [kg. humos/Ud.de combustible] · y [kcal/kg humos]

[3]

El calor de los gases de combustión se muestra en las Tablas 11 y 12. Con el %
de O2 y CO2 se obtiene el caudal de humos (x) expresado en kg de humos/Ud.
de combustible. Con la temperatura de los humos, y en las mismas tablas, se
encuentra la entalpía específica de los humos (y) en kcal/kg humos.
3. Calor por inquemados gaseosos (Qig)
Qig =

COCH
21 ⎛ [ ] [ ]⎞
+
⎜
⎟
O
21 − [ 2 ]⎝ 3.100 1.000 ⎠

[% de pérdidas sobre el
PCI del combustible]

Donde:
[O2] = Concentración de O 2 en los humos (%)
[CO] = Concentración de CO en los humos (ppm)
[CH] = Concentración de CH en los humos (ppm)
4. Inquemados sólidos (Qis)
Se calcula midiendo la opacidad mediante la escala Bacharach

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[4]

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MEJORAS HORIZONTALES DE AHORRO...