Modelado EES Caldera Planta Piloto

MODELADO SIMPLIFICADO DEL PROCESO DE COMBUSTIÓN DE LA
CALDERA DE PLANTA PILOTO
María Daniela Caicedo
Jose Andrés Suarez
Sandra Milena Zafra
Ingeniería en Energía, Universidad Autónoma de Bucaramanga

RESUMEN
Una caldera pirotubular es un sistema
complejo formado por numerosos elementos.
Con EES se ha modelado cada elemento de
forma individual, de tal forma que la unión de
dichoselementos permita un modelado
simplificado de la caldera. Para realizar el
modelo se ha tomado como referencia la
caldera pirotubular del laboratorio de planta
piloto de la Universidad Autónoma de
Bucaramanga.
Se llevo a cabo una metodología que consistía
ir modelando paso a paso todas las
suposiciones:
 Combustión teórica
 Combustión incompleta
 Combustión con aire en exceso
Combustión
con
humidificación.
Todo esto acompañado de un estudio teórico
de la combustión en generál en donde se
utilizaron
solamente
variables
termodinámicas.
Para así determinar como influyen
determinados parámetros en el desempeño
de la caldera.

INTRODUCCIÓN
La combustión es la operación que emplea la
descomposición térmica, vía oxidación, para
reducir la materia carbonosa presenteen el
combustible. Los principales productos de la
combustión son dióxido de carbono, agua, y el
calor procedente de la reacción de oxidación.

Además, como consecuencia de las impurezas
que están presentes en todo combustible,
varios subproductos de gran impacto
medioambiental son generados como
compuestos de azufre, nitrógeno, halógenos,
metales pesados y cenizas. El calor liberadoen la combustión es parcialmente almacenado
en los productos de la combustión y
transferido por conducción, convección y
radiación al vapor de agua, que genera
energía eléctrica mediante una máquina
térmica. El desarrollo de los sistemas de
combustión en generación de energía ha ido
evolucionando a lo largo de los años. El
desafío de la investigación sobre la
generación de energíaeléctrica sigue siendo
el desarrollo de sistemas de combustión
limpios y altamente eficientes. Las tecnologías
más prometedoras incluyen la combustión de
carbón pulverizado con vapor supercrítico, la
combustión en lecho fluidizado a presión con
ciclo topping y sin él, el ciclo combinado con
gas natural y el ciclo combinado de
gasificación integrada.
El término caldera se aplica a un equipodiseñado y construido para generar vapor a
presión, que puede hacer producir fuerza en
procesos
industriales,
calefacción,
esterilización, etc. En una definición técnica,
se comprende como caldera únicamente al
cuerpo (shell), que forma el recipiente y las
superficies de calefacción, pero con los
diseños actuales la definición incluye al
conjunto del quemador y el hogar (cámara de
fuego).Se denominan calderas pirotubulares por ser
los gases calientes procedentes de la
combustión de un combustible, los que
circulan por el interior de tubos cuyo exterior
esta bañado por el agua de la caldera.
El combustible se quema en un hogar, en
donde tiene lugar la transmisión de calor por
radiación, y los gases resultantes, se les hace
circular a través de los tubos que constituyenel haz tubular de la caldera, y donde tiene
lugar el intercambio de calor por conducción
y convección.

3. Estudio previo de la caldera y el
combustible a utilizar.

El
programa
EES
(Engineering.Equation.Solver)
es
una
herramienta que permite la solución de un
conjunto de ecuaciones algebraicas que
incorpora una gran cantidad de funciones
matemáticas y facilita el manejo depropiedades termo-físicas de fluidos sumado
a otra cantidad de funciones útiles en otros
contextos de la ciencia.

8. Integración de todos los planteamientos
hechos en un solo modelado simplificado.

JUSTIFICACIÓN
Determinar como influyen determinados
parámetros en el desempeño de la caldera.
OBJETIVO
Por medio de la herramienta EES buscamos
crear un modelado simplificado basado en el...