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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T8.- CALDERAS
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 carga en los humos escrítica]
– 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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T8.- CALDERAS

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 por unidad de masa que desprende uncombustible 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 delCarbono :
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 oxígeno necesaria
Una combustión completa requiere excesode
aire, que depende de:
– el combustible
– la homogeneidad de la mezcla

Demasiado exceso disminuye la Tª final y el
nivel energético

Combustible

(m3/m3) de aire

Metano

9,57

Etano

16,75

Propano

12,119

Butano

11,925 6

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2.- Combustión (IV)
Punto de rocío húmedo y ácido ⇒ limitan la temperatura de los humos
– Gas Natural 155 gr.agua/kWh ⇒ (T humos mayor)
– Gasóleo C 87gr.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; elsuperior 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 combustión es lo suficientemente elevada para
que la combustión se...