Diseño de Calderas

CALCULO DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE DEL
GENERADOR DE VAPOR
El sistema de combustible de un generador de vapor es una parte muy relevante del sistema total de generación, pues de éste depende en gran medida que la mezcla aire – combustible sea la correcta para que la combustión se realice eficientemente, comprende el conjunto de elementos que permiten proveer de combustible al caldero. Entrelos principales componentes del sistema de combustible de un generador de vapor podemos citar:
Tanque de combustible.
Bomba de combustible.
Quemadores de combustible.
Accesorios.

COMBUSTIBLES USADOS EN GENERADORES DE VAPOR.
Los generadores de vapor se pueden clasificar por la energía consumida, siendo una de ellas la energía química, la cual es liberada por una sustancia debido al cambioproducido en su estructura molecular.
Para el caso especifico de los generadores de vapor, esta energía química proviene de una sustancia denominada combustible, que al ser quemada en el hogar se convierte en energía térmica, la cual a su vez transfiere al agua para generar vapor.
Existen varios tipos de combustibles que pueden quemar un generador de vapor, a saber:

Carbón.
Madera.
Gas.Kerosene.
Bagazo de caña de azúcar.
Diesel oil (N° 2).
Fuel oil (N° 6).

El bagazo de caña de caña de azúcar complementariamente lo usan los generadores de vapor de los ingenios de azúcar.
El kerosene se encuentra más subvencionado que el diesel oil y presenta ventajas similares a éste.
El diesel oil es recomendable en calderas de hasta 80 C.C, con un tiempo de operación de 10 a 16horas por día, siendo un combustible relativamente limpio y fácil de almacenar, no requiriendo de gran cantidad de equipos para su manipulación. Es usado en la mayoría de las calderas industriales que operan en nuestro país.
El fuel oil es un componente más barato que el diesel oil, y a pesar que presenta ciertas dificultades en su almacenamiento y manipulación (por su alta viscosidad) esrecomendable en calderas de capacidades mayores a 80 C.C, con un tiempo de operación de 24 horas por día, es decir, en centrales térmicas. También es usado en ciertas industrias que tienen calderas de mediana y gran capacidad.

SELECCIÓN DEL COMBUSTIBLE A UTILIZARSE.
La selección del combustible deberá hacerse no solamente tomando en consideración su costo de adquisición, sino también ladisponibilidad en el mercado durante todo el año, seguridad durante el transporte y almacenamiento, calidad y su costo de operación, el cual dependerá de la facilidad de almacenamiento, mantenimiento del quemador y de los demás componentes del sistema combustible.

Para nuestro caso, se selecciona como combustible al diesel oil ya que es el más recomendado para calderas de hasta 80 C.C, a pesar de ser unode los combustibles más costosos, presenta la ventaja de ser de mejor calidad. En la tabla se presentan las propiedades del diesel oil y fuel oil.


TABLA DE PROPIEDADES DEL DIESEL OIL Y FUEL OIL USADOS
EN ECUADOR


PROPIEDADES
DIESEL OIL
FUEL OIL
Viscosidad SSU a 100 °F
Gravedad especifica
Grados API
Punto de inflamación (°F)
Punto de fluidez (°F)
Poder calorífico (Kcal/KG)
Y0 deagua y sedimentos
Contenido de azufre (%)
Contenido de vanadio (ppm)
Contenido de cenizas (Y0)
36 – 45
0.849 – 0.86
33 – 35
180
44
10700
Trazas
0.49
1.5
-
3714 – 3805
0.9503 – 0.9535
16.9 – 17.4
285
30
10900
Trazas
1.50
120
0.04 – 0.1

DEMANDA DE COMBUSTIBLE EN EL GENERADOR DE VAPOR.
La demanda de combustible en el generador de vapor depende principalmente de latemperatura de entrada del agua de alimentación y de la cantidad de vapor que requiera el proceso industrial. En el capitulo anterior se determino la capacidad de la caldera, la cual fue de 60 C.C, que equivale a 2008320 Btu/h.
Esta energía total requerida tiene que ser suministrada por el combustible, para nuestro caso diesel oil, el cual entrega 138224 Btu/gal. Entonces, el caudal de combustible es...