ahorro de energia en calderas
DESCRIPTION
RESEÑA...........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................TRANSCRIPT
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7/17/2019 Ahorro de Energia en Calderas
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Ing. Rafael Calle
TERMODINAMICA S.A.
Ahorro de Energa enCalderas
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a. 1. Ingeniera del Vapor2.Fundamentos de la Combustin
3.Quemadores y Combustin Eficiencia de la Combustin
Combustin de Gas Natura
Combustin de Lquidos
Regulacin de uemadores!. Costos de Generacin del Vapor con iesel 2!G"#!Residual $!Gas %atural&. Costos deGeneracin del Vapor con iesel 2!G"#!Residual$!Gas %atural'. ()todos de (edicin de la *ficiencia +)rmicadel Caldero
+*(,RI-+*(,RI-
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$. Factores /ue isminuyen la *ficienciadel Caldero0. Factores /ue Influyen en la Calidaddel Vapor. ,gua de la ,limentacin de laCaldera!+emperatura del ,gua de
,limentacin!+an/ue de ,limentacin. +ratamiento del ,gua de ,limentacin13. Control de #urgas!,pro4ec5amiento11. eseadores! +ipos12. *conomi6adores
+*(,RI-+*(,RI-
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&
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'
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Que es el vapor?
*l agua puede e7istir como8!
un solid ! 9I*"-
un li/uido ! ,G:,
un gas ! V,#-R
*l 4apor es la forma gaseosa del agua
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Porque usamos vapor?
" "a energa calrica es agregada al agua para con4ertirlaen 4apor
" *n este proceso se usan cantidades grandes de energa
" Cuando el 4apor entra en contacto con una superficie masfra se condensa y cede r;pidamente esta energa
" *ste proceso se lle4a a cabo a temperatura constante
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Los beneficios del vapor
" :sado desde la re4olucin industrial< continua siendo untransportador de calor moderno< fle7ible y 4ers;til
" #roducido por la e4aporacin del agua< es relati4amente baratoustarse con precisin controlando supresin
" +ransporta una gran cantidad de energa con una pe/ue?a masa
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La formacin del vapor
1 #g1 #g
$%C$%C
, I @g de agua a la presin atmosf)rica y a 3AC
$%C$%C
1$$%C1$$%C
=e le agrega calor 5asta lle4ar la temperatura alpunto de ebullicin. *sto se llama *ntalpa
*specfica del ,gua o Calor =ensible. , 3 bar g estoser; &1 @B@g
*l agregado de mas calor con4ertir; el agua en 4apor..
*sto se llama *ntalpa *specfica de *4aporacin o Calor"atente. , 3 bar g esta ser; 22'0 @B@g
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Entalpa especfica
te
mperaturaDC
entalpa especifica< @B@g
3
133
'3
&1
agua
2$0$
e4aporacin
4apor
-
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El contenido de calor del vapor
*ntalpa especfica del agua Ecalor sensible
! es la cantidad de calor re/uerida para ele4ar la temperatura del aguadesde 3AC 5asta la temperatura de saturacin Eebullicin< @B@g
! es referida como 5f
*ntalpa especfica de e4aporacin Ecalor latente
! la cantidad de calor re/uerida para con4ertir el agua li/uida en 4apora la temperatura de saturacin< @Bg.
! es referida como 5fg
*ntalpa especfica del 4apor Ecalor total
! es a suma de las anteriores< @Bg.
! es la cantidad total de calor en el 4apor
! es referida como 9g.
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Punto de ebullicin o temperatura de saturacin
#resinatmosf)rica
133 AC133 AC
1 bar g
123 AC123 AC
13 bar g
1& AC1& AC
" , medida /ue se incrementa la presin< tambi)n se incrementala temperatura de saturacin< o punto de ebullicin
" "a temperatura de saturacin es el lmite a la cual el agua
puede llegar como l/uido. =i se agrega mas calor comen6ar; ae4aporarse.
" *sta es una correlacin fi>a
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Temperatura de saturacin
tempera
turaDC
entalpa especifica< @B@g
3
133
'3
&1 2$0$
3 bar g
'3'
123
2030
1bar g
1&
01 201
13bar g
-
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1&
Vapor saturado: temperatura v.s. presin
3 1 2 & ' $ 0 133
23
&3
$3
3
133
123
1&3
1$313
233
temperatu
raAC
presin< bar g
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1$
Vapor saturado: volumen v.s. presin
3 1 2 & ' $ 0 133
3.2
3.&
3.$3.
1.3
1.2
1.&1.$
1.
presin bar g
4olumenespecficomH@
g
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Tablas de vapor
*ntalpa @B@g
#resinmanom.
bar g
+emp.AC ,gua
E5f
*ntalpa esp.de e4ap.
E5fgVapor
E5g
Volum.espec.m@g
3
12&'$0
133
1231&1&&1'21'1$'103
&1
'3$'$2$3'$01$&1$0021
22'0
223121$2121323$23$$23&
2$0$
2030202'2020&20'020$20$
1.$0
3.13.$33.&$13.0&3.1'3.2023.2&3
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Vapor hmedo
" "as propiedades del 4apor saturado seco est;n en la tabla de 4apor" , menudo< el 4apor contiene gotas de agua en suspencin
" Cuando este es el caso< se designa como 4apor 5medo
" *l 4apor 5medo contiene menos entalpa de e4aporacin /ue el
4apor saturado seco ! contiene menos calor til" *l grado de 5umedad del 4apor se designa como Jtitulo o fraccin de
se/uedadK
! si el 4apor tiene un ttulo de 3.3
! 3L de su masa ser; 4apor saturado seco! 13L de su masa ser; agua
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E!emplo de vapor hmedo
entalpia esp. del 4apor=,+. seco M ' bar g
agua N $01 @Bg.
e4aporacinN 23$ @Bg.
4apor N 20'0 @Bg.
entalpa esp. del 4apor7N 3LM ' bar g
agua N $01 @Bg.
e4aporacinN E23$ O 3. N 100 @Bg.
4apor N 2'& @Bg.
"a entalpa disminuye en un 13L
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Vapor recalentado
" =i se agrega calor despu)s /ue el agua 5a sido e4aporada< aumenta latemperatura del 4apor
" *ste 4apor se llama JrecalentadoK
! su temperatura ser; superior a la del 4apor saturado a la presincorrespondiente
" ,ntes /ue condense y entregue su entalpia de e4aporacin< debe cedercalor 5asta /ue su temperatura iguale la temperatura de saturacin
" :sualmente el 4apor recalentado es la primera opcin para generacinde potencia
" *l 4apor saturado normalmente es la primera opcin para aplicacionesde calentamiento
" l t i t d l
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"ecalentamiento del vapor
tempera
turaDC
3
entalpa especifica @B@g
1&
02 201
13bar g
2&&
2'3
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,5orro de energa en Calderas
FUNDAMENTOS DE LA
COMBUSTIONTIPOS DE
COMBUSTIBLES
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GENERALIDADES
DEFINICION DE COM BUS ION
#$%ET&V#' (E L) *#+$,'T-:
&Generar calor a un 'roceso determinado( fundicin( etc.
&)ncrementar la tem'eratura 'ara facilitar la ocurrencia de un'roceso( generacin de *a'or.
&Crear una atmsfera con los 'roductos de combustin(secado.
CombustibleCombustible
+em'eratura+em'eratura,-igeno,-igeno
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2&
GENERALIDADES
IPOS DE COMBUS IBLES
Combustiblees aquel com'uesto que almacena energa qumica en
su estructura molecular( en contacto con aire dic/a energa esliberada a tra*0s de com'leas reacciones qumicas e-'resadas 'oruna llama.
Especificaciones bsicas de los combustibles
lta densidad de energa Contenido de calor. lto calor de combustin 4otencial calor a liberar. Estabilidad t0rmicalmacenamiento. 4resin de *a'or 5olatilidad.
Contaminacin atmosf0rica Efecto im'acto ambiental.
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2'
GENERALIDADES
IPO DE COM BUS IBLES
'eleccin de combustibles:" Costo" 6is'onibilidad" +rans'orte" Reglamentacin mbiental
Tipos de combustibles" 7lidos" Lquidos
" Gaseosos
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2$
Poder *alorfico *ostos decombustibles en PE",
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#or Fase #or ,plicacin
#roduccin %atural #roduccin =int)tica +ransferencia de Calor Generacin de *nerga
'/L&(#' 8ornos de 4roceso9nidades de secadoGeneracin de *a'or
Combustin internaGeneradoresCogeneracin+urbinas
Carbn Coque
:adera Carbn 5egetal
5egetacin 6esec/os org;nicos
6esec/os inorg;nicos
L0Q,&(#'
Crudo 6estilado 'etrleo
ceites biolgicos lco/oles
Combustibles *egetales Combustibles coloidales
1)'E#'#'
Gas Natural 8idrogeno
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*#+$,'T&$LE' '/L&(#'
La buena combustinde'ende de la facilidad de acceso del airea las'artculas del combustible
C",=IFIC,CIP% * "-= C-(:=+I"*= =P"I-= Carbn mineral
Carbn *egetal :adera
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*#+$,'T&$LE' '/L&(#'
El 'roceso de combustin de un combustible slido 'osee las siguientesfases7ecado del combustible 8umedad contenida en el combustible6estilacin 7e'aracin de los com'onentes *ol;tiles contenidos en elcombustible.
uema de los com'onentes menos *ol;tilesdebido al calor generado'or la combustin de los *ol;tiles.Residuo de ceni=asen el 'roceso de combustin
El uso de combustibles slidos requiere una maor in*ersin'ara el
almacenamiento( 're'aracin( maneo trans'orte del combustible( 'eroa su *e= su costo es muc/o m;s baoque los combustibles lquidos gaseosos.
IPOS DE COMBUS IBLES
GENERALIDADES
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*#+$,'T&$LE' '/L&(#'
C,R,C+*R=+IC,=lto contenido de o-geno( nitrgeno a=ufre4oder calorfico
Contenido material *ol;tilContenido de ceni=as8umedadGranulometra+em'eratura de fusin de las ceni=as
IPOS DE COMBUS IBLES
GENERALIDADES
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*#+$,'T&$LE' '/L&(#'
EV)L,)*- *#+# *#+$,'T&$LE':aor in*ersin 'ara el almacenamiento( maneo( 're'aracin trans'ortelta contaminacin atmosf0rica:enor eficiencia
Costos baos res'ecto a combustibles lquidos gaseosos
*#+P#'&*- (E *#+$,'T&$LE' '/L&(#'*#-'&(E")*-E' (E 'ELE**-6is'osicin ti'o de ceni=as
Efectos de corrosin ? abrasi*os:e=cla con otros combustibles
IPOS DE COMBUS IBLES
GENERALIDADES
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*#+$,'T&$LE' L&Q,&(#'
C",=IFIC,CIP% * "-= C-(:=+I"*= "IQ:I-=
7on me=clas de /idrocarburos deri*ados del 'etrleo o de ceites*egetales @bio combustibles A 'or medio de 'rocesos de refinacin.
En el 'etrleo se 'ueden distinguir diferentes com'uestos( adem;sde /idrocarburo( el 'etrleo contiene 'equeBas cantidades deo-geno( nitrgeno( a=ufre( *anadio( nquel( /ierro( tra=as de otrosmetales e im'ure=as tales como agua sedimentos.
IPOS DE COMBUS IBLES
GENERALIDADES
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*#+$,'T&$LE' L&Q,&(#'
,rigen del 'etrleo Naturales Crudo Refinados Nafta( erosenoD Gas oil( 6iesel( et Residuales >uel oil
,rigen de combustibles slidos 'artir del carbn.
7ub'roductos industriales
Licor negro
IPOS DE COMBUS IBLES
GENERALIDADES
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&
*#+$,'T&$LE' L0Q,&(#'
*)")*TE"0'T&*)' (E L#' *#+$,'T&$LE' L&Q,&(#'*omposicin qumica parecida2 propiedad fsica diferenteGra*edad es'ecifica5iscosidad
4oder calorficoCur*a de destilacin4unto de inflamacinContenido de carbnContenido de ceni=asContenido de sedimento aguaContenido de a=ufre
IPOS DE COMBUS IBLES
GENERALIDADES
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'
*#+$,'T&$LE' 1)'E#'#'
9n combustible gaseoso es m;s f;cil de manear su combustin eslim'ia sin 'roblemas de o'eracin.
El gas es un combustible de f;cil quemado( a que 'ara su
combustin slo requiere ser me=clado con determinada cantidad deaire a condiciones 'timas de tem'eratura.
*L)'&3&*)*&/- (E L#' 1)'E' *#+$,'T&$LE'4R):ER >:)L) Gases manufacturados
7EG9N6 >:)L) Gas Natural+ERCER >:)L) GL4( 4ro'ano(
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$
*#+$,'T&$LE' 1)'E#'#'
*#+P#'&*- T0P&*) (EL 1)' -)T,")L
:E+N, F$ HIJ
E+N, 1 1!J4R,4N, $ !JCK! $ 2J
IPOS DE COMBUS IBLES
GENERALIDADES
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CARAC ERIS ICAS DEL GAS NA URAL
#ropiedad. :nidades*specificaciones de calidad.
(nimo. (;7imo.
4oder calorfico bruto. cal?m3 !M$ 1$3$$
7ulfuro 8idrgeno. @827A mg?m3 3
=ufre +otal. @7A mg?m3 1M
5a'or de agua mg?m3 IM ! lb?::4C
6i-ido carbono. @C,2A. J 5ol. 3.MGases )nertes @A. J 5ol. I
+em'eratura. OC. M$
:aterial 7lido. Libre de 'ol*os( gomas de cualquier slidoque 'ueda ocasionar 'roblemas en latubera.
Lquidos. Libre de agua en estado lquido.
General idades
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C-(:=+I"*= G,=*-=-=
)PL&*)*-E' (EL 1)' -)T,")L *#+# *#+$,'T&$LE
9tili=acin t0rmica cl;sica gasodom0sticos( calderas( /ornos(
turbog;s. 9tili=acin t0rmica es'ecial tratamientos t0rmicos @o-i&redA. 9tili=acin t0rmica 'articular caractersticas qumicas termodin;micas tanto del gas como 'roductos de combustin.
ipos de Com bs!ibles
General idades
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C-(:=+I"*= G,=*-=-=
*)")*TE"0'T&*)' (E L#' *#+$,'T&$LE' 1)'E#'#'
Gra*edad Es'ecfica Relacin de densidad con res'ecto al aire.
Com'osicin del gas 4oder calorfico energa liberada en el 'roceso de combustin.+em'eratura de )gnicin +em'eratura mas baa a la que sucede la
combustin auto&sometida.Limites de )nflamabilidad Rango de concentracin aire&combustible en elque sucede la combustin.
3
0763.0
ft
lbaire=
3
225.1
m
Kg
ipos de Com bs!ibles
- i d C ld
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&3
-peracin de Calderos
QUEMADORES Y COMBUSTIN
LA COM BUS ION CON DIFEREN ES IPOS DE
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&1
"UEMADORES
Q d
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&2
Quemadores:
4or ti'o de combustible.
Gas L!"#$s S%&"#$s
4or el ti'o o fluido de atomi=acin.
'()s"%*+ ,$-)(a. &!"#$ A!/"&"a( A"()+ Gas)s "*)(,)s+ a$( #) a3!a4 C)*,(!3$s+ 6$a ($,a,"a.
A,8$s9("6$s: T"($ $(;a#$ $ I*#!6"#$4
Q d
-
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&
4or ti'o de combustible
Co'a Rotati*a.
Con >luido de atomi=acin.4or 4resin 4ura
Quemadores:
LA COM BUS ION CON DIFEREN ES IPOS DE
-
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&&
Mecanismos del Proceso de Combustin - ATOMIZACION
Generalidades
R)!)("#$ a(a )& !s$ #) 6$8-!s,"-&)s &!"#$s
A 8)*$( ,a8a
-
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&'
Mecanismos del Proceso de Combustin - ATOMIZACION
#ropiedades del combustible /ue inciden en la atomi6acinViscosidad del lquido
menor *iscosidad meor atomi=acinCada quemador esta diseBado 'ara una *iscosidad del combustible
determinadoLa tem'eratura como *ariable o'eracional 'ara lograr la *iscosidad
del combustible
"UEMADORES
LA COM BUS ION CON DIFEREN ES IPOS DE
-
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&$
Mecanismos del Proceso de Combustin ATOMIZACIONFactores dependientes del equipo
+ipos de ,tomi6acintomi=acin mec;nicatomi=acin fluido motri=
Variables operacionales en la atomi6acin4resindel combustible a la entrada del quemador alta 'ara atomi=acin
mec;nica+i'o de fluido motri= calidad cantidad6i;metrode la boquilla
ngulode dis'ersinRelacinfluido motri= & combustible
"UEMADORES
LA COM BUS ION CON DIFEREN ES IPOS DE
"UEMADORES
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&0
Generalidades& +odo combustible reacciona en estado gaseoso.& La me=cla aire&combustible se reali=a en estado gaseoso
Factores /ue afectan la 4elocidad de e4aporacin.& +amaBo de 'artcula.& Conducti*idad t0rmica del combustible.& +em'eratura de ebullicin.& 4oder calorfico.& +urbulencia en la c;mara de combustin
<a tem'eratura de la c;mara
Mecanismos del Proceso de Combustin - APO!IZACION
&nstalacin de Quemador (ual
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&
&nstalacin de Quemador (ual
Quemador de Combustible Residual
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&
Quemador de Combustible Residual
Especificaciones y Capacidades de los
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'3
componentes del
Quemador
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'1
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'2
*ombustin:
-
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'
*ombustin:
4erformance r a?c( ,2( E"6")*6"a #)& 6$8-!s,"%* R)&a6"%* a"() 6$8-!s,"-&) '$#)( 6a&$("6$ #)&
6$8-!s,"-&) T)8)(a,!(a #)
6$8-!s,"%* A($)6=a8")*,$ #)
3as)s. C$*#"6"$*)s #)A,$8";a6"%*
T)8)(a,!(a #)&6$8-!s,"-&)
Calidad C,2(C,(N,-(7,- a$( s)6$ )* &a 6a*,"#a# #)8a*#a#a a &a ()s"%* 6$(()6,a a &a ,)8)(a,!(a 6$(()6,a
Ca)($A3!a
C$8-!s,"-&):E"6")*6"a #) 6$8-!s,"%*
a$(
Eficiencia vs e4ceso de aire
-
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'&
Eficiencia vs e4ceso de aire
>$*a #) 8?/"8a )"6")*6"a:
6$8-!s,"%* )s,)!"$89,("6a
C02( O2+CO
$$$$
Principales par5metros de la combustin
-
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''
p p
+em'eratura de C/imenea @%CA P
4E+R,LE, + *a'or @%CA K IM %C @1F$ %C &&& 2!$ %CAG7 N+9RL + *a'or @OCA K 2$OC @1I$OC &&&& 2$$OCA
E-ceso de ,-igeno @ ,2A J 5olumen 2 J & M J
:on-ido de Carbono @ C, A 44: :enor de 2$$ ''m.
6i-ido de Carbono @ C,2A J *olumen
:aor a 13. J E-celente
13.$ J & 13. J
-
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'$
p p
4erdida 4or C/imenea @ q3A J
H J & 12 J
4erdida 'or )n quemados@ qLA J
1 J & ! J
>uentes # * , & gencia mericana de 4roteccindel :edio mbiente.
, = ( * & merican 7ociet of :ec/anicalEngineers.
Ref. Calderas de
-
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'0
P6rdidas por la chimenea
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'
P6rdidas por la chimenea
-
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'
-
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$3
-peracin de Calderos
-
7/17/2019 Ahorro de Energia en Calderas
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$1
CONERSION A GAS NATURAL
Venta!as de Quemar 1as -atural
-
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$2
-
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$
8"esidual 9 1as -atural;
-
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7it de *onversin de *ombustible (ual
-
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$'
8"esidual 9 1as -atural;
Ensamble Com'leto del 7istema 6ual
-
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$$
7it de *onversin de*ombustible (ual
-
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$0
8*5mara de distribucin de
-
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$
*ombustible (ual8*5mara de distribucin de
-
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$
*ombustible (ual8*5mara de distribucin de
-
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03
*ombustible (ual8Tren de 1as;
7it de *onversin de *ombustible (ual8Tren Principal de 1as;
-
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01
8Tren Principal de 1as;
"la4e de Cierre"la4e de Cierre
Interruptor de a>aInterruptor de a>a#resin de Gas#resin de Gas
,ctuador E=+,ctuador E=+ ,ctuador E#-C,ctuador E#-C
Interruptor de ,ltaInterruptor de ,lta#resin de Gas#resin de Gas
Val4ula #rincipalVal4ula #rincipale Venteoe Venteo
"la4e de Cierre"la4e de Cierre
=oportes=oportes
7it de *onversin de *ombustible (ual8Tren Principal de 1as;
-
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02
8Tren Principal de 1as;
7it de *onversin de *ombustible (ual8Tren Piloto de 1as;
-
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0
8Tren Piloto de 1as;
(istribution de *ostos que &ntervienen en la1eneracin de Vapor
-
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0&
1eneracin de Vapor
Mano obra
10%Combustible
74%
Equipos
9.75%
Electricidad2.5%Purgas
1.5%
gua.75%
Prod !uimicos
.5%
Por 1 "onelada de #apor
Ener
-
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0'
100 %Energ$a de
Combustible
CalderaPrdidas por &adiaci'n
Prdidas de gases
2 %
17.5 %
(ala deCalderas
&adiaci'n) tanque condensado
Calentam aire de combusti'n
Condensado no recuperado
Calentamiento agua reposici'
Purga de *ondo1.+ %
0.2 %
0.+ %
1.2 %
0.2 %
Planta Prdidas de #apor )"rampas en mal estado
Prdidas por &adiacion)0.5 "o 4.0 %
,p "o 10 %
Energia utili-ada+.+ "o 75./ %
75
1eneracin de vapor:
-
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0$
Ca)($ 1
Ca)($ 2
Ca)($ *
T(a,a8")*,$#) a3!a
Ma*)$#) 6$8-!s,"-&)
Vapor a proceso
A3!a #) ()$s"6"%*:M*"8$ a3!a -&a*#a.
R),$(*$ #) 6$*#)*sa#$.TSD F 0 + '@
C$8-!s,"-&)
Q!8"6$ T)8)(a,!(a
'()s"%* T)8)(a,!(a
Ca&"#a# Ca*,"#a#
*antidad de ener
-
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00
P d * l fi d b tibl
-
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0
Poderes *alorficos de combustibles
'lidos en 7%>7m
*5lculo de costo de vapor
97?t97?t @ l 1$$$A
-
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0
cal Calor necesario 'ara calentar el agua ?g @tablasA
7e :ulti'lica - 1$$$ @ - toneladaA
4C 7e di*ide entre el 'oder calorfico ? gln m3
QQ 7e di*ide entre la eficiencia
7e tiene el consumo en @fluo?toneladaA
7e multi'lica 'or el costo del fluo @gln m3A
7e obtiene el costo - tonelada
97?ton P97?ton P @ cal 71$$$A O
4C4C 77QQ 77
*5lculo del costo de vapor
-
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3
Costo del 5a'or Condensado.-ls
$alance T6rmico de la *aldera4ara el
-
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1
entregada al sistema La energa consumida 'ara con*ertirel agua en *a'or entre el consumo de combustible 'or el
4oder Calorfico )nferior.:eorar la 'erformancedel 'roceso de combustin
R)&a6"%* a"() 6$8-!s,"-&).
C$8-!s,"%* #) C$8&),a.
'($#!66"%* #) NO/ SO/:eorar mantener uniforme la calidad del *a'or.
:eorar la Eficiencia de +0rmica & /orrar Energa
La utilizacin eficiente de la energa determina la rentabilidad
del sistema!
+edicin de la Eficiencia: +6todos
http://ahorro%20en%20calderas/Costo%20del%20Vapor%20%20Condensado.xlshttp://ahorro%20en%20calderas/Costo%20del%20Vapor%20%20Condensado.xlshttp://ahorro%20en%20calderas/Costo%20del%20Vapor%20%20Condensado.xlshttp://ahorro%20en%20calderas/Costo%20del%20Vapor%20%20Condensado.xls -
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2
Mtodo Directo
M)#"#$()s #) &!$ Basa#$ )* &as 8)#"6"$*)s #) &!$s ,)8)(a,!(as.
Mtodo Indirecto:
M)#"6"%* #) &a 6$8-!s,"%*
U,"&";a 8)#"6"$*)s #) a(a8),($s "*#"()6,$s $(8!&a6"$*)s )8"("6as $ ()&a6"$*)s (a6,"6as.
La eficiente combustin y menores p"rdidas por los
lmites determina la rentabilidad del sistema!
Eficiencia de caldero
Eficiencia de caldero ratio entre el calor 'roducido
-
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Eficiencia de caldero ratio entre el calor 'roducido*s el calor entregado
cc
avv
pm
hhm.
.
4 =
6ondem* masa de *a'or 'roducido
/* ental'a total de *a'or 'roducido
/a ental'a total de agua entregada
mc masa de combustible entregado
'c 'oder calorfico de combustible entregado
-
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&
-
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'
E3&*&E-*&) (E *)L(E")'
-
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$
")-1#' (E E3&*&E-*&) @*)TE1#"&)'
-
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0
-
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-
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*ondiciones para Pruebas deEficiencia se
-
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3
Eficiencia del calderoLa eficiencia del caldero est; determinada 'or di*ersos
factores entre ellos
-
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1
factores( entre ellos
6a(a6,)(s,"6as #)& !)8a#$(
6a(a6,)(s,"6as #) &a s!)("6") #) "*,)(6a8-"$ ,9(8"6$ )*)& 6a)($
9(#"#as #) 6a&$( $( (a#"a6"%*
)"6")*6"a #) 6$8-!s,"%*
'!(3as #) a3!a T)8)(a,!(a #) 3as)s #) )s6a)
T)8)(a,!(a #) a3!a #) a&"8)*,a6"%*.
Ca(a6,)(s,"6as #)& 6$8-!s,"-&).
La N+4 no la considera 'ara la eficiencia( 'ero en general son '0rdidas de energa La N+4 no la considera 'ara la eficiencia( 'ero en general son '0rdidas de energa
Especificaciones de *alderas
-
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2
-
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E3&*&E-*&) vs P"E'&/-
EE:4L,
-
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&
*#+$,'T&$LE : C 9 #&L
*)P)*&()(: DBB P
P"E'&/- (E #PE")*&/- : FGA P'&
-
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'
E3&*&E-*&) vs P"E'&/-
-
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$
4or cada 22.2OC !$O> de incremento de latem'eratura 'or los 12M 'sig la eficiencia delCaldero disminue 1J
4or cada 22.2OC !$O> de cada de latem'eratura 'or debao de los 12M 'sig laeficiencia del Caldero aumenta 1J
-
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0
-
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La eficiencia a 12M 'sig es de IJ
a 21M 'si esta cae a MJ
I 'sig esta sube a FJ
)nflue 'ero no es determinante /a otros factores
Transferencia de calor
-
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Pirotubular
ases
Calientes
Transferencia de calor
-
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133
Pirotubular
ases
calientes
Transferencia de calor
-
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100/184
131
asescalientes
asescalientes
cuotubular
eat TransferEspesor de
ncrustacionesncremento en
Consumo
Transferencia de calor
-
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132
11
1/
14+/
12
15%
20%
+9%55%
70%
ncrustaciones
3pulg
Consumo
de combustible
6asado en incrustaciones de calcio magnesio
Transferencia de calor
-
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13
Pirotubular
asescalientes
Transferencia de calor
-
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13&
4irotubular
Gasescalientes
#peracin de una caldera: casos queafectan la calidad del vapor
Caso #$ Control de alimentacin de agua on off
-
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13'
Caso #$ Control de alimentacin de agua on%off!
5ariaciones am'lias en el ni*el de agua dentro de lacaldera que dan como resultado alarmas 'or ni*elbao 'aradas innecesarias.
Caso ##$ &resin de operacin reducida!
,'erando una caldera a una 'resin inferior a la dediseBo( la ebullicin en su interior es muc/o mas*iolenta 'ro*ocando arrastre del agua en el sistemade *a'or
Caso ###$ 'emanda de (apor mayor que la capacidad de
#peracin de una caldera: casosque afectan la calidad del vapor
-
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13$
Caso ###$ 'emanda de (apor mayor que la capacidad de
dise)o!La sobrecarga es una de las causas que facilitan elarrastre de una e-cesi*a cantidad de agua /acia elsistema de distribucin de *a'or.
Caso #V$ Control de los *'+!
7in el control a'ro'iado de los 76+ el arrastre de agua/acia el sistema de distribucin( adem;s de los gol'es de
ariete( daBara los equi'os que usan *a'or.
-
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130
*ontrol de )
-
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13
Nivel deagua
normal
Alarma de nivelalto
Boma a!agada o v"lvulacerradaBoma !rendida o v"lvulaaierta
#a$ Al$ nivel a%o&a$ Al$ nivel a%o
-ivel de vidrio
E i d
-
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13
=e re/uieren dos por
caldera+odas las min4elas
deben apuntar5acia aba>o
mientras la calderaesta en operacin
Es'acio de
*a'or
Ni*el nominal deagua
(iferencia de nivel de a
-
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113
Di'erencia de nivel
*ontrol #n>#ff
Sonda de
Controlador
-
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111
Sonda de
conductividad
Boma de
alimentacion de agua
*ontrol de nivel #n>#ffVenta,as
7im'le
-
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111/184
112
7im'le
-
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11
Boma de
agua
("lvula decontrol de
alim$ deagua
Sonda de
ca!acitancia
)ecirc
Controlador
Tipos de sonda
-
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11&
(onda decapacitancia
3mostrada sin
cabe-a
(8itcesde ni#el
(onda deconducti#idad3mostrada con
tres tips
'ondas de nivel instaladas en tubos deproteccin
(i*ore* de Tuo* de
-
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11'
nivel!rotecci+n
("lvula decontrol
Alimentaci+n deagua
+al e!emplo de un tanque dealimentacin
Retorno de
-
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11$
,gua de alimentacin
eto o de
condensado
+e!or e!emplo de un tanque dealimentacin
Retorno de
-
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116/184
110
,gua de alimentacinCondensado
'&'TE+) (E &-@E**- (&"E*T)'&'TE+) (E &-@E**- (&"E*T)
-
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11
"+*(#*R,+:R, 9-(-GS%*,"=I% #TRI,= ," ,(I*%+*
T)-Q,E (E )L&+E-T)*&/- @ )**E'#"'
-
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11
El tanque dealimentacincon deaereacin
"e4el Control
Vent
Flas5 Condensingeaerator 9ead
-
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123
Cold (a@e :p
loUdoUn 9eat Reco4ery CondensateReturn
Recirculation=ystem
+o oiler
+emperatureControl =ystem
=ystem
Temp
A#a
Alim $F
.%&
Presion de !raba'o ( psi#
)&
,&
&
2H.$
2H.3
2H
2H.I
2H.$
2H.2
2H
2H.M
2.
2H.1
2H I
2H.3
2.F
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2H M
2H.2
2.I
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2H.1
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2.M
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2.
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2.F
2.M
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2.2
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2.2
2F.H
2.I
2.3
2.1
2F.H
2.I
2.3
2.1
, 0 #, - 0& )& & ,& +& -&& -0& -)& -& -,& -+& 0&& 00&2F.
2.M
2.3
2.1
0)&
GENERC),N 6E 54,R 6)5ER77 4RE7),NE7 U +E:4ER+9R7GENERC),N 6E 54,R 6)5ER77 4RE7),NE7 U +E:4ER+9R7
-
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121
*&+&
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-)&
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32.
33.$
33.3
33.!
Feed
1a!er
Temp.
%0
Ga#e Pressre ( psi#
)&
*&
,&
&
1.1H
1.1
1.1I
1.1F
1.1H
1.1
1.1I
1.1F
1.2$
1.1H
1.1F
1.1
1.21!
1.2$I
1.1M
1.1HI
1.21H
1.1H$
1.2$1
1.211
1.223
1.1H!
1.2$M
1.21M
1.22M
1.1HI
1.2$I
1.21F
1.22I
1.1H
1.2$
1.21
1.22H
1.2$$
1.211
1.221
1.231
1.2$2
1.213
1.223
1.233
1.2$!
1.21M
1.22M
1.23M
1.2$I
1.21I
1.22F
1.23I
1.2$F
1.21F
1.22F
1.23F
1.2$H
1.21H
1.22H
1.23H
1.21$
1.22$
1.231
#, 0& & *& /& -&& --& -%& -& -*& -/& 0&& 00 0&
4ER6)6 6E E>)C)ENC) 6)5ER77 4RE7),NE7 U +E:4ER+9R74ER6)6 6E E>)C)ENC) 6)5ER77 4RE7),NE7 U +E:4ER+9R7
-
7/17/2019 Ahorro de Energia en Calderas
121/184
122
*&
+&
-)&
#,,
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0&&
,&&,00*
0%&
1.1M
1.1!
1.$
1.12
1.$F
1.11
1.$H
1.13
1.$I
1.$M
1.$!
1.1$
1.$3
1.$2
#$,#$112
.HH$
.HF
1.1M
1.1!
1.$
#$#&
1.$F
1.11
1.$H
1.13
1.$I
1.$M
1.$!
1.1$
1.$3
1.$2
1.$1
1.$$
.HHM
.HH2
1.1I
1.1M
1.$H
1.13
1.$
1.12
1.1$
1.1!
1.$F
1.$I
1.$M
1.11
1.$!
1.$3
1.$2
1.$1
1.$$
.HH
1.1FM
1.1I2
1.1$3
1.1!!
1.$H3
1.13!
1.113
1.1M!
1.$2
1.$F2
1.$I2
1.12!
1.$M2
1.$!1
1.$31
1.$21
1.$1!
1.$11
1.1$
1.11
1.1I$
1.1$
1.1!H
1.12H
1.1F$
1.$H
1.$
1.$FF
1.13H
1.$IF
1.$MF
1.$!F
1.$3I
1.$2F
1.$1H
1.$1I
1.1!
1.123
1.1I!
1.112
1.1M3
1.133
1.1F!
1.1$2
1.$H2
1.$1
1.1!3
1.$F1
1.$I1
1.$M$
1.$!$
1.$31
1.$23
1.$2$
1.1I
1.12!
1.1IM
1.11!
1.1MM
1.13!
1.1FI
1.1$!
1.$H3
1.$3
1.1!M
1.$F3
1.$I2
1.$M2
1.$!2
1.$32
1.$2M
1.$22
1.1F
1.12I
1.1IF
1.11M
1.1MI
1.13I
1.1FF
1.1$M
1.$HM
1.$!
1.1!I
1.$F!
1.$I!
1.$M3
1.$!3
1.$3!
1.$2I
1.$23
1.1H$
1.12
1.1F$
1.11
1.1MH
1.13H
1.1$
1.1$
1.$HF
1.$F
1.1!H
1.$FF
1.$II
1.$MI
1.$!I
1.$3I
1.$2H
1.$2I
1.1H2
1.13$
1.1F2
1.12$
1.1I1
1.1!1
1.12
1.11$
1.1$$
1.$H
1.1M1
1.$FH
1.$IH
1.$M
1.$!
1.$3
1.$31
1.$2
1.1H!
1.132
1.1F3
1.122
1.1I3
1.1!3
1.1!
1.112
1.1$2
1.$H1
1.1M3
1.$1
1.$F1
1.$I$
1.$M$
1.$!$
1.$33
1.$3$
1.1HI
1.13!
1.1FM
1.12!
1.1IM
1.1!!
1.1M
1.11!
1.1$3
1.$H3
1.1MM
1.$3
1.$F2
1.$I2
1.$M2
1.$!1
1.$3!
1.$31
1.1HI
1.13M
1.1FI
1.12M
1.1II
1.1!M
1.1I
1.11!
1.1$!
1.$H!
1.1MM
1.$3
1.$F3
1.$I3
1.$M2
1.$!2
1.$3M
1.$32
1.1H
1.13F
1.1F
1.12I
1.1IF
1.1!F
1.1
1.11I
1.1$I
1.$HM
1.1MF
1.$M
1.$FM
1.$I!
1.$M!
1.$!3
1.$3I
1.$33
1.2$$
1.13
1.1FH
1.12
1.1IH
1.1!
1.1H
1.11
1.1$F
1.$HF
1.1MH
1.$F
1.$FI
1.$II
1.$MI
1.$!M
1.$3F
1.$3!
-
7/17/2019 Ahorro de Energia en Calderas
122/184
12
#peracin a $a!a Presin
Principio fundamental
-
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12&
,'erar la caldera a la 'resinrecomendada 'or el fabricante
6istribuir el *a'or a esta 'resin
En los sitios donde se requiere unamenor 'resin utili=ar estacionesreductoras de 'resin
Estacin reductora de presin
-
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12'
-
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12$
)umento de la (emanda
Volumen especfico del vapor
-
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120
4resin @barA
5ol. es'.@m3?#gA
El volumen se incrementa a medidaque cae la presin
4resion )ncremento en el
-
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127/184
12
4resion*ol. es'ecif.
bar g J
1$ $
H 11
L 23
F 3L
I MI
M L1
! 11!
3 1I!
2 2M1
Que pasa cuando cae la presin en la caldera?
4resion 5a'or >las/
-
7/17/2019 Ahorro de Energia en Calderas
128/184
12
bar g #g
1$ $
H !I
L F2
F 1$1I 132
M 1IL
! 21$
3 2I2
2 3$$
5;l*ula corona 7e'arador
5a'or a la 'lanta
)rrastre de a
-
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13
5a'or a la 'lanta
6reanae
El agua en un sistemade *a'or significa
Gol'e de ariete
Reduccin en el
rendimientoContaminacin
#b!etivos de Tratamiento del a
-
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11
Larga *ida de o'eracin
Eficiencia :;-ima
,'eracin segura:antenimiento :nimo
Tratamiento de a
-
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1
7e Vminimi=aW la corrosion en la caldera en lossistemas de distribucion de *a'or condensado.
7e e*ita la formacin de incrustaciones.
7e minimi=a la formacin de es'uma el arrastrede agua asegurando *a'or lim'io seco.
T6cnicas de Tratamiento de a
-
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1&
re*ersa o de alcalini=acin.blandamiento 'ara con*ertir las sales de Ca :g ensolubles.
6eaereacin del agua de lim. 4ara remo*er o-igeno..
6osificacin de qumicos 'ara mantener el agua algoalcalina asegurando que los slidos en sus'ensin est0ninsolubles 're*iniendo corrosin e incrustaciones.
Tratamiento de a
-
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1'
#lanta de+ratamiento de
agua
omba dealimentacin
oiler
,gua
reposi
E,guatra
,gua,limentacin
Vapor
#urga
'istema de vaporVapor y p)rdidasde Condensado
,gua de
-
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1$
oiler
#urga de caldera
Feed +an@
omba dealimentacin
CargaVapor
reposicin
-
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10
*ontrol de los '(T
'istema de control autom5tico de T('
:antener los +67 en caldera 'r-imos al m;-imo
-
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1
'ermitido 'ara minimi=ar 'erdidas de calor tratamiento de agua.
4re*enir +67 altos causa del *a'or de mala calidad(bloqueo de tram'as contaminacin de 'roducto.
udar a mantener la caldera sin incrustacionesasegurando condiciones de agua 'redecibles 'aratratamiento correcto.
tender estas *entaas con mnima atencin manual.
El efecto de los '(T slidos ensuspensin altos2Contaminacin de4;l4ulas de control
=+ y slidos ensuspensin
altos
-
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1
*nsuciamientode IC
lo/ueo de trampasde 4apor
+antener el vapor limpio H
Vapor de buena calidad adistribucin
-
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1&3
#urga deimpure6as
,umento deimpure6as en lacaldera
,gua de alimenta!cin con impure6as
-a.! +'* tolerados por tipo de caldera-a.! +'* tolerados por tipo de caldera +'* /ppm0+'* /ppm0
"equerimiento de T(' en el a
-
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1&1
Econmica de 2&'asos !(M$$
4aquete econmica de 3 'asos 3($$$ & 3(M$$
cuotubular de baa 'resin 2($$$ & 3($$$
cuotubular de 'resin media 1(M$$
Consultar siempre con el fabricante
1iguras de referencia solamente
Pur
-
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1&2
=+enlacaldera
+iempo en 5oras
=+ promedio
*ontrol autom5tico de '(T
( =+ i ibl
-
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141/184
1&
+iempo en 5oras
=+enlacaldera
(a7. =+ permisibles
=+ promedio
'istema de control de pur
-
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142/184
1&&
Control depurga
V;l4ula decontrol depurga
Pur
-
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1&'
V;l4ula de purga
Caldera
(ani4elaremo4ible
Pur
-
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1&$
Produccin de Vapor
Vapor limpioy seco
, d,li i
-
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1&0
,gua de,limentacincon impure6as
,cumulacinde impure6as
en la caldera
*liminacin de impure6as
Produccin de Vapor
,gua alimentacin con8
2'3 ppm N 3
-
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1&
,cumulacin de impure6as81 9ora8 3
-
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1&
Valor deseado8ependiendo de la caldera
*ntre 2333 y &333 ppm
ppmEentrada 7 #roduccin 2'3 7 13.333Cantidad purga N N N 3 @g5
ppm Edeseado Y ppm Eentrada 333 Y 2'3
Z #)rdidas de energa[ #urga Z #)rdidas de agua
Z #)rdidas de tratamiento
Z ,umento de salesY #urga Z ,umento de espumas
Z ,rrastres de agua con 4apor
C-%+R-" * #:RG,= * =P"I-= +-+,"*= I=:*"+-= *% "-= C,"*R-=
4roduccin de 5a'or 'or Caldero de , g5.7+6 ctual de gua de limentacin ppm.7+6 ctual en 4urga de Caldero C ppm.Caudal de 4urga E EEC! 7 ,Caudal de 4urga ctual 'or Caldero E 1333 (.Caudal de 4urga ctual 7nCalderos %
4orcentae de 4urga de 7istema de Generacin @ , 7 133+iem'o de ,'eracin 9 5da
-
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148/184
1'3
@ , 7 133+iem'o de ,'eracin 9 5da.#urga ,nual ,ctual E1 8 % 7 7 9 7 2'7 12 1333 +on a?o
7+6 Recomendado 'ara 4urga de Caldero @C1A 3M$$ ''m.
4roduccin de 5a'or 'or Caldero de , g5.7+6 ctual de gua de limentacin ppm.
7+6 recomendado '33 ppm.Caudal de 4urga EE'33! 7 ,Caudal de 'urga recomendado E1 1333 (.#urga ,nual recomendada E2 179 7 2'7 12 1333 +-% a?o,5orro total
8G; Pur
-
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1'1
,G:, R*C:#*R,, C-% *" C-%+R-" * =+ R*C-(*%,-8
Cantidad de ,gua Recuperada 8 8G; K 8F; m
,?o.Costo +otal de gua +ratada \. 2.20 m.
,9-RR- ,%:," -+*%I- 8 \. E1 Y E2 7 2.20
*l ,5orro total es el ,5orro de energa mas el a5orro de agua
,9-RR- ,%:," -+*%I- 8 \. +on 7 E
-
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1'2
-
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1'
-
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1'&
)provechamiento del "evapori=ado
Con el mismo e>emplo anterior
-
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1''
Con el mismo e>emplo anteriorsi se recupera como 4apor flas5el L de los 1'33 @g5 decondensado se tienen 1' @g5
de 4apor e7tra disponibles paracual/uier aplicacin /ue use4apor de ba>a presin.
"ecuperacin de vapor flash=alida de 4apor flas5
-
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1'$
*ntrada
=alida de condensado
=alida de 4apor flas5
"ecuperacin de vapor flash
-
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1'0
*ntrada
=alida de condensado
"equerimientos para uso del vaporflash
Condensado suficiente
-
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1'
Condensado suficiente
'licaciones de baa 'resin
7itios de utili=acin 'r-imos a la fuente de alta
'resin
Condensado
Cabe6alme6cla
"ecuperacin de *alor en la Pur
-
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1'
Vapor
e
+an/uealimentacin
3 @g50 bar r
,9-RR- #-R R*C:#*R,R V,#-R F",=9Recu'erar el 5a'or flas/ de la 'urga nos 'ermite a/orrar 1$J del Caudal en 'romedio en forma de *a'or
1 ,G:, R*C:#*R,, *" R*V,#-RI],-8
Cantidad de gua Recu'erada B.F 4 8*audal flash; m,?o.Caudal de flas5 ECFCosto gua @7E64LA \. 3. m.
Costo de gua @blandamiento +ratamientoumicoA \. 1.22m.
-
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1$3
Costo +otal de gua +ratada \. 1.'2 m.
,9-RR- ,%:," -+*%I- E, 8 \. B.FB 4 8*3; 4 F.AG
2 V,#-R ,#R-V*C9,- *" R*V,#-RI],-8Cantidad de 5a'or B.F 4 8*3;+onelada,?o.Costo de Generacin de +onelada de 5a'or \. 1$.33+onelada.
,9-RR- ,%:," -+*%I- E 8 \. B.F 4 8*3; 4 F9
,9-RR- +-+," 8 E, [ E
-
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1$1
(eaereadores
C:2
C:2
:2
:2
:2:2
-
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160/184
1$2
luminum Clorides
;luorides
-
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1$
(eaeradores
X4orqu0 eliminar el o-genoY
4roduce 'itting @corrosinA en el caldero
-
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1$&
' g @ A
El ,-geno 'uede ser eliminado 'or medios
qumicos4ero ello significa un costo
7e incrementa la frecuencia de 'urgas
(eaereador
L$s ($#!6,$s !8"6$s ($#!6)* )*s!6"a8")*,$
#) s)&&$s #) -$8-as ,!-$s "s$()s
-
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1$'
E& #)sa()a#$( #)-) 3a(a*,";a( &a )&"8"*a6"%* #)()s"#!a&)s #) O/3)*$
(eaereador
Remue*e los gases disueltos
,-geno @,2A6i id d C b @C, A
-
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1$$
6i-ido de Carbono @C,2A
Calienta el agua /asta
1$!, C Z M 'si de 'resin en tanque
4uede ser atmosf0ricoReduce el ,-geno a
.$$M cc ? liter
$.$F 4artes 'or milln
(eaereador
Remue*e el di-ido de Carbono /asta
'(?6,"6a8)*,) 6)($
-
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165/184
1$0
'(?6,"6a8)*,) 6)($
Es,$ a!#a a ()#!6"( &a 6$(($s"%* )* &as &*)as#) (),$(*$ #) 6$*#)*sa#$
S) #"s8"*!) )& !s$ #) a8"*as *)!,(a&";a*,)s
Tipos de desareadores
+i'o Columna 'aquete
+i'o 7'ra
-
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1$
+i'o bandeas o reillas
+i'o Cabe=al con tubo de inmersin
+odos o'eran bao el mismo 'rinci'io
V54,R EN C,N+R >L9, L6)74ER7),N 6E G9W
)ngresa *a'or agua
*olumna paquete
-
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1$
g ' g'ul*eri=ada al cabe=altiene anillos de ino-idable
Tipo 'pra
+iene internamente un cono
5;l*ula de *a'or @'ul*eri=aA
-
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103
5;l*ula de agua @'ul*eri=aA
Calentamiento en el tanque
*ono &nterno
-
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101
-
7/17/2019 Ahorro de Energia en Calderas
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102
-
7/17/2019 Ahorro de Energia en Calderas
171/184
10
(eareador tipo *abe=al
-
7/17/2019 Ahorro de Energia en Calderas
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10&
*abe=al desareador
-
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10'
(eaereador
Cuando se debe usar un 6esareador
C!a#$ s) $)(a a 8?s #) 75 s"'& , "# # # , # -
-
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174/184
10$
'&a*,as 6$* $6a 6aa6"#a# #) s,a*#H-
'&a*,as 6$* 25 a 8?s a3!a #) ()$s"6"%*
'&a*,as #$*#) &a ($#!66"%* #))*#) #) &a6$*,"*!a $)(a6"%* #) &a Ca)(a
(>stem ?a>out
(team
=.P. &eturn
Minimum 8ater Pressure 10@12 PsiAent
EBaust :r
;las (team Cold MaFe@,pater
-
7/17/2019 Ahorro de Energia en Calderas
175/184
100
"o6oiler
6oiler ;eedater Pump
:#erDo8rainer
a e
?.P. Condensate
MaFe@,p Aal#e
CecF Aal#e
(imensionamiento del (eaerador
Ca'acidad de las Calderas4orcentae de retorno de condensado
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4orcentae de retorno de condensado
4resin de retorno de condensado m;s baa
6efinir ni*el de automati=acin
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Economi=adores
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7e Necesita7e Necesitacontrol de Ni*elcontrol de Ni*el
continuocontinuo
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EC:
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