Generación de vapor
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Principios de generación de vapor
Doctor Mario Santizo
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Doctor Mario Santizo 1
AutomatizaciónAutomatización
Operar un proceso sinla necesidad de una
i ió di tsupervisión directa
Doctor Mario Santizo 2
Objetivo de la jAutomatización
• Reducir la variabilidad de un proceso.
• Mejorar la productividad• Mejorar la productividad.• Mejorar la calidad.Mejorar la calidad.• Reducir los desechos industriales.• Evitar riesgos a operadores.
Doctor Mario Santizo 3
Módulos del curso: Balance de Materia y E í li dEnergía aplicados a procesos y potencia1. Generación de producción p
de energía térmica.2. Clasificación de los
procesos.procesos.3. Concepto de procesos y
potencia.4 Balances de materia y4. Balances de materia y
energía I (ecuación de continuidad y propiedadespropiedades termodinámicas.
5. Balances de materia y energía IIenergía II
6. Automatización de un proceso a través de las variables de operaciónvariables de operación.
7. Presentación de CASOS.Doctor Mario Santizo 5
Generación de producción de penergía térmica.
1. Generación de vapor (caladera)2 G ió d ( b )2. Generación de gases (combustores)3 Proceso de combustión eficiencia de3. Proceso de combustión, eficiencia de
combustión y eficiencia de calderay
Doctor Mario Santizo 6
USOS DEL VAPOR EN LA INDUSTRIA• Indirectamente en intercambiadores de calor.
• Directamente en el proceso de esterilización,
lavado y sanitización.
C l t i t / i i t d• Calentamiento y/o reacciones en corrientes de
procesoproceso.
Doctor Mario Santizo 7
Generación de vaporGeneración de vapor
• Proceso de combustión• Eficiencia de combustión• Eficiencia de caldera• Recuperación de calor• Recuperación de calor
Doctor Mario Santizo 22
Proceso de CombustiónEs el proceso que se realiza en el quemador del generador
Proceso de CombustiónEs el proceso que se realiza en el quemador del generadorde vapor el cual transforma la energía química delcombustible en energía térmica a través de una energía decombustible en energía térmica a través de una energía deactivación
Doctor Mario Santizo 23
Elementos a tomar en cuentaElementos a tomar en cuenta
Combustible
• Purga tanque primario
Comburente
• Presión de atomización(bunker)
• Purga tanque • Relación de combustible‐
comburente mínimo abastecimiento (bunker)
• Serpentines de l i fl id
permisible• Composición del aire: 79%
2 % 0calentamiento fluido• Limpieza filtros canasta
N2 y 21 % 02• Tune up caldera: boquilla,
caja modutrol viscosidad• Temperatura de combustión caja, modutrol viscosidad, varillas direccionales, levas
Doctor Mario Santizo 24
REACCIONES DE COMBUSTÍONREACCIONES DE COMBUSTÍON
§ Oxidación del carbonoC O CO C + O2 = CO2 +
§ Oxidación del hidrogeno§ gH2 + 1/2 O2 = H2O +
§ id ió d l f§ Oxidación del azufre1/2 S2 + O2 = SO2 + 1/2 S2 O2 SO2
Doctor Mario Santizo 25
COLORACIÓN DE LA LLAMACOLORACIÓN DE LA LLAMA
j b rojo obscuro 1000ºF rojo 1350ºF rojo brillante 1500ºF rojo brillante 1500 F salmón 1650ºF naranja 1750ºF amarillo 1850ºF amarillo ligero 2000ºF (mínimo permisible
exceso aire)exceso aire) blanco 2200ºF blanco brillante 2750ºF deslumbrador 3450ºF
Doctor Mario Santizo 26
AIRE DE COMBUSTIÓN (PRIMARIO)CO US Ó ( O)
�79 % ES NITROGENO�21 % ES OXIGENO� INGRESA A TEMP AMBIENTE Y SALE A� INGRESA A TEMP. AMBIENTE Y SALE A TEM. DE CHIMENEA
�EL NITROGENO NO INTERVIENE EN EL�EL NITROGENO NO INTERVIENE EN EL PROCESO DE COMBUSTION
Doctor Mario Santizo 27
EFICIENCIA DE COMBUSTIÓN
Es la energía alimentada a la caldera menos la energíadesechada en los gases de chimenea.
En otras palabras: Es la energía que queda disponibled i did d bid l iópara producir vapor y perdidas debido a la convección‐
radiación y purga en la caldera.
gases chimeneaQη 1
g
combustiónalimentados a caldera
η 1Q
Doctor Mario Santizo 28
Medición de la eficiencia de combustiónMedición de la eficiencia de combustión
OPCION 1 OPCION 2
• Porcentaje de oxigeno• Temperatura neta de
• Porcentaje de dióxido de carbono
OPCION 1 OPCION 2
• Temperatura neta de chimenea
de carbono• Temperatura neta de
hichimenea
Para determinar la eficiencia de combustión se utilizantablas, las cuales proporcionan la eficiencia decombustión y el exceso de aire.
T em pera tu ra ne ta de ch im enea
T em pera tu ra de ch im enea T em pera tu ra am b ien te T em pera tu ra de ch im enea T em pera tu ra am b ien te
Doctor Mario Santizo 29
Tablas de eficiencia de combustiónBúnker
Temperatura neta (F)
Aire %O2 %CO2 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300
0.0 0.0 16.5 91.4 91.2 91.0 90.8 90.6 90.4 90.2 90.0 89.8 89.6 89.4 89.1 89.0 88.8
2.3 0.5 16.1 91.3 91.1 90.9 90.7 90.5 90.3 90.1 89.0 89.7 89.5 89.3 88.9 88.9 88.6
4.7 1.0 15.7 91.3 91.0 90.8 90.6 90.4 90.2 90.0 89.9 89.6 89.4 89.2 88.8 88.7 88.5
7.3 1.5 15.3 91.2 91.0 90.8 90.5 90.3 90.1 89.9 89.8 89.5 89.3 88.0 88.5 88.6 88.4
10.0 2.0 14.9 91.1 90.9 90.7 90.4 90.2 90.0 89.8 89.6 89.3 89.1 88.8 88.5 88.3 88.1
12.8 2.5 14.5 91.0 90.8 90.6 90.3 90.1 89.9 89.7 89.4 89.2 89.0 88.8 88.4 88.3 88.1
15.8 3.0 14.1 90.9 90.7 90.5 90.2 90.0 89.8 89.6 89.3 89.1 88.9 88.6 88.2 88.2 87.9
18.9 3.5 13.8 90.8 90.6 90.4 90.1 89.9 89.7 89.4 89.2 88.9 88.7 88.5 88.1 88.0 87.8
22.3 4.0 13.4 90.7 90.5 90.2 90.0 89.8 89.5 89.3 89.0 88.8 88.6 88.3 87.9 87.8 87.6
25.8 4.5 13.0 90.6 90.4 90.1 89.9 89.6 89.4 89.1 89.9 88.6 88.4 88.5 87.7 87.6 87.4
29.6 5.0 12.6 90.5 90.3 90.0 89.8 89.5 89.2 89.0 88.7 88.5 88.2 87.3 87.5 87.5 87.2
33.6 5.5 12.2 90.4 90.1 89.9 89.6 89.3 89.1 88.8 88.6 88.3 88.0 87.1 87.3 87.2 87.0
37.9 6.0 11.8 90.3 90.0 89.7 89.5 89.3 88.9 88.7 88.4 88.1 87.8 87.0 87.3 87.0 86.8
42.4 6.5 11.4 90.1 89.8 89.6 89.3 89.0 88.7 88.5 88.2 87.9 87.6 87.8 87.1 86.8 86.5
47 3 7 0 11 0 90 0 89 7 89 4 89 1 88 8 88 6 88 3 88 0 87 7 87 4 87 6 86 8 86 5 86 347.3 7.0 11.0 90.0 89.7 89.4 89.1 88.8 88.6 88.3 88.0 87.7 87.4 87.6 86.8 86.5 86.3
52.6 7.5 10.6 89.8 89.5 89.2 88.9 88.6 88.3 88.1 87.8 87.5 87.2 87.4 86.6 86.3 86.0
58.2 8.0 10.2 89.6 89.3 89.0 88.7 88.4 88.1 87.8 87.5 87.2 86.9 87.1 86.3 86.0 85.7
64.3 8.5 9.8 89.5 89.1 88.8 88.5 88.2 87.9 87.6 87.3 86.9 86.6 86.9 86.0 85.7 85.3
71.0 9.0 9.4 89.3 88.9 88.6 88.3 88.0 87.6 87.3 87.0 86.6 86.3 85.6 85.7 85.3 85.0
78.2 9.5 9.0 89.0 88.7 88.4 88.0 87.7 87.4 87.0 86.7 86.3 86.0 85.3 85.3 85.0 84.678.2 9.5 9.0 89.0 88.7 88.4 88.0 87.7 87.4 87.0 86.7 86.3 86.0 85.3 85.3 85.0 84.6
86.0 10.0 8.6 88.8 88.5 88.1 87.8 87.4 87.0 86.7 86.3 86.0 85.6 84.0 84.9 84.5 84.2
94.6 10.5 8.3 88.6 88.2 87.8 87.4 87.1 86.7 86.3 86.0 85.6 85.2 84.6 84.5 84.1 83.7
104.1 11.0 7.9 88.3 87.9 87.5 87.1 86.7 86.3 86.0 85.6 85.2 84.8 83.3 84.0 83.6 83.2
114.5 11.5 7.5 88.0 87.6 87.1 86.7 86.3 85.9 85.5 85.1 84.7 84.3 83.9 83.5 83.1 82.7
126.1 12.0 7.1 87.6 87.2 86.8 86.3 85.9 85.5 85.1 84.6 84.2 83.8 82.4 82.9 82.5 82.1
139.1 12.5 6.7 87.2 86.8 86.3 85.9 85.4 85.0 84.5 84.1 83.6 83.2 82.9 82.3 81.8 81.4
153.7 13.0 6.3 86.8 86.3 85.8 85.4 84.9 84.4 83.9 83.5 83.0 82.5 81.3 81.5 81.1 80.6
170.2 13.5 5.9 86.3 85.8 85.3 84.8 84.3 83.8 83.3 82.8 82.2 81.7 80.7 80.7 80.2 79.7
189.1 14.0 5.5 85.7 85.2 84.6 84.1 83.6 83.0 82.5 82.0 81.4 80.9 89.0 79.8 79.2 78.7
210.9 14.5 5.1 85.1 84.5 83.9 83.3 82.8 82.2 81.6 81.0 80.4 79.9 79.3 78.7 78.1 77.5
236.4 15.0 4.7 84.3 83.7 83.1 82.4 81.8 81.2 80.6 79.9 79.3 78.7 78.1 77.4 76.8 76.2
Doctor Mario Santizo 30
Ai %O %CO 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440
Tablas de eficiencia de combustiónBúnker
Temperatura neta (F)
Aire %O2 %CO2 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440
0.0 0.0 16.5 88.6 88.4 88.2 87.9 87.7 87.5 87.3 87.1 86.7 86.4 86.3 86.1 85.9 88.8
2.3 0.5 16.1 88.4 88.2 88.0 87.8 87.6 87.4 87.2 87.0 86.8 86.5 86.3 86.1 85.9 85.7
4.7 1.0 15.7 88.3 88.1 87.9 87.7 87.4 87.2 87.0 86.8 86.6 86.4 86.1 85.9 85.7 85.5
7.3 1.5 15.3 88.2 87.9 87.7 87.5 87.3 87.1 86.8 86.6 86.4 86.2 86.0 85.7 85.5 85.3
10.0 2.0 14.9 88.0 87.8 87.6 87.3 87.1 86.9 86.7 86.4 86.2 86.0 85.8 85.5 85.3 85.1
12.8 2.5 14.5 87.9 87.6 87.4 87.2 86.9 86.7 86.5 86.3 86.0 85.5 85.6 86.3 85.1 84.9
15.8 3.0 14.1 87.7 87.5 87.2 87.0 86.8 86.5 86.3 86.1 85.8 85.6 85.3 86.1 84.9 84.6
18.9 3.5 13.8 87.5 87.3 87.l0 86.8 86.6 86.3 86.1 85.8 85.6 85.4 85.1 84.9 84.6 84.4
22.3 4.0 13.4 87.3 87.1 86.8 86.6 86.4 86.1 85.9 85.6 85.4 85.1 84.9 84.6 84.4 84.1
25 8 4 5 13 0 87 1 86 9 86 6 86 4 86 1 85 9 85 6 85 4 85 1 84 9 84 6 84 3 84 1 83 825.8 4.5 13.0 87.1 86.9 86.6 86.4 86.1 85.9 85.6 85.4 85.1 84.9 84.6 84.3 84.1 83.8
29.6 5.0 12.6 86.9 86.7 86.4 86.2 85.9 85.6 85.4 85.1 84.9 84.6 84.3 84.1 83.8 83.5
33.6 5.5 12.2 86.7 86.5 86.2 85.9 85.6 85.4 85.1 84.8 84.6 84.3 84.0 83.0 83.5 83.2
37.9 6.0 11.8 86.5 86.2 85.0 85.7 85.4 85.1 84.8 84.6 84.3 84.0 83.7 83.4 83.2 82.9
42.4 6.5 11.4 86.2 85.7 85.7 85.4 85.1 84.8 84.5 84.2 84.0 83.7 83.4 83.1 82.8 82.5
47 3 7 0 11 0 86 0 85 7 85 4 85 1 84 8 84 5 84 2 83 9 83 6 83 3 83 0 82 7 82 4 82 147.3 7.0 11.0 86.0 85.7 85.4 85.1 84.8 84.5 84.2 83.9 83.6 83.3 83.0 82.7 82.4 82.1
52.6 7.5 10.6 85.7 85.4 85.1 84.8 84.5 84.2 83.9 83.6 83.3 82.9 82.6 82.3 82.0 81.7
58.2 8.0 10.2 85.4 85.0 84.7 84.4 84.1 83.8 83.5 83.2 82.9 82.5 82.2 81.9 81.6 81.3
64.3 8.5 9.8 85.0 84.7 84.4 84.1 83.7 83.4 83.1 82.8 82.4 82.1 81.8 81.5 81.1 80.8
71.0 9.0 9.4 84.7 84.3 84.0 83.7 83.3 83.0 82.6 82.3 82.0 81.6 81.3 81.0 80.6 80.3
78.2 9.5 9.0 84.3 83.9 83.6 83.2 82.9 82.5 82.2 81.8 81.5 81.1 80.8 80.4 80.1 79.7
86.0 10.0 8.6 83.8 83.5 83.1 82.7 82.4 82.0 81.7 81.3 80.9 80.6 80.2 79.8 79.5 79.1
94.6 10.5 8.3 83.4 83.0 82.6 82.2 81.8 81.5 81.1 80.7 80.3 79.9 79.6 79.2 78.8 78.4
104.1 11.0 7.9 82.8 82.4 82.0 81.7 81.3 80.9 80.5 80.1 79.7 79.3 78.9 78.5 78.1 77.7
114.5 11.5 7.5 82.3 81.8 81.4 81.0 80.6 80.2 79.8 79.4 78.9 78.5 78.1 77.7 77.3 76.8
126.1 12.0 7.1 81.6 81.2 80.8 80.3 79.9 79.4 79.0 78.6 78.1 77.7 77.3 76.8 76.4 75.9
139.1 12.5 6.7 80.9 80.4 80.0 79.5 79.1 78.6 78.2 77.7 77.2 76.8 76.3 75.8 75.4 74.9
153.7 13.0 6.3 80.1 79.6 79.1 78.6 78.2 77.7 77.2 76.7 76.2 75.7 75.2 74.7 74.2 73.8
170.2 13.5 5.9 79.2 78.7 78.2 77.6 77.1 76.6 76.6 76.1 75.6 75.1 74.5 74.0 73.5 72.5
189.1 14.0 5.5 78.1 77.6 77.1 76.5 76.0 75.4 74.9 74.3 73.7 73.2 72.6 72.1 71.5 71.0
210.9 14.5 5.1 76.9 76.4 75.8 75.2 74.6 74.0 73.4 72.8 72.2 71.6 71.0 70.4 69.8 69.2
236.4 15.0 4.7 75.5 74.9 74.3 73.6 73.0 72.4 71.7 71.1 70.5 69.8 69.2 68.5 67.9 67.2
Doctor Mario Santizo 31
Aire %O %CO 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580
Tablas de eficiencia de combustiónBúnker
Temperatura neta (F)
Aire %O2 %CO2 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580
0.0 0.0 16.5 85.7 85.4 85.0 84.8 84.6 84.4 84.2 83.9 83.7 83.5 83.3 83.1 83.1 82.9
2.3 0.5 16.1 85.5 85.3 84.8 84.6 84.4 84.2 83.9 83.7 83.5 83.3 83.1 82.9 82.9 82.6
4.7 1.0 15.7 85.3 85.1 84.6 84.4 84.2 83.9 83.7 83.5 83.3 83.1 82.8 82.6 82.6 82.4
7.3 1.5 15.3 85.1 84.8 84.4 84.2 83.9 83.7 83.5 83.3 83.0 82.8 82.6 82.3 82.3 82.1
10 0 2 0 14 9 84 8 84 6 84 2 83 9 83 7 83 5 83 2 83 0 82 8 82 5 82 3 82 1 82 1 81 810.0 2.0 14.9 84.8 84.6 84.2 83.9 83.7 83.5 83.2 83.0 82.8 82.5 82.3 82.1 82.1 81.8
12.8 2.5 14.5 84.6 84.4 83.9 83.7 83.4 83.2 83.0 82.7 82.5 82.3 82.0 81.8 81.8 81.5
15.8 3.0 14.1 84.4 84.1 83.7 83.4 83.2 82.9 82.7 82.4 82.2 82.0 81.7 81.5 81.5 81.2
18.9 3.5 13.8 84.1 83.9 83.4 83.1 82.9 82.6 82.4 82.1 81.9 81.6 81.4 81.1 81.1 80.9
22.3 4.0 13.4 83.9 83.6 83.1 82.8 82.6 82.3 82.1 81.8 81.6 81.3 81.1 80.8 80.8 80.5
25.8 4.5 13.0 83.6 83.3 82.8 82.5 82.3 82.0 81.7 81.5 81.2 81.0 80.7 80.4 80.4 80.2
29.6 5.0 12.6 83.3 83.0 82.5 82.2 81.9 81.7 81.4 81.1 80.9 80.6 80.3 80.0 80.0 79.8
33.6 5.5 12.2 82.9 82.7 82.1 81.8 81.6 81.3 81.0 80.7 80.5 80.2 79.9 79.5 79.6 79.4
37.9 6.0 11.8 82.6 82.4 81.8 81.5 81.2 80.9 80.6 80.3 80.0 79.8 79.5 79.2 79.2 78.9
42.4 6.5 11.4 82.2 82.0 81.4 81.1 80.8 80.5 80.2 79.9 79.6 79.3 79.0 78.7 78.7 78.4
47.3 7.0 11.0 81.8 81.7 80.9 80.6 80.3 80.0 79.7 79.4 79.1 78.8 78.5 78.2 78.2 77.9
52.6 7.5 10.6 81.4 81.2 80.5 80.2 79.9 79.6 79.2 78.9 78.6 78.3 78.0 77.7 77.7 77.4
58.2 8.0 10.2 81.0 80.8 80.0 79.7 79.4 79.0 78.7 78.4 78.1 77.7 77.4 77.1 77.1 76.8
64.3 8.5 9.8 80.5 80.3 79.5 79.1 78.8 78.5 78.1 77.8 77.5 77.1 76.8 76.5 76.5 76.1
71.0 9.0 9.4 79.9 79.8 78.9 78.6 78.2 77.9 77.5 77.2 76.8 76.5 76.1 75.8 75.8 75.4
78.2 9.5 9.0 79.4 79.2 78.3 77.9 77.6 77.2 76.8 76.5 76.1 75.8 75.4 75.0 75.0 74.7
86 0 10 0 8 6 78 7 78 6 77 6 77 2 76 9 76 5 76 1 75 7 75 4 75 0 74 6 74 2 74 2 73 986.0 10.0 8.6 78.7 78.6 77.6 77.2 76.9 76.5 76.1 75.7 75.4 75.0 74.6 74.2 74.2 73.9
94.6 10.5 8.3 78.0 78.0 76.9 76.5 76.1 75.7 75.3 74.9 74.5 74.1 73.7 73.3 73.3 72.9
104.1 11.0 7.9 77.3 77.3 76.0 75.6 75.2 78.4 74.4 74.0 73.6 73.2 72.8 72.4 72.4 72.0
114.5 11.5 7.5 76.4 76.5 75.1 74.7 74.3 73.9 73.4 73.0 72.6 72.2 71.7 71.3 71.3 70.9
126.1 12.0 7.1 75.5 75.6 74.1 73.7 73.3 72.8 72.4 71.9 71.5 71.0 70.6 70.1 70.1 69.6
139.1 12.5 6.7 74.4 74.6 73.0 72.6 72.1 71.6 71.1 70.7 70.2 69.7 69.2 68.8 68.8 68.3
153.7 13.0 6.3 73.3 73.5 71.8 71.3 70.8 70.3 69.8 69.3 68.8 68.3 67.8 67.2 67.3 66.8
170.2 13.5 5.9 71.9 72.3 70.3 69.8 69.3 68.8 68.2 67.7 67.2 66.6 66.1 65.6 65.6 65.0
189.1 14.0 5.5 70.4 80.9 68.7 68.2 67.6 67.0 66.5 65.9 65.3 64.7 64.2 63.6 63.6 63.0
210.9 14.5 5.1 68.6 67.4 66.8 66.2 65.6 65.0 64.4 63.8 63.2 62.6 62.0 61.4 61.4 60.7
236.4 15.0 4.7 66.6 65.3 64.6 64.0 63.3 62.7 62.0 61.4 60.7 60.1 59.4 68.7 58.7 58.1
Doctor Mario Santizo 32
Tablas de eficiencia de combustiónBúnker
Temperatura neta (F)
Aire% O2 %CO2 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720
0.0 0.0 16.5 82.7 82.4 82.2 82.0 81.8 81.6 81.3 81.1 80.9 80.7 80.5 80.2 80.0 79.8
2.3 0.5 16.1 82.4 82.2 82.0 81.7 81.5 81.3 81.1 80.8 80.6 80.4 80.2 79.9 79.7 79.5
4.7 1.0 15.7 82.1 81.9 81.7 81.5 81.2 81.0 80.8 80.6 80.3 80.1 79.9 79.6 79.4 79.2
7.3 1.5 15.3 81.9 81.6 81.4 81.2 81.0 80.7 80.5 80.3 80.0 79.8 79.5 79.3 79.1 78.8
10.0 2.0 14.9 81.6 81.4 81.1 80.9 80.6 80.4 80.2 79.9 79.7 79.5 79.2 79.0 78.7 78.5
12.8 2.5 14.5 81.3 81.0 80.8 80.6 80.3 80.1 79.8 79.6 79.3 79.1 78.9 78.6 78.4 78.1
15.8 3.0 14.1 81.0 80.7 80.5 80.2 80.0 79.7 79.5 79.2 79.0 78.7 78.5 78.2 78.0 77.7
18.9 3.5 13.8 80.6 80.4 80.1 79.9 79.6 79.4 79.1 78.9 78.6 78.3 78.1 77.8 77.6 77.3
22 3 4 0 13 4 80 3 80 0 79 8 79 5 79 2 79 0 78 8 78 5 78 2 77 9 77 7 77 4 77 1 76 922.3 4.0 13.4 80.3 80.0 79.8 79.5 79.2 79.0 78.8 78.5 78.2 77.9 77.7 77.4 77.1 76.9
25.8 4.5 13.0 79.9 79.6 79.4 79.1 78.8 78.6 78.3 78.0 77.8 77.5 77.2 76.9 76.7 76.4
29.6 5.0 12.6 79.5 79.2 79.0 78.7 78.4 78.1 77.9 77.6 77.3 77.0 76.7 76.5 76.2 75.9
33.6 5.5 12.2 79.1 78.8 78.5 78.2 77.9 77.7 77.4 77.1 76.8 76.5 76.2 76.0 75.7 75.4
37.9 6.0 11.8 78.6 78.3 78.0 77.7 77.5 77.2 76.9 76.6 76.3 76.0 75.7 75.4 75.1 74.8
42 4 6 5 11 4 78 1 77 8 77 5 77 2 76 9 76 6 76 3 76 0 75 7 75 4 75 1 74 8 74 5 74 242.4 6.5 11.4 78.1 77.8 77.5 77.2 76.9 76.6 76.3 76.0 75.7 75.4 75.1 74.8 74.5 74.2
47.3 7.0 11.0 77.6 77.3 77.0 76.7 76.4 76.1 75.8 75.4 75.1 74.8 74.5 74.2 73.9 73.6
52.6 7.5 10.6 77.0 76.7 76.4 76.1 75.8 75.5 75.1 74.8 74.5 74.2 73.9 73.5 73.2 72.9
58.2 8.0 10.2 76.4 76.1 75.8 75.5 75.1 74.8 74.5 74.1 73.8 73.5 73.1 72.8 72.5 72.1
64.3 8.5 9.8 75.8 75.4 75.1 74.8 74.4 74.1 73.7 73.4 73.1 72.7 72.4 72.0 71.7 71.3
71.0 9.0 9.4 75.1 74.7 74.4 74.0 73.7 73.3 73.0 72.6 72.3 71.9 71.5 71.2 70.8 70.5
78.2 9.5 9.0 74.3 73.9 73.6 73.2 72.8 72.5 72.1 71.7 71.4 71.0 70.6 70.3 69.9 69.5
86.0 10.0 8.6 73.5 73.1 72.7 72.3 72.0 71.6 71.2 70.8 70.4 70.0 69.6 69.3 68.9 68.5
94.6 10.5 8.3 72.6 72.2 71.7 71.4 71.0 70.6 70.2 79.8 69.4 69.0 68.6 68.2 67.8 67.4
104.1 11.0 7.9 71.5 71.1 70.7 70.3 69.9 69.5 69.1 68.6 68.2 67.8 67.4 67.0 66.5 66.1
114.5 11.5 7.5 70.4 70.0 69.6 69.1 68.7 68.3 67.8 67.4 66.9 66.5 66.1 65.6 65.2 64.7
126.1 12.0 7.1 69.2 68.7 68.3 67.8 67.4 66.9 66.4 66.0 65.5 65.1 64.6 64.1 63.7 63.2
139.1 12.5 6.7 67.8 67.3 66.8 66.4 65.9 65.4 64.9 64.4 63.9 63.5 63.0 62.5 62.0 61.5
153.7 13.0 6.3 66.2 65.7 65.2 64.7 64.2 63.7 63.2 62.7 62.2 61.6 61.1 60.6 60.1 59.6
170.2 13.5 5.9 64.5 63.9 63.4 62.9 62.3 61.8 61.2 60.7 60.1 59.6 59.1 58.5 58.0 57.4
189.1 14.0 5.5 62.5 61.9 61.3 60.7 60.2 59.6 59.0 58.4 57.8 57.3 56.7 56.1 55.5 54.9
210.9 14.5 5.1 60.1 59.5 58.9 58.3 57.7 57.0 56.4 55.8 55.2 54.6 53.9 53.3 52.7 52.1
236.4 15.0 4.7 57.4 56.8 56.1 55.4 54.8 54.1 53.4 52.8 52.1 51.4 50.7 50.1 49.4 48.7
Doctor Mario Santizo 33
Eficiencia de caldera
Radiación y convecciónP
y
4 45s a 4
s a
T 460 T 460 v 34.500.174 0.296 T T100 100 34 50
100 100 34.50
Btuárea superficial caldera expresada enh
h
Btuh
Radiación y convecciónh%P
gal. Btuhr. gal.
100
agua fresca sensible
purga
STD h%P 100hSTD
La eficiencia de combustión menos las pérdidas de energía por purga
p gvaporagua caldera hSTD
y radiación‐convección, equivale a la energía que se aprovecha paraproducir vapor. Doctor Mario Santizo 34
vapor
Eficiencia de caldera
lbh h
vapor
vapor agua alimentación caldera
calderacombustible
h hhr.
gal MBtuhr gal
hr. gal.
vapor
Bhp utilizados
lbh h
vapor
vapor agua alimentación caldera
utilizadosvapor
vapor
h hhr.
Bhplb Btu34.50 970.30
hr. lb
vapor
Btu33,475.35h
lb vapor agua alimentación calderah h
Btu970.30lb
vaporvapor agua alimentación caldera
lbh h
hr.Btu970.30
lb
vaplb or vapor
Factor de evaporación Evaporación equivalente
lb
Porcentaje c arga caldera
Bhp%Bhp utilizados
nominales
100Bhp Doctor Mario Santizo 35
Producción de vapor y costo de 1,000 libras de vapor
Método riguroso:
Producción de vapor cuando se conoce el porcentaje de Producción de vapor cuando se conoce el porcentaje de retorno de condensado y porcentaje de purga
caldera o
gal.HHV combustible 1 %PhVp
h h fracción cond h h fracción agua fresca
vapor sensible vapor agua frescah h fracción cond. h h fracción agua fresca
Costo de 1 000 libras de vaporCosto de 1,000 libras de vapor
QBtugal h h
vapor agua a lim entación
caldera
h hMBtu lbgal
Costo 1,000 lb. vapor1 0001,000
Doctor Mario Santizo 36
Balance de agua de retornoBalance de agua de retorno
agua alimentación condensados agua frescam m m
Tanque Tanque condensado Retorno de condensados
Agua fresca (make up)Agua fresca (make up)
Agua alimentación a caldera
Doctor Mario Santizo 37
CASO
lblbflujo alimentación 100 y temperatura 145Fmin
lbflujo condensados 48 y temperatura 200F
flujo condensados 48 y temperatura 200Fmin
Deter minar flujo de agua fresca y su temperatura
agua alimentación condensados agua fresca agua frescaBalance total : m m m m lb52min
agua frescalb lb lbBalance temperatura : 100 145F 48 200F 52 T
min min min
lb lb100 145F 48 200F
agua fresca
lb lb100 145F 48 200Fmin minT 94.23F
lb52min
min
Doctor Mario Santizo 38
CÁLCULO VAPOR GENERADO Y COSTO DE 1,000 LIBRAS DE VAPOR
DATOS
Eficiencia caldera = 78%
Búnker consumido = 100 gal/h
Costo búnker = 8.00 Q/gal
Poder calorífico = 150,000 Btu/gal
Vapor producido a 155 psig saturado
Agua entrando a la caldera a 162.21 ºf
Determinar el costo de 1,000 libras de vapor
Doctor Mario Santizo 39
Btu MBtupoder calorífico búnker 150 000 0 15
Btuh 1193 8
poder calorífico búnker 150,000 0.15gal gal
vapor 155 psig saturadoh 1,193.8lb
agua caldera 162.21ºFBtuh 130.17lb
Btu Btu BtuH 1,193.8 130.17 1,063.63lb lb lb
5gal Btu BtuEnergía consumida 100 150 000 150x10 Energía consumida 100 150,000 150x10h gal h
Doctor Mario Santizo 40