CAES Main (Main Subroutine)

2.5.1 Definición. Los generadores de vapor, término que se ha estado utilizando en los últimos años para describir y definir una caldera, tiene como concepto: dispositivo o conjunto de elementos capaces de generar vapor a partir de la trasformación de energía

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química (combustibles fósiles), por medio de la combustión, en energía útil capaz de realizar un trabajo. Sin embargo existe confusión cuando se habla de caldera y generador de vapor; el primero produce un vapor saturado (vapor húmedo) y el segundo produce un vapor sobrecalentado (vapor seco).

En términos más sencillos, una caldera es un intercambiador de calor, donde los gases procedentes de la combustión transfieren su energía para calentar la fase liquida del fluido (agua) hasta su punto de evaporación o saturación.

Las capacidades de las caderas (kg/h) están relacionadas directamente con las potencias de las mismas (BHP) o tambien dadas en kW. Ver ANEXO W

2.5.2 Clasificación. Ésta puede catalogarse de diferentes maneras: por la naturaleza del servicio, por el tipo de combustible, por el tiro (tiro natural o tiro forzado), por los sistemas de apoyo (calderas apoyadas y calderas suspendidas), por la transmisión de calor (calderas de convección, calderas de radiación, o la combinación de las dos: radiación-convección) y por la disposición de los fluidos que pueden ser: calderas de tubos de agua denominadas acuotubulares o generadores de vapor y calderas de tubos de humo llamadas pirotubulares.

A continuación se detalla las principales características de las calderas acuotubulares y pirotubulares, que tienen mayor desarrollo y han sido objeto de investigación en los últimos años.

Para ello se ha analizado varios aspectos como: seguridad, aspectos de funcionamiento, características físicas, costes y tiempo de fabricación, parámetros indispensables a la hora de seleccionar la caldera más adecuada.

Además de estos aspectos importantes, hay que analizar la fiabilidad técnica para la implementación de equipo de generación de vapor, puesto que este punto conlleva varios aspectos como: área de disponibilidad, condiciones atmosféricas, facilidad de acceso para los operarios así tambien para el respectivo mantenimiento, ventilación.

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Tabla 7. Características y aspectos generales de las calderas pirotubulares y acuotubulares, Informe Técnico

Criterios Calderas Pirotubulares Calderas Acuotubulares

Calidad de agua

Menores exigencias, posible funcionamiento con salinidad de agua

Mayores exigencias, es necesario un bajo nivel de salinidad para su funcionamiento

Mantenimiento Fácil de limpiar Más costoso

Revisiones Periódicas

Inspección ordinaria, seguida de una prueba hidrostática, raramente son necesarias otras pruebas de carácter no destructivo, como por ej. as mediciones con ultrasonidos, en caso contrario se efectúan en zonas muy reducidas

Son necesarias mediciones con ultrasonidos

además de prueba hidrostática; es decir,

pruebas costosas en tiempo y dinero

Costes para niveles comparables de gastos de fabricación y calidad

Menores Mayores

Rendimiento Mayor, de fácil mantenimiento

Menor; es más difícil realizar su

mantenimiento en

funcionamiento

Características de la carga parcial

Puede aprovecharse el control del quemador; cuando caiga por debajo de la carga mínima, el quemador puede apagarse sin problemas

En el caso de determinados diseños, debe limitarse la carga parcial; el quemador no puede apagarse manualmente

Contenido de agua Mayor, debido a su diseño Menor

Capacidad de acumulación

Debido al alto volumen de agua, no es

susceptible a las fluctuaciones de presión y carga

Susceptible a las fluctuaciones de presión y carga resultantes del proceso

Plazo de entrega Más corto Más largo

Necesidades de espacio Reducidas Elevadas

Tiempo necesario para el montaje y puesta en marcha inicial

Reducido Más prolongado

Fuente: (BOSCH)

2.5.3 Eficiencia en los generadores de vapor. Cuando se habla de eficiencia de las calderas o generadores de vapor se habla de la energía útil que puede ser utilizada o aprovechada para producir un trabajo, éste mide el rango entre el calor absorbido y el calor liberado en una combustión completa.

2.5.4 Norma ASME código PTC 4.0 2008. Para determinar la eficiencia del generador de vapor se va a utilizar la Norma ASME código PTC 4.1, misma que contempla los métodos aceptados para determinar dicha eficiencia así como la capacidad. Dicha norma está orientada al aprovechamiento energético y dentro de la aplicación de este código está el requerimiento del conocimiento y determinación del poder calorífico de los combustibles usados.

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“El alcance de este código es el cálculo de la eficiencia bruta, mismo que está definido por la relación entre el calor absorbido por el fluido operante y el calor entregado a la caldera con el combustible, excluyendo por tanto el equivalente térmico de la potencia consumida por los equipos auxiliares”. (PLAUCHÚ)

“En los diagnósticos energéticos, se han encontrado grandes potenciales de ahorro en la generación y distribución de vapor, que van desde 5% hasta 20% del consumo de combustible”. (UPME&COLCIENCIAS, Colombia)

Para realizar las mediciones y determinar la eficiencia en los generadores de vapor, hay varios parámetros que son fundamentales y siguen una metodología orientada al óptimo desempeño del mismo. Dentro de esta etapa; los instrumentos adecuados, la organizada planificación, personal calificado, análisis y criterio técnico permiten conocer y detallar el régimen de flujo y distribución de energía que se transforma en sus distintas etapas, obteniendo balances en cada una de estas en un tiempo determinado.

Sin importar lo complejo de cada uno de los sistemas y las numerosas aplicaciones que se presenten, los conceptos son los mismos y siguen patrones ya definidos en la transformación de energía. Esto quiere decir; que para la medición se parte del conocimiento previo de los parámetros existentes en cada uno de los procesos o etapas de transformación y el efecto producido en ellos. Así mismo la calidad y efectividad del diagnóstico dependerá de la precisión con la que se adquiera los datos, las condiciones y la exactitud con la que estos sean tomados.