¿Que tratará el contenido de esta página?

Calculador_Energético, Pérdidas en humos.

1- Se facilita un procesador de cálculo, que simplifica el trabajo para calcular las pérdidas de calor que se escapan a la atmósfera transportado por los humos generados en el proceso de combustión.
2- Como segundo objetivo se explica el fundamento que se emplea en este procesamiento.
3- Se relacionan las pérdidas de energía con las posibles mejoras de la eficiencia de la combustión y el el sistema. Para cada regulación de las variables que intervienen en el proceso de combustión, pueden realizarse corridas con el procesador y cuantificar la eficiencia. El procesador irá reportando los valores en cada regulación o ajuste. De esta manera se podrá actuar sobre los controles y cuantificar las respuestas que se obtienen. En el proceso de combustión intervienen las variables que se relacionan más abajo y en la mayoría de los equipos, estas variables pueden ser controladas.

Efecto de las variables en el proceso de combustión
volumen de aire primario	Variación	Eficiencia de la operación
temperatura del aire primario a la entrada al quemador	aumenta	aumenta
temperatura del combustible a la entrada al quemador	aumenta	aumenta
presión de entrada del combustible al quemador	según fabricante	-----
calidad de la atomización del combustible	cuando empeora	disminuye
choques de la llama con paredes y superficies	de producirse	disminuye
temperatura de salida de los humos (base de la chimenea)	aumenta	disminuye
contenido de monóxido en los humos (CO)	aumenta	disminuye
presencia de inquemados líquidos y gaseosos en los humos	aumenta	disminuye
presencia de carbón en los humos	aumenta	disminuye

Si se quiere saber más sobre la aplicación de los Calculadores Energéticos o sobre qué es y cómo funciona el Sistema de Eficiencia Vapor de Agua, siga el link que se facilita y vaya al inicio de esta biblioteca informativa.

¿Cómo se realizará este cálculo? ¿Y el resultado sobre qué bases y unidades se reporta?
Para efectuar el cálculo de las pérdidas en humos, se realizará un Balance de Energía donde contabilicemos las entradas y las salidas de calor. Se necesita conocer:

Entrada:
a) el poder calorífico neto del combustible (combustibles sól. y líq. expresados en Btu/lb y gaseosos, en Btu/pie 3 N)
b) el calor específico del combustible que entra
c) la temperatura a la que se inyecta el combustible al quemador
d) el volumen aire estequiométríco y práctico
e) la temperatura a la que se inyecta el aire primario al quemador
f) si se atomiza el combustible con vapor, caso de combustibles líquidos, la entalpía del vapor de atomización y la relación lb vap. atomiz./lb de combustible (generalmente entre 0.1 y 1.5)

Salidas:
a) el volumen de los humos generados
b) el calor específico medio de los humos que se generan en la combustión
c) la temperatura de los humos en la entrada o base de la chimenea
d) la composición volumétrica de los humos, la presencia de inquemados, índice de Bacharach.

La mayoría de estos parámetros pueden ser determinados procesando la información con los Calculadores_ Energéticos. Por ejemplo, se puede emplear el titulado Cálculo de la temperatura de la combustión (o llama), correrlo y tomar de éste las salidas que reporta. En el Formulario de entrada más abajo, se han habilitado vínculos a cada uno de los Calculadores que pueden ser necesarios.

Para comparar el valor de pérdidas que resulte con el calor total y precisar que porciento se pierde por temperatura en humos, se necesita conocer el Poder Calorífico del combustible (por unidad de masa en el caso de los combustibles sólidos y líquidos, o de volumen en el caso de los combustibles gaseosos).

Cálculo de las pérdidas en humos.
Para realizar estos cálculos, se parte de registrar los parámetros anteriormente mencionados. Las cifras se registran en el Formulario de entrada. Una vez calculadas las pérdidas se compararán con el poder calorífico del combustible y se cuantificará que parte del mismo no se convierte en energía útil.

Pérdidas por temperatura.
En la medida que los humos salgan a la chimenea con una temperatura mayor, la cantidad de calor que transportarán como pérdidas de energía también serán mayores. Para mejorar la eficiencia de la combustión y tomando en cuenta el peso prioritario de estas pérdidas comparadas con otras posibles, se actúa sobre ellas constantemente.

Inquemado (combustible que no se quema)

Inquemados sólidos.
En los combustibles sólidos y líquidos, cuando las reacciones de combustión no se realizan totalmente, en los humos aparecen partículas sólidas de carbón, en forma de hollín, monóxido de carbono e hidrocarburos. Los inquemados pueden ser sólidos y gaseosos. Los inquemados sólidos presentes suelen deberse a un mal funcionamiento del quemador, por varios factores posibles, entre ellos:
a) no se realiza una mezcla íntima combustible - aire ya que no se atomiza correctamente,
b) la viscosidad del combustible está fuera de parámetro
c) las características de la llama, longitud, frente de llama y dispersión no concuerdan con la cámara de combustión, tocando las superficies metálicas.
d) el exceso de aire empleado es insuficiente.
Los inquemados sólidos se detectan visualmente por la aparición de humos negros y oscuros a la salida de la chimenea. Para determinar los inquemados se emplea un método cualitativo denomindado análisis de opacidad de los humos. Mediante una de las bombas de succión, se toma una muestra de humos, evitando la entrada de aire ambiente. La muestra se hace pasar a través de papel de filtro especial, el que se enengrece en la medida que hay mayor presencia de inquemados sólidos. La tonalidad está ligada a la cantidad de inquemados presentes.

La coloración anterior se compara con una serie de tonalidades patrones y se elige el grado o cifra correspondiente, a cuyo análisis se le denomina indicador de opacidad y se mide en la escala Bacharach o Ringelmann. Para combustibles diesel se acepta como bueno un indice de Bacharach de 3 y para Fuel Oil HO-4 valores de 4 y 5. El índice de Bacharach se relaciona con las pérdidas fijas en humos, según la siguiente tabla.

Ind. Bacharach	1	2	3	4	5	6
% Pérdidas sobre el combustible	0.7	1.3	2.4	3.5	4.7	6

Pérdidas por el volumen de CO presente.
Cuando el combustible es un gas, el monóxido de carbono CO es el mejor indicador para medir la combustión incompleta. Encontrar CO presente en los humos nos indica que no ha sido quemado todo el combustible primario y que la pérdida asociada a su presencia se debe al calor dejado de generar. Así que midiendo el calor que pudo haberse desprendido durante la combustión, debido al CO, encontramos el valor perdido al no ser quemado. Las pérdidas que se corresponden al CO pueden estimarse mediante la expresión:

P=VCO*Vf* Pco

Donde VCO es la concentración volumétrica del CO en los humos secos. pie3N/pie3N
Vf, Humos secos en pie3N/pie3N del combustible
Pco, Poder Calórifico del CO = 358 Btu/pie3N

Pérdidas por presencia de hidrocarburos en los humos .
De la misma forma, la presencia de hidrocarburos no quemados en los productos de la combustión tienen asociados pérdidas de calor equivalentes a la cantidad de calor que pudo haberse generado en su combustión. Para calcular estás pérdidas se necesita determinar la fracción volumétrica en los humos de cada hidrocarburo presente y conocer su poder calorífico. La expresión general se muestra a continuación:

P=VCnHm*Vf* Pco

Una vez visto lo anterior, entramos al Calculador_Energético, Pérdidas en humos. Para realizar este procesamiento se ha diseñado un calculador, que se compone de varios bloques que interactúan entre sí:
a) Bloque de códigos que dan origen al Formulario de Registro
b) Bloque de códigos para validar los registros primarios
c) Códigos que dan origen al Panel de resultados
d) Bloque del procesador

Formulario de entrada de datos: De no disponerse de algunos de los registros de entrada, estos pueden ser estimados con otros calculadores disponibles en nuestra web. En el Formulario, en links de color verde, se facilitan vínculos a los Calculadores_Energéticos que sirven para determinar los parámetros principales de la combustión. .