eterminación potencia necesaria

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1 DISEÑO QUEMADORES

2 eterminación potencia necesaria Cálculo ventilador Cálculo tren de gas Cálculo bomba petróleo Velocidades de difusión Cálculo perforaciones plato difusor Cálculo boquillas de petróleo Cálculo potencia motor ventilador y bomba Materiales de fabricación

3 Determinación potencia necesaria Potencia quemador caldera vapor Cálculo por producción de vapor Datos entrada: Producción de vapor en Kg.../h (Pv) Tº ingreso de agua en ºC (Ti) Eficiencia caldera en % (E) P = (Pv * (640 Ti))/E) Kcal./h

4 álculo por superficie de calefacción Datos de entrada: (Se asume Gas o FO2 como combustible) Superficie de calefacción en m2 (Sc) Tasa de vaporización en Kg.../h*m2 (Tv) Temperatura ingreso de agua en ºC (Ti) Eficiencia de la caldera en % (E) P = ((Sc * Tv * (640 Ti))/ E Tv= 38 a 40 para calderas de 3 pasos Tv= 25 a 35 para calderas de 2 pasos Tv= 45 a 65 para calderas llama retorno

5 Determinación potencia necesaria Potencia quemador caldera agua caliente Datos entrada: Caudal de agua circulante en Kg./h (Q) Delta temperatura de agua en ºC (Tf - Ti) Calor específico agua en Kcal./Kg. (Cpa) Eficiencia caldera en % (E) P = (Q * Cpa * (Tf Ti))/E) Kcal./h

6 Determinación potencia necesaria Potencia quemador para secado con aire Datos entrada: Peso de la sustancia a secar en Kg. (Ps) Calor específico de la sustancia a secar en Kcal./Kg. (Cps) Peso del agua a evaporar en Kg. (Pa) Calor específico del agua en Kcal./Kg.. (Cpa) Temperatura de secado en ºC (Ts) Temperatura ambiente en ºC (Ta) Humedad relativa del aire ambiente en % (Hr) Eficiencia caldera en % (E)

7 rocedimiento básico de cálculo Ingresar a la carta psicrométrica con Ta y Hr Leer a la derecha la humedad especifica inicial Leer a la izquierda en forma diagonal la entalpía inicial Moverse del primer punto a la derecha hasta la Ts Darse una nueva Hr y en la diagonal

8 Datos de la carta Psicrométrica Datos de la carta Psicrométrica: Humedad especifica 1 en Kg.H2O/Kgas (w1) Humedad especifica 2 en Kg.H2O/Kgas (w2) Entalpía en el punto 1 en Kcal./Kg.. (h1) Entalpía en el punto 2 en Kcal./Kg.. (h2) Humedad relativa en el punto 2 en % (Hr2) LA IDEA DEL CALCULO ES HACER UN BALANCE DE ENERGÍA ENTRE LOS CALORES NECESARIOS PARA CALENTAR LA SUSTANCIA A SECAR, CALENTAR EL AGUA CONTENIDA EN LA SUSTANCIA, VAPORIZAR EL AGUA CONTENIDA EN LA SUSTANCIA, CALENTAR LA ESTRUCTURA DEL SECADOR Y LA ENERGIA NECESARIA PARA CALENTAR EL AIRE QUE ES EL FLUIDO CALOTRANSPORTADOR.

9 Carta Psicrométrica

10 Balance de Energía Qs + Qa + Qvap + Qsec = Qaire Qs + Qa + Qvap + Qsec = h2 h1 Qs= Ps * Cps * (T2-T1) Kcal... Qa= Pa * Cpa * (T2-T1) Kcal... Qvap= Pa * 640 Kcal... Qsec= (Qs + Qa + Qvap)/2 Kcal... P = (Qs + Qa + Qvap + Qsec) / Tiempo secado P = Kg.. aire (h2-h1) Kg.. aire = P / (h2-h1)

11 Potencia quemador para tratamiento térmico Datos entrada: Peso de la sustancia a calentar en Kg. (Ps) Calor especifico de la sustancia a calentar en Kcal.../Kg. (Cps) Temperatura inicial en ºC (Ti) Temperatura de tratamiento en ºC (Tf) Tiempo en calentar la sustancia en horas (Tiempo) Eficiencia horno de tratamiento en % (E) P = Ps * Cps * (Tf Ti) / (Tiempo * E)

12 Cálculo ventilador de combustión Cálculo consumo de combustible Datos entrada: Potencia quemador en Kcal.../h (P) Poder calorífico del combustible en Kcal.../Kg. (PCI) Cc = P / PCI Kg./h TENIENDO LOS KILOS DE COMBUSTIBLE, SE PUEDE CONOCER EL AIRE NECESARIO A TRAVES DE UN BALANCE QUIMICO.

13 Cálculo ventilador de combustión Ecuación química de la combustión Combustible + Aire = CO2 + H2O + N2 + O2 CxHy + O2 + N2 = CO2 + H2O + N2 + O2 CxHy + (21)O2 + (79)N2 = CO2 + H2O + O2 CxHy + (21/21)O2 + (79/21)N2 = CO2 + H2O + O2 CxHy + O2 + 3,76N2 = CO2 + H2O + O2 Ejemplo de una ecuación del butano con 25% exc. aire: 1 C 4 H ,3 6,5 O 2 + 1,3 3,8 6,5 N 2 4 C O H ,3 3,8 6,5 N 2 + 1,6 O 2 COMBUSTIBLE AIRE PRODUCTOS Moles 1 8,125 30, ,55 1,63 Peso , ,5 52 Div x CH 1 4,48 14,85 3,03 1,55 14,85 0,9

14 elación aire-combustible en Kg./Kg. TABLA REFERENCIAL Combustible 5% 10% 15% 20% 25% GN 18,12 18,98 19,84 20,7 21,57 Propano 16,47 17,25 18,04 18,82 19,61 Butano 16,24 17,02 17,79 18,56 19,34 Diesel 15,89 16,65 17,41 18,16 18,92

15 Ejemplo de calculo de aire Para un quemador de 4000 Mcal./h en Propano y diesel. Cc (p)= / = 339 Kg./h de propano Cc (d)= / = 392 Kg./h de diesel Aire necesario para el propano con 5% de exceso de aire: Aire = 16,47 * 339 = Kg./h = 5.583/1,29 = m3/h. Aire necesario para el diesel con 20% de exceso de aire: Aire = 18,16 * 392 = Kg./h = 7.119/1,29 = m3/h.

16 Cálculo aproximado potencia motor ventilador POTENCIA VENTILADOR = Q x P x 0, (HP) DONDE: Q= Caudal de aire en m3/h P= Presión ventilador en mm.c.a.

17 Cálculo tren de gas (GLP) Presión en mbar Potencia /4" 3/4" 3/4" 3/4" 250 1" 1" 1" 1" / 1 1/ 1 1/ 1 1/ / 1 1/ 1 1/ 1 1/ / 1 1/ 1 1/ / / 2 1/ / 2 1/ 2 1/ / 2 1/ 2 1/ 2 1/ / 2 1/ 2 1/ / 2 1/ 5000

18 Cálculo tren de gas (GN) Presión en mbar Potencia " 3/4" 3/4" 3/4" / 1" 1" 1" / 1 1/ 1 1/ 1 1/ / 1 1/ 1 1/ / 1 1/ / / / 2 1/ / 2 1/ / 2 1/ / 2 1/ / 2 1/ / 2 1/

19 Cálculo bomba de petróleo Datos de entrada Potencia quemador en Kcal./h (P) Poder calorífico petróleo en Kcal./Kg. (PCI) Densidad del petróleo en Kg./lts. (d) Presión de inyección en PSI (p) Cálculo caudal Qb bomba (lts./h) Qb= P / (PCI/d) lts./h Se asume PCI= Kcal./Kg. y d=0,86 Kg./lts.

20 Cálculo boquilla petróleo (GPH) GPH= Qb/3,785 Cálculo potencia motor bomba (Pm) Pm = (GPH * p) / (71.988) (Hp) Se asume p= 150 PSI

21 Perforaciones en Butano Presión de gas Butano en Mbar Diametro perf. Nº Perforaciones ,5 4 11,8 14,4 16,6 18,6 20,4 22,0 23,5 26,3 28,8 32,2 35,3 37,2 1,5 8 23,5 28,8 33,3 37,2 40,7 44,0 47,0 52,6 57,6 64,4 70,6 74,4 1, ,0 57,6 66,5 74,4 81,5 88,0 94,1 105,2 115,2 128,8 141,1 148,8 1, ,8 72,0 83,2 93,0 101,9 110,0 117,6 131,5 144,0 161,1 176,4 186,0 1, ,2 108,0 124,8 139,5 152,8 165,0 176,4 197,2 216,1 241,6 264,6 278, ,9 25,6 29,6 33,1 36,2 39,1 41,8 46,8 51,2 57,3 62,7 66, ,8 51,2 59,1 66,1 72,4 78,2 83,6 93,5 102,4 114,5 125,5 132, ,6 102,4 118,3 132,2 144,9 156,5 167,3 187,0 204,9 229,1 250,9 264, ,5 128,0 147,9 165,3 181,1 195,6 209,1 233,8 256,1 286,3 313,6 330, ,8 192,1 221,8 248,0 271,6 293,4 313,6 350,7 384,1 429,5 470,5 495, ,0 57,6 66,5 74,4 81,5 88,0 94,1 105,2 115,2 128,8 141,1 148, ,1 115,2 133,1 148,8 163,0 176,0 188,2 210,4 230,5 257,7 282,3 297, ,2 230,5 266,1 297,5 325,9 352,1 376,4 420,8 461,0 515,4 564,6 595, ,2 288,1 332,7 371,9 407,4 440,1 470,5 526,0 576,2 644,2 705,7 743, ,8 432,1 499,0 557,9 611,1 660,1 705,7 789,0 864,3 966,3 1058,5 1115, ,7 160,1 184,8 206,6 226,4 244,5 261,4 292,2 320,1 357,9 392,1 413, ,4 320,1 369,6 413,3 452,7 489,0 522,7 584,4 640,2 715,8 784,1 826, ,7 640,2 739,3 826,5 905,4 977,9 1045,5 1168,9 1280,4 1431,6 1568,2 1653, ,4 800,3 924,1 1033,1 1131,8 1222,4 1306,8 1461,1 1600,5 1789,5 1960,3 2066, ,1 1200,4 1386,1 1549,7 1697,6 1833,7 1960,3 2191,6 2400,8 2684,2 2940,4 3099, ,2 230,5 266,1 297,5 325,9 352,1 376,4 420,8 461,0 515,4 564,6 595, ,4 461,0 532,3 595,1 651,9 704,1 752,7 841,6 921,9 1030,7 1129,1 1190, ,7 921,9 1064,5 1190,2 1303,8 1408,2 1505,5 1683,2 1843,8 2061,5 2258,2 2380, ,9 1152,4 1330,7 1487,7 1629,7 1760,3 1881,8 2104,0 2304,8 2576,8 2822,8 2975, ,4 1728,6 1996,0 2231,6 2444,6 2640,5 2822,8 3156,0 3457,2 3865,2 4234,2 4463, ,6 409,7 473,1 529,0 579,5 625,9 669,1 748,1 819,5 916,2 1003,7 1057, ,1 819,5 946,3 1057,9 1158,9 1251,8 1338,2 1496,2 1639,0 1832,4 2007,3 2115, ,2 1639,0 1892,5 2115,9 2317,8 2503,5 2676,4 2992,3 3277,9 3664,8 4014,6 4231, ,8 2048,7 2365,6 2644,9 2897,3 3129,4 3345,5 3740,4 4097,4 4581,0 5018,3 5289, ,1 3073,0 3548,4 3967,3 4345,9 4694,2 5018,3 5610,6 6146,1 6871,5 7527,4 7934,6

22 Perforaciones en Propano Presión de gas Propano en Mbar Diametro perf. Nº Perforaciones ,5 4 10,6 13,0 15,0 16,8 18,4 19,8 21,2 23,7 26,0 29,0 31,8 33,5 1,5 8 21,2 26,0 30,0 33,5 36,7 39,7 42,4 47,4 51,9 58,1 63,6 67,0 1, ,4 51,9 60,0 67,0 73,4 79,3 84,8 94,8 103,9 116,1 127,2 134,1 1, ,0 64,9 75,0 83,8 91,8 99,2 106,0 118,5 129,8 145,2 159,0 167,6 1, ,5 97,4 112,4 125,7 137,7 148,7 159,0 177,8 194,7 217,7 238,5 251, ,8 23,1 26,7 29,8 32,6 35,3 37,7 42,1 46,2 51,6 56,5 59, ,7 46,2 53,3 59,6 65,3 70,5 75,4 84,3 92,3 103,2 113,1 119, ,4 92,3 106,6 119,2 130,6 141,0 150,8 168,6 184,6 206,4 226,1 238, ,2 115,4 133,3 149,0 163,2 176,3 188,5 210,7 230,8 258,0 282,7 298, ,3 173,1 199,9 223,5 244,8 264,4 282,7 316,0 346,2 387,1 424,0 447, ,4 51,9 60,0 67,0 73,4 79,3 84,8 94,8 103,9 116,1 127,2 134, ,8 103,9 119,9 134,1 146,9 158,7 169,6 189,6 207,7 232,2 254,4 268, ,6 207,7 239,9 268,2 293,8 317,3 339,2 379,3 415,4 464,5 508,8 536, ,0 259,7 299,8 335,2 367,2 396,6 424,0 474,1 519,3 580,6 636,0 670, ,0 389,5 449,7 502,8 550,8 594,9 636,0 711,1 779,0 870,9 954,0 1005, ,8 144,3 166,6 186,2 204,0 220,4 235,6 263,4 288,5 322,6 353,3 372, ,6 288,5 333,1 372,5 408,0 440,7 471,1 526,7 577,0 645,1 706,7 744, ,1 577,0 666,3 744,9 816,0 881,4 942,3 1053,5 1154,0 1290,2 1413,4 1489, ,9 721,3 832,8 931,2 1020,0 1101,8 1177,8 1316,8 1442,5 1612,8 1766,7 1862, ,4 1081,9 1249,3 1396,7 1530,0 1652,6 1766,7 1975,3 2163,8 2419,2 2650,1 2793, ,6 207,7 239,9 268,2 293,8 317,3 339,2 379,3 415,4 464,5 508,8 536, ,2 415,4 479,7 536,3 587,5 634,6 678,4 758,5 830,9 929,0 1017,6 1072, ,4 830,9 959,4 1072,7 1175,1 1269,2 1356,9 1517,0 1661,8 1857,9 2035,3 2145, ,0 1038,6 1199,3 1340,9 1468,8 1586,5 1696,1 1896,3 2077,2 2322,4 2544,1 2681, ,0 1557,9 1798,9 2011,3 2203,3 2379,8 2544,1 2844,4 3115,9 3483,6 3816,1 4022, ,5 369,3 426,4 476,7 522,3 564,1 603,0 674,2 738,6 825,8 904,6 953, ,0 738,6 852,8 953,5 1044,5 1128,2 1206,1 1348,4 1477,2 1651,5 1809,1 1907, ,1 1477,2 1705,7 1907,0 2089,0 2256,4 2412,2 2696,9 2954,3 3303,0 3618,3 3814, ,6 1846,4 2132,1 2383,7 2611,3 2820,5 3015,2 3371,1 3692,9 4128,8 4522,8 4767, ,4 2769,7 3198,1 3575,6 3916,9 4230,7 4522,8 5056,7 5539,3 6193,2 6784,3 7151,2

23 Perforaciones en Gas Natural Presión de gas Natural en Mbar Diametro perf. Nº Perforaciones ,5 4 6,8 8,3 9,6 10,7 11,7 12,7 13,6 15,2 16,6 18,6 20,3 21,4 1,5 8 13,6 16,6 19,2 21,4 23,5 25,4 27,1 30,3 33,2 37,1 40,7 42,9 1, ,1 33,2 38,3 42,9 47,0 50,7 54,2 60,6 66,4 74,3 81,3 85,7 1, ,9 41,5 47,9 53,6 58,7 63,4 67,8 75,8 83,0 92,8 101,7 107,2 1, ,8 62,3 71,9 80,4 88,1 95,1 101,7 113,7 124,5 139,2 152,5 160, ,1 14,8 17,0 19,1 20,9 22,5 24,1 26,9 29,5 33,0 36,2 38, ,1 29,5 34,1 38,1 41,7 45,1 48,2 53,9 59,0 66,0 72,3 76, ,2 59,0 68,2 76,2 83,5 90,2 96,4 107,8 118,1 132,0 144,6 152, ,3 73,8 85,2 95,3 104,4 112,7 120,5 134,7 147,6 165,0 180,8 190, ,4 110,7 127,8 142,9 156,5 169,1 180,8 202,1 221,4 247,5 271,2 285, ,1 33,2 38,3 42,9 47,0 50,7 54,2 60,6 66,4 74,3 81,3 85, ,2 66,4 76,7 85,7 93,9 101,5 108,5 121,3 132,8 148,5 162,7 171, ,5 132,8 153,4 171,5 187,9 202,9 216,9 242,5 265,7 297,0 325,4 343, ,6 166,0 191,7 214,4 234,8 253,6 271,2 303,2 332,1 371,3 406,7 428, ,4 249,1 287,6 321,5 352,2 380,5 406,7 454,7 498,1 556,9 610,1 643, ,3 92,2 106,5 119,1 130,5 140,9 150,6 168,4 184,5 206,3 226,0 238, ,6 184,5 213,0 238,2 260,9 281,8 301,3 336,8 369,0 412,5 451,9 476, ,3 369,0 426,1 476,4 521,8 563,6 602,6 673,7 738,0 825,1 903,8 952, ,6 461,2 532,6 595,5 652,3 704,6 753,2 842,1 922,5 1031,4 1129,8 1190, ,9 691,9 798,9 893,2 978,4 1056,8 1129,8 1263,2 1383,7 1547,0 1694,7 1786, ,5 132,8 153,4 171,5 187,9 202,9 216,9 242,5 265,7 297,0 325,4 343, ,9 265,7 306,8 343,0 375,7 405,8 433,8 485,1 531,3 594,1 650,8 686, ,8 531,3 613,5 686,0 751,4 811,6 867,7 970,1 1062,7 1188,1 1301,5 1371, ,3 664,2 766,9 857,5 939,3 1014,6 1084,6 1212,6 1328,4 1485,2 1626,9 1714, ,5 996,3 1150,4 1286,2 1408,9 1521,8 1626,9 1818,9 1992,6 2227,7 2440,4 2572, ,8 236,2 272,7 304,9 334,0 360,7 385,6 431,2 472,3 528,1 578,5 609, ,6 472,3 545,4 609,7 667,9 721,5 771,3 862,3 944,6 1056,1 1156,9 1219, ,3 944,6 1090,7 1219,5 1335,9 1442,9 1542,6 1724,6 1889,2 2112,2 2313,8 2439, ,1 1180,8 1363,4 1524,4 1669,9 1803,7 1928,2 2155,8 2361,5 2640,3 2892,3 3048, ,1 1771,2 2045,2 2286,6 2504,8 2705,5 2892,3 3233,7 3542,3 3960,4 4338,4 4573,1

24 Materiales Fabricación Quemadores Cuerpo principal: Acero al carbono A37 Boca llama: Acero inox Plato difusor: Acero inox 310 Lanza y/o cabezal inyector: A-37

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