RENDIMIENTO INTRODUCCIÓN BALANCE DE ENERGÍA RENDIMIENTO DE COMBUSTIÓN TABLAS DE COMBUSTIBLES RENDIMIENTO ESTACIONAL TECNOLOGÍA DE LA COMBUSTIÓN

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1 RENDIMIENTO INTRODUCCIÓN BALANCE DE ENERGÍA RENDIMIENTO DE COMBUSTIÓN TABLAS DE COMBUSTIBLES REAL DECRETO 275/1995 DE 24 DE FEBRERO DIRECTIVA DEL CONSEJO 92/42/CEE RENDIMIENTO ESTACIONAL 1

2 INTRODUCCIÓN El redimieto η de u geerador de eergía térmica es la relació etre la catidad de calor Q u trasmitido al fluido caloportador ocarga(potecia útil y la catidad d de calor Q sumiistrada i al mismo tiempo al geerador por el combustible y el aire (potecia omial. η Q Q Pérdidas u = = = 1 Q Q Pérdidas Q El cálculo del redimieto requiere: Elegir ua temperatura de referecia o de base, (T a. Realizar u balace de masa. Cosiderar el poder calorífico iferior (P.C.I. del combustible, siempre que la temperatura de los humos sea superior a 100ºC. 2

3 Para determiar el redimieto de cualquier geerador de eergía térmica hay que cosiderar dos tipos de pérdidas: Pérdidas de combustió, P c. Pérdidas del proceso, P g. Trasmisió de este calor a la carga o fluido caloportador P g Trasformació de la eergía química del combustible e calor P c P t = P c +P g 3

4 BALANCE DE ENERGÍA Se establece ua igualdad etre la suma de calores etrates, más los calores etos de reacció (Exotérmica-edotérmica, i yla sumade los calores salietes detro de los límites dl del geerador. 1 Calor sesible del combustible I Calor del fluido o carga a la salida 2 Calor de combustió (P.C.I. 3 Calor aire de combustió II Gases de combustió III Iquemados sólidos y gaseosos IV Purgas 4 Calor del fluido o carga a la etrada V Pérdidas por radiació covecció 4

5 1 Calor Sesible del combustible precaletado Qc = b c x Cp c x ΔT c kcal/h 2 Calor de combustió Qcom = b c x CPI kcal/h 3 Calor aire de combustió QA = b c x M A1 x Cp A x ΔT A kcal/h 4 Calor del fluido o carga a la etrada Que = M f ó c x Cp f óc x ΔT f ó c kcal/h I Calor del fluido o carga a la salida Qus = M f ó c x Cp f óc x ΔT f ó c kcal/h II Gases de combustió QHS = b c x M H1 x Cp H x ΔT H kcal/h IIIa Iquemados gaseosos QHI = b c 21 [ CO] [ CH ] + 21 [ O2 ] kcal/h IIIb Iquemados sólidos Opacidad mediate escala Bacharach Kcal/kg o m 3 de comb. IV Purgas Qp = P x Cp f x ΔT f kcal/h V Pérdidas Radiació y covecció Q r y c (Tablas kcal/h 5

6 RENDIMIENTO DE COMBUSTIÓN El redimieto de combustió es la relació: η c = Q Q uc 100 = Q P por gases Q P iquemados 100 = 1 P por gases Q P iquemados Q 100 η c =1 p s p i P s Pérdidas por calor sesible e los gases de escape. p s = M 1 H Cp H P. C. I. ( TH Tref. 6

7 P s Tambié se puede calcular aproximadamete por la fórmula de Sieggert: p s = K T H T ref. ( CO SO (CO 2+ SO 2 suma de los porcetajes e %. K es ua costate e fució del tipo de combustible, los valores más usados so: Gas atural = 0,47 Gas ciudad = 0,45 Gasóleo = 0,58 Fuelóleo = 0,56 Hulla = 0,63 atracita = 0,68 7

8 P iquemados CO = 1 VHs * ( CO % * ρco * ( PCICO PCI P iquemados = 1 * ( Iq.% * ρ PCI * iq ( Iq V Hs PCI 8

9 P i pérdidas por iquemados: p i = ( O 2 [ CO ] [ CH ] [ OP] ] Iquemados gaseosos + 65 Iquemados sólidos (O 2 = % de O 2 e los humos. [CO] = p.p.m. de CO e los humos. [CH] = p.p.m.. de CH e los humos (Hidrocarburos. os. [OP] = Opacidad de los humos (% 9

10 Idice de opacidad (OP Permite el cotrol de partículas sólidas como iquemados, es decir la presecia de carboo libre. Se realiza por razoes de redimieto eergético y por motivos de evitar la cotamiació. El método que se sigue es de cotrol cualitativo, haciedo filtrar los humos a través de u papel de filtro. La escala más utilizada es la de Bacharach 10

11 Excelete iacep ptable Buea 11

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13 (1 Zoa de aire por debajo del teórico ecesario: muchos iquemados, bajo CO 2. Líea de trabajo co el aire teóricamete míimo ecesario. (2Zoacoexcesodeairesobreelmíimoteórico.Seda el máximo CO 2 pero au el I.B. es superior a lo admitido e reglameto. (3 Zoa dode el I.B. es iferior a lo exigido, mateiedo u alto CO 2. El puto ideal de trabajo es la frotera etre las zoas 2 y 3. (4 Demasiado exceso de aire, bajo CO 2 alto O 2. 13

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20 REAL DECRETO 275/1995 DE 24 DE FEBRERO DIRECTIVA DEL CONSEJO 92/42/CEE RENDIMIENTOS MÍNIMOS hasta 400 kw para potecias > 400 kw η al exigido a calderas de 400 kw RENDIMIENTOS MÍNIMOS sobre PCI al 100% y al 30% η = a + b log( P tipo de caldera a potecia omial (100% A carga parcial (30% t m coeficiete t m coeficiete C a b C a b estádar 70 84,0 2, ,0 3,0 de baja temperatura 70 87,5 1, ,5 1,5 de gas de codesació 70 91,0 1,0 30 (* 97,0 1,0 (* temperatura del agua de alimetació de la caldera

21 Redimietos míimos al 100% Redimieto a 100% de carga redimie eto sobre PCI (% potecia omial (kw CD BT ES

22 Redimietos míimos al 30% Redimieto al 30% de carga eto sobre PCI (% redimi potecia omial (kw CD BT ES

23 RENDIMIENTOS MEDIOS ESTACIONALES RENDIMIENTOS MEDIOS ESTACIONALES sobre PCI Calderas estádar 65 80% Calderas de baja temperatura 92 96% calderas de codesació % Redimieto máximo teórico sobre PCI co gas atural = 109%

24 Marcas de prestacioes eergéticas marca a potecia omial P a carga parcial de 0,3 P (temp. media del agua de 70 C (temp. media del agua 50 C % % η log( P η log( P η log( P η log( P η log( P η log( P η log( P η log( P Esta clasificació o refleja las prestacioes eergéticas de ua caldera, ya que se basa sobre el redimieto istatáeo

25 RENDIMIENTO ESTACIONARIO Redimieto istatáeo: η =1 i p h p i p rc a Fucioamieto: el redimieto coicide co el istatáeo P = P + P + fucioamieto h i P rc b Paradas: radiació covecció a través de caldera y vetilació itera P = P + parada rc + P vetilació itera c Arraque: radiació covecció a través de caldera y barrido del quemador Parraque = Prc + P prebarrido

26 RENDIMIENTO ESTACIONARIO Tiempo total: T = T + T + T disposició f p a Balace de eergía: - Eergía omial: - Eergía útil: E = Q * T f u ( T *( P + P + P ( T *( P + P ( T *( P P E = Q + * Tf f h i rc p rc vi a rc pb

27 η Redimieto estacioario: e = Q η = e Eu E * T ( T *( P + P + P ( T *( P + P ( T *( P + P f f h i rc Q p * T f rc vi a rc pb η e = Q Q ( T *( P + P + P ( T *( P + P ( T *( P P * Tf f h i rc p rc vi a rc + * T Q * T Q * T Q * T f f f f pb η e = Tp Ta ( P h + Pi + Prc *( prc + pvi *( prc + T T 1 p pb f f

28 η e =η i Tp Ta *( prc + pvi *( prc + p pb T f T f El redimieto estacioal dismiuye si aumeta el úmero de paradas y arracadas del quemador.

29 - Se requiere equipos co redimietos istatáeos altos. - La potecia istalada debe ajustarse a las ecesidades del edificio periodos de fucioamieto largos. - Reducir las pérdidas por vetilació itera e las paradas: quemadores co cierre de la clapeta de aire e las paradas. - Reducir el úmero de arracadas mediate u fraccioamieto de potecia adecuado.