Tesis Daniel (Evaluacion Tecnica Economica de La Conversion a Gas de Las Calderas 3 y 4 de PLANTA)

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    Daniel lvarez

    18/05/2013

    CORPOELEC, Empre

    Ministerio del Poder P

    institucin que nace co

    sector elctrico venezo

    un servicio elctrico co

    Las calderas de dich

    pesado que en la a

    conversin a gas de es

    la eficiencia del ciclo

    generacin del sistema

    demostrar que tan efic

    combustible pesado par

    Evalu acin Tcn ica - Econm ica para la conv ersin a gas

    de las calderas 3 y 4 de PLANTA CENTRO - CORPOELEC

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    REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD

    NACIONAL EXPERIMENTAL RAFAEL MARIA BARALT

    VICE RECTORADO ACADEMICO PROGRAMA: INGENIERIA Y

    TECNOLOGA PROYECTO: INGENIERIA DE GASSEDE: LOS PUERTOS DE ALTAGRACIA

    EVALUACIN TCNICA - ECONMICA DE LA CONVERSIN A GAS DE

    LAS CALDERAS 3 Y 4 DE PLANTA CENTRO-CORPOELEC

    Trabajo especial de grado para optar al ttulo de ingeniero de gas.

    Autor

    Daniel lvarez

    19.614.265

    Tutor Acadmico Tutor Metodolgico

    Msc. Davison Matos Msc. Yovis Velasquez

    Tutor IndustrialIng. Jorge Martnez

    Los Puertos de Altagracia, Septiembre del 2013

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    EVALUACIN TCNICA - ECONMICA DE LA CONVERSIN A GAS DE

    LAS CALDERAS 3 Y 4 DE PLANTA CENTRO-CORPOELEC

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    REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

    UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

    RAFAEL MARIA BARALT

    VICERRECTORADO ACADEMICO

    PROGRAMA INGENIERIA Y TECNOLOGIA

    PROYECTO INGENIERIA DE GAS

    EVALUACIN TCNICA - ECONMICA DE LA CONVERSIN A GAS DE

    LAS CALDERAS 3 Y 4 DE PLANTA CENTRO-CORPOELEC

    Proyecto especial de grado para optar al ttulo de Ingeniero de Gas

    Autor

    Daniel lvarez19.614.265

    _________________________ ___________________________

    Tutor Acadmico Tutor Metodolgico

    Msc. Davison Matos Msc. Yovis Velasquez

    ________________________________

    Tutor Industrial

    Ing. Jorge Martnez

    Los Puertos de Altagracia, Septiembre de 2013

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    DEDICATORIA

    A LA INSTITUCIN Por ofrecerme los conocimientos necesarios para el

    desarrollo laboral y profesional en el rea, el cual va en mi vocacin ypersonalidad.

    A LA ORGANIZACIN Por brindarme la oportunidad de mi primera

    experiencia laboral como inicio de mi carrera como profesional y la oportunidad de

    poner en prctica los conocimientos adquiridos en la casa de estudio.

    A MIS TUTORES Por la confianza de poner en mis hombros una tareaimportante para la corporacin, y los conocimientos brindados durante mi estada

    en la universidad.

    A MIS PADRESPor el apoyo incondicional en lo que necesitara para poder

    llevar a cabo con toda satisfaccin y llenar las expectativas que tena para mi

    carrera universitaria.

    A ESA PERSONITA ESPECIALPor aguantarse todas mis tonteras y estar

    pendiente de m en todo lo que hiciera, que me hace sentir que por ella me

    comera el mundo y as llegar a donde estoy. TE AMO NENA.

    A MIS AMIGOS Por el apoyo tanto en los momentos ms difciles hasta

    cuando no los necesitara, pero siempre s que estn all para lo que se presente.

    A LOS COMPAEROS DEL DEPARTAMENTO Por armarse depaciencia para poder despejar todas mis dudas durante la estada en la empresa y

    el apoyo incondicional en lo que necesitara para el desarrollo de mi proyecto.

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    Por ltimo pero no menos importante le dar gracias a todo el proceso que

    engloba la REVOLUCION, por promover la creacin del nuevo Ciudadano con

    tica social y hermandad, impulsar polticas de innovacin de nuevas tecnologas

    y estrategias y el fomento a la juventud venezolana a incorporarse a la demandade profesionales que la patria necesita.

    Solo me queda agregar una frase de un personaje importante de la msica

    latinoamericana, el 20 de septiembre 1997 en el Estadio de River Plate tras la

    finalizacin de la cancin Msica Ligera

    No solo no hubiramos sido nada sin ustedes, sino con toda la gente queestuvo a nu estro alrededor d esde el com ienzo;

    GRACIAS TOTALES

    Gustavo Cerati

    Vocalista y Guitarrista de Soda Stereo

    DANIEL ALVAREZ

    V

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    AGRADECIMIENTO

    A la Universidad Nacional Experimental Rafael Mara Baralt por

    abrirme sus puertas, siendo mi segundo hogar, y as darme la oportunidad deformarme como profesional y como persona.

    A mis familiares y amigos por ser y estar siempre ah apoyndome en

    todo momento y gracias a ellos estoy donde estoy, culminando ms que una

    meta, unos de los tantos sueos que tengo delante por cumplir. Sin sueos

    no habra una vida con sentido

    A todos los profesores, especialmente, a mis tutores, por haber

    contribuido a la formacin y armndose de paciencia despejando tantas

    dudas.

    A CORPOELEC quien gustosamente brindo su colaboracin para

    cumplir con los objetivos planteados para este trabajo.

    lvarez

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    NDICE GENERAL Pg.

    VEREDICTO.. IV

    DEDICATORIA..... V

    AGRADECIMIENTO VII

    NDICE GENERAL... X

    NDICE DE CUADROS XII

    NDICE DE FIGURAS.. XIII

    RESUMEN XVINTRODUCCIN.................................................................................... 1

    CAPITULO I

    EL PROBLEMA

    Planteamiento del problema................................................................... 4

    Formulacin del problema...................................................................... 7

    Objetivos de la

    investigacin.. 8

    Objetivo

    general...................................................................................... 8

    Objetivos especficos.............................................................................. 8

    Justificacin de la

    investigacin.............................................................. 8

    Delimitacin de lainvestigacin. 11

    Delimitacin espacial.............................................................................. 11

    Delimitacin temporal............................................................................. 11

    Delimitacin conceptual. 11

    VII

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    CAPITULO II

    MARCO TE RICO

    Antecedentes de la Investigacin........................................................... 12

    Bases tericas........................................................................................ 14

    Conversin de calderas a

    gas.... 14

    Calderas.... 14

    Caderas acuotubular.............................................. 15

    Economizador.. 16Domo. 16

    Sobrecalentadores.. 17

    Evaporador.. 17

    Recalentador 17

    Estacin de gas

    natural... 18

    Sistemas de medicin y

    flujo.. 19

    Vlvulas de

    cierre. 22

    Vlvulas de seguridad. 22

    Vlvulas

    reguladoras... 23

    Filtros. 23

    Red interior detubera. 24

    Quemadores. 25

    Ventilador de tiro

    forzado.... 26

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    Ventilador recirculador de gases 27

    Calentador de aire con condensado.. 27

    Calentador de aire con

    vapor..... 27Calentador de aire regenerativo. 28

    Ciclo de

    potencia.. 29

    Ciclo de potencia de

    vapor.. 29

    Ciclo

    Rankine 29Ciclo Rankine regenerativo con recalentamiento

    intermedio 30

    Maquinas trmicas 31

    Calor 32

    Transferencia de

    calor. 32

    Temperatura. 34

    Eficiencia. 34

    Poder calorfico. 37

    Teora inorgnica de la

    combustin...... 38

    Llama..... 40

    Temperatura de la llama. 41

    Gasodinamica de la

    combustin 42Emisividad de la

    llama. 42

    Aire de combustin.. 44

    Exceso de 45

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    aire..

    Poder calorfico del aire... 45

    Gas

    natural 45Anlisis

    ORSAT 47

    ASME PTC 4.1. 49

    Definicin de trminos bsicos.. 60

    Sistema de Variables 63

    Variable. 63

    Conceptualizacin de la variable 63Operacionalizacin de la

    variable.. 63

    CAPITULO III.

    MARCO METODOLOGICO

    Tipos de investigacin............................................................................ 65

    Diseo de la

    Investigacin...................................................................... 66

    Unidad de

    anlisis 67

    Tcnica para la recoleccin de

    informacin. 68

    Procedimiento de la

    investigacin........................................................... 70

    CAP TULO IV

    ANLISIS DE LOS RESULTADOS

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    Conversin a gas de las calderas de PLANTA CENTRO

    CORPOELEC 74

    Objetivo nmero 1: condiciones actuales de las calderas 3 y 4 de

    PLANTA CENTROCORPOELEC.. 75Sistema de alta

    presin... 75

    Economizador.. 75

    Domo..... 75

    Evaporador... 75

    Sobrecalentadores. 75

    Recalentador 76Sistema de aire

    gases.. 78

    Ventilador de tiro

    forzado.... 78

    Precalentadores de

    aire.. 79

    Precalentadores de aire con condensado.. 79

    Precalentador de aire con

    vapor 79

    Calentador de aire regenerativo. 79

    Ventilador recirculador de gases 80

    Combustible pesado 80

    Quemadores. 81

    Objetivo nmero 2: comportamiento de eficiencia del fuel ol y gas

    natural. 82Prdida del Gas de combustin

    seca 83

    Prdida debido a la humedad de la combustin de

    hidrgeno. 83

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    Prdida por radiacin y

    conveccin... 85

    Prdidas "No contabilizadas". 85

    Utilizando datos de eficiencia decaldera. 85

    Objetivo nmero 3: parmetros tcnico - econmicos para la

    conversin a gas de las calderas 3 y 4 de PLANTA CENTRO

    CORPOELEC...... 89

    Combustible.. 93

    Mantenimiento.. 95

    Generacin... 100Objetivo nmero 4: establecer las estrategias para la conversin a

    gas de las calderas de PLANTA CENTRO-

    CORPOELEC 102

    Revisin de transferencia de calor entre zonas radiante y

    convectiva 102

    Evaluacin de la habilidad de los materiales (tubos, economizador,

    sobrecalentador) para las nuevas

    temperaturas. 103

    Estudio de dilataciones estructurales frente a nuevas

    exigencias... 105

    Revisin y adecuacin de equipos de la

    caldera 105

    Anlisis adicionales. 106

    CONCLUSIONES................................................................................... 107

    RECOMENDACIONES.......................................................................... 108BIBLIOGRAFA....................................................................................... 109

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    Cuadro NDICE DE TABLAS Pg.

    1 Contenido del gas natural 46

    2 Cuadro de operacionalizacion de la variable. 52

    3Aplicacin factores para convertir el anlisis de Gas hmedo

    para secar Gas base76

    4Aplicacin anlisis tpico para los combustible fsiles

    comunes.76

    5 Datos tomados de la unidad Nro. 3. 81

    6 Datos tomados de la unidad Nro. 1. 82

    7 Resultados de la cromatografa de gases 83

    8 Anlisis de combustible pesado 84

    9 Normalizacin de gases 85

    10 Normalizacin de gases 8611 Demanda de energa vs gas equivalente 88

    12 Especificacin de las lneas de tubera 89

    13 Especificacin de medidores de flujo 90

    14 Especificaciones de los quemadores 91

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    15Evolucin de costos de combustible y comparacin de

    costos fuel ol y gas natural92

    16 Costos de actividades de mantenimiento con fuel ol 93

    17 Costos de actividades de mantenimiento con gas natural 96

    18Generacin en el mes de marzo 2013 PLANTA CENTRO

    CORPOELEC99

    Figura NDICE DE FIGURAS Pg.

    1 CalderaAcuotubular 15

    2 Sistema de medicin de flujo 20

    3 Sistema de medicin de energa total. 21

    4 Vlvula de seguridad. 22

    5 Vlvula reguladora. 23

    6 Filtros.. . 24

    7 Esquema del quemador RSFC 26

    8 Esquema de CAC.. 27

    9 Esquema de CAR o LUVO 28

    10 Esquema del ciclo Rankine.. 30

    11 Esquema del ciclo Rankine regenerativo con recalentamiento

    intermedio.. 3112 Principio de mquinas trmicas.. 31

    13 Mecanismo de combustin de metano.. 39

    14 Reaccin y poder calorfico de varios hidrocarburos 40

    15 Temperatura de la llama de varios componentes. 41

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    16 Representacin de gasodinamica del quemador.. 42

    17 Emisividad de la llama segn su combustin. 44

    18 Poder calorfico del gas natural 47

    19 Calderas 3 y 4. 7020 Entradas y salidas de calor de la caldera 72

    21 Perdidas principales de calor en la calderas.. 73

    22 Radiacin y perdidas por conveccin para vario tamaos de

    calderas.. 79

    23 Grafica de sustitucin recomendadas de tubos en las

    paredes de la caldera 102

    Autor: Daniel lvarez. Tutores: MSc. Davison Matos, MSc. Yorvis Velzquez y

    Ing. Jorge Martnez, Evaluacin Tcnica - Econmica para la conversin a

    gas de las calderas 3 y 4 de PLANTA CENTRO - CORPOELEC. Universidad

    Nacional Experimental Rafael Mara Baralt, Trabajo especial de grado para

    optar al ttulo de Ingeniero de gas. Los Puertos de Altagracia, Septiembre

    2013.

    RESUMEN

    La presente investigacin tiene como objetivo general, Evaluar la factibilidad

    tcnica econmica para la conversin a gas de las calderas 3 y 4 de Planta

    Centro-CORPOELEC. sta investigacin se considera descriptiva segn,

    Hernndez, Fernndez y Baptista (2006), los estudios descriptivos miden, evalan o

    recolectan datos sobre diversos aspectos, dimensiones o componentes delfenmeno a investigar. El diseo de la investigacin se considera de campo no

    experimental y de proyecto factible, segn Chvez (2001), ya que los datos

    necesarios para el estudio son tomados directamente desde la organizacin, pero

    sin influir en ella a travs de un instrumento recoleccin de datos, diseados para tal

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    fin. La unidad de anlisis corresponde a las unidades 3 y 4 de PLANTA CENTRO

    CORPOELEC, adems de la unidad 1 para el estudio de la experiencia de

    conversin de gas natural. La gestin para la conversin a gas de calderas resulta

    de gran valor para la produccin debido a que a travs de ella se puede obtenerfcilmente reduccin de costos y emisiones de gases invernadero, as a travs de

    enlaces poder comparar las calderas existentes en la empresa y determinar la

    productividad de cada una de ellas. Para realizar la conversin a gas natural de las

    calderas de PLANTA CENTRO - CORPOELEC es recomendable seguir una serie

    de etapa con estudio especializados los cuales ayuden a evaluar las fallas que se

    puedan presentar en el proceso de conversin y la puesta en marcha del bloque de

    servicio.

    Palabras clave: Conversin a gas Calderas Generadores de Vapor -

    Eficiencia.

    XV

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    1

    INTRODUCCIN

    El panorama energtico internacional evoluciona aumentando

    continuamente la demanda de energa como consecuencia del crecimientomundial de la poblacin, aumento de la calidad de vida en los pases

    desarrollados y sub desarrollados, mayores expectativas de vida, gran

    desarrollo industrial de ciertos pases. En definitiva, el desarrollo de los

    pases siempre est vinculado a un aumento de la demanda energtica que

    viene siendo imparable en todo el mundo desde el comienzo de la revolucin

    industrial.

    El uso racional de energa implica una valoracin del recursoenergtico en la cadena productiva, una generacin de una cultura de ahorro

    y una implementacin de acciones para mejorar la eficiencia de los equipos

    consumidores de recursos energticos, as como tambin el diseo de

    estrategias de sustitucin de energticos. Los recursos energticos utilizados

    en el mundo con mayor frecuencia son aquellos que son agotables y, por lo

    tanto, deben ser valorados responsablemente para garantizar a las

    generaciones venideras las adecuadas condiciones de subsistencia. En este

    sentido, el uso racional de la energa es una alternativa orientada a eliminar

    el desperdicio y el uso innecesario de la misma, sin disminuir la calidad de

    vida de los habitantes.

    Las centrales termoelctricas consisten en una caldera, en la que se

    quema el combustible para generar calor que se transfiere a unos tubos por

    donde circula agua, la cual se evapora. El vapor obtenido, a alta presin y

    temperatura, se expande a continuacin en una turbina de vapor, cuyo

    movimiento impulsa un alternador que genera la electricidad. Luego el vapores enfriado en un condensador donde circula por tubos agua fra de un

    caudal abierto de un ro o por torre de refrigeracin.

    Es de vital importancia dar a conocer entre otras cosas las ventajas

    del gas natural con respecto a los combustibles buscando el mejoramiento

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    de la industria y el uso racional de energa que permite maximizar la

    productividad, eficiencia y la competitividad de las empresas, as como

    ayudar a reducir el impacto ambiental, puesto que redundan directamente en

    la disminucin de la emisin de gases de efecto invernadero asociados conlos procesos de generacin elctrica y de calor.

    En Venezuela en los ltimos aos se han incrementado las normas y

    leyes con respecto a la prevencin del medio ambiente aplicable tanto a

    empresas pequeas como grandes. Tal como es caso de La empresa

    CORPOELEC, que es una empresa elctrica socialista del estado

    venezolano, adscrita al ministerio del poder popular de energa elctrica, es

    una institucin que nace con la visin de reorganizar y unificar el sectorelctrico venezolano a fin de garantizar la prestacin de un servicio elctrico

    confiable, incluyente y con sentido social. El objetivo de la investigacin

    surge con la necesidad de evaluar la viabilidad tecno econmico para la

    conversin a gas de las calderas 3 y 4 de Planta Centro-CORPOELEC.

    Se debi comprender los diferentes estatutos de los cdigos

    internacionales para el anlisis de conversin para este tipo de recipientes;

    por lo tanto esta evaluacin fue regida bajo las especificaciones del cdigo

    A.S.M.E. (American Society of Mechanical Engineers), tanto para las pruebas

    de eficiencia (ASME PTC 4.1) como para los aspectos tcnicos (ASME Boiler

    & Pressure vessel code).

    De acuerdo a lo anteriormente planteado, la presente investigacin se

    presenta de la siguiente manera:

    El Captulo I: Establece las caractersticas del caso tomado en el

    estudio, sus objetivos, la pertinencia e importancia de la investigacin as

    como su delimitacin en un intervalo espacio-tiempo determinado.El Captulo II: Muestra ciertos trabajos relacionados directos e

    indirectamente con el tema que apoyan la consecucin del estudio realizado,

    los diferentes fundamentos tericos existentes, los trminos que han sido

    involucrados al tema y el anlisis del sistema de variable.

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    El Captulo III: Plantea el tipo de investigacin y su diseo, la

    poblacin y la muestra, el instrumento de recoleccin de la informacin.

    El Captulo IV: Se presenta las estrategias para la conversin a gas de

    las calderas con todos los anlisis demostrados a lo largo de la investigacin,muestra la presentacin de los resultados, su anlisis y discusin. Por ltimo,

    se presentan las conclusiones del trabajo y las recomendaciones producto

    del anlisis de la problemtica presente, el listado de referencias

    bibliogrficas que fundamentaron la investigacin y los anexos que brindan

    soporte a los aspectos tratados en el estudio.

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    CAPITULO I

    EL PROBLEMA

    Planteamiento del problema

    A principios de los aos veinte, en la industria se inici la aplicacin de

    temperaturas de proceso, presiones, reactivos y otras condiciones que

    estaban ms all de las caractersticas de los materiales existentes en esos

    das, para ese entonces no se contaba con intercambiadores de calor mucho

    menos los materiales y aleaciones para llevar a cabo su fabricacin, lo cualllego a ser falta debido a los procesos que se ejercan para ese entonces en

    el sector petrolero y energtico.

    Las calderas son dispositivos de ingeniera diseados para generar

    vapor debido a una transferencia de calor, proveniente de la transformacin

    de la energa qumica del combustible mediante la combustin, en energa

    utilizable (calor), y transferirla al fluido de trabajo (agua en estado lquido), el

    cual la absorbe y cambia de fase (se convierte en vapor).

    Estas forman parte de los equipos ms usados en la industria a nivel

    mundial y los mayores responsables de consumo de combustibles en este

    sector, por lo tanto, mantenerlas trabajando con una buena eficiencia redita

    beneficios importantes para cualquier empresa. Generadores de vapor es un

    trmino que est siendo utilizado en la actualidad para reemplazar la

    denominacin de caldera. El cual indica al conjunto de equipos compuestos

    por, horno u hogar, cmaras de agua o evaporador, quemadores,

    sobrecalentadores, recalentadores, economizador y precalentador de aire.Se comprende que el trmino de caldera ha sido por mucho tiempo

    utilizado, lo cual es muy comn la confusin entre caldera y generador de

    vapor, pero la diferencia es que el segundo genera vapor sobrecalentado

    (vapor seco) y el otro genera vapor saturado (vapor hmedo). En la mayora

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    de las empresas e incluso en de uso domstico las calderas o generadores

    de vapor funcionan con el mismo principio con la diferencia en el diseo de la

    mquina. La produccin de vapor a partir de la quema de combustibles

    fsiles se utiliza en todo tipo de industrias de transformacin de materiasprimas y en las centrales termoelctricas.

    A travs del tiempo se ha desarrollado en base a la energa qumica

    almacenada por la naturaleza en los combustibles fsiles y actualmente

    depende de su disponibilidad, comercializacin y empleo. El carbn mineral

    impulso la revolucin industrial y suministr la energa que cambi el mundo

    en el siglo XIX; en el siglo XX, el petrleo se convirti en el oro negro que

    domin la civilizacin y determin el ritmo de la economa del planeta.Teniendo en cuenta que el desarrollo de la tecnologa y la evolucin

    de los precios del petrleo han permitido la explotacin, transporte y

    distribucin del gas natural con todas sus ventajas y posibilidades tcnicas,

    econmicas y ecolgicas, convirtindolo en el combustible del siglo XXI. De

    modo que se han realizado experiencias de conversiones a gas en calderas

    de diferentes empresas a todo lo largo y ancho del mundo con resultados

    satisfactorios.

    Cabe considerar que hay pases lderes en el tema del uso racional de

    la energa y la utilizacin del gas como combustible, entre ellos tenemos:

    E.E.U.U. toda la UNIN EUROPEA, JAPN y otros que sufren las

    consecuencias de la escasez de energa y deben utilizarla de la forma ms

    eficientemente posible. Entre los pases de habla hispana que han trabajado

    ms en esta rea son Mxico y Espaa. Entre las instituciones importantes

    que han escrito documentos relacionados al tema, se tienen: NALCO ITALY,

    CADEM, Ministerio de Industria y Energa de Espaa, SPIRAX-SARCO,ENERBUS.

    De igual modo, en Mxico, se observaron datos de las plantas de

    servicio pblico y de los autos productores en el 2009, se generaron 216,456

    GWh (Giga Watts) a partir de fuentes combustibles. Para lograr dicha

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    generacin, se consumieron 1,919,697 TJ (Toneladas Joule) de

    combustibles fsiles y renovables, resultando en una eficiencia global de

    40.6%. Entre 2000 y 2009, la eficiencia global de las plantas de generacin

    de electricidad aument 5.7 puntos porcentuales.Para ilustrar mejor en Venezuela, existen empresas de gran

    envergadura como PDVSA (Petrleos de Venezuela) y CORPOELEC

    (Corporacin Elctrica) disponen de calderas en sus procesos tanto para

    generacin de energa como para el calentamiento de petrleo, he inclusive

    CORPOELEC usa este vapor para cumplir ambas funciones, tambin existen

    gran variedad de empresa que manejan calderas, pero usan agua para los

    procesos de aceites, plsticos, entre otros materiales pero siempre bajo elmismo principio.

    La empresa CORPOELEC, es una empresa elctrica socialista del

    estado venezolano, adscrita al ministerio del poder popular de energa

    elctrica, es una institucin que nace con la visin de reorganizar y unificar el

    sector elctrico venezolano a fin de garantizar la prestacin de un servicio

    elctrico confiable, incluyente y con sentido social.

    Con una planta termoelctrica ubicada en el centro del pas,

    especficamente en Punta Morn, distrito Juan Jos Mora (Estado

    Carabobo), denominada Planta Centro, la cual est en operacin desde el

    ao 1978, y es el complejo termoelctrico con mayor capacidad de

    generacin de energa instalada (2000 Mw). Adems cabe destacar que

    dicha planta es la ms grande de Latinoamrica, generados por 5 unidades

    de 400 Mw cada una, a travs de sistemas acoplados por medios de la sub-

    estacin: el Isidro (edo. Falcn), Cabudare (edo. Lara), la arenosa (edo.

    Carabobo) representando el cincuenta y dos por ciento (52%) de laproduccin de CORPOELEC.

    Esta se comprenden en dos etapas; la primera etapa se construyeron

    las unidades 1 y 2 por el consorcio alemn BORSIG, la unidad 1 es la que

    actualmente se encuentra trabajando con gas natural, conversin que se hizo

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    por la empresa italiana ALSTOM POWER, y la segunda etapa figuran las

    unidades 3,4 y 5 construidas por la empresa japonesa BABCOCK & WILCOX

    HITACHI, en esta etapa la unidad 5 se est preparando para el cambio a gas

    natural por UNE en convenio CUBANO-VENEZOLANO, faltando solo as lasunidades 3 y 4 por la conversin, Estas calderas son de tipo acuotubulares

    de dos pasos con recalentamiento que funciona con combustible pesado

    (Fuel Ol Nro. 6).

    Actualmente existen nuevas tecnologas ms eficiente, que no solo se

    refieren al rendimiento trmico de los generadores de vapor, sino todas sus

    ventajas de seguridad, tanto para el personal que labora en estas calderas,

    por ser el gas natural menos agresivo que otros combustible, se reducen loscost y horas de trabajo hombre de mantenimiento, adems de ser amigable

    con el ambiente por la bajas emisiones de CO2, CO y NOx entre otros. Por

    ende y no es de obviar que la conversin a gas de estos generadores de

    vapor, conducir a la eficiencia del ciclo aguavapor, con propsito de

    demostrar que tan eficiente es el gas natural con respecto al combustible

    pesado para evaluar su factibilidad econmica.

    Con esto se ha llegado al ncleo de la importancia del presente

    proyecto el cual radica en lo valioso que sera para la industria

    VENEZOLANA, contar con resultados de una investigacin que evale y

    compare el rendimiento de calderas convertidas a gas natural en

    comparacin al rendimiento obtenido de otros combustibles; conduciendo a

    tomar decisiones fundamentadas con respecto a la conversin a gas natural

    de las calderas en PLANTA CENTRO-CORPOELEC.

    Formulacin del problema

    Con relacin a lo planteamiento anteriormente descrito y teniendo en

    cuenta que uno de los principales objetivos de la empresa elctrica

    venezolana, es obtener el mayor rendimiento posible de los equipos que

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    impactan de manera directa en la generacin de energa elctrica, se hace

    necesario formular la siguiente interrogante:

    Cmo sera la evaluacin tcnica econmica de la conversin a gas de

    las calderas 3 y 4 de PLANTA CENTRO-CORPOELEC?

    Objetivos de la investigacin

    Objetivo general

    Evaluar la factibilidad tcnica econmica para la conversin a gas de las

    calderas 3 y 4 de Planta Centro-CORPOELEC.

    Objetivos especficos

    Diagnosticar la situacin actual de las calderas 3 y 4 de PLANTA

    CENTROCORPOELEC.

    Conocer el comportamiento de la eficiencia del fuel ol y gas natural.

    Analizar los parmetros tcnicos - econmicos para la conversin agas de las calderas 3 y 4 de PLANTA CENTRO CORPOELEC.

    Establecer estrategias para la conversin a gas de las calderas 3 y 4

    de PLANTA CENTRO-CORPOELEC.

    Justificacin de la Investigacin

    En lneas generales la investigacin se realiz con el fin de diversificar

    la matriz de energa primaria y adecuar el consumo energtico a los mejores

    estndares de eficiencia incorporando el gas natural como otra fuente de

    energa alternativa, con el motivo de fortalecer y ampliar el sistema elctrico

    nacional beneficiando a la poblacin venezolana.

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    As mismo, surge la necesidad de fortalecer nuestra industria

    energtica por la creciente demanda de la poblacin, mejorando la eficiencia

    de las calderas de vapor con el uso del gas natural y evaluando la aplicacin

    de tecnologa de cogeneracin para un sostenido desarrollo integralenergtico.

    Por consiguiente la investigacin evaluara los parmetros tcnicos y

    econmicos para la conversin a gas de las unidades 3 y 4 de PLANTA

    CENTRO-CORPOELEC, con el propsito de reducir las problemticas

    referentes a la quema de combustibles fsiles y subsiguiente las emisiones

    de gases invernaderos contribuyendo a el deterioro de la capa de ozono,

    adems disminuir los costos de mantenimiento por ser menos agresivo el gasnatural en comparacin a otros combustibles y asimismo evitar los gases, el

    holln, vanadio y otros agentes contaminantes dainos para la salud tanto

    para el ambiente como para los trabajadores que laboran en estas calderas.

    Es importante sealar que estas unidades tienen ms de 50 aos en

    servicio con equipos que existen desde el principio del arranque de la unidad,

    todo lo mencionado anteriormente perjudica a sistema de generacin de

    vapor bajando su rendimiento y vida til de la mquina, con esto se

    planificara una modernizacin y automatizacin de los equipo de las calderas

    correspondientes a cada unidad generadora.

    Finalmente, se presenta este proyecto de tan vital importancia, cuya

    finalidad es garantizar, ms all de la vialidad que sea en lo tcnico y

    econmico, sino que la maquina trabaje bajo parmetro aceptable y seguro

    desde el punto de vista operacional y humano, no dejando a un lado sus

    ventajas respecto a seguridad y por ultimo pero no menos importante la

    ventajas ecolgicas, teniendo en cuenta estos factores, automticamente nosconducir a que nos brinde un eficiente funcionamiento, cumpliendo la

    funcin correcta, segura y adecuada en el proceso de generacin elctrica.

    Los aportes del estudio estn dados desde los siguientes criterios:

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    En lo social, el beneficio es directamente con la comunidad, debido a

    que si el sistema de generacin elctrica posee un buen rendimiento,

    garantiza el fluido de electricidad para todas las comunidades involucradas al

    cual la empresa suministra directamente.En lo econmico, esta mejora en el sistema de la caldera influye

    directamente a la empresa de manera que reduce gastos en equipos

    costosos para el sistema actual, si se implementa la mejora, la vida til de las

    calderas y sus sistemas auxiliares sera ms larga.

    En lo tcnico, el procedimiento es de fcil manejo y el sistema

    operativo es ergonmico, el mantenimiento es ms cmodo desde el punto

    de vista ambiental menos contaminante de la caldera.En lo acadmico, con la propuesta de la EVALUACION TECNICA-

    ECONOMICA PARA LA CONVERSION A GAS DE LAS CALDERAS 3 Y 4

    PLANTA CENTRO-CORPOELEC, el conocimiento terico-prctico para los

    autores y los lectores de esta propuesta, ser enriquecido puesto que esta

    elaboracin metodolgicamente est redactada para la buena comprensin

    del lector sin importar la rama acadmica que este domine.

    En el marco metodolgico aporta la creacin de mtodos y sistemas

    para la conversin a gas natural de calderas de vapor en PLANTA CENTRO-

    CORPOELEC para la produccin de energa, que servirn como base de

    otros estudios e investigaciones, al proporcionar una herramienta que

    ayudara a una evaluacin tcnica - econmica en calderas de la generacin

    de energa elctrica.

    Ahora bien, desde un punto de vista prctico, la presente investigacin

    tiene como finalidad la conversin a gas natural de las calderas en PLANTA

    CENTRO-CORPOELEC para la generacin de energa elctrica parafortalecer nuestra creciente industria nacional de manera efectiva, siendo

    este de gran aporte innegable de la incursin en el rea generacin y

    eficiencia energtica, como profesional de ingeniera de gas.

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    Delimitacin de la investigacin

    Delimitacin espacial

    La investigacin se desarroll en la Universidad Nacional Experimental

    Rafael Mara Baralt, ubicada en los Puertos de Altagracia del municipio

    Miranda del Estado Zulia en conjunto a PLANTA CENTRO-CORPOELEC,ubicada en el centro del pas, en Punta Morn, distrito Juan Jos Mora

    estado Carabobo.

    Delimitacin temporal

    La investigacin se llev a cabo en el periodo comprendido entre

    Marzo de 2013 a septiembre del 2013.

    Delimitacin conceptual

    El estudio de la conversin a gas natural de las calderas en Planta

    Centro-CORPOELEC para la generacin de energa elctrica. Enmarcada en

    el rea de energa del Proyecto de Ingeniera y Tecnologa. (PIT). Para ello

    se destacan aportes tericos hechos por: Ing. Percy Castillo Neira (2010),

    Manual de operacin y Mantenimiento Alstom Power (2000), Secretaria deEnerga de los Estados Unidos Mexicanos (2009), entre otros.

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    CAPTULO II

    MARCO TERICO

    Antecedentes de la investigacin

    M. Golato, F. Colombres y otros. (2008) Revista Industrial y Agrcolade Tucumn Metodologa de clculo de la eficiencia trmica de

    generadores de vapor se desarroll un mtodo matemtico determinstico

    de procesamiento de registros experimentales, aplicable a un sistema

    generador de vapor y recalentador de aire en estado estacionario, que opere

    con uno o dos combustibles simultneamente, para determinar la eficiencia

    trmica del mismo y la eficiencia con la que se oxida el combustible, como

    as tambin el rendimiento del intercambiador de calor.

    La mecnica de procesamiento se basa en la resolucin de los

    balances de materia y energa sobre los diferentes equipos que conforman el

    sistema. Esta metodologa es aplicable aquellos generadores de vapor que

    empleen como combustible, bagazo, gas natural o ambos (caldera mixta).

    Los resultados del clculo de la eficiencia trmica de diferentes generadores

    de vapor para cada tipo de combustible procesado, empleando para ello

    datos de diversos ensayos experimentales. Como validacin de esta

    metodologa, se contrastan estos valores de eficiencia con los obtenidossegn el cdigo propuesto por la American Society of Mechanical Engineers

    (ASME).

    De esta manera aportando a la investigacin un metodologa en la

    parte tcnica, adoptando los procedimientos necesarios para la

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    determinacin de eficiencia de calderas a gas y/o otros combustibles,

    asimismo establecer la eficiencia de la combustin, arrojando los valores de

    rendimiento trmico del ciclo.

    V. Arrollo (2007) Beneficios de lassustitucin de petrleo residual porgas natural en caderas de vapor este trabajo se bas en las ventajas que

    traer la sustitucin de petrleo Nro. 6 por gas natural en el mbito

    econmico, comparando costos de combustible, mantenimientos, beneficios

    en el rea de seguridad y ecolgicas.

    Se plante lo equipos y modificaciones necesarias para el cambio,

    calculando el costo de la inversin en dos (2) casos, cambio a gas natural en

    una caldera pirotubular de 900 BHP (Boiler Horse Power) y una calderaacuatubular de 50 T/H (Toneladas Hour), planificado los pasos a seguir para

    el cambio en ambos casos. Se calcul el ahorro de costo de combustible y

    de mantenimiento, a su vez el tiempo de recobro de la inversin.

    Como resultado se obtuvo que para la caldera pirotubular, se

    necesitaba adaptar los quemadores a un kit de conversin y complementar

    con un tren de vlvulas y controles, se construy un tendido de tuberas para

    el gas natural y se dej instalado las lneas de combustible pesado como

    respaldo, se calcul como ahorro total de 154.810 U$/ao entre costos de

    combustible, energa dejada de consumir y limpieza de tubos, con un retorno

    de la inversin en casi dos aos.

    Este trabajo aporto al mtodo de realizacin de la propuesta mediante

    el anlisis de resultados en el mbito econmico y a plasmarlos en la

    investigacin de una manera fcil de apreciar.

    ALSTOM POWER (2006) Conversin a Gas de la Caldera Nr. 1,

    Contrato Nr. 2000-037-13250PC, Commessa API Nr. 11633 El proyecto deconversin a la combustin dual (Fuel ol y Gas Natural) y otras mejoras de la

    caldera N 1 de la Central Termoelctrica de Planta Centro ha sido

    desarrollado por Alstom Power sobre la base del Contrato N 2000-0037-

    13250.

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    A efecto de la transformacin de la caldera para su conversin a la

    combustin dual, se ha efectuado la verificacin de las condiciones

    esperadas de las temperaturas del vapor y del metal en las distintas

    secciones de pasaje de los gases. Como resultado de esta verificacin, hansido reemplazadas aquellas partes donde la temperatura del metal esperada

    en las nuevas condiciones de operacin es mayor de la temperatura de

    diseo original (los tubos a ms alta temperatura del sobrecalentador SH2 y

    el colector de salida del mismo). En todas las otras secciones, la temperatura

    esperada del metal, sea calculado con gas natural como con aceite

    combustible pesado, o con cualquier proporcin posible de los combustibles,

    no ser mayor a las mximas admitidas, segn el cdigo ASME, para losmateriales instalados.

    De igual manera que los anteriores antecedentes, contribuyo como

    base fundamental para esta investigacin, ya que este proyecto es la

    experiencia de la empresa del objeto de estudio reflejada en esta

    investigacin, desde el aspecto tcnico hasta la generacin de la propuesta.

    Bases tericas

    Conversin a gas de calderas

    Las empresas industriales que tenga calderas quemando Petrleos

    residuales o disel y que tengan acceso al gas natural, podrn optar por

    cambiar de caldera a otra nueva que lleve incorporando un quemador para

    gas o cambiar (algunos casos adaptar) el quemador existente para que

    pueda quemar gas natural. La eleccin depender de la antigedad, estadode la caldera, lmite de capacidad, entre otros. (Arroyo V.)

    Calderas

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    Una caldera o generador de vapor es una mquina trmica que

    produce vapor a una presin mayor que la atmosfrica. A la mquina le entra

    una energa (airecombustible) la cual se transfiere a una sustancia de

    trabajo (frecuentemente agua) efectundose el proceso de evaporacin, cuyomecanismo de transferencia de calor depende del tipo de Caldera (Meja J.)

    Calderas Acuotubulares

    En este tipo de unidad, los productos de la combustin rodean a los

    bancos de tubos y el agua circula por el interior de dichos tubos. Manejan

    presiones de operacin de 0-150 bares, 0-2200 PSIG.Estas son las grandes calderas de alta presin utilizadas para la

    generacin de energa en la industria. Los gases calientes de los

    quemadores pasan alrededor de los bancos de tubos verticales que

    contienen el agua. Las calderas son de forma rectangular y los tubos estn

    conectados a un tambor de agua en la parte inferior y a un colector de vapor

    en la parte superior. Normalmente hay un sobrecalentador por encima de la

    cmara principal de combustin. Los productos son por lo general por

    encima de 20.000 kg/h. Debido a factores econmicos, las calderas trabajan

    con carbn pulverizado o petrleo. Algunas han sido convertidas a gas,

    tambin pueden trabajar con dos quemadores de combustible (Rosaler M.).

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    Figura 1. Calderas Acuotubulares. Fuente: Mejas R. (2006)

    Economizador

    Esta por tubos colocados en forma de serpentines, los cuales van a

    absorber el calor producido en la cmara de combustin para transmitirlo alagua de alimentacin que circula dentro de los tubos de este elemento, es de

    tipo de tubos horizontal continuos y ubicados debajo de la seccin horizontal

    del precalentador. El economizador est dispuesto como de contracorriente

    del gas y agua; siendo el caudal de agua dentro de ste de tipo ascendente

    hacia el domo pasando por los tubos longitudinales, tiene un rea de

    calentamiento de 8.790 m2, este es el primer componente que se encuentra

    en el generador de vapor en sentido del agua y el ultimo en el sentido del

    flujo de los gases generados por la combustin (CORPOELEC).

    Domo

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    Es un recipiente cilndrico que comunica con el evaporador con los

    sobrecalentadores. Consiste en separar el vapor y el lquido por medio de

    separadores centrfugos de vapor Babcock y Wilcox con el propsito de

    purifica el vapor de agua lquida, espuma y materias solidas en suspensinque se ascienden a travs del evaporador, las tuberas de agua de

    alimentacin de la descarga del economizador estn conectadas con

    boquillas en ambos extremos del domo y el agua es alimentada

    uniformemente dentro del domo por tuberas internas de alimentacin

    instaladas en el mismo, existen tres conductos descendentes a ambos lados

    y en el centro del tambor para que el agua del tambor pueda circular con

    uniformidad. El dimetro de los conductos descendentes est proyectadopara que produzca una prdida de presin menor y para aumentar la carga

    hidrulica efectiva, este tiene: dimetro interno de 1,829 m con un largo de

    19,8 m y espesor de 187 mm hecho con material SA-299 (CORPOELEC).

    Sobrecalentadores

    Son intercambiadores de calor compuestos por haces de tubos

    colocados sucesivamente en los diferentes pasos de gases de la caldera y

    absorben calor de estos a travs de los diversos procesos de transferencia

    de calor, se compone de una seccin primaria, secundaria y terciaria con dos

    atemperadores para controlar la temperatura del vapor, instalados entre la

    descarga del sobrecalentador primario y la admisin del secundario y otro en

    la descarga del sobrecalentador secundario y la admisin del terciario, el

    sobrecalentador primario tiene una rea de transferencia de 1.739 m2, el

    secundario 2.260m2 y el terciario 3.450m2 (CORPOELEC).

    Evaporador

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    Est conformado fundamentalmente por las cuatro paredes de tubos

    envolventes de horno. Es en el evaporador donde se produce la mayor

    transferencia de calor en la caldera, ya que est expuesto directamente a la

    radiacin producida en el proceso de combustin, la cual es absorbida porlos tubos y transferida al agua para evapore completamente y pase al domo

    en condicin de vapor saturado (CORPOELEC).

    Recalentador

    Es de tipo de tubos continuo horizontal. La seccin de baja

    temperatura est situada en una etapa interior del paso de la caldera, encimadel economizador, y la seccin de alta temperatura es situada encima de

    sobrecalentador terciario y dispuesto en contracorriente, al elevar la

    temperatura del vapor que ya realizo el trabajo en la turbina de alta presin,

    llevndolo de nuevo a los valores de sobrecalentamiento requerido para

    luego aprovechar esa energa en la turbinas de media y baja presin, tiene

    un rea de calentamiento de 12.840 m2 (CORPOELEC).

    Estacin de gas Natural

    Las plantas industriales pueden recibir el Gas Natural de las Redes de

    Distribucin o directamente de los Gasoductos de Transporte, segn las

    circunstancias de ubicacin geogrfica, rangos de consumo, normas y

    procedimientos existentes y condiciones de comercializacin, en estas

    estaciones de gas es donde se filtran partculas y gotas, se miden y registran

    flujos, se controla calidad y se regulan los niveles de presin a losestablecidos requeridos en circuitos de distribucin las Redes de Distribucin

    domiciliarias e industriales.

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    Los sistemas de distribucin difieren segn las presiones con que

    operan y el material de las tuberas. Respecto de las presiones de

    distribucin, las redes pueden ser:

    Redes de Alta Presin: se considera Alta Presin, a todo suministro

    que supere los 1.96 bares (2 Kg/cm2), y est destinado a abastecer

    consumos industriales y a alimentar redes de media y baja presin.

    Redes de Media Presin: se considera Media Presin, cuando el

    suministro est comprendido entre 0.454 bares (0.5 Kg/cm2) y 1.96 bares (2

    Kg/cm2) y se dimensionan de forma tal que en ningn punto de la red setenga un valor menor que el lmite inferior, porque esta es la mnima presin

    con que trabajan los reductores en las instalaciones domsticas.

    Redes de Baja Presin: las redes de Baja Presin, son las que

    alimentan directamente a los artefactos de consumo a una presin de 19

    mbar (0.020 Kg/cm2).

    El primer paso en el circuito interno de gas natural en plantas

    industriales lo constituye la Estacin de Regulacin y Medicin Primaria

    (E.R.M.P) donde se efectan 3 operaciones principales para

    acondicionamiento del gas suministrado a las mejores condiciones

    requeridas en cada planta industrial:

    Limpieza de las impurezas contenidas en el gas recepcionado y que

    se presentan como partculas y gotas.

    Regulacin de la presin a los niveles requeridos en los sistemas decombustin.

    Medicin fiscal del flujo de gas natural para efectos de facturacin y

    evaluacin de costos operativos (Castillo P.).

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    Sistemas de medicin de flujos

    La medicin del flujo de gas natural en la ERMP sirve para efectos de

    medicin fiscal y transferencia de custodia, por lo cual los contadores quesern admitidos debern estar homologados y verificados por las autoridades

    correspondientes, y sern autorizados de acuerdo con las normas que

    establezca la Empresa suministradora de gas, pero tambin resulta de la

    mayor importancia para desarrollar una efectiva gestin energtica en

    plantas industriales.

    Distancia mnima 20D Distancia mnima 10D1 Vlvula de accionamiento 16 Vlvula de cierre

    2 Junta dielctrica 17 Vlvula de cierre

    3 Manmetro 18 Manmetro de tres vas de

    comprobacin

    4 Vlvula de cierre 19 Registrador grafico de presin y

    temperatura

    5 Filtros 20 Termmetros

    6 Vlvula de cierre 21 Contador

    7 Manmetros diferencia 22 Vlvula ByPass del contador

    (PRECINTADA)8 Vlvula de seguridad mxima y

    mnima

    23 Vlvula de cierre final

    9 Piloto o monitor de mando del

    regulador

    24 Puesta a tierra

    10 Regulador de presin 25 Diafragma para la medicin de

    volumen inst. (CONTADOR)

    11 Vlvula de purga de presin 26 escape a la atmosfera

    12 Vlvula de seguridad de

    resorte

    27 Intercambiador de presin

    13 Vlvula de laminacin

    14 Manmetro

    15 Vlvula de seguridad de sobre

    presin al cierre

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    Figura 2. Sistemas de medicin de flujos. Fuente: Perry Castillo. (2011)

    Para definir las caractersticas del sistema de medicin debe tomarse

    en cuenta que el transporte y distribucin de gas se contabiliza en volumen,

    pero en el uso industrial lo que cuenta son las unidades energticas; por esta

    razn, se conforman sistemas de medicin de energa total, como el que se

    muestra en la figura.

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    Figura 3. Sistemas de medicin de energa total. Fuente: Perry Castillo. (2011)

    El medidor utilizado registra una lectura que es procesada en una

    Unidad Correctora que recibe seales de temperatura, presin y anlisis

    cromatogrfico del gas natural para entregar un valor en unidades

    energticas por unidad de tiempo (Castillo P.).

    Vlvulas de cierre

    Las vlvulas son siempre elementos imprescindibles de toda

    instalacin, ya que afectan a la manutencin, entretenimiento y reparacin de

    eventuales averas (Castillo P.).

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    Vlvulas de seguridad

    Son vlvulas interceptadoras automticas, de rearme manual, de

    mxima y mnima presin a la salida del regulador, situadas antes de ste, yque garantizan el cierre en caso de sobrepresin o presin insuficiente

    (Castillo P.).

    Figura 4. Vlvula de seguridad. Fuente: Perry Castillo. (2011)

    Vlvulas reguladoras

    Son aparatos que reducen la presin de gas Pe a la entrada del

    aparato, a una presin Ps, inferior a la salida del mismo. Ello es debido a la

    prdida de carga creada por la corriente gaseosa, al hacerla pasar por un

    orificio de seccin S inferior a la del paso de gas a la entrada y salida del

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    aparato. El aparato ms sencillo est constituido por un orificio, ms o menos

    descubierto por un obturador (vlvula o grifo), maniobrado a mano, para

    obtener la presin deseada (Castillo P.).

    Figura 5. Vlvula reguladora. Fuente: Perry Castillo. (2011)

    Filtros.

    Para proteger de la erosin, por las partculas en suspensin en el

    gas, a las vlvulas, reguladoras y elementos de medicin es conveniente la

    instalacin de algn tipo de separador o filtro (Castillo P.).

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    Figura 6. Filtros. Fuente: Perry Castillo. (2011)

    Red interior de tuberas.

    El Gas Natural limpio y seco, a la presin suficiente y adecuada para

    atender convenientemente todos los requerimientos de consumo en planta,

    se distribuye por el sistema de distribucin interno a las Estaciones

    Secundarias y trenes de vlvulas de los puntos de consumo directo, donde

    se acondicionan para las condiciones exigidas por los sistemas decombustin en cada punto de consumo. Esta podr ser ms o menos

    extensa segn existan muchos o pocos puntos de consumo, y las distancias

    de los mismos a la estacin receptora sean ms o menos grandes.

    Si las distancias y los caudales no son importantes y los puntos de

    consumo pocos y prximos, se podr establecer una red con tubos de

    dimetro apropiado para tener una prdida de carga pequea. En este caso,

    la presin de distribucin puede ser la necesaria para los quemadores, y el

    gas puede tomarse de la estacin receptora a dicha presin incrementada

    con las prdidas de carga. Si las distancias y caudales son importantes y los

    puntos de consumo estn espaciados, convendr, en aras a la economa del

    coste de la red de distribucin, tomar el gas de la estacin receptora a

    presin de 2 a 5 kg/cm2, y admitir una fuerte prdida de carga en el clculo

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    de las tuberas. En este caso, la presin ser muy variable en los distintos

    puntos de la red, en funcin de la distancia a la estacin receptora y de las

    variaciones de consumo de los aparatos de utilizacin.

    Como stos necesitan para su buen funcionamiento una presin loms constante posible, obligarn a colocar lo ms prximo a ellos o al

    conjunto de aparatos dentro de la misma nave, un grupo de regulacin de

    presin que, alimentado por la variable y alta presin de la red, alimente los

    quemadores a presin constante y apropiada (Castillo P.).

    Quemador

    Aporta el aire de combustin (comburente) y el combustible, los

    mezcla y produce la combustin. Sus caractersticas dependen del

    combustible, debiendo disponer de los mecanismos de regulacin que

    permitan formar una llama adecuada al hogar o cmara de combustin.

    El quemador de ALSTOM Power, de Ncleo de Llama Estratificada de modo

    Radial, (RSFC), est diseado para quemar aceite atomizado y/o gas natural

    en calderas industriales y de energa con quemadores en pared mientras

    mantiene el rendimiento de la unidad y cumple los requisitos medio

    ambientales de niveles de opacidad, emisiones de xidos de nitrgeno

    (NOx), y monxido de carbono (CO).

    El quemador RSFC aplica tres principios asociados a la combustin de

    combustibles fsiles con bajo NOx.

    Encendido temprano del combustible con condiciones de combustible

    enriquecido

    Graduar el proceso de combustinAumento del tiempo de residencia del combustible

    Para aplicar los principios anteriores, el quemador RSFC inyecta el

    combustible en una corriente concentrada a travs de una tobera de

    combustible rodeada de tres zonas concntricas de aire. Cerca del quemador

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    se consigue el encendido creando un rea de recirculacin cerca de la salida

    de la tobera de combustible en donde hay una zona rica en combustible.

    Para graduar el proceso de combustin, el quemador RSFC

    arremolina el aire de combustin ms fro y de mayor densidad alrededor delms caliente y de menor densidad del ncleo de combustible. Las fuerzas

    centrfugas creadas por el aire de combustin que se arremolina retardan el

    proceso de mezcla con el combustible. El tiempo de residencia del

    combustible dentro de la zona de llama aumenta al regular las velocidades

    que salen por la tobera de combustible y las tres zonas de aire de

    combustin. Las diferencias de velocidades crean modelos internos de

    recirculacin dentro de la llama (ALSTOM POWER)

    Figura 7. Esquema del quemador RSFC. Fuente: ALSTOM POWER. (2001)

    Ventilador de tiro forzado (V.T.F).

    Es un ventilador centrfugo que toma el aire de la atmsfera a 30 C y

    lo succiona para descargarlo en un ducto cuadrado de metal a cierta presin

    baja en mmca (milmetro de columna de agua) para que llegue al hogar

    (CORPOELEC).

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    Ventilador recirculador de gases (V.R.G).

    Es un ventilador centrfugo que absorbe parte de los gases de

    combustin y lo inyecta por debajo del generador de vapor para subir latemperatura en el hogar y disminuir el consumo de combustible

    (CORPOELEC).

    Calentador de aire con condensado (C.A.C).

    Son varios paneles compuesto cada uno por un colector (entrada de

    condensado) superior, unido a otro similar colector inferior (de descarga)mediante tubos con aletas, para una mejor transferencia de calor entre el

    condensado en su interior (proveniente de los CAV) y el aire que pasa entre

    los tubos con aletas (CORPOELEC).

    Figura 8. Esquema de CAC. Fuente: CORPOELEC. (2001)

    Calentador de aire con vapor (C.A.V):

    Son varios paneles compuesto cada uno por un colector (entrada de

    vapor) superior, unido a otro similar colector inferior (de descarga) mediante

    tubos con aletas, para una mejor transferencia de calor entre el vapor en

    su interior (colector de vapor auxiliar) y el aire que pasa entre los tubos con

    aletas (CORPOELEC).

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    Calentador de aire regenerativo (C.A.R) o LUVO

    Es un intercambiador de calor gas-gas, circular, de 5 mts de dimetro

    por uno de alto, que rota a una velocidad de 1 a 3 rpm, debido aun motor acoplado a una caja reductora de engranajes. Estos "luvos" estn

    compuestos por lminas corrugadas (u onduladas) paralelas y concntricas a

    su eje de rotacin. A la entrada y salida del precalentador, se conforma un

    ducto con una pared divisoria longitudinalmente que origina dos secciones

    (canales) en el precalentador: un canal para el aire y otro (en sentido

    contrario) para los gases. A medida que el "Luvo" gira, los gases de

    combustin, que vienen de atravesar y calentar los serpentines deleconomizador, entran al precalentador y pasan paralelamente entre las

    planchas corrugadas y las calientan. Debido al constante giro, estas

    planchas ya calientes, se colocan en el paso o trayectoria del aire, saliendo

    este ltimo con una temperatura de 312C, rumbo al hogar de la caldera para

    la combustin. Luego estas lminas enfriadas por el aire se colocan

    nuevamente, debido a la constante rotacin, en la trayectoria de los gases

    para ser calentadas nuevamente, y as sucesivamente (CORPOELEC).

    Figura 9. Esquema de CAR o LUVO. Fuente: CORPOELEC. (2001)

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    Ciclos de potencia

    Los dispositivos y sistemas usados para producir una salida neta de

    trabajo son llamados motores y los ciclos termodinmicos en que operan sedenominan ciclos de potencia (Renedo C.).

    Ciclo de Potencia de Vapor

    Estos ciclos termodinmicos la energa qumica del combustible es

    transferida al vapor para luego convertirla en trabajo, en este ciclo el fluido se

    mantiene en fase gaseosa la mayor parte del proceso (Cengel Y.).

    Ciclo Rankine

    Es el ciclo ideal para las centrales elctricas de vapor, este ciclo ideal

    no incluye ninguna irreversibilidad interna y est compuesto de los siguientes

    cuatro procesos: Etapa 1, compresin isotrpica en una bomba. Etapa 2,

    adicin de calor a presin constante en una caldera. Etapa 3, expansin

    isotrpica en una turbina. Etapa 4, rechazo de calor a presin constante en

    un condensador.

    El agua entra a la bomba en el estado 1 como lquido saturado y se

    condensa isotrpicamente hasta la presin de operacin de la caldera. La

    temperatura del agua aumenta un poco durante este proceso de compresin

    isotrpica debido a una ligera disminucin en el volumen especfico del agua.

    El agua entra a la caldera.

    Como lquido comprimido en el estado 2 y Sale como vapor

    sobrecalentado en el estado 3. La caldera es bsicamente un gran

    intercambiador de calor donde el calor que se origina en los gases de

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    combustin, reactores nucleares u otras fuentes, se transfiere al agua

    esencialmente a presin constante. El vapor sobrecalentado en el estado 3

    entra a la turbina.

    Donde se expande isotrpicamente y produce trabajo al hacer girar el

    eje conectado a un generador elctrico. La presin y la temperatura del vapor

    disminuyen durante este proceso hasta los valores en el estado 4, donde el

    vapor entra al condensador. El vapor se condensa a presin constante en el

    condensador, el cual es bsicamente un gran intercambiador de calor,

    rechazando el calor hacia un medio de enfriamiento como un lago, un ro o la

    atmsfera (Cengel Y.).

    Figura 10. Esquema de ciclo Rankine. Fuente: Cegel. (2005)

    Ciclo Rankine Regenerativo y recalentamiento intermedio

    Considere una central elctrica de vapor que opera, con dos

    calentadores de agua de alimentacin, uno abierto y otro cerrado, adems de

    un recalentador. El vapor entra a la turbina y se condensa a una presin.

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    Una parte de vapor se extrae de la turbina a para el calentador cerrado,

    mientras que el resto se recalienta a la misma presin, El vapor extrado se

    condensa por completo en el calentador y se bombea antes de mezclarse

    con el agua de alimentacin a la misma presin. El vapor para el calentadorabierto se extrae de la turbina de baja presin a una presin (Cengel Y.).

    Figura 11. Esquema de ciclo Rankine regenerativo con recalentamiento intermedio.

    Fuente: Cengel. (2005)

    Maquinas trmicas.

    Es un dispositivo mecnico que realiza un trabajo intercambiando calor con

    unos manantiales (Martin F.)

    Figura 12. Principio de mquinas terminas. Fuente: Holman. (2000)

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    Calor

    Durante muchos aos se crey que el calor era un componente que

    impregnaba la materia y que los cuerpos lo absorban o desprendan segnlos casos. La llama que se observa en esta vista es una manifestacin del

    calor, pero no es el calor. El calor es un concepto y por lo tanto no se ve. Si

    puedes percibir los efectos del a travs de sus diferentes manifestaciones.

    El calor es por lo tanto una forma de energa. Es la "energa calorfica". Un

    ingls llamado J.P. Joule hall su equivalencia con las unidades del trabajo

    (Castillo P.).

    Transferencia de calor

    Es la energa en trnsito debido a una diferencia de temperaturas en

    un cuerpo o entre cuerpos diferentes. Siempre que exista una diferencia de

    temperatura, la energa se transfiere, de la regin de mayor temperatura a la

    de menor temperatura, De acuerdo con los conceptos de la Termodinmica,

    la energa que se transfiere como resultado de una diferencia de

    temperatura, es el calor (Panana A.).

    Transferencia de calor por conveccin

    Cuando un fluido a TF se pone en contacto con un slido cuya

    superficie de contacto est a una temperatura distinta TS, al proceso de

    intercambio de energa trmica se denomina CONVECCIN (Panana A.).

    Este tipo de mecanismo de transferencia de calor se clasifica en:

    Conveccin libre o natural: ocurre cuando la fuerza motriz procede de

    la variacin de densidad en el fluido como consecuencia del contacto con

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    una superficie a diferente temperatura, lo que da lugar a fuerzas

    ascensionales, el fluido prximo a la superficie adquiere una velocidad

    debida nicamente a esta diferencia de densidades, sin ninguna fuerza

    motriz exterior (Panana A.). Ejemplo: La conveccin en un tanque quecontiene un lquido en reposo en el que se encuentra sumergida una bobina

    de calefaccin.

    Conveccin forzada: tiene lugar cuando una fuerza motriz exterior

    mueve un fluido con una velocidad (v), sobre una superficie que se encuentra

    a una temperatura Ts mayor o menor que la del fluido Tf, como la velocidad

    del fluido en la conveccin forzada es mayor que en la conveccin natural, setransfiere por lo tanto, una mayor cantidad de calor para una determinada

    temperatura (Panana A.). Ejemplo: El radiador de un coche tiene un

    ventilador que mueve el aire y favorece el enfriamiento del agua que

    contiene.

    Transferencia de calor por radiacin

    Mientras que la conduccin y la conveccin trmica tienen lugar slo a

    travs de un medio natural, la Radiacin trmica puede transportar el calor a

    travs de un fluido o del vaco, en forma de ondas electromagnticas o

    fotones como resultado de los cambios en las configuraciones electrnicas

    de los tomos o molculas, estos se propagan a la velocidad de la luz.

    La cantidad de energa que abandona una superficie en forma de calor

    radiante depende de la temperatura absoluta a la que se encuentra y

    tambin la naturaleza de la superficie (Panana A.).

    Ejemplo: El calentamiento del sol a la tierra es un ejemplo claro de

    transferencia de calor por radiacin.

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    Temperatura.

    Es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio

    o fro que puede ser medida con un termmetro. En fsica, se define como

    una magnitud escalar relacionada con la energa interna de un sistema

    termodinmico, definida por el principio cero de la termodinmica. Ms

    especficamente, est relacionada directamente con la parte de la energa

    interna conocida como energa cintica, que es la energa asociada a los

    movimientos de las partculas del sistema, sea en un sentido traslaciones,rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energa

    cintica de un sistema, se observa que ste se encuentra ms caliente; es

    decir, que su temperatura es mayor (Cengel).

    Eficiencia

    Es uno de los trminos ms usados en termodinmica, e indica qu

    tan bien se realiza un proceso de conversin o transferencia de energa. Asi-

    mismo, este trmino resulta uno de los que en general son mal usados en

    termodinmica, adems de ser una fuente de malas interpretaciones. Esto se

    debe a que se usa sin una definicin adecuada. Lo cual se aclara a continua-

    cin y se definen algunas de las eficiencias ms usadas en la prctica.

    El desempeo o eficiencia se expresa en trminos de la salida deseada y la

    entrada requerida, de la siguiente manera:

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    Si acude a una tienda a comprar un calentador de agua, un vendedor

    experto le dir que la eficiencia de uno elctrico es de alrededor de 90 por

    ciento. Es posible que esto sea confuso dado que los dispositivos de ca-

    lentamiento de los calentadores elctricos son resistencias, y la eficiencia destas es de 100 por ciento porque convierten en energa trmica toda la

    energa elctrica que consumen. El vendedor aclarara todo si explicara que

    las prdidas de calor del depsito de agua caliente al are circundante

    equivalen a 10 por ciento de la energa elctrica consumida. La eficiencia de

    un calentador de agua se define como la relacin entre la energa que el

    agua caliente entrega a la casa y la energa suministrada al calentador de

    agua.La eficiencia para un calentador de agua a base de gas, es mucho

    menor que la de un calentador elctrico. Por regla general, la eficiencia de

    equipo que quema combustible se basa en el poder calorfico del

    combustible, el cual es la cantidad de calor liberado cuando se quema por

    completo una cantidad unitaria de combustible y un producto de la

    combustin se enfran a la temperatura ambiente.

    Entonces el rendimiento del equipo de combustin se puede caracterizar por

    la eficiencia de combustin, la cual se define como

    Una eficiencia de combustin de 100 por ciento indica que el

    combustible se quema completamente y los gases residuales salen de la

    cmara de combustin a temperatura ambiente; en consecuencia, lacantidad de calor liberar da durante un proceso de combustin es igual al

    poder calorfico del combustible.

    La mayor parte de los combustibles contienen hidrgeno, que forma

    agua durante la combustin. El poder calorfico de un combustible ser

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    diferente dependiendo de si el agua en los productos de la combustin se

    halla en forma lquida o de vapor. El poder calorfico se denomina poder

    calorfico inferior o LHV (lower heating value) cuando el agua sale como

    vapor, y poder calorfico superior o HHV (higher heating value) cuando elagua en los gases de combustin se condensa por completo, de manera que

    tambin se recupera el calor de vaporizacin. La diferencia entre estos dos

    poderes calorficos es igual al producto de la cantidad de agua y la entalpia

    de vaporizacin del agua a temperatura ambiente. Por ejemplo, los poderes

    calorficos inferior y superior de la gasolina son 44 000 kJ/kg y 47 300 kJ/kg,

    respectivamente.

    Una definicin de eficiencia debera dejar claro si se basa en el podercalorfico inferior o superior del combustible. Las eficiencias de los motores

    de automviles y aviones a reaccin normalmente se basan en poderes

    calorficos inferiores pues regularmente el agua sale en forma de vapor en

    los gases de escape y resulta imprctico intentar recuperar el calor de

    vaporizacin. Por otro lado, las eficiencias de los hornos se basan en

    poderes calorficos superiores.

    La eficiencia de los sistemas de calefaccin de edificios residenciales

    y comerciales se expresa comnmente en trminos de la eficiencia anual de

    utilizacin de combustible, o EAUC, la cual representa la eficiencia de

    combustin y otras prdidas como las de calor hacia reas no calentadas, de

    encendido y de enfriamiento. La EAUC de la mayor parte de los nuevos sis-

    temas de calefaccin es aproximadamente de 85 por ciento, mientras que la

    de algunos viejos sistemas es inferior a 60 por ciento. La EAUC de algunos

    hornos nuevos de alta eficiencia es mayor a 96 por ciento, pero el alto costo

    de stos no se justifica para localidades con inviernos ligeros a moderados.Estas eficiencias se logran al recuperar la mayor parte del calor contenido en

    los gases residuales, condensar el vapor de agua y descargar dichos gases

    con temperaturas bajas de 38C (o 100F) en lugar de casi 200C (o 400F)

    de los modelos estndar.

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    Para los motores de automviles la salida de trabajo se entiende como

    la potencia entregada por el cigeal, pero para las centrales elctricas el

    trabajo producido puede ser la potencia mecnica en la salida de la turbina, o

    la salida de potencia elctrica del generador.Un generador es un dispositivo que convierte energa mecnica en

    energa elctrica, y su efectividad se caracteriza por la eficiencia del

    generador, que es la relacin entre la salida de potencia elctrica y la entrada

    de potencia mecnica. La eficiencia trmica de una central elctrica, la cual

    es de primordial inters en termodinmica, se define como la relacin entre la

    salida neta de trabajo en la flecha de la turbina y la entrada de calor al fluido

    de trabajo. Los efectos de otros factores se incorporan mediante la definicinde una eficiencia global para la central elctrica, a partir de la relacin entre

    la salida neta de potencia elctrica y la tasa de entrada de energa del

    combustible. Es decir,

    Las eficiencias globales estn entre 25 y 30 por ciento para motoresde automviles de gasolina, entre 34 y 40 por ciento para los de disel y

    entre 40 y 60 por ciento para las grandes centrales elctricas (Cengel Y.).

    Poder calorfico

    Tambin llamada potencia calrica de los combustibles queda definida

    como la cantidad de calor liberada por la combustin de una unidad de

    volumen o peso de un combustible y se expresa comnmente en Kg. /Kcal,

    BTU/Lb, BTU/Galn.

    Es necesario el conocimiento de este valor cuando se considera la

    eficiencia trmica del equipo, tanto para producir fuerza como para producir

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    calor; en clculos de determinacin de eficiencia, el valor considerado es el

    poder calorfico neto o poder calorfico inferior, por lo que a continuacin

    hacemos una diferencia entre este y el poder calorfico bruto o superior.

    Teora inorgnica de la combustin

    La energa de disociacin del metano es de 21.500 Kcal/Kmol y hallar

    la misma coincidencia en cualquier otro hidrocarburo, descubrimos el hecho

    extraordinario de que todos los combustibles, mezclas carbono/hidrgeno

    con contenidos variables de impurezas, se disocian en sus componentes

    antes de quemarse, lo que significa que la combustin siempre se produciren forma elemental y bsica, a travs de las reacciones : C + O2 = CO2 y

    2H2 + O2 = 2H2O Todos los combustibles industriales, sin excepcin,

    siempre se quemarn en la misma forma, no interesando para fines prcticos

    las mltiples posibilidades de reacciones intermedias, lo cual simplifica

    totalmente la concepcin, anlisis, evaluacin y control de la combustin.

    La Qumica Orgnica se ocupa del estudio de los componentes que

    forma el carbono, aprovechando la extraordinaria capacidad de combinacin

    que le permite su tetravalencia; al demostrar que los combustibles se

    disocian en sus componentes antes de quemarse, la combustin se

    producir por oxidacin del Hidrgeno y el Carbono, en el campo inorgnico,

    resultando el nombre ms adecuado para esta formidable simplificacin

    tecnolgica: Teora Inorgnica de la Combustin pudiendo ser enunciada

    en la siguiente forma: Todos los combustibles industriales son

    combinaciones carbono/hidrgeno y se disocian en sus componentes antes

    de quemarse, producindose la combustin siempre en forma bsica yelemental: C + O2 = CO2 y 2H2 + O2 = 2H2O

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    Figura 13. Mecanismo de combustin del metano. Fuente: Perry Castillo. (2011)

    Los combustibles industriales son combinaciones variables de carbono

    e hidrgeno, con un contenido, tambin variable, de impurezas. El carbono e

    hidrgeno contenidos en cualquier combustible slido, lquido o gaseoso, sea

    cual fuere la forma qumica en que se encuentren combinados, se disociarn

    a su forma elemental antes de reaccionar con el oxgeno disponible.

    En realidad, las reacciones de combustin del carbono y del hidrgeno

    con el oxgeno, son siempre elementales y nicas: C + O2 = CO2 y H2 +

    O2 H2O Sea cual fuere el compuesto qumico que se encuentre en el

    combustible, se disociar en C y H reaccionando en la forma elemental. Esta

    concepcin simple y bsica, pero a la vez prctica y efectiva de las

    reacciones de combustin, permite efectuar con rapidez y precisin los

    clculos estequiomtricos que facilitarn su adecuado manejo y control. Sea

    un combustible que tenga una composicin por kg. de C Kg. de carbono y H2kg de hidrgeno. En realidad, las reacciones de combustin del carbono y del

    hidrgeno con el oxgeno, son siempre elementales y nicas: C + O2 CO2

    H2 + O2 H20 Sea cual fuere el compuesto qumico que se encuentre en el

    combustible, se disociar en C y H reaccionando en la forma elemental. Esta

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    concepcin simple y bsica, pero a la vez prctica y efectiva de las

    reacciones de combustin, permite efectuar con rapidez y precisin los

    clculos estequiomtricos que facilitarn su adecuado manejo y control. Sea

    un combustible que tenga una composicin por kg. de C Kg. de carbono y H2kg de hidrgeno (Castillo P.).

    Figura 14. Reaccin y poder calorfico de varios hidrocarburos. Fuente: Perry Castillo.

    (2011)

    Llama

    Es el medio gaseoso en el que se desarrollan las reacciones de

    combustin, produciendo radiaciones luminosas de origen tanto trmico

    como qumico, no necesariamente en el espectro visible, que constituyen

    manifestaciones de las condiciones en que se efecta la generacin de calor.

    En trminos prcticos, podramos definir a la llama como "el espaciodonde se realiza la combustin", o tambin, como "la manifestacin visible de

    la combustin", cuando se trata de combustibles slidos y lquidos. La

    mezcla combustible-comburente es la fuente de la llama; el quemador es su

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    creador, vigilante y mantenedor. La creacin y mantenimiento de una llama

    apropiada (Castillo P.).

    Temperaturas de la llama

    Se denomina temperatura terica de combustin, temperatura

    adiabtica de combustin o temperatura de combustin calorfica, a la que se

    obtendra en una combustin estequiometria, con mezcla perfectamente

    homognea y en un tiempo brevsimo que no d tiempo a prdidas

    calorficas con el ambiente (Castillo P.).

    Para el clculo terico de la temperatura adiabtica de llamas seutiliza la siguiente frmula:

    Ta: Temperatura adiabtica de llama;

    PCI: Poder Calorfico Inferior;

    Vg: Volumen de gases de combustin;

    Cp: Calor Especfico de los gases de combustin

    Figura 15. Temperatura de llama de varios componentes. Fuente: Perry Castillo (2011).

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    Gasodinmica de la combustin

    El flujo que emerge de una tobera forma un chorro que acta

    dinmicamente sobre el ambiente que lo rodea, perdiendo velocidad ysuccionando aire o gas de los alrededores. El chorro se proyecta en la

    direccin prevista, perdiendo velocidad y succionando gas de los alrededores

    Figura 16. Representacin de gasodinamica del quemador. Fuente: Perry Castillo

    (2011).

    En calderos acuotubulares la adecuacin de la forma de llama a las

    geometras rectangulares de los hogares de paredes de agua ha permitido

    conseguir una reduccin formidable de sus dimensiones, consiguiendo

    unidades cada vez ms grandes en capacidad de generacin de vapor pero

    mucho ms compactas, ahorrando espacio, materiales y energa, porque

    tambin resultan considerablemente ms eficientes (Castillo P.).

    Emisividad de la llama

    Cuando esta energa alcanza otro cuerpo, parte de ella puede

    reflejarse, otra parte puede ser transmitida a travs del cuerpo receptor,

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    cuando es diatrmico y finalmente el resto es absorbido. La radiacin trmica

    se asocia a una radiacin electromagntica con un intervalo de longitudes de

    onda entre 0,01 y 100 micras.

    Para calcular el calor transmitido por radiacin se aplica la frmula:

    Qr: calor emitido por radiacin por m2 y hora (Kcal/h.m2);

    C: constante de valor = 4,92 x 10-8 h.m20K4;

    : emisividad del material, que depende de la naturaleza del cuerpo radiante;

    T1: Temperatura del cuerpo emisor 0K (0C + 273);

    T2: Temperatura del cuerpo receptor K (0C + 273).

    Resulta proporcional a la emisividad de la llama, la cual a la vez

    depende de la permanencia de las partculas en estado incandescente. La

    emisividad de llamas de carbn, petrleo y gas natural se puede observar en

    la figura, La baja emisividad de las llamas de gas natural debe procurar

    compensarse, demorando la disponibilidad de las partculas para que seproduzca el hollinamiento que favorezca la emisividad y transferencia de

    calor por radiacin (Castillo P.).

    Figura 17. Emisividad de la llama segn su combustible. Fuente: P. Castillo (2011).

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    Aire de combustin

    Los combustibles son almacenes de energa qumica formados por la

    naturaleza durante millones de aos, que se transforma en energa trmica,al reaccionar sus componentes bsicos, Hidrgeno y Carbono, con el

    oxgeno. La fuente de oxgeno para la combustin ms abundante, barata y

    fcil de manejar es, indudablemente, el aire.

    Esta condicin de fuente inagotable de oxgeno y la permanente

    disponibilidad del aire en cualquier condicin de tiempo y espacio, conduce

    con frecuencia al error de minimizar su importancia en el proceso de

    combustin.Se llama comburente al aire o al oxgeno que participa en la oxidacin

    de la materia combustible liberando luz y calor en el proceso llamado

    combustin. Debe asegurarse de que tanto el combustible empleado como el

    aire de combustin sean aportados al quemador en las condiciones previstas

    en su diseo. Para efectos prcticos resultar suficientemente correcto

    considerar la siguiente composicin, a nivel del mar, en condiciones

    normales de presin (760 mm de Hg) y temperatura (0C) (Castillo P.).

    Nitrgeno: 79% en volumen (77% en peso)

    Oxgeno: 21% en volumen (23% en peso)

    Exceso de aire

    Finalmente, para conseguir la combustin completa ms prxima a la

    terica y segn el estado fsico del combustible (granos, polvo, lquidos,gases y dispersiones) es preciso emplear una proporcin de oxgeno

    superior a la terica por razones fsicas de contacto que despus

    detallaremos. De aqu el llamado exceso de aire sobre el terico necesario.

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    Este exceso de aire conlleva especialmente dos efectos importantes en

    cuanto al propsito de la combustin:

    1 Disminucin de la temperatura mxima posible, al aumentar la cantidad de

    gases en la combustin.2 Variacin sensible en cuanto a la concentracin de los xidos formados,

    en el nitrgeno del aire empleado (Castillo P.).

    Poder calorfico del aire.

    A nivel del mar, el poder calorfico del aire siempre ser de 890

    Kcal/m3N; al realizarse la combustin a ms altura, este valor disminuirprogresivamente, por disminuir gradualmente el contenido de oxgeno por

    metro cbico (Castillo P.).

    Gas natural.

    Constituye una mezcla de hidrocarburos y pequeas cantidades de

    compuestos no-hidrocarburos en fase gaseosa o en solucin con el petrleo

    crudo a nivel de reservorio. Es un gas incoloro con poder calorfico de

    aproximadamente 8500 cal/m3, constituyendo una energa eficaz, rentable y

    limpia. El gas directo que se distribuye a nuestros hogares, comercios e

    industrias a travs de los sistemas de tuberas, se denomina gas metano por

    contener el mayor porcentaje de contenido de CH4. Est constituido tambin

    principalmente por propano y butano.

    Gas

    Natural

    Componente Nomenclatura Estado

    Natural

    Metano CH4 Gas GNC/GNV

    Etano C2H6 Gas

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