Ahorro de combustible con generadores de vapor (2025)
Esta publicación interactiva se ha creado por Clayton de México
AHORRO DE COMBUSTIBLE CON GENERADORES DE VAPOR
PRÓLOGO
Un Generador de Vapor de flujo forzado no es como la caldera convencional acuatubular o de tubos de humo. Ya que es más compacto y contiene sola una pequeña fracción de vapor y agua bajo presión. Esto permite un arranque más rápido y un paro con menos pérdida de calor que a su vez ahorra combustible. Además, con menos agua y menos vapor bajo presión, hay menos energía almacenada y prácticamente no hay riesgo potencial de explosión por vapor. Una característica única del Generador de Vapor es la bomba requerida para el flujo forzado a través de la unidad de calentamiento. Se necesita de una bomba con la capacidad de recircular condensado caliente a una presión y temperatura elevada que permita la conservación de calor adicional. Estas dos características del Generador de Vapor permitirán economizar un equivalente del 20% de combustible sobre los calentadores convencionales. Otras características intrínsecas en el diseño del Generador de Vapor contribuirán al ahorro adicional para una economía total, del 20 al 30% de ahorro típico.
NOTA
Todos los datos y curvas de eficiencia en este documento están basados en los Valores de Alto Calor (High Heat Value) de combustible, estandarizado en los Estados Unidos de América. La práctica es común en Europa y otros lugares de usar el Calor Bajo (Low heat) o el Valor de Calorífico Bajo (Low Calorific Value) que hace sus eficiencias más altas (alrededor del 5% en diésel).
MANEJO DEL SISTEMA DE CONDESADO
La conservación de la energía del calor en los condensados con alta temperatura es una buena consideración en el diseño de sistemas de vapor. El ahorro del 5 al 15 por ciento de combustible es fácilmente alcanzable en el uso de intercambiadores de calor en algunos sistemas donde el vapor caliente de las descargas de vapor es utilizable. Esto requiere planeación e ingeniería especializada. Los sistemas de retorno de condensado presurizado (sistema semi-cerrado) están volviéndose más populares gracias a la relativa simplicidad de planeación y, en el caso del Generador de Vapor, debido a la capacidad única de la bomba de flujo forzado de tomar agua de alimentación caliente y presurizada. La Figura 1 ilustra de forma esquemática un Generador de Vapor y su sistema utilizando un contenedor de condensado presurizado.
FIGURA 1
150 psig (10.56 kg/cm² g)
VAPOR DE USUARIOS
100 psig (7.03 kg/cm² g)
TANQUE PRESURIZADO
GENERADOR DE VAPOR
RECUPERACIÓN DE CONDENSADO DE ALTA TEMPERATURA
Con simples operaciones se mostrará que el 15% del calor añadido al agua de alimentación se pierde si toda la descarga de la trampa de vapor se ventea en un tanque atmosférico. El ejemplo N° 1 muestra el problema.
Ejemplo N° 1
❖
Sistema inglés
Se tiene 150 psig de presión, un tanque de atmosférico (a 212 °F), con el 100% de retorno de condensado.
BTU lb
1195
El calor del vapor es de
BTU lb
338
El calor del líquido a 150 psig es de
BTU lb
El calor del líquido a 212°F es de
180
BTU lb es el calor para el proceso.
1195 – 338 = 857
BTU lb
338 – 180 = 158
es el calor desperdiciado.
158 857+158
* 100 = 15% es el calor de entrada perdido.
❖
En el sistema métrico
Kg cm 2 de presión, un tanque de atmosférico (a 100 °C), con el 100% de
Se tiene 10.56
condensado de retorno.
kcal kg
663
El calor del vapor es de
kg cm 2
kcal kg
187.6
El calor del líquido a 10.56
es de
kcal kg
El calor del líquido a 100 °C es de
99.9
kcal kg
663 – 187.6 = 475.4
es el calor para el proceso.
kcal kg
187.6 – 99.9 = 87.7
es el calor desperdiciado.
87.7 475.4+87.7
* 100 = 15% es el calor de entrada perdido.
El ejemplo se simplifica porque:
1. Habrá pérdida de agua a través de la evaporación y el calor para incrementar la composición del agua fría a 212 °F (100° C) será resguardado. 2. Raramente el condensado regresa a la temperatura de saturación. 3. Es muy raro que el 100% de todo el condensado retorne para el re-uso.
Sin embargo, el ejemplo sirve para mostrar el orden de la magnitud de la pérdida.
Ahora el ejemplo es alterado para mostrar el ahorro usando un tanque presurizado para el agua de alimentación.
Ejemplo N°2
❖
Sistema inglés
Se tiene 150 psig de presión, un tanque a 100 psig (a 337 °F), con el 100% de condensado de retorno.
BTU lb
El calor del vapor es de
1195
BTU lb
338
El calor del líquido a 150 psig es de
BTU lb
El calor del líquido a 100 psig es de
309
BTU lb
1195 – 338 = 857
es el calor para el proceso.
BTU lb
338 – 309 = 29
es el calor desperdiciado.
29 857+29 * 100 = 3% es el calor de entrada perdido, o bien, un 12% AHORRADO .
❖
Sistema métrico
2 (a 169 °C saturación), con el 100%
kg cm 2
Se tiene 10.56
de presión, un tanque a 7.03
de condensado de retorno.
kcal kg
El calor del vapor es de
663
kg cm 2
kcal kg
El calor del líquido a 10.56
es de
187
kg cm 2
kcal kg
El calor del líquido a 7.03
es de
171.5
kcal kg
663 – 187.6 = 475.4 56
es el calor para el proceso.
kcal kg
187.6 – 171.5 = 16.1
es el calor desperdiciado.
6.1 475.4+16.1
* 100 = 3% es el calor de entrada perdido, o bien, un 12% AHORRADO .
De nuevo, el ejemplo puede ser simplificado, pero muestra una diferencia dramática en el sentido económico.
Un sistema cerrado de vapor (todo el sistema a una sola presión) conservará todo el calor en el condensado y, por lo tanto, ahorrará el 15% de la pérdida de calor ilustrado en el Ejemplo N° 1 . Los sistemas cerrados son posibles con el Generador de Vapor, pero normalmente se le asocia el 100% de condensado de retorno y se requiere especial
atención ya que el condensado debe fluir únicamente por efecto de gravedad. La conservación de agua concierne principalmente en aplicaciones de sistemas cerrados.
Son cada vez más los sistemas que pueden ser adaptables a presiones de consensados intermedias y, por lo tanto, la selección de un sistema semi-cerrado es más popular. El Ejemplo N°2 muestra que un sistema semi-cerrado puede ahorrar 12% del 15% de pérdida de un sistema con un tanque atmosférico. Se puede concluir que los sistemas de condensador presurizados pueden ahorrar un 15% de todo el combustible y se puede justificar por medio de la aritmética. Estos sistemas pueden ser tan simples de aplicar como un sistema de tanque atmosférico. El primer costo es solo un poco más alto. Regla de oro: si más del 50% del condensado puede ser almacenado, el sistema de presurizado debe ser considerado. El Generador de Vapor es directamente aplicable a altas temperaturas, sistemas de agua de alimentación presurizados. Lo descrito anteriormente es aplicable solo a sistemas de condensados. Este principio aplica a cualquier Generador de Vapor o caldera. Es apreciable que un Generador de Vapor puede ser más fácilmente incorporado a un sistema de condesado presurizado que una caldera de tambor gracias a las características de la bomba disponibles para la toma de agua a temperatura elevada, prácticamente sin atención de mantenimiento. Las calderas convencionales de tambor con tubos de humo y acuotubulares contienen una gran masa de acero y agua. Esta masa requiere alrededor de una hora de precalentamiento antes de desarrollar la salida nominal de vapor. Se prefieren calentamientos lentos por razones de gradientes de temperatura bajos y la longevidad de la caldera. Entonces, en términos prácticos, el calentamiento se extiende en bajos periodos de calentado. La caldera operará con bajas eficiencias bajo estas condiciones de calentamiento. Por otro lado, el Generador de Vapor tiene una masa relativamente baja de acero y agua. No cuenta con secciones de paredes gruesas tales como placas tubulares ni corazas de tambores de muros pesados y por lo tanto, el gradiente de temperatura través del acero delgado no es considerado. Además, el flujo forzado a través del diseño del serpentín monotubular, asegura el control de gradientes de en todas las cargas – aun cuando es aplicado a la sección caliente. Un Generador de Vapor puede ser calentado en su totalidad desde un arranque frío y desarrollará al menos el 95% de la salida en cinco minutos. Es notorio que esta estabilidad incrementará la eficiencia general de la operación. Esta estabilidad no induce ninguna amenaza termodinámica inusual a la integridad del Generador de Vapor. Del mismo modo, las cargas repentinas no generan averías en el diseño del serpentín. El calentador puede repetir ciclos indefinidamente de prendido y apagado sin causar daños. La gran flexibilidad de componentes en el diseño monotubular ayuda a evitar concentraciones de estrés encontradas en las calderas convencionales en las El siguiente texto está dirigido a otras propiedades especiales del Generador de Vapor, comparándolos con la caldera de tambor (tubos de humo y acuotubulares). MASA Y PUESTA EN MARCHA
uniones entre el tubo de pared delgada y el tambor de pared con mayor peso y las placas de tubo. La Figura 2 ilustra en una simple gráfica de barra horizontal.
FIGURA 2
PERIODO DE ARRANQUE
JORNADA DE TRABAJO
PÉRDIDA TÍPICA DE CALOR EN ARRANQUE DE CALDERA
Para ilustrar los costos potenciales de un largo periodo de puesta en marcha para una caldera convencional de tambor, se presenta el siguiente ejemplo.
Ejemplo N°3
Una puesta en marcha de 40 minutos en una jornada laboral de 9 horas representa una pérdida del 7.4% en el costo del combustible del día.
40 60 + 9 ÷ 9=1.074 o al 7.4% de puesta en marcha perdido.
Tales pérdidas están en un rango del 2 al 20% del consumo diario y esto depende de la frecuencia de la puesta en marcha, el tamaño de la caldera y el sistema de vapor.
Se puede decir que la energía de calentamiento puesta dentro de la caldera durante el arranque no está desperdiciada pero sí disponible como energía potencial. Con esta consideración, se deben enfatizar dos puntos: (1) la cantidad de energía requerida para calentar la caldera representa energía potencial almacenada y un riesgo potencial en medida; y (2) mientras que es cierto que esta energía es almacenada, se irá perdiendo cuando el fuego es cesado y se permite el enfriamiento de la unidad. Si el ciclo de operación de la caldera es continuo, por ejemplo, 24 horas al día por 6 días a la semana, la pérdida no será grande, sin embargo, para un proceso o una carga llamada operación intermitente, por ejemplo, con paradas diarias, las pérdidas pueden ser significativas. Un estudio de la Estación de Experimentación de Ingeniería de la Universidad de Ohio (Proyecto EES-269X) concluyó que el sobredimensionamiento de calderas es común y estas operan normalmente en un rango del 30 a 70% la mayoría del tiempo. También se concluyó que, gracias a esto, hay una considerable pérdida de energía programada para el decremento de eficiencia en operación. Sin embargo, las calderas son seleccionas con base en la máxima carga requerida y con una pequeña consideración para el costo de operación con cargas parciales. EFICIENCIA DE CALDERAS – CARGAS PARCIALES
FIGURA 3
SISTEMA INGLÉS
538°F
500
CALDERA DE TAMBOR TÍPICA
400
388°F DE SATURACIÓN A 200 psig
ALMACENAMIENTO DE TEMPERATURA EN °F
GENERADOR DE VAPOR
300
200
VENTAJA EN LA DIFERENCIA DE TEMPERATURA (POR ENCIMA)
100
ALMACENAMIENTO DE TEMPERATURA DIFERENCIAL EN °F
RANGO DE CARGA TÍPICO
0
80
20
40
60
100
PORCENTAJE PROPORCIONADO EN LA SALIDA COMPARACIÓN DE ALMACENAMIENTO DE TEMPERATURA AGUA DE ALIMENTACIÓN DE 190°f CON PRESIÓN DE VAPOR DE 200 psig
SISTEMA MÉTRICO
FIGURA 3A
281°C
250
CALDERA DE TAMBOR TÍPICA
200
198°F DE SATURACIÓN A 14 kg/cm²
ALMACENAMIENTO DE TEMPERATURA EN °C
GENERADOR DE VAPOR
150
100
VENTAJA EN LA DIFERENCIA DE TEMPERATURA (POR ENCIMA)
50
ALMACENAMIENTO DE TEMPERATURA DIFERENCIAL EN °C
RANGO DE CARGA TÍPICO
0
80
20
40
60
100
PORCENTAJE PROPORCIONADO EN LA SALIDA COMPARACIÓN DE ALMACENAMIENTO DE TEMPERATURA AGUA DE ALIMENTACIÓN DE 88°C CON PRESIÓN DE VAPOR DE 14 kg/cm²
Normalmente, las eficiencias de las calderas se cotizan al máximo para condiciones de operación específicas tales como vapor a presión. Entre más baja sea la temperatura de acumulación, más alta es la eficiencia – otras condiciones tales como CO 2 , O 2 y la pérdida de radiación representan un caso similar. En una carga parcial, la acumulación de temperatura es menor debido a la superficie de transferencia caliente proporcional de calor, por ejemplo, en un 50% de carga el área de superficie de calentamiento por BTU transferido es el doble que al 100%. El almacenamiento de temperatura también es afectado por la temperatura que hay en la superficie caliente en el punto de salida de gas en la chimenea. Ya que la temperatura de la superficie de calentamiento es su vez controlada por la temperatura en el lado del vapor de la superficie, se dice que la acumulación de la temperatura y la temperatura del fluido están relacionadas. Estos efectos serán mostrados en lo sucesivo. Será presentado que la eficiencia de una carga parcial es una consideración tan importante como a plena carga y se mostrará que el Generador de Vapor tiene propiedades de diseño que lo hacen significativamente más favorable que una caldera convencional de tambor. En la Figura 3 de acuerdo con la gráfica del almacenamiento de temperatura en una caldera de tambor y en el Generador de Vapor, cada uno a 200 psig (14 kg/cm 2 ) de presión de vapor. Se muestra una notable diferencia entre las dos temperaturas en el índice de calentamiento más bajo. Ambos tienen esencialmente la misma clasificación de temperatura al 100%. Al 50% el Generador de Vapor esta 100°F (38°C) más bajo. El 20% la temperatura esta 155°F (68°C) más bajo. La porción más baja de la gráfica muestra la diferencia en temperaturas y resalta la diferencia en el rango de carga reportado en el estudio de la Universidad del Estado de Ohio. El acumulamiento de temperatura de una caldera de tambor siempre será más alto que la temperatura del vapor. En el Generador de Vapor el acumulamiento puede ser más bajo que la temperatura del vapor.
FIGURA 4
GASES DE COMBUSTIÓN
AGUA DE ALIMENTACIÓN A UNIDAD DE CALENTAMIENTO
DESCARGA DE MEZCLA AGUA – VAPOR
COMBUSTIÓN DISEÑO DE SERPENTÍN A CONTRAFLUJO
Para mostrar cómo opera la transferencia de calor a contraflujo del serpentín Monotubular, Figura 4 . Tenga en cuenta que el exhaustador deja salir de lado del serpentín que tiene el fluido de temperatura más baja – el agua de alimentación. Es por ello por lo que la temperatura del exhaustador en una porción de fuego bajo es
de hecho más baja que la del vapor. Se debe indicar que el almacenamiento de temperatura del Generador de Vapor es afectado por la temperatura del vapor del mismo modo que en la caldera de tambor, esto es, por la temperatura del vapor (presión). Cuando se opera una carga parcial en el Generador de Vapor con un diseño de un serpentín monotubular y un intercambiador de calor a contraflujo, se tiene una gran ventaja en el porcentaje de eficiencia sobre el diseño de una caldera de tambor. la eficiencia típica del Generador de Vapor mostrada en la Figura 5 ilustra en todas las cargas del 0 al 100% de porción. Note que la curva es más alta en un punto más bajo de porción de calentamiento que cuando se llega al 100%. Esto se debe en parte debido al incremento de la relación de la superficie de calentamiento a la entrada de combustible (tal como pasa en una caldera convencional); en parte porque la pérdida de radiación es pequeña con un Generador de Vapor; pero aún más importante por el diseño de contraflujo en el serpentín. Esta característica de contraflujo solo está disponible con un diseño de serpentín monotubular.
100%
FIGURA 5
EFICIENCIA (PCS o HHV)
0
100%
SALIDA DE VAPOR
Si observa la Figura 6 la eficiencia típica de una caldera de tambor con las mismas porciones de carga. La eficiencia máxima está en o cerca del 100% de la carga. La eficiencia decae en porciones más bajas por la porque la pérdida de radicación es más larga que en un Generador de Vapor y es constante, por lo tanto, se vuelve un decremento en las porciones de fuegos bajos.
100%
FIGURA 6
EFICIENCIA (PCS o HHV)
100%
0
SALIDA DE VAPOR
las curvas de la Figura 5 y 6 juntas de acuerdo con la Figura 7 . Indica la diferencia significativa en las porciones de fuego más bajas.
100%
FIGURA 7
GENERADOR DE VAPOR
CALDERA TUBOS DE HUMO
EFICIENCIA (PCS o HHV)
100%
0
SALIDA DE VAPOR
La eficiencia promedio de la curva del Generador de Vapor entre el 20% y el 100% es del 84.3%, mientras que para la de la caldera de tambor es del 77.6% Figura 7 . Estos números representan el rendimiento para un 60% de carga promedio. Usando estos calores para un periodo de 24 horas al día, con un 60% de carga promedio, el siguiente ejemplo muestra la comparación de una caldera convencional contra un Generador de Vapor.
Ejemplo N° 4:
Comparación de consumo de combustible con una carga promedio del 60% de porción de salida para cada uno.
DB= Caldera de tambor= 77.6% de Promedio de eficiencia, del 20-100% en la salida.
SG= Generador de Vapor= 84.3% de Promedio de eficiencia, del 20-100% en la salida.
84.3 77.6
=
= = 1.09
O 9% más de combustible que en el Generador de Vapor. La diferencia estará alrededor de un 1 – 12% dependiendo de la condición promedio de la carga.
La figura N° 8 es una ilustración de la diferencia en el consumo para un servicio diario de vapor como fue descrito en la Figura 2 y en los ejemplos N° 3 y N°4. Se asume una eficiencia de salida de porciones al 100% como se muestra en la Figura N° 7.
FIGURA 8
CALDERA DE TAMBOR
CARGA DE VAPOR VARIABLE
100%
GENERADOR DE VAPOR
PORCIÓN DE COMBUSTIBLE
0
PERIODO DE ARRANQUE
PARO
DURACIÓN DEL DÍA
COMPARACIÓN DE UN DÍA TÍPICO DE OPERACIÓN
Ejemplo N° 5
La comparación del consumo de combustible incluye un periodo de calentamiento (combinando los Ejemplos 3 y 4), asumiendo 9 horas de en el día con una con un porcentaje de carga promedio de 60% y un periodo de 40 minutos para la caldera y uno de 5 minutos para el Generador de Vapor. Cada uno al 81% de eficiencia térmica en el arranque.
9 0.776
40 60∗0.81
=
+
= 11.75 + 0.82 = 12.57
9 0.843
5 60∗0.81
=
+
= 10.68 + 0.10 = 10.78
12.57 10.78
ó :
=
=1.17
O bien, se requiere un 17% más de combustible en una caldera que en un Generador de Vapor.
MANEJO DE INCRUSTRACIÓN Y HOLLÍN
La superficie de calentamiento sin limpieza (mantenimiento) es un factor que afectará a nivel económico. Sin embargo, muchos compradores no son conscientes de que un Generador de Vapor tiene características que hacen el manejo de hollín e incrustaciones más conveniente y, por lo tanto, hacen al Generador más económico.
PERFIL DE GRADIENTE DE TEMPERATURA (NO PARA INCRUSTACIÓN)
TEMPERATURA DE GASES DE COMBUSTIÓN
PÉRDIDA DE TEMPERATURA DE GAS DEBIDO AL CONTAMINANTE
HOLLÍN
TEMPERATURA DE GAS DE COMBUSTIÓN
TUBO
INCRUSTACIÓN
GRADIENTE DE TEMPERATURA NORMAL
CAPA
TEMPERATURA DE AGUA – VAPOR
TUBO SUCIO
TUBO LIMPIO
FIGURA 9
PARED DEL TUBO HOLLÍN
INCRUSTACIÓN
Como en todas las calderas, los Generadores de Vapor están sujetos a las incrustaciones, pero no tanto como en el caso de las calderas de tambor. Ambos serán menos eficientes con incrustaciones acumuladas y la porción de combustible aumentará. En el caso de la tubería monotubular del Generador de Vapor, un incremento en la descarga de presión en la bomba de alimentación es un indicio de incrustación en el serpentín y esto alerta al operador para realizar las acciones correctivas. En el caso de las calderas no existe un indicio como este, excepto un incremento en el almacenamiento de temperatura. El operador no es alertado de este problema y continuará pagando costos más altos de combustible si el conocimiento del porqué, mientras que el operador de un Generador de Vapor es automáticamente alertado y puede tomar medidas correctivas de inmediato. La acumulación de hollín también degrada la eficiencia de las calderas y de esta manera incrementa el costo del combustible. Con el Generador de Vapor equipado con un soplador de hollín integrado, la superficie del lado de calentado puede ser limpiado mientras el Generador de Vapor se encuentra en operación normal.
De hecho, el soplador de hollín está fomentado para asegurar un nivel alto de rendimiento diario. Mediante la observación del acumulamiento de temperatura, el operador puede decir si ha habido una acumulación de hollín y podrá corregir la situación inmediatamente. Dentro de los mejores conocimientos que se tiene de las calderas, estás no están equipadas con un soplador de hollín de vapor. El combustible por hollín y las incrustaciones se ve un costo del 2% al 10%. Resulta que previniendo la acumulación de hollín e incrustaciones, un ahorro de esa magnitud afecta, por lo tanto, el servicio de atención está dirigido a la prevención. Generalmente, el hablar de acumulación de hollín e incrustaciones en el Generador de Vapor es más razonable que en una caldera de tambor.
1
VAPOR
1. TANQUE DE CONDENSADOS 2. BOMBA DE REFUERZO 3. BOMBA DESPLAZAMIENTO POSITIVO 4. UNIDAD DE CALENTAMIENTO 5. SEPARADOR DE VAPOR 6. TRAMPA DE VAPOR 7. VÁLVULA PURGA AUTOMÁTICA
7
6
2
3
4
5
FIGURA 10
SISTEMA DE PURGA AUTOMÁTICA EN GENERADORES DE VAPOR
PÉRDIDAS POR PURGAS
Las pérdidas por purga en el Generador de Vapor pueden ser menores que las calderas de tambor. Los generadores de Vapor pueden soportar mayores solidos disueltos gracias al método de separación vapor-agua. En el caso de las calderas de tambor, estos solidos se vuelven un factor crítico en la tendencia del agua en el tambor de vapor hacia la purga. Por otro lado, el Generador de Vapor incorpora un separador centrífugo de alta velocidad cuya función supera el incremento de la tensión en la superficie asociada con las altas concentraciones de solidos disueltos. En este diseño el agua es forzado y removido rápidamente del flujo de vapor. Los generadores de Vapor pueden soportar solidos disueltos a 40000 ppm sin afectar el remanente de humedad mientras que 3500 ppm es el máximo para las calderas de tambor. La relación es mejor sobre la de 11 a 1. El ahorro de combustible resultante de las posibles porciones de purga con el Generador de Vapor alcanzará un rango de 0.2% al 2%. Si el ahorrador de agua y el dosificador de químicos son requeridos, el ahorro será aún mayor.
RESUMEN DEL GRAN AHORRO DE COMBUSTIBLE DEL GENERADOR DE VAPOR
Recuperación de condensados calientes (Sistema de Condensado Presurizado) 5-15%
Calentamiento rápido de un arranque frío (Menor Masa) .................................... 2-20%
Eficiencia Promedio de Operación (30-70% de carga promedio) ......................... 1-12%
Hollín/incrustaciones (Detección – Prevención – Removimiento).......................... 2-10%
Sistema Automático de Purga (Más bajo que en Porciones Promedio) ...............0.2-2%
CONCLUSIÓN
Los datos de una caldera convencional publicados por los fabricantes no dicen la historia completa. Solo relacionan cargas completas y rendimientos en estados estables. El estudio de la Universidad del Estado de Ohio indica que las calderas convencionales están sobredimensionadas por sus condiciones de operación promedio. Son comúnmente operadas entre un 30 – 70% la mayoría de las veces. Al operar en cargas parciales, la mayoría de las calderas no son eficientes como lo son en su carga completa. Un Generador de Vapor que puede mejorar la economía del combustible en un promedio del 6% bajo estas condiciones debe ser de sumo interés. Otros factores de diseño incluyendo el ahorro en arranques, mantenimiento de superficies calientes y la comodidad de aplicación de sistemas de conservación de condensados calientes haces al Generador de Vapor una maquina ahorradora de combustible única en su clase.
SEGURIDAD DEL GENERADOR DE VAPOR
Estamos orgullosos de decir que nunca ha habido alguna explosión catastrófica de un Generador de Vapor Clayton que cause la muerte o un accidente mayor a alguien. La razón por esto es que, tras un debate de diseño, los Generadores de Vapor tienen mucho menos energía potencial acumulada que una caldera de tambor convencional. No hay ningún tambor de gran tamaño que romper. Resulta que esta seguridad añadida (diseño de seguridad intrínseca) debe ser reflejada en ambas estructuras de porción, construcciones apropiadas, así como códigos de seguridad.
LA DIMENSIÓN DEL GENERADOR DE VAPOR
Es evidente que el menor peso y espacio intrínseco de un Generador de Vapor, como lo es el Clayton, permite el diseño de la eficiencia en el espacio y peso en la instalación general. Esta característica permite ahorrar espacios en la instalación ya que la unidad e calentamiento puede ser más pequeña y el peso de la base menor.
EFICIENCIA TÉRMICA
MÉTODO DIRECTO
Clayton usa el método directo para determinar la eficiencia térmica, por ejemplo, la porción de combustible, el valor del calor de entrada y la del agua de alimentación son medidos. Esto también aplica para la presión y calidad del vapor. (La precisión de medidas de la calidad del vapor solo es posible en laboratorios). Este método es ideal desde el punto de vista del usuario porque esto le indica exactamente lo que obtiene – el calor desarrollado en vapores secos.
VAPOR SECO
MEDICIÓN DE CO 2
M
AGUA
DEPOSITO
GAS
M
CALOR VAPOR SECO CALOR DE ENTRADA (COMBUSTIBLE)
* 100
EFICIENCIA TÉRMICA=
M
DIÉSEL
VAPOR DE SALIDA = AGUA DE ENTRADA
MÉTODO INDIRECTO
La mayoría de los manufactureros usan este método. Se trata de medir la porción y el valor del calor de entrada, así como el acumulamiento de temperatura y el CO 2 de salida. El vapor de salida se adquiere calculando la pérdida de calor en el almacenamiento, sumando la pérdida de calor por radiación y restando el calor de entrada. Este método es aceptable si se cumplen ciertas condiciones con métodos de medición y cálculos. Si el manufacturero de calderas usa eficiencia de combustión por sus porciones (una práctica común en Europa y particularmente en casos donde el manufacturero usa un quemador comercial, por ejemplo, alguno que no es de su propia manufactura), entonces sería difícil restar del 2 al 3% de su valor publicado por pérdida por radiación en fuego alto. Además, es muy común la práctica en la industria el ignorar la pérdida de calor en la humedad del vapor. Clayton garantiza menos del 1% de humedad. Pruebas de laboratorio muestran que el vapor de Clayton contiene del 0.2% al 0.5% de humedad sobre los rangos de cargas completas y presiones de operación. Es notable la ausencia de reclamos en nuestro vapor en las publicaciones de manufactureros.
EFICIENCIA DE CALDERA VS PORCENTAJE DE CARGA
GENERADOR DE VAPOR CLAYTON MODELO EOG300
100
90
DIÉSEL QUEMADO
GAS QUEMADO
80
70
60
50
40
30
20
10
0
70
80
90
100
20
60
10
30
40
50
PORCENTAJE DE CARGA
CONDICIONES DE PRUEBA
SISTEMA INGLÉS
SISTEMA MÉTRICO
PRESIÓN DE VAPOR AGUA DE RECICLO
200 PSI
14.06 kg/cm²
65 °F
18.3 °C
TEMPERATURA AMBIENTE
65-75 °F
18.3-22°c
TEMPERATURA DEL CONTENEDOR
110-212°F
43.3-100 °C
DIÉSEL N° 2
19537 BTU/lb 1050 BTU/ft³
10843 kcal/kg 9342 kcal/m³
GAS NATURAL
EFICIENCIA DE CALDERA VS PORCENTAJE DE CARGA
GENERADOR DE VAPOR CLAYTON MODELO EOG500
100
90
DIÉSEL QUEMADO
GAS QUEMADO
80
70
60
50
40
30
20
10
0
70
80
90
100
20
60
10
30
40
50
PORCENTAJE DE CARGA
CONDICIONES DE PRUEBA
SISTEMA INGLÉS
SISTEMA MÉTRICO
PRESIÓN DE VAPOR AGUA DE RECICLO
200 PSI
14.06 kg/cm²
65 °F
18.3 °C
TEMPERATURA AMBIENTE
65-75 °F
18.3-22°c
TEMPERATURA DEL CONTENEDOR
110-212°F
43.3-100 °C
DIÉSEL N° 2
19537 Btu/lb 1050 Btu/ft³
10843 kcal/kg 9342 kcal/m³
GAS NATURAL
EFICIENCIA DE CALDERA VS PORCENTAJE DE CARGA
100
CLAYTON
AHORRO DE COMBUSTIBLE
90
OTRAS
80
70
60
UNIVERSIDAD DE OHIO PROMEDIO > 30 VALORES HORARIO
50
UNIVERSIDAD DE OHIO PROMEDIO DE 10 < A < 30 VALORES HORARIO VALORES HORARIO TECNOLÓGICO DE GEORGIA (CALDERA GRANDE) UNIDAD EN EMORY (CALDERA GRANDE)
40
30
20
10
20
90
10
30
60
70
80
40
0
100
50
PORCENTAJE DE CARGA
Clayton de Mexico S.A. de C.V. Manuel L. Stampa No. 54 Col. Nueva Industrial Vallejo C.P. 07700 Ciudad de México www.clayton.com.mx
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