Generadores De Vapor Y Su Eficiencia Energetica

INTRODUCCIÓN.

Actualmente, en todo el mundo se trabaja en buscar formas que nos permitan el ahorro y uso eficiente de la energía; siendo los generadores de vapor uno de los equipos de amplia importancia, ya que se puede hablar de su funcionamiento tanto en plantas generadoras de energía eléctrica, como en plantas industriales, debido a su amplio uso su uso representa un gran consumo de combustible. De tal manera que el hecho de lograr una mejor eficiencia de los mismos es de vital importancia en estos tiempos en los que el medio ambiente y la naturaleza se deterioran y agotan día con día.

En el funcionamiento de un generador de vapor existen infinidad de aspectos importantes que hay que cuidar para poder obtener un desarrollo óptimo de los generadores de vapor , los cuales varían todos los días. A continuación se hace una lista de ellos.

1.-Características del combustible : dichas características variarán infinitamente según el combustible con el cual trabaje la máquina, las condiciones físicas el combustible y las condiciones a las que se somete el mismo, es decir, presión y temperatura.

2) Exceso de aire: es importante puesto que de ello dependerá que halla una buena combustión, lo que a su vez es el resultado de un uso eficiente del combustible y de un buen uso del horno.

3) Limpieza de las Superficies de transmisión de calor : las superficies referidas son los tubos encargados de transmitir calor, por ello es necesario tenerlos libres de cualquier partícula que impida su función, y también de sustancias que contribuyan a su desgaste o corrosión.

4) Ajuste de los quemadores: deben estar en la posición adecuada, es decir, con la inclinación justa para proporcionar un funcionamiento adecuado .

5) Temperatura y humedad del aire para la combustión: el aire usado para la combustión, mientras más caliente sea y con menor humedad es mejor, puesto que entra ya casi preparado para hacer combustión.

6) Tipo de operación : se refiere a el tipo de manejo que se le de a el equipo, lo cual indica que debe ser operado por una persona que cuente con los suficientes conocimientos.

Tomando en consideración todos los puntos anteriores tenemos que para lograr la operación eficiente es conveniente hacer pruebas periódicas para determinar a tiempo alteraciones en su punto optimo de operación y tomar las medidas pertinentes a fin de obtener siempre un mejor aprovechamiento del generador de vapor.

Para ello es fundamental contar con métodos confiables que aseguren que la eficiencia de operación que se esta determinando sea lo más cercana a la realidad, pero a la vez surge la necesidad de hacerlo de una manera rápida, que también proporcione la misma confiabilidad que los métodos existentes y además de ello un método que este a el alcance de cualquier persona que labore en la planta y no necesariamente un experto en el manejo del equipo o de pruebas. De esta necesidad surge el objeto del presente trabajo de tesis. El cual se pondrá a prueba en los generadores de vapor de la planta termoeléctrica Jorge Lucke los cuales son de 32 y 80 MW. Adicionando a esto un programa de computo que nos haga el cálculo aún más rápido, estamos hablando de pocos minutos.

Con ello no se pretende hacer un método para aumentar la eficiencia ó un método más confiable y preciso sino solo una manera más rápida de obtenerla.

ANTECEDENTES

Como ya se ha mencionado anteriormente los Generadores de Vapor, son los equipos con gran aplicación dentro de la industria. Se encuentran en la industria de generación de energía eléctrica, en la industria petroquímica, en la de alimentos, etc.

Para cada aplicación específica de los Generadores de Vapor, se deben considerar las características del proceso en que se requiere el uso del vapor, para hacer la mejor selección de entre los modelos existentes en el mercado. La gran variedad de modelos disponibles de Generadores de Vapor están asociados a rangos de eficiencias en operación normal. como se muestra en la siguiente lista:

Rango de eficiencia para diferentes tipos de generadores de vapor.

1.- Generador de Vapor de tubos de agua curvos, con paredes de agua, economizador y precalentador de aire. 79 a 90%

2.- Generador de vapor de tubos de agua curvos, con paredes 72 80% de agua, sin economizador ni precalentador de aire.

3.- Generador de vapor de tubos de agua rectos, horizontal, 70 75% sin economizador ni precalentador de aire.

4.- Generador de vapor de-tubos de humo 80 a 84%

5.- Generador de vapor de tubos de humo de retorno, hogar 50 a 60% debajo de la caldera .

6.- Calderas verticales, operación manual 28 a 40%

Para aprovechar mejor la energía, las centrales termoeléctricas han mejorado continuamente su diseño y con esto se ha incrementado la eficiencia de cada uno de sus procesos y equipos. Tal es el caso de los Generadores de Vapor han evolucionado a tal punto que sus eficiencias se sitúan normalmente entre el 80 y el 90%, como se observa en la tabla anterior, dependiendo del tipo de combustible empleado, y del uso de equipos de recuperación. En México por ejemplo los combustibles usados en las centrales termoeléctricas en orden de importancia son, combustóleo (derivado del petróleo), carbón mineral y gas natural.

Tenemos que hasta el siglo XVIII considerando el diseño y las características de los modelos de generadores de vapor que se desarrollaron hasta ese momento, se deduce que las eficiencias de estos primeros equipos debían ser menores al 40%. A partir de ello se fuerón mejorando los equipos después de ello se fue dando una serie de mejoras entre ellas podemos mencionar la de 1923 donde C.W. Clarke y Dwight P. Robinson demuestran que con el precalentamiento del aire se obtiene una ganancia en la eficiencia del orden del 5 al 7%. Una vez mejorando los equipos había que implementar métodos de medición de eficiencia, que cada vez involucraban más parámetros, pero a la vez considerando el balance térmico, que nos dice que la cantidad de calor introducida en la caldera es igual a la suma de calor utilizado y las pérdidas de calor, por 1 kg. de combustible sólido o líquido.

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