Sistema De gases – Parte II

Sistema De gases – Parte II.

UTN FRSF- TECNOLOGIA DEL CALOR pag. 1/42

3.8 Precalentadores de Aire.

Los precalentadores de aire en un GV son unidades que transportan calor desde los productos de combustión hacia el empleado como comburente. La justificación de su empleo puede generalizarse en :

- Economía de combustible.

- Requerimiento específico de los sistemas de combustión.

Antes de 1920, la generación de vapor que empleaba carbón como combustible, lo quemaba sobre parrilla en forma de menudo. Las paredes del hogar eran de ladrillos refractarios generalmente no protegidas con tubos hervidores. El aire ya precalentado que entonces se le suministraba, luego de haber pasado por el precalentador de aire PA.; incrementaba en mayor grado la temperatura media reinante dentro del hogar. Ello iba en detrimento de las parrillas (que eran enfriadas a un incremento del costo de mantenimiento de estos elementos. No obstante ello el incremento en la eficacia del GV. justificaba su empleo. Puesto que de no recuperar parte del calor de los quemados en el PA. se perdía la totalidad de la energía contenida en ellos. El desarrollo posterior de las paredes del hogar revestidas con tubos hervidores eliminó uno de los problemas.

Luego de 1920 se desarrolló la técnica de quemar carbón en forma pulverizada. Su tremendo desarrollo acompañado del incremento en la potencia unitaria de los GV y Tv. desenfocó el empleo de parrillas resultando el consume de carbón pulverizado prácticamente exclusivo, eliminó el segundo problema de las parrillas. Pero este tipo de generación de vapor, requería en forma indispensable de aire precalentado. Ello por cuanto el polvo de carbón es transportado desde los molinos de polvo hasta los quemadores, en suspensión en una corriente de aire. Este aire sirva además para secar el polvo de carbón, que es higroscópico, posibilitando su arrastre.

Al incrementarse la temperatura final de combustión, y por lo tanto la media, la energía radiante también lo hace (función de la cuarta potencia de la temperatura absoluta), lo cual permite reducir la superficie de calefacción en el hogar. Es decir: se incrementa la cesión térmica específica en el hogar. Esto asimismo se traduce en menor peso de acero a instalar en forma de tubos en la superficie de calefacción. En consecuencia se reduce el volumen del hogar. Cabe señalar que aumenta la velocidad de reacción entre combustible y comburente, resultando menor el volumen ocupado por las llamas.

Como contrapartida de la instalación del PA. se puede enumerar:

- Mayor inversión monetaria.

- Pérdida de carga incrementada para el aire y los quemados.

La economía de combustible como consecuencia de precalentar el aire comburente resulta del siguiente análisis:

El calor cedido por el combustible en el GV. tiene los siguientes destinos:



Q.comb 1 = Q.gen.vapor1 + Q.perd.gases1 + Q.perd.generales1

Empleando un PA. se tiene:

Q.comb2 = Q.gen.vapor1 + Q.perd.gases2 + Q.perd.generales1

Como se comprenderá se supone constante la producción de vapor y las restantes pérdidas (generales) que no incluyen a la correspondiente a quemados. Restando m.a.m

Δ.comb. = Q.perd.gases1 - Q.perd.gases2 = Gg . cp g . Δt g1-2 (30)

La combustión de 1 kg. de FO. con suministro de aire en cantidad estequiométrica requiere 14 kg. de aire. Operando con exceso del 10 %, demanda 15,4 kg. Sumado a este valor 1 kg. de combustible, los gases productos de la combustión de 1 kg. de FO, resultan ser 16,4 kg. Correspondiendo un calor específico de los quemados de 0,25 kcal./kg.ºC y asumiendo una reducción en la temperatura de los quemados de 23,4º C, se tiene:

Q.comb. = 16,4 kg. 0,25 kcal/kg. ºC . 23,4ºC = 96 kcal.

Como el poder calorífico inferior del FO. es de 9600 kcal / kg. la economía introducida es del 1% de combustible.

En general, para el FO, el GN. y el carbón, puede expresarse: la reducción de 23ºC en la temperatura de los productos de combustión, consecuencia de la acción del PA. trae aparejado una reducción en el consumo de combustible del orden del 1%.

Asimismo, cuanto mayor sea el exceso de aire con que se lleva a cabo la combustión, tanto más beneficioso resulta el empleo de un PA. por cuanto la misma reducción de temperatura significa una mayor economía de combustible. Ello es consecuencia que al ser mayor el exceso de aire, mayor es la masa de quemados, por lo tanto para un mismo salto térmico tanto mayor la energía recuperada.

De lo expuesto puede expresarse: cuanto mayor sea el exceso de aire que demande un determinado combustible, tanto más ventajosa en términos económicos, resulta la instalación de un PA.



3.8.1 Características constructivas y Operativas.

Los diseños actuales de PA. para GV. pueden clasificarse:

- PA. de Haz Tubular

- PA. de tipo Regenerativo o Ljunström.

Las Fig. 30 - 30.1 representa distintas disposiciones constructivas de PA. de Haz Tubular. Estos también se les llama recuperativos, por cuanto el calor de los quemados se transfiere al aire comburente a través de una superficie (haz tubular).



En el PA. regenerativo el calor de los productos de combustión se transfiere a una estructura de chapa corrugada permeable a los gases. Por inercia térmica acumula esta energía obrando la estructura de acero de modo de intermediario. Al desplazarse angularmente, girando en un mismo plano se pone en contacto con el flujo de aire comburente, cediéndole la energía térmica acumulada.

Los quemados, luego de abandonar los tubos hervidores, o el sobrecalentador, o el economizador (según se disponga de estos últimos) ingresan al PA. Es decir, el PA. se coloca inmediatamente aguas abajo de la última superficie de intercambio del GV.

En el diseño casco y tubo el haz tubular consiste en un conjunto de tubos rectos, por cuyo interior se desplazan los quemados. Por el exterior del haz, y en forma transversal lo hace el aire comburente. El conjunto de tubos está anclado en sus extremos a unas placas o bridas, a las que se vinculan mediante mandrilado. El conjunto de tubos está encerrado en una carcaza o casco de sección transversal cuadrada o rectangular.

La carcaza dispone de acometidas para el ingreso y egreso de los quemados y del aire. También de una tolva para recolección de cenizas y hollín. Como la dilatación del haz tubular es mayor que el de la carcaza (dilatac. diferencial) un método para vincular la carcaza a una de las placas o bridas, es mediante un fuelle metálico elástico. La otra brida se vincula rígidamente a la carcaza.

El resto de la estructura se vincula por soldadura eléctrica. El haz tubular en algunas ejecuciones (contracorrientes) dispone de baffles cuyo objeto es de proporcionar un flujo de aire transversal al bosque de tubos. Este aparato, debe posibilitar su inspección interior (sector quemados) para lo cual se le dota de portines pero de diseño tal que evite la eventual infiltración de aire a los quemados.



La infiltración del aire comburente a los quemados tiene efectos negativos. Ello por cuanto el VTF. debe incrementar el gasto de aire y por lo tanto se incrementa la potencia consumida. Por otro lado disminuye la temperatura de los quemados reduciéndose el efecto chimenea. Finalmente se incrementa el gasto del VYI y por lo tanto la potencia eléctrica consumida.

El diámetro exterior de los tubos es del orden 2 a 3 pulgadas. Si bien cuanto menor es su diámetro, tanto mayor su coeficiente pelicular interno y externo. Pero la limpieza interior de los tubos de reducido diámetro es menos efectiva a la par de ser mayor su tendencia a obturarse. Depende particularmente de la naturaleza del combustible, su tendencia a humear.

Los distintos arreglos de este tipo de intercambiador le facilita su adaptación a las posibilidades que le ofrece el resto de la instalación. Se adapta para posición vertical como horizontal y para pasaje múltiple del aire y gases.

Las Fig. 32- 32.1-32.2 muestra la disposición general de un PA. regenerativo. El cuerpo cilíndrico rotativo se encuentra lleno de piezas de chapa de acero corrugadas, posicionadas en varias capas netamente diferenciadas. Esto tiene por objeto facilitar el reemplazo del sector superior, en contacto con los quemados más fríos (salida) en caso de ser necesario. El rotor gira con reducida velocidad, en el rango de 2 a 4 r.p.m. A efecto de disminuir la infiltración el único artificio es de recurrir a la mayor aproximación de las superficies fijas al tambor rotativo. La infiltración se produce desde el aire comburente a los quemados, por ser mayor su presión. La infiltración suele ser del orden del 2-4%.

El PA. dispone de sopladores de hollín para evitar su obstrucción y que la acumulación de hollín pueda ser causal de incendio.

La infiltración de aire hacia el circuito de los quemados y hacia el exterior se reduce también por efecto de un sistema de laberinto de chapa.



La Fig.35 muestra una variante del Pa. regenerativo, es el tipo ROTEMUHLE. En este diseño el cuerpo cilíndrico portador del material portador de la energía térmica recibida de los quemados, permanece estático, los que giran son las acometidas de aire comburente, tanto en la entrada como a su salida. Lógicamente las conexiones externas permanecen estáticas.

Esto proporciona una ventaja en cuanto al menor peso en movimiento. Eventualmente la masa portadora de calor puede ser cerámica (resistente a la corrosión) o de aceros tratadas superficialmente con el mismo propósito.

Reviste singular importancia el mantener las superficies limpias, para evitar el taponamiento del aparato y reducir a la vez los riesgos de incendio.

Estos intercambios rotativos pueden disponerse con eje horizontal o vertical con el objeto de facilitar las conexiones con los ductos externos.



3.9 Transferencia Térmica.

La carga térmica del Precalentador de Aire queda definida por la siguiente expresión:

Qpa = Wg · cpg · (tg - tg) = Wa · cpa · (ta2 - ta1) (31)

donde:

Wg y Wa gasto de gases y aire. Valores de cpg y cpa de Fig. 36 tomada de B&W pag.11-24 Ed.37.

Definidos Wg y Wa y 3 valores de temperatura de los fluidos, el cuarto valor de la temperatura dependerá, para cumplimentar el balance de la (31), del valor del calor específico correspondiente. El calor específico es variable con la temperatura, por lo tanto, la temperatura final a definir requiere de un cálculo previo de prueba y error.

La carga térmica del PA. debe cumplimentar con la siguiente condición:

Qpa = U · A · Δtm (32)

Analizando el proceso de transferencia térmica para un PA. de haz tubular, se tiene:

01 - película lado aire. ha

12 - espesor del tubo. e

23 - ensuciamiento (hollín) hf.

34 - película lado gas Hg.

La transferencia de calor lado gas y aire se verifica por convección y radiación. Atento las temperaturas usuales lado aire, y por tratarse de un fluido más “transparente” a la radiación (muy reducido contenido de C02 y H20) no se le considera.



A la pared interior del tubo llega simultáneamente calor por radiación y convección, por dos caminos independientes entre sí. La resistencia total para dicha transferencia será la correspondiente a dos resistencias en paralelo.

1 = 1 + 1

Rg Rgc Rgr (33)

donde: Rgc y Rgr, resistencias al transporte térmico por convección y radiación respectivamente.



Rg = Rgc · Rgr

Rgc + Rgr (34)

1 + 1

1 = hgc hgr

Rg 1 · 1

hgc hgr

hg = hgc + ghr (35)

La expresión (35) demuestra que cuando la transferencia térmica se lleva a cabo por radiación y convección simultáneamente, deben sumarse sus efectos, tal que:

h.total = hr + hc

No obstante que las temperaturas tg1. suelen estar en el rango de 350ºC el valor medio de la temperatura de los gases dentro del PA. más reducido, hace el transporte por radiación sea de escasa significación e inferior al 5% del correspondiente por convección.

La resistencia total de las 4 “paredes” consideradas resulta:

1/U = RO1 + R12 + R23 + R34 (36)

R01 = 1 (37) R12 = D1 1n D1/D2 (38)

h.01 2 k12

R23 = D1__ (39) R34 = D1___

H23 · D2 H34 · D2 (40)

Al ensuciarse h23 se le considera al igual que una película ya que no es razonable pretender medir su espesor.

U = 1/Rt = _______________ 1_________________

1/ ho.D1 + ln.D1/d2 / 2. k.12 + 1 / h.23. D2 + 1 / h34. D2



Q.PA. = _________________A · A tm__________

( 1 __ + 1n D1/D2 + 1 + __ 1__ )

ho1.D1 2k12 h23.D2 h34.D2

Q.PA = __________D1 · Pi · L . Atm _________ (41)

_1 _ + D1 · 1nD1/D2 + __D1__ + D1 __

h01 2 k12 h23.D2 h34. D2

Cabe recordar que: h34 = hr34 + hc34; donde se ha despreciado hr34; también

h01 = hr01 + hc01; donde se ha despreciado hr01

3.9.1 Coeficiente de película lado aire. (ha)

La siguiente correlación corresponde a B&W pag. 7-11 37a Ed. que genéricamente responde a la adimensional:

Nu = K · Nrem · Npr n · Fa · Fpp (42)

correspondiente a flujo transversal a un bosque de tubos.

Nu = 0,287 · Nre 0,61 · Npr 0,33 · Fa · Fpp (43)

donde Fa es un factor que depende, según COLBURN, del número de tubos que debe atravesar el flujo.

nº de tubos 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Fa 0,64 0,76 0,83 0,87 0,92 0,94 0,96 0,97 0,99 1

La corrección es necesaria por cuanto el coeficiente de película crece a medida que aumenta el número de hileras de tubos que debe atravesar el aire. Sin embargo cuando el nº es mayor que 10, prácticamente no tiene incremento el valor de ha. Si el fluido antes de llegar al haz



tubular, ha sido perturbado ( a distancia no mayor a 1 metro hay una curva, válvula mariposa, etc.) Fa. se hace igual a la unidad.

El factor Fpp considera la geometría del banco de tubos, el paso transversal LI/De y el paso longitudinal LII/De. Fig.37. tomada de B&W. pag. 11-31. Ed. 37ª.

B&W 11-27 - Flujo longitudinal, (quemados) 5000 - 10000 1b/p2.h

Flujo cruzado (aire) 3000 - 5000 1b/p2.h

De la Fig. se observa que para el mismo paso transversal, el valor de Fpp. aumenta cuando se incrementa el paso longitudinal. Así también que para un mismo paso longitudinal el valor de Fpp. crece cuando disminuye el paso transversal.

Estas gráficas son válidas para disposición de tubos alineados para aire como para productos de combustión.

Combustion Engineering en pag.6-23, 3ª Ed. afirma que: “... cuando el paso longitud es amplio de modo que el flujo tenga oportunidad de reordenarse luego de atravesar cada hilera de tubos, no existe ventaja posible con disposición alternada respecto de en línea”.

En cuanto a los pasos transversales y longitudinales cabe acotar que no conviene que sean reducidos cuando por fuera del haz circula un fluido que ensucia (por ejemplo productos de combustión). Tal no es el caso del PA. El aire no puede generar obstrucción, por lo tanto es práctica habitual que el paso transversal que con frecuencia se emplea es de 1,5 y 2 para el longitudinal. Cumplimentando asimismo con valores del Nre del orden de 20.000 a 40.000; para lo cual el valor de Fpp. es prácticamente unitario.

Reemplazando valores en la expresión (43) se tiene:

ha · D1 = ( G· D1 ) 0,61 · ( cpa · a )0,33 · Fa · Fpp (44)

k01 a ka.

donde: G ; flujo másico (1b/hr.p2) (*)

Ga = Wa (gasto)

Aa (área)

D ; diámetro ext.

a; viscosidad absoluta (lb/p.hr) Fig.38



cp; calor específico a p.cte (BTU /1bºF) .Tabla 4 y Fig. 36.1 k ; conductividad térmica (BTU/hr.p.ºF) Fig. 39

h ; coeficiente de película (BTU/hr.p2. ºF)

Los parámetros físicos deben ser considerados a la temperatura media de la película correspondiente. El valor medio de la temperatura resulta de la media aritmética.

tfm = tw + tbg (45)

2

donde: tw , temperatura de piel de la pared lado gas. ºF.

tbg ; temperatura de bulto del gas.

tfm ; temperatura media de la película. ºF.

Como la temperatura tg. es variable para cada plano de control del equipo, para determinar tfm. es necesario considerar en forma conjunta tfm.aire y tfm.gas. Para ello se asume tbg. corresponde a la media logarítmica de las temperaturas extremas de cada uno de fluidos.

(*) G. debe calcularse para la sección más estrecha del haz tubular. (a-b).

Δtbg = tg1_ - tg2 Δtba = ta2 -_ ta1

ln tg1/tg2 ln ta2/ta1

Definidas las temperaturas de bulto del gas y del aire se desprecia la resistencia térmica de la pared del tubo. Las resistencias controlante del proceso son las de las películas.

Como ambos fluidos que intercambian calor son gases, con similares condiciones de turbulencias, en primera instancia es válido asumir que las resistencias que oponen ambos al transporte térmico, es similar. Por lo tanto

Δt.pe1 gas = Δt.pe1 · aire

luego se obtiene tf.mg y tf.ma. Para simplificar el ejemplo se ha supuesto que el ensuciamiento del tubo lado gases es nulo. La resistencia al transporte térmico en el ensuciamiento Rf. es igual a 1/hf. Cualquiera sea el caso, pared plana, cilíndrica, es aplicable para la determinación en primera instancia de los valores de tfm, el diagrama de SCHMIDT.



El diagrama SCHMIDT Fig. 40 coloca en abscisas en serie y a escala las resistencias al transporte térmico, de las paredes que componen al sistema. Estas resistencias, lógicamente serán estimadas, por cuanto hasta el momento son desconocidas. Por los extremos de la resistencia total, se levantan ordenadas correspondientes a las temperaturas de bulto de los fluidos que intervienen. Las temperaturas también a escala.

Uniendo los extremos de las ordenadas con una recta. Las ordenadas trazadas por R aire/2 y Rgases/2 al corta la recta oblicua, definen las temperaturas tf.mg y tf.ma.



El método se basa en que la pendiente de la recta oblicua es igual a la relación Q/A = Δt/R, valor que debe mantenerse constante para un circuito serie. Determinados tf.mg tf.ma. será posible el cálculo de los coeficientes de película correspondientes.

3.9.2 Coeficiente de película lado gases. (hg.)

La siguiente correlación corresponde a B&W pag.7-10 37ª.De.

Nnu = K · Nrem · Nprn · Ft

hg.D/kg = 0,023 ·( Gs · D )0,8 · ( cpg · g )0,4 · Tbg. 0,8 (46)

viscos. g Kg Tfmg 0,8

donde:

Tbg ; temperatura de bulto del gas expresada en grados absoluto ºR.

Tfmg ; temperatura media en la película de gas, en ºR

ºR = ºF + 460

Esta expresión (46) es válida para enfriamiento y calentamiento de gases. Para todos los parámetros físicos, corresponde lo expresado para el cálculo da ha. Valores de los parámetros físicos de gases y aire.

3.9.3 Factor de Ensuciamiento.( hf.)

Si bien este factor que considera la resistencia al transporte de calor a través del depósito de hollín y ligera oxidación del tubo lado gases, puede ser ampliamente variable de una instalación a otra, B&W pag.11-23; Ed.37ª considera que una resistencia Rf de 0,0015 p2.hrºF/BTU es representativa para ensuciamientos normales.

Rf = 0,0015 pe.hr. ºF / BT

hf = 1/Rf = 67 BTU / p2 .hr.ºF

B&W también aclara que para PA. El ensuciamiento lado aire es nulo, por lo tanto no debe ser considerado.



3.9.4 Diferencia de temperatura Media Logarítmica. (Δtm.)



Para la evaluación de la temperatura media logarítmica se debe tener en cuenta la trayectoria relativa de los fluidos. En general existen 3 disposiciones diferentes de superficies de intercambio, en lo que a trayectoria de los fluidos respecta.

- Flujo paralelo o equicorriente.

- Contraflujo (Counterflow)

- Flujo Cruzado (Crossflow).

En el flujo paralelo ambos fluidos ingresan por la misma posición del equipo, mismo lado, y los flujos se desplazan en trayectorias paralelas respecto de las superficies de intercambio.

En el Contraflujo, ambos fluidos ingresan por extremos opuestos del equipo, y fluyen en sentido contrario sobre la superficie de intercambio.

En el flujo cruzado ambos fluidos ingresan por extremos perpendiculares entre sí. Las Fig.41 y 42 ilustran lo citado y proporcionan las correcciones a efectuar.

3.9.5 Expresiones de las correspondientes Diferencias medias logarítmicas para las distintas ejecuciones.

Cabe señalar que cuando en los equipos tipo Casco y Tubo cuando se efectúan más de un paso en el casco y en los tubos, se requiere de la aplicación de factores de corrección tal como el mencionado. Tales factores fueron desarrollados por Bowman-Mueller-Nagle. Ver Transmisión del Calor de Stoever.



3.10 Rocío ácido.

Los combustibles que contienen azufre al quemar SO2. El anhídrido sulfuroso en presencia de oxígeno, y debido a la acción de catalizadores, reacciona formándose S03, lo cual depende de una serie de factores (presencia de oxígeno, constante de equilibrio, etc.) El S03 se combina con el agua en fase vapor produciéndose S04H2. Si bien ya en fase gas es agresivo a los materiales con que se construyen los PA. su tiempo de residencia es breve y su ataque tiene relativa significación. Pero si la temperatura de los gases productos de la combustión, desciende hasta alcanzar la temperatura de condensación del ácido sulfúrico, el problema se agrava más aún. Punto de rocío del S04H2. Su tiempo de residencia en estado líquido no tiene límite y puede reaccionar hasta agotarse. ES por ello que los quemados no pueden ser enfriados hasta cualquier temperatura sin tener en cuenta el punto de rocío ácido.



El F0. puede llegar a contener normalmente hasta el 2% en peso de azufre. Los carbones aún mayor valor. El gas natural, por lo general no contiene óxidos de azufre. La madera tampoco. Dependerá del % en peso de azufre que contenga el combustible la temperatura mínima a que pueden ser enfriados los gases de combustión. Cuanto mayor sea el contenido de azufre, tanto mayor debe ser la temperatura mínima de los quemados. (aumenta la presión parcial del ácido)

En procura de recuperar la mayor energía térmica, el PA. se diseña de modo de proporcionar a los quemados una temperatura de salida del orden de 50ºC por sobre la del probable rocío ácido. Lógicamente la zona de más probable presencia de rocío será en las proximidades de la salida de los quemados desde el PA.

Cuando la temperatura de salida de los quemados del GV. depende de la carga o demanda de vapor, la condición de temperatura de salida, citada recientemente, se debe cumplir al menos para una carga mínima del 60% aproximadamente. Este valor puede variar según el diseño y característica operativa del GV. El problema se presenta cuando la carga del GV. está por debajo del valor de seguridad asignado respecto del punto de rocío. La solución se puede encarar mediante uno o más de los siguientes artificios.

- By passing el total o parte del aire comburente antes de ingresar al PA.

- Anteponiendo un calefactor de vapor aguas arriba del PA. para el aire.

Sólo opera cuando un sensor térmico detecta que la temperatura de los quemados al ingreso del PA. están por debajo de cierto valor.

Estos PA. se le dota de un sistema soplado de hollín mediante chorros de vapor que apuntan hacia el interior de los tubos que conforman el haz. La limpieza es indispensable para asegurar adecuada recuperación de calor. Asimismo evitar su acumulación por cuanto puede ser causal de incendio.



3.11 Contaminación del medio ambiente.

El hombre para la realización de sus distintas actividades recurre a procesos que dejan como saldo negativo la agresión al medio ambiente. Agresión que se manifiesta en la contaminación del aire atmosférico y del agua. En esta sección nos ocuparemos de la primera. La contaminación del aire atmosférico considerada en su aspecto más amplio se debe a la presencia de sustancias o mezcla de sustancias que son extrañas a la composición química normal , o que siendo componentes normales, como el dióxido de carbono, metano y ozono exceden los valores normales de concentración.

El aire atmosférico es una mezcla de gases que contiene en suspensión pequeñas partículas de origen natural, microscópicas o submicroscópicas que no se consideran usualmente contaminantes en el sentido estricto de la palabra. A estos componentes se agregan otros debidos a la actividad industrial, transporte en magnitud tal que han destruido el equilibrio del sistema alcanzando una intensidad tal que ponen en peligro toda manifestación de vida sobre la superficie terrestre. Originariamente las autoridades mostraron preocupación por la genuinidad y buen estado de los alimentos y potabilidad de las aguas. Para ello se dictaron códigos bromatológicos. Pero se ha relegado a último término la afectación a la salud pública relacionada con la higiene del aire atmosférico. Un hombre adulto en estado de reposo respira a razón de 15 kg. de aire por día que NO PUEDE ELEGIR, con contaminantes tales como el ácido sulfúrico, nítrico, alcoholes, aldehidos, cenizas, hollín, cuyo destino inicial son sus pulmones.

Particularizando la combustión, la agresión al medio ambiente, su carácter, depende de la naturaleza del combustible y el sistema de combustión empleado. Relacionado con el combustible se tiene:

- Carbón: Cenizas - Óxidos de Azufre y derivados - Hollín - Coke volante - Óxidos de nitrógeno y derivados.

- Celulósicos (leña-residuos de cereales): Cenizas - Hollín - CO2.

- Fuel Oil: Óxidos de azufre y derivados - Hollín - Óxidos de nitrógeno y derivados. CO2.

- Gas natural: Óxidos de nitrógeno y derivados. CO2.

Cabe señalar que los elementos citados para cada uno de los combustibles, refieren al caso de combustión completa de cada uno, lo cual se acerca a la realidad. Se ha exceptuado la presencia de coke volante y hollín que invariablemente están presentes en la combustión de carbón (ambos) y del Fuel Oil (hollín).

En nuestro país la Ley 20.284 sancionada el 3-5-1973 se establecen normas nacionales de higiene del aire. La ley prevé las situaciones de “alerta”, “alarma” y “emergencia” cuando la concentración de los distintos elementos alcanza determinados valores.



3.11.1 Control de la Característica de los Gases de Combustión.-

Considerado bajo el punto de vista de la calidad del aire del medio ambiente, las emisiones de gases de los GV. pueden contener uno o más de los siguientes elementos agresivos:

- Partículas sólidas.

- Emisión gaseosa o líquidos derivados del Azufre.SOx

- Emisión de óxidos nitrógeno (NOx).

Históricamente las emisiones de partículas sólidas han concentrado originariamente la atención del hombre, indentificándolas como perjudicial para la salud de la población. Actualmente e interés en relación con los óxidos de azufre deviene del reconocimiento de éstos como potenciales efectos sobre la salud y sobre la vida vegetal. En cuanto a los óxidos de nitrógeno son también nocivos para la salud como así también responsables, mediante complejas reacciones fotoquímicas, de la formación de “smog” en la atmósfera.

Previo inicio al tratamiento en detalle del tema, es conveniente aclarar acerca de la significación de algunas expresiones. El concepto de POLVO EN SUSPENSIÓN comprende a todas las partículas de composición química diversa. Incluye a todas aquellas que quedan retenidas en el papel filtrado.

Las partículas sólidas o líquidas provenientes de reacciones químicas, de determinados procesos, o de aquellos que toman temperaturas elevadas como la combustión, calcinación, fusión, destilación, sublimación, forman en el aire finas dispersiones de partículas designadas con el nombre genérico de HUMOS. En el caso de la combustión de hogares el humo deriva de la combustión incompleta de elementos que contienen carbono, tales como la leña y los hidrocarburos. El humo negro resultante, contiene en suspensión pequeñas partículas redondeadas, porosas, aglomeradas, carbono libre dispersos en el exceso de aire y demás gases de combustión. Estas partículas son el TIZNE o negro de humo, suelen estar acompañadas de otras mayores, que conforman el HOLLIN. En la literatura anglosajona se distinguen entre el HUMO (SMOKE) humo de combustión, del (FUMES) constituido por finas partículas de origen distinto al de la combustión. Estas, son emitidas por los metales y sus aleaciones en fusión que se condensan en el aire en partículas muy pequeñas, generalmente óxidos.

La presencia de humo en el medio ambiente, refleja parcialmente la radiación solar, el suelo recibe entonces menos calor lo cual disminuye la convección atmosférica retardando retardando la dispersión de la niebla (gotas de agua en suspensión en el aire). Este conjunto de partículas disminuye la visibilidad y recibe el nombre de SMOG, contracción de las dos palabras SMOKE y FOGG (niebla).



3.11.1.1 Partículas sólidas.

Son emisiones propias de los GV. que queman carbón o leña. su magnitud depende del contenido de ceniza del combustible. En el carbón el contenido puede variar desde un 15% a un 45% (sobre materia seca). En la leña no supera un 5% sobre materia seca. Los GV. que consumen carbón pulverizado si no se procede al control de su emisión, puede alcanzar de un 60 a 80 % el porcentaje de ceniza que sale por chimenea. El resto queda retenido en las tolvas internas del GV. o precalentador de aire. La ceniza es el residuo inorgánico constituyente de la estructura del vegetal que dio origen al carbón. Está constituida por forma muy diversas tales como, sales de sodio, calcio, magnesio, también derivados del cobre, hierro, potasio. También es heterogénea su tamaño y forma. Su tamaño varía desde menores a 0,01 micrón de diámetro hasta incluso mayores de 100 micrones. (diámetros equivalentes).

3.11.1.2 Emisiones de derivados de azufre.

La combustión del azufre proporciona dióxido de azufre S02 y trióxido S.. El contenido de azufre en el combustible varía desde un 0,5% en peso hasta un 5%. Generalmente el 90% del azufre reacciona como SO2, en concentraciones de 0,1 a 0,25 % en volumen de los productos de combustión. Las mayores conversiones a SO3 resultan del 1 al 4 %. La producción de SO3 al hidratarse resulta SO4H2 que condensado en la atmósfera y arrastrado por lluvias es responsable de la destrucción de la vida vegetal y animal en los ríos. Los suelos se ven desprovistos de materia orgánica y se acidifican; disminuye sensiblemente su capacidad para retener el agua de lluvia que se infiltra o escurre; se altera su estructura y también su textura. La ausencia de vegetación favorece la erosión hídrica y la eólica; al perderse poco a poco la capa fértil, la zona contaminada se transforma en un desierto. La industria responsable de esta desfiguración y destrucción de la Naturaleza, puede cesar su actividad pero quedan los suelos inaptos para el cultivo. Una central eléctrica con producción de 500 MW genera aproximadamente 7 toneladas diarias de SO4H2, cuando consume FO. con 2% de azufre.

3.11.1.3 Emisiones de óxido de nitrógeno. (NOx.)

Durante el proceso de combustión en un GV. convencional los NOx. se forman en las proximidades de la llama, y en las demás regiones de alta temperatura. La causa es la oxidación del nitrógeno del aire requerido para la combustión como el contenido por el combustible. La proporción de NOx generado depende del régimen térmico del hogar y del exceso de aire presente. Por ello un medio para su reducción es el de limitar la temperatura en el hogar y reducir el exceso de aire. Dos tipos de óxidos se arrojan a la atmósfera. El óxido nítrico NO y el nitroso NO2. Principalmente se emite NO que luego oxida por efecto de la luz solar. El NO2 puede reaccionar con el agua generando ácido nítrico que se suma en parte a la acción del sulfúrico. En parte con aerosoles metálicos forma nitratos. El NO2 es tóxico para los animales y vegetales. En el hombre afecta al sistema respiratorio.

3.11.2 Control de la emisión de partículas sólidas.

El control de emisión de partículas se relaciona con los medios para su remoción de efluentes de gases en la industria de procesos y plantas térmicas.

Estas diversas dispersiones denominadas generalmente como AEROSOLES incluyen a



todas las partículas en suspensión en el aire u otros gases. Estas dispersiones están caracterizadas pro sus propiedades físicas, químicas, eléctricas, tamaño, velocidad de sedimentación. Partículas mayores de 100 micrones están excluidas de consideración debido a su elevada velocidad de sedimentación (relativa). Por otro lado las partículas menores a 1 micrón, sedimentan muy levemente a tal punto que les considera como dispersiones permanentes. Estas dispersiones se les clasifica como:

- Polvos (Dust)

- Humos (Smoke)

- Fumes (Humos metálicos).

- Neblina (Mist).

3.11.2.1 Separación de partículas por medios mecánicos.

Como consecuencia de la reducida velocidad de sedimentación de las partículas de diámetro equivalente menores a 100 micrones, es necesario generar fuerzas adicionales a la gravitatoria para la separación de éstas de las corrientes de gases. En general se aprovecha la acción centrífuga que aparece sobre las partículas cuando se impone un cambio de dirección a la vena fluida. El artificio más sencillo es la trampa de cenizas. Esta se coloca a la salida del conducto de convección de los GV. acuotubulares, en el cambio de dirección y salir los gases vía precalentador de aire o ventilador de tiro inducido. Ver figura a continuación.

Descarga

Entrada de gases

Salida de gases

Partículas retenidas



La trampa consiste en una tolva con válvula de descarga. Esta se posiciona en la misma curva que se hace a escuadra, no redondea. Su eficiencia se acepta para las partículas de mayor granulometría. La ventaja es de su reducido costo y caída de presión que se produce al flujo, del orden de los 5 a 10 mm ca.

Los separadores ciclónicos Fig.43 - 43.1constituyen el medio más adecuado para la remoción de partículas cuya granulometría es superior a 20 micrones. Pero su eficiencia cae abruptamente cuando su diámetro es menor a 10 micrones (inaceptable).



La remoción del polvo en los ciclones no consigue por un efecto centrífugo e inercial que se desarrolla en su vértice interno. Los gases cargado de polvo ingresan al ciclón generalmente en forma axial (alternativamente en forma tangencial). Pasa al ingresar por álabes que producen un vórtice axial. Ver figura. El flujo alcanza elevada velocidad en la sección cilíndrica del ciclón. Las partículas se encuentran sujetas a una acción centrífuga contrarrestada por fuerzas de viscosidad. El balance entre estas dos acciones determinará si la partícula se proyecta contra las paredes internas del ciclón, o continúa inmersa en el flujo de gases. El vórtice de alta velocidad con dirección hacia el fondo del ciclón, se invierte en las proximidades del final de la sección cilíndrica. Al invertirse el vórtice y dirigirse hacia el plano superior, aparecen sobre las partículas acciones inerciales y centrífugas que impulsan hacia el cono del ciclón, la tolva cilíndrica. Por cuanto estos colectores dependen fundamentalmente de acciones diferenciales de inercia, la eficiencia de separación depende



de la granulometría de las partículas, densidad, temperatura del gas (viscosidad), caída de presión producida al flujo (mayor acción centrífuga). Ello hace que la eficiencia total de un medio de separación de polvo, solo puede ser evaluado cuando se conoce la composición granulométrica y característica del gas; como así mismo la pérdida de carga producida. La figura muestra la eficiencia de ciclones en relación a la granulometría y para pérdidas de carga admisibles de 2” a 5” de columna de agua (50 y 125 mm respectivamente).

La acción centrífuga depende de la velocidad tangencial C. y del radio R. del vórtice.

Fuerza Centrífuga = MC2 / R

En consecuencia cuerpos de reducido diámetro y elevadas velocidades tangenciales producen un mayor efecto de separación. Pero se limita el caudal de gases a tratar. Ello impone la adopción de numerosos ciclones en paralelo. Fig. 43.2 Normalmente las baterías de ciclones se construyen con unidades de diámetro no mayor a 300 m con pérdidas de carga del orden de 75 mm ca. Normalmente no se adoptan diámetros menores a 200 mm pro cuanto los gases con elevada concentración de polvos pueden atacarlos. Igualmente cuando el polvo es pegajoso (no es el caso de los GV.) La figura muestra una disposición de ciclones en batería. Estas se disponen en forma modular adecuándose al caudal a controlar.



Separadores con lluvia de agua ( Lavadores-Scrubbers).

La captación de polvos por vía húmeda es un proceso complejo en el cual la eficiencia del mismo es función de la relación adimensional.

Vr. Vs / D · g donde:

Vr, es la velocidad relativa entre las gotas de agua y las partículas. Vs, es la velocidad de sedimentación de las partículas de polvo. D, es el diámetro de la gota de agua. G, la aceleración de la gravedad. Como g. y Vs. son constantes para una partícula determinada, la eficiencia resulta de la diferencia de velocidades entre la partícula y gota de agua, y de la inversa del diámetro de la gota. En consecuencia es una función directa de la energía aplicada a la unidad. Ello implica importantes caídas de presión dentro del scrubbers para obtener elevadas velocidades del flujo de gases. Los scrubbers de reducida caída de presión son aptos para la separación de partículas del orden de 2 a 5 micrones. Scrubbers tipo torre. Las que disponen de venturi, son eficaces aún para diámetros de partículas de 0,1 a 1 micrón. Por lo general scrubbers con caída de presión del orden de 150 mm de ca. capturan el 100% de partículas mayores de 5 micrones, y el 90 % para mayores de 2 micrones.



En los scrubbers los gases cargados de polvos son continuamente humedecidos al ingresar a la garganta del venturi. Ver Fig. 44 En ésta, los gases se desplazan a velocidades del orden de 60 a 90 m/seg. Ello genera esfuerzos de corte entre las gotas de agua y las partículas (sección C). En la sección divergente D. la deceleración del flujo provoca continuas colisiones entre las partículas y las gotas, incrementándose el diámetro de éstas. Luego ingresan a una cámara separadoras de gotas. Por la parte inferior egresa el agua cargada de polvos, por la parte superior de la cámara, los gases lavados y una escasa cantidad de pequeñas gotas de agua.

La entrada tangencial del flujo de gases a la cámara separadora genera fuerzas centrífugas sobre las gotas de agua procurando su separación del flujo de gases.

Separadores de Polvo Electrostático.

El principio de acción del separador electrostático consiste en cargar eléctricamente a las partículas suspendidas en la vena fluida, mediante un campo eléctrico. La capa de polvo adherido a los electrodos es separada de éstos mediante distintos medios, que ya veremos, y cae a una tolva inferior desde donde posteriormente será removida. Este proceso difiere de los anteriores en que el esfuerzo se ejerce sobre las mismas partículas y no sobre la masa de gases. La efectiva separación de las partículas se obtiene con reducido consumo energético, despreciable pérdida de carga y sin ningún efecto sobre la composición del gas.

En los EE.UU. el control de emisiones se inició reglamentando la presencia de humo. Tal requerimiento requería un equipamiento con eficiencia del 70 al 90%. Posteriormente a fin de proteger también a los ventiladores de tiro inducido, se procuró reducir la ceniza volante en los productos de combustión, empleándose para ello el sistema electrostático. Este objetivo también comprendía:

- En algunas industrias la recuperación de producto valioso, tales



como el plomo y el cobre

- Eliminar efluentes agresivos a las cosechas.

- Protección del equipamiento, tal como los VTI.

Posteriormente cuando se toma conciencia de la agresión de estos efluentes al medio ambiente se especificaron unidades de máxima eficiencia, tal como acontece en la actualidad. Las Fig. 45- 45.1- 45.2 representan un modelo simple de la separación por medio electrostático. Las Fig. 45.4 - 45.5 partes componentes. Fig. 45.6 su instalación al pié de chimenea.

El proceso empleando una carga electrostática de tipo corona ioniza a las partículas las cuales siguiendo a la vena fluida ingresan a un campo eléctrico generado por electrodos donde, las partículas son atraídas por efecto eléctrico al electrodo opuesto. (superficie colectora). Los elementos básicos del separador electrostático lo constituye una tensión de corriente continua electrodos de ionización, electrodos de recolección, un medio para remoción y recolección del polvo. Los precipitadores de etapa simple (Tipo Cottrell, inventor) combinan la ionización y la captación de partículas en una sola etapa. En la instalación más simple los electrodos están suspendidos entre placas colectoras paralelas. La diferencia de potencial entre los electrodos de carga y los de captación genera el intenso campo electrico. El gas cargado de partículas ingresa normal a las placas colectoras resultando mediante los electrodos de descarga, ionizados. El campo eléctrico se encarga de desviar a las de captación.



Normalmente los electrodos de descarga, son conectados al polo negativo, a tensión tal que las moléculas son ionizadas. La ionización es visible a modo de corona en los electrodos de descarga. Los iones negativos se desplazan hacia las placas positivas. Las cargas negativas al llegar a las placas positivas anulan su carga y son removidas por raspado o por un impacto que periódicamente y en forma automática, se efectúa sobre dichos electrodos. Fig. 45.1 El polvo cae en forma densa manta a la tolva colectora sin que sea necesario proceder a detener el pasaje de gases. Y lo que es importante, sin incrementar en forma sensible el contenido de polvo en la vena fluida saliente.



En los separadores de dos etapas, las etapas de ionización y separación están separadas. Este diseño es apto para con reducida carga de polvos, y cuando se desea una reducida producción de ozono. Los electrodos ionozantes pueden estar constituidos por alambres, placas planas con agujas de acero en el borde de ataque y fuga del gas.

Para proporcionar una idea de las características del diseño, un factor a considerar consiste el SCA (Specific Collection Area), generalmente expresada como la superficie de electrodos de captación (superficie efectiva) por cada pie cúbico por minuto de gas tratado. Dependiendo de las características físicas, químicas y eléctricas de las cenizas del carbón pulverizado, rangos de 300 a 1000 SCA proporcionan una eficiencia de separación por sobre el 99,5 %.

En la eficiencia de captación influencia el tiempo de residencia de los gases dentro de la zona de electrodos de captación. Para ello lo acostumbrado es fijar una velocidad de pasaje. Para ello se divide el caudal real de gases a temperatura de residencia en el separador, por la superficie transversal libre ofrecida a éstos. Se opera en el orden de 3 a 4 pie/minuto (0,9 a 1,2 m/seg).



Como los separadores mecánicos son aptos para la separación de partículas de mayor diámetro, se les coloca en serie y aguas arriba de los electrostáticos. De este modo combinan sus mejores cualidades: separador mecánico para diámetros grandes electrostáticos para los de reducido diámetro. Asimismo compensan su comportamiento a cargas variables. Cuando aumenta la carga del GV. aumenta el caudal de gases producidos y por lo tanto la velocidad de pasaje por todos los separadores. En los mecánicos ello produce una mayor velocidad y mayor eficiencia ( a pesar de la mayor pérdida de carga). En los electrostáticos el menor tiempo de residencia disminuye su eficiencia. Suelen ser combinados con Scrubbers para lavar gases (S02 y S04H2).



3.12 Relaciones entre: Precalentador de Aire.- Economizador - Temperatura del agua de alimentación. Temperatura de rocío.

La instalación de un Economizador Eco. y/o Precalentador de Aire PA. en determinadas instancias cuando se pretende elevar la eficiencia térmica, solo es factible cuando se satisfacen determinadas interrelaciones que se detallan a continuación.

Este propósito se puede presentar en 2 casos típicos:

a) Para proyectistas del GV. cuando desea en determinadas condiciones operativas alcanzar un cierto rendimiento.

b) Para un GV. en operación cuando se pretende o se analiza la factibilidad económica de aumentar su eficiencia operativa.

Primer Caso: a) El proyectista de un GV. en base al gasto y calidad de vapor a generar, el tipo de combustible a emplear y exceso de aire requerido, el rendimiento térmico deseado, diseña las distintas superficies de intercambio de calor del GV. de modo de asegurar en cada una de ellas una determinada caída de temperatura hasta lograr que los gases de combustión a la salida del GV. tengan una temperatura que asegure la eficiencia buscada.

Así por ejemplo, diseñará el hogar para que los gases de combustión a su salida tengan una temperatura del orden de los 1.000ºC. Para ello, dotará al mismo de superficie de calefacción suficiente para enfriar los gases al valor dado. En el siguiente paso por los haces de convección de tubos hervidores, establecerá otra temperatura de salida de los gases, adecuando para ello la superficie de intercambio requerida.

Llega así a la zona de baja temperatura del GV. donde debe considerar los aspectos mencionados en el título. Cabe destacar que los saltos térmicos indicados en cada sector, son el resultado de una prolongada experiencia que le asegura al proyectista que tales saltos de temperatura en la zona de radiación y convección conducen al empleo mínimo de superficie de intercambio. Una optimización del empleo mínimo de superficie de intercambio.

Del mismo modo, dichos saltos térmicos pueden también tener en cuenta otros factores, tal como el de la ceniza de bajo punto de fusión. Para este caso el proyectista debe asegurar que los gases a la salida del hogar, tengan una temperatura menor que la de ablandamiento de la ceniza. Caso contrario al ingresar ésta al sector de convección se pegaría en la superficie exterior de los haces tubulares, aumentando posteriormente la resistencia a la transferencia de calor, y promoviendo la corrosión del tubo.

Finalmente llega a las zonas “frías del GV.” donde debe resolver si procede la colocación de recuperadores de calor (ECO, PA). para alcanzar la temperatura de gases que le proporciona la eficiencia buscada. La Fig. 47 muestra un flow donde los gases de combustión atraviesan primero un ECO y luego un PA.. A la izquierda se han representado las temperaturas. En términos económicos guardando las relaciones de temperatura que a continuación se



detallan las superficies de intercambio están a un costo razonable (diferencias terminales A PLENA CARGA DEL GV.)

ECO

PA

Gases a chimenea

Entrada de Gases

tg1

tw2

tg2

ta2

ta1

tg3

temp

trocio

Figura 47

tw1

tg3. = t.r + (10 a 20)º C

tg2 = tw1. + (20 a 40)º C

tg1. = ts. + (25 a 40)º C

tw2 = ts. + (0 a 40)º C

T.disp = (tg1 - tg3)

donde:

tg1 ; temperatura de los gases a la salida del haz de tubos hervidores.

tg2. ; temperatura de los gases a la salida del ECO.

tg3 ; temperatura de los gases a la salida del PA.

tw1/2 ; temperatura de entrada / salida del agua del ECO.

ts ; temperatura de saturación del vapor.

tr. ; temperatura de rocío.



Cabe aclarar que, aguas abajo de los tubos hervidores es factible la instalación de un ECO; un PA. o ambos en serie. Pero en todos los casos los altos térmicos indicados deben mantenerse. Saltos térmicos con diferencias terminales más estrechas, conducen a superficies de intercambio muy amplias frecuentemente no justificables en términos económicos.

Como base para la instalación de recuperadores debe considerarse que: cuanto más próxima esté la temperatura de rocío de los gases respecto de la saturación del vapor, menor será la posibilidad económica de instalar recuperador de calor. Como ejemplo consideremos una instalación de vapor para calefacción de procesos. Generalmente las instalaciones para calefacción satisfacen sus requerimientos con vapor de 10 bar (ts. = 180ºC). Quemando FO. su temperatura de rocío será del orden de 160ºC. Al proyectista no le resulta económico reducir la diferencia terminal (220 - 180)º C aumentando la superficie de calefacción. No obstante empleando agua de alimentación o aire para la combustión tendría un fluido a la entrada de intercambiador con temperatura de aproximadamente 120ºC (instalaciones con desgasificador térmico, o 30ºC temperatura del medio ambiente). Sin embargo el límite en esta caso lo da la proximidad de la temperatura de rocío, 160º C. Este valor sería el mínimo posible a reducir la temperatura de los gases. Luego el salto disponible resulta: (220 - 160) = 60ºC. Ello implica un incremento del rendimiento térmico del 2,5%. Resulta muy difícil en términos económicos justificar una superficie supletoria con tan magro beneficio. Salvo que el GV. opere a elevado número de horas año a plena carga. Cosa no frecuente y por ello la ausencia de recuperadores para el caso dado.

ECO

tg1

tw2

tg2

ta2

ta1

t Cº

Figura 48

tw1

tg1220

160

120tg2

30

PA

Si este GV. operara con Gas Natural, la temperatura de los gases a la salida del GV. pudiera reducirse, por ejemplo a 110ºC. Ahora el salto disponible es sensiblemente mayor. La figura 48 representa los perfiles probables colocando un ECO. o un PA. El salto térmico terminal



en el ECO. queda limitado en este caso por tw1, la temperatura del agua de alimentación. El PA. por la temperatura de aire ambiente, 30ºC ta1. No obstante que el aprovechamiento energético resulta mayor con el PA., su costo también es mayor que el ECO. debido a 2 factores principales:

- El PA. es atravesado por un caudal de aire, que es mayor que el caudal de agua que circula por el ECO. Por lo tanto resulta más voluminoso. Mayor peso de materiales.

- El coeficiente total de transferencia térmica del ECO es aproximadamente un 70% mayor que el correspondiente al PA.

La opción en cada caso impondrá un análisis económico. Para este estudio deberá tenerse en cuenta que la TEMPERATURA DE LOS GASES A LA SALIDA DE LOS TUBOS HERVIDORES DISMINUYE CUANDO LO HACE LA CARGA DEL GV. La disminución depende del grado de carga mínima que puede operar el generador de vapor y de su diseño.

Como se comprenderá de los perfiles térmicos, en el caso dado sólo será factible económicamente, la instalación de un o de los recuperadores de calor. En general los GV. que sirven a instalaciones para calefacción de procesos solo admiten UN RECUPERADOR DE CALOR consecuencia de la diferencia de temperaturas (tg1-t.r).

ECO

tg1

tw2

tg2

ta2

ta1

t Cº

Figura 49

tw1

355

290

200 tg3

30

PA

250

Cuando el GV. sirve una instalación de TV. la temperatura de saturación ts. alcanza y supera los 300ºC. Estas instalaciones para aumentar la eficiencia térmica recurren al precalentamiento del agua de alimentación hasta alcanzar temperaturas del orden del 90% de la temperatura de saturación (0,9 ts.) Entonces se plantea otro problema al proyectista, que ilustraremos con un ejemplo. Un GV. que opere con 100 bar y 510ºC el sobrecalentamiento tiene un valor de ts. de 315ºC. Sea un temperatura de rocío de 160ºC y un valor de la



temperatura del agua de alimentación de 0,8 ts. = 0,8 x 315ºC = 250º C aprox. Es factible en términos económicos la instalación de 2 recuperadores de calor, tal como ilustran los perfiles térmicos siguientes. Fig. 49:

Nótese que en este caso un factor limitante resulta la temperatura del agua de alimentación tw1 en primera instancia para el ECO. y el punto de rocío tr. para el PA. Estos perfiles corresponden a plena carga del GV. A cargas parciales disminuirá tg1 (355ºC) y con ello todas las temperaturas hasta la salida del GV. Cuando tg3 alcance la temperatura de rocío, toda disminución del grado de carga será llevada por el GV. poniendo en funcionamiento un precalentador del aire que ingresa al PA. o bien efectuando un by pass parcial de éste.

Para el caso dado, el proyectista del G. debe armonizar la característica operativa de éste con el del circuito térmico de la TV. en particular con el grado de regeneración adoptado. En REALIDAD TODO EL CONJUNTO TV-GV DEBE SER DISEÑADO CON PAUTAS COMUNES.

Segundo caso. b) Para esta circunstancia caben consideraciones similares al caso anterior pero con el agregado de cumplimentar el requisito de un determinado tiempo de repago, de la inversión realizada, con la economía introducida con el recuperador. Lo cual impone calcular el diagrama de carga anual del GV. para poder definir la economía introducida.

Sistema De gases – Parte II

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