CALCULO DE VENTILADORES Y BOMBAS DE CALDERA DE VAPOR

EJEMPLO DE CALCULO, caldera de carbón típicaDATOS EN UNIDADES AMERICANAS

Producción de vapor 2,888 kg/h 6,354Presión 10 kg/cm2 142temperatura de vapor 170 ºC 905temperatura de agua de alimentación 90 ºC 221temperatura de gases de escape 250 ºC 302Presión en recalentador 10 kg/cm2Temperatura en recalentador 170 ºCPresión en vapor de tambor 10 kg/cm2Temperatura en vapor saturado

1. calculamos la carga de calorDe las tablas de vapor tenemosEntalpia de vapor sobrecalentado HSH= 809 kcal/kg 1,456Entalpia de tambor de agua Hdwat= 305 kcal/kg 549Entalpia de agua de entrada Hwat= 105 kcal/kg 189

SUPONEMOS EL 3% DE PURGAS DE CALDERA 3%

Total de carga de calor de la caldera=Total absorbido por el agua para convertir al calor de vapor+absorbida para sobrecalentado+perdidas

Carga de calor en Kcal/hora= 2,050,480 Kcal/h 8,136,963 BTU/h

2. Calculamos consumo de carbón común

Consumo de combustible= carga térmica/(HHVxEficiencia)

HHV del carbón(poder calórico)= 7278 Kcal/kgEficiencia= 86.49%

Consumo de combustible= 326 Kg/h 718 Lbs/h

3 calculamos Gases

Para tener la eficiencia de combustión en carbón hay estos datos de gases expulsados:Unit Wet GasGases Mojados= 14.05 Kg/Kg de carbónGases de aire= 13.12 Kg/Kg de carbón

Gases de escape producidos= consumo combustiblexUnit wet gas

Gases húmedos= 4,577 Kg/hAire de combustión requerido= 4,274 Kg/h

4. Calculamos agua de alimentación

Agua de alimentación= Prducción*(1+purga)

Agua de alimentación= 2,975 Kg/h

5. Calculo de tamaño de bomba de agua

Se requieren dos bombas al 100%, una espera y la otra en operación

Descarga mínima de la bomba= 2,975 Kg/hdensidad del agua= 957.25 Kg/m3Descarga mínima de la bomba= 3.11 m3/h

Margen requerido de capacidad entre 15% y 25%

Para el caso asumimos= 20%Descarga mínima= 4.00 m3/h

Si hay recirculación se agrega un 9.5% 0.38

Cabeza de la bomba= presión de operación del tambor+perdidas de tuberia+perdidas de válvulas

Cabeza de bomba= 21.3 Kg/cm2

En MWC=mts de columna de agua= 224 MWC a 105ºC

Para efecto de selección se da un 5% adicional en la cabeza

MWC final= 235 MWC a 105ºC

Resumen de las bombas de agua cantidad: 2 UnCaudal= 4.00 m3/hCabeza de operación= 235 MWC a 105ºC

6. Calculo de los ventiladores

6.1 VENTILADOR DE TIRO FORZADOTotal aire de combustión calculado= 4,274 kg/hDensidad del aire= 1.17 Kg/m3una hora= 3600 seg

Total aire de combustión calculado= 1.01 m3/seg

Ventilador de tiro forzado se requiere para bombear aire en la combustión primaria en el horno de la caldera. Aire del ventilador FD pasa a través de calefacción de aire antes de entrar a través de la rejilla del horno. Ventilador de aire secundario (ventilador SA) suministra aire de combustión secundaria en el horno. Por lo general, de aire primario es del 70 -80% del aire total y el saldo se presenta en forma de aire secundario a través del ventilador SA. El aire secundario se suministra a una presión mayor para ayudar a la difusión de combustible en la parrilla llamada como la difusión neumático

Aire primario el 70%= 0.71 m3/segse toma el 20% adicional => 0.85 m3/seg

Cabeza de perdidas=perdidas a traves de la rejilla + otras perdidas

Dato aproximado de perdidas = 200 mm CASe toma del 15% a 20% de margen= 230 mm CA

Resumen de aire primario:Caudal= 0.85 m3/segCabeza de perdidas= 230 mm CA

Potencia al eje del ventilador Hp= Caudalxcabeza/(75.8xEficiencia)Eficiencia típica= 75%Potencia en Hp del ventilador al eje= 3.45 Hp

Eficiencia de motor= 90%Potencia de motor= 3.83 Hp aprox= 70 Hp

COSTO DE OPERACIÓN EN= HPX0.74X$/KWHxNo Horas realesHoras reales 7200 horas/añocosto KWH 230 $/KWHCOSTO DE OPERACIÓN año= $ 4,695,148 $/añoEn US$ 1925 $/US$Costo en US$= 2,439 US$/año

6.2 CALCULO DE VENTILADOR DE AIRE SECUNDARIO

Aire secundario es el 30% del aire total= 0.30 m3/seg

Caudal secundario toma el 20% adicional= 0.37 m3/seg

cabeza estática 3xcabeza del secundario= 650.9 mm CA

Potencia en Hp del ventilador al eje= 4.18 HpPotencia de motor= 4.65 Hp

COSTO DE OPERACIÓN año= $ 5,125,089 $/añoEn US$ 1925 $/US$Costo en US$= 2,662 US$/año

6.3 VENTILADOR DE EXTRACCION DE HUMOS O DE TIRO INDUCIDO

Total gases húmedos calculados= 4,577 Kg/h

Ventilador de aire secundario (ventilador SA) suministra aire de combustión secundaria en el horno

Densidad de los gases= 1.3265 kg/Nm3

Flujo de gases de chimenea= 0.96 Nm3/seg

Convirtiendo a la Temperatura de salida 150ºC 1.48 m3/segFlujo adicionando 20%= 1.78 m3/seg

Presión Estática= perdidas de caldera + perdidas de ductos

Presión estática de vent tiro Inducido +20%= 300 mmCA

Potencia en Hp del ventilador al eje= 9.40 HpPotencia de motor= 10.45 Hp

COSTO DE OPERACIÓN año= $ 11,523,541 $/añoEn US$ 1925 $/US$Costo en US$= 5,986 US$/año

EN UNIDADES AMERICANASlb/horaPSIºFºFºF

BTU/lbBTU/lbBTU/lb

Total de carga de calor de la caldera=Total absorbido por el agua para convertir al calor de vapor+absorbida para sobrecalentado+perdidas