Dimensionamiento y construcción de una caldera vertical mixta (piro-acuotubular) multi propósito de tres pasos para optimizar el nivel de eficiencia térmica con combustibles alternativos

Abstract

El presente trabajo de investigación está relacionado con el objetivo de mejorar la eficiencia térmica, luego de efectuar el dimensionamiento y construcción de una caldera vertical mixta (Piro- Acuotubular) multipropósito de 03 pasos que emplea combustibles alternativos, con este planteamiento se busca alcanzar una alternativa tecnológica a los problemas de generación de calor en la pequeña y mediana industria. Se analiza teóricamente las opciones ó tipos de caldera y los fundamentos técnicos de ingeniería para el cálculo del área de transferencia desde 02 puntos de vista: El método de cálculo que nos permitirá dimensionar la caldera, para lo cual se tomará en cuenta un primer enfoque cuyo fundamento se apoya en el cálculo de pérdidas y la velocidad del fluido con dos procedimientos definidos: el primero para calderas pirotubulares y el segundo para calderas acuotubulares. Un segundo enfoque plantea emplear lo establecido en el Código ASME que considera un valor del área de transferencia por potencia de caldera, valor que ha ido mejorando con el transcurrir de los años conforme avanza la ciencia de los materiales. También se establece un nuevo tipo de diseño y construcción de una caldera vertical que denominaremos mixta mezcla de piro y acuotubular para una potencia determinada, como innovación tecnológica; esta permitirá obtener ventajas comparativas en relación a otro tipo de calderas, logrando un mayor aprovechamiento del calor de combustión a través de un mayor recorrido por la superficie de transferencia de calor a partir de los gases de combustión que utiliza como combustibles Petróleo Diésel, Gas Licuado de Petróleo y Gas Natural; así mismo transmitir este calor a un fluido receptor de calor logrando obtener agua caliente, vapor de agua o aceite térmico utilizando el mismo equipo, con un mayor valor de la eficiencia térmica. Al efectuar el balance térmico podrá establecerse valores de eficiencias térmicas, el nivel de aprovechamiento del calor, los consumos específicos, costos de mantenimiento, y de construcción que se constituirá en inversión. Los resultados obtenidos satisfacen los objetivos generales y específicos planteados, con lo cual se demuestra que la innovación contribuirá a una mejora en la tecnología de la industria en el país.

This research is related to the objective of improving the thermal efficiency, after making the dimensioning and construction of a 3-pass multipurpose mixed vertical boiler (fire-water tube boiler), it employs alternative fuels, and this approach seeks to achieve an alternative technology to the problems of heat generation in the small and medium industry. The options or types of boiler and technical engineering fundamentals are analyzed theoretically to calculate the transfer area from two points of view: a.- The calculation method that allows to get the dimensions of the boiler, for which it will be considered a first theory whose foundation is based on calculating losses and the fluid velocity with two defined procedures the first for fire-tube boilers and the second for watertube boilers. b.- A second alternative proposes using what is established in the ASME Code that considers a value of transfer area per boiler power, this value has been improving over the years as the materials science advances. A new type of design and construction of a vertical boiler is established, we call it mixed mixture of fire-tube and water-tube for a given power, as a technological innovation; this allows to obtain comparative advantages over other types of boilers, making better use of combustion heat through a greater path across heat transfer surface that is covered by the combustion exhaust gases that used as fuel Diesel, LPG and Natural Gas ; likewise it transfers this heat to a eat-receiver fluid to obtain hot water, steam or thermal oil using the same equipment, with a greater value of thermal efficiency. After carrying out the thermal balance, the following can be established: values of thermal efficiencies, the level of waste heat, specific consumption, maintenance costs and construction costs, this will constitute an investment. The results satisfy the general and specific objectives, which show that this innovation contributes to improve the technology of the industry in our country.