Los quemadores y el proceso de la combustión. La boquilla en el quemador
El propósito principal de un quemador es generar la energía en forma de calor al sistema donde esté instalado. El quemador se encarga de intervenir directamente en el proceso de la combustión y es el equipo mecánico destinado a generarla. Sucede que la combustión es, sin lugar a dudas, el proceso de transformación de energía que más se utiliza hasta hoy en todo nuestro Planeta para generar calor. Y a la vez el proceso de la combustión es el mayor contaminante atmosférico y causante del calentamiento global.
Hasta el día de hoy se han ido realizando avances tecnológicos para mejorar la eficiencia y reducir, mitigar, el efecto nocivo de la combustión, pero a pesar de todos nuestros avances en las distintas ramas de la ciencia, algunos que nos asombran, aún no se ha encontrado una forma barata, limpia y eficiente de generar calor mediante la combustión.
Entre los principales contaminantes de la combustión está el gas CO2 y desfavorablemente para todos, la relación entre la masa de combustible quemado y el gas desprendido es de consideración, la naturaleza no lo diseñó diferente y cada vez que se quema 1 kg de combustible fósil, se emiten más de 2 kg de CO2 a la atmosfera.
Por otra parte las cantidades de hidrocarburos fósiles que se destina a quemar son enormes. Más adelante se destacan en rojo. Así que son los quemadores los dispositivos que están en el centro de esta desagradable problemática de la humanidad donde intervienen la sostenibilidad, el desarrollo y la vida de todos. Concluimos que:
Saber de quemadores, que hacen y como operarlos bien, es de suma importancia.
La selección correcta de un quemador toma en cuenta la potencia que tendrá que desarrollar, el tipo de combustibles a quemar, el diseño y las dimensiones de la cámara de combustión donde funcionará. La eficiencia de un quemador puede ser considerada desde dos puntos de vistas: primero, la energía que hay que suministrarle para asegurar una buena atomización del combustible y que pueda desarrollar su potencia nominal y segundo, el nivel de atomización del combustible líquido que es capaz de garantizar a plena capacidad. En la medida que el quemador garantice inyectar el combustible dentro de la cámara de combustión con diámetros de partículas más pequeñas, finas, micrométricas, se requerirá una menor cantidad de aire para realizar la combustión y la temperatura de salida de los gases será menor, lo que significa menos energía perdida y expulsada a la atmósfera.
La boquilla es un dispositivo que forma parte del quemador y está colocado en el extremo que penetra dentro de la cámara de combustión del horno o caldera, por lo que está sometida a un régimen agresivo, caracterizado por la alta turbulencia, temperatura, hollín y gases corrosivos.
A pesar de estas condiciones severas, su trabajo es el de realizar la atomización del combustible correctamente, pulverizarlo en partículas finas o nieblas, forzándolo en un movimiento dinámico de rotación para buscar el intimo contacto entre las pequeñas partículas (entre 10 y 100 µ) y el oxígeno del aire, favoreciendo la reacción de la combustión. Hay que prestar especial atención a este dispositivo, pues la gran mayoría de las boquillas en operación no logran gotas de partículas inferiores a 80 µ, valores que empiezan a favorecer una combustión ineficiente. Se admite como un buen atomizador aquel que produce más del 85 % de las gotas con diámetro inferior a 50 µ.
Su eficiencia está en asegurar todo el tiempo que estas condiciones de sean constantes y garantizar la combustión. Diríamos que es el corazón del quemador.
Llegamos a una conclusión idéntica a la anterior respecto a los quemadores:
Entonces saber de boquillas o toberas de atomización (pulverización), que hacen y como operarlas bien, es de suma importancia.
Se comprenderá que es un componente muy sensible, pequeño, pero soporta sobre sus hombros una gran responsabilidad, a pesar de realizar su trabajo en condiciones extremas.
A través de las boquillas de los quemadores pasan millones de toneladas de combustible líquido y gaseoso que se alimentan a las Calderas de las Termoeléctricas, Calderas de Vapor instaladas en las industrias, Calderas de Agua Caliente, Generadores de Calor instalados en los Edificios, en localidades, en los consumidores domésticos, etc.
Para tener una idea en el año 2010 el consumo mundial de Fuel-Oil fue de 4028.1 millones de toneladas y de Gas Natural 2858.1 millones de toneladas. Refiriéndonos al Fuel Oil, podemos aproximarnos a la verdad sin temor diciendo que todo esa energía química almacenada se destinó a la combustión para generar potencia o calor, en Hornos, Calderas y en Motores de Combustión Interna. Refiriéndonos ahora al Gas Natural, la mayor cantidad de su energía se quema para generar calor, potencia. Una pequeña parte se destina a la industria como materia prima, fuente para la producción de hidrógeno y otros productos petroquímicos, pero la gran mayoría se quema y todas estas cantidades de líquido o gas, pasan por boquillas o toberas de atomización.
En cada una de las aplicaciones el combustible tiene que fluir en el quemador, alcanzar la boquilla o tobera y pulverizarse. Y esa es la razón que tenemos para dar prioridad relevante al proceso de facilitar los conocimientos técnicos, la experiencia acumulada y las buenas prácticas sobre este pequeño pero universal dispositivo mecánico, la boquilla o tobera de atomización, que tiene bajo su responsabilidad ser un fiel amigo de la naturaleza cuando aseguramos que funcione óptimamente, y que por el medio agresivo en el que trabaja requiere de suma atención de las personas que estamos relacionadas con la selección, la operación, el mantenimiento y el control de los sistema energéticos.
Por ser un dispositivo pequeño, las dimensiones que definen su estructura son también pequeñas, de unidades milimétricas, al igual que los conductos por donde se inyecta o retorna el combustible. Cómo tiene que garantizar una dinámica de flujo pre-establecida y en ritmo con la aplicación donde funcionará, necesita que las superficies interiores de las ranuras por donde circulará el líquido o gas estén pulimentadas, no presenten rugosidades, que las dimensiones circulares sean simétricas, que los conductos de circulación del combustible o gas se mantengan limpios durante la operación y no obstruyan el paso del líquido o del gas o distorsionen su movimiento pre concebido.
Por lo anterior tenemos que aprender a tratar a las boquillas de atomización durante todo su ciclo de vida, desde que nos comprometemos en un proyecto que tiene relación con la generación de potencia y calor y para ello requerimos de los quemadores de combustibles y gas. Aunque los inyectores en las bombas de combustibles y de los carburadores de los Motores de Combustión Interna tienen igual peso en los procesos de combustión y muchas de estas experiencias son aplicables en común, en este artículo nos referiremos a las boquillas que forman parte de los quemadores industriales y domésticos.
Si quieres conocer más sobre este decisivo dispositivo que decide la eficiencia de la combustión. visita nuestra web www.energianow.com y principalmente el artículo "Boquillas de Atomización. Quemadores".
Gracias,
René Ruano Domínguez
info@energianow.com
www.energianow.com
martes, 12 de marzo de 2013
martes, 5 de marzo de 2013
Válvula de Expansión
Conozca cómo actuar y mejorar la eficiencia energética del sistema de refrigeración controlando correctamente el flujo de refrigerante que se inyecta al evaporador.
¿Sabe cómo funciona la válvula de expansión termostática?
¿Conoce sobre sus componentes principales y que funciones realizan?
¿Y qué sabe sobre los factores que afectan la operación y el rendimiento de estas válvulas?
¿Le gustaría informarse sobre el procedimiento de selección de las mismas?
Como resultado del estudio y aplicación de los conocimientos que se presentan en este resumen sobre la Válvula de Expansión (principalmente las Termostática), aprenderá lo básico para poder actuar sobre este fundamental componente frigorífico, el que participa con gran peso en el comportamiento energético del sistema, en su consumo eléctrico y en las emisiones de gas CO2, el principal causante del Cambio Climático.
El dispositivo de expansión o válvula de expansión tiene la función en el sistema de refrigeración de controlar el flujo de refrigerante líquido que entra al evaporador. El refrigerante líquido que llega al dispositivo a alta presión, fluye a través de él y se transforma en una mezcla líquido – vapor a baja presión. Esa mezcla pasará totalmente a fase gaseosa dentro del evaporador, absorbiendo el calor del medio que está siendo enfriado.
A mayor o menor flujo de refrigerante a través del dispositivo, se podrá absorber más o menos calor del medio a enfriar.
Dado que el dispositivo de expansión regula la cantidad de refrigerante hacia el evaporador, su selección es de particular importancia para la correcta operación del sistema de refrigeración. Una mala selección, con un dimensionado incorrecto, o un funcionamiento deficiente del dispositivo una vez instalado, puede causar graves consecuencias en la eficiencia energética del sistema. Una buena selección del dispositivo considera que su capacidad nominal coincide o es ligeramente superior a la carga térmica frigorífica que tiene que vencer el sistema. Si se comete el error de sub dimensionar el dispositivo, durante su operación llegará menos refrigerante al evaporador causando una reducción en la capacidad de enfriamiento del sistema. Por el contrario, un dispositivo sobredimensionado, permitirá que se inyecte al evaporador más refrigerante que el requerido, que no todo el líquido se evapore dentro del intercambiador y llegue líquido al retorno del compresor, lo que es dañino para este componente y puede averiarlo.
Estamos en presencia de un componente muy sensible y de gran impacto en la eficiencia del conjunto del sistema de refrigeración por la tarea que realiza. Coincide que el comportamiento eficiente de la válvula de expansión tiene un peso importante en la eficiencia energética del sistema, por lo que es de suma importancia para conseguir ahorros de energía en una instalación de refrigeración.
Si quiere saber más sobre el Sistema de Refrigeración y su comportamiento le sugerimos visite el conjunto informativo: “Sistema de Refrigeración. Fundamento y aplicaciones prácticas de cada procesador. Balances energéticos”
Repasaremos el término recalentamiento del refrigerante, recordando que es la diferencia entre la temperatura real del vapor refrigerante en un punto y su temperatura de saturación, obtenida midiendo la presión manométrica. Para calcular el recalentamiento en el sistema de refrigeración se determina la diferencia entre el valor de la temperatura a la salida del evaporador (1), donde generalmente se sujeta el bulbo sensor, y el valor de la temperatura correspondiente a la presión manométrica del refrigerante dentro del evaporador (2). Para estas mediciones se utiliza un termómetro digital con una sonda superficial, que se pone en contacto con la tubería cercano al bulbo sensor y se toman varias temperaturas, calculando la media más probable (1).
Conocida la presión de succión, que puede ser leída en la toma del compresor, y por supuesto el tipo de refrigerante que circula, se calcularán las pérdidas en la línea de succión hasta el evaporador y se restarán del valor anterior. Así obtenemos la presión manométrica dentro del evaporador. Empleando una Tabla de propiedades para el Refrigerante se puede determinar la temperatura de saturación (2) correspondiente a la presión manométrica dentro del evaporador antes calculada. La diferencia entre ambas temperaturas reportará el recalentamiento de operación del dispositivo de expansión.
O si se encuentra conectado a Internet, mediante el Calculador_Energético publicado gratuitamente en nuestra web“Ingeniería Energética General” en Libre Acceso, al cual se puede acceder activando el vínculo “Propiedades de los refrigerantes. Recalentamiento – Subenfriamiento” En este calculador podrá obtener el recalentamiento directamente.
Revisar el recalentamiento es el primer paso para un análisis simple del funcionamiento de la válvula de expansión. Otras observaciones, algunas populares, pueden conducir a una falsa conclusión. Tener presente siempre que si no se está alimentando correctamente al evaporador en relación con la carga frigorífica, el recalentamiento será alto. O si se está operando con sobre capacidad el sistema frigorífico, la válvula no podrá mantener el recalentamiento de diseño.
Muchas veces las causas de un descontrol en el recalentamiento no radican en la válvula de expansión, se encuentra en alguna otra parte del sistema. Hay diferentes causas que pueden ocasionar un mal funcionamiento de la válvula. Si quiere saber más sobre las Válvulas de Expansión en el sistema frigorífico, consulte nuestro artículo online “Válvula de Expansión Termostática".
Nunca será suficiente continuar recalcando que todo lo que haga ineficiente al sistema de refrigeración, generalmente provoca un sobre consumo eléctrico y de manera inducida, daña el medio ambiente al emitirse mayor cantidad de gas carbónico durante la generación eléctrica. Las válvulas de expansión juegan un importante papel en el funcionamiento eficiente del sistema de refrigeración y el su gasto eléctrico o energético. Conocerlas y saberlas hacer funcionar bien puede aportar grandes beneficios para todos.
¿Ha tenido alguna experiencia que pueda aportar más información a este tema? si es así, participe y deje su comentario.
Gracias,
RenéRD
Ingeniería Energética General
info@energianow.com
www.energianow.com
¿Sabe cómo funciona la válvula de expansión termostática?
¿Conoce sobre sus componentes principales y que funciones realizan?
¿Y qué sabe sobre los factores que afectan la operación y el rendimiento de estas válvulas?
¿Le gustaría informarse sobre el procedimiento de selección de las mismas?
Como resultado del estudio y aplicación de los conocimientos que se presentan en este resumen sobre la Válvula de Expansión (principalmente las Termostática), aprenderá lo básico para poder actuar sobre este fundamental componente frigorífico, el que participa con gran peso en el comportamiento energético del sistema, en su consumo eléctrico y en las emisiones de gas CO2, el principal causante del Cambio Climático.
El dispositivo de expansión o válvula de expansión tiene la función en el sistema de refrigeración de controlar el flujo de refrigerante líquido que entra al evaporador. El refrigerante líquido que llega al dispositivo a alta presión, fluye a través de él y se transforma en una mezcla líquido – vapor a baja presión. Esa mezcla pasará totalmente a fase gaseosa dentro del evaporador, absorbiendo el calor del medio que está siendo enfriado.
A mayor o menor flujo de refrigerante a través del dispositivo, se podrá absorber más o menos calor del medio a enfriar.
Dado que el dispositivo de expansión regula la cantidad de refrigerante hacia el evaporador, su selección es de particular importancia para la correcta operación del sistema de refrigeración. Una mala selección, con un dimensionado incorrecto, o un funcionamiento deficiente del dispositivo una vez instalado, puede causar graves consecuencias en la eficiencia energética del sistema. Una buena selección del dispositivo considera que su capacidad nominal coincide o es ligeramente superior a la carga térmica frigorífica que tiene que vencer el sistema. Si se comete el error de sub dimensionar el dispositivo, durante su operación llegará menos refrigerante al evaporador causando una reducción en la capacidad de enfriamiento del sistema. Por el contrario, un dispositivo sobredimensionado, permitirá que se inyecte al evaporador más refrigerante que el requerido, que no todo el líquido se evapore dentro del intercambiador y llegue líquido al retorno del compresor, lo que es dañino para este componente y puede averiarlo.
Estamos en presencia de un componente muy sensible y de gran impacto en la eficiencia del conjunto del sistema de refrigeración por la tarea que realiza. Coincide que el comportamiento eficiente de la válvula de expansión tiene un peso importante en la eficiencia energética del sistema, por lo que es de suma importancia para conseguir ahorros de energía en una instalación de refrigeración.
Si quiere saber más sobre el Sistema de Refrigeración y su comportamiento le sugerimos visite el conjunto informativo: “Sistema de Refrigeración. Fundamento y aplicaciones prácticas de cada procesador. Balances energéticos”
Repasaremos el término recalentamiento del refrigerante, recordando que es la diferencia entre la temperatura real del vapor refrigerante en un punto y su temperatura de saturación, obtenida midiendo la presión manométrica. Para calcular el recalentamiento en el sistema de refrigeración se determina la diferencia entre el valor de la temperatura a la salida del evaporador (1), donde generalmente se sujeta el bulbo sensor, y el valor de la temperatura correspondiente a la presión manométrica del refrigerante dentro del evaporador (2). Para estas mediciones se utiliza un termómetro digital con una sonda superficial, que se pone en contacto con la tubería cercano al bulbo sensor y se toman varias temperaturas, calculando la media más probable (1).
Conocida la presión de succión, que puede ser leída en la toma del compresor, y por supuesto el tipo de refrigerante que circula, se calcularán las pérdidas en la línea de succión hasta el evaporador y se restarán del valor anterior. Así obtenemos la presión manométrica dentro del evaporador. Empleando una Tabla de propiedades para el Refrigerante se puede determinar la temperatura de saturación (2) correspondiente a la presión manométrica dentro del evaporador antes calculada. La diferencia entre ambas temperaturas reportará el recalentamiento de operación del dispositivo de expansión.
O si se encuentra conectado a Internet, mediante el Calculador_Energético publicado gratuitamente en nuestra web“Ingeniería Energética General” en Libre Acceso, al cual se puede acceder activando el vínculo “Propiedades de los refrigerantes. Recalentamiento – Subenfriamiento” En este calculador podrá obtener el recalentamiento directamente.
Revisar el recalentamiento es el primer paso para un análisis simple del funcionamiento de la válvula de expansión. Otras observaciones, algunas populares, pueden conducir a una falsa conclusión. Tener presente siempre que si no se está alimentando correctamente al evaporador en relación con la carga frigorífica, el recalentamiento será alto. O si se está operando con sobre capacidad el sistema frigorífico, la válvula no podrá mantener el recalentamiento de diseño.
Muchas veces las causas de un descontrol en el recalentamiento no radican en la válvula de expansión, se encuentra en alguna otra parte del sistema. Hay diferentes causas que pueden ocasionar un mal funcionamiento de la válvula. Si quiere saber más sobre las Válvulas de Expansión en el sistema frigorífico, consulte nuestro artículo online “Válvula de Expansión Termostática".
Nunca será suficiente continuar recalcando que todo lo que haga ineficiente al sistema de refrigeración, generalmente provoca un sobre consumo eléctrico y de manera inducida, daña el medio ambiente al emitirse mayor cantidad de gas carbónico durante la generación eléctrica. Las válvulas de expansión juegan un importante papel en el funcionamiento eficiente del sistema de refrigeración y el su gasto eléctrico o energético. Conocerlas y saberlas hacer funcionar bien puede aportar grandes beneficios para todos.
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RenéRD
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Grados API y gravedad específica de los hidrocarburos - combustibles líquidos
Las transacciones comerciales y las operaciones tecnológicas del crudo (energía primaria) y de sus derivados líquidos (energía procesada o secundaria) se realizan intercambiando volúmenes ya que su estado físico es líquido. Estas transacciones son netamente energéticas, se compra, se vende o se procesa energía, por lo que se hace necesario conocer qué cantidad de energía se corresponde con cada unidad de volumen.
Una propiedad física de los hidrocarburos líquidos es que molecularmente se expanden o contraen significativamente con la temperatura a la que están sometidos, por lo que su densidad variará, haciéndose menor cuándo aumenta la temperatura y mayor cuando disminuye.
La energía es una variable extensiva, depende de la cantidad de masa, por lo que estamos obligados a conocer primero la cantidad de masa que está contenida en la unidad de volumen. Es la densidad del combustible la que nos informa sobre la cantidad de masa por unidad de volumen que tiene una sustancia. La gravedad específica es la relación que existe entre la densidad del líquido respecto a la densidad del agua a la temperatura de referencia de 60ºF ó 15,6 ºC.
Se hace necesario disponer de medios de medición precisos y estandarizados de la densidad para poder determinar la masa correspondiente en cada unidad de volumen y con ello, la cantidad total de energía que se comercializa.
Por desconocer el comportamiento físico de los combustibles líquidos ante los cambios de temperaturas ni aplicar correctamente el procedimiento estadarizado a seguir, se cometen errores en las transaciones comerciales y en los procesos tecnológicos que son costosisimos, al reportarse cantidades de energía que no se corresponden con los volúmenes trasegados y que en generalmente distorsionan los indicadores de comportamiento económico y de eficiencia energética. De ahí la importancia de saber como actúar ante estas operaciones.
Para facilitar estos cálculos y las operaciones con volúmenes de combustibles líquidos se han diseñado los Calculadores Energéticos “Calculador de los grados API y la gravedad específica de los combustibles líquidos” y “Corrección por temperatura del volumen de los combustibles líquidos” los que pueden visitarse en nuestra web, siguiendo los vínculos anteriores. Estos Calculadores parten de la base de la información estandarizada y empleada interrnacionalmente. Las tareas que realizan son:
-Determinar la gravedad específica conocido los grados API ( y vis.) así cómo los parámetros que relacionan el peso y el volumen en diferentes unidades técnicas.
-Considerar el caso en que solo se conozca la gravedad específica del combustible líquido y se necesite determinar sus grados API.
- Realizar la corrección del volumen del combustible líquido cuando su temperatura difiere de 60 ºF tomada como referencia
Ambos calculadores reportarán como información de salida, las relaciones peso - volumen y sus inversos del combustible líquido (indicadores) en las unidades más utilizadas en la economía global.
¿Ha tenido alguna experiencia que pueda aportar más información a este tema? si es así, participe y deje su comentario.
Gracias,
RenéRD
Ingeniería Energética General
info@energianow.com
www.energianow.com
Una propiedad física de los hidrocarburos líquidos es que molecularmente se expanden o contraen significativamente con la temperatura a la que están sometidos, por lo que su densidad variará, haciéndose menor cuándo aumenta la temperatura y mayor cuando disminuye.
La energía es una variable extensiva, depende de la cantidad de masa, por lo que estamos obligados a conocer primero la cantidad de masa que está contenida en la unidad de volumen. Es la densidad del combustible la que nos informa sobre la cantidad de masa por unidad de volumen que tiene una sustancia. La gravedad específica es la relación que existe entre la densidad del líquido respecto a la densidad del agua a la temperatura de referencia de 60ºF ó 15,6 ºC.
Se hace necesario disponer de medios de medición precisos y estandarizados de la densidad para poder determinar la masa correspondiente en cada unidad de volumen y con ello, la cantidad total de energía que se comercializa.
Por desconocer el comportamiento físico de los combustibles líquidos ante los cambios de temperaturas ni aplicar correctamente el procedimiento estadarizado a seguir, se cometen errores en las transaciones comerciales y en los procesos tecnológicos que son costosisimos, al reportarse cantidades de energía que no se corresponden con los volúmenes trasegados y que en generalmente distorsionan los indicadores de comportamiento económico y de eficiencia energética. De ahí la importancia de saber como actúar ante estas operaciones.
Para facilitar estos cálculos y las operaciones con volúmenes de combustibles líquidos se han diseñado los Calculadores Energéticos “Calculador de los grados API y la gravedad específica de los combustibles líquidos” y “Corrección por temperatura del volumen de los combustibles líquidos” los que pueden visitarse en nuestra web, siguiendo los vínculos anteriores. Estos Calculadores parten de la base de la información estandarizada y empleada interrnacionalmente. Las tareas que realizan son:
-Determinar la gravedad específica conocido los grados API ( y vis.) así cómo los parámetros que relacionan el peso y el volumen en diferentes unidades técnicas.
-Considerar el caso en que solo se conozca la gravedad específica del combustible líquido y se necesite determinar sus grados API.
- Realizar la corrección del volumen del combustible líquido cuando su temperatura difiere de 60 ºF tomada como referencia
Ambos calculadores reportarán como información de salida, las relaciones peso - volumen y sus inversos del combustible líquido (indicadores) en las unidades más utilizadas en la economía global.
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RenéRD
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miércoles, 31 de octubre de 2012
EFICIENCIA DEL CICLO DE VAPOR
Resumen: Plantas Térmicas que queman carbón y su impacto ambiental. Perspectivas a corto y mediano plazo.
¿Conoces el porciento mundial de las Plantas Térmicas Generadoras de Electricidad que queman carbón?
Alrededor del 40 % de la Generación Eléctrica Mundial, unos 23 000 TWh eléctrico (que equivalen a 9500 a 10000 Terawatt-hours), se produce en Plantas Térmicas que queman carbón
¿Y qué promedio de eficiencia energética tiene en la actualidad el ciclo de vapor de estas Plantas.
La eficiencia actual estimada es 30 % o inferior
¿Sabes la cifra estimada del carbón mundial que se quema actualmente para generar electricidad?
La cifra es de 3 000 a 3 500 millones de toneladas de carbón y derivados sólidos (lignitos, antracitas,..). Mundialmente se generan unos 23 000 TWh eléctrico y el 40 % de esa cifra es de 9 200 TWh. Una TON de carbón con un poder calórico neto de unos 30 a 32 Gjoule/ton puede generar entre 2.5 y 3 MWh de electricidad en un ciclo térmico con eficiencia entre el 30 y el 33 %. El índice de consumo en kg de carbón por kwh es de 0.330 a 0.400. Las emisiones de CO2 inducidas en kg de CO2 por kwh son aproximadamente de 1 a 1.2
¿Y qué cantidad de toneladas de emisiones de C02 se generan por este concepto?
La cifra estimada es cercana a los 9 000 MM Ton de CO2, lo que equivale a cerca del 30 % del valor del total mundial de emisiones a la atmósfera. Comprueba si coincidimos o nos acercamos. El índice de emisiones en kg de gas carbónico por kwh es de 1.1 a 1.2. Si se generaron 9 200 TWh de electricidad base carbón, las emisiones de CO2 inducidas se estiman están en el orden de los 10 000 MM Ton de CO2, lo que equivale a cerca del 30 % del valor del total mundial de emisiones a la atmósfera. Si tenemos en cuenta que el consumo mundial de carbón seguirá creciendo en los próximos años y en algunos países como China e India es la base del desarrollo energético, nos damos cuenta de la importancia de poder operar estas Plantas con la mayor eficiencia posible.
¿Sabes cuál es la alternativa más productiva para incrementar la eficiencia energética de estas Plantas?
La alternativa que mayor efecto produce en el incremento de la eficiencia energética del ciclo de vapor es la de aumentar ila t y p del ciclo. Las Plantas que operan a condiciones super_críticas 250 atm y 565 ºC, alcanzan eficiencias superiores al 35 %. Otras alternativas son: a) reducir la presión de condensación b) incrementar la temperatura del agua de alimentar c) reducir pérdidas en la turbina d) reducir temperatura de los humos e) reducir exceso aire de combustión f) reducir pérdidas por superficies g) reducir la humedad del carbón
¿Estás informado sobre qué problemas tecnológicos hay que resolver para poder incrementar los parámetros operacionales (presión y temperatura) de estas Plantas?
El principal problema a resolver para alcanzar condiciones super_cr íticas y hasta ultra super_críticas, es disponer de aceros aleados que resistan las tensiones mecánicas que se producirán a valores de operación superiores a los actuales, proyectándose alcanzar en los próximos años temperaturas mayores de 700 ºC y presiones superiores a 300 atm. Se espera con estos incrementos eficiencias sobre el 40%. Lamentablemente, los metales a utilizar para poder alcanzar regímenes superiores de operación, son mucho más costosos que los aceros tradicionales y durante un buen tiempo mantendrán esta desventaja.
¿Conoces sobre las otras alternativas que de aplicarse incrementarían la eficiencia del ciclo de vapor?
Ya enumeramos algunas antes. Cada una de las alternativas que son factibles de aplicarse tienen su peso en el incremento de la eficiencia y cada resultado dependerá del punto de partida del sistema. Por ejemplo, si los humos escapan a una temperatura sobre los valores nominales, es seguro que reducir su valor influirá significativamente en el incremento de la eficiencia del ciclo, más que en un sistema dónde este valor esté controlado. Comentaremos brevemente el posible impacto de estas alternativas en las mejoras de la eficiencia:
1- Reducir la presión de condensación. En la medida que el vapor agotado entre al condensador a una presión más baja, mayor es la energía de entrada que se transformó en trabajo en la turbina
2- Incrementar la temperatura del agua de alimentar. Si esta solución se alcanza recuperando el calor de los humos de escape, o se precalienta utilizando la recuperación de condensado, o el calor de las extracciones de caldera, el aumento de temperatura del agua resultará en disminución de las pérdidas de calor del sistema.
3- Reducir pérdidas en la turbina. Al reducir las pérdidas mecánicas o de calor, aumentamos la energía que recibe el generador.
4- Reducir la temperatura de humos. Una de las fuentes mayores de pérdidas en las Plantas Térmicas es la energía que se pierde a la atmósfera junto a los productos de la combustión. Al reducir la temperatura de escape, se contribuye a disminuir estas pérdidas.
5- Reducir el exceso aire de combustión. Utilizar la relación Aire/Combustible óptima, reduce el volumen de nitrógeno (gas inerte) que se incorpora a los productos de la combustión y la humedad que acompaña al aire ambiente. Ambas sustancias absorben y arrastran calor a la atmósfera, aumentando las pérdidas de energía del sistema.
6- Reducir pérdidas por superficies. Debido al mal aislamiento o a su deterioro, dónde quiera que existan áreas calientes, están presentes las pérdidas de energía y es proporcional al tamaño de la superficie expuesta y a la temperatura que alcanzan.
7- Reducir el contenido de agua en el carbón. En la medida que el carbón contenga mayor cantidad de agua, más energía se consume en evaporarla y convertirla en gas. Por cada kg de agua en exceso, se requiere más de 1.5 kWh en su gasificación a la temperatura del hogar (unos 3000 ºF). Si un carbón inicialmente contiene 40 % de humedad (poder calórico de estimado de 12000 Btu/lb) y se puede reducir al 5 % antes de quemarlo, entonces estaremos disminuyendo las pérdidas por este concepto en no menos de 0.4 a 0.5 kwh en cada kg de carbón y esto equivale a un 6 o 7 % de ahorro de energía.
Podemos evaluar cada una de las variantes anteriores. Puedes visitar los calculadores publicados en nuestro sitio www.energianow.com y conocer más sobre cómo influye cada una de estas soluciones en la eficiencia del ciclo de vapor. Podrás consultar procesadores de cálculo para: Aire primario para la combustión de combustibles sólidos, líquidos y gaseosos Cálculo del poder calorífico de los combustibles Cálculo de los productos de la combustión o humos generados Cálculo de la temperatura de la combustión Pérdidas en humos Pérdidas por extracciones o purgas Pérdidas por superficies Generadores de Vapor - Balance Energético Ciclo Vapor en Plantas Térmicas. Su eficiencia energética Eficiencia energética de los Generadores de Vapor y Calderas La información es gratuita, solo requiere registrarse.
¿Conoces hasta que valores de eficiencia se espera alcanzar en un mediano plazo, y cuánto eso representa?
Ya existen Plantas Térmicas que queman carbón funcionando a temperaturas y presiones del ciclo de vapor que las clasifican en régimen Ultra Super Crítico y con eficiencias aproximadas del 45% y hasta superiores. La meta que necesita alcanzar en los años venideros es del 50 % de eficiencia. Llegar a esos niveles significará reducir las emisiones de CO2 por kwh a la atmósfera desde los niveles actuales de 1.2 kg CO2 a 0.75 kg de CO2 en este tipo de Plantas que queman carbón. Eso equivale a casi un 38 porciento de reducción de emisiones de CO2. Si tenemos en cuenta que la generación mundial base carbón es responsable de unas 10 000 MM Ton de gas CO2 anuales, la cifra representa 3800 MM Ton anuales que dejaríamos de emitir.
También se plantea dentro de las líneas de desarrollo del ciclo de vapor de las Plantas Térmicas, que considerando una serie de mejoras y nuevas prácticas, se podrá reducir las emisiones por debajo de 0.5 kg de CO2 por kWh, lo que si marcará una disminución notable en el total de emisiones mundiales de CO2 y a la vez abrirá paso a la utilización de grandes fuentes de recursos de combustibles sólidos que están presentes en la tierra y que son el vehículo para el avance industrial de varias regiones del Planeta.
Cualquier pregunta adicional, envíenme un email.
Gracias por la atención,
René Ruano Domínguez
info@energianow.com
www.energianow.com
¿Conoces el porciento mundial de las Plantas Térmicas Generadoras de Electricidad que queman carbón?
Alrededor del 40 % de la Generación Eléctrica Mundial, unos 23 000 TWh eléctrico (que equivalen a 9500 a 10000 Terawatt-hours), se produce en Plantas Térmicas que queman carbón
¿Y qué promedio de eficiencia energética tiene en la actualidad el ciclo de vapor de estas Plantas.
La eficiencia actual estimada es 30 % o inferior
¿Sabes la cifra estimada del carbón mundial que se quema actualmente para generar electricidad?
La cifra es de 3 000 a 3 500 millones de toneladas de carbón y derivados sólidos (lignitos, antracitas,..). Mundialmente se generan unos 23 000 TWh eléctrico y el 40 % de esa cifra es de 9 200 TWh. Una TON de carbón con un poder calórico neto de unos 30 a 32 Gjoule/ton puede generar entre 2.5 y 3 MWh de electricidad en un ciclo térmico con eficiencia entre el 30 y el 33 %. El índice de consumo en kg de carbón por kwh es de 0.330 a 0.400. Las emisiones de CO2 inducidas en kg de CO2 por kwh son aproximadamente de 1 a 1.2
¿Y qué cantidad de toneladas de emisiones de C02 se generan por este concepto?
La cifra estimada es cercana a los 9 000 MM Ton de CO2, lo que equivale a cerca del 30 % del valor del total mundial de emisiones a la atmósfera. Comprueba si coincidimos o nos acercamos. El índice de emisiones en kg de gas carbónico por kwh es de 1.1 a 1.2. Si se generaron 9 200 TWh de electricidad base carbón, las emisiones de CO2 inducidas se estiman están en el orden de los 10 000 MM Ton de CO2, lo que equivale a cerca del 30 % del valor del total mundial de emisiones a la atmósfera. Si tenemos en cuenta que el consumo mundial de carbón seguirá creciendo en los próximos años y en algunos países como China e India es la base del desarrollo energético, nos damos cuenta de la importancia de poder operar estas Plantas con la mayor eficiencia posible.
¿Sabes cuál es la alternativa más productiva para incrementar la eficiencia energética de estas Plantas?
La alternativa que mayor efecto produce en el incremento de la eficiencia energética del ciclo de vapor es la de aumentar ila t y p del ciclo. Las Plantas que operan a condiciones super_críticas 250 atm y 565 ºC, alcanzan eficiencias superiores al 35 %. Otras alternativas son: a) reducir la presión de condensación b) incrementar la temperatura del agua de alimentar c) reducir pérdidas en la turbina d) reducir temperatura de los humos e) reducir exceso aire de combustión f) reducir pérdidas por superficies g) reducir la humedad del carbón
¿Estás informado sobre qué problemas tecnológicos hay que resolver para poder incrementar los parámetros operacionales (presión y temperatura) de estas Plantas?
El principal problema a resolver para alcanzar condiciones super_cr íticas y hasta ultra super_críticas, es disponer de aceros aleados que resistan las tensiones mecánicas que se producirán a valores de operación superiores a los actuales, proyectándose alcanzar en los próximos años temperaturas mayores de 700 ºC y presiones superiores a 300 atm. Se espera con estos incrementos eficiencias sobre el 40%. Lamentablemente, los metales a utilizar para poder alcanzar regímenes superiores de operación, son mucho más costosos que los aceros tradicionales y durante un buen tiempo mantendrán esta desventaja.
¿Conoces sobre las otras alternativas que de aplicarse incrementarían la eficiencia del ciclo de vapor?
Ya enumeramos algunas antes. Cada una de las alternativas que son factibles de aplicarse tienen su peso en el incremento de la eficiencia y cada resultado dependerá del punto de partida del sistema. Por ejemplo, si los humos escapan a una temperatura sobre los valores nominales, es seguro que reducir su valor influirá significativamente en el incremento de la eficiencia del ciclo, más que en un sistema dónde este valor esté controlado. Comentaremos brevemente el posible impacto de estas alternativas en las mejoras de la eficiencia:
1- Reducir la presión de condensación. En la medida que el vapor agotado entre al condensador a una presión más baja, mayor es la energía de entrada que se transformó en trabajo en la turbina
2- Incrementar la temperatura del agua de alimentar. Si esta solución se alcanza recuperando el calor de los humos de escape, o se precalienta utilizando la recuperación de condensado, o el calor de las extracciones de caldera, el aumento de temperatura del agua resultará en disminución de las pérdidas de calor del sistema.
3- Reducir pérdidas en la turbina. Al reducir las pérdidas mecánicas o de calor, aumentamos la energía que recibe el generador.
4- Reducir la temperatura de humos. Una de las fuentes mayores de pérdidas en las Plantas Térmicas es la energía que se pierde a la atmósfera junto a los productos de la combustión. Al reducir la temperatura de escape, se contribuye a disminuir estas pérdidas.
5- Reducir el exceso aire de combustión. Utilizar la relación Aire/Combustible óptima, reduce el volumen de nitrógeno (gas inerte) que se incorpora a los productos de la combustión y la humedad que acompaña al aire ambiente. Ambas sustancias absorben y arrastran calor a la atmósfera, aumentando las pérdidas de energía del sistema.
6- Reducir pérdidas por superficies. Debido al mal aislamiento o a su deterioro, dónde quiera que existan áreas calientes, están presentes las pérdidas de energía y es proporcional al tamaño de la superficie expuesta y a la temperatura que alcanzan.
7- Reducir el contenido de agua en el carbón. En la medida que el carbón contenga mayor cantidad de agua, más energía se consume en evaporarla y convertirla en gas. Por cada kg de agua en exceso, se requiere más de 1.5 kWh en su gasificación a la temperatura del hogar (unos 3000 ºF). Si un carbón inicialmente contiene 40 % de humedad (poder calórico de estimado de 12000 Btu/lb) y se puede reducir al 5 % antes de quemarlo, entonces estaremos disminuyendo las pérdidas por este concepto en no menos de 0.4 a 0.5 kwh en cada kg de carbón y esto equivale a un 6 o 7 % de ahorro de energía.
Podemos evaluar cada una de las variantes anteriores. Puedes visitar los calculadores publicados en nuestro sitio www.energianow.com y conocer más sobre cómo influye cada una de estas soluciones en la eficiencia del ciclo de vapor. Podrás consultar procesadores de cálculo para: Aire primario para la combustión de combustibles sólidos, líquidos y gaseosos Cálculo del poder calorífico de los combustibles Cálculo de los productos de la combustión o humos generados Cálculo de la temperatura de la combustión Pérdidas en humos Pérdidas por extracciones o purgas Pérdidas por superficies Generadores de Vapor - Balance Energético Ciclo Vapor en Plantas Térmicas. Su eficiencia energética Eficiencia energética de los Generadores de Vapor y Calderas La información es gratuita, solo requiere registrarse.
¿Conoces hasta que valores de eficiencia se espera alcanzar en un mediano plazo, y cuánto eso representa?
Ya existen Plantas Térmicas que queman carbón funcionando a temperaturas y presiones del ciclo de vapor que las clasifican en régimen Ultra Super Crítico y con eficiencias aproximadas del 45% y hasta superiores. La meta que necesita alcanzar en los años venideros es del 50 % de eficiencia. Llegar a esos niveles significará reducir las emisiones de CO2 por kwh a la atmósfera desde los niveles actuales de 1.2 kg CO2 a 0.75 kg de CO2 en este tipo de Plantas que queman carbón. Eso equivale a casi un 38 porciento de reducción de emisiones de CO2. Si tenemos en cuenta que la generación mundial base carbón es responsable de unas 10 000 MM Ton de gas CO2 anuales, la cifra representa 3800 MM Ton anuales que dejaríamos de emitir.
También se plantea dentro de las líneas de desarrollo del ciclo de vapor de las Plantas Térmicas, que considerando una serie de mejoras y nuevas prácticas, se podrá reducir las emisiones por debajo de 0.5 kg de CO2 por kWh, lo que si marcará una disminución notable en el total de emisiones mundiales de CO2 y a la vez abrirá paso a la utilización de grandes fuentes de recursos de combustibles sólidos que están presentes en la tierra y que son el vehículo para el avance industrial de varias regiones del Planeta.
Cualquier pregunta adicional, envíenme un email.
Gracias por la atención,
René Ruano Domínguez
info@energianow.com
www.energianow.com
lunes, 21 de noviembre de 2011
Aislamiento Térmico. Consecuencias del desconocimiento.
Cuándo el calor fluye a través de una pared plana o circular, cómo la de las tuberías, o un panel de una cámara de refrigeración, la dirección del flujo es en todos los puntos radial al eje y perpendicular a la superficie. En la medida que el espesor de la tubería o de la placa es mayor, mayor es la resistencia al paso del calor. Influye en la velocidad de conducción del calor, el tipo de material que tiene que atravesar y la diferencia de temperatura entre la temperatura interior y la de la superficie, que es la exterior.
Es un fenómeno muy común en todos los sistemas que conducen fluidos térmicos, tanto calientes cómo frío.
En los procesos de transferencia de calor, que están presentes en los sistemas técnicos de las industrias, de los edificios, de los centros comerciales, pueden sin lugar a duda centrarse un buen por ciento de las pérdidas posibles de la energía, que nos afectan a la factura (el costo) energética.
A la vez, las pérdidas de energía significan más emisiones de CO2 a la atmósfera ya que por lo general la energía que se pierde ha sido generada partiendo de un combustible fósil.
Un problema que tiene que ser considerado con toda la importancia e implicaciones que por su peso tiene, es el efecto que produce el calor emitido en el proceso de transferencia sobre el ambiente de trabajo y su higiene. No tener en cuenta este proceso y saberlo controlar a nuestra conveniencia, genera graves resultados. Menciono algunas de las experiencias que he vivido en la práctica:
1- No considerar aislar correctamente la cubierta metálica de una gran nave o taller de 100 m de largo por 70 de ancho, dentro de la cual se instaló una línea de producción compuesta por diversos sistemas energéticos que requería de una precisa y compleja automatización, generó consecuencias desastrosas que casi colapsaron la gran inversión millonaria. La temperatura sobre la cubierta reportaba temperaturas entre 70 y 80 ºC. La elevada temperatura exterior, comparada con la del interior que por supuesto era alta respecto al ambiente, pero mucho menor que la exterior, hacia que el calor fluyera por radiación al interior de la nave, en tal magnitud que era insoportable para los trabajadores que tenían que realizar las tareas y atender el flujo de producción.
Además, los procesadores de automática entraban en paro por las altas temperaturas a las que estaban sometidos y las pérdidas se multiplicaban Y todo por consecuencia de una mala selección del material aislante y un pésimo montaje del mismo.
No hay que argumentar más, todo ya está dicho. Podemos deducir la magnitud de la inversión que hubo que realizar para atenuar el efecto negativo que se estaba produciendo.
2- Otra experiencia, que no es menos dolorosa que la anterior. En un gran centro comercial, con más de 10 000 metros de tubería de agua fría, en un sistema de circulación con tres circuitos (el primario, el secundario y los que alimentan a cada uno de los niveles del centro comercial), me tocó la tarea de solucionar las pérdidas y problemas que se presentaban por diferentes conceptos:
a) ganancia de calor que significaban pérdida de electricidad o energía y altos costos de la factura.
b) condensaciones que a chorros caían sobre falsos techos, sobre pasillos e inundaban el almacén que estaba en el sótano, causando la destrucción de partes importantes de la edificación y de los productos que se almacenaban en el Centro Comercial.
c) afectaciones en la salud de trabajadores que operaban en las zonas de elevada humedad, presentando afecciones respiratorias en su mayoría.
Causa: mala selección del material y su dimensionamiento y principalmente, un deficiente, improvisado e irresponsable montaje del aislamiento térmico, sin tomar en cuenta puentes térmicos, pasos de niveles, ajuste del aislamiento a los diámetros de tubería, espesores adecuados a las temperaturas y el cómo garantizar la barrera de vapor, entre otras cosas.
¿Qué cuánto costó poner las cosas al derecho? Les diré...es más costoso reparar un problema de este tipo, que el costo inicial de una inversión bien hecha. Así que pueden sacar las conclusiones.
Sé que habrá personas que al leer estas experiencias recordarán haber encontrado en su camino cosas parecidas.
Y es el proceso de transferencia de calor la base de conocimientos que necesitamos para después entender que hacer y cómo hacerlo. De ahí que el contenido de estos primeros artículos facilitará la comprensión de los documentos digitalizados y herramientas de cálculo que más adelante iré editando en nuestro sitio web www.energianow.com y entonces, saber para qué y cómo emplear los procesadores de cálculo que voy publicando y cuánto se puede sacar a estos tipos de herramientas online.
Como siempre les planteo, estamos abiertos a sugerencias, colaboración y señalamientos. Eso nos ayudará a mejorar nuestro trabajo.
Gracias por la atención,
René Ruano Domínguez
Ingeniería Energética General
info@energianow.com
www.energianow.com
Es un fenómeno muy común en todos los sistemas que conducen fluidos térmicos, tanto calientes cómo frío.
En los procesos de transferencia de calor, que están presentes en los sistemas técnicos de las industrias, de los edificios, de los centros comerciales, pueden sin lugar a duda centrarse un buen por ciento de las pérdidas posibles de la energía, que nos afectan a la factura (el costo) energética.
A la vez, las pérdidas de energía significan más emisiones de CO2 a la atmósfera ya que por lo general la energía que se pierde ha sido generada partiendo de un combustible fósil.
Un problema que tiene que ser considerado con toda la importancia e implicaciones que por su peso tiene, es el efecto que produce el calor emitido en el proceso de transferencia sobre el ambiente de trabajo y su higiene. No tener en cuenta este proceso y saberlo controlar a nuestra conveniencia, genera graves resultados. Menciono algunas de las experiencias que he vivido en la práctica:
1- No considerar aislar correctamente la cubierta metálica de una gran nave o taller de 100 m de largo por 70 de ancho, dentro de la cual se instaló una línea de producción compuesta por diversos sistemas energéticos que requería de una precisa y compleja automatización, generó consecuencias desastrosas que casi colapsaron la gran inversión millonaria. La temperatura sobre la cubierta reportaba temperaturas entre 70 y 80 ºC. La elevada temperatura exterior, comparada con la del interior que por supuesto era alta respecto al ambiente, pero mucho menor que la exterior, hacia que el calor fluyera por radiación al interior de la nave, en tal magnitud que era insoportable para los trabajadores que tenían que realizar las tareas y atender el flujo de producción.
Además, los procesadores de automática entraban en paro por las altas temperaturas a las que estaban sometidos y las pérdidas se multiplicaban Y todo por consecuencia de una mala selección del material aislante y un pésimo montaje del mismo.
No hay que argumentar más, todo ya está dicho. Podemos deducir la magnitud de la inversión que hubo que realizar para atenuar el efecto negativo que se estaba produciendo.
2- Otra experiencia, que no es menos dolorosa que la anterior. En un gran centro comercial, con más de 10 000 metros de tubería de agua fría, en un sistema de circulación con tres circuitos (el primario, el secundario y los que alimentan a cada uno de los niveles del centro comercial), me tocó la tarea de solucionar las pérdidas y problemas que se presentaban por diferentes conceptos:
a) ganancia de calor que significaban pérdida de electricidad o energía y altos costos de la factura.
b) condensaciones que a chorros caían sobre falsos techos, sobre pasillos e inundaban el almacén que estaba en el sótano, causando la destrucción de partes importantes de la edificación y de los productos que se almacenaban en el Centro Comercial.
c) afectaciones en la salud de trabajadores que operaban en las zonas de elevada humedad, presentando afecciones respiratorias en su mayoría.
Causa: mala selección del material y su dimensionamiento y principalmente, un deficiente, improvisado e irresponsable montaje del aislamiento térmico, sin tomar en cuenta puentes térmicos, pasos de niveles, ajuste del aislamiento a los diámetros de tubería, espesores adecuados a las temperaturas y el cómo garantizar la barrera de vapor, entre otras cosas.
¿Qué cuánto costó poner las cosas al derecho? Les diré...es más costoso reparar un problema de este tipo, que el costo inicial de una inversión bien hecha. Así que pueden sacar las conclusiones.
Sé que habrá personas que al leer estas experiencias recordarán haber encontrado en su camino cosas parecidas.
Y es el proceso de transferencia de calor la base de conocimientos que necesitamos para después entender que hacer y cómo hacerlo. De ahí que el contenido de estos primeros artículos facilitará la comprensión de los documentos digitalizados y herramientas de cálculo que más adelante iré editando en nuestro sitio web www.energianow.com y entonces, saber para qué y cómo emplear los procesadores de cálculo que voy publicando y cuánto se puede sacar a estos tipos de herramientas online.
Como siempre les planteo, estamos abiertos a sugerencias, colaboración y señalamientos. Eso nos ayudará a mejorar nuestro trabajo.
Gracias por la atención,
René Ruano Domínguez
Ingeniería Energética General
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viernes, 11 de noviembre de 2011
Transmisión de Calor. Aislamiento Térmico
Este artículo forma parte de un conjunto de informaciones y procesadores de cálculo para conocer, aplicar y poder realizar tareas de selección, diseño, proyectos, mantenimientos y modernizaciones de sistemas que requieren aislamiento térmico.
¿Cuál es el propósito que se persigue al publicar este artículo?
Por el peso que tienen en el consumo mundial energético los sistemas térmicos que requieren ser aislados, nos proponemos diseñar un conjunto de informaciones y procesadores de cálculo que sean útiles y propicien soluciones prácticas que faciliten la aplicación, mejoras, renovación y modernización del aislamiento en los sistemas de calor y frío. En la medida que sean editadas estas informaciones, se irán publicando en nuestro sitio web www.energianow.com. Con este artículo estamos dando a conocer el alcance del contenido y dónde se pueden encontrar esta información. Ya está online el primer documento.
El artículo:
Una de las formas en que se genera el calor es durante el proceso químico llamado combustión, al quemarse los combustibles. Los combustibles son portadores energéticos que tienen potencial para quemarse en presencia del gas oxígeno o una atmósfera que lo contenga, como es el aire ambiente.
La gran mayoría del total de las toneladas o barriles de petróleo fósil equivalentes que se extraen anualmente en el Mundo, de una u otra forma son quemados en los diferentes procesos energéticos. Para tener una idea de los volúmenes anuales de combustibles fósiles que emplean los 7 000 millones de seres humanos que ya somos, la cifra es cercana a los 12 000 millones de toneladas, 1715 kg anuales promedio per cápita. (como vemos, no es poquita. Si tienes auto puede ser que dupliques esta cifra y si vives en el primer mundo, que la tripliques).
Cada kilogramo de combustible equivalente que se quema, tiene asociado una masa de emisión de CO2 que supera en más del doble al kilogramo quemado. (El CO2 es un Gas Efecto invernadero) Así que si queremos estimar qué cantidad de CO2 se emite a la atmósfera, basta con multiplicar la masa de los combustibles destinados a quemarse por 2,3 - 2,7 kg de CO2/kg, intervalo de los indicadores de emisión para los diferentes tipos de combustibles existentes. Para un consumo mundial de 12 000 millones de toneladas de combustible, podemos afirmar que el volumen de CO2 que se ha emitido a la atmósfera es cerca de 30 000 mil millones de toneladas. (Con este indicador, ya puedes estimar, aprox. la cantidad que tú emites al consumir la energía en forma de electricidad, gasolina, diesel, carbón, gas natural o licuado)
Como conclusión de esta introducción, la gran mayoría del calor y frio que utilizamos a nivel mundial proviene de los combustibles fósiles, (la introducción de las fuentes renovables aún marchan muy lentas) los que a su vez tienen asociados volúmenes importantes de emisiones de CO2. Así que si queremos proteger el medioambiente, tenemos que cuidar celosamente cada unidad de combustible fósil para producir calor o frio y cada unidad de calor o frio, una vez generado.
El Asilamiento Térmico es el medio eficaz para conservar el calor y el frio, reduciendo sus pérdidas. De ahí la importancia de los conocimientos sobre esta especialidad de la ingeniería energética y su aplicación práctica.
Aislar térmicamente no es tan sencillo como pudiera parecer. Requiere aprender primero que hacer y cómo hacer, invertir después en los materiales, montar el material correctamente y saberlo mantener. Estos materíales y su montaje representan un alto porciento del costo de la inversión del sistema de conductos de transportación de los fluidos térmicos. Y en ocasiones también se deterioran rápidamente por un mal montaje o por no prever su conservación.
Conclusión, es beneficioso para todos saber sobre aislamiento térmico, para la economía en general, para reducir las facturas de pago mensual de nuestras familias, para aliviar la gravedad de la contaminación que nos está golpeando con fuerza y sin distinción de nacionalidad y raza.
Cada centavo que dediquemos en bien de reducir el consumo fósil y la contaminación ambiental, lo estaremos invirtiendo y multiplicando en valor agregado, en nuestros hijos, nietos, en el futuro del Planeta. Es una forma de poder cooperar con nuestra responsabilidad ambiental.
Como siempre les planteo, estamos abiertos a sugerencias, colaboración y señalamientos. Eso nos ayudará a mejorar nuestro trabajo.
Gracias por la atención,
René Ruano Domínguez
Ingeniería Energética General
info@energianow.com
www.energianow.com
¿Cuál es el propósito que se persigue al publicar este artículo?
Por el peso que tienen en el consumo mundial energético los sistemas térmicos que requieren ser aislados, nos proponemos diseñar un conjunto de informaciones y procesadores de cálculo que sean útiles y propicien soluciones prácticas que faciliten la aplicación, mejoras, renovación y modernización del aislamiento en los sistemas de calor y frío. En la medida que sean editadas estas informaciones, se irán publicando en nuestro sitio web www.energianow.com. Con este artículo estamos dando a conocer el alcance del contenido y dónde se pueden encontrar esta información. Ya está online el primer documento.
El artículo:
Una de las formas en que se genera el calor es durante el proceso químico llamado combustión, al quemarse los combustibles. Los combustibles son portadores energéticos que tienen potencial para quemarse en presencia del gas oxígeno o una atmósfera que lo contenga, como es el aire ambiente.
La gran mayoría del total de las toneladas o barriles de petróleo fósil equivalentes que se extraen anualmente en el Mundo, de una u otra forma son quemados en los diferentes procesos energéticos. Para tener una idea de los volúmenes anuales de combustibles fósiles que emplean los 7 000 millones de seres humanos que ya somos, la cifra es cercana a los 12 000 millones de toneladas, 1715 kg anuales promedio per cápita. (como vemos, no es poquita. Si tienes auto puede ser que dupliques esta cifra y si vives en el primer mundo, que la tripliques).
Cada kilogramo de combustible equivalente que se quema, tiene asociado una masa de emisión de CO2 que supera en más del doble al kilogramo quemado. (El CO2 es un Gas Efecto invernadero) Así que si queremos estimar qué cantidad de CO2 se emite a la atmósfera, basta con multiplicar la masa de los combustibles destinados a quemarse por 2,3 - 2,7 kg de CO2/kg, intervalo de los indicadores de emisión para los diferentes tipos de combustibles existentes. Para un consumo mundial de 12 000 millones de toneladas de combustible, podemos afirmar que el volumen de CO2 que se ha emitido a la atmósfera es cerca de 30 000 mil millones de toneladas. (Con este indicador, ya puedes estimar, aprox. la cantidad que tú emites al consumir la energía en forma de electricidad, gasolina, diesel, carbón, gas natural o licuado)
Como conclusión de esta introducción, la gran mayoría del calor y frio que utilizamos a nivel mundial proviene de los combustibles fósiles, (la introducción de las fuentes renovables aún marchan muy lentas) los que a su vez tienen asociados volúmenes importantes de emisiones de CO2. Así que si queremos proteger el medioambiente, tenemos que cuidar celosamente cada unidad de combustible fósil para producir calor o frio y cada unidad de calor o frio, una vez generado.
El Asilamiento Térmico es el medio eficaz para conservar el calor y el frio, reduciendo sus pérdidas. De ahí la importancia de los conocimientos sobre esta especialidad de la ingeniería energética y su aplicación práctica.
Aislar térmicamente no es tan sencillo como pudiera parecer. Requiere aprender primero que hacer y cómo hacer, invertir después en los materiales, montar el material correctamente y saberlo mantener. Estos materíales y su montaje representan un alto porciento del costo de la inversión del sistema de conductos de transportación de los fluidos térmicos. Y en ocasiones también se deterioran rápidamente por un mal montaje o por no prever su conservación.
Conclusión, es beneficioso para todos saber sobre aislamiento térmico, para la economía en general, para reducir las facturas de pago mensual de nuestras familias, para aliviar la gravedad de la contaminación que nos está golpeando con fuerza y sin distinción de nacionalidad y raza.
Cada centavo que dediquemos en bien de reducir el consumo fósil y la contaminación ambiental, lo estaremos invirtiendo y multiplicando en valor agregado, en nuestros hijos, nietos, en el futuro del Planeta. Es una forma de poder cooperar con nuestra responsabilidad ambiental.
Como siempre les planteo, estamos abiertos a sugerencias, colaboración y señalamientos. Eso nos ayudará a mejorar nuestro trabajo.
Gracias por la atención,
René Ruano Domínguez
Ingeniería Energética General
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miércoles, 4 de mayo de 2011
Soluciones energéticas útiles y prácticas
He venido programando y publicando decenas de Calculadores, Selectores y Artículos energéticos, en el sitio www.energianow.com . En estos momentos amplio el programa de contenidos y estoy motivando a los interesados a que me hagan llegar sugerencias sobre nuevos títulos, por supuesto, considerando que sean contenidos útiles, prácticos y dirigidos a objetivos energéticos con fuerte impacto en el consumo energético y en las emisiones que generan
Los Calculadores_Energéticos simplifican y facilitan los procesamientos de cálculos complicados, o muestran las propiedades de sustancias, equipos y materiales energéticos. A la vez, al estar online en Internet, hacen que la información sea interactiva y accesible para un número mayor de personas interesadas en conocer sobre la energía y su uso correcto.
Los selectores energéticos brindan la información una vez que se ha seleccionado una de las variantes posibles, dentro de diferentes opciones que se ofrecen en el Formulario de entrada. La información que se muestra en el selector está formada por datos buscados en Internet, parámetros que se necesitan para realizar una tarea de diseño, de proyecto, de cálculo o simplemente para ganar conciencia del uso de la energía.
Hay diversos ejemplos. Los más sencillos o simples como pueden ser los cálculos de las propiedades termodinámicas de sustancias o portadores energéticos, sus propiedades de transporte, los parámetros de la combustión de los principales combustibles empleados en la industria mundial, cifras de consumo de energía mundial y las emisiones que generan o los costos de inversión por kwh instalado de las diferentes tecnologías limpias que existen.
Otros ejemplos son complejos y requieren de un nivel de conocimientos y experiencia mucho mayor, a la vez de dedicación en su diseño, rigor en su programación y posterior edición. Dentro de este tipo de información interactiva energética se encuentran los Sistemas de Eficiencia, compuesto por el análisis de los sistemas térmicos energéticos dentro de la cadena energética. Estos son los sistemas térmicos más empleados en la industria energética mundial. Dentro de este tipo de información interactiva he publicado varios sistemas, entre ellos la eficiencia energética integral de operación de los sistemas vapor de agua, de compresión de gases y de refrigeración.
¿Cuál es el propósito que se persigo al promover me hagan llegar las sugerencias sobre temas energéticos a programar?
Hasta el momento, he venido programando y publicando la información sobre los sistemas y soluciones prácticas de mayor impacto en el uso de la energía y en las emisiones a la atmósfera. Para esta selección he partido de mis conocimientos y experiencias en mi trabajo como energético. Ahora quiero completar mi programa futuro y enriquecerlo con las sugerencias de colegas y amigos interesados en el tema, sobre nuevos contenidos con fuerte impacto energético, de manera de ampliar y diversificar las nuevas publicaciones hacia objetivos claves.
¿Cómo acceder a esta información?
Puede acceder a través del enlace a nuestra web www.energianow.com . En el menú principal, seleccione los vínculos Formación_Online, Calculadores_Enegéticos o los diversos links dirigidos a artículos e instructivos que se ofrecen en la página principal. La información es gratuita, solo requiere registrarse.
Cualquier pregunta adicional, envíeme un email.
Gracias por la atención,
René Ruano Domínguez
Ingeniería Energética General
info@energianow.com
www.energianow.com
Los Calculadores_Energéticos simplifican y facilitan los procesamientos de cálculos complicados, o muestran las propiedades de sustancias, equipos y materiales energéticos. A la vez, al estar online en Internet, hacen que la información sea interactiva y accesible para un número mayor de personas interesadas en conocer sobre la energía y su uso correcto.
Los selectores energéticos brindan la información una vez que se ha seleccionado una de las variantes posibles, dentro de diferentes opciones que se ofrecen en el Formulario de entrada. La información que se muestra en el selector está formada por datos buscados en Internet, parámetros que se necesitan para realizar una tarea de diseño, de proyecto, de cálculo o simplemente para ganar conciencia del uso de la energía.
Hay diversos ejemplos. Los más sencillos o simples como pueden ser los cálculos de las propiedades termodinámicas de sustancias o portadores energéticos, sus propiedades de transporte, los parámetros de la combustión de los principales combustibles empleados en la industria mundial, cifras de consumo de energía mundial y las emisiones que generan o los costos de inversión por kwh instalado de las diferentes tecnologías limpias que existen.
Otros ejemplos son complejos y requieren de un nivel de conocimientos y experiencia mucho mayor, a la vez de dedicación en su diseño, rigor en su programación y posterior edición. Dentro de este tipo de información interactiva energética se encuentran los Sistemas de Eficiencia, compuesto por el análisis de los sistemas térmicos energéticos dentro de la cadena energética. Estos son los sistemas térmicos más empleados en la industria energética mundial. Dentro de este tipo de información interactiva he publicado varios sistemas, entre ellos la eficiencia energética integral de operación de los sistemas vapor de agua, de compresión de gases y de refrigeración.
¿Cuál es el propósito que se persigo al promover me hagan llegar las sugerencias sobre temas energéticos a programar?
Hasta el momento, he venido programando y publicando la información sobre los sistemas y soluciones prácticas de mayor impacto en el uso de la energía y en las emisiones a la atmósfera. Para esta selección he partido de mis conocimientos y experiencias en mi trabajo como energético. Ahora quiero completar mi programa futuro y enriquecerlo con las sugerencias de colegas y amigos interesados en el tema, sobre nuevos contenidos con fuerte impacto energético, de manera de ampliar y diversificar las nuevas publicaciones hacia objetivos claves.
¿Cómo acceder a esta información?
Puede acceder a través del enlace a nuestra web www.energianow.com . En el menú principal, seleccione los vínculos Formación_Online, Calculadores_Enegéticos o los diversos links dirigidos a artículos e instructivos que se ofrecen en la página principal. La información es gratuita, solo requiere registrarse.
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René Ruano Domínguez
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jueves, 27 de enero de 2011
Calculadores_Energéticos del Sistema Vapor de Agua
¿Cuál es el propósito que se persigue al publicar este artículo?
El propósito fundamental de este artículo es dar a conocer que ya se encuentra online los 2 primeros Calculadores_Energéticos para determiar las propiedades del vapor de agua y el comportamiento de la combustión, solución que es ampliamente demandada por los técnicos energéticos para las tareas de diagnóstico, estudios y evaluaciones de eficiencia y del comportamiento de los sistemas energéticos. El conjunto está formado por los siguientes procesadores:
Combustión. Aire Combustión
Combustión. Humos Combustión
Combustión. Poder Calórico
Combustión. Temperatura llama
Vapor Saturado. Tablas PT (online)
Vapor Recalentado. Tablas PT (online)
Durante este primer trimestre del año 2011 estarán publicados en su totalidad.
Aunque para la comunidad de energéticos y frigoristas es un tema conocido y no será necesario mostrar las amplias ventajas de tener online y a la mano este tipo de solución, explico brevemente las aplicaciones posiblestomando en cuenta a los lectores interesados que se desempeñan en otras especialidades y quisieran saber al respecto.
Cuando se necesitan realizar cálculos de la eficiencia de la combustión, por ejemplo un quemador que funcione en una caldera de vapor, conocer los parámetros de la combustión óptima (punto de referencia) para el combustible que se está quemando facilita evaluar la eficiencia del sistema bajo la situación real y puntual. Si se está lejos de los valores óptimos, pues se procede a ajustar o controlar la combustión, mediante los controles manuales o automáticos que por lo general, todos los sistemas que alimentan a los quemadores tienen habilitados. Regulando los parámetros de la combustión nos acercamos al punto de referencia u optimo.
Es normal que en la mayoría de los sistemas térmicos de calor, desde las instalaciones pequeñas, digamos una caldera doméstica, hasta las Plantas Térmicas de gran capacidad, el fluido portador energético por excelencia es el vapor de agua, debido a sus ventajas técnico_económicas. Por ello el vapor de agua es un fluido que está presente en casi todos los sistemas térmicos que generan y transportan calor. El vapor se genera en Calderas o Generadores de Vapor y se transporta por tuberías, muchas de ellas aisladas térmicamente para evitar pérdidas de energía al exterior y lesiones cuando las personas entran en contacto con ellas. El vapor es empleado para mover máquinas térmicas, (turbinas que generan electricidad en las grandes termoeléctricas o bombeando líquidos) o para generar calor en espacios, por contacto directo o indirecto, dentro de equipos o simplemente calentando locales.
El agua líquida varía su contenido calórico energético en la medida que es convertida en vapor de agua. A la vez el vapor de agua varía su contenido calórico cuando es conducido, recalentado, condensado. Estas variaciones se reflejan en los cambios de los parámetros o propiedades termodinámicas. A más contenido energético, mayor son las variaciones. Así conociendo los parámetros termodinámicos del fluido vapor o del agua líquida en un antes y un después, o al inicio y al final de una tarea, se puede conocer cuanta energía fue cedida o ganada por el agua líquida o el vapor.
¿Que es la eficiencia?: pues obtener mucha energía útil (equivalente al trabajo obtenido) con el menor gasto energético. De ahí la importancia de poder medir los parámetros o propiedades termodinámicas del vapor de agua, saber cuánta energía se ha gastado, perdido o empleado en realizar un trabajo útil determinado. Y esta solución pasa por tener a mano las Tablas o los medios informativos para conocida la situación o el estado del vapor de agua, determinar sus propiedades termodinámicas. En concreto, esa es la utilidad de los Calculadores_Energéticos para determinar las propiedades del vapor de agua y el comportamiento de la combustión.
¿Para qué soluciones han sido diseñados los Calculadores_Energéticos programados para el Sistema Vapor de Agua?
a) Imprimir las propiedades termodinámicas del fluido portador vapor de agua para diferentes condiciones de temperatura y presión, tanto en la fase saturada como en la recalentada.
b) Calcular e imprimir el poder calórico de los combustibles sólidos, líquidos y gaseosos, partiendo de la composición química. Ofrecen la solución diferenciada según el estado físico del combustible.
c) Calculan e imprimen los parámetros de la combustión para los combustibles fósiles sólidos, líquidos y gaseosos. Relaciona las variables y reporta indicadores de eficiencia.
d) Procesan y muestran el resultado de las principales pérdidas energéticas por humos, por superficies calientes, por extracciones.
e) Resumen las pérdidas reportadas, las relaciona con la energía de entrada y reporta indicadores de eficiencia de la combustión, del generador de vapor y del ciclo Rankine en su totalidad.
¿Cómo acceder a esta información?
Puede acceder a través del enlace a nuestra web www.energianow.com . En el menú principal, seleccione Calculadores_Enegéticos. La información es gratuita, solo requiere registrarse.
Si se interesa por conocer sobre el fundamento técnico y las bases empleadas en el diseño de los procesadores que ya están online, consulte los artículos Sist.Calor.Bases.Vap.Agua.Portadores y Sist. Calor.Proceso de combustión. Para ello, vaya a la sección Documentos.pdf _ Download, ubicada en la columna derecha de nuestra página principal y active los respectivos links. Puede descargar libremente ambos documentos.Más adelane y en la medida que se vayan publicando los Calculadores aún en edición, se irá completando el resto de los artículos informativos.
Como siempre les planteo, estamos abiertos a sugerencias, colaboración y señalamientos. Eso nos ayudará a mejorar nuestro trabajo.
Gracias por la atención,
René Ruano Domínguez
Ingeniería Energética General
info@energianow.com
www.energianow.com
El propósito fundamental de este artículo es dar a conocer que ya se encuentra online los 2 primeros Calculadores_Energéticos para determiar las propiedades del vapor de agua y el comportamiento de la combustión, solución que es ampliamente demandada por los técnicos energéticos para las tareas de diagnóstico, estudios y evaluaciones de eficiencia y del comportamiento de los sistemas energéticos. El conjunto está formado por los siguientes procesadores:
Combustión. Aire Combustión
Combustión. Humos Combustión
Combustión. Poder Calórico
Combustión. Temperatura llama
Vapor Saturado. Tablas PT (online)
Vapor Recalentado. Tablas PT (online)
Durante este primer trimestre del año 2011 estarán publicados en su totalidad.
Aunque para la comunidad de energéticos y frigoristas es un tema conocido y no será necesario mostrar las amplias ventajas de tener online y a la mano este tipo de solución, explico brevemente las aplicaciones posiblestomando en cuenta a los lectores interesados que se desempeñan en otras especialidades y quisieran saber al respecto.
Cuando se necesitan realizar cálculos de la eficiencia de la combustión, por ejemplo un quemador que funcione en una caldera de vapor, conocer los parámetros de la combustión óptima (punto de referencia) para el combustible que se está quemando facilita evaluar la eficiencia del sistema bajo la situación real y puntual. Si se está lejos de los valores óptimos, pues se procede a ajustar o controlar la combustión, mediante los controles manuales o automáticos que por lo general, todos los sistemas que alimentan a los quemadores tienen habilitados. Regulando los parámetros de la combustión nos acercamos al punto de referencia u optimo.
Es normal que en la mayoría de los sistemas térmicos de calor, desde las instalaciones pequeñas, digamos una caldera doméstica, hasta las Plantas Térmicas de gran capacidad, el fluido portador energético por excelencia es el vapor de agua, debido a sus ventajas técnico_económicas. Por ello el vapor de agua es un fluido que está presente en casi todos los sistemas térmicos que generan y transportan calor. El vapor se genera en Calderas o Generadores de Vapor y se transporta por tuberías, muchas de ellas aisladas térmicamente para evitar pérdidas de energía al exterior y lesiones cuando las personas entran en contacto con ellas. El vapor es empleado para mover máquinas térmicas, (turbinas que generan electricidad en las grandes termoeléctricas o bombeando líquidos) o para generar calor en espacios, por contacto directo o indirecto, dentro de equipos o simplemente calentando locales.
El agua líquida varía su contenido calórico energético en la medida que es convertida en vapor de agua. A la vez el vapor de agua varía su contenido calórico cuando es conducido, recalentado, condensado. Estas variaciones se reflejan en los cambios de los parámetros o propiedades termodinámicas. A más contenido energético, mayor son las variaciones. Así conociendo los parámetros termodinámicos del fluido vapor o del agua líquida en un antes y un después, o al inicio y al final de una tarea, se puede conocer cuanta energía fue cedida o ganada por el agua líquida o el vapor.
¿Que es la eficiencia?: pues obtener mucha energía útil (equivalente al trabajo obtenido) con el menor gasto energético. De ahí la importancia de poder medir los parámetros o propiedades termodinámicas del vapor de agua, saber cuánta energía se ha gastado, perdido o empleado en realizar un trabajo útil determinado. Y esta solución pasa por tener a mano las Tablas o los medios informativos para conocida la situación o el estado del vapor de agua, determinar sus propiedades termodinámicas. En concreto, esa es la utilidad de los Calculadores_Energéticos para determinar las propiedades del vapor de agua y el comportamiento de la combustión.
¿Para qué soluciones han sido diseñados los Calculadores_Energéticos programados para el Sistema Vapor de Agua?
a) Imprimir las propiedades termodinámicas del fluido portador vapor de agua para diferentes condiciones de temperatura y presión, tanto en la fase saturada como en la recalentada.
b) Calcular e imprimir el poder calórico de los combustibles sólidos, líquidos y gaseosos, partiendo de la composición química. Ofrecen la solución diferenciada según el estado físico del combustible.
c) Calculan e imprimen los parámetros de la combustión para los combustibles fósiles sólidos, líquidos y gaseosos. Relaciona las variables y reporta indicadores de eficiencia.
d) Procesan y muestran el resultado de las principales pérdidas energéticas por humos, por superficies calientes, por extracciones.
e) Resumen las pérdidas reportadas, las relaciona con la energía de entrada y reporta indicadores de eficiencia de la combustión, del generador de vapor y del ciclo Rankine en su totalidad.
¿Cómo acceder a esta información?
Puede acceder a través del enlace a nuestra web www.energianow.com . En el menú principal, seleccione Calculadores_Enegéticos. La información es gratuita, solo requiere registrarse.
Si se interesa por conocer sobre el fundamento técnico y las bases empleadas en el diseño de los procesadores que ya están online, consulte los artículos Sist.Calor.Bases.Vap.Agua.Portadores y Sist. Calor.Proceso de combustión. Para ello, vaya a la sección Documentos.pdf _ Download, ubicada en la columna derecha de nuestra página principal y active los respectivos links. Puede descargar libremente ambos documentos.Más adelane y en la medida que se vayan publicando los Calculadores aún en edición, se irá completando el resto de los artículos informativos.
Como siempre les planteo, estamos abiertos a sugerencias, colaboración y señalamientos. Eso nos ayudará a mejorar nuestro trabajo.
Gracias por la atención,
René Ruano Domínguez
Ingeniería Energética General
info@energianow.com
www.energianow.com
jueves, 19 de agosto de 2010
Calculador de la capacidad calorífica de los gases
¿Que tratará el contenido de este artículo?
Como calcular la capacidad calorífica de los gases y de una mezcla de gases y cómo se relaciona esta propiedad (capacidad calórica, capacidad calorífica o calor específico) con la temperatura.
Objetivos del artículo.
Presentar una nueva herramienta de cálculo energético online y en acceso gratuito en nuestra web www.energianow.com
Se muestra cómo calcular la capacidad calorífica de los gases y de una mezcla de gases y cómo se relaciona esta propiedad (capacidad calórica, capacidad calorífica o calor específico) con la temperatura. Se exponen conocimientos prácticos obtenidos en el ejercicio de este tipo de trabajo industrial.
En la herramienta de cálculo que aquí se presenta se han tomado en cuenta los componentes gaseosos de mayor presencia en la industria global. Dentro de este amplio universo, los gases incluidos están muy ligados a la industria engeneral, están presentes en los humos o gases generados como productos de la combustión, en la industria de los combustibles, en laatmósfera, como contaminantes atmosféricos, etc.
Esta información o dato, la capacidad calorífica de los gases, se emplea y es imprescindible contar con ella para realizar cálculos de la eficiencia del proceso de la combustión, para determinar el nivel de energía que una determinada mezcla gaseosa contiene y/o transporta,para el cálculo de otros parámetros de importancia termodinámica, como son la entalpía y la entropía, etc. Estos parámetros son necesarios y ampliamente utilizados para realizar los balances energéticos.
Para la determinación de la capacidad calorífica se utilizan expresiones empíricas. Más abajo se presentan estas ecuaciones de cálculo. Han sido escritas aquí para cada uno de los gases que se incluyen este calculador. Estas ecuaciones reportan el calor específico con un error no superior al 5 % (en la mayoría de los gases no mayor al 1 %) en el intervalo de temperaturas entre 273º y hasta 1500 ºK (1226.84 ºC). Este intervalo a su vez será el límite de empleo del calculador y valores fuera del rango no serán procesados.
¿Cómo se realizará este cálculo y el resultado sobre qué bases y unidades se reportará?
Registrando en el Formulario de entrada el valor del intervalo de temperaturas al cual se encuentra el gas o la mezcla y seleccionando el gas o los diferentes gases que forman parte de la misma mediante el registro de la fracción volumétrica de cada uno.
Para ello debe introducir en el Formulario el valor máximo de temperatura posible para el componente gaseoso o la mezcla y el valor mínimo del intervalo o temperatura ambiente. El procesador hallará el calor específico medio dentro de ese intervalo de temperaturas.
Para calcular el calor específico medio de una mezcla de gases, hay que conocer las fracciones volumétricas de los componentes que están presentes en la mezcla. Cada componente tiene un calor específico diferente y este parámetro se comporta también diferente para cada valor de temperatura. El calor específico de la mezcla será representativo de todos los componentes que lo integran y se calculará como el valor medio ponderado de la integración de los calores específicos medios de cada participante en la mezcla.
Para conocer las fracciones volumétricas se realizará un análisis de gases. El análisis de gases (análisis Orsat), se realiza con instrumentos o equipos de laboratorio. Existen procesadores electrónicos - digitales que reportan el porciento en volumen de los principales componentes. El Orsat como equipo portátil de laboratorio, es utilizado ampliamente. Existen equipos de laboratorio de mayor precisión, como son los cromatografos de gases. Generalmente se reporta el resultado como la fracción de cada componente en la mezcla, en base seca.
La fracción volumétrica se expresa en tanto por ciento o en tanto por uno y es representativa a la fracción molar (moles de cada componente en moles totales de la muestra), o fracción en volumen, (volumen de cada componente entre el volumen total de la muestra). Conocida la fracción molar o volumétrica en la mezcla se registrarán sus valores en el Formulario de entrada del sistema. El procesador se encargará de multiplicar cada una de las fracciones volumétricas por la capacidad calórica respectiva y las integrará para hallar el calor específico promedio en el intervalo de temperatura que se haya definido.
Cuando se quiere calcular el calor específico de un gas, se introducirá en el Formulario de entrada el valor fracción molar 100 % para el gas seleccionado que es equivalente al componente puro. También se registrará el intervalo e temperatura dentro del cual se requiere ese valor.
El procesador mostrará el calor específico promedio (cpm) del gas dentro del intervalo de temperatura registrado.
Si lo que se necesita es determinar el calor específico medio de una mezcla gaseosa, se introducirán las fracciones o concentraciones volumétricas de cada uno de los componentes presentes y el intervalo de temperatura en el que se requiere que el procesador muestre la capacidad calórica promedio de la mezcla. La suma de las fracciones volumétricas tiene que cumplir la condición de ser igual a 100 %, que es el total de la mezcla gaseosa. De no cumplirse esta condición absoluta, el procesador no admitirá realizar la operación de cálculo.
El análisis Orsat. Notas.
Para proceder a establecer la calidad de la combustión, es imprescindible medir cuatro características de los gases resultantes:
a) Medida del CO2
b) Medida del CO
c) Medida del H2
d) Medida de los inquemados sólidos
El aparato Orsat es un set portátil compuesto por una probeta de medición y diferentes botellas que contienen soluciones química, componentes sólidos y un pequeño horno para la quema de los gases que no hayan combustionado. Haciendo pasar la muestra de humos por las diferentes botellas y secciones del equipo, se absorben y se van separando los diferentes componentes gaseosos que forman parte de la mezcla de humos. Así se atraparán el CO2, CO, SO2, O. El N2 se calcula por diferencia. El resultado se expresa en fracción volumétrica.
¿Cómo se puede tomar una muestra de humos?
Para hacer su análisis volumétrico de los humos hay que saber tomar una muestra representativa. Para eso se utilizan unos bulbos de cristal o botellas (borboteadores toma muestras) , que se llenan de agua, evitando que quede aire u otro gas indeseable dentro de ellas.
Para estar más seguro se pueden sumergir en un recipiente con agua, evitando el contacto con el aire atmosférico. Estas botellas disponen de una entrada y una salida por el otro extremo, ambas con sus respectivas válvulas de cierre. La válvula de entrada se conecta a una manguera de goma y esta a su vez a la toma de muestra del recipiente o
conducto de tubería que contiene el gas a analizar.
Se alimenta el gas a la botella de manera de que vaya desplazando el agua que contiene en su interior. En caso que el gas esté bajo presión negativa, como es el caso de los humos que escapan a la atmósfera en la zona inferior de la chimenea, se deja escapar lentamente el agua de la botella y eso produce un vacío o presión de succión. En este
caso hay que asegurarse que el sistema es totalmente hermético, para evitar la entrada de aire atmosférico al succionar el gas en la zona a baja presión. Una entrada de aire indeseable falsearía las concentraciones de los gases presentes en la mezcla original.
Cuando se termina de completar la muestra, se cierran las dos válvulas de bloqueo y se transporta al laboratorio para realizar el análisis de su composición química. En el equipo de laboratorio se determina la fracción de cada componente en el volumen total y se expresa el resultado en tanto por uno o tanto por 100.
Mas abajo en este artículo se resumen las expresiones de cálculo en función de las temperaturas absolutas registradas aquí para determinar la capacidad calórica de cada uno de los posibles componentes gaseosos que pueden estar presentes en la mezcla. El valor es reportado a 1 atm de presión, en cal/mol grado. El procesador convierte los valores de temperatura en ºF a valores absolutos en ºK. Las unidades de salida son Btu/pie3 ºF
Expresiones empíricas para calcular la capacidad calorífica de los gases que considera el procesador.
Gas Calor específico, Btu/pie3 ºF donde th en ºF (Vol a 60 ºF-30"Hg)
CO2 1/(T2-T1)*(6.396*(T2-T1)+(1/2)*10.1004E-03*DTk2-(1/3)*3.405E-06*DTk3)
CO 1/(T2-T1)*(6.342*(T2-T1)+(1/2)*1.836E-03*DTk2-(1/3)*0.2801E-06*DTk3)
O2 1/(T2-T1)*(6.095*(T2-T1)+(1/2)*3.253E-03*DTk2-(1/3)*1.017E-06*DTk3)
H2 1/(T2-T1)*(6.947*(T2-T1)-(1/2)*0.2E-03*DTk2+(1/3)*0.4808E-06*DTk3)
SO2 1/(T2-T1)*(6.147*(T2-T1)+(1/2)*13.844E-03*DTk2-(1/3)*9.103E-06*DTk3+(1/4)*2.057E-09*DTk4)
N2 1/(T2-T1)*(6.449*(T2-T1)+(1/2)*1.4134E-03*DTk2-(1/3)*0.0807E-06*DTk3)
Hidrocarburos gaseosos.
CH4 1/(T2-T1)*(4.171*(T2-T1)+(1/2)*14.454E-03*DTk2-(1/3)*0.267E-06*DTk3-(1/4)*1.722E-09*DTk4)
C2H6 1/(T2-T1)*(1.279*(T2-T1)+(1/2)*42.464E-03*DTk2-(1/3)*16.420E-06*DTk3+(1/4)*2.035E-09*DTk4)
C3H8 1/(T2-T1)*(-1.209*(T2-T1)+(1/2)*73.7344E-03*DTk2-(1/3)*38.666E-06*DTk3+(1/4)*7.961E-09*DTk4)
C4H10 1/(T2-T1)*(-0.012*(T2-T1)+(1/2)*92.5064E-03*DTk2-(1/3)*47.798E-06*DTk3+(1/4)*9.706E-09*DTk4)
C2H4 1/(T2-T1)*(2.706*(T2-T1)+(1/2)*29.164E-03*DTk2-(1/3)*9.059E-06*DTk3)
C2H2 1/(T2-T1)*(11.942*(T2-T1)+(1/2)*4.3874E-03*DTk2-(1/3)*0.232E-06*DTk3)
C6H6 1/(T2-T1)*(-9.478*(T2-T1)+(1/2)*119.93E-03*DTk2-(1/3)*8.702E-06*DTk3)
La información es gratuita y solo requiere el registro del usuario en nuestra Base de Datos.
En nuestra web se publican también otras herramientas de cálculo que despertarán el interés por la conservación de la energía. Dentro de ellas se puede interactuar con procesadores online que facilitan cálculos energéticos diversos, muestran cifras ye imprimen indicadores sobre eficiencia, todas estas cifras de gran demanda y utilidad por los que trabajamos por mejorar el uso de la energía.
Gracias por la atención,
RenéRD
Ingeniería Energética General
info@energianow.com
www.energianow.com
Como calcular la capacidad calorífica de los gases y de una mezcla de gases y cómo se relaciona esta propiedad (capacidad calórica, capacidad calorífica o calor específico) con la temperatura.
Objetivos del artículo.
Presentar una nueva herramienta de cálculo energético online y en acceso gratuito en nuestra web www.energianow.com
Se muestra cómo calcular la capacidad calorífica de los gases y de una mezcla de gases y cómo se relaciona esta propiedad (capacidad calórica, capacidad calorífica o calor específico) con la temperatura. Se exponen conocimientos prácticos obtenidos en el ejercicio de este tipo de trabajo industrial.
En la herramienta de cálculo que aquí se presenta se han tomado en cuenta los componentes gaseosos de mayor presencia en la industria global. Dentro de este amplio universo, los gases incluidos están muy ligados a la industria engeneral, están presentes en los humos o gases generados como productos de la combustión, en la industria de los combustibles, en laatmósfera, como contaminantes atmosféricos, etc.
Esta información o dato, la capacidad calorífica de los gases, se emplea y es imprescindible contar con ella para realizar cálculos de la eficiencia del proceso de la combustión, para determinar el nivel de energía que una determinada mezcla gaseosa contiene y/o transporta,para el cálculo de otros parámetros de importancia termodinámica, como son la entalpía y la entropía, etc. Estos parámetros son necesarios y ampliamente utilizados para realizar los balances energéticos.
Para la determinación de la capacidad calorífica se utilizan expresiones empíricas. Más abajo se presentan estas ecuaciones de cálculo. Han sido escritas aquí para cada uno de los gases que se incluyen este calculador. Estas ecuaciones reportan el calor específico con un error no superior al 5 % (en la mayoría de los gases no mayor al 1 %) en el intervalo de temperaturas entre 273º y hasta 1500 ºK (1226.84 ºC). Este intervalo a su vez será el límite de empleo del calculador y valores fuera del rango no serán procesados.
¿Cómo se realizará este cálculo y el resultado sobre qué bases y unidades se reportará?
Registrando en el Formulario de entrada el valor del intervalo de temperaturas al cual se encuentra el gas o la mezcla y seleccionando el gas o los diferentes gases que forman parte de la misma mediante el registro de la fracción volumétrica de cada uno.
Para ello debe introducir en el Formulario el valor máximo de temperatura posible para el componente gaseoso o la mezcla y el valor mínimo del intervalo o temperatura ambiente. El procesador hallará el calor específico medio dentro de ese intervalo de temperaturas.
Para calcular el calor específico medio de una mezcla de gases, hay que conocer las fracciones volumétricas de los componentes que están presentes en la mezcla. Cada componente tiene un calor específico diferente y este parámetro se comporta también diferente para cada valor de temperatura. El calor específico de la mezcla será representativo de todos los componentes que lo integran y se calculará como el valor medio ponderado de la integración de los calores específicos medios de cada participante en la mezcla.
Para conocer las fracciones volumétricas se realizará un análisis de gases. El análisis de gases (análisis Orsat), se realiza con instrumentos o equipos de laboratorio. Existen procesadores electrónicos - digitales que reportan el porciento en volumen de los principales componentes. El Orsat como equipo portátil de laboratorio, es utilizado ampliamente. Existen equipos de laboratorio de mayor precisión, como son los cromatografos de gases. Generalmente se reporta el resultado como la fracción de cada componente en la mezcla, en base seca.
La fracción volumétrica se expresa en tanto por ciento o en tanto por uno y es representativa a la fracción molar (moles de cada componente en moles totales de la muestra), o fracción en volumen, (volumen de cada componente entre el volumen total de la muestra). Conocida la fracción molar o volumétrica en la mezcla se registrarán sus valores en el Formulario de entrada del sistema. El procesador se encargará de multiplicar cada una de las fracciones volumétricas por la capacidad calórica respectiva y las integrará para hallar el calor específico promedio en el intervalo de temperatura que se haya definido.
Cuando se quiere calcular el calor específico de un gas, se introducirá en el Formulario de entrada el valor fracción molar 100 % para el gas seleccionado que es equivalente al componente puro. También se registrará el intervalo e temperatura dentro del cual se requiere ese valor.
El procesador mostrará el calor específico promedio (cpm) del gas dentro del intervalo de temperatura registrado.
Si lo que se necesita es determinar el calor específico medio de una mezcla gaseosa, se introducirán las fracciones o concentraciones volumétricas de cada uno de los componentes presentes y el intervalo de temperatura en el que se requiere que el procesador muestre la capacidad calórica promedio de la mezcla. La suma de las fracciones volumétricas tiene que cumplir la condición de ser igual a 100 %, que es el total de la mezcla gaseosa. De no cumplirse esta condición absoluta, el procesador no admitirá realizar la operación de cálculo.
El análisis Orsat. Notas.
Para proceder a establecer la calidad de la combustión, es imprescindible medir cuatro características de los gases resultantes:
a) Medida del CO2
b) Medida del CO
c) Medida del H2
d) Medida de los inquemados sólidos
El aparato Orsat es un set portátil compuesto por una probeta de medición y diferentes botellas que contienen soluciones química, componentes sólidos y un pequeño horno para la quema de los gases que no hayan combustionado. Haciendo pasar la muestra de humos por las diferentes botellas y secciones del equipo, se absorben y se van separando los diferentes componentes gaseosos que forman parte de la mezcla de humos. Así se atraparán el CO2, CO, SO2, O. El N2 se calcula por diferencia. El resultado se expresa en fracción volumétrica.
¿Cómo se puede tomar una muestra de humos?
Para hacer su análisis volumétrico de los humos hay que saber tomar una muestra representativa. Para eso se utilizan unos bulbos de cristal o botellas (borboteadores toma muestras) , que se llenan de agua, evitando que quede aire u otro gas indeseable dentro de ellas.
Para estar más seguro se pueden sumergir en un recipiente con agua, evitando el contacto con el aire atmosférico. Estas botellas disponen de una entrada y una salida por el otro extremo, ambas con sus respectivas válvulas de cierre. La válvula de entrada se conecta a una manguera de goma y esta a su vez a la toma de muestra del recipiente o
conducto de tubería que contiene el gas a analizar.
Se alimenta el gas a la botella de manera de que vaya desplazando el agua que contiene en su interior. En caso que el gas esté bajo presión negativa, como es el caso de los humos que escapan a la atmósfera en la zona inferior de la chimenea, se deja escapar lentamente el agua de la botella y eso produce un vacío o presión de succión. En este
caso hay que asegurarse que el sistema es totalmente hermético, para evitar la entrada de aire atmosférico al succionar el gas en la zona a baja presión. Una entrada de aire indeseable falsearía las concentraciones de los gases presentes en la mezcla original.
Cuando se termina de completar la muestra, se cierran las dos válvulas de bloqueo y se transporta al laboratorio para realizar el análisis de su composición química. En el equipo de laboratorio se determina la fracción de cada componente en el volumen total y se expresa el resultado en tanto por uno o tanto por 100.
Mas abajo en este artículo se resumen las expresiones de cálculo en función de las temperaturas absolutas registradas aquí para determinar la capacidad calórica de cada uno de los posibles componentes gaseosos que pueden estar presentes en la mezcla. El valor es reportado a 1 atm de presión, en cal/mol grado. El procesador convierte los valores de temperatura en ºF a valores absolutos en ºK. Las unidades de salida son Btu/pie3 ºF
Expresiones empíricas para calcular la capacidad calorífica de los gases que considera el procesador.
Gas Calor específico, Btu/pie3 ºF donde th en ºF (Vol a 60 ºF-30"Hg)
CO2 1/(T2-T1)*(6.396*(T2-T1)+(1/2)*10.1004E-03*DTk2-(1/3)*3.405E-06*DTk3)
CO 1/(T2-T1)*(6.342*(T2-T1)+(1/2)*1.836E-03*DTk2-(1/3)*0.2801E-06*DTk3)
O2 1/(T2-T1)*(6.095*(T2-T1)+(1/2)*3.253E-03*DTk2-(1/3)*1.017E-06*DTk3)
H2 1/(T2-T1)*(6.947*(T2-T1)-(1/2)*0.2E-03*DTk2+(1/3)*0.4808E-06*DTk3)
SO2 1/(T2-T1)*(6.147*(T2-T1)+(1/2)*13.844E-03*DTk2-(1/3)*9.103E-06*DTk3+(1/4)*2.057E-09*DTk4)
N2 1/(T2-T1)*(6.449*(T2-T1)+(1/2)*1.4134E-03*DTk2-(1/3)*0.0807E-06*DTk3)
Hidrocarburos gaseosos.
CH4 1/(T2-T1)*(4.171*(T2-T1)+(1/2)*14.454E-03*DTk2-(1/3)*0.267E-06*DTk3-(1/4)*1.722E-09*DTk4)
C2H6 1/(T2-T1)*(1.279*(T2-T1)+(1/2)*42.464E-03*DTk2-(1/3)*16.420E-06*DTk3+(1/4)*2.035E-09*DTk4)
C3H8 1/(T2-T1)*(-1.209*(T2-T1)+(1/2)*73.7344E-03*DTk2-(1/3)*38.666E-06*DTk3+(1/4)*7.961E-09*DTk4)
C4H10 1/(T2-T1)*(-0.012*(T2-T1)+(1/2)*92.5064E-03*DTk2-(1/3)*47.798E-06*DTk3+(1/4)*9.706E-09*DTk4)
C2H4 1/(T2-T1)*(2.706*(T2-T1)+(1/2)*29.164E-03*DTk2-(1/3)*9.059E-06*DTk3)
C2H2 1/(T2-T1)*(11.942*(T2-T1)+(1/2)*4.3874E-03*DTk2-(1/3)*0.232E-06*DTk3)
C6H6 1/(T2-T1)*(-9.478*(T2-T1)+(1/2)*119.93E-03*DTk2-(1/3)*8.702E-06*DTk3)
La información es gratuita y solo requiere el registro del usuario en nuestra Base de Datos.
En nuestra web se publican también otras herramientas de cálculo que despertarán el interés por la conservación de la energía. Dentro de ellas se puede interactuar con procesadores online que facilitan cálculos energéticos diversos, muestran cifras ye imprimen indicadores sobre eficiencia, todas estas cifras de gran demanda y utilidad por los que trabajamos por mejorar el uso de la energía.
Gracias por la atención,
RenéRD
Ingeniería Energética General
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miércoles, 11 de agosto de 2010
Calculador que determina la eficiencia energética de los sistemas de refrigeración que emplean amoniaco como fluido refrigerante. Compruébalo.
Recién se ha publicado en nuestra web www.energianow.com el procesador titulado Calculador Eficiencia Energética en la Refrigeración - Amoniaco
Su objetivo es evaluar los principales indicadores de comportamiento y eficiencia energética del sistema de refrigeración, utilizando como refrigerante el amoniaco, tomando en cuenta los indicadores energéticos del ciclo refrigerante exclusivamente. Si se tiene en cuenta que en este proceso cíclico se invierte gran cantidad de energía, se llega a la conclusión que el esfuerzo para operar de la manera más eficiente estos sistemas será muy positivo para todo el conjunto.
Para mostrarnos los indicadores energéticos, el procesador principal encuentra el valor de las variables termodinámicas del amoniaco líquido, saturado y recalentado del proceso real, en los puntos sensibles del sistema. Estos puntos son aquellos representativos de cada una de las etapas o procesos del ciclo de refrigeración. Los puntos de toma de medición se ubican principalmente en la descarga, succión del compresor y tanque de amoniaco líquido, los que coinciden con el inicio y final de los procesos de compresión, condensación y evaporación. Otros puntos de medición pueden complementar el trabajo energético.
Una vez encontrado los valores termodinámicos en los puntos anteriores, el procesador los muestra y reporta en unidades inglesas y en otras unidades técnicas usadas con frecuencia.
Para poder hacer los cálculos de los indicadores energéticos, además de los valores de temperatura y presión tomados, se requiere registrar otros parámetros que están vinculados con el comportamiento energético del sistema. Estos son:
Potencia eléctrica instalada, en kwe, o la energía eléctrica consumida, en kweh.
Flujo másico del refrigerante, en lb/h
Si el servicio energético que realiza el sistema es aire acondicionado - bomba de calor, el procesador es capaz de calcularnos los indicadores de eficiencia energética horario (Energy Efficiency Ratio (EER)) y estacional (Coeficiente de Comportamiento Estacional de un Aire Acondicionado o una Bomba de Calor SEER). Para este cálculo habrá que registrar como datos de entrada los siguientes:
Frigorías anuales, Btu/h-anual
Consumo anual de energía, Watt-h-anual
¿Qué indicadores se pueden determinar al emplear este calculador?
La salida del procesador abarca los siguientes índices energéticos.
Comportamiento ideal
calor absorbido en el evaporador (QB), Btu/lb
calor expulsado en el condensador (QA), Btu/lb
trabajo calculado ejercido por el compresor (W), Btu/lb
trabajo calculado ejercido por el compresor (W), kW/lb
porciento enriquecimiento del vapor succión del compresor, %
volumen especifico en la succión compresor, pie3/lb
refrigerante, lb/h-ton (por cada ton refrigeración)
coeficiente de comportamiento ideal COP, (Qb/W)
Comportamiento real
refrigeración total, ton ref.
refrigeración total, Btu/h
potencia frigorifica, (Qb) en kW_frigorifico
potencia teorica, (W) en kWe_teorico
potencia electrica real, (W) en kWe_real
Pérdidas potencia, (Wreal vs Wteorico): kw-h = kWe-(W) y en %
ton ref por kWe (ton/kWe_real)
coeficiente de comportamiento real COP, (Qb/Wreal)
Energy Efficiency Ratio (EER), (Qb)/W
Emisiones de CO2 en kg (Base F/O primario Térmoeléctrico) por kWe_teorico
Emisiones de CO2 en kg (Base F/O primario Térmoeléctrico) por kWe_real
Posibilidades de reducción de emisiones, en kg/kWe_real y en % , mejorando la eficiencia
Indicadores específicos para los Sistemas centralizados de Aire Acondicionado.
a) Coeficiente de Comportamiento Estacional de un Aire Acondicionado o una Bomba de Calor. EER=SEER * 0.85. Calculado en función del valor EER anterior, ARI 210/240 del 2008
b) SEER determinado en función de los Btu/h frigoríficos y la energía consumida en Watt-h en el mismo periodo,
Se ha preparado un artículo y convertido a pdf titulado Sistemas de Refrigeración - Evaluación de la eficiencia integral con el propósito de ofrecer una información básica a los interesados. Este documento contiene las bases técnicas necesarias para entender el procesamiento y los cálculos realizados. El material puede ser descargado libremente. Su contenido aborda las siguientes temáticas:
Resumen termodinámico para entender cómo realizar la evaluación energética
Volumen de refrigerante desplazado y capacidad frigorífica
Sistemas de Refrigeración funcionando como bomba de calor (bc) en la climatización. Diferencias respecto al Sistema de Refrigeración (f).
Pasos a dar para determinar la eficiencia energética del sistema de refrigeración
Como ya se explicó anteriormente, para evaluar la eficiencia energética de los sistemas de refrigeración que emplean amoniaco, ha sido necesario contar con la información de los parámetros y variables de estado de este refrigerante natural, por lo que ha sido necesario automatizar las Tablas del Amoniaco en las 3 fases posibles, líquida, saturada y recalentada.
Este tipo de publicaciones forma parte de un proyecto ambicioso que llevamos a cabo cuyo objetivo central es diseñar este tipo de herramientas que permiten transmitir conocimientos e informaciones actualizadas, expresar en cifras y difundir los indicadores que miden el resultado de los procesos energéticos. Las cifras en sí son más poderosas que mil palabras bien dichas. Ellas dan una idea práctica, posibilitan la toma de decisiones y sirven para medir la tendencia en el tiempo y como se comporta energéticamente un sistema. Difundirlas online posibilita su acceso y utilización por cualquier interesado y desde cualquier rincón conectado.
Para acceder a la información anterior y al Calculador Eficiencia Energética en la Refrigeración - Amoniaco debe dirigirse a www.energianow.com En la sección Calculadores_Energéticos, en el bloque tool3, encontrará la documentación con sus herramientas de cálculo. También se podrá acceder y descargar el artículo.pdf si se hace necesario. En la misma página del procesador se explica paso a paso como proceder con el Calculador Eficiencia Energética en la Refrigeración - Amoniaco. La información es gratuita y solo requiere el registro del usuario en nuestra Base de Datos.
En esa misma sección se publican otras herramientas de cálculo que despertarán el interés por la conservación de la energía. Dentro de ellas se puede interactuar con procesadores online que facilitan calcular las cantidades de CO2 que se desprenden a la atmósfera cuando empleamos combustibles líquidos, o gaseosos, ah, incluyendo la electricidad y otros con diferentes objetivos .
Gracias por la atención,
René RD
Ingeniería Energética General
info@energianow.com
www.energianow.com
Su objetivo es evaluar los principales indicadores de comportamiento y eficiencia energética del sistema de refrigeración, utilizando como refrigerante el amoniaco, tomando en cuenta los indicadores energéticos del ciclo refrigerante exclusivamente. Si se tiene en cuenta que en este proceso cíclico se invierte gran cantidad de energía, se llega a la conclusión que el esfuerzo para operar de la manera más eficiente estos sistemas será muy positivo para todo el conjunto.
Para mostrarnos los indicadores energéticos, el procesador principal encuentra el valor de las variables termodinámicas del amoniaco líquido, saturado y recalentado del proceso real, en los puntos sensibles del sistema. Estos puntos son aquellos representativos de cada una de las etapas o procesos del ciclo de refrigeración. Los puntos de toma de medición se ubican principalmente en la descarga, succión del compresor y tanque de amoniaco líquido, los que coinciden con el inicio y final de los procesos de compresión, condensación y evaporación. Otros puntos de medición pueden complementar el trabajo energético.
Una vez encontrado los valores termodinámicos en los puntos anteriores, el procesador los muestra y reporta en unidades inglesas y en otras unidades técnicas usadas con frecuencia.
Para poder hacer los cálculos de los indicadores energéticos, además de los valores de temperatura y presión tomados, se requiere registrar otros parámetros que están vinculados con el comportamiento energético del sistema. Estos son:
Potencia eléctrica instalada, en kwe, o la energía eléctrica consumida, en kweh.
Flujo másico del refrigerante, en lb/h
Si el servicio energético que realiza el sistema es aire acondicionado - bomba de calor, el procesador es capaz de calcularnos los indicadores de eficiencia energética horario (Energy Efficiency Ratio (EER)) y estacional (Coeficiente de Comportamiento Estacional de un Aire Acondicionado o una Bomba de Calor SEER). Para este cálculo habrá que registrar como datos de entrada los siguientes:
Frigorías anuales, Btu/h-anual
Consumo anual de energía, Watt-h-anual
¿Qué indicadores se pueden determinar al emplear este calculador?
La salida del procesador abarca los siguientes índices energéticos.
Comportamiento ideal
calor absorbido en el evaporador (QB), Btu/lb
calor expulsado en el condensador (QA), Btu/lb
trabajo calculado ejercido por el compresor (W), Btu/lb
trabajo calculado ejercido por el compresor (W), kW/lb
porciento enriquecimiento del vapor succión del compresor, %
volumen especifico en la succión compresor, pie3/lb
refrigerante, lb/h-ton (por cada ton refrigeración)
coeficiente de comportamiento ideal COP, (Qb/W)
Comportamiento real
refrigeración total, ton ref.
refrigeración total, Btu/h
potencia frigorifica, (Qb) en kW_frigorifico
potencia teorica, (W) en kWe_teorico
potencia electrica real, (W) en kWe_real
Pérdidas potencia, (Wreal vs Wteorico): kw-h = kWe-(W) y en %
ton ref por kWe (ton/kWe_real)
coeficiente de comportamiento real COP, (Qb/Wreal)
Energy Efficiency Ratio (EER), (Qb)/W
Emisiones de CO2 en kg (Base F/O primario Térmoeléctrico) por kWe_teorico
Emisiones de CO2 en kg (Base F/O primario Térmoeléctrico) por kWe_real
Posibilidades de reducción de emisiones, en kg/kWe_real y en % , mejorando la eficiencia
Indicadores específicos para los Sistemas centralizados de Aire Acondicionado.
a) Coeficiente de Comportamiento Estacional de un Aire Acondicionado o una Bomba de Calor. EER=SEER * 0.85. Calculado en función del valor EER anterior, ARI 210/240 del 2008
b) SEER determinado en función de los Btu/h frigoríficos y la energía consumida en Watt-h en el mismo periodo,
Se ha preparado un artículo y convertido a pdf titulado Sistemas de Refrigeración - Evaluación de la eficiencia integral con el propósito de ofrecer una información básica a los interesados. Este documento contiene las bases técnicas necesarias para entender el procesamiento y los cálculos realizados. El material puede ser descargado libremente. Su contenido aborda las siguientes temáticas:
Resumen termodinámico para entender cómo realizar la evaluación energética
Volumen de refrigerante desplazado y capacidad frigorífica
Sistemas de Refrigeración funcionando como bomba de calor (bc) en la climatización. Diferencias respecto al Sistema de Refrigeración (f).
Pasos a dar para determinar la eficiencia energética del sistema de refrigeración
Como ya se explicó anteriormente, para evaluar la eficiencia energética de los sistemas de refrigeración que emplean amoniaco, ha sido necesario contar con la información de los parámetros y variables de estado de este refrigerante natural, por lo que ha sido necesario automatizar las Tablas del Amoniaco en las 3 fases posibles, líquida, saturada y recalentada.
Este tipo de publicaciones forma parte de un proyecto ambicioso que llevamos a cabo cuyo objetivo central es diseñar este tipo de herramientas que permiten transmitir conocimientos e informaciones actualizadas, expresar en cifras y difundir los indicadores que miden el resultado de los procesos energéticos. Las cifras en sí son más poderosas que mil palabras bien dichas. Ellas dan una idea práctica, posibilitan la toma de decisiones y sirven para medir la tendencia en el tiempo y como se comporta energéticamente un sistema. Difundirlas online posibilita su acceso y utilización por cualquier interesado y desde cualquier rincón conectado.
Para acceder a la información anterior y al Calculador Eficiencia Energética en la Refrigeración - Amoniaco debe dirigirse a www.energianow.com En la sección Calculadores_Energéticos, en el bloque tool3, encontrará la documentación con sus herramientas de cálculo. También se podrá acceder y descargar el artículo.pdf si se hace necesario. En la misma página del procesador se explica paso a paso como proceder con el Calculador Eficiencia Energética en la Refrigeración - Amoniaco. La información es gratuita y solo requiere el registro del usuario en nuestra Base de Datos.
En esa misma sección se publican otras herramientas de cálculo que despertarán el interés por la conservación de la energía. Dentro de ellas se puede interactuar con procesadores online que facilitan calcular las cantidades de CO2 que se desprenden a la atmósfera cuando empleamos combustibles líquidos, o gaseosos, ah, incluyendo la electricidad y otros con diferentes objetivos .
Gracias por la atención,
René RD
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