Cómo calcular la eficiencia de combustión

Escrito por pauline gill | Traducido por luis de la torre
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Cómo calcular la eficiencia de combustión
La eficiencia de combustión para alimentar calentadores está continuamente monitorizada. (Boilers, ladders and pipes on power plant image by Andrei Merkulov from Fotolia.com)

El simple término "eficiencia de combustión" puede malinterpretarse dado que el proceso de combustión donde todo el combustible es quemado estequiométricamente es 100 por ciento eficiente. Esto significa que todo el calor de combustión del combustible ha sido consumido. En la actualidad, es la eficiencia del proceso lo que aprovecha este calor de combustión que requiere la mayor consideración al usar recursos combustibles eficientemente. La mayoría de los esfuerzos de mejora de eficiencia son hechos para asegurar la combustión completa, y luego usar eficientemente el calor producido. El cálculo de la eficiencia de combustión en calentadores y motores de combustión interna son buenos ejemplos de este proceso de dos partes.

Nivel de dificultad:
Moderadamente difícil

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  • Calcualdora
  • Tablas de vapor (Datos Vapor Saturado)

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Instrucciones

    Calderas

  1. 1

    Define la aplicación de la combustión en el calentador. En este ejemplo, una pequeña caldera quema gasóleo pesado #6 para producir 20.000 libras por hora de vapor saturado a una presión de 150 libras por pulgada cuadrada (10.55 kilogramos fuerza por centímetro cuadrado). Durante una hora dada, la caldera usa 145 galones (548 l) de gasóleo para producir 20.000 libras/hora de vapor, con una lectura de exceso de oxigeno de 2 1/2 por ciento. Con esta información, puedes calcular la eficiencia de combustión general de la caldera.

    Cómo calcular la eficiencia de combustión
    Cada paso del proceso de combustión extrae tanto calor como sea posible. (Steam Power Plant image by dvest from Fotolia.com)
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    Calcula la cantidad de Btu general de la combustión del gasóleo. el valor de La Unidad Inglesa Térmica para el gasóleo #6 es de 141.000 Btu/galón. Dado que el 2 1/2 de exceso de oxigeno es el gas, descansa en la influencia estequiométrica correcta de la combustión del gasóleo en la cámara, entonces virtualmente todo el valor de calentamiento del gasóleo esta siendo capturado. Substituyendo los valores, 141.000 Btu/gal x 148 galones quemados = 20,860.000 Btu de calor de la combustión.

    Cómo calcular la eficiencia de combustión
    Las flamas de gas natural son limpias y eficientes. (gas flame image by Zbigniew Nowak from Fotolia.com)
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    Calcula la cantidad de calor usado par hacer los 150 psi de vapor saturado de un líquido saturado. La tabla de vapor muestra que el vapor saturado de 150 psi tiene un valor Btu/lb de 1.192,4 para vapor saturado y 322 para líquido saturado, lo que significa que un calentador añade 870,4 Btu/lb de vapor producido. Multiplicando los 20.000 libras de vapor x 879,4 Btu/lb tenemos 17,795.328 Btu añadidos.

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    Calcula la eficiencia de combustión del calentador basado en el combustible usado para producir vapor dividiendo 17.795.328 Btu/20.868.000 Btu = 0.8528. La eficiencia del calentador durante esa hora es de 82.85 por ciento, lo cual está dentro de los parámetros de diseño.

    Generadores con motor de combustión interna

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    Define la aplicación del motor de combustión interna. Este ejemplo considera un generador de emergencia que produce 12.000 watts de potencia eléctrica durante un periodo de una hora. El motor a gasolina que mueve el generador quema 2.2 galones (8,32 litros) de gasolina regular durante una hora. Esta es suficiente información para calcular la eficiencia de combustión general de un motor a gasolina de un generador.

    Cómo calcular la eficiencia de combustión
    Los generadores portátiles usan motores de podadora adaptados. (cutting grass image by katja kodba from Fotolia.com)
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    Calcula la cantidad de calor en Btu de la eficiencia de combustión de 2,2 galones (8,32 litros) de gasolina. El valor Btu promedio para la gasolina regular es alrededor de 115.000 btu/gal. Por lo tanto, 2,2 galones x 115,000 But/gal = 253.000 Btu de la combustión de la gasolina.

    Cómo calcular la eficiencia de combustión
    Los motores de combustión interna pierden mucha energía debido a la fricción. (Aeronautical piston engine image by Andrew Breeden from Fotolia.com)
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    Convierte los 12 kW hora de electricidad producida a Bth/hr de energía producida por el motor. Tomando 12 kW hr x 3.3413 Btu/kW hr = 40.956 Btu.

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    Calcular la eficiencia general del generador para producir la electricidad de 2,2 galones de gasolina. 40.956 Btu producidos / 253.000 Btu de la combustión. = 0.16188 o una eficiencia del 16.19 por ciento. Esto es menos de una quinta parte de la eficiencia de la caldera, lo cual es la razón de por qué la mayoría de la electricidad es producida por generadores con calderas de vapor y no por motores de gasolina.

Consejos y advertencias

  • Siempre mantén más combustible que el estimado para generadores de emergencias dado que muy pocos escenarios de emergencia presentan las condiciones ideales.
  • La eficiencia de combustión es practicada sobre suficiente aire para una combustión segura y la menor cantidad de monóxido de carbono en el ambiente de operación.

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