Eficiencia de calderas y poder calorífico del combustible

Descripción general

La eficiencia de la caldera compara el calor útil entregado al agua o vapor con la energía química liberada al quemar combustible. Se utilizan comúnmente tres medidas:

• Eficiencia de combustión — qué tan completamente el quemador consume combustible, medido por el combustible no quemado y el exceso de aire en los gases de combustión.
• Eficiencia térmica — qué tan efectivamente el intercambiador de calor transfiere la energía de combustión al fluido de trabajo, excluyendo pérdidas por radiación y convección.
• Eficiencia de combustible a fluido — la proporción general de energía absorbida por el fluido a la energía suministrada en el combustible, teniendo en cuenta todas las pérdidas.

En la práctica, "eficiencia de la caldera" generalmente se refiere a la eficiencia térmica o de combustible a fluido según el contexto.

Fórmulas clave

Eficiencia general

$\eta = \frac{Q_{\text{out}}}{Q_{\text{in}}} \times 100\%$

Calor exportado por un fluido de transferencia de calor líquido (agua)

$Q_{\text{out}} = \dot{m} \cdot c_p \cdot \Delta T$

Calor exportado por una caldera de vapor (evaporación en saturación)

$Q_{\text{out}} = \dot{m} \cdot h_e$

Valor calorífico neto (aproximado)

$\text{NCV} \approx 0.90 \times \text{GCV}$

Variables

Calculadora de eficiencia de la caldera

Use tasas de calor positivas y equivalentes para la entrada y salida. La calculadora reporta la eficiencia de combustible a fluido; no estima pérdidas por combustión o en la chimenea.

Convertidor de unidades

El valor nominal del gas natural en este convertidor es 1,000 Btu/ft³, el punto medio del rango de la fuente. El valor calorífico real depende de la composición del gas.

Contenido de energía del combustible

Notas de la fuente

• Notas de unidades de la fuente: 1 Btu = 1055.06 J, 1 galón estadounidense = 3.785e-3 m3 = 3.785 dm3 (litro), y 1 ft3 = 0.02832 m3.
• Aire de combustión. Demasiado aire enfría el horno y se lleva el calor útil; demasiado poco causa combustión incompleta, combustible sin quemar y humo.
• Valor calorífico bruto y neto. El GCV incluye la energía asociada con el agua formada en la combustión. El NCV excluye la energía en el vapor de agua descargado a la chimenea. La fuente indica NCV ≈ GCV − 10% como aproximación general, así que use datos específicos del combustible cuando estén disponibles.
• Gas natural. La fuente lista 950–1050 Btu/ft³, en lugar de un único valor calorífico fijo.

Referencias

• Engineering ToolBox — Eficiencia de Calderas