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- 10 Ago 2016, 08:37 #357398

Hola a todos,

Tengo una duda respecto al ahorro energético de una caldera de gas natural.
Tengo una caldera de 1.643 kW de potencia térmica, que me produce 2.500 kg/h de vapor de agua.
Aplicando un sistema de ahorro energético, el fabricante me indica que me ahorro unos 281,25 kg/h de vapor de agua.

Me gustaría saber cómo tengo que calcular el ahorro energético (en kWh por ejemplo) que obtendría: fórmulas, tablas, etc.

Muchas gracias de antemano!

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- 10 Ago 2016, 08:43 #357399

Como datos adicionales indico:
La presión de servicio de la caldera es de 8 kg/cm2 y la temperatura de servicio 174ºC.
La caldera proporciona vapor de agua a otras máquinas que debe entrar a una temperatura de 50-90ºC (dependiendo de la materia prima que se introduzca en dichas máquinas)

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- 10 Ago 2016, 09:48 #357400

Como datos adicionales indico:
La presión de servicio de la caldera es de 8 kg/cm2 y la temperatura de servicio 174ºC.
La caldera proporciona vapor de agua a otras máquinas que debe entrar a una temperatura de 50-90ºC (dependiendo de la materia prima que se introduzca en dichas máquinas)

Vapor sobrecalentado entonces... Yo calcularía la energía necesaria para llevar un kg de agua desde la temperatura de entrada del agua a la caldera hasta el estado del vapor sobrecalentado a la salida (ten en cuenta también el calor latente)... Sabiendo el flujo vapor que ahorras ya tendrías la potencia sustituyendo kg por Julios. Teniendo en cuenta el rendimiento de la caldera con el análisis de combustión (por la presión debe ser pirotubular) o los datos del fabricante, ya tienes la potencia que no necesitas... Con la estimación de las horas de funcionamiento obtendrías la energía multiplicándolas por la potencia. Puedes incluir si quieres el ahorro con la bomba de circulación...

Si quieres saber la pasta que ahorras... Con el poder calorífico (viene el la factura) que corresponda (ojo, si es de condensación o no y utiliza GN porque variaría) al combustible en relación a su volumen ya lo tendrías... O directamente con el coste del kWh.

A ver si te sirve

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- 10 Ago 2016, 10:53 #357402

Muchas gracias.

A ver si lo he entendido bien:

Entalpía de vaporización a 8 bar y a esa Tª= 2.030 kJ/kg
Ahorro de vapor proporcionado por el fabricante = 281,25 kg/h
Nº de horas año que funcionaría = 4.160 h/año

281,25 kg/h * 2030 kJ/kg * 4160 h/año = 2375100000 kJ/año * 2,78·10-4 kWh= 660.277,8 kWh/ año de ahorro

¿Sería correcto?

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- 10 Ago 2016, 11:22 #357403

Muchas gracias.

A ver si lo he entendido bien:

Entalpía de vaporización a 8 bar y a esa Tª= 2.030 kJ/kg
Ahorro de vapor proporcionado por el fabricante = 281,25 kg/h
Nº de horas año que funcionaría = 4.160 h/año

281,25 kg/h * 2030 kJ/kg * 4160 h/año = 2375100000 kJ/año * 2,78·10-4 kWh= 660.277,8 kWh/ año de ahorro

¿Sería correcto?

Todavía no, te falta calcular el calor sensible para llevar el agua desde la temperatura de entrada a la caldera a la temperatura de vaporización que corresponda a la presión manométrica de trabajo, y para llevar el vapor saturado desde la anterior temperatura hasta la temperatura de utilización.

La formula creo que es calor específico (ojo, varia según sea agua líquida o valor de agua, y la presión trabajo) por el flujo másico y el salto térmico, y te dará unidades de potencia... Si mi memoria no me falla.

https://www.google.es/url?sa=t&source=w ... z-tSpM3PBw

Los kWh totales que obtengas, los tienes que dividir por el rendimiento de la caldera, y ya lo tendrías.



Enviado desde mi Edison 3 mediante Tapatalk

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- 10 Ago 2016, 13:00 #357405

¡Muchas gracias!

A ver ahora:

Ahorro de vapor de agua (proporcionado por fabricante)=281,25 kg/h
Ce vapor agua= 0,42 kcal/kg ºC
Temperatura de servicio de la caldera= 174ºC
Temperatura de entrada de agua = 25ºC
4.160 h/año funcionamiento caldera
90% rendimiento caldera

Qs=m*Ce*(t2-t1)
Qs= 281,25 kg/h * 0,42 kcal/kg ºC * (174ºC - 25ºC) = 17600,625 kcal/h * 4,184 kJ/kcal= 73641,015 kJ/h*4.160 h/año= 306346622,4 kJ/año / 3600 kJ/kWh = 85096,28 kWh/año / 0.9= 94.627 kWh/año ahorro

¿Mejor?

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- 10 Ago 2016, 13:25 #357406

¡Muchas gracias!

A ver ahora:

Ahorro de vapor de agua (proporcionado por fabricante)=281,25 kg/h
Ce vapor agua= 0,42 kcal/kg ºC
Temperatura de servicio de la caldera= 174ºC
Temperatura de entrada de agua = 25ºC
4.160 h/año funcionamiento caldera
90% rendimiento caldera

Qs=m*Ce*(t2-t1)
Qs= 281,25 kg/h * 0,42 kcal/kg ºC * (174ºC - 25ºC) = 17600,625 kcal/h * 4,184 kJ/kcal= 73641,015 kJ/h*4.160 h/año= 306346622,4 kJ/año / 3600 kJ/kWh = 85096,28 kWh/año / 0.9= 94.627 kWh/año ahorro

¿Mejor?

Ahora te falta el calor latente que ya habías calculado antes... Y el calor específico del vapor de agua es más o menos la mitad que el calor específico del agua (es una aproximación)...

Calor total = calor para pasar de 25 grados a la temperatura de vaporización, con calor específico del agua líquida + calor latente vaporización + calor para pasar de temperatura vaporización a 174 grados con calor específico del vapor...

Tienes que averiguar la temperatura de vaporización del agua para 8 atmósferas (9 atmósferas si consideras presión absoluta) y utilizar esa temperatura en la formula

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- 10 Ago 2016, 14:32 #357409

Kyle_XY, me he perdido. No saco en claro qué formula/s tengo que utilizar.

Gracias

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- 10 Ago 2016, 15:09 #357410

Kyle_XY, me he perdido. No saco en claro qué formula/s tengo que utilizar.

Gracias

https://www.google.es/url?sa=t&source=w ... vOllLQ1B5Q

Enviado desde mi Aquaris E5 mediante Tapatalk

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- 10 Ago 2016, 16:13 #357411

Gracias!

Para pasar de 25º a 100ºC:
Qs=m*Ce*(t2-t1)
Q25->100= 281,25 kg/h * 0,42 kcal/kg ºC * (100ºC - 25ºC) = 8859,37 kcal/h * 4,184 kJ/kcal= 37067,6 kJ/h

Calor latente de vaporización:
Qv=m* Lv= 281,25 kg/h * 2257 kJ/kg = 634781,25 kJ/h
Para pasar de 100º a 174ºC:
Q100->174=281,25 kg/h * 0,42 kcal/kg ºC * (174ºC - 100ºC) = 8741.25 kcal/h * 4,184 kJ/kcal= 36573,39 kJ/h

Qtotal= 37067,6 kJ/h + 634781,25 kJ/h + 36573,39 kJ/h =708422.26 kJ/h *4.160 h/año= 2947036622 kJ/año / 3600 kJ/kWh = 818621,28 kWh/año / 0.9= 909579,20 kWh/año ahorro

He utilizado el calor específico del vapor de agua.

¿Sería esto?

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- 10 Ago 2016, 18:59 #357415

Gracias!

Para pasar de 25º a 100ºC:
Qs=m*Ce*(t2-t1)
Q25->100= 281,25 kg/h * 0,42 kcal/kg ºC * (100ºC - 25ºC) = 8859,37 kcal/h * 4,184 kJ/kcal= 37067,6 kJ/h

Calor latente de vaporización:
Qv=m* Lv= 281,25 kg/h * 2257 kJ/kg = 634781,25 kJ/h
Para pasar de 100º a 174ºC:
Q100->174=281,25 kg/h * 0,42 kcal/kg ºC * (174ºC - 100ºC) = 8741.25 kcal/h * 4,184 kJ/kcal= 36573,39 kJ/h

Qtotal= 37067,6 kJ/h + 634781,25 kJ/h + 36573,39 kJ/h =708422.26 kJ/h *4.160 h/año= 2947036622 kJ/año / 3600 kJ/kWh = 818621,28 kWh/año / 0.9= 909579,20 kWh/año ahorro

He utilizado el calor específico del vapor de agua.

¿Sería esto?

El calor específico del vapor de agua solo lo tienes que utilizar cuando exista vapor de agua... y realmente ese agua no vaporiza a 100ºC... pero esas ecuaciones te pueden servir:

-solamente cambia en la ecuación Q25->100 el 0,42 por 1, que es el calor específico del agua.

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- 11 Ago 2016, 09:22 #357422

¡Muchas gracias!

Me surgen unas dudas:

- El rendimiento por qué se divide y no se multiplica?
- El resultado en kwh al año, es la energía que me ahorro de vapor de agua o de gas natural?

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- 11 Ago 2016, 13:31 #357427

¡Muchas gracias!

Me surgen unas dudas:

- El rendimiento por qué se divide y no se multiplica?
- El resultado en kwh al año, es la energía que me ahorro de vapor de agua o de gas natural?

Tienes que esforzarte en buscar tú mismo estas respuestas, pues son cuestiones algo básicas:

- el rendimiento se divide porque lo que estás buscando es lo que ahorras de energía primaria (gas natural en este caso), y la fórmula de rendimiento (generalizada) es Rendimiento = Energía aportada al agua/Energía del gas natural de alimentación de la caldera.

- lo que buscas es la energía que ahorras al año en kWh de gas natural.

Da una buena lectura a estos enlaces:

https://www.google.es/url?sa=t&rct=j&q= ... vcGoFdecQg

https://www.google.es/url?sa=t&rct=j&q= ... lfh2cfun5w

https://www.google.es/url?sa=t&rct=j&q= ... yLG_v_35vg

Las dudas que te vayan surgiendo puedes también preguntárselas a tu profesor, tutor, responsable, etc., que les entra en sus funciones ;)

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- 11 Ago 2016, 14:34 #357430

Me he estado esforzando en saber cómo resolverlo y uno de los pasos era preguntar mis dudas aquí. No tengo tutor ni profesor.

Gracias por tus soluciones

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- 22 Ago 2016, 14:19 #357572

Hola de nuevo!

Repasando los cálculos, lo que he calculado sería el ahorro energético de vapor de agua, pero lo que necesito es el ahorro de gas natural ¿debería haber aplicado la entalpía de gas natural en vez del del vapor de agua?

Gracias

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