GENERADORES DE VAPOR

GENERADORES DE VAPOR

La generación de vapor (Paso de una sustancia liquida al estado de vapor) requiere del consumo de energía, los beneficios económicos de un proceso industrial dependen en gran medida de consumo de combustible, en la actualidad uno de los problemas principales de las economías nacionales de una gran parte del mundo está relacionado con la carencia y el alto costo de los combustibles que deben ser importados.

COMBUSTIBLES

Es todo aquella sustancia que arde al combinarse con el oxígeno desprendiendo calor como resultado de las reacciones químicas involucradas si el sistema no está aislado, debido a la transformación de la energía química en energía cinética y potencial interna (esta definición no incluye a los llamados combustibles nucleares).

El medio que proporciona el oxígeno se denomina comburente; el aire es el más usado por su abundancia en la naturaleza.

Los combustibles están formados principalmente por carbono e hidrogeno y en menor proporción por azufre, oxigeno, nitrógeno y otros elementos, muchas combustibles están formados solo por compuestos de carbono e hidrogeno (hidrocarburos); con pequeñas de impurezas como el azufre, otros combustibles contienen compuestos inorgánicos que no reaccionan con el oxígeno.

CLASIFICACIÓN DE LOS COMBUSTIBLES

Los combustibles se clasifican según su origen y de acuerdo con su estado de agregación:

Por su origen:

Naturales

Artificiales

Los naturales se encuentran en la naturaleza tales como el petróleo, la hulla, la madera, y otros.

Los artificiales se obtienen mediante procesos físicos o químicos entre ellos tenemos a los derivados del petróleo, alcoholes, compuestos químicos específicos, bagazo y otros.

Por su estado de agregación, los combustibles se clasifican en:

Solidos

Líquidos

Gaseosos

COMBUSTIBLES SOLIDOS

Se pueden clasificar en:

Naturales

Artificiales

Los combustibles sólidos naturales más importantes son:

Carbonos naturales

El bagazo de la caña

La madera o leña

La turba

Otros residuos vegetales

Los artificiales más comunes son:

Derivados de carbones

Derivados de la madera

Los carbones naturales se han formado a partir de materias vegetales por descomposición inicial seguida de transformaciones secundarias en condiciones fundamentalmente anaerobias y a temperaturas y presiones altas.

El carbón natural o hulla se puede clasificar en cinco tipos de mayor a menor antigüedad son:

El grafito

La antracita

La hulla

El lignito

La turba

Según el orden mencionado disminuye en su contenido de carbono y en potencia calorífica y aumenta su humedad con excepción del grafito, todos se usan como combustibles.

COMBUSTIBLES LÍQUIDOS

Los más importantes son: el petróleo, llamado también petróleo natural o bruto, los derivados del petróleo tales como el keroseno y otros, los alcoholes obtenidos por síntesis orgánicas y fundamentalmente por destilación de productos orgánicos en procesos de fermentación.

Los combustibles líquidos están formados por carbono e hidrogeno con pequeñas cantidades de oxígeno, nitrógeno, azufre y otros elementos, y una pequeña proporción de ceniza.

Los combustibles líquidos presentan las siguientes ventajas:

Para un mismo valor de calor de combustión, el combustible líquido pesa aproximadamente un 30% menos y ocupa un volumen de 50% menor que el solido

Se puede almacenar en cualquier tipo de recipiente, incluso lejos del punto de aplicación

Se transporta por tubería, incluso de pequeños diámetros y con poco consumo de energía

Las condiciones de combustión son muy flexibles, susceptibles de variaciones rápidas y muy fáciles de controlar.

COMBUSTIBLES GASEOSOS

A parte del gas natural son todos los artificiales obtenidos a partir de la destilación de la hulla y del petróleo. La composición varía mucho según el origen, pero en todos los casos son gases combustibles formados y por CO2 y H2 e hidrocarburos en diferentes proporcione acompañados de compuestos inertes como N2 y CO2 y muchas veces contienen pequeñas cantidades de oxígeno. La potencia calorífica de los combustibles gaseosos varía mucho dependiendo de su composición.

ANÁLISIS DE LOS COMBUSTIBLES

Se determina las cantidades relativas o proporciones de sus constituyentes, para los combustibles sólidos y líquidos los análisis se reportan en base a porcentajes másicos mientras que para combustibles gaseosos se reportan en base a porcentajes en volumen.

Además del análisis común (tanto por ciento o másico de cada especie química), se suelen realizar otros dos análisis a saber:

Análisis inmediato o próximo, para este análisis se determina cuatro grupos de constituyentes definidos arbitrariamente: humedad, materia volátil, carbono fijo y cenizas. Es un método muy usado para combustibles sólidos, constituyendo la materia volátil y el carbón fijo el combustible propiamente dicho. La metodología para realizar un análisis de este tipo se reporta en la referencia.

Análisis mediato o elemental, es un análisis químico complejo por medio del cual se determina el tanto por ciento de cada uno de los elementos principales. Los resultados de este análisis son indispensables para la realización de los balances de masa en los procesos de combustión para combustibles sólidos y líquidos, usualmente se reportan como:

Humedad: tanto por ciento másicos de agua libre, que se determina mediante un calentamiento de la muestra.

Agua combinada: casi siempre se reporta al oxigeno combinado con hidrogeno en forma de agua: tanto por ciento másico de agua ¨combinada¨ o húmeda inherente.

Carbono total: tanto por ciento másico de carbono que contiene el combustible.

Hidrogeno: el hidrogeno existe en los componentes volátiles, en el agua combinada y en la humedad libre o superficial; en el análisis químico elemental se reporta al hidrogeno como hidrogeno neto, o sea, al que existe en los componentes volátiles, o hidrogeno total que incluye además al hidrogeno del agua combinada.

Oxigeno: tanto por ciento másico de oxigeno que contiene el combustible; se supone que todo se haya combinado con el hidrogeno en forma de agua combinada.

Nitrógeno: tanto por ciento másico; es un gas inerte que aparece casi siempre en pequeñas proporciones en los combustibles sólidos.

Azufre: la mayoría de los combustibles sólidos, así como el petróleo, contiene una pequeña proporción de azufre; tanto

...