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INTRODUCCIÓN:
Las unidades generadoras de vapor son aparatos
utilizados para colocar a disponibilidad de un fluido
el calor de un combustible.
Los generadores de vapor propiamente dicho están
constituidos por una caldera y el hogar.
La caldera constituye un recipiente cerrado que
genera vapor de agua a presiones superiores a la
atmosférica.
La temperatura del líquido aumenta hasta alcanzar
la de vaporización.

una vez alcanzada la temperatura de ebullición a
la presión de operación continua el suministro de
calor y se inicia la vaporización sin variación de
temperatura.
Mientras exista liquido por evaporar, la mezcla de
vapor y liquido se llama vapor húmedo, si el calor
suministrado es tal que la temperatura del vapor
es la temperatura de vaporización se denomina
vapor saturado seco.
En el hogar, se produce la combustión de un
combustible. La caldera es un intercambiador de
calor en el que los gases de la combustión ca-
lientan la fase líquida hasta su transformación en
vapor.

DEFINICIÓN DE GENERADOR DE VAPOR Y
CALDERA
El termino de generador de vapor está siendo
utilizado en la actualidad para reemplazar la
denominación de caldera, e indica al conjunto de
equipos compuestos por: horno (u hogar), cámaras
de agua(o evaporador), quemadores,
sobrecalentadores, recalentadores, economizador y
precalentador de aire.

Las calderas son dispositivos de
ingeniería diseñados para generar vapor
saturado (vapor a punto de condensarse)
debido a una transferencia de calor,
proveniente de la transformación de la
energía química del combustible .

FUNDAMENTOS DE GENERADORES DE VAPOR
A. Aspectos generales sobre generadores de vapor
Los generadores de vapor son instalaciones industriales
diseñadas para convertir agua líquida en vapor a partir del
intercambio térmico entre el agua y una fuente de alto contenido
calórico.
Los generadores de vapor más conocidos son: Los rehervidores,
los hogares y las calderas.
el vapor tiene varias ventajas, que lo hace significativamente
indispensable para llevar energía, tales como: naturaleza no
tóxica, facilidad de transporte de un lugar a otro, alta eficiencia,
alta capacidad de calentamiento, bajos costos con respecto a
otras fuentes de generación de energía y su alta disponibilidad.

El objetivo de una caldera, además de generar
vapor, es realizar la transferencia de calor con la
máxima eficiencia, definiéndola como la relación
entre el máximo calor que puede liberarse en el
hogar y el calor absorbido por el agua en los
elementos de la caldera.

Para seleccionar una caldera se
consideran los siguientes parámetros
Flujo másico de vapor requerido.
Presión, temperatura, calidad del vapor requerido.
Futuros requerimientos en la planta.
Localización.
Características de la carga.
Tipos de combustibles disponibles.
Diseño de quemadores.
Calidad del agua de alimentación.
Variaciones previstas de la carga.

Una vez seleccionada y construida la
caldera existen otros factores que afectan
notablemente la eficiencia de la unidad
pues inciden directamente en el estado de
las superficies de transferencia térmica.
La parte exterior de los tubos y otras zonas de la
caldera son afectadas por depósitos que
ensucian o incrustan las paredes. Estos
depósitos son determinados principalmente por
los siguientes factores:
Tipo de combustible.
Calidad del combustible.
Condiciones de combustión.
Diseño.

Las variables en el diseño de estos generadores
casi no tienen límites pues existen muchos
factores implicados en su selección y operación.
De cualquier manera, al escoger uno de estos equipos se debe
tener en cuenta que cumpla los siguientes requisitos básicos:
Adecuado tamaño de todos sus componentes.
Tiempo de vida satisfactorio.
Acceso a todas sus partes para inspección/reparación.
Disponibilidad de partes para reposición.
Seguridad y contabilidad en su operación.
Costos de instalación y operación.

FUNDAMENTOS DE LA GENERACIÓN DE VAPOR
cuando se habla de generación de vapor, se trata
delos cambios de fase que se suceden desde su
estado inicial como agua en estado líquido hasta el
vapor generado según las necesidades requeridas,
que generalmente son de vapor sobrecalentado.

Durante este proceso de conversión del agua líquida
a vapor existen tres etapas diferentes.
El agua debe estar Hirviendo antes que se pueda
formar el vapor, y el vapor sobrecalentado no puede
formarse hasta que el vapor esté totalmente seco.
Primera etapa: se aplica calor para incrementar la
temperatura del agua hasta la de ebullición
correspondiente a las condiciones de presión bajo
las cuales se proporciona calor. El punto de
ebullición se conoce normalmente como la
temperatura de generación o saturación.

Segunda etapa: se da bajo condiciones de presión
constante.
el agua se convierte en vapor sin aumentar la
temperatura. Cuando el agua está hirviendo, el vapor
y el líquido tienen la misma temperatura
permaneciendo constante, se debe agregar calor
para transformar el líquido en vapor.
Si el vapor producido está libre de agua líquida a la
temperatura de ebullición, se dice que es un vapor
seco y saturado. Cuando el vapor contiene líquido se
llama húmedo.

Tercera etapa: comienza cuando al vapor a una
determinada presión se le añade energía térmica
para que se caliente por encima de la temperatura
del vapor saturado a esa presión.

CLASIFICACIÓN DE LAS CALDERAS
Las calderas se clasifican basándose en
características como su uso, presión de trabajo,
materiales, tamaño, por flujo a través de los tubos,
sistema de combustión, fuente de calor, clase de
combustible, fluido utilizado, sistema de circulación
del agua.

Calcificación de las calderas según su presión de
trabajo

A.POR FLUJO A TRAVÉS DE LOS TUBOS:
Según esta clasificación hay dos clases
generalizadas de calderas: pirotubulares y
acuotubulares.
CALDERAS PIROTUBULARES
son las calderas que están dotadas de tubos rodeados
de agua y a través de cuyo interior pasan los gases de la
combustión.
La generación de vapor de alta presión es una de las
mayores limitantes de este tipo de calderas. Las
calderas pirotubulares, generalmente, son utilizadas
para capacidades de hasta 50.000 lb/h y presiones
hasta 300 psig. Sin embargo, una presión de 250 psig y
una producción hasta de 25.000 lb/h son consideradas
los topes prácticos para este tipo de calderas.

El uso más generalizado de las calderas
pirotubulares son en: panaderías, lavanderías,
hospitales, elaboración de bebidas y hoteles.
la ventaja que poseen es su gran capacidad de
almacenamiento de agua que le da flexibilidad para
amortiguar los efectos de amplias y repentinas
variaciones de demanda de vapor.
Es necesario decir también que las altas presiones
son una de las mayores limitantes de estas
calderas.
Este tipo de calderas pueden ser diseñadas para
que el recorrido de los gases de la combustión
dentro de estas sea de uno, dos, tres o cuatro
pasos.

Caldera pirotubular de 2 pasos

Las calderas pirotubulares se desarrollaron,
principalmente, en dos modelos: De retorno horizontal y
de hogar interno o tipo escocés
a) De retorno horizontal
• Son calderas que tienen un bajo costo inicial y una
construcción simple. Son muy usadas en sistemas de
calentamiento de edificios y en producción de vapor para
pequeñas fábricas.
• Consisten de un casco cilíndrico de paredes gruesas entre
las cuales se ubican un gran número de tubos de 3" o 4"
de diámetro, aunque se pueden tener diámetros
menores, esto da mayor superficie de transferencia y por
ende mayor generación de vapor.

b) hogar interno
• Esta De caldera es también llamada tipo escocés,
donde la combustión tiene lugar en un hogar
cilíndrico que se encuentra dentro del casco o
calderín de la caldera. Además, los tubos de humo
están a lo largo del casco y envuelven al hogar por
los lados y su parte superior .
• Este tipo de caldera fue muy utilizado en los
barcos.

Caldera pirotubular de
hogar interno

CALDERAS ACUOTUBULARES
En este tipo de calderas, los tubos contienen en su
interior el vapor y/o el agua líquida, mientras que el
fuego y los gases de combustión son aplicados en la
superficie exterior de los mismos, lo que hace que
pueda utilizarse cualquier tipo de combustible
dependiendo del tipo de parrilla utilizada.
Una caldera acuotubular consta básicamente de
calderines y de tubos.
Los tubos a través de los cuales circula el agua
líquida y el vapor generado están fuera de los
calderines, estos son utilizados solo para almacenar
agua líquida y vapor.

Las calderas acuotubulares pueden aumentar su
capacidad de producción de vapor, aumentando el
número de tubos, independientemente del diámetro
del calderín del evaporador.
Se divide en calderas de tubos rectos o curvados, y que
pueden estar colocados horizontales, verticales o
inclinados.
a. De tubos rectos
• Este tipo de calderas se clasifican de la siguiente
manera: de cabezal de caja (proporcionan una mejor
circulación interna) o cabezal seccional, calderín
longitudinal o transversal. La diferencia de estos
últimos radica en el espacio utilizado debido a que en
una caldera de calderín longitudinal por lo regular se
requiere de un segundo calderín adicional, en cambio
en uno transversal requiere menor espacio de altura
permitiendo mayor anchura y capacidad.

b. De tubos curvos
• La curvatura de los tubos en este tipo de calderas
permite que estos entren radialmente en el calderín.
Estas calderas permiten la circulación del agua más
rápida, por la inclinación de estos, así como también
entrega más vapor seco; permite libre expansión de
tubos. Se pueden encontrar de cuatro, tres, dos
calderines o uno.
• La desventaja que tienen estas es su tamaño y costo.
b.1. Calderas de tubos doblados
Este diseño ofrece mayor flexibilidad, pues si la altura a
disposición es limitada, la caldera puede hacerse más
ancha y baja, o puede ser alta y estrecha en los sitios
donde el limitante sea el ancho. Los principales elementos
de una caldera de este tipo son esencialmente, los
calderines o tambores conectados por tubos doblados.

b.2. Calderas de tubos doblados y paredes de agua
Cuando se necesitaron calderas de mayor
capacidad, se hizo necesario aumentar el tamaño
de los hogares lo que incremento la temperatura en
ellos. Esto trajo como consecuencia un excesivo
mantenimiento en el refractario del hogar,
especialmente cuando se quemaba carbón u otros
combustibles sólidos. Las más altas temperaturas
de los gases de combustión incrementaron el
ensuciamiento de las superficies de transferencias.
A partir de la aparición de las calderas con paredes
de agua, los diseños se estandarizaron en tres tipos
básicos: Calderas tipo A, tipo O y tipo D

Calderas de tubos curvados tipo A, tipo
D y tipo O

PRINCIPIO DE
FUNCIONAMIENTOS
DE LOS
GENERADORES DE
VAPOR

•La experiencia educativa Ingenieria de
Servicios nos sirve para identificar los
servicios necesarios para la operación
y funcionamiento de plantas
industriales, esencialmente lo que
tiene que ver con agua, vapor y
electricidad, ya que estos suministran
la energía necesaria para que
funcionen instalaciones, equipos y
maquinaria. La unidad de competencia
que vamos a tratar especificamente es
la generación de vapor.

Función de un generador de vapor
El generador de vapor tiene la función de
transferir al agua la energía en forma de calor de
los gases producto de la combustión de
sustancias combustibles, para que ésta se
convierta en vapor. Este equipo tuvo su origen
con el surgimiento de las máquina de vapor en
la época de la revolución industrial.

Funcionamiento del generador de vapor
• El agua se impulsa al generador de vapor mediante la
bomba de alimentación, la que la hace circular de forma
forzada por el economizador; éste es un equipo formado
por bancadas de tubos interconectados mediante
colectores o cabezales, por dentro de los tubos circula el
agua y por fuera los gases calientes. La función del
economizador es calentar el agua, generalmente hasta
una temperatura inferior a la de saturación
correspondiente a la presión a la que se encuentra el
agua; esto se hace con el objetivo de que el agua no
entre fría al domo y evitar contracciones que pueden
provocar rotura.

• El agua entra al domo después de salir del
economizador; en él se produce la separación del vapor y
el agua, el agua que entra al domo sale de éste por los
tubos llamados descendentes que alimentan los
colectores inferiores de las paredes de agua; éstos son
tubos que cubren la mayor parte de la superficie interior
del horno, por los tubos circula el aire y por y por fuera
están los gases calientes y las llamas, éstas transfieren a
los tubos una gran cantidad de calor por radiación y por
convección; se forma entonces en el interior del de los
tubos una mezcla de vapor y agua que asciende por la
pared de tubos producto a la disminución de su
densidad.

• Las paredes de agua tienen colectores en su parte
superior, a través de los cuales se descarga la mezcla
agua-vapor al domo. En el domo, el vapor se separa
del agua acumulándose en la parte superior de donde
es extraído para ir a los sobrecalentadores, los
sobrecalentadores de vapor tienen la función de
hacer que el vapor adquiera una temperatura
superior a la de saturación, correspondiente a la
presión a que se encuentran, para que salga del
generador con mayor entalpía. El agua que no pasó a
vapor va de nuevo a los tubos descendentes y se
repite el ciclo.

• El principio básico de funcionamiento de las calderas
consiste en una cámara donde se produce la
combustión, con la ayuda del aire comburente y a
través de una superficie de intercambio se realiza la
transferencia de calor.

PRODUCCIÓN DE VAPOR EN CALDERAS
Las calderas son catalogadas en base a la cantidad
de vapor que ellas pueden producir en un cierto
periodo de tiempo a una cierta temperatura; las
calderas mas grandes producen 1000000 de libras
por hora o son catalogadas en base a 1 caballo de
fuerza por cada 34.5 libras de agua que pueden
evaporar por hora; aunque dicha definición se
ajusta también al tipo de caldera que se trate, de
tal manera que otra definición es 1 caballo de
fuerza por cada 10 pies cuadrados de superficie
de calentamiento en una caldera acuotubular y 1
caballo de fuerza por cada 12 pies cuadrados de
superficie de calentamiento en una caldera
pirotubular.

TEMPERATURA Y PRESION
La temperatura y la presión en la operación de cada
caldera están relacionadas, el agua tiene un punto de
ebullición de 100°c, a mayor presión el punto de
ebullición se incrementa hasta alcanzar un maximo
punto de ebullición de 374°c a una presión de 3200
p.s.i. (pound square inch, o fuerza o libra por pulgada
cuadrada) a este nivel y por encima del mismo el agua
se convierte en vapor

CALDERAS
Proceso de Vaporización
El vapor o el agua caliente se producen mediante la transferencia
de calor del proceso de combustión que ocurre en el interior de la
caldera, elevando, de esta manera, su presión y su temperatura.
Debido a estas altas presiones y temperaturas se desprende que el
recipiente contenedor o recipiente de presión debe diseñarse de
forma tal que se logren los limites de diseño deseado, con un factor
de seguridad razonable. Por lo general, en las calderas pequeñas
empleadas para la calefacción domestica, la presión máxima de
operación es de 104000 N/m2. En el caso del agua caliente, esta es
igual a 232oC (450oF). Las calderas grandes se diseñan para
diferentes presiones y temperaturas, con base en la aplicación
dentro del ciclo del calor para la cual se diseña la unidad.

RENDIMIENTO ENERGÉTICO
Los humos de escape salen por la chimenea a una cierta
temperatura. Cuanto menor es dicha temperatura mejor
es el rendimiento de la caldera ya que mayor es la
cantidad de calor cedido por los humos en la caldera.
El rendimiento de la caldera está también íntimamente
ligado a la calidad de la combustión. Para lograr un
rendimiento máximo debe mantenerse un mínimo aire de
combustión que permita la combustión completa del
combustible sin producir inquemados
Un quemador de diseño adecuado deber ser capaz de
trabajar con un nivel de oxígeno en humos del 3%

CALCULO DE LA EFICIENCIA DEL GENERADOR DE
VAPOR
Las expresiones de cálculo de la ecuación de balance
térmico son diversas y difieren de una instalación de
caldera a otra
• Calor que entra con el combustible.
• Calor que entra con el agua de alimentación.
• Calor que entra por créditos.
• Calor que sale con el vapor generado.
• Calor que sale con la purga continúa.
• Calor que sale con las pérdidas en el generador de
vapor.

METODOS PARA CALCULAR LA EFICIENCIA
• El método de pérdidas de calor o sea la
determinación de la eficiencia mediante la
sustracción en porcentaje de la suma de las
pérdidas medidas en la caldera.
• El método directo o energía que entrega la caldera
en el vapor contra la energía entregada a la caldera.

Método de Entradas y Salidas.
En este método lo que se pretende es cuantificar la forma
en que es utilizado el calor suministrado por el
combustible, agua de alimentación y créditos.
Para el método de entradas y salidas se requiere evaluar lo
siguiente:
• Calor que entra con el combustible.
• Calor que entra con el agua de alimentación.
• Calor que entra por créditos.
• Calor que sale con el vapor generado.
• Calor que sale con la purga continúa.
• Calor que sale con las pérdidas en el generador de
vapor.
La eficiencia será cuantificada mediante la siguiente
expresión:

Método de Entradas y Salidas
Eficiencia =
𝑸𝒂𝒑𝒓𝒐𝒗𝒆𝒄𝒉𝒂𝒅𝒐
𝑸𝒔𝒖𝒎𝒊𝒏𝒊𝒔𝒕𝒓𝒂𝒅𝒐
100%
• Calor aprovechado esa la suma de los calores de
salida
• Calor suministrado es la suma de los calores de
entrada

Método de Pérdidas de Calor
• Consiste en la evaluación de las pérdidas en el generador de
vapor y del calor suministrado como crédito con los fluidos
que entran a él. Para la aplicación del método de pérdidas
de calor se requiere determinar lo siguiente:
Total de Pérdidas de Calor:
• Por gases secos.
• Por formación de CO.
• Por radiación.
• Por la combustión del H2.
• Por la humedad del aire.
• Por la humedad en el combustible.
• Pérdidas no determinadas

Método de Pérdidas de Calor
Créditos.
• Calor en el aire de entrada.
• Calor sensible en el combustible.
• Calor que entra con la humedad del aire.
• Calor en el vapor de atomización (externo)
• La eficiencia será cuantificada mediante la siguiente
expresión:
Eficiencia = (1 - Pérdidas) x 100%

Fórmulas para los cálculos de los generadores
1 Cálculo de la Eficiencia
La eficiencia de un generador será calculada por el
método de pérdidas de acuerdo con la siguiente
fórmula:
Eficiencia = 𝟏𝟎𝟎 − (
𝑳
𝑯𝒇+𝑩
) 100
Dónde:
• L: Pérdidas en el generador de vapor, kJ/kg.
• Hf: Calor suministrado con el combustible, kJ/kg.
• B: Créditos, kJ/kg.

Fórmulas para los cálculos de los generadores
a)Cálculos Preliminares
1.Gasto de Nitrógeno:
WN2 = (
𝟐𝟖
.
𝟎𝟐
∗
𝑵𝟐
𝟏𝟐
.
𝟎𝟏
𝑪𝟎𝟐
+
𝑪𝑶
)(𝑪 +
𝟏𝟐
.
𝑶𝟏
∗
𝑺
𝟑𝟐
.
𝑶𝟕
)/𝟏𝟎𝟎
• Donde:
• WN2: Gasto de nitrógeno, kgN2/kg cq
• N2: Nitrógeno en los gases de escape, %
• CO2: Bióxido de carbono en los gases de escape, %
• CO: Monóxido de carbono en los gases de escape, %
• C: Carbono en el combustible, %
• S: Azufre en el combustible, %
• cq: combustible quemado

Fórmulas para los cálculos de los
generadores
2.Gasto de Aire
Wa= (
𝒘𝒏𝟐+𝑵𝟐
𝟏𝟎𝟎
)/𝟎. 𝟕𝟔𝟖𝟓
Donde:
• Wa: Gasto de aire seco, kg as/ kg cq
• WN2: Gasto de nitrógeno, kgN2/ kg cq
• N2: Nitrógeno en el combustible, %

generadores
3. Gasto de Gases de Combustión
Wg =
(
𝟒𝟒
.
𝟎𝟏
∗
𝑪𝑶𝟐
+
𝟑𝟐
∗
𝑶𝟐
+
𝟐𝟖
.
𝟎𝟏𝑪𝑶
)(
𝒄
+
𝟏𝟐
.
𝟎𝟏
∗
𝑺
𝟑𝟐
.
𝟎𝟕
)
𝟐𝟏
.
𝟎𝟏
(
𝑪𝑶
+
𝑪𝑶𝟐
)/
𝟏𝒐𝒐
Donde:
• Wg: Gasto de gases secos, kg gas/ kg cq
• O2: Oxígeno en los gases de escape, % N2:
• Nitrógeno en los gases de escape, %
• S: Azufre en el combustible, %
• CO: Monóxido de carbono en los gases de escape, %

generadores
4. Relación Carbono /Hidrógeno
𝑪
𝑯
=
𝑪𝟏
𝑯𝟏
Donde:
• H2: Hidrógeno en el combustible, %

generadores
5. Presión Parcial de la Humedad en el Flujo de Gases
Mg =
𝟖.𝟗𝟑𝟔∗𝑯
𝟏𝟎𝟎
+ 𝐖𝐚 ∗ 𝐖𝐚𝐰
Donde:
• mg: Contenido de humedad en los gases de escape, kg agua/ kg
g
• Wa: Gasto de aire seco, kg as/kg cq
• Waw: Humedad en el aire, kg agua/ kg as
Pmg =
𝐏𝐛
𝟏+(
𝟏.𝟓𝑪
𝑴𝒈
)∗(𝑪𝑶𝟐+𝑪𝑶)

generadores
Donde:
• Pmg: Presión parcial de la humedad en el flujo de
gases, bar.
• Pb: Presión barométrica del lugar, bar.
• mg: Contenido de humedad en los gases de escape,
kg agua/kg g.
• CO: Monóxido de carbono en los gases de escape,
%

generadores
b) Cálculo de Créditos
1. Calor en el Aire de Entrada
Ba= Wa ∗ Cpas(Ta − Tref)
Dónde:
• Ba: Calor en el aire de entrada, kJ/kg cq.
• Wa: Gasto de aire seco, kg as/ kg cq.
• Cpas: Calor específico del aire seco, kJ/kgas ºC.
• Ta: Temperatura del aire a quemadores, ºC.
• TRef: Temperatura de referencia, ºC.

generadores
2. Calor Sensible en el Combustible
Bf = 𝐶𝑝𝑓 ∗ (𝑇𝑓 − 𝑇𝑟𝑒𝑓
Donde:
• Bf: Calor sensible en el combustible, kJ/kg cq
• Cpf: Calor específico del combustible, kJ/kg ºC
• Tf: Temperatura del combustible, ºC.
• TRef: Temperatura de referencia, ºC.

generadores
3. Calor en el Vapor de Atomización
Bz =
𝑊𝑣𝑎(𝐻𝑣𝑎−𝐻𝑣𝑠𝑎𝑡)
𝑊𝑓
• Donde:
• Bz: Calor en el vapor de atomización, kJ/kg cq
• Wva: Gasto de vapor de atomización externo a la
unidad, kg/s
• hva: Entalpía del vapor de atomización, kJ/kg
• hvsat: Entalpía de vapor saturado a TRef, kJ/kg
• Wf: Gasto de combustible, kg/s

generadores
4. Calor Suministrado con la Humedad que Entra con el
Aire
Bm = 𝑊𝑎 ∗ 𝑊𝑎𝑤 ∗ 𝐶𝑝𝑣(𝑇𝑎 − 𝑇𝑅𝑤𝑓)
• Bm: Calor suministrado con la humedad que entra con
el aire, kJ/kg cq
• Waw: Humedad en el aire, kg agua/kg as
• Cpv: Calor específico del vapor, kJ/kg ºC
• Ta: Temperatura del aire a quemadores, ºC
• TRef: Temperatura de referencia, ºC

generadores
c) Cálculo de Pérdidas de Calor
1. Pérdidas por Gases Secos
Lg= 𝑊𝑔 ∗ 𝐶𝑝𝑔 ∗ (𝑇𝑔 − 𝑇𝑅𝑒𝑓)
• Donde:
• Lg: Pérdidas por gases secos, kJ/kg cq
• Wg: Gasto de gases secos, kg gas/kg cq
• Cpg: Calor específico de los gases secos, kJ/kg ºC
• Tg: Temperatura de los gases de escape, ºC
• TRef: Temperatura de referencia, ºC

generadores
2. Pérdidas por Formación de CO
Lco=
𝐶𝑂∗10160∗1.0549∗2,205∗
𝐶
100
𝐶𝑂2+𝐶𝑂
• Donde:
• Lco: Pérdidas por la formación de CO, kJ/kg cq
• CO: Monóxido de carbono en los gases de escape,
%
• C: Carbono en el combustible, %.

generadores
3. Pérdidas por Radiación.
• LR = Pérdidas por radiación, %. (Figura 2

generadores
4. Pérdidas por la Humedad Producto de la
Combustión del Hidrógeno
Lh= 8.936 ∗ 𝐻2 ∗ (ℎ𝑝𝑣 − ℎ𝑤𝑠𝑎𝑡)
Donde:
• Lh: Pérdidas por la humedad producto de la
combustión del H2, kJ/kg cq
• hpv: Entalpía del vapor a la presión Pmg y Tgas,
kJ/kg
• hwsat: Entalpía del líquido saturado a TRef, kJ/kg

generadores
5. Pérdidas por la Humedad del Aire
Lma = 𝑊𝑎 ∗ 𝑊𝑎𝑤(ℎ𝑝𝑣 − ℎ𝑤𝑠𝑎𝑡)
Donde:
• Lma: Pérdidas por la humedad del aire, kJ/kg cq
• Waw: Humedad en el aire, kg agua/kgas
kJ/kg

generadores
6. Pérdidas por la Humedad en el Combustible
Lmf =
𝑯𝟐𝑶∗(𝑯𝑷𝑽−𝑯𝑾𝑺𝑨𝑻)
𝟏𝟎𝟎
Donde:
• Lmf : Pérdidas por la humedad en el combustible,
kJ/kg cq
• H2O: Humedad en el combustible, %
kJ/kg

generadores
• 7. Pérdidas No Determinadas
• Li = Pérdidas no determinadas, %. (Información del
fabricante).

generadores
2. Balance de Calor en el Generador de Vapor
a) Combustible y Créditos
1. Calor que Entra con el Combustible
Qf = 𝑾𝒇 ∗ 𝒉𝒇
Donde:
• Qf: Calor que entra con el combustible, kJ/s
• Wf: Gasto de combustible, kg/s
• hf: Calor suministrado con el combustible, kJ/kg

generadores
2. Créditos
QB = 𝑩 ∗ 𝑾𝒇
B = (Ba + Bj +Bz +Bm)
Donde:
• QB: Calor por Créditos, kJ/s
• B: Créditos, kJ/kg cq
• Wf: Flujo másico de combustible, kg/s
• Ba: Calor en el aire de entrada, kJ/kg cq.
• Ba = Wa*(Ta –Tref)

generadores
• Bf: Calor sensible en el combustible, kJ/kg cq
• Bf= 𝐶𝑝𝑓 ∗ (𝑇𝑓 − 𝑇𝑟𝑒𝑓)
• BZ: Calor en el vapor de atomización, kJ/kg cq
• Bz = 𝑊𝑣𝑎 ∗ (ℎ𝑣𝑎 − ℎ𝑣𝑠𝑎𝑡)/𝑊𝑓
• Bm: Calor suministrado con la humedad que entra
con el aire, kJ/kg cq
• Bm= 𝑊𝑎 ∗ 𝑊𝑎𝑤 ∗ 𝐶𝑝𝑣 ∗ (𝑇𝑎 − 𝑇𝑟𝑒𝑓)

generadores
3. Vapor y Agua de Alimentación
3.1- Calor que Sale con el Vapor de Alta Presión
Qva = 𝑾𝒗𝒂 ∗ 𝒉𝒗𝒂
Donde:
• QVa: Calor que sale con el vapor de alta presión,
kJ/s
• WVa: Flujo másico del vapor de alta presión, kg/s
• HVa: Entalpía del vapor de alta presión, kJ/kg

generadores
3.2- Calor que Sale con el Vapor de Media Presión
QVm= 𝑾𝑽𝒎 ∗ 𝑯𝒗𝒂
Donde:
• QVm: Calor que sale con el vapor de media presión,
kJ/s
• WVm: Flujo másico del vapor de media presión,
kg/s
• HVa: Entalpía del vapor de media presión, kJ/kg

generadores
3.3- Calor que Sale con el Vapor de Baja Presión.
Qvb= 𝑾𝒗𝒃 ∗ 𝑯𝒗𝒃
Donde:
• QVb: Calor que sale con el vapor de media presión,
kJ/s
• WVb: Flujo másico del vapor de media presión, kg/s
• HVb: Entalpía del vapor de media presión, kJ/kg
3.4- Calor que Sale con el Vapor Principal
Qv = 𝑸𝒗𝒂 ∗ 𝑸𝒗𝒎 ∗ 𝑸𝒗𝒃 kJ/s

generadores
3.5- Calor que Entra con el Agua de Alimentación
QAA= 𝑾𝑨𝑨 ∗ 𝑯𝑨𝑨
Donde:
• QAA: Calor que entra con el agua de alimentación,
kJ/s
• WAA: Flujo másico del agua de alimentación, kg/s
• HAA: Entalpía del agua de alimentación, kJ/kg

generadores
3.6- Calor que Sale con la Purga Continua
Qpc= 𝑾𝒑𝒄 ∗ 𝑯𝒑𝒄
Donde:
• Qpc: Calor que sale con la purga continua, kJ/s
• Wpc: Flujo másico de la purga continua, kg/s
• Hpc: Entalpía de la purga continua, kJ/kg

generadores
4 Pérdidas en el Generador de Vapor
4.1- Pérdidas en el Generador de Vapor
Qp= 𝑳𝒈 + 𝑳𝒄𝒐 + 𝑳𝑹 + 𝑳𝒉 + 𝑳𝒎𝒇 + 𝑳𝒊
Dónde:
• QP: Pérdidas en el generador de vapor, kJ/s
• Lg: Pérdidas por gases secos, kJ/s
• Lco: Pérdidas por la formación de CO, kJ/s
• LR: Pérdidas por radiación, kJ/s
• Lh: Pérdidas por la humedad producto de la combustión del H2,
kJ/s Lma: Pérdidas por la humedad del aire, kJ/s
• Lmf: Pérdidas por la humedad en el combustible, kJ/s
• Li: Pérdidas no determinadas, kJ / s

generadores
4.2- Calor Total que Entra
QTE= 𝑸𝒇 + 𝑸𝑩 + 𝑸𝑨𝑨
Dónde:
• QT.E: Calor Total que Entra, kJ/s
• Qf: Calor que entra con el combustible, kJ/s
• QB: Créditos, kJ/s
• QAA: Calor que entra con el agua de alimentación,
kJ/s

generadores
4.3- Calor Total que Sale
QTS= 𝑸𝒗 + 𝑸𝑷𝒄 + 𝑸𝑷
Donde:
• QT.S: Calor Total que Sale, kJ/s
• QV: Calor que sale con el vapor principal, kJ/s
• QPc: Calor que sale con la purga continua, kJ/s
• QP: Pérdidas en el generador de vapor, kJ/s

generadores
• Con los datos anteriores, podemos determinar la
eficiencia por el método de entradas y salidas de
acuerdo a la siguiente expresión:
Eficiencia=
𝒄𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒅𝒆 𝒔𝒂𝒍𝒊𝒅𝒂
𝒄𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒅𝒆 𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂
∗ 𝟏𝟎𝟎

Factores de
vaporización
La separación del vapor contenido en la mezcla
agua-vapor, depende de determinados factores de
diseño y parámetros de funcionamiento de la unidad,

• como:
- La presión de diseño
- La longitud y diámetro del calderín
- El régimen de generación de vapor
- El título medio del vapor que entra en el calderín
- El tipo y disposición de los separadores
mecánicos
- El suministro de agua de alimentación
- La disposición del equipo de descarga del vapor,
- La disposición de las conexiones calderín-
bajantes
- La disposición de las conexiones tubos
ascendentes-calderín

• Los parámetros de funcionamiento que influyen en
la separación del vapor, a partir de la mezcla
agua-vapor, se concretan en:
- La presión de operación
- La carga de la caldera, caudal másico de
vapor
- El tipo de carga de vapor
- El análisis químico del agua de caldera
- El nivel de agua en el calderín

• Un equipo de separación primaria adopta uno de los
tres procedimientos siguientes:
- Separación natural, activada por la fuerza de la
gravedad
- Separación asistida, por medio de deflectores
- Separación mecánica, de alta capacidad
• Separación natural-. Aunque teóricamente el concepto
es muy simple, en la práctica la separación
primaria natural de vapor-agua es bastante compleja,
dependiendo de:
- Las velocidades de entrada y de la ubicación de
tales entradas
- La calidad promedia del vapor y del agua
- El desprendimiento entre el vapor y el líquido en
la superficie nominal del agua

• Utilizando sólo la gravedad como fuerza de
accionamiento para la separación, no existe ninguna.
disposición aceptable para lograr los resultados
deseables de separación en un calderín, ya que desde
un punto de vista económico, el diámetro de un único
calderín podría ser prohibitivo. Para resolver esta
limitación se usan varios calderines de vapor más
pequeños.
• En la mayoría de las aplicaciones de calderas, la
separación natural motivada únicamente por la
gravedad es antieconómica, precisando siempre de una
separación asistida o mecánica.

• Separación primaria asistida por deflectores.- Para
mejorar el proceso de la separación
vapor-agua, resulta siempre útil disponer de unas
simples rejillas o deflectores;
se representan
tres disposiciones de deflectores que aumentan y
potencian cualquier proceso de separación activado
por la fuerza de la gravedad en los puntos siguientes:
- Cambios en la dirección del flujo
- Más distribución de la mezcla agua-vapor
- Resistencia adicional al flujo
- Recorrido máximo en el trayecto del vapor

• Separadores mecánicos.- Separadores mecánicos.-
En los modernos separadores vapor-agua se
emplea la fuerza centrífuga;
• en la Fig VI.25 se representan esquemáticamente tres
tipos de separadores primarios de vaporagua.
• identificados como ciclón
• Cónico:
• De brazos curvados
• Horizontal

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