Medición del caudal de gas natural y vapor en calderas de vapor para controlar su rendimiento

Las calderas de vapor industriales se utilizan en muchos procesos, como la calefacción, el secado y la esterilización. Las calderas de vapor, que convierten la energía de los productos químicos inflamables transfiriéndola al agua, son también las raíces de la revolución industrial.

Combustibles como el carbón, el fuelóleo y el serrín utilizados en las calderas de vapor están siendo sustituidos por el Gas natural debido a las normativas medioambientales. Por lo tanto, la eficiencia de las calderas de vapor es importante no sólo por el coste sino también por el impacto medioambiental.

El método básico para calcular el rendimiento de las calderas de vapor es la relación entre la energía del combustible y la entalpía del Vapor producido. Multiplicando el caudal del Gas natural utilizado como combustible y su energía térmica, el caudal del vapor producido y su entalpía se obtiene la ecuación de energía que entra y sale de la caldera de vapor.

Ejemplo de cálculo del rendimiento de una caldera de vapor:

Caudal del Gas natural:330 Sm3/h
Poder calorífico de los Gases:45.000 kJ/Sm3
Caudal de vapor:5.000 kg/h
Presión de vapor6 bar(g)
Entalpía de vapor:2.763 kJ/kg
Potencia calorífica330 x 45.000 = 14.850.000 kj/h
Producción de vapor:2763 x 5000 = 12.433.500 kj/h
Rendimiento:12.433.500 / 14.850.000 = 84%

Para el Cálculo anterior, es necesario medir el caudal de gas natural a la entrada de la caldera en Sm3 (metros cúbicos estándar) y el caudal de vapor a la salida en kg/h.

Los caudalímetros másicos térmicos VA570/520 de CS INSTRUMENTS miden el caudal de gas natural en Sm3. Por lo tanto, pueden utilizarse como submedidores sin necesidad de un corrector adicional. El caudal de vapor, Presión y Temperatura a la salida de la caldera pueden medirse con el caudalímetro vortex VX570. De este modo se obtienen los parámetros de caudal necesarios para el balance energético de entrada y salida.

La función de cálculo matemático del Registrador de datos DS500, que se añadirá al sistema, se utiliza para calcular el rendimiento de la caldera anterior y registrar los valores instantáneos. De este modo, se puede controlar fácilmente el rendimiento de la caldera con diferentes cargas y condiciones.