Balances de Energia

1.
4 BALANCES DE ENRGÍA,
PERDIDAS Y EFICIENCIAS POR
EQUIPOS Y GENERALES
BALANCES DE ENERGÍA.
• El Balance Energético de un Generador de Vapor o Calor es un proceso

de cálculo complejo, que necesita información de variables del proceso
(más de 20) captadas en tiempo real y al pié del equipo generador de
calor. A la vez se necesitan de los análisis químicos de los productos de la
combustión o humos, que o se realizan con instrumentos portátiles al pié
de los Generadores, o se toman las lecturas de las variables de
instrumentos instalados en ellos o se llevan las muestras de productos de
la combustión o humos, (o gases combustibles, dado el caso) al
laboratorio para conseguir la información. También se requiere la
información del combustible que se quema, bien tomada de las hojas de
Facturación del Combustible, bien obtenidas de sus Certificados de
Calidad dónde se registran sus parámetros a controlar.
BALANCES DE ENERGÍA
• Y si no se dispone de estas informaciones, hay que conocer la

composición química del combustible para poder estimar,
principalmente, su poder calórico. La cantidad de aire requerido
para una combustión teórica, la humedad absoluta y la
temperatura de alimentación del aire son variables que hay que
conocer y registrar. Resumiendo, igual necesitamos información
del agua de alimentación, del volumen de humos que se generan,
de la temperatura que alcanzan los humos y ya hablamos antes,
de su composición.
CUADRAR BALANCES DE ENERGÍA
• Cuadrar el Balance Energético quiere decir que cuándo se

determinen las pérdidas y la cantidad de energía que se produce
en el sistema, el total de las salidas sea igual o muy parecida al
total de la energía que entró a este proceso. Es decir, la energía
que sale sea igual (ideal) , o próxima (lo más probable), a lo que
se alimentó al Generador.
LAS PRINCIPALES FUENTES DE PÉRDIDAS DE
ENERGÍA Y EFICIENCIAS
• El calor que se genera en estos equipos procede del proceso

químico de la combustión. En la medida que podamos obtener
mayor cantidad de calor de cada unidad de combustible, mayor
será su eficiencia. Es la combustión el proceso que más energía
transforma dentro de todos los que realizan esta función, y a la
vez, el proceso de transformación que más CO2 emite a la
atmosfera cuándo la fuente energética es de origen fósil. Por eso
conocer la dinámica y las particularidades de cómo se realiza este
proceso, tiene gran significación en la eficiencia energética
global.
LAS PERDIDAS EN LA COMBUSTIÓN
• La calidad de un proceso de combustión se mide principalmente

por la cifra que reporta su eficiencia. Un parámetro indirecto
operacional que de manera rápida brinda e induce cómo marcha la
eficiencia de la combustión, es la temperatura que pueden
alcanzar los productos de la combustión y la llama en el seno de
ese proceso. Este valor de temperatura y su diferencia respecto a
la ambiente, marcan el potencial del proceso de transferencia de
calor y en la medida que se alcancen valores más altos, más
rápido será el calentamiento y más energía se podrá convertir en
trabajo.
• Partiendo de un mismo combustible podemos aumentar la temperatura de los humos
generados, de la llama y con ello la eficiencia energética, bajo las siguientes situaciones:
• Si se realiza una combustión completa y no hay presencia de combustible no quemado. Eso
quiere decir que se trate de transformar en calor, la mayor cantidad de energía química
contenida en el combustible.
• En la medida que el exceso de aire que asegura una combustión completa sea menor.
• Si se enriquece con oxígeno el aire para la combustión. Esto quiere decir que se reduce el aire
en exceso y disminuye proporcionalmente el volumen de nitrógeno (inerte) que se incorpora.
• Precalentando el combustible que se quemará, para incorporar más energía y pulverizar mejor
las partículas de combustible.
• Precalentando el aire primario para la combustión.
• El conjunto anterior de situaciones, sumado a otras más, son soluciones que se aplican para
mejorar el proceso de combustión.
• La eficiencia del proceso de combustión se mide en la práctica. Se
realizan análisis de los productos de la combustión y se calculan
parámetros tales como:
• CO presente en humos, Btu/lb comb.
• presencia de inquemados sólidos, Btu/lb comb.
• presencia de hidrocarburos gaseosos no quemados, Btu/lb comb
• Estas pérdidas se ponderan cada una y se totalizan, compárandose
con el total de la energía que se generó. De esta manera se
determina sus variaciones en el tiempo de operación y son la
fuente de decisiones de operación con el fin de reducirlas.
PERDIDAS EN HUMOS CALIENTES
• El calor generado en la combustión tiene la misión de intercambiar

energía con las superficies que a su vez transfieren calor al fluido a
calentar, o con los materiales. Este calor se intercambia por dos
mecanismos fundamentalmente: transferencia por radiación y por
convección. En la medida que los procesos de transferencias de calor
sean más efectivos, más energía se transferirá desde los productos de la
combustión o humos y su temperatura será menor. Medir la temperatura
con la que salen los humos por la chimenea es una práctica constante. El
calor que se transporte con ellos, es calor que se pierde en la atmosfera
y se considera una de las pérdidas de mayor peso en el total del balance.
•
PERDIDAS POR PURGA
• Es necesario purgar las calderas regularmente para eliminar el exceso de

sales disueltas y mantener la concentración adecuada en el interior de
las mismas, evitándose de esta forma las incrustaciones en los tubos y
placas en el lado de agua y la formación de espumas, así como los
arrastres por el vapor.
•
• El control adecuado de la purga es un aspecto muy importante en la
operación de una caldera. Una purga insuficiente puede ser la causa de
incrustaciones y arrastres, mientras que una purga excesiva produce un
gasto extra de agua, calor y productos químicos.
•
• Para evitar estas pérdidas innecesarias de calor, agua y productos
químicos, el nivel de purgas debe ser tan bajo como sea posible,
compatible con un nivel aceptable de sólidos disueltos. Hay que
tener en cuenta que el calor perdido por purgas puede
recuperarse en parte ya que si las extracciones son altas puede
considerarse e incluirse en el sistema un recuperador de calor o
un mejor tratamiento químico del agua. Existen normas que
establecen el nivel de concentración salina de sustancias disueltas
en el agua de la caldera. Estas normas deben ser seguidas y
controladas por el operador.
PERDIDAS POR SUPERFICIES CALIENTES
• Las superficies calientes de los equipos Generadores de Vapor o Calderas,

transfieren calor al medio ambiente dónde se encuentra instalados y
funcionando. Hay métodos para medir la cantidad de calor que se transfiere y
se pierde por este concepto a través de cada superficie expuesta. ¿A qué
superficies nos referimos?:
• las superficies metálicas que componen el recinto donde se desarrolla el
proceso de combustión y que una de sus caras da al ambiente exterior,
recubiertas o no interna y exteriormente con aislamiento.
• los conductos o canalizaciones metálicas que conducen los gases productos de la
combustión hasta la base de la chimenea.
• las paredes exteriores del cuerpo del horno o caldera
• conductos principales de salida del fluido energético colocados antes de las
válvulas de descarga.

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• El Balance Energético de un Generador de Vapor o Calor es un proceso

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