Cálculo térmico de una caldera pirotubular

Abstract

El diseño de aparatos y equipos complejos requiere de una sofisticada y costosa tecnología que no se encuentra al alcance de un país en vías de desarrollo como el nuestro, lo que trae como con secuencia que los países desarrollados que si poseen esta tecnología la utilicen como fuente de generación de riqueza provocando además mayor dependencia a quienes venden sus productos. La actual situación económica en la que nos encontramos unido a lo anterior nos lleva a concluir que la única posibilidad de generar una tecnología nacional es mediante el empleo de métodos de simulación a través de Microcomputadoras en los cálculos y diseños de Ingeniería. El constante avance y perfeccionamiento de la electrónica en el diseño de sistemas de cómputo han dado como resultado a través de los años equipos cada vez más económicos y compactos, es así como desde hace 10 años aparecen las Microcomputadoras revolucionando todo lo que hasta esa Fecha se hizo con respecto a computadoras logrando que actualmente sean las herramientas más apropiadas para su utilización en los cálculos y diseños de Ingeniería por su bajo costo y por no necesitar de ambientes especiales para su uso. El presente trabajo plantea una original METODOLOGIA DE CALCULO PARA CALDERAS DE TUBOS DE FUEGO, puesto que esta no se encuentra en ninguna bibliografía relacionada con el tema, utilizando para ello las modernas técnicas de cálculo iterativo en microcomputadoras, buscando obtener diseños óptimos de acuerdo con nuestra realidad nacional. El capítulo 1 contiene los conceptos fundamentales considerados en el cálculo de una caldera pirotubular como son las definiciones, fórmulas y gráficos de transferencia de calor y mecánica de fluidos relacionados con el tema y que nos servirán de base en el planteamiento de nuestra metodología. En el capítulo 2, se proporciona la metodología de cálculo detallado con todas las fórmulas utilizadas. Además, se presenta el diagrama de flujo que hace posible la Implementación de la metodología de cálculo en cualquier lenguaje de computadora pues este ha sido confeccionado de acuerdo con los lineamientos de la Programación Estructurada, con lo que estamos seguros proporcionamos un significativo aporte al no limitar la aplicación de nuestro planteamiento a un equipo de cómputo en especial ni a ningún lenguaje de programación en particular. Hemos considerado conveniente al plantear por primera vez una metodología de cálculo para calderas de tubos de fuego utilizar una caldera ya existente con el fin de comprobar las bondades de nuestro planteamiento; se ha elegido en este caso la caldera de tubos de fuego Promecan de 40 B.H.P. y 150 PSI que se encuentra en el Laboratorio de Máquinas Térmicas de la Universidad Nacional de Ingeniería y que es analizada en el Capítulo 3. La primera parte del capítulo 3, contiene el ejemplo numérico de cálculo manual de la caldera de análisis, considerando un exceso de aire de 20%. en el mismo se puede observar más detenidamente el procedimiento empleado y servirá para un mejor entendimiento de la metodología. En la segunda parte se muestra los resultados de la simulación variando el porcentaje de exceso de aire, así como la influencia de considerar resistencias de incrustaciones y la de emplear divisiones en los tubos para el cálculo térmico. Por último, se acompañan las conclusiones extraídas de este trabajo y que esperamos sirvan de base en la elaboración de diseños más óptimos con lo cual, estamos seguros, damos un paso muy importante para la generación de una tecnología netamente nacional.