Influencia del uso de turbuladores helicoidales en la eficiencia térmica del caldero pirotubular 700 BHP de la Empresa Textil Retex Peruana S.A.

Abstract

El informe de tesis se orientó a determinar la influencia que tiene el uso de turbuladores helicoidales en la eficiencia térmica del caldero de 700 BHP, de la empresa Textil Retex Peruana S.A. al considerar la instalación de una cantidad de 10% y 30% del total de tubos dispuestos, que equivale a 13 turbuladores y 39 turbuladores en el segundo y tercer paso respectivamente. El fundamento está basado en modificar el número de Reynolds a través de la variación de la velocidad, que se consiguió con los insertos, el principio cumple con la continuidad de flujo de gases, al tener una sección menor de paso, los gases incrementan su velocidad de forma controlada, teniendo en consideración la caída de presión y el flujo de calor que aportan los tubos de gases. El método empleado consistió en diseñar los turbuladores , tomando en consideración ,sus parámetros principales como el ángulo de elevación de 79.8°, la distancia de paso entre alabe que correspondió a 100 mm, La altura del alabe de 0.03646 m , el diámetro de la varilla soporte de 3/8 de pulgada, el espesor del alabe de 4mm y también el espacio o tolerancia de 5mm que será influyente en el paso de los gases, a través del área efectiva que se estimó .La metodología y procedimiento consta de establecer los parámetros operativos de combustión antes de la aplicación de turbuladores, para luego insertar el 10% de turbuladores en el primer paso, que corresponde a 13 turbuladores de los 130 tubos de 3 pulgadas, y se realizó una proyección como si se operara luego con 30% de turbuladores instalados en el mismo paso, así también se realizó para el tercer paso considerando los dos escenarios de instalación de turbuladores al 10% y 30% respectivamente, a fin de obtener resultados sobre la variación de los coeficientes convectivos intentos(lado de gases) y externado de agua), también se estimó el coeficiente global de transferencia de calor el flujo de calor ,que transfieren solamente los tubos. Los resultados obtenidos antes de insertar los turbuladores fue de 2.66 Kg/s de gases de combustión, considerándose constante este flujo para todo el estudio, la temperatura promedio en el segundo paso es de 600°C obteniéndose un coeficiente convectivo interior de 25.80 W/m2K y coeficiente externo de 56.467 W/m2K obteniendo el coeficiente global de 16.14 W/m2K y un flujo de calor transferido de 1703.604 kW. En el tercer paso a una temperatura de 400°C se tiene un coeficiente convectivo interior de 24.13 W/m2K y coeficiente externo de 52.20 W/m2K obteniendo un coeficiente global del 5.04 W/m2K.Todos estos resultados se hallaron sin considerar la instalación de turbuladores. En el segundo paso a 600 °C, con 10% de turbuladores instalados que equivale a 13 insertos se tiene: U= 19.79 W/m2K que equivale a transferir Q=2088.86 kW con una caída de presión de 53.5 Pas. Y considerando la instalación de 30% de turbuladores (escenario proyectado con hoja de cálculo Microsoft Excel), se obtuvo un coeficiente global U=20.18 Villa, transfiriendo un flujo de calor 0.- 2130.03 W/m2K con una caída de presión de 57 Pas. En el tercer paso a 400°C, con 10% de turbuladores instalados que equivale a 13 insertos se tiene:U= 16.81 W/m2K que equivale a trasferir Q=1257.55 kW con una caída de presión de 31.74 Pas. Yconsiderando la instalación de 30% de turbuladores (Escenario también proyectado en Hoja Excel), se obtuvo un coeficiente global U=16.81W/m2K, transfiriendo un flujo de calor de CF1280.0 W/m2KCon una caída de presión de 34 Pas. Evaluados los casos la producción de vapor se incrementa desde 5497.68 Kg/h hasta 5574.17 Kg/h. La temperatura de los gases a la salida de chimenea se determinó con sensor de analizador de gases, en el primer caso de medición sin turbulador se obtuvo una temperatura de gases de 245°C aproximadamente, y considerando la instalación de los turbuladores se obtuvo hasta 170.4°C La eficiencia térmica evaluada en función a la mejora de transferencia de calor influye como una medida directa de la disminución de temperatura de los gases, la eficiencia térmica mejoró desde 80.50% sin turbulador instalado hasta 81.62% con turbuladores instalados. La hipótesis planteada respecto al incremento de la eficiencia por uso de turbuladores permite alcanzar una mejora del 1.01%, debido a las condiciones de operación establecidas en el estudio, ya que es conveniente instalarse los turbuladores en el tercer paso.