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Optimización de Combustión de una caldera de biomasa en una industria manufacturera de productos de consumo masivo para cuidado del hogar

Resumen

El estudio fue realizado en las instalaciones de una empresa dedicada a la manufactura de productos cosméticos y de cuidado del hogar. En este lugar es donde la Caldera Acuotubular de capacidad de vapor de 7,257.50 Kg/h ofreció oportunidad de mejorar el rendimiento total; al carecer de un precalentador de aire de tiro forzado en su sistema, esto dio lugar a la búsqueda de opciones que brindaran un mayor aprovechamiento del calor que es expulsado por la chimenea. Este inconveniente fue la razón principal de la investigación realizada. El historial de rendimientos y la carencia del precalentador abrieron paso a buscar una alternativa que permita optimizar la combustión de la caldera a través de la recirculación de gases ya filtrados y expulsados por la chimenea hacia dos puntos críticos, esto con el fin de ayudar a aumentar la temperatura de la combustión e inyectar un exceso de aire para generar condiciones que permitan la combustión completa. Esto se logró diseñando un sistema de tuberías que viajan desde la salida gases de combustión en la chimenea hacia la entrada de aire de tiro forzado para el precalentamiento del aire y hacia el gusano helicoidal que transporta el cascabillo de café para que lo precaliente. Este acoplamiento promete aumentar la eficiencia actual de 85.42% a un 90%. Esta propuesta será producto de las mediciones realizadas en los puntos necesarios que cumplan con los valores requeridos para las siguientes variables de las fórmulas: a) Fórmula 1: Método Directo b) Fórmula 2: Método Indirecto. Lo que nos lleva a la siguiente fórmula⇨ c) Fórmula 3: Pérdidas por inquemados Donde: • Pinq = Pérdidas por inquemados (expresada en %) • O2 = Porcentaje de Oxígeno • CO = Cantidad en ppm de Monóxido de carbono 𝑅𝐸𝑁𝐷𝐼𝑀𝐼𝐸𝑁𝑇𝑂 (%) = 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟. 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑏𝑙𝑒 𝑞𝑢𝑒𝑚𝑎𝑑𝑜 ∗ 100 𝑅𝐸𝑁𝐷𝐼𝑀𝐼𝐸𝑁𝑇𝑂 = (100 – 𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠)%. 𝑃𝑖𝑛𝑞(%) = 21 21 − 𝑂2 ∗ (𝐶𝑂 3100 + 𝐶𝐻 1000 + 𝑂𝑃(%) 65 ) x • CH = Cantidad en ppm de Hidrocarburos contenidos • OP = Porcentaje de opacidad de los gases. Se conoce que cualquier medición de rendimiento se calcula la relación de: cantidad de energía ingresada al sistema y energía de salida. Como recomendación se solicita que este tipo de investigaciones cuente con herramientas críticas de medición, en este caso la organización se equipa con el medidor de gases. TESTO 320 que a partir de la medición de porcentajes de gases a través de una sonda permitirá calcular el rendimiento con la fórmula 3. Los diseños realizados para esta propuesta fueron trabajados asistidos por computadora por un software profesional denominado SolidWorks para dar una apariencia visual adecuada al lector. A consecuencia del diseño y los estudios realizados se logra proyectar un ahorro de combustible para la empresa en cuestión de hasta 42,000 Kg de cascabillo de café mensuales, lo que amerita un ahorro mensual en quetzales de hasta Q 26,800.00. Se recomienda que para el óptimo funcionamiento del sistema se lleve un control en el suministro de exceso de aire en el tiro forzado para mantener los inquemados al porcentaje más bajo.