Estudio de Caso # 1
Sistema de Recuperación de Calor
Mediciones
El primer paso en este estudio de caso fue la medición de las condiciones
del gas de escape del generador. Con el fin de diseñar un sistema de
recuperación, las siguientes condiciones fueron definidas:
- Perfil de la carga durante el día;
- Temperatura del gas de escape;
- Composición del gas de escape;
- Flujo del gas de escape.
Algunas medidas tuvieron dificultades técnicas y prácticas.
Durante el proyecto, se exploraron todas las alternativas a fin de sobrepasar
estas dificultades; después de evaluarlas, se aplicaron supuestos.
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Carga eléctrica y temperatura
La temperatura del gas de escape varía con la carga. Cuanto más alta la carga, más alta la temperatura. Se estimaron las variaciones de carga durante el día, y se tomaron mediciones de la temperatura variando la carga. Estas mediciones deben ser tomadas con mucho cuidado, debido a las altas temperaturas presentes. Se debe tener protección especial y evitar la exposición al gas. -
Temperatura durante el día
Combinando la curva anterior con el perfil típico de carga, la variación de temperatura del gas de escape durante el día fue determinada y se obtuvo el siguiente gráfico:
Se puede ver que la máxima temperatura es enviada durante el medio día y las 14:00 horas. Esto coincide con el uso de los equipos de cocina en el restaurant como ser horno, lavadoras, iluminación, etc.
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Composición
La definición de la composición del gas de escape es muy importante, consdierando que está relacionada a las propiedades principales de gas. En el mercado existen sistemas portables para la medición y monitoreo de gases de escape, sin embargo, el precio alto limitó su uso.
De esta manera, se realizó un cálculo aproximado de la composición del gas, considerando valores típicos: hallados en la literatura, la reacción de combustión y las especificaciones de condiciones operativas provistas por el fabricante del generador.
Tomando en cuenta el propósito del experimento, la aproximación de los supuestos se consideró aceptable. -
Flujo
La medida del flujo del gas de escape fue uno de los pasos más desafiantes en el proceso experimental debido a diferentes factores:
Las altas temperaturas del gas de escape hicieron imposible el uso de anemómetros. Equipos como este pueden ser dañados severamente en segundos.
De igual manera, el uso del tubo pitot no es confiable. La naturaleza pulsante y turbulenta del gas impidió la medición estable.
Recientemente, un aparato que aplica un factor de corrección al diferencial de presión medida, superando el problema de la variación de las pulsaciones fue desarrollado, pero no se tenía dicho equipo a disposición para las mediciones.
Este tipo de generador de diesel tienen entrada de aire difusa, lo cual hace complicado un balance de masa en el generador.
Por tanto, para todos los cálculos se asumió el flujo indicado por la especificación del fabricante (17.4 m3/min) , ignorando la variación en las cargas.
Utilizando un termómetro digital apropiado (cuya temperatura máxima admisible es de 700°C), se obtuvo la curva de temperatura vs carga. La temperatura mínima, la que se obtuvo sin ninguna carga, fue de 103°C. Considerando las necesidades eléctricas de la finca, esta temperatura alcanza los 390°C. Sin embargo, de acuerdo a las especificaciones del fabricante del generador, la máxima temperatura del escape es 540°C; en realidad, la finca no usa la carga máxima disponible por los generadores.
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