Análisis energético y exergético de un caldero pirotubular de dos pasos

Resumen

El mercado de las calderas pirotubulares ha requerido cada vez más diseños personalizados por parte de los fabricantes. El objetivo principal de este trabajo es el desarrollo y la validación de un simulador numérico para realizar un análisis energético y exergético del caldero pirotubular ubicado en el Laboratorio de Refrigeración Y Aire Acondicionado de la UMSS en estado estacionario de 150 [kg/hr] de capacidad de producción, con presión de trabajo de 1.1 [bar] y alimentada con gas natural. Se evaluó el impacto en el perfil de temperatura a lo largo de cada paso. También se realizó un diseño compuesto central para evaluar simultáneamente el impacto de cinco parámetros de diseño u operación (diámetro de los tubos; longitud de la caldera; número de tubos en el segundo paso; exceso de aire en la mezcla) y obtener un modelo polinómico empírico de segundo orden con el fin de maximizar las eficiencias energética y exergética de la caldera. También se realizó una sensibilidad malla y se validó el modelo con los datos obtenidos experimentalmente. Con los modelos polinómicos dados por el enfoque de diseño de experimentos, fue posible definir los parámetros más significativos, tanto para las eficiencias energética y exergética. En orden decreciente de importancia de los impactos lineales, exceso de aire; longitud de la caldera; el número y el diámetro de los tubos en el segundo paso y el diámetro del tubo en la cámara de combustión fueron significativos mediante contribuciones lineales y algunos términos de interacción.