Hispanopedia WikiEl índice de modulación se refiere a la amplitud del rango operativo de un dispositivo y se define como la relación entre la capacidad máxima y la mínima. Por ejemplo, un dispositivo con una potencia máxima de 10 unidades y una potencia mínima de 2 unidades tiene un índice de modulación de 5. Este término se utiliza comúnmente en dispositivos de medición y plantas de combustión como calderas y gasificadores .
Medidores de flujo
En la medición de caudal , la relación de modulación indica el rango de caudal que un caudalímetro puede medir con una precisión aceptable. También se conoce como rango de medición. Es importante al elegir la tecnología de caudalímetro para una aplicación específica. Si se espera que el caudal de gas a medir varíe entre 100 000 m³ / día y 1 000 000 m³ / día, la aplicación específica requiere una relación de modulación de al menos 10:1. Por lo tanto, el medidor requiere una relación de modulación de al menos 10:1. Si el medidor tuviera un caudal máximo anunciado de 2 000 000 m³ / día, la relación de modulación requerida sería de 20:1.
La relación de reducción de cada tipo de medidor está limitada por consideraciones teóricas y prácticas. Por ejemplo, los medidores de orificio generan una caída de presión en el fluido medido proporcional al cuadrado de la velocidad. Por lo tanto, el rango de presión diferencial puede ser demasiado amplio y comprometer la precisión. También puede generar problemas en el proceso, como la formación de hidratos , y en el caso de medir la descarga de un compresor, existe un límite en cuanto a la pérdida de presión aceptable.
Relación de reducción típica de varios tipos de medidores
Los ejemplos que se muestran aquí son para el flujo de gas, pero los mismos tipos de medidores también se pueden usar para líquidos, con relaciones de regulación similares. Tenga en cuenta que los fabricantes de medidores especifican las relaciones de regulación de sus productos; un producto en particular puede tener una relación de regulación diferente a la que se muestra a continuación.
Un caudalímetro térmico de masa tiene una relación de modulación de 1000:1.
Un medidor de placa de orificio tiene una relación de modulación práctica de 3:1.
Un medidor de turbina tiene una relación de modulación de 10:1.
Los medidores rotativos de desplazamiento positivo tienen una relación de reducción de entre 10:1 y 80:1, según el fabricante y la aplicación. Se considera que los medidores de diafragma tienen una relación de reducción de 80:1.
Los medidores ultrasónicos multitrayecto suelen tener una relación de atenuación declarada de 50:1.
Calderas
La relación de modulación de la caldera es la relación entre la potencia calorífica máxima y la mínima a la que la caldera funcionará de forma eficiente y controlable. Muchas calderas están diseñadas para operar a distintos niveles de potencia. A medida que se aproxima al punto de temperatura/presión deseado, la fuente de calor se reduce progresivamente. Si la presión/temperatura disminuye, la fuente de calor se aumenta progresivamente. Si una aplicación requiere que la caldera opere a una baja proporción de su potencia máxima, se requiere una alta relación de modulación. Por el contrario, en aplicaciones donde no se prevé que las condiciones de operación varíen significativamente (por ejemplo, una gran central eléctrica), una baja relación de modulación será suficiente.
Si la planta de calefacción funciona solo a una pequeña fracción de su capacidad máxima y la relación de modulación es demasiado baja, en algún momento el quemador deberá apagarse incluso cuando se alcance la presión/temperatura deseada. Esto, a su vez, provoca una rápida disminución de la temperatura/presión, lo que obliga a reiniciar la caldera. La frecuencia de ciclo puede llegar a ser de hasta 12 veces por hora. [ 1 ] Esto es indeseable, ya que los gases de combustión se purgan tanto durante la fase de apagado como durante la de arranque, lo que genera pérdidas de energía y, por lo tanto, ineficiencia. Además, los tiempos de arranque típicos de las calderas son del orden de uno a dos minutos, lo que impide que respondan a demandas de carga repentinas. [ 1 ]
Relaciones de modulación típicas para varios tipos de calderas.
Electricidad
Dado que no existen pérdidas por combustión asociadas a la electricidad, ni retrasos en la puesta en marcha del sistema, resulta inusual disponer de algún medio para modular el suministro de energía (es decir, la relación de reducción es 1).
Gas
Las calderas de gas pueden diseñarse para relaciones de modulación de 10 a 12 con poca o ninguna pérdida de eficiencia de combustión, mientras que algunos quemadores de gas pueden alcanzar una relación de 35. [ 2 ] Sin embargo, la relación de modulación típica es de 5. [ 3 ]
En la búsqueda de una mayor eficiencia, incluso las calderas de gas más pequeñas incorporan hoy en día quemadores modulantes. En la práctica, solo las calderas con circulación de aire y combustible asistida por ventilador disponen de esta función. El ventilador también mezcla el gas y el aire de forma más homogénea, logrando así una combustión más eficiente. Si la caldera es de condensación de alta eficiencia, es posible alcanzar altos índices de modulación, y cuanto mayor sea este índice , mayor será su eficiencia.
Cada vez que una caldera de gas o petróleo se detiene, debe purgarse con aire frío para eliminar los gases combustibles que se hayan acumulado antes de volver a encenderla. (Esto evita una posible explosión). Este aire frío extrae calor de la caldera cada vez que esto ocurre. Una mayor capacidad de regulación de la potencia implica menos paradas y arranques, y por lo tanto, menores pérdidas.
Aceite
Las calderas de gasóleo pueden alcanzar relaciones de modulación de hasta 20, [ 2 ] pero normalmente solo de 2 a 4 con diseños de quemadores convencionales. [ 3 ]
Los pequeños quemadores domésticos de vaporización (es decir, que queman queroseno o aceite de 28 segundos) no modulan en absoluto y son relativamente ineficientes. Las calderas que utilizan el quemador de tipo chorro a presión, es decir, con ventilador, (generalmente con aceite de 35 segundos) pueden alcanzar una relación de modulación de 2, mientras que el quemador de tipo copa rotativa puede alcanzar 4. [ 3 ] Las calderas de condensación de aceite son bastante inusuales; el condensado de la combustión del aceite es mucho más agresivo que el gas, principalmente debido al contenido de azufre. Actualmente, las compañías petroleras están reduciendo el contenido de azufre del aceite por razones ambientales, por lo que esto podría cambiar. Sin embargo, debido al problema de la mezcla de aceite y aire, las relaciones de modulación mayores de cuatro son poco comunes.
Carbón
Actualmente, las calderas de carbón mecanizadas solo se encuentran en grandes plantas industriales debido a la conveniencia y fácil disponibilidad del gas. Teóricamente, las centrales de carbón pueden tener una relación de modulación bastante alta, y en la época en que se alimentaban las calderas de carbón manualmente, esto era común.
En los sistemas donde el carbón se quema en una parrilla, la relación de modulación debe ser mayor que 1 debido a que una reducción o cese repentino de la carga puede dejar muchas toneladas de combustible ardiendo en la parrilla.
Referencias
- 1 2 "Centro de referencia Cleaver-Brooks - Conceptos básicos de calderas" .
- 1 2 "Actualización de calderas con quemadores de alta eficiencia energética" (PDF) . Departamento de Energía de EE. UU. Enero de 2012. Consultado el 2 de julio de 2014 .
- 1 2 3 "Eficiencia de la caldera y combustión" . Spirax Sarco . Consultado el 2 de julio de 2014 .
- Calderas
- ratios de ingeniería