La relación de reducción se refiere al ancho del rango operativo de un dispositivo y se define como la relación entre la capacidad máxima y la capacidad mínima. Por ejemplo, un dispositivo con una salida máxima de 10 unidades y una salida mínima de 2 unidades tiene una relación de reducción de 5. El término se usa comúnmente con dispositivos de medición y plantas de combustión como calderas y gasificadores .
En la medición de flujo , la relación de reducción indica el rango de flujo que un medidor de flujo puede medir con una precisión aceptable. También se le conoce como rango. Es importante a la hora de elegir una tecnología de caudalímetro para una aplicación específica. Si se espera que el flujo de gas a medir varíe entre 100.000 m³ por día y 1.000.000 m³ por día, la aplicación específica tiene una relación de reducción de al menos 10:1. Por lo tanto, el medidor requiere una relación de reducción de al menos 10:1. Por ejemplo: si el medidor tuviera un caudal máximo anunciado de 2.000.000 m³ por día, entonces la relación de reducción requerida sería 20:1. [ cita necesaria ]
La relación de reducción de cada tipo de medidor está limitada por consideraciones teóricas y consideraciones prácticas. Por ejemplo, los medidores de orificio crean una caída de presión en el fluido medido proporcional al cuadrado de la velocidad. Por lo tanto, el rango de presión diferencial puede llegar a ser demasiado grande y comprometer la precisión. También puede crear problemas de 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.
Los ejemplos se presentan aquí para el flujo de gas, pero también se pueden usar los mismos tipos de medidores en líquidos, con relaciones de reducción similares. Tenga en cuenta que los fabricantes de medidores indican los índices de reducción de sus productos; un producto específico puede tener un índice de reducción que varía de la lista a continuación. [ cita necesaria ]
Un medidor de flujo másico térmico tiene una relación de reducción de 1000:1.
Un medidor de placa de orificio tiene una relación práctica de reducción de 3:1.
Un medidor de turbina tiene una relación de reducción 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 de trayectoria múltiple suelen tener una relación de reducción establecida de 50:1.
El índice de reducción de la caldera es la relación entre la producción de calor máxima y el nivel mínimo de producción de calor al que la caldera funcionará de manera eficiente o controlable. Muchas calderas están diseñadas para funcionar con diversos niveles de potencia. A medida que se acerca el punto de temperatura/presión deseado, la fuente de calor se reduce progresivamente. Si la presión/temperatura baja, la fuente de calor aumenta progresivamente. Si una aplicación de caldera requiere que funcione a una proporción baja de su producción máxima, se requiere una relación de reducción alta. Por el contrario, en aplicaciones donde no se espera que las condiciones operativas varíen significativamente (por ejemplo, una gran central eléctrica), será suficiente una relación de reducción baja.
Si la planta de calefacción solo funciona a una pequeña fracción de su máximo y la relación de regulación es demasiado baja, en algún momento será necesario apagar el quemador cuando se alcance la presión/temperatura deseada. Esto, a su vez, conduce a una rápida reducción de la temperatura/presión, lo que requiere que la caldera se reinicie. La frecuencia de ciclismo puede llegar a 12 veces por hora. [1] Esto no es deseable, ya que los gases de combustión se purgan tanto durante la fase de parada como de arranque, lo que provoca pérdidas de energía y, por tanto, ineficiencia. Además, los tiempos de arranque típicos de las calderas son del orden de uno o dos minutos, lo que genera una incapacidad para responder a demandas de carga repentinas. [1]
Electricidad
Como no hay pérdidas por combustión asociadas con la electricidad, ni retrasos en el arranque del sistema, es inusual tener algún medio para modular el suministro de energía (es decir, la relación de reducción es 1). [ cita necesaria ]
Gas
Las calderas de gas pueden diseñarse para relaciones de reducción de 10 a 12 con poca o ninguna pérdida en la eficiencia de la combustión, mientras que algunos quemadores de gas pueden alcanzar una relación de 35. [2] [ ¿fuente no confiable? ] Sin embargo, el índice de cobertura típico es 5. [3]
En la búsqueda de una mayor eficiencia, hoy en día incluso las calderas de gas más pequeñas utilizan quemadores modulantes. En la práctica, sólo las calderas con circulación de aire/combustible asistida por ventilador tendrán la función de modulación. El ventilador también mezcla mejor el gas y el aire, consiguiendo así una combustión más eficiente. Si la caldera es del tipo de condensación de alta eficiencia, son factibles índices de reducción altos y cuanto mayor sea el índice de reducción , más eficiente será.
Cada vez que una caldera de gas/gasóleo se para, hay que "purgarla" con aire frío para eliminar los gases combustibles que puedan haberse acumulado en la caldera antes de volver a encenderla. (Esto para evitar una posible explosión). Este aire frío toma calor de la caldera cada vez que esto sucede. Unos índices de cobertura más altos significan menos paradas y arranques y, por tanto, menos pérdidas.
Aceite
Las calderas de gasóleo pueden alcanzar índices de reducción de hasta 20, [2] pero normalmente sólo de 2 a 4 con diseños de quemadores convencionales. [3]
Los pequeños quemadores domésticos de "vaporización" (es decir, quemando queroseno o aceite de 28 segundos) no modulan en absoluto y son relativamente ineficientes. Las calderas que utilizan quemadores de chorro a presión, es decir, con ventilador (normalmente con aceite de 35 segundos) pueden alcanzar una relación de reducción de 2, mientras que los quemadores de copa giratoria pueden alcanzar 4. [3] Las calderas de aceite de condensación son bastante inusuales; El condensado de la combustión del petróleo es mucho más agresivo que el gas, principalmente debido al contenido de azufre. Hoy en día las compañías petroleras están reduciendo el contenido de azufre del petróleo por motivos medioambientales, por lo que esto puede cambiar. Sin embargo, debido al problema de mezclar el aceite y el aire, son poco comunes relaciones de reducción superiores a cuatro.
Carbón
Hoy en día, las calderas de carbón mecanizadas sólo se encuentran en grandes plantas industriales debido a la conveniencia y fácil disponibilidad de gas. Teóricamente, las plantas de combustión de carbón pueden tener un índice de reducción bastante alto, y en la época de las calderas de carbón de combustión manual esto era común.
En los sistemas donde se quema carbón en una parrilla, la relación de reducción debe ser mayor que 1 debido al hecho de que una reducción/cese repentino de la carga puede dejar muchas toneladas de combustible ardiendo en la parrilla. [ cita necesaria ]