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 utiliza comúnmente con dispositivos de medición y plantas de combustión como calderas y gasificadores .
En la medición de caudal , la relación de reducción indica el rango de caudal que un caudalímetro puede medir con una precisión aceptable. También se conoce como rangeabilidad. Es importante a la hora de elegir una tecnología de caudalímetro para una aplicación específica. Si se espera que el caudal de gas que se va a medir varíe entre 100.000 m³ al día y 1.000.000 m³ al 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 al día, entonces la relación de reducción requerida sería 20:1. [ cita requerida ]
La relación de reducción de cada tipo de medidor está limitada por consideraciones teóricas y 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 volverse 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 cantidad de pérdida de presión aceptable.
Los ejemplos que se muestran aquí corresponden al caudal de gas, pero los mismos tipos de medidores se pueden utilizar también en líquidos, con relaciones de reducción similares. Tenga en cuenta que los fabricantes de medidores indican las relaciones de reducción de sus productos; un producto específico puede tener una relación de reducción que varíe de la lista que aparece a continuación. [ cita requerida ]
Un medidor de flujo másico térmico tiene una relación de reducción de 1000:1.
Un medidor de placa de orificio tiene una relación de reducción práctica de 3:1.
Un medidor de turbina tiene una relación de reducción de 10:1.
Los medidores de desplazamiento positivo rotatorio 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 trayectos múltiples a menudo tienen una relación de reducción establecida de 50:1.
La relación de reducción de la caldera es la relación entre la máxima producción de calor y el nivel mínimo de producción de calor en el que la caldera funcionará de manera eficiente o controlable. Muchas calderas están diseñadas para funcionar a distintos niveles de producción. A medida que se acerca al punto de temperatura/presión deseado, la fuente de calor se reduce progresivamente. Si la presión/temperatura cae, la fuente de calor se 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 en las que no se espera que las condiciones operativas varíen significativamente (por ejemplo, una gran planta de energía), una relación de reducción baja será suficiente.
Si la planta de calefacción solo está funcionando a una pequeña fracción de su capacidad máxima y la relación de reducción 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 los ciclos puede ser de hasta 12 veces por hora. [1] Esto no es deseable, ya que los gases de combustión se purgan durante las fases de apagado y encendido, 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 genera una incapacidad para responder a demandas de carga repentinas. [1]
Electricidad
Como no hay pérdidas de combustión asociadas con la electricidad, ni demoras 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 requerida ]
Gas
Las calderas de gas pueden diseñarse para relaciones de reducción de 10 a 12 con poca o ninguna pérdida en la eficiencia de combustión, mientras que algunos quemadores de gas pueden alcanzar una relación de 35. [2] [ ¿ Fuente poco confiable? ] Sin embargo, la relación de reducción típica es 5. [3]
En la búsqueda de una mayor eficiencia, hoy en día incluso las calderas de gas más pequeñas tienen quemadores modulantes. En la práctica, solo las calderas con circulación de aire/combustible asistida por ventilador tendrán la función modulante. El ventilador también mezcla el gas y el aire de manera más completa, logrando así una combustión más eficiente. Si la caldera es del tipo de condensación de alta eficiencia, son factibles relaciones de reducción altas y cuanto mayor sea la relación de reducción , más eficiente será.
Cada vez que una caldera de gas o petróleo se detiene, debe "purgarse" con aire frío para eliminar los gases combustibles que se hayan podido acumular en la caldera antes de volver a encenderla (para evitar una posible explosión). Este aire frío absorbe calor de la caldera cada vez que esto sucede. Una relación de reducción más alta significa menos paradas y arranques y, por lo tanto, menos pérdidas.
Aceite
Las calderas que queman fueloil pueden alcanzar índices de reducción de hasta 20, [2] pero normalmente solo de 2 a 4 con diseños de quemadores convencionales. [3]
Los quemadores domésticos pequeños 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 tipo de quemador de chorro a presión, es decir, con un ventilador (generalmente con aceite de 35 segundos) pueden lograr una relación de reducción de 2, mientras que el quemador de tipo copa rotatoria puede lograr 4. [3] Las calderas de condensación de aceite son bastante inusuales; el condensado de la combustión de aceite es mucho más agresivo que el de gas, principalmente debido al contenido de azufre. En la actualidad, las compañías petroleras están reduciendo el contenido de azufre del aceite por razones ambientales, por lo que esto puede cambiar. Sin embargo, debido al problema de mezclar el aceite y el aire, las relaciones de reducción superiores a cuatro son poco comunes.
Carbón
En la actualidad, las calderas de carbón mecanizadas solo se utilizan en grandes plantas industriales debido a la comodidad y la fácil disponibilidad de gas. En teoría, las plantas que queman carbón pueden tener una relación de reducción bastante alta, y en la época de las calderas de carbón de encendido manual esto era común.
En los sistemas en los que se quema carbón en una parrilla, la relación de reducción debe ser mayor que 1 debido a que una reducción/cese repentino de la carga puede dejar muchas toneladas de combustible ardiendo en la parrilla. [ cita requerida ]