Ahorro de Energía en Circuitos de Vapor

8/17/2019 Ahorro de Energía en Circuitos de Vapor

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Ahorro deenergía en elcircuito del vaporFundamentos

Casa de calderasDistribución

Usuarios

Recuperación de condensado


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La energía del vapor

(calor sensible)

0ºC

100ºC

El agua absorbe calor observándose un cambio en la

temperatura.


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La energía del vapor

(calor latente)

100ºC 100ºC

Líquido

saturado

Vaporsaturado

La temperatura se mantiene igual.

El calor es utilizado en el cambio de estado físico.


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Las tablas de vapor

Presión(bar m)

Temperatura(°C) hf (kJ/kg) hfg(kJ/kg) hg(kJ/kg)

Vol. esp.(m3/kg)

0.0 100.00 419.0 2257.0 2676 1.673

1.0 120.42 505.6 2201.1 2706.7 0.881

2.0 133.69 562.2 2163.3 2725.5 0.603

5.0 158.92 670.9 2086.0 2756.9 0.315

10.0 184.13 781.6 2000.1 2781.7 0.177

15.0 201.45 859.0 1935.0 2794.0 0.124

21.0 217.35 931.3 1870.1 2801.4 0.0906

En talpía es pecífica


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El ciclo del vapor (ideal)

DISTRIBUCIÓN

USU RIO

FIN L

RETORNO

DEL

CONDENS DO

GENER CIÓN

DE

V POR


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El ciclo del vapor (real)Pérdidas en

combustión

18 %DISTRIBUCIÓN

USU RIO

FIN L

RETORNO

DEL

CONDENS DO

GENER CIÓN

DE

V POR

E N E R G I A

U T I L 7 4 %

Purga

de fondo

de

caldera

3 %

Pérdida endistribución

5 %

REVAPO

RIZADO

10 %

Condensado

no

recuperado

Agua de

reposición


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No puedes controlar

aquello que no puedesmedir

Lord elvin


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¿ Por qué medir el vapor ?• Eficiencia de la planta

• Eficiencia en el uso de la energía

• Control de procesos

• Costos y facturación

•

Transferencia de custodia


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Estrategias de medición I

Proceso

n

Proceso

1

Proceso

2

Proceso

3Casa de

calderas

Medidor = M

M


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Estrategias de medición III

Proceso

n

Proceso

1

Proceso

2

Proceso

3Casa de

calderas

Medidor = M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M


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Purga manual

N

i

v

e

d

S

T

e

c

d

a

0 12 24

Tiempo en

horas

Máximo nivel de

SDT

Nivel

promedio

de SDT


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Purga automática

N

i

v

e

d

S

T

e

c

d

a

0 12 24

Máximo nivel de SDT

Nivel promedio

de SDT

Tiempo en horas


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Caudal mínimo de purga

Q

purga

=

F

B F

x Q

generación

Donde:

F = ppm del agua de alimentación

B = ppm permitidas en la caldera


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Ahorro por automatización

de la purga de superficie

Los fabricante de calderas recomiendan mantener laconcentración de SDT entre 2 000 y 3 000 ppm. –

La caldera genera 5 000 kg/h de vapor a 7 barm. – El agua de alimentación a la caldera tiene 378 ppm.

– Suponiendo 4000 h/año de trabajo (2 turnos al día,5días/semana, 50 sem/año)

– ¿Qué porcentaje de la generación de vapor debopurgar para mantener este nivel ?


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Ahorro por la automatización

de la purga de superficie

• Si los SDTmáx son 2000 ppm:

– % de purga = 378 x 100/(2000-378) = 23.3%

• Si los SDTmáx son 3000 ppm: – % de purga = 378 x 100/(3000-378) = 14.4%

• Diferencia: 8.9% de 5 000 = 445 kg/h

En un año representa 1 780 m 3 de agua tratada


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Ahorro por la automatizaciónde la purga de superficie

• Como el vapor se genera a 7 barm., el agua purgada

tiene 721.4 KJ/Kg • En términos energéticos:

– 1 780 000 kg/año x 721.4 kJ/kg = 1 284 092 MJ/año

• Valor calórico del gas natural: 35.4 MJ/m3

•

La diferencia (de 2000 a 3000 ppm) representa:36 274 m 3 de gas/año


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Otras áreas de oportunidad


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Recuperación de condensado• Una fábrica genera 18 000 kg/h de

vapor @ 10 barm.

•

El agua suavizada tiene 325 ppm deSDT.

• El condensado tiene una concentraciónde 12 ppm de SDT.

• El nivel máximo en caldera escontrolado a 3000 ppm de SDT.


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0% de la generación

q purga =

Q vapor

F

B - F

q purga = 2 187 kg /h

q purga = 18 000

kg/h

325 ppm

(3000 - 325)

ppm


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50% de recuperación

q purga = 1 067 kg /h

q purga = 18 000kg/h

168 ppm

(3000 - 168)ppm

El agua de reposición ( suavizada ) es solo el 50% (

9 000 kg/h )

El condensado es el restante 50% ( 9 000 kg/h ) x = 168 ppm ( SDT en el agua entrando a lacaldera )


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Recuperación de energía

Retomando nuestro ejemplo

• Diferencia entre 0 y 50% de recuperación

de condensado:

9 000 kg/h

• Tiempo de operación: 8 400 h/año

• Recuperando el condensado a 90°C

tendremos un ahorro energético anual (entérminos de gas natural) de:

= 715 200 m3

/año


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¿ Por qué fallan las trampas ? Desgaste

Suciedad

Corrosión por condensado

ácido

Golpe de ariete


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El anegamiento del proceso Un anegamiento -inundación del equipo-

puede causar pérdidas del producto.

Se presenta un inadecuado calentamientodel proceso, por lo tanto hay pérdida detiempo.

Baja eficiencia del proceso.


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La fuga de vapor

• Altos costos por pérdidas de vapor vivo.

• Seguridad en el proceso.

Como ejemplo:

¿ Cuál es la pérdida de energía por un orificio de 3 mm

con vapor de 7 barm ?

20 kg/h de vapor serán desperdiciados

Para un año de operación con 8 700 horas (7 días a la

semana, 3 turnos, 365 días), representa:

174 Toneladas de vapor

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