ENTREGA NMERO 1 ANLISIS DE PROCESOSSERVICIOS INDUSTRIALES
Francy Gineth Blanco PatioJenny Marcela Snchez CarreoJulin
Alonso Araque Duarte Gabriel Felipe Rojas TllezDiego Javier Gmez
Ochoa
Profesor: PhD Fredy Avellaneda
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERESCUELA DE INGENIERA
QUMICABUCARAMANGA-COLOMBIA2014Servicios Industriales, Parque
industrial Bucaramanga
IntroduccinEl trmino servicios o sector de servicios se ha
utilizado y se utiliza muy a menudo para referirse a diversas
actividades econmicas, estas pertenecen al sector terciario de la
economa las cuales se pueden definir como las actividades que no
producen bienes, tales como distribucin, el transporte, las
comunicaciones, etc. Aunque pueden ser de ndole diversa, puede
hacerse una distincin entre los servicios pblicos y privados, los
mercantiles o los destinados a las ventas, a los productores
industriales o a las economas domsticas.En el contexto industrial
puede ser vista como aquellos servicios que se ofrecen a las
empresas para permitir el desarrollo econmico de esta, puede ser un
servicio que sea directamente relacionado con la produccin en
cuestin de la empresa o indirectamente, un ejemplo de estos
servicios son: La electricidad, el agua, los sistemas de
refrigeracin, aire, fluidos trmicos, incineradores, etc. Los
servicios industriales a estudiar sern detallados con informacin de
ciertas empresas del parque industrial de Bucaramanga, Colombia.
Los servicios que se evaluaran principalmente en este trabajo sern
3 los cuales son: Vapor, electricidad y agua (tanto para el
funcionamiento de las calderas como para la utilizacin de esta
directamente en el proceso) enfocados bsicamente en las industrias
alimentarias y polimricas Aunque existen diversas rutas para la
obtencin de estos servicios industriales, estas difieren
significativamente y deben ser analizadas segn las circunstancias
en las que se encuentran las empresas que reciben dichos servicios.
Por tanto, en el siguiente trabajo se hace una revisin para
determinar la mejor ruta de acuerdo a las especificaciones del
producto deseadas, as como de la demanda que se quiere suplir; y
mediante estudios de mercado, tcnico y financiero, determinar la
prefactibilidad del montaje de una planta de servicios industriales
en el parque industrial.
Objetivo
Realizar una descripcin de los principales procesos que se
utilizan para la produccin de los servicios industriales como
vapor, electricidad y agua.
Objetivos especficos
Conocer los fundamentos de la generacin de electricidad y
estudiar la ruta de generacin ms eficiente. Estudiar los diferentes
equipos utilizados en la generacin de vapor. Investigar las
variaciones en la demanda de energa elctrica, vapor y agua de
algunas empresas del parque industrial de Bucaramanga en los ltimos
aos. Hacer una proyeccin de produccin de energa elctrica y vapor de
agua hasta el 2024 utilizando el mtodo aprendido en clase. Estimar
la capacidad instalada necesaria para suplir la demanda de los
diferentes tipos de energa.
Marco terico
Electricidad
La electricidad es una forma de energa asociada a los campos de
fuerza generados por las partculas subatmicas, electrones y
protones. Esta se manifiesta por el flujo de electrones debido a la
atraccin y repulsin entre dichas partculas.
Generacin y transmisinLa energa elctrica se genera
mediantegeneradores electromecnicosmovidos por el vapor producido,
el calor generado o la energa cintica extrada de distintas fuentes
de energa primarias. Debido a que la energa elctrica no puede ser
almacenada fcilmente para atender la demanda a una escala nacional,
la mayora de las veces se produce la misma cantidad que la que se
demanda. Esto requiere de una bolsa elctrica que hace predicciones
de la demanda elctrica, y mantiene una coordinacin constante con
las plantas generadoras. Se mantiene una cierta reserva de
capacidad de generacin en reserva para soportar cualquier anomala
en la red.
Aplicaciones de la electricidadLa electricidad tiene un sin fin
de aplicaciones tanto para uso domstico, industrial, uso medicinal,
agrcola, en el transporte entre otros. Por ejemplo se puede
mencionar la produccin de calor, motores elctricos, alumbrado,
telecomunicaciones, etc. Tambin se aplica la induccin
electromagntica para la construccin de motores movidos por energa
elctrica, que permiten el funcionamiento de innumerables
dispositivos.
Rutas de generacin
Central hidroelctricaEn una central hidroelctrica la energa
hidrulica es utilizada para generar energa elctrica, estas
centrales toman ventaja de la energa potencial gravitatoria que
posee la masa de agua de un ro. El agua pasa por una turbina
hidrulica la cual transmite energa a un generador donde se
transforma en energa elctrica. Centrales trmicas convencionalesEn
las centrales trmicas convencionales se produce electricidad por
medio de combustibles fsiles como carbn, fueloil o gas natural,
mediante un ciclo termodinmico de agua-vapor. El funcionamiento de
estas centrales es el mismo independientemente del combustible
utilizado. Sin embargo, el tratamiento previo de los combustibles y
el diseo de los quemadores de las calderas son diferentes.
Centrales de carbn: Donde el combustible debe ser triturado
previamente. Centrales de fueloil: Donde el combustible se calienta
para una utilizacin ms fcil. Centrales de gas natural: No precisa
almacenaje, llegando as directamente por gaseoductos. Centrales
mixtas: Que pueden utilizar diferentes combustibles, siendo
necesarios los tratamientos previos anteriormente citados.
Centrales trmicas de ciclo combinadoEn la central trmica de
ciclo combinado se genera electricidad mediante la utilizacin
conjunta de una turbina de gas con una turbina de vapor. El ciclo
de Brayton ocurre en la turbina de gas donde toma el aire de la
atmsfera, se alienta y se comprime para aprovechar la energa
mecnica o elctrica. El ciclo de Rankine ocurre en la turbina de
vapor donde se relaciona el consumo de calor con la produccin de
trabajo o generacin de energa por medio del vapor de agua.Para el
funcionamiento de una central de ciclo combinado, en primer lugar
el aire es comprimido a alta presin en el compresor, pasando a la
cmara de combustin donde se mezcla con el combustible. Despus, los
gases de combustin pasan por la turbina de gas donde se expanden y
su energa calorfica se transforma en energa mecnica, transmitindolo
al eje. Los gases que salen de la turbina de gas se llevan a una
caldera de recuperacin de calor para producir vapor, a partir de
este momento tenemos un ciclo agua-vapor convencional. A la salida
de la turbina el vapor se condensa (transformndose nuevamente en
agua) y vuelve a la caldera para empezar un nuevo ciclo de
produccin de vapor.
Seleccin de la rutaLa ruta de generacin de electricidad ms
utilizada en Colombia son las centrales hidroelctricas con una
participacin del 64%, seguido de las centrales trmicas, un 30%, y
el resto entre cogeneracin y otras fuentes de energas
renovables.Para evaluar la seleccin de la ruta se hace necesario
considerar las ventajas y desventajas de cada una de estas, as:Las
centrales hidroelctricas no requieren combustible, sino que usan
una forma renovable de energa, son limpias, pues no contamina ni el
aire ni el agua. Los precios de mantenimiento y explotacin son
bajos pero su costo inicial es bastante elevado y tambin existen
determinados hechos ambientales debido a la construccin de
centrales hidroelctricas y su infraestructura. La construccin de
presas y, por extensin, la formacin de embalses, provocan un
impacto ambiental que se extiende desde los lmites superiores del
embalse hasta la costa. Tambin se sumergen tierras, alterando el
territorio, se modifica el ciclo de vida de la fauna, dificulta la
navegacin fluvial y el transporte de materiales aguas abajo
(nutrientes y sedimentos, como limos y arcillas) y disminuye el
caudal de los ros, modificando el nivel de las capas freticas, la
composicin del agua embalsada y el microclima.Una central
termoelctrica por el contrario es ms barata de construir (teniendo
en cuenta el precio por megavatio instalado), especialmente las de
carbn, debido a la simplicidad (comparativamente hablando) de
construccin y la energa generada de forma masiva. Las centrales de
ciclo combinado de gas natural son mucho ms eficientes (alcanzan el
50%) que una termoelctrica convencional, aumentando la energa
elctrica generada (y por tanto, las ganancias) con la misma
cantidad de combustible, y rebajando las emisiones en un 20%, 0,35
kg de CO2, por kWh producido.
Latecnologade las centrales deciclo combinado permite un mayor
aprovechamiento del combustible y, por tanto, los rendimientos
pueden aumentar entre el 38% normal de una central elctrica
convencional hasta cerca del 60%. Estas centrales tienen alta
disponibilidad pues pueden funcionar sinproblemasdurante 6.500-7500
horas equivalentes al ao. Uno de losprincipales problemas que
plantean las centrales trmicas es que se tratade un proceso
relativamente complejo de conversin deenergas y provocan
contaminacin con laalta emisin de gases.Al analizar las diferentes
ventajas y desventajas de las distintas rutas se decide trabajar
con una central de ciclo combinado porque su rendimiento es mayor y
se puede acoplar a la planta de generacin de vapor que tambin se va
a analizar a continuacin.VaporEl vapor es un gas invisible que se
genera cuando se le aade energa calorfica al agua en una caldera.
Se necesita aadir energa suficiente para que se eleve la
temperatura del agua hasta su punto de ebullicin. El vapor de agua
es un servicio muy comn en la industria, que se utiliza para
proporcionar energa trmica a los procesos de transformacin de
materiales a productos, por lo que la eficiencia del sistema para
generarlo, la distribucin adecuada y el control de su consumo,
tienen un gran impacto en la eficiencia total. El vapor se genera
en calderas y se desplaza a los distintos lugares de la planta
donde se utiliza para calefaccin, movimiento y vaco. Otras ventajas
son, baja toxicidad, facilidad de transportar, alta eficiencia,
alto calor latente y bajo costo con respecto a otras alternativas.
Caldera de vapor La caldera de vapor es una mquina diseada para
generar vapor saturado. El vapor se genera a travs de la
transferencia de calor a presin constante. El fluido, originalmente
en estado lquido, gana energa y cambia de estado.Variables
importantes en las calderas de vapor: Agua de alimentacin, vapor
producido, vapor de atomizacin y purga Temperatura Presin Flujo
Tipo de caldera Densidad Relativa Poder calorfico superior
Capacidad calorfica Composicin Gases de combustin Contenido de
oxgeno Contenido de bixido de carbono Contenido de monxido de
carbonoClasificacin de calderas Por la presin de trabajo:-De alta
presin. Utilizadas bsicamente es la generacin de potencia, presin
de trabajo superior a 100 psi. P> 64kg/cm2.-De mediana presin.
Usados en procesos industriales en pequeas plantas cuya presin de
trabajo est entre 20>P>64 kg/cm2. -De baja presin. Usados en
procesos industriales de generacin de potencia con una presin de
trabajo inferior a 100psi. P
