Ahorro de Energía en Circuitos de Vapor
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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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Recuperación de condensado
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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Recuperación de condensado
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