vapor

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vapor

  1. 1. Ahorro de energía en el circuito del vapor Fundamentos Casa de calderas Distribución Usuarios Recuperación de condensado
  2. 2. La energía del vapor (calor sensible) 100ºC 0ºC El agua absorbe calor observándose un cambio en la temperatura.
  3. 3. La energía del vapor (calor latente) Vapor saturado 100ºC 100ºC Líquido saturado La temperatura se mantiene igual. El calor es utilizado en el cambio de estado físico.
  4. 4. Las tablas de vapor Presión Temperatura Entalpía específica Vol. esp. (bar m) (°C) hf (kJ/kg) hfg(kJ/kg) hg(kJ/kg) (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
  5. 5. El ciclo del vapor (ideal) DISTRIBUCIÓN GENERACIÓN DE VAPOR USUARIO FINAL En ía RETORNO erg rg DEL ía E ne CONDENSADO
  6. 6. El ciclo del vapor (real) Pérdida en distribución Pérdidas en 5% combustión 18 % DISTRIBUCIÓN R E V A P O R I GENERACIÓN Z A DE D O VAPOR USUARIO 10 % Purga de fondo FINAL de caldera Condensado no % 3% UTIL 74 % recuperado ENERGIA 100 LE L US G IA DE RETORNO TIB DEL CONDENSADO CO ENER MB Agua de reposición
  7. 7. No puedes controlar aquello que no puedes medir Lord Kelvin
  8. 8. ¿ 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
  9. 9. Estrategias de medición I Proceso 2 Proceso 1 M Proceso n Proceso 3 Medidor = M Casa de calderas
  10. 10. Estrategias de medición III M Proceso 2 M Proceso 1 M M M M M Proceso M n M M M Proceso M 3 Medidor = M Casa de M calderas
  11. 11. Purga manual Nivel de SDT en caldera Máximo nivel de SDT Nivel promedio de SDT 0 12 Tiempo en horas 24
  12. 12. Purga automática Máximo nivel de SDT Nivel de SDT en caldera Nivel promedio de SDT 0 12 Tiempo en horas 24
  13. 13. Caudal mínimo de purga F Qpurga = x Qgeneración B - F Donde: F = ppm del agua de alimentación B = ppm permitidas en la caldera
  14. 14. Ahorro por automatización de la purga de superficie El fabricante de la caldera recomienda mantener la concentración 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 debo purgar para mantener este nivel ?
  15. 15. 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 m3 de agua tratada
  16. 16. Ahorro por la automatización de 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 m3 de gas/año
  17. 17. Otras áreas de oportunidad
  18. 18. Recuperación de condensado • Una fábrica genera 18 000 kg/h de vapor @ 10 barm. • El agua suavizada tiene 325 ppm de SDT. • El condensado tiene una concentración de 12 ppm de SDT. • El nivel máximo en caldera es controlado a 3000 ppm de SDT.
  19. 19. Recuperación de condensado 0% de la generación F qpurga = Qvapor B - F 325 ppm qpurga = (3000 - 325) ppm 18 000 kg/h qpurga = 2 187 kg/h
  20. 20. Recuperación de condensado 50% de recuperación 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 la caldera ) 168 ppm qpurga = (3000 - 168) ppm 18 000 kg/h qpurga = 1 067 kg/h
  21. 21. 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 (en términos de gas natural) de: = 715 200 m /año 3
  22. 22. ¿ Por qué fallan las trampas ?  Desgaste  Suciedad  Corrosión por condensado ácido  Golpe de ariete
  23. 23. El anegamiento del proceso  Un anegamiento -inundación del equipo- puede causar pérdidas del producto.  Se presenta un inadecuado calentamiento del proceso, por lo tanto hay pérdida de tiempo.  Baja eficiencia del proceso.
  24. 24. 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 To ne ladas de vapo r
  25. 25. La pérdida de vapor por orificios de trampas Medida de trampa (mm) Medida de orificio (mm) 15 3 20 5 25 7.5 40 10 50 12.5 1000 12.5 mm 400 10 mm 200 7.5 mm Vapor kg/h 100 5 mm 40 3 mm 20 10 4 1 1.5 2 3 4 5 6 7 8 9 10 14 Presión de vapor barm
  26. 26. Ahorro de energía en el ciclo del vapor

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