Trabajo de curso de ahorro de energiaDescripción completa
Ciclo de Vapor Rankine Turbinas de Vapor
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ahorro de energia en maquians termicas (calderas, turbinas de vapor y de gas)Descripción completa
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Descripción: tema de la materia ahorro de energia
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instrumentación de ahorro de energia 8° semestreDescripción completa
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Ahorro de energía en el circuito del vapor Fundamentos Casa de calderas Distribución Usuarios Recuperación Recuper ación de condensado
La energía del vapor (calor sensible) 100ºC 0ºC
El agua absorbe calor observándose un cambio en la temperatura.
La energía del vapor (calor latente) 100ºC
Vapor saturado
100ºC
Líquido saturado
La temperatura se mantiene igual. El calor es utilizado en el cambio de estado físico.
Las tablas de vapor En tal p í a es p ec í fi c a
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
El ciclo del vapor (ideal)
El ciclo del vapor (real) Pérdida en distribución 5%
Pérdidas en combustión 18 %
R E V A P O R I Z A D O 10 %
Purga de fondo de caldera 3%
Condensado no recuperado
Agua de reposición
A I % G 4 R 7 E L I N T E U
No puedes controlar aquello que no puedes medir
¿ 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
Estrategias de medición I Proceso 2 Proceso 1
Proceso n
M
Proceso 3 Casa de calderas
Medidor =
M
Estrategias de medición III M M
Proceso 2 Proceso 1
M M
M
M M
M
Proceso n
M
M M M M
Proceso 3 Casa de calderas
Medidor =
M
Purga manual
0
12
24 Tiempo en horas
Purga automática
Caudal mínimo de purga
Donde: F = ppm del agua de alimentación B = ppm permitidas en la caldera
Ahorro por automatización de la purga de superficie Los fabricante de calderas recomiendan 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 ?
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
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 m 3 de gas/año
Otras áreas de oportunidad
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.
Recuperación de condensado 0% de la generación F q p u r g a = B - F Q v a p o r 325 p p m q p u r g a = (3000 - 325) kg/h
ppm
q p u r g a = 2 187 k g /h
18 000
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
caldera )
( SDT en el agua entrando a la 168 p p m
q p u r g a(3000 = - 168) kg/h
ppm
18 000
q p u r g a = 1 067 k g /h
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
3 m /año
¿ Por qué fallan las trampas ?
Desgaste
Suciedad
Corrosión por condensado ácido
Golpe de ariete
El anegamiento del proceso
Un anegamiento -inundación del equipopuede causar pérdidas del producto.
Se presenta un inadecuado calentamiento del proceso, por lo tanto hay pérdida de tiempo.
Baja eficiencia del proceso.
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:
