Eficiencia econ

1. Eficiencia econ�mica en el uso industrial de calderas Selecci�n y dise�o �ptimo del sistema Optimizaci�n de la operaci�n del sistema Optimizaci�n de las tareas de mantenci�n

3. Optimizaci�n de la operaci�n del sistema seleccionado optimizar el proceso de combusti�n (eficiencia de combusti�n) optimizar el proceso de transferencia de calor (eficiencia t�rmica ) optimizar el suministro de materiales y energ�a auxiliares para el funcionamiento del sistema (energ�a el�ctrica, combustibles, agua, reactivos qu�micos, etc.) cumpliendo con las exigencias ambientales

4. Optimizaci�n de las tareas de mantenci�n establecidos los par�metros de operaci�n de los puntos anteriores garantizar que estos se mantengan en el tiempo de manera prolongada Estas �ltimas dos tareas est�n estrechamente ligadas a contar con asesores y personal bien capacitado

5. Influencia del tiempo obsolescencia tecnol�gica y con un alto costo de producci�n motivado por : Aumento del precio de los combustibles aumento de la producci�n aumento de las exigencias ambientales

7. eficiencia global para generaci�n de vapor Eficiencia global De la caldera = Energ�a por hora a la Salida/ Energ�a por hora a la entrada (kcal/hora/kcal/hora)

10. Ejemplo eficiencia caldera Tenemos una caldera que genera 25, 42 Ton vapor/ hora sin recalentador ( a 40,8 kg/cm2, 427 �C), con una purga continua de 1.135 kg/hora, el agua fresca entrando al economizador a 149 �C. Se queman en la caldera 2.705 kg de carb�n con poder calor�fico superior de 7.271 kcal/kg

11. Eficiencia global caldera Utilizando las tablas de vapor para obtener las entalp�as del agua y vapor, tendremos: � Eficiencia global De la caldera = 25,420 (781,36 � 149,54) + 1.135 (261,76 � 149,54) / 2.705 x 7.271 = 0,822 o 82,2 %.

12. eficiencia del economizador Veamos ahora la eficiencia del economizador: �Eficiencia Economizador = (Calor absorbido/ hora)/ (calor disponible/ hora) � Calor absorbido (kcal/hora) = W (hf2 � hf1 ) W = Flujo agua (kg/hora) Calor disponible (kcal/hora) = Hg x F Hg = calor disponible en gases de salida (emisiones) , kcal/kg de combustible = calor disponible en gases secos + calor disponible en vapor de agua de emisiones (kcal/kg de combustible) � = (t3 � tf1) 0,24 G + (t3 � tf1 ) 0,46 (Mf + 8,94 H2 + Ma (G � Cb �N2 � 7,94 (H2 � O2 /8)))

13. Eficiencia economizador G = ((11 CO2 + 8 O2 + 7(N2 + CO))/3(CO2 + CO)) x (Cb + S/2,67) + S/1,60 � Donde: � Mf = kg de humedad / kg de combustible quemado Ma = kg de aire seco / kg de combustible quemado Cb = kg de carb�n quemado / kg de combustible quemado = C � R Cr Cr = kg de combustible / kg de residuo R = kg de residuo / kg de combustible H2 , N2 , C, O2 , S, kg de cada elemento/ kg de combustible � CO 2 , CO , O 2 , N 2 porcentaje en volumen de los gases de combusti�n secos que entran al economizador.

14. Ejemplo economizador Tenemos que la caldera del ejemplo anterior quema carb�n el cual tiene el siguiente an�lisis: C 68,5 %, H2 5 %, O2 8,9 % , N2 1,2 % , S 3,2 % , Cenizas 8,7 %, humedad 4,5 %. El aire entra a la unidad con una temperatura de bulbo seco de 17,2 �C de bulbo h�medo de 13,3 �C. Las cartas psicrom�tricas muestran que cada kg de aire seco contiene 8 g de vapor de agua. El carb�n en el residuo es 7 % , mientras el residuo es 0,093 kg/kg de combustible. El agua de alimentaci�n deja el economizador a 188 �C y entra a 149 �C, mientras que los gases de combusti�n entran a 454 �C y contienen 15,8 % de CO2 , 2,8% de O2 y 81,4 % de N2

15. Ejemplo economizador Calor absorbido = (25.424 + 1.135) (190,27 � 149,54) = 1.080.933 kcal/hora � Cb = 0,685 � 0,093 x 0,07 = 0,678 kg / kg combustible � G = (((11 x 0,158) + (8 x 0,028) + (7 x 0,814))/(3 x 0,158)) x ( 0,678 + 0,032/2,67) + 0,032/1,60 = 11,18 kg/ kg combustible � Hg = 817,6 kcal/kg combustible � Calor disponible = 817,6 x 2.705 = 2.211.608 kcal/hora

16. Ejemplo economizador Eficiencia economizador = 1.080.933 / 2.211.608 = 0,488 o 48,8 % � � Eficiencia economizador con relaci�n al Total del combustible quemado = 1.080.033 / 19.668.055 = 0,0549 o 5,49 %.

17. Calentador de aire de combusti�n Adicionalmente se puede recuperar calor en un calentador de aire para la combusti�n. Para aire que entra con la humedad de 8 g/kg de aire seco y temperatura de 17,2 �C y sale a 249 �C y los gases de combusti�n entran a 298 �C con composici�n dada, se obtienen los siguientes resultados:

18. Ejemplo calentador aire Calor absorbido = 480,4 kcal/kg combustible Calor absorbido = 480,4 x 2.705 = 1.299.482 Kcal /hora � Calor disponible = 866,4 kcal/kg combustible Calor disponible =866,4 x 2.705 = 2.343.612 Kcal/hora � Eficiencia calentador de aire = Calor absorbido/ calor disponible = 0,554 o 55,4 % � Eficiencia calentador aire con relaci�n al Total del combustible quemado = 1.299.482 / 19.668.055 = 0,066 o 6,6 %

21. Estudios de optimizaci�n de calderas Etapa 1. Selecci�n de alternativas � Actividad 1. Estudio de las condiciones existentes (disponibilidad de energ�a, consumos de energ�a, an�lisis de instalaciones existentes y optimizaci�n de las operaciones existentes)

22. Estudios de optimizaci�n de calderas Actividad 2. Estudio conceptual de alternativas de recuperaci�n de calor y sistema de control. (Recuperaci�n de calor para precalentar fluido t�rmico; Recuperaci�n de calor para precalentar aire de combusti�n) � Actividad 3. Informe de selecci�n de alternativas

23. Estudios de optimizaci�n de calderas Etapa 2. Dimensionamiento y evaluaci�n t�cnico econ�mica de alternativa seleccionada. � Actividad 1. C�lculos de Dimensionamiento y lay-out de equipos. � Actividad 2. Determinaci�n obras civiles, mec�nicas, el�ctricas y de control

24. Estudios de optimizaci�n de calderas Actividad 3. C�lculo y especificaci�n de equipos auxiliares. �Actividad 4. Determinaci�n de costos e inversiones y evaluaci�n econ�mica. �Actividad 5. Informe final