15 septiembre 2010

La eficiencia de los sistemas de condensado y vapor en detalle (2ª PARTE)



Ver 1ª PARTE

OPORTUNIDADES DE CONSERVACIÓN DE ENERGÍA EN SISTEMAS DE VAPOR

Las oportunidades de conservación de la energía en los sistemas de vapor son las siguientes:

Operaciones generales

1) Revisar operación de líneas de vapor para aplicaciones de servicios simples remotos. Puede considerarse la relocalización o conversión de equipos remotos, tales como depósitos de almacenamiento de vapor caliente.
2) Revisar la operación de los sistemas de vapor usados sólo para servicios ocasionales.
3) Implementar un programa de inspección de pérdidas de vapor y un programa de reparación.
4) Instruir a los operadores para que sean conscientes de los costes anuales de las pérdidas de vapor.
5) Establecer un programa de control del uso de vapor regular, normalizado niveles de producción y registrar el progreso en la reducción del consumo de vapor.
6) Considerar la revisión en el equilibrio de vapor de la planta en sistemas de multipresión para eliminar venteo de vapor de baja presión. Por ejemplo, proporcionar apoyo eléctrico para las bombas o compresores impulsados por vapor que permiten apagar las turbinas cuando existen excesos de vapor de baja presión.
7) Controla el uso de vapor en varias operaciones contra requerimientos de diseño o teóricos.
8) Revisar los requerimientos de nivel de presión de equipos mecánicos impulsados por vapor para evaluar la factibilidad para evaluar el uso de los niveles de presión más bajo.

Trampas de vapor

1) Controlar el dimensionado de todas las trampas de vapor para asegurar que están clasificadas adecuadamente para proporcionar un apropiado drenaje del condensado. También revisar los tipos de trampa en varios servicios para asegurar que se usan las trampas más eficientes para cada aplicación.
2) Implementar un programa de mantenimiento de las trampas de vapor.

Recuperación de condensado

1. Inspeccionar fuentes de condensado que se descargan como drenaje de residuos por factibilidad de recuperación del condensado.
2. Considerar las oportunidades de utilización de vapor vaporizado en procesos de baja temperatura que actualmente están usando primera generación.
3. Considerar la presurización de los sistemas de retorno de condensado atmosférico para minimizar las pérdidas vaporizadas.

Turbinas de accionamiento mecánico

1. Deben revisarse las turbinas de accionamiento mecánico que quedan en modo ocioso y considerar la factibilidad de apagar las turbinas que quedan en standby.
2. Implementar un programa de ensayo de rendimiento de una turbina de vapor y limpiar las turbinas sobre una base regular para maximizar la eficiencia.
3. Evaluar el potencial de la cogeneración en sistemas de vapor multipresión usando grandes válvulas de reducción de la presión.

Aislamiento

1. Inspeccionar las temperaturas usando termometría de infrarrojos o termografía en equipo aislado y tuberías para localizar áreas de deterioro de aislamiento. Mantener el aislamiento sobre una base regular.
2. Evaluar el aislamiento de todas las tuberías y accesorios no aislados. Mantener el aislamiento sobre una base regular.
3. Inspeccionar la economía del aislamiento adicional necesario para reacondicionar tuberías actuales, y actualizar el aislamiento si es económicamente factible.



ESTIMACIÓN DEL USO DEL VAPOR Y SU VALOR

Para valorar apropiadamente el valor de las medidas de conservación de la energía en los sistemas de vapor, es necesario determinar cuánto vapor se requiere para llevar a cabo el proceso deseado, cuánta energía se derrocha por pérdidas, y el valor en dólares de esas pérdidas. Esa información se requiere para determinar el potencial de ganancia alcanzable con el aislamiento, reparación o mejora de las trampas de vapor, y sistemas de recuperación de condensado.

Determinación de los requerimientos de vapor

Varias aproximaciones pueden usarse para determinar los requerimientos de vapor del proceso. Existen tablas que incluyen el uso aproximado de vapor por equipos de proceso, balances energéticos del sistema detallados, y medición directa del vapor y/o flujo de condensado. La elección del método utilizado depende de lo crítico que es el proceso de usar vapor en el consumo de energía de la planta y cómo se usan los datos.

En aplicaciones en las que no se requiere un alto grado de exactitud, tal desarrollo estima aproximadamente la distribución de energía dentro de la planta.

Las estimaciones de vapor de un proceso pueden calcularse a partir de tablas o más exactamente mediante los requerimientos de estimación de vapor mediante cálculos del equilibrio energético del proceso.

El concepto de balance de energía simplemente indica que cualquier energía puesta en el sistema con vapor debe ser absorbida por el producto y/o el equipo en si mismo, disipada al medio ambiente, extraída del producto, o extraída en el condensado.

Estimación de las pérdidas y superficies

Adicionalmente al vapor requerido en un proceso, debe determinarse el calor perdido a través de las superficies de una tubería, tanques de almacenaje, superficies de calentadores encamisadas, y pérdidas en bridas, válvulas y otros accesorios. La estimación de estas pérdidas es importante, ya que fijarlas puede a menudo ser la medida de conservación de energía más efectiva en costes disponible. Como hemos indicado muchas veces el aislamiento suele ser la medida más barata y efectiva.

A modo de ejemplo, una tubería de vapor de 100 ft y 6”, pierde a 100 psig durante un año aproximadamente 1400 millones de BTU. Las pérdidas económicas de elementos calientes no aislados son notoriamente elevadas.

Otra fuente de pérdidas de energía en los sistemas de vapor son las pérdidas de componentes tales como bridas sueltas o trampas de vapor que funcionen incorrectamente. Pequeñas pérdidas de energía por orificios derrochan ingentes cantidades de energía. Como ejemplo diríamos que un orificio de 1/8” derrocharía aproximadamente 600 millones de BTU/año de energía en forma de vapor en una tubería de 100-psig.

Midiendo los sistemas de vapor y condensado

Para mantener los sistemas de vapor en eficiencia pico, es a menudo deseable controla el caudal del sistema continuamente, particularmente en los puntos de mayor uso, tales como las líneas principales de vapor. La forma más común es mediante caudalímetros.

Las medidas con Caudalímetros pueden ser muy útiles para controlar el rendimiento del sistema, ya que cualquier cambio inusual en los niveles de vapor o condensado no estará asociado a un correspondiente cambio en la producción.

Computando el valor del vapor

Analizando las medidas de conservación de energía en los sistemas de vapor es importante establecer un valor por unidad de masa del vapor. Este valor dependerá de la presión del vapor, la eficiencia de la caldera y del precio del combustible.

El vapor puede valorarse desde dos puntos de vista. La aproximación más común es el denominado método de la entalpía, que tiene en cuenta solamente la capacidad calorífica del vapor, y es el más apropiado cuando el vapor se usa para el calentamiento de procesos. Este método determina el contenido de calor incrementado para el vapor a una presión determinada utilizado en el proceso.

Otra aproximación es el método denominado “disponibilidad” o “entropía”, que tiene en cuenta solamente el contenido de calor del vapor, pero también el potencial de producir energía si se expande en una turbina de vapor. Este método es aplicable en plantas de cogeneración. La aplicación de este método implica algunos razonamientos termodinámicos bastante complejos.

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