10 noviembre 2011

Eficiencia energética en procesos térmicos en la fabricación de metales y vidrio




El calentamiento de procesos juega un papel clave en la producción de materiales básicos tales como acero, aluminio y vidrio. Todos ellos son procesos intensivos en consumo de energía por lo que los fabricantes consideran una gran variedad de opciones para reducir el consumo de energía total.
Oportunidades en calentamiento de procesos para fabricantes de metal y vidrio

Con un amplio uso industrial, las operaciones de calentamiento de procesos se caracterizan por operaciones tales como calentamiento de fluidos, calcinación, secado, fundición, aglomeración, sinterización, tratamiento térmico, calentamiento de metales, fusión de metales y no metales, curación y conformación, incineración, oxidación térmica, u otros procesos de calentamiento. Los sistemas de calentamiento de proceso están hechos de diferentes componentes incluyendo:
  • Dispositivos de calentamiento que generan y suministran calor.
  • Dispositivos de transferencia de calor para mover el calor de la fuente al producto.
  • Dispositivos de contención de calor, tales como estufas, calentadores, hornos y kilns.
  • Dispositivos de recuperación de calor.

El sistema puede también incluir otros sistemas de apoyo, tales como sensores y controles, manejo de materiales, alimentación y control de la atmósfera del proceso, control de emisiones, seguridad, y otros sistemas auxiliares. Los equipos de calentamiento del proceso opera en un amplio rango de temperaturas. Las aplicaciones de calentamiento de procesos operan en un amplio rango de temperaturas. Las aplicaciones tales como la preparación de alimentos, procesados químicos, y operaciones de secado están generalmente limitadas a 600 ºF o menos. Los procesos que requieren temperaturas superiores a 600ºF representan el mayor potencial de ahorro energético, porque el margen para mejorar es grande y el retorno es mayor. Las oportunidades de mejora de eficiencia y rendimiento pueden agruparse en las siguientes categorías:
  • Generación de calor.
  • Contención de calor.
  • Transferencia de calor.
  • Recuperación del calor residual.
  • Aplicaciones de sensores avanzados y controles, y uso de materiales avanzados.

Algunas de estas oportunidades pueden implementarse con poco o ningún coste. Por ejemplo, los ajustes de los quemadores reduciendo el exceso de aire es una técnica efectiva en costes que reduce las pérdidas de calor en la salida. El cierre de las puertas del horno cuando lo permite la operación y el apagado de las bombas y ventiladores cuando no son necesarios son otra opción de ahorro energético sin coste. La instalación del aislamiento térmico y los revestimientos de refractario son una forma efectiva de reducir las pérdidas de calor con paybacks inferiores al año. Puede obtenerse un ahorro significativo instalando equipos para capturar el calor residual y usando sensores y controles avanzados.
Casos estudiados
Las oportunidades de ahorro que podemos encontrar en estas industrias podemos agrupar las en las siguientes categorías:
  • Sistemas de control mejorados.
  • Precalentamiento del aire de la combustión.
  • Recuperación del calor residual en estufas.
  • Mejorando el mantenimiento de estufas para reducir las pérdidas de calor.
  • Instalar variadores de frecuencia cuando sea apropiado.
  • Optimizar los ratios aire-a-combustible.
  • Optimizar la longitud del ciclo y carga de hornos.
  • Precalentamiento de materiales y equipos de proceso.
  • Actualizar equipos a tecnologías más eficientes.

Bibliografía: Metal and Glass Manufacturers Reduce Costs by Increasing Energy Efficiency in Process Heating Systems. Industrial Technologies Program. U.S. Department of Energy
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