25 noviembre 2011

Soluciones para ahorrar energía en los sistemas de calentamiento de procesos




El uso del calor en la industria y en los grandes edificios públicos requiere un esfuerzo económico cada vez más importante. Hemos hablado de este problema en varias ocasiones y hoy vamos nuevamente a hacerlo centrándonos en las soluciones y oportunidades que actualmente tenemos disponibles.
El calentamiento de procesos supone alrededor del 36 % de la energía total usada en las aplicaciones de fabricación industrial. Y en algunas industrias, este porcentaje es mucho más alto. En la industria del vidrio, por ejemplo, el calentamiento de procesos supone alrededor del 80 % del consumo energético.
Conforme el coste de la energía aumenta, las plantas industriales necesitan implantar formas efectivas de reducir la energía usada para el calentamiento de procesos. Para lograrlo, las plantas más intensivas en consumo energético deben descubrir las oportunidades existentes para usar la energía y los costes a la vez que se mantiene o incrementa la productividad.
Los sistemas de calentamiento de procesos incluyen sistemas de combustión que funcionan con combustibles fósiles y biomasa; sistemas eléctricos; y sistemas de intercambio y recuperación de calor. Los sistemas de calentamiento de procesos también incluyen sensores, controles, equipos para el manejo de materiales, controles de seguridad y equipos de seguridad. Alrededor del 90 % de la energía de calentamiento de procesos viene de la combustión de combustibles fósiles; el suministro eléctrico supone el resto. Los procesos avanzados, diseños mejorados, y las ganancias de eficiencia térmica son de ayuda para reducir los impactos ambientales de las emisiones relacionadas con la combustión.
Potencial de ahorros
Entre el 15 y el 85 % de la energía suministrada a los equipos de calentamiento industrial se usa para calentamiento; el resto a menudo se pierde – por ejemplo, en gases de escape tales como los de los humos. Sin embargo, las tecnologías de recuperación de calor de hoy permiten que al menos una parte de esta energía sea reutilizada.
Lo primero que debemos comprobar en un sistema de calentamiento es que los quemadores y otros equipos de combustión están operando a eficiencia pico, posteriormente es importante reducir las pérdidas de calor y encontrar la forma de reutilizar el calor de los residuos. Estos tres grupos de medidas son las más beneficiosas que podemos llevar a cabo.
Mejorando la operación de los sistemas de calentamiento de plantas de proceso podemos conseguir ahorros significativos. A menudo, las mejores oportunidades de ahorro se consiguen en los procesos a más altas temperaturas. Pero el ahorro puede conseguirse en todos los rangos de temperatura en la planta.. Algunas medidas de eficiencia, tales como el precalentamiento del aire de la combustión han reducido el uso de energía térmica en planta tanto como un 30 %.
Oportunidades de ahorro
Algunas de las oportunidades típicas para incrementar la eficiencia de los sistemas térmicos del proceso son las que indicamos a continuación:
Generación de calor
  • Control del ratio aire-a-combustible.
  • Precalentamiento del aire de combustión.
  • Aire de combustión enriquecido en oxígeno.


Transferencia de calor
  • Transferencia de calor mejorada con quemadores y controles avanzados.
  • Mejora de la transferencia de calor en hornos.

Recuperación de calor
  • Fluido o carga precalentada-
  • Uso del calor en cascada
  • Uso de calderas de recuperación de calor de residuos o calentamiento de fluidos.
  • Uso de enfriamiento por absorción.
  • Uso de ciclos de Rankine orgánicos para producir electricidad.

Tecnologías de apoyo
  • Instalar sistemas de combustión high-turn.
  • Uso de configuración de temperatura de calentamiento programada para operación en carga parcial.
  • Controlar el oxígeno del gas de los humos, hidrocarburos no quemados y monóxido de carbono.
  • Uso de controles de presión de hornos.
  • Localizar sensores correctamente.


Bibliografía: Save energy now in your process heating systems. Industrial Technologies Program. U.S. Department of Energy.
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