Oportunidades para la recuperación de energía residual en la industria (8ª PARTE)

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GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA A PARTIR DEL CALOR RESIDUAL

La generación de energía eléctrica del calor residual típicamente implica el uso de calor residual de las calderas para crear energía mecánica que impulsa un generador de energía eléctrica. Si bien estos ciclos de energía están bien desarrollados, nuevas tecnologías se vienen desarrollando que pueden generar electricidad directamente del calor, tales como la generación termoeléctrica y piezoeléctrica. Cuando consideremos las opciones de generación de energía eléctrica para la recuperación de energía calorífica residual, un importante factor que debemos tener en mente son las limitaciones de la termodinámica en la generación de energía eléctrica a diferentes temperaturas. La eficiencia de la generación de energía eléctrica es profundamente dependiente de la temperatura de la fuente de calor residual. En general, la generación de energía eléctrica del calor residual ha sido limitado solamente a fuentes de energía térmica residual de media a alta temperatura. Sin embargo, los avances en los ciclos de potencia alterna pueden incrementar la factibilidad de generación a bajas temperaturas. Si bien la eficiencia máxima a estas temperaturas es más baja, estos sistemas pueden todavía ser económicos en la recuperación de grandes cantidades de energía del calor residual.

Oportunidades para la recuperación de energía residual en la industria (7ª PARTE)

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Intercambio de calor a baja temperatura

Economizadores profundos

Los economizadores están diseñados para enfriar el gas de escape a 65-71 ºC y resiste la condensación de ácido depositando en su superficie. Los diseños incluyen las siguientes opciones:

• Instalar una sección de usar y tirar en el extremo frío del economizador. El tubo en el extremo frío se degradará con el tiempo y se requiere reemplazamiento repetidamente. La frecuencia de las sustituciones dependerá de la composición del gas de los humos y del material de construcción.
• Diseño del economizador con tubos de acero inoxidable. El acero inoxidable puede resistir gases ácidos mejor que el acero suave típicamente usado en construcción.
• Usando acero al carbón para la mayoría del intercambiador de calor, pero usando tubos de acero en el extremo frío donde ocurrirán depósitos de ácido.
• Usando intercambiadores de calor de tubos de vidrio (principalmente para aplicaciones de gas-gas tales como los precalentadores de aire).
•  Usando materiales avanzados tales como el Teflon.

Oportunidades para la recuperación de energía residual en la industria (6ª PARTE)

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Economizadores/intercambiadores de calor de tubos con aletas

Los intercambiadores de calor de tubo con aletas se usan para recuperar calor de los gases de escape de baja a media temperatura para calentamiento de líquidos. Las aplicaciones incluyen precalentamiento del agua de alimentación de las calderas, líquido de proceso caliente, agua caliente para el calentamiento del espacio, o agua caliente doméstica. El tubo con aletas consiste en un tubo redondeado con aletas fijadas que maximizan el área y las tasas de transferencia de calor. El líquido fluye a través de los tubos y reciben calor de los gases calientes que fluyen a través de los tubos.

Cálculo de la efectividad de un intercambiador de calor

El cálculo de la efectividad de un intercambiador de calor permite a los ingenieros predecir la forma cómo va a realizarse un nuevo trabajo. Esencialmente, esto ayuda a los ingenieros a predecir la temperatura de salida del chorro sin una solución de ensayo y error.

Dos métodos son comúnmente usados para calcular la efectividad, ecuaciones y gráficas. Las ecuaciones se muestran a continuación:

La desalinización de agua con energía solar comienza en Chile

Desde hace miles de años la gente ha usado el calor del sol para desalinizar agua mediante un proceso de evaporación relativamente simple. El método de destilación solar directa tiene por tanto una larga historia, con evidencias de que fue usado por los marineros griegos y los alquimistas persas. Este método se usa hoy en día en muchas pequeñas plantas de desalinización básicas, siendo útil a pequeña escala, pero el método está limitado en ambientes agrícolas, industriales y urbanos modernos.

En los últimos años, se ha puesto una gran atención a los métodos de desalinización solar directa usando tecnología fotovoltaica junto con ósmosis inversa y destilación de efecto múltiple. Estas tecnologías tienen el potencial de operar a una escala mucho mayor.

Método de cálculo de los sistemas de recuperación de calor industrial

En varias ocasiones hemos hablado de los sistemas de recuperación de calor, utilizados para capturar el aire de escape de algunas partes de los edificios  y utilizar la energía para preacondicionar el aire antes de entrar en el edificio.

Los sistemas de recuperación de calor para aplicaciones de confort pueden en general ser categorizados como:

• Sistemas de calor sensible (sólo bulbo seco).
• Sistemas de calor total (bulbo húmedo – calor sensible más calor latente).

El cálculo de U en los intercambiadores de Calor

Él área de superficie A de un intercambiador de calor requerido para un servicio viene determinada por:

Donde:

Q = Tasa de transferencia de calor

U = Coeficiente de transferencia de calor total medio

∆Tm = Diferencia de temperatura media.

Para un servicio de transferencia de calor dado con tasas de caudal másico y temperaturas de entrada y salida conocidas la determinación de Q es fácil y ∆Tm puede ser fácilmente calculada si se selecciona una disposición de caudal (ej. diferencia temperatura media logarítmica para caudal en contracorriente o cocorriente. Esto es diferente para el coeficiente de transferencia de calor total. La determinación de U es a menudo tediosa y necesita datos no todavía disponibles en etapas preliminares de diseño. La siguiente es una tabla con valores para diferentes aplicaciones y tipos de intercambiadores de calor.

Ecuaciones para el cálculo de procesos con bombas centrífugas (4ª PARTE)

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13.      Elevación de altura actual de una bomba o un ventilador

Usando la ecuación de la energía la elevación de altura a través de una bomba o ventilador puede ser expresada como:

Donde:

• ha = Elevación de altura actual.
• p = Presión.
•  h = altura de elevación.
• γ = ρ g = peso específico
• v = Velocidad
• g = Aceleración de la gravedad.

Ecuaciones para el cálculo de procesos con bombas centrífugas (3ª PARTE)

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6.      Convirtiendo altura en presión

Las curvas de una bomba en metros de altura pueden convertirse en presión – bar – por la siguiente expresión:

Donde:

h = Altura (m)

p = Presión (bar)

SG = Gravedad Específica

El problema de la caída de voltaje en las instalaciones eléctricas

Las caídas de voltaje pueden llevar a enormes problemas – por ejemplo, a la caída de los procesos de producción y a problemas de calidad del proceso o producto. Tales caídas de voltaje pueden producirse mucho más frecuentemente que las interrupciones, sin embargo en muchos casos no son identificadas. Los efectos comerciales de las caídas de voltaje son seriamente desestimados una y otra vez. ¿Pero qué es exactamente una caída de voltaje? ¿Puede una caída de voltaje prevenirse o debemos intentar limitar los daños mediante una identificación a tiempo. Estos tópicos son tratados en este artículo.