Ultrasonido. Para un manejo energético mas eficiente de la planta. Gus Velásquez SDT North America. Copyright SDT North America -

Transcripción

1 Ultrasonido Para un manejo energético mas eficiente de la planta Gus Velásquez SDT North America 1

2 Porque optimizar el consumo? Razones Ambientales Razones Económicas 2

3 Razones ambientales Como esta afectando mi empresa el medio ambiente? Cual es la huella de Carbón de mi empresa? 3

4 Efecto Invernadero Gases de invernadero H 2 O (vapor) CO 2 CH 4 O 3 Otros 4

5 Energía y Contaminación CO 2 producido por cada Kwatt- hora Combustible Carbón Combustóleo Gas Kilogramos Valores aproximados 5

6 Energía y Contaminación Como estas políticas van a afectar mi empresa? Los Gobiernos están legislando sobre políticas para afrontar el problema 6

7 Razones Económicas No estamos solos en el mercado 7

8 Razones Económicas Si la Empresa no es rentable Desaparece 8

9 Energía para procesos Electricidad Calor Compra a generadores Genera internamente Resistencias eléctricas Vapor Combustóleo Gas Carbón (otros) Gases combustión 9

10 Energía utilizada por sectores Industria BTUs entra BTUs Usa Plásticos (65%) Textiles (62%) Cemento (77%) Químicos (68%) Refinerías (70%) Alimentos (64%) Unidades en trillones de BTUs por año para el sector industrial Información de DOE USA 10

11 Energía perdida en el proceso Sector Plásticos Pago 1 Kwatt-hr Uso 0.65 Kwatt-hr 11

12 Ultrasonido Como puede ayudarle la tecnología del Ultrasonido? 12

13 Que es el ultrasonido - Se refiere a ondas de sonido con frecuencias por encima del umbral de audición humano, el cual es 20,000 ciclos por segundo (20 Khz..) - No tiene limite superior definido - Son ondas de sonido de corta longitud, baja energía que rebotan fácilmente 13

14 Que es el ultrasonido Frecuencia audible Baja Frecuencia (<20 khz) Longitud de onda grande 19 mm 17 mts Fuerte, Omni direccional Frecuencia ultrasónica Alta Frecuencia (> 20 khz) Longitud de onda pequeña 3 mm 16 mm Baja energía, Direccional 14

15 Como trabaja un colector US Convierte inaudible a audible demodulación / heterodino Mantiene la representación del ultrasonido Mide la intensidad de la señal ultrasónica en db 15

16 Origen de señales ultrasónicas Turbulencia Fricción Electricidad Fugas aire comprimido Trampas de vapor Válvulas mal cerradas Rodamientos Engranajes Acoples Descarga de corona Arcos Fugas de corriente 16

17 Fugas de aire comprimido 17

18 Problemas para detectar fugas Innumerables puntos en los sistemas que son propensos a tener fugas No se ven En ambientes ruidosos prácticamente no se escuchan por el ruido de fondo Cuando se escuchan es difícil identificar el origen 18

19 Costos asociados a las fugas Costo de comprimir el aire Energía eléctrica para el compresor Tratamiento del aire según aplicación Mantenimiento al compresor y sistemas Fluctuaciones de la presión Irregularidad de los procesos 19

20 Costo electricidad Potencia motor: 100 HP (74.57 Kwatt) Eficiencia plena carga: 90% Capacidad: 560 CFM (15.85 mt 3 /min.) Horas operación año: 5,000 Costo energía: 0.10 $ /Kwatt-hr. Costo anual = 100HP*0.746*0.1*5,000/0.9 Costo anual = 41,400 $ CO 2 producido al año = 248 ton (termogas) 20

21 Aire que se pierde en una fuga 90 psig Ø = 1.6 mm Se pierden 0.14 m 3 /minuto 21

22 Costo anual de la fuga Compresor 100 HP Presión en la línea 90 psig Diámetro del orificio de la fuga 1.6 mm Sistema opera horas /año Volumen de aire perdido mt 3 Costo electricidad para suplir fuga $ 365 Horas adicionales de operación para suplir fuga 44 22

23 Aire para proceso Fugas Aire para proceso Como esta la Industria? 100% Actual 70% Deseable 90% 30% 10% Fugas 23

24 Aire para proceso Fugas Aire para proceso Cual es el ahorro? Actual Deseable 100% 70% 90% Ahorros de $ 8,280 /año 30% 10% Fugas Compresor 100 HP, 90% eficiencia y costo 0.1 $ Kw.-HR, 5,000 HR. 24

25 Inspección con Ultrasonido Es el método mas rápido ya que el colector detecta únicamente las señales de alta frecuencia que genera la turbulencia de la fuga El sonido de una fuga es muy característico e inconfundible 25

26 Trampas de Vapor 30% de la energía para procesos proviene de vapor. El 9% de la energía total consumida en USA es usada para sistemas de vapor 26

27 Trampas de Vapor Son válvulas automáticas que se abren para drenar condensados y aire y se cierran para el vapor 27

28 Problemas cuando fallan Falla abierta Se pierde vapor Costo combustible Costo químicos Falla cerrada No se drena el condensado Golpe de ariete Baja eficiencia térmica 28

29 Vapor desperdiciado Diámetro orificio trampa Vapor perdido (lbs/hr) Presión del vapor (psig) / / / / / ,072 Eficiencia 80% - 5,000 HR/año 9 $/1 MM BTU Nivel del mar 29

30 Costo del Vapor Diámetro orificio trampa Costo anual $ (5,000 hrs) Presión del vapor (psig) / / ,310 3/16 1,338 4,835 6,758 12,362 1/4 2,378 8,596 12,014 21,977 3/8 5,351 19,342 27,031 49,448 Eficiencia 80% - 5,000 HR/año 9 $/1 MM BTU Nivel del mar 30

31 Inspección de trampas con US El ciclo de operación de la trampa va a generar señal ultrasónica intermitente Trampa abierta > sonido US Trampa cerrada > no sonido 31

32 Inspección de trampas con US Escuche como suena cada trampa 32

33 Trampas operando bien Trampas fallando Trampas trabajado bien Que puedo ahorrar Actual Deseable 100% 85 % 95% Ahorros de $ 96,710/año 15 % 5% CIBO 100 trampas de 3/8, 100 psig y el sistema trabaja 5,000 hrs./año 5 fallan abiertas 33

34 Fricción Rodamientos Engranajes El movimiento relativo entre superficies produce fricción Acoples 34

35 Problemas con la fricción Causa Desgastes Incrementa la temperatura 35

36 Problemas con la fricción Incremento de temperatura Desperdicio de energía 36

37 Fricción & Temperatura Calor que se pierde en una chumacera Condiciones normales Masa 9.8 lbs Temperatura inicial : 20 o C Temperatura trabajo : 40 o C Calor especifico Hierro: BTU/lb. o C Q = mcpδt Q = (9.8lb)(0.193BTU/lb. o C)20 o C Q = 37.8 BTU = kwatt-hr 37

38 Fricción & Temperatura Calor que se pierde en una chumacera Condiciones con 20 o C por encima Masa 9.8 lbs Temperatura inicial : 20 o C Temperatura trabajo : 60 o C Calor especifico Hierro: BTU/lb. o C Q = mcpδt Q = (9.8lb)(0.193BTU/lb. o C)40 o C Q = BTU = kwatt-hr ΔQ = kwatt-hr 38

39 Fricción & Ultrasonido Todos los rodamientos independiente de su estado emiten señales ultrasónicas detectables 39

40 Fricción & Operación Curva de Stribeck Fricción Optimo (µ*rpm)/carga # de Hersey 40

41 Fricción & Ultrasonido Lubricación limite Coef. Fricción 0.12 Curva de Stribeck Intensidad Fricción Optimo Lubricación hidrodinámica Coef. Fricción (µ*rpm)/carga # de Hersey 41

42 Como ayuda el Ultrasonido Intensidad Determinar el punto optimo - Periodo de relubricación - Cantidad de lubricante Nivel alarma Línea base Tiempo 42

43 Resumen de Beneficios $ 1 fuga de aire 1.6 mm en línea de 90 psig 1 trampa falla abierta 3/8 a 100 psig 1 rodamiento mal lubricado $ 365 $ 5,361 $$$ En base a 5,000 hrs. de operación de la planta 43

44 Preguntas??? Gracias por su atención 44