EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR

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1 UPME

2 ELABORADO POR: UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO GRUPO DE GESTIÓN EFICIENTE DE ENERGÍA, KAI: DR. JUAN CARLOS CAMPOS AVELLA, INVESTIGADOR PRINCIPAL. MSC. EDGAR LORA FIGUEROA, COINVESTIGADOR. MSC. LOURDES MERIÑO STAND, COINVESTIGADOR. MSC. IVÁN TOVAR OSPINO, COINVESTIGADOR. ING. ALFREDO NAVARRO GÓMEZ, AUXILIAR DE INVESTIGACIÓN. UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE GRUPO DE INVESTIGACIÓN EN ENERGÍAS, GIEN: MSC. ENRIQUE CIRO QUISPE OQUEÑA, COINVESTIGADOR. MSC. JUAN RICARDO VIDAL MEDINA, COINVESTIGADOR. MSC. YURI LÓPEZ CASTRILLÓN, COINVESTIGADOR. ESP. ROSAURA CASTRILLÓN MENDOZA, COINVESTIGADOR. ASESOR MSC. OMAR PRIAS CAICEDO, COINVESTIGADOR. UN PROYECTO DE LA UNIDAD DE PLANEACIÓN MINERO ENERGÉTICA DE COLOMBIA (UPME) Y EL INSTITUTO COLOMBIANO PARA EL DESARROLLO DE LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA. FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS (COLCIENCIAS).

3 CONTENIDO Pág. 1. ANÁLISIS DE SISTEMA DE VAPOR MEDICIONES Y PRUEBA DE COMBUSTIÓN EN LOS GENERADORES DE VAPOR 1 1. PREPARACIÓN MEDICIONES DIFERENTES OPCIONES DE PRUEBA INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN TOMA DE MEDICIONES Mediciones de Condiciones del Medio Ambiente Generdores de Vpor Análisis de Gses Flujo de Agu de Alimentción Cntidd de Purg Continu Crcterístics del Combustible Fugs en Trmps Mediciones en Superficies Clientes CÁLCULOS DE LA EFICIENCIA DEL GENERADOR DE VAPOR Método de Pérdids de Clor Método de Entrds y Slids FORMULARIO PARA CÁLCULOS Cálculo de l Eficienci Blnce de Clor en el Generdor de Vpor Vpor y Agu de Alimentción Pérdids en el Generdor de Vpor EFICIENCIA MEDIA PESADA PÉRDIDA DE CALOR EN LÍNEAS Y TUBERÍAS Cálculo de l Pérdid de Clor en Línes (Tuberís) Cálculo de l Pérdid de Clor en Tnques (Superficies Plns) PÉRDIDA DE CALOR EN TRAMPAS PARA VAPOR Y FUGAS Trmps pr Vpor Fugs GUÍA DE MEDIDAS DE AHORRO DE ENERGÍA PÉRDIDAS EN ACCESORIOS EN TUBERÍAS EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR i

4 1. ANÁLISIS DE SISTEMAS DE VAPOR El vpor de gu es uno de los medios de trnsmisión de clor de myor efectividd, y su fácil generción y mnejo lo hn situdo como uno de los servicios uxilires más difundidos en l industri. En los dignósticos energéticos, se hn encontrdo grndes potenciles de horro en l generción y distribución de vpor, que vn desde 5 hst 0% del consumo de combustible. El presente documento contiene informción bse ser empled pr evlur energétic y económicmente el potencil existente en sistems de generción y distribución vpor. L informción contenid se encuentr dividid en: 1. MEDICIONES. En l prte correspondiente mediciones, se trtn de spectos básicos de instrumentción como ls mediciones que son requerids pr relizr evluciones, l form de relizrls y métodos lterntivos pr el cso de que no se cuente con los instrumentos necesrios o con l posibilidd de tomr l medición.. MÉTODOS DE CÁLCULO. Dd l ceptción escl interncionl del código de pruebs de potenci de l Americn Society of Mechnicl Engineers (ASME PTC 4.1); este fue tomdo como referenci pr el cálculo de l eficienci en generdores de vpor, utilizndo los métodos de pérdids, y el de entrds y slids (Directo). 1.1 MEDICIONES Y PRUEBAS DE COMBUSTIÓN EN LOS GENERADORES DE VAPOR. L medición en un dignostico energético, es un etp que, medinte l instrumentción decud, experienci, buen criterio, progrmción, nálisis, coordinción y plneción propids, permite dr seguimiento l flujo y distribución de energí en sus procesos de trnsformción y estblecer un blnce en cd etp y en culquier tiempo. Aún cundo ls plicciones, usos finles, fuentes de pérdid y forms de l energí son numeross, conceptulmente los procesos siguen ptrones bien estblecidos y sencillos en sus trnsformciones de energí químic térmic mecánic eléctric. Pr l medición, se prte del conocimiento de los prámetros que intervienen en cd etp de trnsformción, de los efectos que el cmbio produce en ellos y de los ptrones que siguen esos cmbios. L clidd del dignóstico energético, y por lo tnto l efectividd de ls medids que se recomienden, dependerá de l precisión, exctitud, form y condiciones en que ls mediciones sen tomds, por lo que hbrá que cuidr l vrición entre EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 1

5 lecturs y pr un serie de lecturs del mismo prámetro y bjo ls misms condiciones, se esperrín vlores similres, en cso contrrio se deberán nlizr buscndo el origen de l vrición; mediciones de l mism vrible y bjo ls misms condiciones deberán mostrr vlores con poc vrición, en cso contrrio ls lecturs deberán desechrse y se tendrán que repetir ls mediciones hst obtener l precisión decud. Otro specto importnte es el punto donde se tomen ls mediciones.. Propósito de ls Pruebs y Mediciones. Ls pruebs y mediciones tendrán como objetivo, conocer el comportmiento energético de l unidd, por lo que será importnte y necesrio representr o reproducir ls condiciones y régimen de operción que normlmente se tienen durnte l myor prte del tiempo en servicio, en l unidd que se prueb. Los prámetros principles medir serán quellos cuy influenci es importnte o determinnte en los cálculos de eficienci o rendimiento energético de l clder, y de éstos, quellos con myor exigenci en l precisión serán los que en form direct o en myor proporción prticipen en el cálculo de pérdids. b. Condiciones Desebles de Prueb. L cmpñ de mediciones y pruebs nos present tmbién l oportunidd de determinr, demás del rendimiento energético, l cpcidd rel de generción y l identificción de áres de mejor opertiv o de fctores limitntes pr obtener l generción máxim y óptim del generdor de vpor, por lo que será recomendble revisr y de preferenci comprobr que sen prevists en l plneción de cmpñ de mediciones como mínimo ls condiciones que se dn l finl. c. Pruebs Diferente Régimen. Aún cundo serí deseble conocer el comportmiento de un clder en tod su gm de cpciddes, est condición y ls posibiliddes práctics de conseguirlo son poco comunes por lgun, entre otrs, de ls siguientes rzones: Condiciones determinntes por demnd de usurios principles del vpor. Perfil de crg constnte. Imposibilidd por deterioro o derrteo de l unidd pr lcnzr su cpcidd nominl. Problems con sistems o equipos uxilires. Ajustes o problems de potenci del sistem de control. Sobredimensionmiento de ls uniddes. Diseño originl inpropido del generdor de vpor. EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR

6 1. PREPARACIÓN DE LAS MEDICIONES. Se sugiere que previmente l prueb en que se relizrán ls mediciones, se mnteng l crg del generdor de vpor durnte un lpso de un hor pr que los prámetros: presión, tempertur y flujo se estbilicen. A prtir de los 30 minutos, se tomrán lecturs pr verificr l estbilidd y en el cso de que ést se hy logrdo, se procederá inicir l prueb. Antes de relizr ls pruebs y ls mediciones correspondientes, es conveniente relizr un inspección complet l sistem pr verificr l operción de todos los instrumentos, incluyendo los equipos portátiles. El equipo de trbjo drá indicciones l personl que prticiprá en ls mediciones y en l prueb. Con el propósito de que todos los dtos necesrios pr el cálculo sen obtenidos. Ls pruebs se relizrán de ser posible, l 50% (crg bj), 75% (crg medi) y l 100 % (crg máxim de trbjo), de cuerdo l proceso productivo. Cd prueb se relizrá durnte un hor y se tomrán mediciones cd 15 minutos, ls que se registrrán en los formtos correspondientes. Los vlores medidos no deben tener discrepncis myores del 5% entre sí en cd prueb, pues de lo contrrio ést tendrá que repetirse. 1.3 DIFERENTES OPCIONES DE PRUEBA. L medición plnte un problem diferente pr cd plnt de cuerdo con el servicio, ls necesiddes y l clidd requerid del vpor por los usurios en plnt, sin embrgo hy un serie de opciones o rtificios que pueden ser empledos por el consultor o ejecutor de ls pruebs y de los cules, sin que esto se limittivo, se exponen continución lgunos. 1. Distribución de Crg. Ls plnts que cuentn con más de un unidd en disponibilidd; y se en servicios todos o con unidd en reserv tendrán siempre posibiliddes de operr con otrs uniddes pr logrr el nivel desedo en cd crg o régimen selecciondo pr medición. Esto prticulrmente resuelve los problems de lt crg en el cso de l reserv y de lt o bj crg en el cso de usr otrs uniddes en servicio. Lo nterior sin embrgo estblece el concurso de vrios condicionntes, entre otros: que ls clders limenten l mismo sistem, que operen l mism presión de trbjo, que no sen de cpciddes muy distints, etc.. Progrmción de Acuerdo con el Perfil de Crg Norml. Est opción normlmente requiere de un tiempo más mplio en l ejecución de l cmpñ de mediciones y que pr tener representdos diferentes niveles de crg debe justrse l perfil de un período típico de operción que EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 3

7 incluy los vlores mínimo y máximo de crg en l plnt y ese período puede ser dirio, semnl, mensul, etc. 3. Progrm de Pruebs con Producción Progrmd. Si el perfil y procesos normles de producción no permiten representr los niveles de crg en tod l gm desed, hy l posibilidd de convenir temporlmente y por mínimo tiempo posible, lguns operciones del proceso y se pr desplzr un operción respecto de otr o pr hcerls coincidir. Lo nterior puede convenirse, en fechs, hors y durción, con los responsbles crgo de producción y de áres específics de proceso y permitirá relizr ls pruebs en menor tiempo que en l opción nterior. 4. Vrición del Régimen de Combustión Independientemente de l Generción de Vpor. En muchos csos podrá relizrse l operción de vrir temporlmente el régimen de combustión de un clder y relizr mediciones de combustión diferentes regímenes entre el mínimo y el máximo independientemente de l generción de vpor instntáne. Lo nterior es posible de cuerdo con los siguientes rzonmientos: L grn myorí de ls clders industriles, medins y pequeñs, en cpciddes de generción nominles de 500 CC y menores están equipds con sistems de control de combustión tipo posiciondor - prlelo y control de dos posiciones y un elemento pr el sistem de gu de limentción (o de nivel). Ls clders tienen lmcenmiento o inerci térmic que pueden decudmente provechr por períodos cortos. El control de gu de limentción, por otro ldo, oper en form independiente y únicmente obedece señles de rrnque y pro de l bomb de limentción, trvés de señles de un interruptor en el csco (envolvente - corz - cuerpo) o domo de l clder según el tipo. En el cso de control de combustión, lo nterior signific, que pr cd vlor de presión, dentro de l bnd de desviciones permisible del control de presión de vpor, corresponde un posición ngulr del eje mestro y pr cd ángulo de l mnivel de éste hy un posición fij del mecnismo de lev/seguidor o mnivel en l válvul de control, según el tipo de combustible correspondiente con un posición fij de ls compuerts de registros y de regulción de ire. Un buen número de clders tienen controles de gu de limentción de dos posiciones (dentro-fuer) cuys crcterístics e influenci en el EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 4

8 control de combustión pueden provechrse decudmente pr ests mniobrs. Est configurción permite el operr por períodos cortos, el control de combustión diferente régimen de fuego independientemente que se teng lt o bj evporción en l clder. Ls clders pueden operrse mnulmente y conseguir un situción fvorble de combinción, presión de vpor-nivel de gu decud pr l operción por corto tiempo un régimen de combustión distinto l de l generción instntáne. Además en clders medins y pequeñs l estbilidd en ls condiciones de combustión y nálisis de gses puede logrrse en pocos minutos, sí como l tempertur con un fctor de corrección que no influye en l vercidd de los resultdos. Si se nlizn los conceptos nteriores se entenderá que es reltivmente fácil operr mnulmente, y se con desconexión de mecnismos mestros o sin necesidd de éstos y logrr prácticmente culquier nivel de régimen de combustión, dentro de ls cpciddes del sistem, pr obtener un informción complet de ls uniddes y logrr un dignóstico decudo. Lo nterior se consigue vrindo mnulmente el nivel o régimen de combustión desde el tblero de control, cundo se tiene control mnul remoto, o bien desconectndo el vrillje del servomotor de control de presión, que permit operr mnulmente el eje mestro l ángulo o posición que requiere el régimen de combustión desedo. Est condición permite obtener mediciones confibles de combustión y nálisis de gses pr culquier condición de crg prácticmente culquier generción de vpor y con bjo mrgen de error en l tempertur de gses. Lo nterior es más cierto en ls clders de tubos de humo, ls que por otrs prte, permiten tmbién un mrgen en tiempo de ests condiciones de crg fictici dd l myor relción de lmcenmiento de gu producción de vpor con respecto ls clders de tubos de gu. En los csos de clders con sistems de control más elbordo como el posiciondor en serie, tmbién se plic lo nterior y cundo ls clders están equipds con control modulnte de gu de limentción, ests operciones tmbién pueden relizrse con myor precisión y seguridd. EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 5

9 Tbl 1. List de Mediciones y Lugres Donde se vn Efectur. MEDICIÓN Tempertur mbiente de bulbo seco Tempertur mbiente de bulbo húmedo Humedd reltiv Presión brométric Chimene Análisis de gses Tempertur de gses de escpe Agu de limentción Flujo Tempertur Presión Conductividd Vpor Flujo Tempertur Presión Combustible Flujo Tempertur Aire Tempertur del ire quemdores Tempertur de superficie Dimensiones del equipo o tuberí Diámetro de fug Presión del vpor fugdo Tempertur de l fug Tempertur Presión Flujo Sonido emitido por el flujo de vpor Sonido emitido por el flujo de condensdo Sonido emitido por fll del dispositivo interno de l trmp de vpor. Temperturs y presiones de trbjo MEDIO AMBIENTE LUGAR Áre donde se loclice el sistem de generción y distribución de vpor. (Punto No. 9) GENERADOR DE VAPOR En lgún lugr de l tuberí, lo más cercno posible l cuerpo de l clder, pr evitr que l medición se ve fectd por posibles infiltrciones de ire. (Punto No.,3 ó 4) En l instrumentción loclizd l descrg de l bomb de gu de limentción y en el tnque de gu de limentción. (Punto No. 1 ó 10) En l instrumentción loclizd en el generdor de vpor, o en el cbezl de distribución de vpor. (Punto No. 8) En el tnque de dí, l descrg de l bomb del combustible o en l cset del suministro de combustible. (Punto No. 6 u 7) En curto de máquins. En el ducto de ire o l slid del clentdor de ire. (Punto No. 5) TUBERÍA, TANQUES Y DEPÓSITOS Superficie o pred del equipo que se trte, En el cuerpo del equipo que se trte. FUGAS En el lugr donde se detecten. PURGAS Cbezles de distribución o instrumentción loclizd en tnques. (Punto No. 11) TRAMPAS DE VAPOR Tuberí ntes de l trmp Tuberí de descrg de l trmp En el cuerpo de l trmp de vpor EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 6

10 Quemdor Figur 1. Digrm Simplificdo del Generdor de Vpor. Chimene Ventildor de tiro inducido Fuente de clor 9 4 Clentdor Preclentdor de ire con vpor Ventildor de tiro forzdo de ire Fronter del generdor de vpor 3 Economizdor 10 Agu de limentción Sopldor de hollìn o servicios de vpor uxilir 1 11 Purgs Domo Agu de temperción Sobreclentdor 8 Vpor principl Aire pr combustión 5 6 Atemperdor 7 Clentdor de combustible líquido Combustible líquido Combustible gseoso EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 7

11 1.4 INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN. Los principios básicos que l medición emple son sencillos y sólidos, su conocimiento es fundmentl pr interpretr con buen criterio los resultdos que se obtengn y el levntmiento en ls plnts de industri medi; puede requerir lgunos dís de esfuerzo de buen ingenierí. L selección del equipo propido pr mediciones y el uso efectivo que se hg de él, son muy importntes en el progrm de conservción de energí y deben considerrse en ls etps iniciles de éste. Pr un decud selección del equipo, tome en cuent spectos y condiciones reles de servicio, y considere los siguientes fctores:. Resistenci l intemperie, tempertur, corrosión, brsión l medio, vibrciones e impcto en el uso norml del equipo. b. Fctibilidd de instlción, espcio requerido y necesidd de interrumpir el proceso. c. Fuente de energí y costos requeridos pr su operción. d. Costos iniciles de entrenmiento, refcciones y servicio. e. Rngo de vlores medidos, protección contr vriciones súbits. f. Generlmente l verstilidd y l efectividd tienen signos opuestos. g. Precisión del prto. El conocimiento de fenómenos físicos y químicos; y el comportmiento de mteriles y fluidos, mplín el horizonte de posibiliddes de medición y l gm de hbiliddes de l instrumentción disponible. 1.5 TOMA DE MEDICIONES. Es frecuente que los regímenes de energí no puedn ser medidos directmente y se clculen prtir de mediciones de prámetros como presión, voltje, tempertur, mperje, nálisis u otros Mediciones de Condiciones del Medio Ambiente. Se tomrán en el curto de máquins junto l generdor de vpor. Tempertur de Bulbo Seco: Corresponde l tempertur norml del mbiente y es medid por un termómetro de bulbo o culquier otro tipo. EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 8

12 Tempertur de Bulbo Húmedo: Corresponde l tempertur medid por un psicrómetro (termómetro similr l nterior pero con un mech o lgodón mojdo en l prte sensible por donde se hce circulr ire del mbiente). Humedd Reltiv: Se determin con l tempertur de bulbo seco y húmedo usndo tbls psicrométrics o con un psicrómetro. Presión Brométric: Se determin con un brómetro, brómetro neroide o conociendo l elevción del lugr y consultndo tbls. Fórmul proximd pr determinr l presión brométric de un lugr conociendo su elevción sobre el nivel del mr, válido entre 500 y 4000 m. Donde: Presión h 500 Brométric 10, P: Presión brométric en m column de gu. h: Elevción del lugr en m. Método Alterntivo: Se podrá usr l presión brométric del lugr determind por ls Normles Climtológics, del Servicio Meteorológico Ncionl Generdor de Vpor Flujo de Vpor: Su medición se reliz por medio de medidores de flujo (de tobers, orificio) instldos en l tuberí de slid del generdor de vpor o en el rml de l red de distribución en los puntos o secciones convenientes. Métodos Alterntivos: 1. Pr el cso específico de producción de vpor de un generdor se medirá l vrición de nivel en el tnque de gu de limentción, mnteniendo cerrds l purg continu y de superficie del generdor de vpor durnte l medición.. En lgunos csos, se puede estimr el flujo de vpor si se conoce: l potenci demndd rel, el modelo y el diámetro del impulsor de l bomb del gu de limentción l generdor de vpor; el flujo se determin de cuerdo l presión de descrg promedio de l bomb, potenci requerid por l bomb y utilizndo ls curvs proporcionds por el fbricnte de l mism. EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 9

13 3. Medinte l medición y l sum del condensdo que sle de los equipos los cules se les suministr vpor, y gregndo el gu de repuesto y ls pérdids en distribución. Est medición se relizrá en el tnque de condensdos midiendo l vrición de su nivel, demás de cerrr tods quells válvuls que pudiern fectr l medición. 4. Con l medición del gu de limentción. Tempertur del Vpor: Por medio de termómetro y instldo en l tuberí de slid del generdor de vpor, en el cso de tener medición de tempertur en los tbleros de control o en gráficos, podrán tomrse dichos vlores. Métodos Alterntivos: 1. Si se trt de vpor sturdo que es el más común; con l medición precis de presión y el uso de tbls de vpor podemos obtener el vlor de este prámetro.. Si se trt de vpor sobreclentdo y no existen termómetros en el generdor de vpor, cbezles, equipos que reciben el vpor o curto de control, un lterntiv empíric es medir l tempertur en un punto conveniente que este desnudo y limpio, y sumr 15 C. Presión del Vpor: Por medio de un mnómetro y instldo en l tuberí de slid del generdor de vpor. Método Alterntivo: 1. Si se trt de vpor sturdo, se puede determinr si se conoce su tempertur, medinte tbls de vpor Análisis de Gses Por medio del nlizdor de gses de combustión Orst o nlizdor electrónico de gses de combustión, se deberán tomr muestrs diferentes penetrciones del ducto de escpe de gses. En cso de que no existn los puertos pr relizr ls mediciones correctmente, no sirven los que se encuentrn pr ls mediciones de Semrnp, porque se encuentrn lejdos de l fuente; se puede hcer un orificio de tom de muestrs en el ducto de descrg de gses, cuidndo que éste no se loclice en puntos donde exist infiltrción de ire o cmbio de dirección del flujo de gses. Se recomiend relizr este orificio l slid del generdor de vpor. EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 10

14 Tempertur de Gses: Por medio de un termómetro o termopr en el mismo orificio donde se tomó l muestr de gses. Es recomendble que tmbién se relice l medición diferentes penetrciones del ducto, con el objeto de obtener l tempertur promedio de los gses. En el cso de utilizr un nlizdor de gses electrónico, éste y incluye l sond de tempertur junto con l de gses Flujo de Agu de Alimentción Por medio de medidores y instldos: pueden ser tobers, orificios o medidores de flujo de desplzmiento positivo. Tmbién se podrán utilizrse prtos de medición ultrsónicos. Método Alterntivo 1. Seguir ls recomendciones sugerids en l medición lterntiv del flujo de vpor. Tempertur de Agu de Alimentción: Por medio de termómetro y instldo. Método Alterntivo 1. Medir l tempertur con sond de inmersión en el tnque de gu de limentción. Presión de Agu de Alimentción: Por medio de un mnómetro y instldo Cntidd de Purg Continu Se obtiene por l diferenci entre el flujo de vpor y flujo de gu de limentción (decudo si no hy fugs de gu en los tubos del generdor de vpor). Como est medición es indirect depende de l exctitud y confibilidd de ls mediciones relizds. Método Alterntivo 1. Medinte un medidor de flujo ultrsónico.. Por observción de ls vriciones de nivel y volumen desplzdo en ls operciones de purg de fondo considerndo el tiempo o con l instlción de un plc de orificio. EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 11

15 1.5.6 Crcterístics del Combustible Utilizr de preferenci l informción del combustible de l fuente de suministro, o relizr un nálisis de lbortorio de un muestr de combustible. Cntidd de Combustible: 1. Gseoso: Por medio de medidor de flujo de orificio, generlmente se instl en l cset de medición y es proporciondo por el vendedor de combustible, compensdo por tempertur, presión y densidd.. Líquido: Por medio de medidor de flujo, generlmente de desplzmiento positivo o de áre vrible, compensdo por tempertur o por diferencis de nivel compensdo por tempertur en un tnque cubicdo. 3. Sólidos: Medinte el pesdo del combustible. 4. Otros combustibles: Usr el método de medición utilizdo por l empres dignosticd, nlizándolo y sugiriendo si se puede optimizr. Método Alterntivo 1. En el cso de que se cuente con un cbezl pr el suministro de combustible vrios generdores de vpor l determinción del gsto por generdor de vpor se relizrá de l siguiente form:. Se podrá cuntificr proporcionlmente l crg de cd uno de los generdores de vpor, esto es, se signrá un porcentje de consumo de combustible cd generdor de vpor en función su crg y potenci, medinte el siguiente procedimiento: Se clcul un cpcidd Ci pr cd generdor de vpor, medinte l siguiente ecución: C i Cpcidd del generdor de vpor x Porcentje de c rg 100 i: Nº de generdor de vpor. Se obtiene un cpcidd totl del sistem de generción de vpor: C t C1 C C3... C n EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 1

16 Se determin el fctor pr cd generdor de vpor: Ci Fi Ct i: Nº de generdor de vpor y, n F i1 i EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 13 1 Se obtiene el consumo de combustible pr cd generdor de vpor y pr el sistem de generción de vpor, medinte ls siguientes ecuciones: Wi WC x Fi i: Nº de generdor de vpor. Wc: Consumo de combustible medido de entrd l sistem de generción de vpor. Fi: Fctor pr el generdor i. Además, l sumtori de todos los consumos clculdos pr los generdores de vpor debe ser igul l consumo de combustible medido. n i 1 W i W b. En el cso de que l operción lo permit, se islrá cd uno de los generdores de vpor de mner que el combustible suministrdo l cbezl, se el combustible consumido por el generdor de vpor. Esto podrá implicr l suspensión momentáne del suministro de vpor procesos no relevntes Fugs en Trmps. Equipo de ultrsonido, estetoscopio, termómetro de bulbo, bimetálico o termopr Mediciones en Superficies Clientes En el cso de tuberís o tnques, se tomrá l medición de tempertur en l superficie del islmiento, en el cso de que se cuente con éste, o en su defecto, directmente sobre l superficie de l tuberí o tnque. Así mismo, en el cso de tuberís se determinrá su longitud y en el cso de tnques su superficie. c

17 1.6 CÁLCULO DE LA EFICIENCIA DEL GENERADOR DE VAPOR. Como se expresó nteriormente, pr el cálculo de l eficienci energétic del generdor de vpor se utilizrá como referenci el Código PTC 4.1 pr uniddes de generción de vpor del ASME. El código estblece dos métodos pr determinr l eficienci: El método de pérdids de clor y el de entrds y slids (Directo). 1. El método de pérdids de clor o se l determinción de l eficienci medinte l sustrcción en porcentje de l sum de ls pérdids medids en l clder.. El método directo o energí que entreg l clder en el vpor contr l energí entregd l clder. Se recomiend utilizr el método de pérdids, ddo que l informción requerid por el método directo oblig l uso de equipos e instrumentos de difícil obtención y operción Método de Pérdids de Clor. Consiste en l evlución de ls pérdids en el generdor de vpor y del clor suministrdo como crédito con los fluidos que entrn él. Pr l plicción del método de pérdids de clor se requiere determinr lo siguiente:. Totl de Pérdids de Clor: Por gses secos. Por formción de CO. Por rdición. Por l combustión del H. Por l humedd del ire. Por l humedd en el combustible. Pérdids no determinds b. Créditos. Clor en el ire de entrd. Clor sensible en el combustible. Clor que entr con l humedd del ire. Clor en el vpor de tomizción (externo) L eficienci será cuntificd medinte l siguiente expresión: Eficienci = (1 - Pérdids) x 100% EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 14

18 1.6. Método de Entrds y Slids. En este método lo que se pretende es cuntificr l form en que es utilizdo el clor suministrdo por el combustible, gu de limentción y créditos. Esto es, cuánto de este clor es usdo pr l producción del vpor, que es el objetivo del sistem de generción, y cuánto clor es perdido por l purg continu y ls pérdids del generdor de vpor. Pr el método de entrds y slids se requiere evlur lo siguiente: Clor que entr con el combustible. Clor que entr con el gu de limentción. Clor que entr por créditos. Clor que sle con el vpor generdo. Clor que sle con l purg continu. Clor que sle con ls pérdids en el generdor de vpor. L eficienci será cuntificd medinte l siguiente expresión: Eficienci Q Q APROVECHAD O SUMINISTRADO x100% Tbl. Errores Probbles de Medición y Errores Resultntes en Cálculos de Eficienci (Tomdo del ASME PTC 4.1, Sección 3). MEDICIÓN MÉTODO ENTRADAS Y SALIDAS ERROR EN MEDICIÓN, % ERROR EN EFICIENCIA DE G.V., % Tnques pesdores (básculs clibrds) +/ / Tnques medidores (escls clibrds) +/ /- 0.5 Tober u orificio de flujo clibrdo (incluyendo mnómetro) +/ / Tober u orificio de flujo clibrdo (incluyendo registrdor) +/ / Tober u orificio de flujo no clibrdo (incluyendo mnómetro) +/ /- 1.5 Tober u orificio de flujo no clibrdo (incluyendo registrdor) +/ / Poder Clorífico (gs y combustóleo) +/ / Tempertur de slid del sobreclentdor (clibrdo) +/ /- 0.5 Presión de slid del sobreclentdor (clibrdo) +/ / Tempertur de gu de limentción (clibrdo) +/ /- 0.5 MÉTODO DE PÉRDIDAS Poder clorífico (gs y combustóleo) +/ /- 0.0 Análisis de gses Orsy +/ / Tempertur de slid de gses de combustión (clibrdo) +/ /- 0.0 Tempertur de ire de combustión (clibrdo) +/ / Humedd del combustible +/ / EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 15

19 1.7 FORMULARIO PARA LOS CÁLCULOS Cálculo de l Eficienci. L eficienci de un generdor será clculd por el método de pérdids de cuerdo con l siguiente fórmul: 100 L Eficienci H B x100 % f L: Pérdids en el generdor de vpor, kj/kg. H f : Clor suministrdo con el combustible, kj/kg. B: Créditos, kj/kg.. Cálculos Preliminres 1. Gsto de Nitrógeno: W N 8,0 x N 1,01x S x C 100 1,01x CO CO 3,07 W N : Gsto de nitrógeno, kg N /kg cq N : Nitrógeno en los gses de escpe, % CO : Bióxido de crbono en los gses de escpe, % CO: Monóxido de crbono en los gses de escpe, % C: Crbono en el combustible, % S: Azufre en el combustible, % cq: combustible quemdo. Gsto de Aire W W N N 100 0,7685 W : Gsto de ire seco, kg s/ kg cq W N : Gsto de nitrógeno, kg N / kg cq N : Nitrógeno en el combustible, % EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 16

20 3. Gsto de Gses de Combustión W g 44,01x CO 3 x O 8,0 x N 8,01x CO 100 1,01x S x C 3,07 1,01x CO CO W g : Gsto de gses secos, kg gs/ kg cq CO : Bióxido de crbono en los gses de escpe, % O : Oxígeno en los gses de escpe, % N : Nitrógeno en los gses de escpe, % C: Crbono en el combustible, % S: Azufre en el combustible, % CO: Monóxido de crbono en los gses de escpe, % 4. Relción Crbono /Hidrógeno C C H H C: Crbono en el combustible, % H : Hidrógeno en el combustible, % 5. Presión Prcil de l Humedd en el Flujo de Gses m g,936 x H / 100 W 8 xw w m g : Contenido de humedd en los gses de escpe, kg gu/ kg g H : Hidrógeno en el combustible, % W : Gsto de ire seco, kg s/kg cq W w : Humedd en el ire, kg gu/ kg s P m g 1 P 1,5 x C m x CO CO g b P mg : Presión prcil de l humedd en el flujo de gses, br. P b : Presión brométric del lugr, br. m g : Contenido de humedd en los gses de escpe, kg gu/kg g. CO : Bióxido de crbono en los gses de escpe, % CO: Monóxido de crbono en los gses de escpe, % C: Crbono en el combustible, % EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 17

21 6. Exceso de Aire A t O 11,51x C 34,3 x H 4,335 x S 7, A t : Aire teórico (estequiométrico), kg s/kg cq C: Crbono en el combustible, % H : Hidrógeno en el combustible, % S: Azufre en el combustible, % CO 100 x O E CO 0,68 x N O E : Exceso de ire, % CO: Monóxido de crbono en los gses de escpe, % O : Oxígeno en los gses de escpe, % N : Nitrógeno en los gses de escpe, % b. Cálculo de Créditos 1. Clor en el Aire de Entrd B W xcp s T T Re f B : Clor en el ire de entrd, kj/kg cq. W : Gsto de ire seco, kg s/ kg cq. Cp s : Clor específico del ire seco, kj/kgs ºC. T : Tempertur del ire quemdores, ºC. T Ref : Tempertur de referenci, ºC.. Clor Sensible en el Combustible B f Cp f x T f T Re f B f : Clor sensible en el combustible, kj/kg cq Cp f : Clor específico del combustible, kj/kg ºC T f : Tempertur del combustible, ºC. EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 18

22 3. Clor en el Vpor de Atomizción B Z W v x. Pérdids por Formción de CO C CO x10160 x1,0549 x,05 x 100 L CO CO CO L co : Pérdids por l formción de CO, kj/kg cq CO : Bióxido de crbono en los gses de escpe, % CO: Monóxido de crbono en los gses de escpe, % C: Crbono en el combustible, %. EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 19 h V W f h B z : Clor en el vpor de tomizción, kj/kg cq W v : Gsto de vpor de tomizción externo l unidd, kg/s h v : Entlpí del vpor de tomizción, kj/kg h vst : Entlpí de vpor sturdo T Ref, kj/kg W f : Gsto de combustible, kg/s 4. Clor Suministrdo con l Humedd que Entr con el Aire B m W xw w xcp V B m : Clor suministrdo con l humedd que entr con el ire, kj/kg cq W : Gsto de ire seco, kg s/kg cq W w : Humedd en el ire, kg gu/kg s Cp v : Clor específico del vpor, kj/kg ºC T : Tempertur del ire quemdores, ºC T Ref : Tempertur de referenci, ºC c. Cálculo de Pérdids de Clor 1. Pérdids por Gses Secos L q W q xcp q x T g T VSt T T Re f Re f L g : Pérdids por gses secos, kj/kg cq W g : Gsto de gses secos, kg gs/kg cq Cp g : Clor específico de los gses secos, kj/kg ºC T g : Tempertur de los gses de escpe, ºC T Ref : Tempertur de referenci, ºC

23 3. Pérdids por Rdición. L R = Pérdids por rdición, %. (Figur ). Figur. Perdid Estándr por Rdición. EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 0

24 4. Pérdids por l Humedd Producto de l Combustión del Hidrógeno L h 8,936 x H x h h P V W St L h : Pérdids por l humedd producto de l combustión del H, kj/kg cq H : Hidrógeno en el combustible, % hp v : Entlpí del vpor l presión P mg y T gs, kj/kg hw st : Entlpí del líquido sturdo T Ref, kj/kg 5. Pérdids por l Humedd del Aire L m W xw e x h h P V W St L m : Pérdids por l humedd del ire, kj/kg cq W : Gsto de ire seco, kg s/kg cq W w : Humedd en el ire, kg gu/kgs hp v : Entlpí del vpor l presión P mg y T gs, kj/kg hw st : Entlpí del líquido sturdo T Ref, kj/kg 6. Pérdids por l Humedd en el Combustible L mf H O x h P V WSt 100 h L mf : Pérdids por l humedd en el combustible, kj/kg cq H O: Humedd en el combustible, % hp v : Entlpí del vpor l presión P mg y T gs, kj/kg hw st : Entlpí del líquido sturdo T Ref, kj/kg 7. Pérdids No Determinds L i = Pérdids no determinds, %. (Informción del fbricnte). EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 1

25 d. Cálculo de l Eficienci. x100, 1. Pérdids por gses secos: H B L g f %. Pérdids por formción de CO: 3. Pérdids por rdición: L R, % L CO H f x100, B % 4. Pérdids por l humedd producto de l combustión del hidrógeno: Lh x100, % H B f x100, m 5. Pérdids por l humedd del ire: H B L f % x100, 6. Pérdid por l humedd del combustible: H B L mf f % 7. Pérdids no determinds: L i, % 8. Eficienci = Sum % Pérdids 1.7. Blnce de Clor en el Generdor de Vpor. Combustible y Créditos 1. Clor que Entr con el Combustible Q W f f x h f Q f : Clor que entr con el combustible, kj/s W f : Gsto de combustible, kg/s h f : Clor suministrdo con el combustible, kj/kg EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR

26 . Créditos B B xw f B B B f B Q B : Clor por Créditos, kj/s B: Créditos, kj/kg cq W f : Flujo másico de combustible, kg/s B : Clor en el ire de entrd, kj/kg cq. Q, B B W x T T Re f B f : Clor sensible en el combustible, kj/kg cq B f Cp f x T f T Re f B Z : Clor en el vpor de tomizción, kj/kg cq Z m B Z W V x h V hv W f St B m : Clor suministrdo con l humedd que entr con el ire, kj/kg cq B m W xw w xcp V x T T Re f Vpor y Agu de Alimentción 1. Clor que Sle con el Vpor de Alt Presión Q W V V x h V Q V : Clor que sle con el vpor de lt presión, kj/s W V : Flujo másico del vpor de lt presión, kg/s H V : Entlpí del vpor de lt presión, kj/kg. Clor que Sle con el Vpor de Medi Presión Q W Vm Vm x h Vm Q Vm : Clor que sle con el vpor de medi presión, kj/s W Vm : Flujo másico del vpor de medi presión, kg/s H V : Entlpí del vpor de medi presión, kj/kg EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 3

27 3. Clor que Sle con el Vpor de Bj Presión. QVb WVb x hvb Q Vb : Clor que sle con el vpor de medi presión, kj/s W Vb : Flujo másico del vpor de medi presión, kg/s H Vb : Entlpí del vpor de medi presión, kj/kg 4. Clor que Sle con el Vpor Principl Q Q V V xq Vm xq Vb, kj/s 5. Clor que Entr con el Agu de Alimentción QAA WAA x haa Q AA : Clor que entr con el gu de limentción, kj/s W AA : Flujo másico del gu de limentción, kg/s H AA : Entlpí del gu de limentción, kj/kg 6. Clor que Sle con l Purg Continu Q W Pc Pc x h Pc Q AA : Clor que sle con l purg continu, kj/s W AA : Flujo másico de l purg continu, kg/s H AA : Entlpí de l purg continu, kj/kg Pérdids en el Generdor de Vpor 1. Pérdids en el Generdor de Vpor Q P L q L CO L R L EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 4 h L m L mf L Q P : Pérdids en el generdor de vpor, kj/s L g : Pérdids por gses secos, kj/s L co : Pérdids por l formción de CO, kj/s L R : Pérdids por rdición, kj/s L h : Pérdids por l humedd producto de l combustión del H, kj/s L m : Pérdids por l humedd del ire, kj/s L mf : Pérdids por l humedd en el combustible, kj/s L i : Pérdids no determinds, kj / s i

28 . Clor Totl que Entr Q T. E Q f Q B Q Q T.E : Clor Totl que Entr, kj/s Q f : Clor que entr con el combustible, kj/s Q B : Créditos, kj/s Q AA : Clor que entr con el gu de limentción, kj/s 3. Clor Totl que Sle Q T. S Q V Q Pc AA Q Q T.E : Clor Totl que Sle, kj/s Q V : Clor que sle con el vpor principl, kj/s Q Pc : Clor que sle con l purg continu, kj/s Q P : Pérdids en el generdor de vpor, kj/s Con los dtos nteriores, podemos determinr l eficienci por el método de entrds y slids de cuerdo l siguiente expresión: P Eficienci Clor de Slid x100% Clor de Entrd Tbl 3. Estimción de Pérdids No Determinds PÉRDIDAS 1.8 EFICIENCIA MEDIA PESADA. CONDICIÓN 1.0 % Combustibles líquidos y gseosos 1.5 % Combustibles sólidos 4 % Generdor de vpor en ml estdo Pr l evlución de ls medids de horro de energí relcionndo los dtos de medición obtenidos, con los dtos históricos de consumo de combustible y producción nul de un generdor de vpor, se emple l fórmul denomind Eficienci medi pesd. En est sección, se explic l bse del cálculo pr estimr l eficienci de un generdor de vpor durnte un ño de operción, utilizándose l fórmul de l Eficienci medi pesd, l cul determin el vlor de l eficienci que se debe utilizr pr clculr ls pérdids de energí ocsionds por l flt de islmientos, fugs detectds, trmps en ml estdo o quells mejors que se EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 5

29 propongn l generdor de vpor, con el fin de que los horros de energí sen más representtivos con respecto ls verdders condiciones de operción de los generdores de vpor lo lrgo del ño. Dich fórmul tom en cuent el rendimiento integrl de l unidd, emplendo los porcentjes de tiempo que oper en cd vlor de crg, y l eficienci correspondiente determind por culquier de ls dos forms de cálculo (entrds y slids o el de pérdids). Pr esto es necesrio hcer primero un nálisis histórico de los reportes mensules de l generción de vpor pr identificr los diferentes tipos de operción, y conocer los porcentjes de tiempo correspondientes l crg norml de operción de cd generdor. L confibilidd de los resultdos dependerá de l informción que proporcione l plnt sobre l producción mensul de vpor en todo el ño sí como del consumo de combustible respectivo, pudiendo precir un conduct cíclic que permit incluso, proyectr tles resultdos. Con l informción proporciond se deberán obtener los siguientes tres gráficos: 1. Un gráfic que muestre l conduct de l producción en tonelds de vpor producids en cd mes.. Un gráfic que indique el porcentje de crg l que operó cd generdor en cd mes. 3. Con l informción de ls gráfics nteriores se relizrá finlmente un histogrm que indique los diferentes porcentjes de crg correspondientes sus porcentjes de tiempo de operción en el mes respectivo. Un vez conocido el porcentje de tiempo los diferentes porcentjes de crg y con los vlores de eficienci encontrdos, se clculrá l Eficienci medi pesd (E MP ) pr cd uno de los generdores de vpor de cuerdo l siguiente fórmul: E MP E MP : Eficienci medi pesd. E A EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 6 T A EBTB... EZTZ 100 E A... Z : Eficienci un crg de operción "A" (%). T A... Z : Tiempo de operción l crg "A" (%).

30 Posteriormente se puede obtener el vlor promedio de l eficienci medi pesd, según el número de generdores de vpor que teng l empres: E MP E MP E MP 1 E MP : Eficienci medi pesd promedio. n... E E MP1 E MPn : Eficienci medi pesd de cd generdor. n: Cntidd de generdores de vpor. Not: Pr determinr l eficienci medi pesd, es muy importnte nlizr ls bitácors diris de cd clder, pr sí determinr los porcentjes de crg y de tiempo más comunes en l operción de cd un de ells. 1.9 PÉRDIDA DE CALOR EN LÍNEAS Y TANQUES. Como el dignóstico energético se plicrá l sistem de generción y distribución de vpor, se considerrán ls pérdids de clor por flt de islmiento en ls línes de vpor y retorno de condensdos, en ls línes de combustible y en ls de gu. El cálculo de ls pérdids o gnncis de clor en tuberís y superficies plns se determinn de cuerdo l ASME eficienci energétic en islmientos térmicos industriles, donde se utiliz l siguiente nomencltur: C: Coeficiente de form, 1.79 pr superficies plns y pr tuberís, dimensionl. Esp: Espesor del mteril islnte, m T Op : Tempertur de operción, K t sup : Tempertur supuest de l superficie del termoislnte, K t : Tempertur mbiente, K k is : Conductividd térmic del termoislnte, W/(m K) V: Velocidd del viento, m/h E mss : Emisividd de l superficie isld, dimensionl d O : Diámetro exterior del equipo o tuberí isldo, m Cálculo de l Pérdid de Clor en Línes (Tuberís). Pr el cálculo de l pérdid o gnnci de clor y l tempertur en l superficie en tuberís hst de 609 mm de diámetro nominl, se emplerán ls siguientes relciones: MP n EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 7

31 1. Cálculo del Diámetro isldo, d (m): d do x Esp. Cálculo del coeficiente de trnsferenci de clor por convección nturl y forzd, desde l superficie isld hci el mbiente, h C (W/m K): h C 0,181 0, 1,11,741 x C xd x x sup V t sup t 510,44 0,66 4 1,8 xt t x1 7,9366x10 x 0, 5 3. Cálculo del coeficiente de trnsferenci de clor por rdición, h R (W/m K ): h R 0,984x10 8 x E mss t x t 4 t t 4 sup sup 4. Cálculo del coeficiente globl de trnsferenci de clor, h s (W/m K): h S h C h R 5. Cálculo del flux de clor, q (W/m): q 1 x k x is t Op d x ln d t O h S 1 x d 6. Verificción de l tempertur de superficie, t sc (K): t sc t Op q x x k is d x ln d O 7. Convergenci de l tempertur de superficie: Si t sup = t sc, entonces ls pérdids de clor son igul q y l tempertur en l superficie isld es t sc. En cso contrrio, hcer t sup = t sc y regresr l punto No. 1 del procedimiento de cálculo pr tuberís Cálculo de l Pérdid de Clor en Tnques (Superficies Plns). Pr el cálculo de l pérdid o gnnci de clor y l tempertur en l superficie, en superficies plns o tuberís de diámetro myor 610 mm, se emplerán ls siguientes relciones: EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 8

32 1. Cálculo del coeficiente de trnsferenci de clor por convección nturl y forzd, desde l superficie isld hci el mbiente, h C (W/m K): h C 0,181 1,11 3,0075 x C x x sup V t sup t 510,44 0,66 4 1,8 xt t x1 7,9366x10 x 0, 5. Cálculo del coeficiente de trnsferenci de clor por rdición, h R (W/m K): h R 0,984x10 8 x E mss t x t 4 t t 4 sup sup 3. Cálculo del coeficiente globl de trnsferenci de clor, h S (W/m K): h S h C h R 4. Cálculo del flujo de clor por unidd de áre, q (W/m ): top t q Esp 1 k is hs 5. Verificción de l tempertur de superficie, t sc (K): t SC t q h S 6. Convergenci de l tempertur de superficie: Si t sup = t sc, entonces ls pérdids de clor son igul q y l tempertur en l superficie isld es t sc. En cso contrrio, hcer t sup = t sc y regresr l punto No. 1 del procedimiento de cálculo pr superficies plns PÉRDIDA DE CALOR EN TRAMPAS PARA VAPOR Y FUGAS Trmps pr Vpor Tn pronto como el vpor dej l clder empiez ceder prte de su energí culquier superficie de menor tempertur. Al hcer esto, prte del vpor se condens convirtiéndose en gu, prácticmente l mism tempertur. L combinción de gu y vpor hce que el flujo de clor se menor y que el coeficiente de trnsferenci de clor del gu es menor que el del vpor. EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 9

33 Un trmp pr vpor es un dispositivo cuy función básic es eliminr condensdos, como beneficios o culiddes dicionles puede eliminr ire y otros gses no condensbles, demás de prevenir pérdids de vpor. Eliminción de Condensdo. El condensdo debe psr siempre, rápido y completmente trvés de l trmp pr vpor pr obtener un mejor provechmiento de l energí térmic del vpor. Eliminr Aire y otros Gses no Condensbles. El ire y los gses disminuyen el coeficiente de trnsferenci de clor. Además, se debe tener presente que el O y otros gses formdos, pueden cusr corrosión. Prevenir Pérdids de Vpor. No deben permitir el pso de vpor sino hst que éste ced l myor prte de energí que contiene, tmbién ls pérdids de vpor deben ser mínims mientrs l trmp liber vpor condensdo, ire y gses incondensbles Fugs. L pérdid de clor por fugs de vpor, es uno de los problems más comunes, cuy corrección, demás de que requiere de un inversión mínim, y que en l myorí de los csos únicmente se trt de mntenimiento, es un de ls medids que permiten un horro importnte en un empres. El cálculo de un fug, y se en un líne de vpor o en lgun válvul o ccesorio, se relizrá medinte l determinción del diámetro equivlente de fug (proximdo), de mner de tener un prámetro que permit cuntificr l energí perdid por fugs. A continución, se present un tbl en l que se puede determinr de un mner proximd el flujo de vpor fugdo. Tbl 4. Fugs de Vpor. DIÁMETRO DE LA FUGA PRESIÓN DE VAPOR, br mm , FLUJO DE VAPOR FUGADO, kg/h EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 30

34 En el cso de ls purgs, se evlurá l cntidd de clor perdido, en función de l tempertur y del gsto de gu purgdo. En el cso de que l purg involucre gu trtd, se deberá considerr demás el costo por el trtmiento. 1. Cálculo de l Pérdid de Clor en Trmps pr Vpor: El flujo de vpor que se fug por un trmp pr vpor o que se fug por un líne de vpor en mls condiciones, se puede clculr de l form siguiente: W Vf 0,8 x 0,4118 x D 4 x 5,4 1,8 x T 73,15 0, 5 x P x14,50 x 0,4536 W Vf: Vpor que se fug, kg/s D: Diámetro de l líne de vpor, mm P: Presión del vpor en l líne, br T: Tempertur del vpor en l líne, C Pr este cálculo es necesrio cotr que l descrg de l trmp de vpor es l tmósfer, lo que tre como resultdo un sobreestimción de horro que puede llevr situciones errónes. En cso de que no se descrgue l presión tmosféric; l presión de vpor en l líne tomrá el vlor de l diferenci entre l presión de l líne de vpor y de l presión de l líne de condensdos. Clor Perdido por ls Trmps pr Vpor Q Vf W Vf x h Q Vf: Clor perdido en l trmp pr vpor, kj/s W vf: Vpor que se fug, kg/s h v = h Vf h: Entlpí del vpor en l líne, kj/kg h del gu l tempertur del sistem donde se fug el vpor, es igul h reposición, entlpí del gu de reposición, si no hy retorno de condensdo. h del gu l tempertur del sistem donde se fug el vpor, es igul h, entlpí del gu de limentción, si se tiene retorno de condesdo. V EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 31

35 Cálculo de ls Pérdids de Clor en Fugs Q f W Vf x h Q f : Clor perdido por l fug, kj/s W vf : Flujo de vpor fugdo, kg/s h = h Vf - h h Vf : Entlpí del vpor fugdo, kj/kg h : Entlpí tempertur del gu de limentción, kj/kg GUÍA DE MEDIDAS DE AHORRO DE ENERGÍA. En est sección se present un directorio de ls medids encminds eliminr (en l medid de lo posible), no sólo ls pérdids evluds en el potencil de horro; sino, tmbién se presentrán medids que permitn mejorr l generción y distribución del vpor, como podrí ser el mejormiento del trtmiento de gu, o el proponer progrms de cpcitción pr el personl de l empres. Ests medids, unque no resultn de l cuntificción de un pérdid, son el resultdo de ls observciones y evluciones relizds durnte los dignósticos. Cbe mencionr que ls medids de horro sugerids, son sólo un guí de ls propuests que se podrín plicr pr incrementr el provechmiento energético de l empres. Ls medids de horro están dividids en tres ctegorís básics o niveles de implntción: quells cuy implntción requier de un inversión nul o bj (nivel 1) y ls medids que requiern de un inversión myor pr poder ser doptds (nivel ). En el cso de que se necesri l plicción de un estudio posterior l dignóstico pr determinr l posible plicción de un medid, o definir otrs, éste quedrá fuer del lcnce del dignóstico y se considerrá como nivel 3. EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 3

36 Tbl 5. Directorio de Medids de Ahorro de Energí Térmic ÁREAS POTENCIALES DE AHORRO CALOR PERDIDO EN LÍNEAS AISLADAS Y NO AISLADAS. CALOR PERDIDO EN TANQUES Y DEPÓSITOS CALOR PERDIDO EN PURGAS Y FUGAS. CALOR PERDIDO EN TRAMPAS PARA VAPOR. CALOR PERDIDO POR PURGAS EN CALDERAS. PÉRDIDAS EN EL GENERADOR DE VAPOR. COMBUSTIBLE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL MEDIDAS DE AHORRO Colocr islmiento térmico en tuberís. Cmbio del islmiento térmico en tuberís. Colocr islmiento térmico en tnques o depósitos. Cmbio de islmiento térmico en tnques o depósitos. Automtizción de purgs. Sustitución de purgdores. Reprción y eliminción de fugs. Recuperción de purgs. Instlción de trmps pr vpor en línes y equipos. Reprción de ls trmps pr vpor. Cmbio de ls trmps pr vpor. Instlción de mirills de flujo o válvuls de 3 vís en ls línes de condensdo. Reducción del clor perdido en l purg continu. Evlur l clidd del gu de repuesto. Anlizr los sistems de trtmiento de gu, pr poder reducir l purg continu. Recuperr el clor de l purg continu. Incrementr el retorno de condensdos. Optimizción de l combustión. Reducir el porcentje de exceso de ire. Preclentmiento del combustible. Sustitución por quemdores de bjo exceso de ire. Instlción de equipos de recuperción de clor: Economizdor o preclentdor de ire. Sustitución de generdor de vpor. Sustitución o complementción. Control de l recepción, mnejo, lmcenmiento y seguridd. Secdo, Clentdo y Atomizdo. Clibrción o modernizción de los instrumentos. Automtizción del sistem de control (control distribuido o control remoto). Control de velocidd en bombs y ventildores. Dotr con nlizdores de gses y otros instrumentos. Corrección por Oxígeno. Corrección por CO. NIVEL EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 33

37 Cont. ÁREAS POTENCIALES DE AHORRO PLANEACIÓN DE LA OPERACIÓN EQUIPOS AUXILIARES O PERIFÉRICOS CONTABILIDAD ENERGÉTICA TUBERÍAS GASES DE COMBUSTIÓN AGUA DE ALIMENTACIÓN Y CONDENSADOS. AISLAMIENTO Y FUGAS MEDIDAS DE AHORRO Reprtir l crg eficientemente entre generdores de vpor y en el tiempo. Administrción de l crg de l clder. Compuerts y cpuchones pr viento en chimene. Deflector de viento en ventils del curto de clders. Quemdores de bjo exceso de ire. Sustituir quemdores tmosféricos por quemdores de lt presión. Quemdores con retención de flm. Instlción de quemdores tomizción con vpor o ire. Instlción de quemdores dules. Instlción de turbuldores. Instlción de sopldores de hollín. Mejorr ls condiciones del retorno de condensdo. Estblecer los costos de producción de vpor. Determinr el consumo específico de combustible. Determinr eficienci de operción. Revisr dimensionmiento y disposición de tuberís. Agregr cbezl común pr vrios generdores de vpor. Preclentmiento de gu y ire. Revisr tiros forzdos o inducidos. Revisr trnsferenci de clor tubos de gu. Verificr espesor de fluxes. Instlr turbobombs pr el gu de limentción. Evlur el retorno de condensdos: contminción, porcentje y tempertur. Inyectr directmente l clder los condensdos de muy lt tempertur. Evlur l presión de bombs de gu de limentción. Eliminción de griets en mmprs, predes y válvuls. Mejorr el islmiento. NIVEL PLANEACIÓN DE LA OPERACIÓN Reprt l crg según puntos de myor eficienci. 1 CAPACITACIÓN Cpcitción de personl. MANTENIMIENTO Mntenimiento y pruebs. EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR 34