CD-3773.pdf

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
REDISEÑO DE UN SISTEMA DE GENERACIÓN DE VAPOR EN UNA
PLANTA DE GRASAS Y ACEITES VEGETALES
INCREMENTÁNDOLO HASTA UNA CAPACIDAD DE 100.000 lb/hr.
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO
MECÁNICO
GERMÁN MAURICIO ALMEIDA MONTENEGRO
[email protected]
WASHINGTON GABRIEL VELASCO GUALAGÀN
[email protected]
DIRECTOR: DR. CARLOS QUEVEDO
[email protected]
Quito, Agosto 2011
II
DECLARACIÓN
Nosotros, Germán Mauricio Almeida Montenegro y Washington Gabriel Velasco
Gualagán, declaramos bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de nuestra
autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación
profesional; y, que hemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen
en este documento.
A través de la presente declaración cedemos nuestros derechos de propiedad
intelectual correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según
lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la
normatividad institucional vigente.
GERMÁN ALMEIDA MONTENEGRO
WASHINGTON VELASCO GUALAGÀN
III
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Germán Mauricio Almeida
Montenegro y Washington Gabriel Velasco Gualagán, bajo mi supervisión.
DR. CARLOS QUEVEDO
DIRECTOR DEL PROYECTO
ING. MIGUEL ORTEGA
COLABORADOR
IV
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos a la empresa DANEC S.A. por abrirnos las puertas a la realización del
presente proyecto.
Al Ing. Bismark Toscano Jefe de Ingeniería y Proyectos de la empresa DANEC S.A. y
al Ing. Miguel Ortega por su apoyo y consejos brindados en la realización del
presente proyecto.
A nuestro director de tesis, Dr. Carlos Quevedo por su dirección, sugerencias y
atención prestada.
Agradecemos a Dios y la Virgencita de la Lajas por estar siempre a nuestro lado.
A nuestras familias por su apoyo incondicional.
A todo el personal que labora en la empresa DANEC S.A. por sus experiencias y
conocimientos compartidos con nosotros
A los amigos que colaboraron en nuestro trabajo.
Germán, Gabriel
V
DEDICATORIA
Este trabajo va dedicado a todas las personas que directa e indirectamente han
colaborado en mi formación profesional en especial a:
A mi esposa y mis hijas, porque junto a ellas he compartido memorables momentos
de la vida, por estar en las buenas y en las malas.
A mis padres, por todo el apoyo, paciencia, respeto y dedicación con el que han
formado mi vida.
A todos mis amigos que supieron darme animo en los momentos difíciles de mi vida
estudiantil.
Germán
El presente trabajo va dedicado a mis padres Marco y Guadalupe por su apoyo
incondicional, por su amor paciencia en todo momento, por estar conmigo en mis
alegrías y fracasos, y por hacer de mi lo que soy, a mi hermana Lorena por estar a mi
lado dando apoyo y creer en mí.
A mí querida Facultad de Ingeniería Mecánica al personal docente y administrativo.
A todos mis amigos que han sabido estar conmigo y con los cuales he compartido
gratos y duros momentos durante esta etapa estudiantil, y a todas las personas que
de una u otra manera han estado conmigo bríndame su ayuda y apoyo.
Gabriel
VI
ÍNDICE DE CONTENIDO
ÍNDICE DE CONTENIDO ......................................................................................... VI
ÍNDICE DE FIGURAS .............................................................................................. XV
ÍNDICE DE TABLAS .............................................................................................. XVII
GLOSARIO .............................................................................................................. XX
RESUMEN ............................................................................................................. XXII
PRESENTACIÓN ..................................................................................................XXIV
CAPÍTULO I
RESEÑA DE LA EMPRESA
1.1 ANTECEDENTES DE LA PLANTA .....................................................................1
1.1.1INTRODUCCIÓN ..........................................................................................1
1.1.2 RESEÑA HISTÓRICA..................................................................................1
1.1.3 POLÍTICA DE CALIDAD ..............................................................................3
1.2 DESCRIPCIÓN Y LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA ..........................................4
1.2.1 UBICACIÓN .................................................................................................4
1.2.2 DIMENSIONES............................................................................................5
1.2.3 SECCIONES ...............................................................................................5
1.3 PROCESOS DE PRODUCCIÓN DE ACEITES Y GRASA VEGETALES ...........5
1.3.1 ALMACENAMIENTO DE MATERIA PRIMA ................................................6
1.3.2 PROCESO DE DESGOMACIÓN .................................................................6
1.3.3 PROCESO DE BLANQUEADO ...................................................................6
1.3.4 PROCESO DE DESODORIZACIÓN............................................................7
1.3.5 PROCESO DE CRISTALIZACIÓN...............................................................7
1.3.6 HIDROGENACIÓN ......................................................................................7
1.3.7 ENVASE DE ACEITE, MANTECA E INDUSTRIALES .................................8
1.3.8 MARGARINA ...............................................................................................8
1.3.9 JABONERÍA ................................................................................................8
VII
1.3.10 JABÓN LAVALOZA ...................................................................................9
1.3.11 JABÓN CÁLCICO ......................................................................................9
1.4 PRODUCTOS ....................................................................................................9
1.4.1 PRODUCTOS DE CONSUMO ....................................................................9
1.4.2 PRODUCTOS INDUSTRIALES .................................................................10
1.4.3 OTRAS APLICACIONES INDUSTRIALES IMPORTANTES: .....................12
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
VAPOR ..................................................................................................................... 13
2.1. TIPOS DE VAPOR..........................................................................................13
2.1.1 VAPOR SATURADO .................................................................................13
2.1.2 VAPOR SOBRECALENTADO ...................................................................14
2.1.3 VAPOR HÚMEDO .....................................................................................14
2.1.4 VAPOR FLASH..........................................................................................14
2.2 IMPORTANCIA DEL USO DE VAPOR EN LA INDUSTRIA .............................14
2.3. CALDERA DE VAPOR....................................................................................15
2.3.1 CLASIFICACIÓN DE CALDEROS DE VAPOR. .........................................16
2.3.2 VARIABLES IMPORTANTES EN LAS CALDERAS DE VAPOR ...............20
2.4 PARTES DE LA CALDERA .............................................................................20
2.4.1 CÁMARA DE AGUA. .................................................................................20
2.4.2 CÁMARA DE VAPOR. ...............................................................................21
2.4.3 PULVERIZADORES ..................................................................................21
2.4.4 QUEMADORES .........................................................................................21
2.4.5 HOGARES.................................................................................................22
2.4.6 SISTEMAS AVENTADORES DE HOLLÍN .................................................22
2.5 SISTEMAS DE CONTROL ..............................................................................23
2.5.1 SISTEMA DE CONTROL DE COMBUSTIÓN ............................................23
2.5.2 CONTROL DE LLAMA PILOTO.................................................................23
2.5.3 VÁLVULA DE APAGADO ..........................................................................24
VIII
2.5.4 CONTROL DE NIVEL DE AGUA. .............................................................24
2.5.5 VÁLVULA DE SEGURIDAD.......................................................................25
2.6 SISTEMAS COMPLEMENTARIOS DE AGUA Y COMBUSTIBLE ...................25
2.6 1 CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE. ...............................25
2.5.2 SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE AGUA.................................................26
2.6 EL AGUA PARA LOS CALDEROS ..................................................................27
2.6.1 TRATAMIENTO DE AGUA PARA LA CALDERA.......................................27
2.6.2 PROCESO DE TRATAMIENTO DEL AGUA PARA LAS CALDERAS .......31
2.7 SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE VAPOR......................................................32
2.7.1 CABEZALES DE LAS CALDERAS ............................................................32
2.7.2 TUBERÍAS PRINCIPALES ........................................................................33
CAPÍTULO III
DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
3.1 EL PROBLEMA ...............................................................................................49
3.2 SITUACIÓN ACTUAL DEL CENTRO DE GENERACIÓN DE VAPOR .............50
3.2.1 DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS QUE GENERAN VAPOR .................50
3.2.2 CIRCUITOS DEL SISTEMA DE VAPOR ...................................................51
3.2.3 CAPACIDAD DE GENERACIÓN DE VAPOR DE LA PLANTA ..................52
3.2.4 COSTO DE LA GENERACIÓN DE LA TONELADA DE VAPOR ...............53
3.2.5 EVALUACIÓN DE CONSUMO DE VAPOR ...............................................55
3.2.6 EVALUACIÓN DE PÉRDIDAS ENERGÉTICAS ........................................62
3.2.7CONSUMIDORES DE VAPOR ...................................................................64
3.2.7 PÉRDIDAS DE VAPOR .............................................................................85
3.2.8 CONSUMO TOTAL ACTUAL DE VAPOR .................................................88
3.3 JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA .................................................................88
3.4 PROYECTO DE IMPLEMENTACIÓN
DE UNA NUEVA TORRE DE
DESODORIZACIÓN .........................................................................................88
3.4.1 PROYECCIÓN DEL CONSUMO DE VAPOR PARA LA NUEVA TORRE ..88
IX
CAPÍTULO IV
RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN Y ANÁLISIS PARA LA SELECCIÓN DE UNA
NUEVA CALDERA
4.1 FACTORES A CONSIDERAR EN LA SELECCIÓN DE CALDERAS ..............90
4.1.1 AGUA DE ALIMENTACIÓN DISPONIBLE .................................................90
4.1.2 TIEMPO DE OPERACIÓN DIARIA DE LA CALDERA ...............................91
4.1.3 TIPO DE CALDERA. .................................................................................91
4.1.4 TIPO DE COMBUSTIBLE A UTILIZAR ......................................................91
4.1.5 EL ESPACIO DISPONIBLE .......................................................................92
4.2 REQUISITOS DE DANEC S.A. PARA LA NUEVA CALDERA .........................92
4.3 ALTERNATIVAS PARA LA SELECCIÓN DE LA NUEVA CALDERA ...............93
4.3.1 PRIMER ALTERNATIVA ...........................................................................93
4.3.2 SEGUNDA ALTERNATIVA ........................................................................94
4.3.3 TERCER ALTERNATIVA...........................................................................95
4.4 SELECCIÓN DE LA NUEVA CALDERA ..........................................................98
4.4.1 PROCESO .................................................................................................98
4.4.2 ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS O MATRIZ DE DECISIÓN .......................99
CAPÍTULO V
DISTRIBUCIÓN FÍSICA Y ESPACIAL DEL CENTRO DE GENERACIÓN DE VAPOR
5 .1 SITUACIÓN ACTUAL .................................................................................. 100
5.1.1 UBICACIÓN ............................................................................................. 100
5.2 LEVANTAMIENTO DEL LAYOUT ACTUAL DEL CENTRO DE GENERACIÓN
DE VAPOR ..................................................................................................... 101
5.2.1 UBICACIÓN Y DIMENSIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS DEL CENTRO
DE GENERACIÓN DE VAPOR ........................................................................ 101
5.2.2 MEDIDAS DE LOS EQUIPOS. ................................................................ 101
5.2.3 DISTRIBUCIÓN FÍSICA ESPACIAL ACTUAL. ........................................ 103
5.5.1 PROCESO ............................................................................................... 111
X
5.5.2 ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS O MATRIZ DE DECISIÓN ..................... 112
CAPÍTULO VI
MEJORAMIENTO Y AHORRO ENERGÉTICO
6.1 INSTALACIÓN DE MEDIDORES DE AGUA EN LAS CALDERAS. ............... 113
6.1.1 INTRODUCCIÓN ..................................................................................... 113
6.1.2 EVALUACIÓN ......................................................................................... 113
6.1.3 SITUACIÓN PROPUESTA ...................................................................... 114
6.1.4 EVALUACIÓN ECONÓMICA ................................................................... 123
6.2 AUMENTO DE TEMPERATURA DEL AGUA DE ALIMENTACIÓN DE
CALDERAS .................................................................................................... 123
6.2.1 INTRODUCCIÓN ..................................................................................... 123
6.2.2 EVALUACIÓN ......................................................................................... 124
6.2.3 SITUACIÓN PROPUESTA ...................................................................... 125
6.2.4 EVALUACIÓN ECONÓMICA ................................................................... 129
6.3 AISLAMIENTO DE LÍNEAS TRACING .......................................................... 132
6.3.1 INTRODUCCIÓN ..................................................................................... 132
6.3.2 EVALUACIÓN. ........................................................................................ 132
6.3.3 SITUACIÓN PROPUESTA ...................................................................... 133
6.3.4 EVALUACIÓN ECONÓMICA. .................................................................. 134
CAPÍTULO VII
OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
7.1 MANTENIMIENTO PARA CALDERAS .......................................................... 137
7.2 MANTENIMIENTO POR EL OPERARIO ....................................................... 137
7.2.1 MANTENIMIENTO DIARIO ..................................................................... 138
7.2.2 MANTENIMIENTO SEMANAL ................................................................. 139
7.2.3 MANTENIMIENTO MENSUAL ................................................................. 140
XI
7.3 MANTENIMIENTO POR EL DEPARTAMENTO DE MANTENIMIENTO
PREDICTIVO.................................................................................................. 141
7.3.1 MANTENIMIENTO SEMESTRAL ............................................................ 141
7.3.2 MANTENIMIENTO ANUAL ...................................................................... 144
7.4 MANUAL DE OPERATIVIDAD DE LA CALDERA CLEAVER BROOKS DE 1200
BHP ................................................................................................................ 146
7.4.1 ENCENDIDO DE LA CALDERA .............................................................. 146
7.4.2 APAGADO DE LA CALDERA .................................................................. 149
CAPÍTULO VIII
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
8.1 CONCLUSIONES .......................................................................................... 151
8.2 RECOMENDACIONES .................................................................................. 153
BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................... 155
ANEXO I
EJEMPLO DE CÁLCULO DEL CONSUMO DE VAPOR EN UN EQUIPO POR
CALEFACCIÓN ...................................................................................................... 158
ANEXO II
EJEMPLO DE CÁLCULO PARA EQUIPOS QUE CONSUMEN VAPOR MEDIANTE
BARBOTAJE .......................................................................................................... 163
EQUIPOS DONDE SE MEZCLA AGUA CON VAPOR............................................ 163
ANEXO III
EJEMPLO DE CÁLCULO PARA EQUIPOS DE VACIO .......................................... 168
ANEXO IV
EJEMPLO DE CÁLCULO DE PÉRDIDAS DE VAPOR DE TRACING. .................... 171
XII
ANEXO V
CÁLCULO DEL DIÁMETRO DE TUBERÍA PARA RETORNO DE CONDENSADO 176
ANEXO VI
EVALUACIÓN DE CONSUMO DE VAPOR POR EQUIPO ..................................... 181
ANEXO VII
PARÁMETROS FÍSICO QUÍMICOS DEL AGUA DE ALIMENTACIÓN DE
CALDERAS............................................................................................................. 197
ANEXO VIII
DETERMINACIÓN DEL PODER CALÓRICO DEL BUNKER.................................. 200
ANEXO IX
VALORES DE U PARA SERPENTINES TUBULARES……………………………….202
ANEXO X
TABLAS DE VAPOR. .............................................................................................. 204
ANEXO XI
LOS RANGOS DE VELOCIDADES RECOMENDADAS PARA VAPOR EN
TUBERIAS .............................................................................................................. 206
ANEXO XII
CONSUMO DE VAPOR EN TUBERÍAS ................................................................. 208
ANEXO XIII
PÉRDIDAS DE CALOR PARA TUBERÍAS DE ACERO SIN AISLAMIENTO .......... 210
XIII
ANEXO XIV
PÉRDIDAS DE CALOR PARA TUBERÍA CON AISLAMIENTO .............................. 212
ANEXO XV
FUGAS DE VAPOR EN RELACIÓN AL DIÁMETRO DE LA FUGA ........................ 214
ANEXO XVI
PROFORMA DE CALDERA CLEAVER BROOKS .................................................. 216
ANEXO XVII
PROFORMA DE CALDERA SUPERIOR ................................................................ 219
ANEXO XVIII
PROFORMA DE CALDERA DISTRAL .................................................................... 223
ANEXO XIX
PROFORMA DE CALDERA CLAYTON .................................................................. 231
ANEXO XX
PROFORMA DE MEDIDORES DE FLUJO DE AGUA ............................................ 234
ANEXO XXI
PROFORMAS DE BOMBAS MULTIETAPA............................................................ 236
ANEXO XXII
PROFORMAS DE MATERIALES............................................................................ 238
ANEXO XXIII
DISTRIBUCIÓN FÍSICO ESPACIAL CON LA NUEVA CALDERA CLEAVER
BROOKS ................................................................................................................ 240
XIV
ANEXO XXIV
DIAGRAMA UNIFILAR DE DISTRIBUIDORES Y CONSUMIDORES DE VAPOR…
............................................................................................................................... 242
XV
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1.1 Vista Aérea de la Planta Industrial DANEC S.A..........................................4
Figura 2.1 Caldera Pirotubular ..................................................................................17
Figura 2.2 Caldera Acuotubular ................................................................................19
Figura 2.3 Nivel de agua en la caldera. .....................................................................24
Figura 2.4 Cabezal o distribuidor de la caldera .........................................................33
Figura 2.5 Drenado de condensados en tuberías principales ....................................34
Figura 2.6 Pierna colectora .......................................................................................35
Figura 2.7 Secador de vapor tipo placas ...................................................................36
Figura 2.8 Trampa de vapor de flotador y termostática F&T. ....................................39
Figura 2.9 Trampa de flotador libre. .........................................................................40
Figura 2.10 Trampa de balde invertido. ....................................................................41
Figura 2.11 Trampa termodinámica de disco. ..........................................................42
Figura 2.12 Trampa termodinámica de impulso. .......................................................44
Figura 2.13 Trampa termodinámica de laberinto. ......................................................44
Figura 2.14 Trampa termostática de expansión liquida. ...........................................45
Figura 2.15 Trampa termostática de presión equilibrada. ..........................................47
Figura 2.16 Trampa termostática bimetálica. ............................................................48
Figura 3.1 Ilustración de contacto directo de vapor con una sustancia. .....................59
Figura 3.2 Esquema de un eyector termocompresor .................................................61
Figura 3.3 Tubería sin aislamiento ............................................................................62
Figura 3.4 Tubería con aislamiento ...........................................................................63
Figura 3.5 Consumo de vapor en los diferentes procesos ........................................65
Figura 4.1 Caldera Cleaver Brooks ...........................................................................94
Figura 4.2 Caldera Superior .......................................................................................94
Figura 4.3 Caldera Distral .........................................................................................95
XVI
Figura 4.4 Caldera Clayton .......................................................................................96
Figura 5.1 Distribución físico espacial actual del centro de vapor............................ 104
Figura 5.2 Distribución físico espacial de la alternativa 1 ........................................ 106
Figura 5.3 Distribución Físico Espacial de la alternativa 2 ....................................... 108
Figura 5.4 Distribución físico espacial de la alternativa 3 ........................................ 110
Figura 6.1 Medidor de flujo ultrasónico………………………………………………….114
Figura 6.2 Medidor de flujo másico………………………………………………………115
Figura 6.3 Medidor de caudal de disco mutante…………………………………….…116
Figura 6.4 Medidor de flujo electromagnético ...……………………………………….117
Figura 6.5 Medidor de flujo de ruedas ovaladas……………………………….………118
Figura 6.6 Rotámetros………………………………………………………………...…..119
Figura 6.7 Medidores de flujo midiendo torbellinos…………………………..….……120
Figura 6.8 Medidores de flujo a turbina…………………………………………………121
Figura 6.9 Flujo de caja Proyecto aumento de temperatura de agua de
alimentación………………………………………………………………………………..130
Figura 6.10 Flujo de Caja Proyecto aislamiento de tracing……………………….…..135
Figura A.2.1 Válvula mezcladora de vapor y agua .................................................. 164
Figura A.3.1 Termocompresor ................................................................................ 169
Figura A.4.1 Sección transversal de línea de tracing en tuberías ............................ 172
Figura A.12.1 Consumo de vapor en tuberías ......................................................... 209
Figura A.13.1 Pérdidas de calor para tuberías de acero sin aislamiento ................. 211
XVII
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 3.1 Características de construcción y operación de las Calderas ....................50
Tabla 3.2 Secciones que utilizan alta presión ...........................................................51
Tabla 3.3 Secciones que utilizan baja presión ..........................................................51
Tabla 3.4 Capacidad Máxima de generación de vapor..............................................52
Tabla 3.5 Perdidas en calderas .................................................................................52
Tabla 3.6 Energía requerida para producir un kilogramo de vapor saturado. ............54
Tabla 3.7 Densidades del Bunker .............................................................................55
Tabla 3.8 Consumo de vapor por calentamiento Sección Balanceado ......................66
Tabla 3.9 Consumo de vapor por calentamiento Sección Blanqueo Lambda ............66
Tabla 3.10 Consumo de vapor por barbotaje Sección Blanqueo Lambda .................67
Tabla 3.11 Consumo de Vapor por calentamiento Sección Calderas ........................67
Tabla 3.12 Consumo de vapor por calentamiento Sección Chocolatería ..................68
Tabla 3.13 Consumo de vapor por calentamiento Sección Descargadero ................69
Tabla 3.14 Consumo de vapor por barbotaje Sección Descargadero ........................70
Tabla 3.15 Consumo de vapor por calentamiento Sección “Smet” ............................70
Tabla 3.16 Consumo de vapor por calentamiento Sección “Tirtiaux” .........................71
Tabla 3.17 Consumo de vapor por calentamiento Sección Hidrogenación ................72
Tabla 3.18 Consumo de vapor por calentamiento Sección Hidrogenación ................73
Tabla 3.19 Consumo de vapor por calentamiento Sección Jabóncálcico ..................73
Tabla 3.20 Consumo de vapor por calentamiento Sección Jabonería .......................74
Tabla 3.21 Consumo de vapor por vacio Sección Jabonería.....................................75
Tabla 3.22 Consumo de vapor por barbotaje Sección Jabonería ..............................75
Tabla 3.23 Consumo de vapor por calentamiento Sección Laboratorio .....................75
Tabla 3.24 Consumo de vapor por calentamiento Sección Lipíco .............................76
Tabla 3.25 Consumo de vapor por calentamiento Sección Margarina .......................77
Tabla 3.26 Consumo de vapor por calentamiento Sección Refinería ........................78
Tabla 3.27 Consumo de vapor por vacio Sección Refinería ......................................79
Tabla 3.28 Consumo de vapor por barbotaje Sección Refinería ...............................79
XVIII
Tabla 3.29 Consumo de vapor por vacio Sección Refinería Marino ..........................80
Tabla 3.30 Consumo de vapor por calentamiento Sección Torre Alfa .......................80
Tabla 3.31 Consumo de vapor por vacio Sección Torre Alfa .....................................80
Tabla 3.32 Consumo de vapor por barbotaje Sección Torre Alfa ..............................81
Tabla 3.33 Consumo de vapor por calentamiento Sección Torre Delta .....................81
Tabla 3.34 Consumo de vapor por vacio Sección Torre Delta...................................81
Tabla 3.35 Consumo de vapor por barbotaje Sección Torre Delta ............................82
Tabla 3.36 Consumo de vapor por calentamiento Sección Torre Gamma.................82
Tabla 3.37 Consumo de vapor por vacio Sección Torre Gamma ..............................82
Tabla 3.38 Consumo de vapor por barbotaje Sección Torre Gamma ........................83
Tabla 3.39 Consumo total de vapor por secciones ....................................................84
Tabla 3.40 Pérdidas de vapor por purgas .................................................................85
Tabla 3.41 Pérdidas de vapor por transferencia de calor ..........................................85
Tabla 3.42 Pérdidas de vapor por tubería sin aislamiento .........................................86
Tabla 3.43 Pérdidas de vapor por tubería con aislamiento ........................................86
Tabla 3.44 Pérdidas de vapor por fugas....................................................................87
Tabla 3.45 Consumo Total por Pérdidas de vapor ....................................................87
Tabla 3.46 Consumo total de vapor ..........................................................................88
Tabla 3.47 Consumo de vapor en la nueva torre de desodorización. ........................89
Tabla 4.1 Resumen de las características de las diferentes alternativas ...................97
Tabla 5.1 Equipos del centro de generación de vapor............................................. 102
Tabla 6.1 Características de los medidores de flujo de agua .................................. 113
Tabla 6.2 Análisis de ventajas y desventajas de los medidores de flujo .................. 122
Tabla 6.3 Costo de inversión para la instalación de los flujometros…………………123
Tabla 6.4 Equipos que generan condensado no contaminado………………………125
Tabla 6.5 Condensado Limpio a recuperarse de diferentes equipos ....................... 128
Tabla 6.6 Diámetros calculados para las diferentes secciones ............................... 129
Tabla 6.7 Costo de inversión para el aumento del agua de alimentación ................ 130
XIX
Tabla 6.8 Análisis Financiero Proyecto aumento de temperatura de agua de
alimentación………………………………………………………………………………..131
Tabla 6.9 Situación actual de líneas de tracing en diferentes secciones ................. 132
Tabla 6.10 Pérdidas ocasionadas por las líneas de tracing ..................................... 133
Tabla 6.11 Ahorro en líneas de tracing con aislamiento .......................................... 134
Tabla 6.12 Materiales necesarios para el aislamiento de tracing. ........................... 134
Tabla 6.13 Costos de inversión para el aislamiento de tracing ................................ 135
Tabla 6.14 Evaluación Financiera Aislamiento Tracing…………………………….....136
Tabla A.1.1 Datos de serpentín para tanque V-RV1 ............................................... 159
Tabla A.3.1 Datos para eyector Ghaham serie 94-15387-2 .................................... 170
Tabla A.9.1 Valores de U para serpentines tubulares ............................................. 203
Tabla A.10.1Tablas de vapor. ................................................................................. 205
XX
GLOSARIO
·
Q : Flujo de calor en kJ/h.
U: Coeficiente global de transferencia en kJ/ h*m2*°C.
A: Área de transferencia en m2.
LMTD: Diferencia de temperatura media logarítmica en °C.
A: Área de transferencia de la tubería del serpentín m2
L: Longitud total de la tubería del serpentín en m.
D: Diámetro externo de la tubería en m.
Tv: Temperatura del vapor en °C
T1: Temperatura inicial del fluido a calentar en °C
T2: Temperatura final del fluido calentado en °C
Lp: Calor latente del vapor en kJ/kg.
m: Flujo másico de vapor en kg/h.
·
m m : Flujo total en kg/h.
·
m v : Flujo de vapor en kg/h.
·
m s : Flujo de la sustancia a calentar en kg/h
hv: Entalpía de vapor saturado en kJ/Kg.
hs: Entalpía de la sustancia a calentar en kJ/Kg.
hm: Entalpía de la mezcla en kJ/Kg.
V : La velocidad del vapor en pies por minuto.
Ve : Volumen especifico del vapor, pies cubicos por hora.
W : Flujo masa del vapor, lbs/ hora.
D : Diametro interior de la tuberia.
P : Presión absoluta del vapor, psia.
De : Consumo de vapor del termocompresor (kg de vapor / h).
d : Diámetro del estrangulamiento en la tobera (cm).
P: Presión del vapor de entrada (kg / cm 2abs.).
Ve: Volumen específico del vapor (m 3 / kg).
XXI
P: Criterio de valoración o importancia.
X: valor del cumplimiento de criterio.
r: Radio.
l: Longitud.
ε: Emisividad de la superficie radiante.
σ: Constante de Stefan Boltzmann.
XXII
RESUMEN
La creciente demanda de energía, el elevado costo del combustible y problemas
ambientales requieren que las industrias se encuentren en constante mejora, DANEC
S.A. al ser una industria ecuatoriana con 35 años de experiencia en el mercado
nacional e internacional, requiere que sus procesos de producción y generación
sean, de bajo costo, alto rendimiento y competitividad.
El presente proyecto proporciona a la Empresa de Grasas y Aceites vegetales
DANEC S.A. al Departamento de Ingeniería y Proyectos y al Departamento de
Mantenimiento información de la situación actual del sistema de generación de
vapor, déficit, necesidades que requerirá con la implementación de una nueva
sección, la mejor distribución física espacial y
manual de operabilidad y
mantenimiento para la nueva caldera, oportunidades planteadas para mejora del
sistema de vapor, y beneficios que alcanzará la empresa por ahorro energético.
El capítulo primero, hace una reseña histórica de la empresa, ubicación,
dimensiones, secciones con que cuenta, procesos de producción y productos que
elabora.
El capítulo dos recopila información de publicaciones especializadas en sistemas de
vapor, conceptos básicos y equipos del sistema de generación de vapor.
El capítulo tres estudia y analiza la situación actual del sistema de generación de
vapor, DANEC S.A. cuenta con dos calderas la Distral 2 y Distral 3 las cuales
generan 14699,52 Toneladas de vapor por mes, un consumo de 17116,33 toneladas
de vapor por mes, con la implementación de la nueva sección se tendrá un consumo
de 1490,4 Toneladas de vapor por mes, se justifica la falta de generación de vapor y
la adquisición de una nueva caldera.
XXIII
El capítulo cuatro analiza las propuestas de los proveedores de calderas: CLEAVER
BROOKS, SUPERIOR, DISTRAL, CLAYTON, información base para seleccionar la
caldera.
El capítulo cinco selecciona la mejor alternativa de distribución física espacial para la
nueva caldera.
El capítulo seis plantea técnicas para el ahorro energético en uso de vapor, la
adquisición de flujómetros para las calderas, aislamiento en líneas de training,
aumento de temperatura de agua de alimentación y retorno de condensados con una
inversión de 65150,88 USD y un retorno de inversión de 1 año.
El capítulo siete realiza una guía práctica para el mantenimiento y normal
funcionamiento
de
la
nueva
caldera,
para
operarios
y departamento
Mantenimiento.
En el capitulo ocho constan las conclusiones y recomendaciones.
de
XXIV
PRESENTACIÓN
El vapor de agua es un servicio muy común en la industria, que se utiliza para
proporcionar energía térmica a los procesos de transformación de materias primas a
productos, por lo que la eficiencia del sistema para generarlo, la distribución
adecuada, el mantenimiento y el control de su consumo, tendrán un gran impacto en
la eficiencia total de la planta. Esta situación se refleja en los costos de producción
del vapor en el normal funcionamiento y mayor tiempo de vida para los equipos, en
consecuencia, mejoramiento en la competitividad y sustentabilidad de la empresa.
Es por esta razón que el presente proyecto realiza un balance energético actual en
los equipos consumidores de vapor, encontrando un déficit en su generación, para lo
cual se realizará la adquisición de una nueva caldera CLEAVER BROOKS que va a
satisfacer este déficit de vapor, así como también la previsión del aumento de
consumo de vapor para un año.
Además se plantea como una estrategia productiva un plan de confiabilidad para la
nueva caldera que asegure la funcionalidad en todo momento que la actividad
productiva lo requiera, así como también nuevos proyectos como el aumento de
temperatura en el agua de alimentación para caldera, retorno de condensados que
son energía que se está desperdiciando y aislamiento de líneas de tracing y con ello
buscar beneficio económico para la empresa en lo que a consumo de combustible se
refiere y mejoraras para ahorro de vapor
Debido a la importancia que reviste la generación de vapor para los procesos
industriales, y los aspectos económico del sector industrial, lo planteado
anteriormente
busca generar y distribuir energía en forma eficiente lo cual hará
reducir sus consumos y permitirá a DANEC S.A. mantenerse como una empresa
competitiva conforme con los nuevos estándares de producción.
1
CAPÍTULO I
RESEÑA DE LA EMPRESA
Este capítulo presenta una breve descripción de la planta industrial de grasas y
aceites vegetales DANEC S.A., que incluye, los procesos productivos y productos.
1.1 ANTECEDENTES DE LA PLANTA1
1.1.1 INTRODUCCIÓN
DANEC S.A. es el mayor grupo empresarial del Ecuador, en el ramo de la fabricación
de grasas y aceites vegetales, dando fuentes de trabajo, que parten desde sus
propias plantaciones, siguen con el sistema de desarrollo de las materias primas que
luego las transforman en aceites, margarinas, grasas para uso doméstico e industrial.
Todo el proceso se lleva a cabo bajo un estricto control de calidad que cuenta con
normas donde cada etapa se encuentra en un proceso de innovación constante a fin
de ofrecer a los consumidores la mejor alternativa, en calidad, precios y oportunidad
de abastecimiento.
1.1.2 RESEÑA HISTÓRICA
DANEC S.A. fue creada en 1971 en Ecuador y es la primera empresa en el país que
fraccionó palma africana para atender las necesidades del mercado nacional en los
sectores de grasas, aceites, mantecas, margarina y jabones en barra, desde
entonces está entre las primeras empresas fabricantes y proveedoras de estos
productos. Debido a la importante gestión de investigación, control de calidad,
1
www.danec.com
2
flexibilidad en planta, constante mejoramiento tanto en modernos equipos, como en
el desarrollo de los procesos y las actividades del personal, enmarcada en el modelo
de gestión de calidad de la ISO 9002.
La construcción de la fábrica se inició en el año 1975, el montaje de los equipos
termina en los primeros días del mes de noviembre del mismo año.
El 2 de enero de 1976 se inició el funcionamiento de la planta y por primera vez se
obtiene aceite refinado de soya empacado con la marca comercial “Mazorca de Oro”.
En marzo de 1976 se inició la producción primera de manteca vegetal bajo el nombre
comercial “Serrana”.
En 1977 se inició, por primera vez en el país, el fraccionamiento de aceite de palma,
proceso que revoluciona la industria y se lanza al mercado el aceite “El Cocinero”.
En el año de 1982 se montó el área de jabonería y la producción de jabón con el
nombre comercial “Rey”, primer jabón con alto contenido de ácidos grasos, la línea
de jabón se complementa con las marcas “Ideal” (azul y blanco), posteriormente los
moteados y el jabón verde (aroma a limón).
En 1987 se instaló la planta de margarina y se lanzó al mercado con la marca
“Regia”.
En 1991 se creó una nueva marca de aceite “Palma de Oro” con un empaque
novedoso y único en el mercado, caracterizándose como producto líder y popular.
En febrero de 1999 en Suiza, se extendió a DANEC S.A. la certificación de calidad
mundial ISO 9000, otorgada por la Internacional Standaritation Organization y
avalada por Bureau Veritas Quiality Internacional (BVQI). Con inmensa satisfacción y
orgullo fue la primera empresa del Ecuador de la Comunidad Andina que recibe este
importante reconocimiento.
3
En mayo de 2003 inició la nueva planta de desodorización continua con tecnología
moderna, que ofrece mayor capacidad y mejor calidad en el proceso.
En marzo de 2004 se obtiene la “Certificación Kosher” para aceites, mantecas,
margarinas y productos industriales. En octubre de 2004 lanza al mercado el “Aceite
Palma de Oro Premium”, aceite rojo de palma 100% natural.
La novedosa
“Margarina Regia Divertida” sale al mercado en noviembre de 2004, la cual es una
mezcla de margarina con vetas de mermelada.
La instalación de la nueva planta de blanqueo continuo termina en septiembre de
2005 la cual cuenta con tecnología moderna, dotando de mayor capacidad y mejor
calidad al proceso. En el mismo año, se obtiene también el aceite de SIOMA® como
otra variedad de los de palma africana, pero con propiedades parecidas al aceite de
soya.
En diciembre 2008, fue ratificada la calificación en ISO 9001:2000.Adicionalmente, y
para garantizar la inocuidad y seguridad de sus productos, DANEC S.A. obtuvo el
certificado de Buenas Prácticas de Manufactura y el de principios de higiene en la
elaboración de productos de consumo humano. Con tales reconocimientos, la planta
industrial ha logrado ubicarse y mantenerse como una de las empresas líderes, que
satisfacen requerimientos nacionales e internacionales en productos de grasas y
aceites vegetales se refiere.
1.1.3 POLÍTICA DE CALIDAD
"La empresa se caracteriza por la búsqueda permanente de una mayor rentabilidad,
como elemento básico de sustentabilidad y el permanente crecimiento.
Nos orientamos a proporcionar al mercado y al consumidor que nos perciban como
suministradores de valor en todos nuestros bienes y servicios, sean estos
4
industriales y de consumo. Estamos comprometidos con el mejoramiento continuo, la
innovación constante en productos y procesos, la calidad controlada, la inocuidad y
la competitividad a nivel nacional e internacional. Todo esto sustentado en el
principio de que nuestra gente es factor fundamental para alcanzar el éxito,
fomentando el trabajo en equipo y la comunicación permanente.
Actuamos con responsabilidad, respeto y honestidad, como valores fundamentales
hacia nuestra gente, los consumidores, la sociedad y el medio ambiente".
1.2 DESCRIPCIÓN Y LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA
1.2.1 UBICACIÓN
La planta industrial DANEC S.A. está ubicada a 1530 msnm, en la Provincia de
Pichincha, Cantón Rumiñahui, Sector Sangolquí, en el km 1 ½ de la vía Sangolquí –
Amaguaña (Zona Industrial).
Figura 1.1 Vista Aérea de la Planta Industrial DANEC S.A.
2
Fuente: www.danec.com
2
5
1.2.2 DIMENSIONES
La planta industrial DANEC S.A. cubre un área aproximada de 7 hectáreas,
incluyendo aéreas administrativas, bodegas y de producción.
1.2.3 SECCIONES
DANEC S.A. cuenta con 25 secciones que se detallan a continuación:
1. Administración
14. Margarina
2. Agua Industrial
15. Moto-generador
3. Calderas
16. Blanqueo Continuó “Lambda”
4. Clarificador
17. Refinería
5. Compresores de aire
18. Refinería de Marino
6. Fraccionamiento “De Smet”
19. Torre Desodorización (Alfa, Delta,
7. Descargadero de Materia Prima
Gamma)
8. Empaque de Manteca
20. Transporte
9. Envase Aceite
21. Fraccionamiento “Tirtiaux”
10. Hidrogenación
22. Lipíco
11. Jabonería
23. Chocolatería
12. Laboratorio
24. Balanceado
13. Mantenimiento
25. Jabón Cálcico
1.3
PROCESOS
DE
PRODUCCIÓN
DE
ACEITES
Y
GRASA
VEGETALES
Los procesos de producción para obtener los diferentes productos que son
elaborados a base de aceites y grasas vegetales, se describen a continuación.
6
1.3.1 ALMACENAMIENTO DE MATERIA PRIMA
La materia prima, se almacena en la sección de descargadero, la cual cuenta con
tanques metálicos de diferente capacidad con sus respectivos sistemas de
calentamiento de vapor y de bombeo.
1.3.2 PROCESO DE DESGOMACIÓN
Se elimina la acidez libre provocada por los ácidos grasos libres, agregándole una
solución de álcali, que puede ser hidróxido de sodio. La proporción y concentración
de álcali a utilizar depende de la acidez que presente el aceite. También se separan
partes de las sustancias colorantes y odoríferas, que son adsorbidas en los jabones.
Para realizar este proceso se tiene 4 neutralizadores, que trabajan a presión
atmosférica.
1.3.3 PROCESO DE BLANQUEADO
Caso de que el aceite desgomado/neutralizado presente un color verdoso o
anaranjado, se usan sustancias absorbentes, con puntos activos en su superficie
exterior. Se trata de arcillas, carbón activo, tierras activadas que poseen un alto nivel
de porosidad. Al entrar en contacto con el aceite, combinando con una cantidad de
acido fosfórico, los pigmentos contenidos en este, son adsorbidos por estas tierras,
manteniendo la mezcla a una temperatura apropiada. Se agita intensamente la
mezcla para facilitar la reacción, sometida al vacío, para la acción del agente
blanqueador.
Por último se enfría la mezcla, para luego ser separada la tierra del aceite mediante
filtros. En este proceso se utilizan 6 blanqueadores, dos tipos batch, uno batchcontinuo y tres blanqueadores continuos con sus respectivos filtros.
7
1.3.4 PROCESO DE DESODORIZACIÓN
La desodorización elimina el olor, color y baja la acidez del aceite (provocado por
aldehídos y cetonas). Calentando al aceite y al vacío, mejora la tendencia a
volatilizarse, permitiendo asegurar que todas las sustancias alcancen su punto de
ebullición. En este proceso se verifica que los elementos desfavorables, estén en
forma de vapor para poder extraerlos. Para realizar este proceso se utiliza 3 torres de
desodorización, 2 torres continuas y una tipo batch.
1.3.5 PROCESO DE CRISTALIZACIÓN
Durante este proceso se realiza el fraccionamiento de aceite de palma debido a que
contienen una cantidad considerable de sustancias cristalizables. La precipitación se
hace en grandes depósitos, almacenados en los tanques cristalizadores. Este
proceso se hace a través del enfriamiento del aceite durante un determinado tiempo
para formar los cristales sólidos, precipitados en forma más compacta, dura y fácil de
separar. La masa separada se conoce como vitolín y ditolán, utilizadas como materia
prima para los diferentes productos posteriores.
1.3.6 HIDROGENACIÓN
El aceite o grasa se mezcla con el catalizador y se introduce en la autoclave, para
transformar grasas líquidas y semisólidas a duras. Calentando y agitando hasta
alcanzar una temperatura adecuada, se inicia la introducción del hidrógeno a presión.
Cuando se ha alcanzado el grado de hidrogenación deseado, se cierra la entrada de
gas, se enfría la mezcla sin bajar el punto de fusión y se filtra para recuperar el
catalizador y obtener grasa limpia.
8
1.3.7 ENVASE DE ACEITE, MANTECA E INDUSTRIALES
En este proceso de envase de aceite, manteca y grasas industriales se encarga de
mezclar, homogenizar las diferentes recetas de aceites y grasas con las materias
primas obtenidas en los procesos anteriores.
Este proceso está provisto de tanques de almacenamiento, tanques mezcladores
bombas, compresores, filtros, enfriadores, equipos de envasado, sellado, y
codificado, en los cuales se mezcla, bombea y finalmente se envasan los distintos
productos que en la planta industrial se elabora.
1.3.8 MARGARINA
En este proceso se obtiene margarina de mesa, margarinas industriales y mantecas,
mediante la mezcla de grasas previamente procesadas e ingredientes de acuerdo al
producto.
1.3.9 JABONERÍA
En este proceso se produce jabones que son sales alcalinas de ácidos grasos. La
reacción fundamental en la fabricación del jabón consiste en la reacción de una
grasa con un álcali para producir jabón y glicerina. A esta reacción se la llama
saponificación que se realiza en 5 pailas, para luego pasar a las dos líneas de
producción de jabón.
En la línea de producción se encarga de añadir el color, perfume y elementos
adicionales, según la receta del jabón para luego mezclar, cortar, troquelar y
empacar el producto.
9
1.3.10 JABÓN LAVALOZA
En este proceso se obtiene jabón en crema, mediante el uso de equipos y máquinas
como son mezcladores, bombas dosificadoras, homogenizador y una empacadora.
1.3.11 JABÓN CÁLCICO
El jabón cálcico son grasas saturadas hidrogenadas, utilizadas como complemento
alimenticio
para
los
animales
de
granja.
Utilizando
máquinas
secadoras,
mezcladoras, bombas dosificadoras y sistemas de elevación.
1.4 PRODUCTOS
La empresa cuenta con una vasta experiencia en el mercado de grasas y aceites,
ofreciendo productos de alta calidad y a la medida de todas las necesidades, los
cuales se indican a continuación:
1.4.1 PRODUCTOS DE CONSUMO
1.4.1.1Aceites
·
Aceite el cocinero
·
Aceite el cocinero light
·
Aceite girasol
·
Aceite Palma de Oro
·
Aceite Mazorca de Oro
·
Aceite Sioma
10
1.4.1.2 Mantecas
·
Manteca los Tres Chanchitos
·
Manteca Serrana
·
Manteca Colorada
1.4.1.3 Margarinas
·
Margarina Regia
·
Margarina Regia Light
·
Margarina Regia Divertida
·
Margarina Imperial
1.4.1.4 Productos de limpieza
·
Jabón TOPCOMBI
·
Jabón LIDER
·
Jabón IDEAL
·
Crema Lavavajilla DEX
·
Detergente As
1.4.2 PRODUCTOS INDUSTRIALES
También dispone de grasas y aceites dirigidos a los siguientes sectores alimenticios
1.4.2.1 Chocolatería
·
CBA, CBS Y CLS: Sustitutos de manteca de cacao para distintas
aplicaciones
·
CBR: Reemplazantes de manteca de cacao
·
HPMF: Hard Palm MidFraction
·
SPMF, Soft Palm MidFraction
11
·
Grasas vegetales para rellenos de chocolate
1.4.2.2 Confitería
·
Grasas para caramelo masticable tipo TOFFE
1.4.2.3 Culinarios
·
Grasas para caldo en cubos y sopas deshidratadas
·
Aceites para mayonesas y salsas
1.4.2.4 Lácteos
·
Grasa para mezcla base de helados
·
Grasa para la fabricación de coberturas para helados
1.4.2.5 Aceites para snacks grasas para fritura
·
Aceites de alta estabilidad para fritura profunda
·
Aceite de riego o cobertura (Spray Oil)
1.4.2.6 Galletas
·
Grasas para masa
·
Grasas para crema o relleno de galletas
·
Aceite de riego o cobertura (Spray Oil)
1.4.2.7 Panificables y pastelería
·
Grasa para pan
·
Margarina para pan
·
Margarina para hojaldrado
·
Margarina para crema y masa de tortas
12
1.4.3 OTRAS APLICACIONES INDUSTRIALES IMPORTANTES:
1.4.3.1 Alimentos balanceados
·
Grasas para alimentos de mascotas
·
Grasas by-pass - Aporte energético en animales que aumenta la
producción láctea en rumiantes
·
Grasas para engorde de animales
1.4.3.2 Jabonería, cosméticos y químicos
·
Estearinas de palma para jabonería
·
Palma RBD para jabonería
·
Aceite laúrico para jabonería
·
Bases para jabón de tocador
13
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
En este capítulo se desarrolla la parte teórica de la generación de vapor, incluyendo
la descripción de los equipos y elementos, necesarios en el sistema de generación y
en el sistema de distribución de vapor para las calderas.
VAPOR
El vapor es un gas invisible que se genera cuando se le añade energía calorífica al
agua en una caldera. Se necesita añadir energía suficiente para que se eleve la
temperatura del agua hasta su punto de ebullición. Después de ello, cualquier
energía adicional transforma el agua en vapor, sin un incremento en la temperatura.
2.1. TIPOS DE VAPOR
2.1.1 VAPOR SATURADO:
Es vapor puro a una temperatura igual a la temperatura a que hierve el agua a una
presión dada. En tales condiciones estas son variables dependientes entre sí. En las
tablas de vapor, se encuentra un compendio completo de las propiedades del mismo.
Este estado del vapor es una fase inestable, puesto que una pequeña cantidad de
energía que se le agregue o se le quite produce vapor sobrecalentado ó húmedo
respectivamente.
14
2.1.2 VAPOR SOBRECALENTADO:
Al someter al vapor saturado a un incremento en su temperatura a presión constante,
éste se convierte en vapor sobrecalentado, y se lo describe como el incremento de
temperatura sobre la temperatura de saturación.
2.1.3 VAPOR HÚMEDO:
El vapor saturado, al avanzar por las tuberías hasta el punto de utilización, sufre
pérdidas de calor al ambiente que se traducen en una condensación parcial en forma
de microscópicas gotas de agua que acompañan al vapor, formando un flujo bifásico.
Al porcentaje de vapor en el flujo bifásico se lo conoce como “titulo del vapor”.
2.1.4 VAPOR FLASH:
Cuando se tiene agua en condiciones de saturación y presurizada, al liberarla a una
presión baja, parte del condensado se evapora. A esto se lo conoce “vapor flash” o
“vapor secundario”.
2.2 IMPORTANCIA DEL USO DE VAPOR EN LA INDUSTRIA
El vapor de agua es un servicio muy común en la industria, que se utiliza para
proporcionar energía térmica a los procesos de transformación de materiales a
productos, por lo que la eficiencia del sistema para generarlo, la distribución
adecuada y el control de su consumo, tienen un gran impacto en la eficiencia total.
Esta situación se refleja en los costos de producción del vapor y, en consecuencia,
en la competitividad y sustentabilidad de la empresa.
El vapor es un vector eficiente y de fácil control para transferir calor, por lo que es el
de uso más común en la industria.
15
El vapor se genera en calderas y se lo desplaza a los distintos lugares de la planta
donde se utiliza para calefacción, movimiento y vacío. Otras ventajas son, baja
toxicidad, facilidad de transportar, alta eficiencia, alto calor latente, y bajo costo con
respecto a otras alternativas.
A continuación en la figura 2.1 se muestra un sistema ideal para generación y
distribución de vapor
Figura 2.1 Sistema de generación y distribución de vapor saturado.3
2.3. CALDERA DE VAPOR
La caldera de vapor es una máquina diseñada para generar vapor saturado. El vapor
se genera a través de la transferencia de calor a presión constante. El fluido,
originalmente en estado líquido, gana energía y cambia de estado.
3
Fuente: COMISIÓN NACIONAL PARA EL AHORRO DE ENERGÍA (CONAE), “Guía del Vapor para
la Industria”, pág. 2.
16
2.3.1 CLASIFICACIÓN DE CALDEROS DE VAPOR4.
Los calderos de vapor se clasifican según:
2.3.1.1 Por la presión de trabajo.
• De alta presión. Utilizadas básicamente en la generación de potencia, presión de
trabajo superior a 100psi. P > 64 kg/cm2
• De mediana presión. Usados en procesos industriales en pequeñas plantas cuya
presión de trabajo está entre 20 > P > 64 kg/cm2
• De baja presión. Usados en procesos industriales de generación de potencia con
una presión de trabajo inferior a 100psi. P<20kg/cm2
2.3.1.2 Por la posición de los gases y posición del agua.
• Pirotubulares: Donde los gases producto de la combustión van por el interior
de los tubos calefactores, mientras que el agua por el exterior de estos.
• Acuatubulares: Aquí los gases van por el exterior de los tubos.
2.3.1.3 Por la posición y forma de los tubos.
• Por la posición de los tubos: Verticales, Horizontales e Inclinados.
• Por la forma de los tubos: Rectos y Curvados.
2.3.1.4 Por el combustible empleado.
• De carbón mineral.
• De combustibles líquidos.
• De combustibles gaseosos.
• De combustibles especiales.
4
Fuente: http://grupos.emagister.com/ficheros/dspflashview?idFichero=239088
17
• De recuperación de calor de gases.
• Mixtos y nucleares.
La clasificación más usual de los calderos de vapor es la siguiente:
a) Caldera Pirotubular
En estas calderas, los gases de combustión son obligados a pasar por el interior de
unos tubos, que se encuentran sumergidos en la masa de agua. Los gases
calientes, al circular por los tubos, ceden calor, el cual se transmite a través de los
tubos, y posteriormente al agua. Todo el conjunto, agua y tubo de gases, se
encuentra rodeado por una carcaza exterior. La presión de trabajo normal no excede
los 20 kg/cm2,(a presiones más altas requeriría espesores de carcaza demasiados
grandes). La producción de vapor máxima es de alrededor de 25 ton/h.
Figura 2.2 Caldera Pirotubular 5
5
Fuente: http://dspace.epn.edu.ec/bitstream/123456789/868/2/T10324CAP1.pdf
18
Está formada por un cuerpo cilíndrico de disposición horizontal, incorpora
interiormente un paquete multitubular de transmisión de calor y una cámara
superior de formación y acumulación de vapor, el hogar y los tubos están
completamente rodeados de agua, la llama se forma en el hogar pasando los
humos por el interior de los tubos de los pasos siguientes para finalmente ser
conducidos hacia la chimenea, una de sus desventajas es que presentan una
elevada pérdida de carga en los humos.
Características:
• Sencillez en su construcción.
• Facilidad en su inspección, reparación y limpieza.
• Gran peso.
• La puesta en marcha es lenta.
• Gran peligro en caso de explosión o ruptura
b) Caldera Acuotubular
En estas calderas los gases de combustión circulan por la parte externa de
los tubos, mientras que por su interior lo hace el agua, los tubos longitudinales
interiores se emplean para aumentar la superficie de calefacción, y se encuentran
inclinados para que el vapor, al salir por la parte más alta, provoque el ingreso
natural del agua más fría por la parte más baja.
19
Figura 2.3 Caldera Acuotubular6
La llamase forma en un recinto de paredes tubulares que configuran la cámara de
combustión. Soporta mayores presiones, pero es más cara, tiene problemas de
suciedad en el lado del agua.
Características:
• La caldera de tubos de agua tiene la ventaja de poder trabajar a altas
presiones, dependiendo del diseño llegan hasta 350 psig.
• Se fabrican en capacidades de 20 HP hasta 2000 HP.
• Por su fabricación de tubos de agua es una caldera inexplosible.
• La eficiencia térmica está por arriba de cualquier caldera de tubos de humo,
ya que se fabrican de 3, 4 y 6 pasos dependiendo de la capacidad.
• El tiempo de arranque para la producción de vapor a su presión de trabajo es
mínimo.
6
Fuente:http://dspace.epn.edu.ec/bitstream/123456789/868/2/T10324CAP1.pdf
20
• El vapor que produce una caldera de tubos de agua es un vapor seco, por lo que
en los sistemas de transmisión de calor existe un mayor aprovechamiento.
2.3.2 VARIABLES IMPORTANTES EN LAS CALDERAS DE VAPOR
• Agua de alimentación, vapor producido, vapor de atomización y purga
• Temperatura (ºC)
• Presión (kg/cm2)
• Flujo (ton/h)
• Tipo de caldera
• Densidad Relativa
• Poder(es) calorífico(s) superior(es) (kJ/kg)
• Capacidad(es) calorífica(s) (kJ/kgºC)
• Composición (% en mol y % en peso)
• Gases de Combustión
• Contenido de oxígeno (% en volumen)
• Contenido de bióxido de carbono (% en volumen)
• Contenido de monóxido de carbono (ppm)
2.4 PARTES DE LA CALDERA
Las partes que integran y conforman una caldera se las describe a continuación:
2.4.1 CÁMARA DE AGUA.
Recibe este nombre el espacio que ocupa el agua en el interior de la caldera.
El nivel de agua se fija en su fabricación, de tal manera que sobrepase en unos 15
cm. por lo menos a los tubos o conductos de humo superiores, con esto, a toda
caldera le corresponde una cierta capacidad de agua, lo cual forma la cámara
de agua. Según la razón que existe entre la capacidad de la cámara de agua y la
21
superficie de calefacción, se distinguen calderas de gran, mediano y pequeño
volúmenes de agua.
2.4.2 CÁMARA DE VAPOR.
Es el espacio ocupado por el vapor en el interior de la caldera, donde se
separa el vapor del agua. Cuanto más variable sea el consumo de vapor, tanto
mayor debe ser el volumen de esta cámara, de manera que aumente también la
distancia entre el nivel del agua y la toma de vapor .
2.4.3 PULVERIZADORES
La combustión de carbón pulverizado rara vez se aplica en calderas de menos de
100000 lb de vapor por hora, ya que el uso de los alimentadores es más económico
para esas capacidades. En
la mayor parte de
las
instalaciones se aplica
el
sistema de inyección directa, en el que el carbón y el aire pasan directamente
de los pulverizadores a los quemadores, y la rapidez deseada de combustión se
regula por la rapidez de pulverización. Algunos tipos de pulverizadores de
inyección directa tienen la capacidad para moler 100 toneladas por hora.
El pulverizador proporciona la mezcla activa necesaria para secar el porcentaje de
materia volátil en el combustible tiene la relación directa con la temperatura
recomendada del aire primario para la combustión.
2.4.4 QUEMADORES
El propósito principal de un quemador es mezclar y dirigir el flujo de
combustible y aire de tal manera que se asegure el encendido rápido y la
combustión completa. En los quemadores de carbón pulverizado, una parte del 15 al
25% del aire, llamada aire primario, se mezcla inicialmente con el combustible
para obtener un encendido rápido y actuar como un medio de transporte del
22
combustible. La porción restante o aire secundario se introduce a través de registros
en la caja de viento.
El quemador de tipo circular está diseñado para quemar carbón mineral y
puede equiparse para quemar cualquier combinación de
los
tres combustibles
principales, si se toman las precauciones adecuadas para evitar la formación de
coque en el elemento carbón, si se está quemando combustóleo y carbón mineral.
Este diseño tiene una capacidad hasta de 165 millones de Btu/h para el carbón, y
más elevada para combustóleo o gas.
2.4.5 HOGARES
Un hogar es una cámara donde se efectúa la combustión. La cámara confina el
producto de la combustión y puede resistir las altas temperaturas que se
presentan y las presiones que se utilizan. Sus dimensiones y geometría se
adaptan a la velocidad de liberación del calor, el tipo de combustible y al
método de combustión, de tal manera que se haga lo posible por tener una
combustión completa y se proporcione un medio apropiado para eliminar la
ceniza.
Los hogares enfriados por agua se utilizan en la gran mayoría de calderas, para
todos los tipos de combustible y métodos de combustión. El uso de hogares con
enfriamiento por agua reduce las pérdidas de calor al exterior y reduce la
transferencia de calor hacia los elementos estructurales.
2.4.6 SISTEMAS AVENTADORES DE HOLLÍN
Aun cuando la escorificación y la incrustación de las calderas que queman
carbón mineral y combustóleo puedan minimizarse mediante el diseño y la
operación apropiados, debe suministrarse equipo auxiliar para limpiar las
paredes del hogar y eliminar los depósitos de las superficies de convección,
23
para mantener la capacidad y la eficiencia. Chorros de vapor de agua y de aire
lanzados por las toberas de los aventadores de hollín desalojan la ceniza seca o
sintetizada y la escoria, las que entonces caen en tolvas o se van junto con los
productos gaseosos de la combustión al equipo de eliminación.
Los tipos aventadores de hollín varían en relación con su ubicación en la
unidad de la caldera, la severidad de la ceniza o las condiciones de la escoria, y la
disposición de las superficies que absorben calor.
2.5 SISTEMAS DE CONTROL
El sistema de control está diseñado con el fin de proteger a la caldera de posibles
fallas durante su funcionamiento y brinda seguridad, el control incluye:
2.5.1 SISTEMA DE CONTROL DE COMBUSTIÓN
Este sistema se encarga de regular la mezcla aire – combustible, con el fin de
obtener una combustión segura, eficaz y mantener estable la presión de vapor del
sistema. Los sistemas simples de control de combustión utilizan un circuito que
combina el funcionamiento de la válvula de combustible con el ingreso de aire, un
cambio en la presión de vapor activa proporcionalmente la modulación de la mezcla
aire – combustible. Los sistemas avanzados utilizan dispositivos independientes para
cada flujo, que se rigen a través de sensores previamente calibrados que permiten
un manejo automatizado de la caldera.
2.5.2 CONTROL DE LLAMA PILOTO
Este sistema de control se encarga de mantener encendida la caldera mientras sus
parámetros de funcionamiento sean los apropiados, el control de llama detecta
condiciones inseguras como una mala mezcla aire combustible, o la falla de algún
dispositivo de alimentación en el quemador apagando la llama.
24
2.5.3 VÁLVULA DE APAGADO
Esta válvula aísla el suministro de combustible a la caldera, en contestación a la
señal de incremento o aumento en la presión del gas de combustión, o la demanda
de aire insatisfecha.
2.5.4 CONTROL DE NIVEL DE AGUA.
Este sistema asegura un nivel de agua en la caldera como se observa en la figura
2.4, el mismo que permite operar a la presión de diseño y asegura un área de
ebullición óptima. El control modula la válvula de alimentación y recirculación del
agua, los sistemas simples de control se basan en el caudal de vapor requerido,
mientras que los sistemas modernos de control permiten incorporar datos de
tolerancia a cambios bruscos de consumo.
Figura 2.4 Nivel de agua en la caldera.7
7
Fuente: http://www.termodinamica.cl/vrc_img/galeria/control_por_2_elementos.jpg
25
2.5.5 VÁLVULA DE SEGURIDAD.
Es la válvula más importante en el funcionamiento de la caldera, alivia el exceso de
presión, evitando un colapso en la caldera.
2.5.5.1 Control de Presión de vapor.
Este sistema se encarga de mantener una presión constante en la caldera, manipula
el quemador cuando existe un incremento o decremento de presión, para regresar a
las condiciones de punto de ajuste (set-point).
2.5.5.2 Válvula de no retorno.
Esta válvula es una combinación de válvula check con una válvula de seguridad,
permite la salida del vapor y previene el reingreso del fluido, producido por una caída
de presión en la caldera, esta válvula se mantiene cerrada hasta cuando la caldera
recupera su presión de trabajo.
2.6 SISTEMAS COMPLEMENTARIOS DE AGUA Y COMBUSTIBLE
Estos sistemas
líquido
son muy importantes ya que tanto el agua como el combustible
requieren un tratamiento especial antes de ingresar a la caldera, esto se lo
realiza con el fin de aumentar la eficiencia y alargar la vida útil de la misma.
2.6 1 CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE.
El sistema de alimentación de combustible hacia la caldera es vital en el proceso de
generación
de
vapor,
las
calderas
combustibles como los siguientes:
pueden
utilizar
diferentes
tipos
de
26
• Combustibles sólidos:
Dentro de estos combustibles tenemos: madera, carbones fósiles, antracita, hulla,
lignito, turba, residuos orgánicos, carbón vegetal o leña. Su alimentación hacia la
caldera puede ser manual o mediante bandas transportadoras.
• Combustibles líquidos:
Los combustibles líquidos presentan, en general mejores condiciones que los
sólidos para entrar en combustión y son sustancias que se las obtienen por
destilación, ya sea del petróleo crudo o de la hulla y son: nafta, kerosén, Diesel,
Aceite # 6 , alquitrán de hulla, alquitrán de lignito, algunos de estos combustibles
como el Aceite # 6 (bunker) debe ser previamente precalentado debido a su
viscosidad,
el calentamiento se lo puede hacer con un sistema de resistencias
eléctricas y posteriormente con un sistema de calentamiento basado en la utilización
del vapor de agua que genera la propia caldera.
• Combustibles gaseosos:
Los combustibles gaseosos son los que poseen mejores condiciones para entrar en
combustión, dentro de estos combustibles tenemos: gas natural, gas de alumbrado,
acetileno, gas de agua, gas de aire, gas pobre o mixto, gas de alto horno.
2.5.2 SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE AGUA.
La alimentación de agua hacia las calderas se las hace de diferentes maneras entre
esta están:
• Red de abastecimiento (circuitos abiertos).
• Bombas impulsoras.
• Por termosifón (diferencia de densidades del agua caliente y fría).
27
El agua alimentada en el sistema de vapor tiene que ser transportada, desde su
punto de suministro o almacenamiento, hasta el interior de la caldera, pasando a
través de los economizadores, mediante un sistema de bombeo.
Por lo general, se utiliza un mínimo de dos bombas de alimentación, dependiendo del
grado de confiabilidad para mantener la caldera trabajando en caso de falla del
suministro de agua. El hecho de disponer de dos bombas permite realizar trabajos de
reparación y mantenimiento en una de ellas, mientras que la otra continúa
suministrando el agua necesaria para la operación de la caldera.
2.6 EL AGUA PARA LOS CALDEROS
Hay que considerar que el agua viene con impurezas sólidas e impurezas diluidas
como es el caso de sales y minerales que le da la característica de dureza y son
perjudiciales ya que estas sales producen las denominadas incrustaciones en el
interior de la caldera o en las mismas tuberías y las corroen disminuyendo su vida
útil.
El agua nunca se encuentra pura y los elementos que contiene pueden reducir la
eficiencia de la caldera de un 10 a 12% por problemas de incrustaciones en la
superficie de calefacción8. Para incrementar la eficiencia y vida útil de la caldera es
necesario un acondicionamiento del agua que permita reducir las incrustaciones y
además evitar su corrosión.
2.6.1 TRATAMIENTO DE AGUA PARA LA CALDERA
El agua es el fluido de trabajo de los sistemas de vapor y una de las sustancias
naturales más abundantes, sin embargo nunca se encuentra en estado puro,
adecuado para la alimentación directa de una caldera. Por lo común en estado
8
COUNCIL OF INDUSTRIAL BOILER OWNERS (CIBO), Energy Efficiency Handbook, pg 3
28
natural, el agua se encuentra turbia, con materias solidas en suspensión fina y gases
en disolución. Incluso cuando esta clara, el agua natural contiene soluciones de sales
y ácidos que dañan con rapidez el acero y los metales a base de cobre de los
sistemas de vapor
Según los elementos que acompañan el agua, podríamos considerar dos grandes
grupos: "Elementos Disueltos" constituye las
sustancias
orgánicas,
los gases
disueltos, las sales minerales y la sílice, aunque ésta también suele aparecer
como elemento en suspensión en forma de finísimas partículas o coloides.
"Elementos en Suspensión", lo constituyen
los minerales
finamente
divididos,
como las arcillas y los restos de organismos vegetales o animales; y la cantidad
de sustancias suspendidas, que son mayor en aguas turbulentas que en aguas
quietas y de poco movimiento.
Las aguas pueden considerarse según la composición de sales minerales presentes
en:
• Aguas duras.
Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio, poco solubles,
principales responsables de la formación de depósitos e incrustaciones.
• Aguas blandas.
Su composición principal está dada por sales minerales de gran solubilidad.
• Aguas neutras.
Componen su formación una alta concentración de sulfatos y cloruros que no
aportan al agua tendencias ácidas o alcalinas, o sea que no alteran sensiblemente el
valor de pH.
29
• Aguas alcalinas.
Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos
de calcio, magnesio y sodio, las que proporcionan al agua reacción alcalina
elevando en consecuencia el valor del PH presente.
Los gases disueltos en el agua, provienen de la atmósfera, de desprendimientos
gaseosos de determinados subsuelos, y en algunas aguas superficiales de la
respiración de organismos animales y vegetales. Los gases disueltos que suelen
encontrarse son él oxigeno, nitrógeno, anhídrido carbónico.
Debido a las impurezas presentes en el agua se debe hacer un tratamiento antes
que ingrese a la caldera, cabe destacar que no existe ningún procedimiento simplista
ni producto químico apropiado para el tratamiento de todas las clases de aguas.
Cada caso se debe considerar individualmente, los tratamientos más conocidos son
los siguientes:
·
Separación de sólidos en suspensión:
Consiste en separar partículas grandes usando tamices, telas o capas de material
granular y pequeñas cantidades de productos químicos
·
Tratamiento químico para eliminar la dureza:
Las principales impurezas que dan lugar a la formación de incrustaciones en la
caldera son calcio, magnesio y sílice.
La cal-sosa y la soda mediante una reacción química forman un precipitado que
puede separarse junto con los lodos. En ambos procesos se obtiene sulfato de sodio.
·
Eliminación de la dureza por intercambio de cationes:
Ciertos minerales como el silicato de aluminio y sodio y algunas resinas sintéticas,
como los polietilenos o materiales de tipo fenólico, poseen la capacidad de
intercambiar los iones de sodio por iones de calcio y magnesio, cuando éstos se
30
encuentran en solución acuosa. Luego se hace pasar el agua cruda o filtrada a
través de lechos de partículas granuladas de zeolita.
Para restaurar los iones de sodio de la zeolita, se hace pasar el agua por una
salmuera con alta concentración de cloruro de sodio.
En la actualidad el sistema más popular de ablandamiento de aguas combina los
tratamientos químicos con los intercambios de cationes, utilizando cal caliente con
magnesio sin él, para separar los silicatos, seguida del intercambio de cationes de
sodio en caliente.
·
Desmineralización por medio de la separación total de sólidos disueltos:
Algunos tipos de resinas orgánicas sintéticas tienen la capacidad de seleccionar y
separar los cationes o aniones indeseables en una solución acuosa, por intercambio
de iones hidrógeno y oxidrilo.
Los iones de hidrógeno y oxidrilo son liberados por la resina durante el proceso
combinado, calentándose para formar agua pura
·
Evaporación:
El agua pura puede obtenerse colectando el destilado de la evaporación, al hervir el
agua cruda, esto debido a que los constituyentes solubles permanecen en el agua,
entonces se separan por purgas sucesivas o medios mecánicos.
La contaminación del destilado se da por el arrastre de partículas de agua en el
vapor o reabsorción de gases no condensables.
·
Desaireadores o desgasificadores:
Son aquellos dispositivos mecánicos empleados para liberar los gases contenidos en
el agua de alimentación como aire, oxigeno, anhídrido carbónico y otros gases.
31
Su funcionamiento consiste en dividir el agua de alimentación en finas gotitas,
calentándolas a continuación para transformarlas en vapor dentro del desaireador, y
separar el aire, anhídrido carbónico y otros gases del vapor a medida que este se va
condensando. Ver Anexo XXIII.
2.6.2 PROCESO DE TRATAMIENTO DEL AGUA PARA LAS CALDERAS
En el agua cruda que alimenta a la caldera deben eliminarse los sólidos en
suspensión, reducir la dureza provocada por las sales de calcio, magnesio, silicio y
eliminar otras impurezas solubles, aplicar productos químicos para eliminar el
oxígeno disuelto en el agua y controlar su grado de acidez.
El agua ablandada es generada por un proceso de intercambio iónico, al ceder los
iones calcio y magnesio por iones sodio, cuyas sales son más solubles que las del
ión calcio, y pueden descargarse por el purgado de la caldera sin problemas de
deposición.
El oxígeno disuelto se elimina mediante el uso del desaireador, que calienta el agua
para reducir la solubilidad de los gases, sin embargo pequeñas cantidades, se
pueden encontrar en el agua, causando la corrosión del metal de la caldera. Para
prevenir esto, se utiliza un secuestrante de oxígeno, el más común es el sulfito de
sodio, que debe ser adicionado de preferencia en el tanque de almacenamiento del
desaireador. Así, el secuestrante dispondrá de un tiempo mayor para reaccionar con
el oxígeno residual.
Además, se debe realizar la limpieza química de la caldera que consiste en un
lavado continuo o programado con una solución de NaOH, la misma que, permite
retirar incrustaciones de los tubos. La ventaja del lavado continuo es mantener un pH
entre 7 y 9, que provoca la pasivación del metal con la formación de magnetita
(Fe3O4) en ausencia de oxígeno.
32
El purgado de la caldera permite limitar la concentración de impurezas del agua. Las
purgas pueden ser localizadas en distintos puntos, debajo del nivel de agua en el
tanque de vapor o domo del vapor, desde el domo de lodos o cabezal inferior, o
también desde el fondo de la caldera, dependiendo del tipo de caldera. Las purgas
pueden ser continuas o intermitentes.
2.7 SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE VAPOR
El sistema de distribución de vapor permite llevar el vapor en la cantidad y calidad
requerida por el proceso hasta cualquier sitio en la planta donde se necesita su
energía calorífica. En este sistema, es importante:
·
Contar con buenos procedimientos de operación
·
Operar adecuadamente las trampas de vapor
·
Mantener aisladas las tuberías, equipos y dispositivos
·
Evitar las fugas de vapor
·
Mantener una presión de vapor adecuada
Los componentes principales de un sistema de distribución de vapor son los
cabezales, las tuberías principales, y los ramales. Cada componente cumple con
ciertas funciones específicas y junto con los separadores, piernas colectoras y las
trampas de vapor, contribuyen al uso eficiente del vapor.
2.7.1 CABEZALES DE LAS CALDERAS
Un cabezal de vapor es una clase especial de tubería de distribución porque puede
recibir vapor de una o varias calderas al mismo tiempo. Lo más común es que sea
una tubería horizontal a la que se le alimenta el vapor por la parte superior, y al
mismo tiempo se alimentan las tuberías principales de distribución como se ve en la
figura 2.5. Es importante trampear el cabezal de forma correcta para asegurarse que
33
cualquier substancia indeseable como agua de la caldera y/o partículas será
removida del vapor antes de que sea distribuido.
Figura 2.5 Cabezal o distribuidor de la caldera 9
2.7.2 TUBERÍAS PRINCIPALES
Las tuberías principales tienen como fin, transportar el vapor desde el cabezal, hasta
una sección o sitio de la planta en donde se divide en tuberías secundarias que
abastecen a equipos consumidores. Cuando la válvula de alimentación de vapor es
abierta, el vapor inmediatamente pasa de la caldera a las diferentes tuberías
principales, estas tuberías se deben de mantener libres de aire y de condensado
para poder garantizar que el equipo que utiliza el vapor estará trabajando en forma
eficiente
Las tuberías inicialmente están frías y existe el gradiente de temperatura máximo
entre el vapor y la tubería, el vapor empezará a condensar inmediatamente, a este
régimen de condensado se lo conoce como “carga inicial”, una vez que las tuberías
se han calentado la diferencia de temperatura es mínima, sin embargo la tubería
seguirá transfiriendo calor a su alrededor generando condensado pero en menor
9
Fuente: ARMSTRONG, “Guía para la conservación de vapor en el drenado de condensados”,
Armstrong Internacional Inc, 1998, pág. 19.
34
cantidad y se conoce como “carga en régimen”. Existen dos métodos comunes para
precalentar las tuberías principales de vapor: el supervisado y el automático.
El “precalentamiento automático” es cuando se enciende la caldera y se deja que las
tuberías principales y algunos, o todos, los equipos alcancen la temperatura y
presión de operación sin intervención manual o supervisión.
En el “precalentamiento supervisado” se recomienda que antes de que el vapor fluya
por la tubería principal, se abran completamente las válvulas de las piernas
colectoras para que el vapor escape a la atmósfera. Las válvulas de las piernas
colectoras se cierran hasta que todo,
o casi todo, el condensado del
precalentamiento haya sido descargado. Después de ello, las trampas se encargan
de remover el condensado que se puede generar en operación normal del equipo.
Tubería Principal
Pierna
Colectora
Trampa de
vapor
Figura 2.6 Drenado de condensados en tuberías principales10
2.7.2.1 Ramales de tubería
Los ramales son las tuberías que salen de las tuberías principales de vapor y llevan
al vapor hacia el equipo que lo utiliza. El sistema completo debe de ser diseñando y
10
Fuente:ARMSTRONG, “Guía para la conservación de vapor en el drenado de condensados”,
Armstrong Internacional Inc, 1998, pág. 20.
35
conectado de forma que se evite la acumulación de condensado en cualquier punto
del sistema.
Para la instalación de un ramal de tubería, se utilizan “cuellos de cisne”, que es una
sección de tubería curva, que conecta la parte superior de la línea principal de vapor
y el ramal.
2.7.2.2 Piernas colectoras
Un aspecto común en todos los sistemas de distribución de vapor es la necesidad de
tener piernas colectoras a intervalos de 30 a 50 metros, y mantener una pendiente de
1/100 decrece un metro por cada cien metros de tubería en dirección del flujo 11 en la
figura 2.7 se puede apreciar lo antes mencionado.
Figura 2.7 Pierna colectora12
11
SPIRAX SARCO, “Steam Mains and Drainage”, SpiraxSarco Limited 2005.
Fuente: SPIRAX SARCO, “Steam Mains and Drainage”, SpiraxSarco Limited 2005.
12
36
Sus funciones son:
1. Dejar que el condensado sea drenado, por gravedad, del vapor fluyendo a alta
velocidad.
2. Colectar el condensado hasta que la presión diferencial sea suficiente para
descargarlo a través de una trampa de vapor.
2.7.2.3 Secadores
Los secadores de vapor están diseñados para remover la humedad del vapor, figura
2.8. Los secadores son usualmente instalados antes del equipo donde es
particularmente necesario que se tenga vapor seco. Su principio de funcionamiento
radica en disminuir la velocidad de las gotas de condensado al golpear contra las
paredes o deflectores del separador y caigan por su peso. Los separadores más
comunes son de placas y el tipo ciclón.
Figura 2.8 Secador de vapor tipo placas13
13
Fuente: SPIRAX SARCO, “Steam Mains and Drainage”, SpiraxSarco Limited 2005.
37
2.7.2.3 Trampas de vapor
Una trampa de vapor es una válvula automática cuya misión es descargar
condensado y gases incondensables tan rápido como se empiezan a acumular, sin
permitir que escape vapor vivo. La importancia de dimensionar y seleccionar una
trampa adecuada permite trabajar sin problemas al equipo, evitar que este se inunde
ó que la trampa se desgaste prematuramente por estar subdimensionada
sobredimensionada. Además la selección depende de la configuración del equipo, la
eficiencia de cualquier equipo o instalación que utilice vapor está en función directa
de la capacidad de drenaje de condensado, por ello es fundamental que la purga de
condensados se realice automáticamente y con el diseño correcto.
Para una mayor eficiencia y economía, una trampa debe ofrecer:
·
Pérdida mínima de vapor
·
Larga vida
·
Servicio seguro y resistencia a la corrosión
·
Funcionamiento con contrapresión de la línea de retorno de condensados
·
Capaz de funcionar ante la presencia de suciedad.
Cuando una trampa ofrece todas las características antes enlistadas, puede lograr:
·
Un calentamiento rápido de las unidades de transferencia de calor
·
Temperaturas máximas en las unidades para una mejor transferencia de calor
·
Máximo ahorro energético
·
Reducción de costos por mantenimiento
2.7.2.3.1 Clasificación de las trampas de vapor
Tomando como base su principio de operación, las trampas de vapor se clasifican en
tres tipos básicos, los cuales son:
38
Flotador y Termostática
Mecánicas
Flotador libre
Disco
Trampas
de Vapor
Termodinámica
Impulso
s
Termostática
s
Expansión líquida
Presión Equilibrada
2.7.2.3.1.1 Trampas de vapor mecánicas
Ø Trampa de Flotador y termostática
Es una trampa mecánica que opera en base a los conceptos de densidad y
temperatura. La válvula de flotador se puede observar en la figura 2.9, una palanca
conecta la bola del flotador a la válvula y su asiento. El flotador se eleva una vez que
el condensado llega hasta cierto nivel en la trampa, abriendo el orificio de la válvula y
drenando el condensado.
El sello de agua formado por el propio condensado evita la pérdida de vapor vivo. Al
estar la válvula de descarga bajo agua, no es posible que se pueda ventear el aire y
los no condensables. Cuando la acumulación de aire y gases no condensables causa
una caída significante de temperatura, un venteador termostático en la parte superior
de la trampa se abre para descargarlos. El venteador termostático se activa a una
temperatura un poco menor que la de saturación, de manera que es capaz de
descargar volúmenes grandes de aire mediante un orificio independiente.
39
Figura 2.9 Trampa de vapor de flotador y termostática F&T. 14
Ventajas:
1) Descarga el condensado en forma continua tan rápidamente como se forma.
2) Gran capacidad de la ventila a través de la ventila auxiliar de presión
equilibrada, la cual es autorregulable para diferentes presiones de vapor.
3) Gran eficiencia térmica tanto en descargas livianas como pesadas.
4) La descarga modulada no causa variaciones de presión, las que podrían
causar dificultades en el control de temperaturas de serpentines calentadores
de aire e intercambiadores de calor.
Limitaciones:
1) No pueden ser utilizados en equipos en los cuales el vapor recalentado puede
llegar al elemento de la ventila.
2) En usos en los cuales se puede congelar, deben ser protegidas con un
drenaje térmico.
3) Los golpes de ariete pueden causar daños.
14
Fuente:ARMSTRONG, “Guía para la conservación de vapor en el drenado de condensados”,
Armstrong Internacional Inc, 1998, pág. 12.
40
Ø Flotador libre
Es una trampa mecánica que opera en base a los conceptos de densidad y
temperatura para descargar condensado y gases incondensables respectivamente,
una esfera que puede flotar libremente permite hacer un cierre entre la esfera y una
válvula localizada en la parte inferior de la trampa, figura 2.10, al asentarse la esfera
cierra la válvula impidiendo que escape vapor, cuando el condensado ingresa en la
trampa la esfera flota abriendo la válvula permitiendo que se purgue el condensado.
Figura 2.10 Trampa de flotador libre. 15
Ventajas:
1) Purgado
rápido
de
gases
incondensables,
estabilización en el arranque del equipo.
2) Una sola pieza móvil, larga duración.
3) Sus piezas son factible de reemplazo.
4) Fácil mantenimiento.
5) Resistente a golpes de ariete.
15
Fuente: http://www.tlv.com/global/LA/products/080101.html
permitiendo
una
rápida
41
Limitaciones:
1) No es aplicable en sistemas que trabajen con vapor sobrecalentado.
2) Problemas en sitios donde puede producirse congelamiento.
3) Alto costo de la trampa
Ø Trampa de Balde invertido
Opera basada en la diferencia de densidades entre el vapor y el agua. El vapor que
entra al balde invertido y sumergido causa que éste flote y que cierre la válvula de
descarga. El condensado que entra a la trampa hace al balde más pesado, por lo
que se hunde y así se abre la válvula de descarga para dejar salir al condensado,
figura 2.11. A diferencia de otras trampas mecánicas, la de Balde Invertido también
ventea continuamente el aire y el bióxido de carbono, a la temperatura del vapor.
Figura 2.11 Trampa de balde invertido. 16
Ventajas:
1) Son bastante resistentes al golpe de ariete.
2) Pueden construirse para presiones de trabajo muy altas.
16
Fuente:ARMSTRONG, “Guía para la conservación de vapor en el drenado de condensados”,
Armstrong Internacional Inc, 1998, pág.10.
42
Limitaciones:
1) Baja eficiencia térmica al trabajar con cargas y presiones variables.
2) Deben mantener un sello de agua para impedir descarga continua de vapor.
3) Deben ser protegida contra congelación.
4) No pueden descargar condensado en forma continua tan rápidamente como
se forma.
5) El orificio de purga del balde tiene una capacidad de purga de aire muy
limitada.
2.7.2.3.1.2 Trampas Termodinámicas:
Ø Trampa termodinámica de disco.
Conocida también como trampa termodinámica. Es un sistema que funciona con un
retraso de tiempo, y que opera en base al concepto de velocidad. Esta trampa tiene
sólo una parte móvil: el disco, figura 2.12. El condensado y aire levantan el disco y
fluyen libremente a través de la trampa.
Figura 2.12 Trampa termodinámica de disco. 17
17
Fuente:ARMSTRONG, “Guía para la conservación de vapor en el drenado de condensados”,
Armstrong Internacional Inc, 1998, pág. 13.
43
Al llegar vapor a la trampa, aumenta instantáneamente la velocidad del flujo debajo
del disco, y la recompresión sobre el disco hace que este cierre de golpe sobre su
asiento, sellando el camino del vapor. Las pedidas de calor de la pequeña cámara
de control que está llena de una mezcla de vapor y condensado, hacen que la
presión en la cámara baje hasta un punto en que el disco abre nuevamente para
descargar condensado.
Ventajas:
1) Compacta y liviana.
2) Construida totalmente de acero.
3) Gran resistencia a golpes de ariete.
4) Buena resistencia a la corrosión.
5) Una sola pieza movible larga duración.
6) Una sola trampa para todas las presiones comprendidas entre 10 y 600 psi.
7) Operan eficientemente con diferentes cargas y presiones.
8) Responden rápidamente a cargas y presiones variables.
Limitaciones:
1) No son apropiadas para presiones debajo de 10 psi.
2) Algunos modelos están limitados a contra presiones de un 50 %, otros son
apropiados solamente para presiones de retención de 15 %.
3) No se recomiendan para presiones bajas con válvulas de control de
temperatura.
4) Utilizables en equipos de baja carga.
Las trampas de impulso y de laberinto se muestran en la figura 2.13 y 2.14. Su
funcionamiento es complejo y no son recomendadas puesto que son afectadas por
suciedades presentes en el vapor, la ventaja de estas trampas es que pueden ser
44
moduladas para cualquier tipo de presión, sin embargo si no están bien reguladas
pueden dejar escapar vapor ó provocar inundación en el equipo.
Figura 2.13 Trampa termodinámica de impulso.18
Figura 2.14 Trampa termodinámica de laberinto.19
18
19
Fuente: http://es.scribd.com/doc/38419593/Tema-4-Trampas-de-Vapor
Fuente: http://es.scribd.com/doc/38419593/Tema-4-Trampas-de-Vapor
45
2.7.2.3.1.3 Trampas Termostáticas
Ø Trampa Termostática de expansión líquida.
Es la trampa termostática más simple y se muestra en la figura 2.15, consta de un
elemento relleno de aceite, que al calentarse se expande para cerrar la válvula
contra su asiento, permite ajustar la temperatura de descarga entre 60 y 100 ºC, lo
que hace a esta trampa ideal para purgar grandes cantidades de gases
incondensables y condensado frío, en el arranque.
El aire y el condensado se
descargan desde el comienzo hasta que el condensado alcanza una temperatura
pre-determinada debajo de 100 ºC. El elemento termostático lleno con líquido, cierra
la válvula para mantener la temperatura perfecta de descarga del condensado.
Figura 2.15 Trampa termostática de expansión liquida. 20
Ventajas:
1) Soportan golpes de ariete.
2) Eficiencia térmica muy alta. (Utiliza el calor latente como el calor sensible del
vapor)
3) La descarga a baja temperatura elimina el vapor instantáneo en los lugares
de trabajo.
20
Fuente: http://es.scribd.com/doc/38419593/Tema-4-Trampas-de-Vapor
46
Limitaciones:
1) Limitadas a aplicaciones tales como tanques de almacenamiento y algunas
líneas donde
el condensado puede ser retenido y enfriado antes de ser
descargado.
2) El condensado corrosivo puede atacar el fuelle de bronce en el elemento
termostático.
3) No son autorregulables.
Ø Trampa Termostática de Presión Equilibrada.
La trampa se muestra en la figura 2.16 es accionada por un elemento termostático
lleno con un fluido, el cual al calentarse o enfriarse, se evapora o condensa. Los
cambios de presión internos expanden o contraen el elemento y mueven la cabeza
de la válvula fijada al elemento. Al iniciar
la operación
el elemento frío esta
contraído, y la válvula completamente abierta para descargar aire y condensado frío.
Cuando llega vapor a la trampa, el elemento se expande y cierra la trampa. Cuando
el condensado que rodea el elemento, se enfría hasta aproximadamente 10º a 30º
por debajo de la temperatura
condensado.
del vapor, la trampa se abre para descargar el
47
Figura 2.16 Trampa termostática de presión equilibrada.21
Ventajas:
1) Gran capacidad de purga de aire
2) A pequeñas dimensiones corresponden grandes capacidades de descarga
3) Autorregulables, funcionan sin ajustes con todas las presiones dentro de su
gama.
4) No se congelan si se las deja descargar libremente.
5) Utilizan las mismas dimensiones de válvula para todas las presiones dentro de
su gama de operaciones.
6) Se componen de un pequeño número de piezas.
Limitaciones:
1) No son apropiadas para vapor recalentado
2) No son apropiadas para usos en los cuales
el condensado debe ser
descargado a medida que se va formando. El condensado debe enfriarse
antes que se pueda descargar.
3) Resistencia limitada a golpes de ariete.
Ø Trampa termostática Bi-Metálica.
Como su nombre lo indica estas trampas son construidas usando dos metales
disímiles soldadas entre sí, figura 2.17, este elemento al ser calentado se contrae
provocando una curvatura. El aire y el condensado se descargan desde el comienzo,
hasta que el condensado alcance la temperatura predeterminada. El elemento
termostático bi-metálico cierra la válvula para mantener la temperatura de descarga
del condensado.
Ventajas:
1) Resistencia al golpe de ariete
21
Fuente: http://es.scribd.com/doc/38419593/Tema-4-Trampas-de-Vapor
48
2) Rendimiento térmico muy alto cuando se regulan para descargar a bajas
temperaturas.
3) La baja temperatura de descarga evita el vapor instantáneo en los lugares de
trabajo.
Limitaciones:
1) Limitadas a aplicaciones en las cuales el condensado puede ser retenido y
enfriado antes de ser descargado.
2) Las características del bi-metal pueden cambiar con el uso.
3) No son autorregulables.
Figura 2.17 Trampa termostática bimetálica. 22
22
Fuente: http://es.scribd.com/doc/38419593/Tema-4-Trampas-de-Vapor
49
CAPÍTULO III
DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
En este capítulo se realiza el estudio y análisis de la situación actual del sistema de
generación de vapor, la capacidad de generación, así como la demanda de vapor de
las distintas secciones, en sus respectivos procesos de producción. También se
analiza el crecimiento de la planta de grasas y aceites vegetales con nuevas
secciones y se calculan los consumos de vapor, para los siguientes 5 años. Incluye
la incorporación de una nueva caldera que satisfaga las nuevas necesidades.
3.1 EL PROBLEMA
Actualmente, la planta de grasas y aceites vegetales DANEC S.A., está en un
proceso de crecimiento, instalando equipos y líneas de producción que consumen
cada vez más vapor y que trabajan de manera continua.
Por tales motivos, la demanda de vapor está aumentando en sus procesos de
generación de vacío y de calentamientos, así como por los proyectos de implantación
de nuevas secciones de producción que consumirán vapor. Por esto se incorporará
al centro de generación de vapor una nueva caldera que satisfaga los requerimientos
de la EMPRESA para una estimación de demanda de vapor de cinco años.
Además se aprovechará este cambio importante en la planta para dar una mejora a
varios sistemas de distribución y uso de vapor.
50
3.2 SITUACIÓN ACTUAL DEL CENTRO DE GENERACIÓN DE
VAPOR
3.2.1 DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS QUE GENERAN VAPOR
Se cuenta con tres calderas pirotubulares, de marca Distral, que funcionan a base de
aceite Nº 6, las cuales se describen en la tabla 3.1
Tabla 3.1 Características de construcción y operación de las Calderas
MARCA
DISTRAL 1 DISTRAL 2 DISTRAL 3
Potencia Nominal de Operación (BHP)
500
700
900
Serie
A1283
A2544
A2438
Presión máxima de operación(psi)
250 psi
250 psi
300 psi
Año de fabricación
1978
1990
1989
Superficie de calentamiento (ft2)
2565
3487
3450
Presión de Operación en DANEC (psi)
120
160
120
Tipo de combustible
Aceite # 6
Aceite # 6
Aceite # 6
Capacidad de generación nominal de vapor (lbr/h)
17250
24150
31050
Capacidad de generación nominal de vapor (kg/h)
7824,46
10954,25
14084,04
Fuente: Sección Calderas DANEC
Distral 1: Caldera Pirotubular de 500 BHP
Distral 2: Caldera Pirotubular de 700 BHP
Distral 3: Caldera Pirotubular de 900 BHP
51
3.2.2 CIRCUITOS DEL SISTEMA DE VAPOR
El sistema de vapor funciona con dos circuitos, el de alta y el de baja presión.
El circuito de alta presión lo proporciona la caldera de 700 BHP y trabaja a una
presión de 160 psi. A continuación en la tabla 3.2 se enuncia las secciones que
trabajan a alta presión.
Tabla 3.1 Secciones que utilizan alta presión
Presión
Sección
160 psig
Alfa
Delta
Refinería
Lambda
Fuente: Sección Calderas DANEC
El circuito de baja presión a 120 psi, lo proporciona la caldera de 900 BHP. A
continuación en la tabla 3.3 se listan las secciones que trabajan a baja presión.
Tabla 3.2 Secciones que utilizan baja presión
Presión
Sección
Balanceado
Calderas
Chocolatería
Descargadero
Hidrogenación
120 psig
Jabonería
Jabón Cálcico
Laboratorio
Lipíco
Margarina
Smet
Tirtiaux
Fuente: Sección Calderas DANEC
52
La caldera de 500 BHP se usa como caldera de reserva, que se utiliza únicamente
cuando alguna de las otras calderas sea la (de 700 BHP o 900 BHP) se encuentra en
mantenimiento o sufren algún paro imprevisto.
3.2.3 CAPACIDAD DE GENERACIÓN DE VAPOR DE LA PLANTA
Para la generación máxima de vapor se trabaja con dos calderas cuyas capacidades
de generación de vapor se muestran en la tabla 3.4 y fueron calculadas a partir del
consumo máximo de agua que se tiene en registros de control de las calderas y
considerando perdidas energéticas en la caldera, que se indica en la tabla 3.5.
Tabla 3.3 Capacidad Máxima de generación de vapor
Calderas
consumo de agua
(m3/día)
Generación útil de
vapor (lb/h)
Generación
útil de vapor
(Kg/h)
Generación
útil de vapor
(Ton/día)
Distral 700 BHP
Distral 900 BHP
262
337
20455,76
26313,025
9278,57
11935,38
222,69
286,45
46768,785
21213,95
509,13
GENERACIÓN
TOTAL DE VAPOR
Fuente: Sección Calderas DANEC
Tabla 3.4 Perdidas Energéticas en calderas
Caldera
500 BHP
700 BHP
900 BHP
Generación de vapor
sin perdidas en
calderas (lb/h)
(lb/h)
(kg/h)
17250
7762,50
24065,6
10829,52
30956,5
13930,43
Perdidas por purgas
(lb/h)
2070
2887,872
3714,78
Perdidas por
transferencia de calor
Total de
perdidas
(lb/h)
517,5
721,968
928,695
(kg/h)
1164,38
1624,43
2089,56
(kg/h)
931,50
1299,54
1671,65
Fuente: Almeida y Velasco
(kg/h)
232,88
324,89
417,91
53
3.2.4 COSTO DE LA GENERACIÓN DE LA TONELADA DE VAPOR
Para establecer el costo de referencia para la generación del vapor en USD/tonelada
de vapor se considera los siguientes factores:
·
Tipo de combustible.
·
Poder calórico del combustible
·
Costo unitario del combustible.
·
Eficiencia de la caldera.
·
Temperatura del agua de alimentación.
·
Presión del vapor.
Con esto se obtiene el costo de la generación del vapor y sirve como herramienta
para el registro y monitoreo del comportamiento de la caldera. La fórmula para
determinar el costo de generación del vapor en USD/tonelada es:
ࡱ࢔ࢋ࢘ࢍíࢇ࢖ࢇ࢘ࢇ
ࢍࢋ࢔ࢋ࢘ࢇ࢛࢘࢔࢑ࢍǤ ࢊࢋ ࡼ࢘ࢋࢉ࢏࢕ࢊࢋ࢒ࢍࢇ࢒ó࢔
૚૙૙૙࢑ࢍǤ
ࢁࡿࡰ
࢜ࢇ࢖࢕࢙࢘ࢇ࢚࢛࢘ࢇࢊ࢕
ൈ ࢊࢋ࡭ࢉࢋ࢏࢚ࢋࡺº૟ ൈ
ൌ
ሾ͵Ǥͳሿ
ࢋࢌ࢏ࢉ࢏ࢋ࢔ࢉ࢏ࢇࢊࢋ
‫ܔ܉܋ܚ܍܌ܗ۾‬ó‫ܗ܋ܑܚ‬
૚࢚࢕࢔
࢚࢕࢔ࢋ࢒ࢇࢊࢇ
‫ܔ܍܌‬۰‫ܚ܍ܓܖܝ‬
࢒ࢇࢉࢇ࢒ࢊࢋ࢘ࢇ
En la tabla 3.6 se muestra la cantidad de calor que se requiere para producir un
kilogramo de vapor saturado a diferentes presiones de operación y varias
temperaturas de agua de alimentación.
54
Tabla 3.6 Energía requerida para producir un kilogramo de vapor saturado.
Fuente: CONAE23.
Eficiencia de la caldera
Según los análisis de gases realizados a las calderas por el Departamento de
Seguridad Industrial se tiene una eficiencia del 80 %.
Costo de un galón de Aceite Nº 6
Valor con IVA 0.76205 USD
Poder calórico
Para la determinación del poder calórico se realizo un análisis de una muestra de
bunker en el laboratorio de termodinámica de Ingeniería Química de la Escuela
Politécnica Nacional con lo que se obtuvo como resultado 42110.9 J/g, el mismo que
se muestran en el Anexo VIII.
42110.9 J/g ≈ 39957,56 BTU/kg.
Densidad del Aceite Nº 6
Según los análisis en el laboratorio químico de la empresa la densidad del bunker
varía en pequeños valores por lo cual se realiza un mapeo de densidades como se
muestra a continuación:
23
Fuente: COMISIÓN NACIONAL PARA EL AHORRO DE ENERGÍA (CONAE), Consejos para
ahorrar energía en sistemas de vapor, pág. 8
55
Tabla 3.7 Densidades del Aceite Nº 6
Muestra
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Densidad (Kg/l) 0.932 0.933 0.935 0.942 0.934 0.947 0.940 0.945 0.944 0.937
Promedio (Kg/l)
0.9389
Fuente: Almeida y Velasco
0,9389 kg/l ≈ 3,55 kg/galón
Cálculo para una presión de 120 psi.
૛૝૟૜ǡ ૡૢ
૙ǡ ૡ
࡮࢚࢛
࢑ࢍǤ
ࢁࡿࡰ
ࢍࢇ࢒×࢔
ൈ
࡮࢚࢛
૚૝૚ૡ૝ૢǤ ૜૜
ࢍࢇ࢒×࢔
૙ǡ ૠ૟૛૙૞
ൈ
૚૙૙૙࢑ࢍǤ
ࢁࡿࡰ
ൌ ૚૟ǡ ૞૝૞
૚࢚࢕࢔
࢚࢕࢔ࢋ࢒ࢇࢊࢇ
ൈ
૚૙૙૙࢑ࢍǤ
ࢁࡿࡰ
ൌ ૚૟ǡ ૟૜૚
૚࢚࢕࢔
࢚࢕࢔ࢋ࢒ࢇࢊࢇ
Cálculo para una presión de 160 psi.
૛૝ૠ૟ǡ ૞ૢ
૙ǡ ૡ
࡮࢚࢛
࢑ࢍǤ
૙ǡ ૠ૟૛૙૞
ࢁࡿࡰ
ࢍࢇ࢒×࢔
ൈ
࡮࢚࢛
૚૝૚ૡ૝ૢǤ ૜૜
ࢍࢇ࢒×࢔
3.2.5 EVALUACIÓN DE CONSUMO DE VAPOR
Los consumos de vapor en la EMPRESA, están sujetos a discusión, debido a que
existen muchas formas y criterios en los que se puede basar su análisis. Todos los
métodos de análisis utilizados deben tomar en cuenta los diferentes usos que tiene el
vapor en una planta industrial, como por ejemplo: la aplicación de vapor como medio
calefactor a través de intercambiadores de calor o serpentines, en el empleo directo
para elevar la temperatura y provocar movimiento de un producto, también el vapor
puede ser utilizado como fluido motor para la generación de vacío a través de
sistemas de eyectores. La selección del método de análisis depende del uso y las
56
condiciones en las cuales trabaja el vapor. La alternativa más frecuente para la
estimación de consumo de vapor es el cálculo teórico, basado en variables y
condiciones a las cuales trabaja el equipo.
En este caso se utilizó el método de cálculo teórico, con la excepción de algunas
secciones de la planta que poseen medidores de flujo de vapor.
3.2.5.1 Consumo por Calefacción.
El proceso de intercambio de calor entre dos fluidos que se encuentran: a diferente
temperatura y separados físicamente por una pared sólida ocurre en muchas
aplicaciones industriales, los dispositivos que se utilizan para realizar este
intercambio son serpentines y chaquetas de calefacción. El vapor es el fluido que
entrega su energía calorífica a otra sustancia, con el fin de aumentar su temperatura.
Las ecuaciones utilizadas son:
Ecuación de Intercambio de calor.
donde:
ܳሶ ൌ ൈ ൈ [3.2]
ܳሶ: Flujo de calor en kJ/h
U: Coeficiente global de transferencia en kJ/ h*m2*°C
A: Área de transferencia en m2
LMTD: Diferencia de temperatura media logarítmica en °C
La ecuación de intercambio de calor relaciona variables que son posibles de evaluar
en forma real, como el área de transferencia para un tubo Ecuación [3.3] y las
temperaturas. El LMTD Ecuación [3.4] relaciona la temperatura de vapor con las
temperaturas de entrada y salida del fluido o materia prima.
57
donde:
‫ ܣ‬ൌ p ൈ ‫ ܦ‬ൈ ‫ܮ‬
[3.3]
A; área de transferencia de la tubería del serpentín m2
L: longitud total de la tubería del serpentín en m.
D: diámetro externo de la tubería en m
LMTD =
(Tv - T1 ) - (Tv - T2 )
(T - T )
ln v 1
(Tv - T2 )
[3.4]
donde:
LMTD: diferencia de temperatura media logarítmica en °C
Tv: temperatura del vapor en °C
T1: temperatura inicial del fluido a calentar en °C
T2: temperatura final del fluido calentado en °C
El coeficiente global de transferencia de calor U se considera la variable más incierta
en el intercambio de calor de cualquier proceso, este coeficiente se determina
tomando en cuenta las resistencias de conducción y convección entre fluidos
separados por paredes. Para la evaluación debe usarse valores recomendados, los
mismos que se muestran en el Anexo IX.
La masa de vapor requerida se determina utilizando la ecuación 3.5 que relaciona el
calor latente del vapor:
ܳሶ ൌ ‫ܮ‬௣ ൈ ݉ሶ
[3.5]
58
donde:
ܳሶ: flujo de calor en kJ/h
Lp: calor latente del vapor en kJ/kg, que se puede obtener en las tablas de vapor del
Anexo X.
݉ሶ: flujo másico de vapor en kg/h.
Despejando de la ecuación 3.5 el flujo másico de vapor, se tiene:
݉ሶ ൌ
ொሶ
௅೛
[3.6]
El ejemplo de cálculo se muestra en el Anexo I.
3.2.5.2 Consumo por Barbotaje.
Cuando el vapor entra en contacto directo con una sustancia se produce una
transferencia simultánea de masa y calor. En algunos casos la inyección directa de
vapor, tiene doble uso, a más de elevar la temperatura de la sustancia proporciona
agitación.
Equipos donde se mezcla agua con vapor
Para el cálculo de la cantidad de vapor consumido por contacto directo, se utilizan
balances combinados de masa y energía, en estos balances se toman en cuenta las
propiedades energéticas de los fluidos que se entran en contacto, las condiciones
iniciales y finales de cada fluido y la mezcla resultante, como se muestra en la Figura
3.1. Los ecuaciones de masa y energía se muestran a continuación:
Balance de masa:
donde:
݉ሶ௠ = flujo total en kg/h
݉ሶ௠ ൌ ݉ሶ௩ ൅ ݉ሶ௦
݉ሶ௩ = flujo de vapor en kg/h
[3.7]
59
݉ሶ௦ = flujo de la sustancia a calentar en kg/h
Tv, hv, ݉ሶ௩
Vapor
Mezcla
Sustancia
Tm, hm, ݉ሶ௠
Ts, hs, ݉ሶ௦
Figura 3.1 Ilustración de contacto directo de vapor con una sustancia.24
Balance de Energía
݉ሶ௩ ൈ ݄௩ ൅ ݉ሶ௦ ൈ ݄௦ ൌ ݉ሶ௠ ൈ ݄௠
[3.8]
donde :
hv: entalpía de vapor saturado en kJ/Kg
hs: entalpía de la sustancia a calentar en kJ/Kg.
hm: entalpía de la mezcla en kJ/Kg.
Los datos de entalpía utilizados en los balances de masa y energía se los puede
obtener en tablas de vapor que se muestran en el Anexo X.Como resultado al
combinar los balances de masa y energía se obtiene un sistema de ecuaciones en
donde la variable a despejar es el flujo másico de vapor necesario para obtener la
temperatura requerida en la mezcla final. Un ejemplo de cálculo se muestra en el
Anexo II.
24
Fuente: Almeida y Velasco
60
·
Equipos donde se utiliza vapor para agitación
Para el consumo de vapor en estas condiciones se utiliza el diámetro del orificio por
donde sale vapor y otros criterios que se detallara a continuación.
Los rangos de velocidades recomendadas (en pies por minuto), para vapor en
tuberias se muestran en el Anexo XI:
La velocidad del vapor en una tuberia circular se puede expresar como :
˜ൌ
ଷǡ଴ହ଺ൈ୚౛ ൈ୛
ୢమ
[3.9]
Donde,
V = La velocidad delm vapor en pies por minuto.
Ve = Volumen especifico del vapor, pies cubicos por hora.
W = Flujo masa del vapor, lbs. Por hora.
D = diametro interior de la tuberia.
En el rango de presiones hasta 600 psia, el volumen específico del vapor saturado
puede ser representado por:
ଷଷସ
Donde,
ୣ ൌ ୔బǡవయఴ
[3.10]
P = Presión absoluta del vapor, psia
Se despeja W de la ecuacion [3.9]:
ൌ
୴ൈୢమ
ଵ଴ଶ଴ൈ୔బǡవయఴ
[3.11]
61
3.2.5.3 Consumo de vapor para vacío.
Para el vacío, se utiliza un sistema de eyectores por etapas, los eyectores a su vez
utilizan como fluido motor vapor, este sistema es conocido como “vacío térmico”; la
cantidad de vapor que se consume para este proceso representa un gran porcentaje
del consumo total de vapor en la planta, el vapor luego de su paso por los eyectores
llega al condensador barométrico y no puede ser reutilizado debido a las impurezas
que éste acarrea.
Figura 3.2 Esquema de un eyector termocompresor 25
Para el cálculo del consumo de vapor en los eyectores termocompresores se utilizó
la siguiente ecuación
ࡼ ૙ǡ૞
ࡰࢋ ൌ ૙ǡ ૞ૠ૜ ൈ ࢊ૛ ൈ ቀࢂ ቁ
ࢋ
[3.12]
Donde:
De – Consumo de vapor del termocompresor (kg de vapor / h).
d – Diámetro del estrangulamiento en la tobera (cm).
P – Presión del vapor de entrada (kg / cm 2 abs.).
Ve –Volumen específico del vapor (m 3 / kg).
El ejemplo de cálculo para este equipo se muestra en el anexo III.
25
MANUAL DE EQUIPOS DE VACIO PARA OPERARIOS DE LA INDUSTRIA DE ACEITES Y
GRASAS, Ing. José María Pedroni, pág. 8.
62
3.2.6 EVALUACIÓN DE PÉRDIDAS ENERGÉTICAS
3.2.6.1 Pérdidas por tubería sin aislar.
Las tuberías que conducen los fluidos sufren pérdidas o ganancias de calor,
dependiendo de la diferencia de temperatura interior y exterior de los tubos. Las
pérdidas de calor en tuberías se tratan de manera diferente a las que ocurren en
superficies planas, debido a la geometría redonda de los tubos.
Figura 3.3 Tubería sin aislamiento 26
El método simplificado para estimar las pérdidas de calor. Se basan en la
temperatura de fluido y se asume que:
·
La temperatura de la superficie de la tubería desnuda es la misma que la del
fluido.
·
La temperatura del aire que lo rodea (ambiente) es aproximadamente de 20ºC.
·
El mecanismo de transferencia es una mezcla de radiación conducción y
convección.
26
Fuente: COMISIÓN NACIONAL PARA EL AHORRO DE ENERGÍA (CONAE), Estimación de
pérdidas de energía térmica, pág. 14.
63
Para determinar la perdida de calor en tubería sin aislamiento se utiliza la grafica del
Anexo XI. En este caso, se consideró la temperatura de la superficie en vez de la
temperatura del fluido.
3.2.6.2 Pérdidas por tubería aislada
Para determinar la perdida de calor en tubería con aislamiento con varios espesores
de aislamiento se utiliza la tabla del Anexo XIV. En este caso, se considera la
temperatura de la superficie en vez de la temperatura del fluido.
Figura 3.4 Tubería con aislamiento27
3.2.6.3 Pérdidas por fugas.
La pérdida de calor por fugas de vapor, es uno de los problemas más comunes,
cuya corrección, además de que requiere de una inversión mínima, ya que en la
mayoría de los casos únicamente se trata de mantenimiento, es una de las
medidas que permiten un ahorro importante en una empresa.
27
Fuente: COMISIÓN NACIONAL PARA EL AHORRO DE ENERGÍA (CONAE), Estimación de
pérdidas de energía térmica, pág. 14.
64
El cálculo de una fuga, ya sea en una línea de vapor o en alguna válvula o
accesorio, se realizará mediante la determinación del diámetro equivalente de fuga
(aproximado), de manera de tener un parámetro que permita cuantificar la energía
perdida por fugas.
En la tabla del Anexo XV, se puede determinar de una manera aproximada el flujo de
vapor fugado.
3.2.7CONSUMIDORES DE VAPOR
Las secciones consumidoras de vapor son las siguientes:
1. Balanceado
2. Calderas
3. Chocolatería
4. Descargadero de Materia Prima
5. Envase
6. Fraccionamiento “De Smet”
7. Fraccionamiento “Tirtiaux”
8. Hidrogenación
9. Jabonería
10. Jabón Cálcico
11. Laboratorio
12. Lipíco
13. Margarina
14. Refinería
15. Refinería Marino
16. Torres de desodorización (Alfa, Delta, Gamma).
En la Figura 3.5 se puede apreciar el consumo de vapor en los procesos de
producción de cada sección.
28
Fuente: Almeida y Velasco
Figura 3.5 consumo de vapor en los diferentes procesos
28
65
66
3.2.7.1 Sección Balanceado
En esta seccion se elabora balancedo para ganado, se calienta la materia prima en
un tanque por medio de serpentines
·
Calentamiento
Tabla 3.8 Consumo de vapor por calentamiento Sección Balanceado
Equipo
Tanque de Balanceado
TOTAL CONSUMO VAPOR
࢓ሶ(kg/h)
34,03
34,03
࢓ሶ(Ton/mes)
8,17
8,17
Fuente: Almeida y Velasco
3.2.7.2 Sección Blanqueo Lambda
Es una nueva planta totalmente automatizada para el blanqueo continuo del
aceite.
·
Calentamiento
Tabla 3.9 Consumo de vapor por calentamiento Sección Blanqueo Lambda
Equipo
Tanque de Lavado Filtros
Tanque de calentamiento por compartimentos tipo platos
Tanque de aceite crudo
Tanque de aceite recuperado 1
Tanque de aceite recuperado 2
Tanque blanqueador de palma cruda
Intercambiador de calor de placas
Intercambiador de calor de placas
Filtro 1
Filtro 2
Filtro 3
TOTAL CONSUMO VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
࢓ሶ(Kg/h)
29,80
࢓ሶ (Ton/mes)
113,73
61,41
117,99
14,16
103,38
12,41
103,38
12,41
100,41
60,25
59,64
35,79
76,28
45,77
28,66
8,60
28,66
8,60
28,66
8,60
790,60
284,07
16,09
67
·
Barbotaje
Tabla 3.10 Consumo de vapor por barbotaje Sección Blanqueo Lambda
Tanque de calentamiento por compartimentos tipo platos
࢓ሶ(kg/h)
57,92
࢓ሶ(Ton/mes)
TOTAL CONSUMO VAPOR
57,92
34,75
Equipo
34,75
Fuente: Almeida y Velasco
3.2.6.2 Sección Calderas
La demanda de vapor en esta sección se debe al calentamiento de Aceite Nº 6. El
consumo se detalla en la Tabla 3.11
Tabla 3.11 Consumo de Vapor por calentamiento Sección Calderas
Equipo
Tanque de Combustible Bunker # 1
࢓ሶ (Kg/h) ࢓ሶ (Ton/mes)
175,36
126,26
Tanque de Combustible Bunker # 2
163,12
117,45
Tanque de Combustible Bunker # 3
60,01
43,21
Tanque de Combustible Bunker # 4
50,01
36,01
Intercambiador Cald.500
3,72
2,68
Intercambiador Cald.750
3,72
2,68
Intercambiador Cald.900
3,72
2,68
TOTAL CONSUMO VAPOR
459,65
330,95
Fuente: Almeida y Velasco
68
3.2.6.3Sección Chocolatería
En esta sección se realiza el fraccionamiento de aceite vegetal, por medio de la
cristalización. El vapor es utilizado como medio de calefacción.
·
Calentamiento
Tabla 3.12 Consumo de vapor por calentamiento Sección Chocolatería
Equipo
Intercambiador de calor de placas
࢓ሶ (Kg/h) ࢓ሶ(Ton/mes)
345,28
124,30
Cristalizador 7
4,60
1,65
Cristalizador 8
4,60
1,65
Cristalizador 9
4,60
1,65
Tanque de almacenamiento 1
43,53
15,67
Tanque de almacenamiento 2
43,53
15,67
Tanque de almacenamiento 3
43,53
15,67
TOTAL CONSUMO VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
489,67
176,28
3.2.6.4 Sección Descargadero
Los Tanques situados en la sección de descarga poseen serpentines por donde
fluye el vapor, con el fin de mantener la temperatura de la materia prima que se
descarga y facilitar su transporte hacia las líneas de proceso. Además existen
duchas de vapor tipo flauta, que son utilizadas para la limpieza interna de
tanqueros.
69
·
Calentamiento
Tabla 3.13 Consumo de vapor por calentamiento Sección Descargadero
Equipo
Tanque calentamiento de palma para tanqueros
Tanque descargadero de Palma
࢓ሶ (kg/h) ࢓ሶ(Ton/mes)
52,46
12,59
17,52
4,21
17,52
4,21
470,38
112,89
Tanque de Palma Cruda # 4
Tanque de Palma Cruda # 2
Tanque de Palma Cruda # 3
Tanque de Palmiste Crudo
470,38
112,89
470,38
112,89
470,38
112,89
470,38
112,89
Tanque de Aceite de Palmiste - Crudo 1
Tanque de Aceite de Palmiste - Crudo 2
470,38
112,89
470,38
112,89
Tanque de Aceite Nº 6
Tanque de Aceite de Palma Refinado , Blanqueado y
Desodorizado # 3
Tanque de Aceite de Palma Refinado , Blanqueado y
Desodorizado # 4
Tanque de Recuperado Aceite y Manteca # 1
93,81
22,51
213,69
51,29
213,69
51,29
76,73
18,42
46,45
11,15
62,35
14,96
122,82
29,48
122,82
29,48
491,27
117,91
940,75
225,78
32,06
7,69
32,06
7,69
235,19
56,45
196,51
47,16
491,27
117,91
491,27
117,91
245,64
58,95
7488,54
1797,25
Tanque descargadero de Palmiste
Tanque Aceite de Palma - Crudo #1
Tanque de Recuperado Margarina
Tanque de Recuperado Manteca
Tanque de Acido Graso # 1
Tanque de Acido Graso # 2
Tanque de Acido Graso # 3
Tanque descargadero de soya (Utilizado para almacenar Palma)
Lavaderos de tanqueros
Lavaderos de tanqueros
Producto terminado
Tanque de aceite de canola
DA-RVD4
Y-C1
DI-RBD3
TOTAL CONSUMO VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
70
·
Barbotaje
Tabla 3.14 Consumo de vapor por barbotaje Sección Descargadero
Equipo
Duchas Descargadero de Palma
TOTAL CONSUMO VAPOR
࢓ሶ (kg/h) ࢓ሶ(Ton/mes)
170,22
170,22
30,64
30,64
Fuente: Almeida y Velasco
3.2.6.5 Sección Fraccionamiento “Smet”
En esta sección se realiza el fraccionamiento de aceite vegetal, por medio de la
cristalización. El vapor es utilizado como medio de calefacción, los procesos que aquí
se realizan requieren varias temperaturas con el fin de mantener la movilidad y flujo
tanto de materia prima como del producto, dentro de tuberías, tanques de
almacenamiento y equipos.
·
Calentamiento
Tabla 3.15 Consumo de vapor por calentamiento Sección “Smet”
Equipo
Cristalizador # 6.A1
Cristalizador # 6.A2
Cristalizador # 6.A3
Cristalizador # 6.A4
Tanque Precalentador de Palma RBD
Calentador Agua
Intercambiador de calor de placas
Tanque de Aceite para Lavado de Filtro
Tanque de Estearina
Tanque de Estearina Refraccionada
Tanque de recepción del filtro grande
Intercambiador de calor de placas
Intercambiador de calor aceite-vapor
TOTAL CONSUMO VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
࢓ሶ (Kg/h) ࢓ሶ (Ton/mes)
2,71
2,71
2,71
2,71
98,57
17,52
27,30
135,49
112,70
98,61
215,16
23,21
1152,65
1892,06
0,65
0,65
0,65
0,65
35,49
6,31
9,83
24,39
81,15
17,75
38,73
6,96
345,79
568,99
71
3.2.6.6 Sección Fraccionamiento“Tirtiaux”
En el fraccionamiento de aceite vegetal, se manipula el punto de fusión del producto,
por medio de cambios bruscos de temperatura, que alteran el proceso de
cristalización.
·
Calentamiento
Tabla 3.16 Consumo de vapor por calentamiento Sección “Tirtiaux”
Filtradora # 1
࢓ሶ (Kg/h)
25,48
࢓ሶ(Ton/mes)
Filtradora # 2
25,57
15,34
Filtradora # 3
25,57
15,34
Filtradora # 4
Tanque de Palma - Refinado, Blanqueado y Desodorizado #
2
Tanque de Ditolín o Vitolín 2da.- Refinado, Blanqueado y
Desodorizado # 1
Tanque de Ditolín o Vitolín 2da.- Refinado, Blanqueado y
Desodorizado # 2
Ditolán Refinado Blanqueado y Desodorizado
25,57
15,34
86,48
15,57
86,48
15,57
86,48
15,57
74,12
13,34
Palmiste Refinado Blanqueado Desodorizado
41,42
7,46
Ditolin o Vitolin Refinado Blanqueado y desodorizado
41,42
7,46
Pitolín Refinado y Blanqueado
41,42
7,46
Intercambiador de calor de tubos 1
16,30
0,98
Intercambiador de calor de tubos 2
15,94
9,56
Intercambiador de calor de tubos 3
15,94
0,96
Intercambiador de calor de tubos 4
16,02
9,61
Intercambiador de calor de tubos 5
16,30
9,78
FastLoading
343,28
123,58
983,76
298,18
Equipo
TOTAL CONSUMO VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
15,29
72
3.2.6.7 Sección Hidrogenación
El proceso de hidrogenación se realiza en autoclaves, utilizando un catalizador que
favorece el proceso, el catalizador debe ser fundido antes de su utilización, y el agua
utilizada para la producción de hidrogeno debe ser tri- destilada. El vapor es el medio
calefactor en todas las operaciones de hidrogenación antes mencionadas.
·
Calentamiento
Tabla 3.17 Consumo de vapor por calentamiento Sección Hidrogenación
Equipo
Autoclave # 1
Autoclave # 2
Autoclave # 3
Autoclave # 4
Destilador # 2
Destilador # 3
Destilador # 4
Fundidor de Catalizador 1
Fundidor de Catalizador 2
Fundidor de Catalizador 3
Tanque de Almacenamiento después hidrogenación
Tanque de almacenamiento
Tanque de Almacenamiento de Ditolin-Vitolin
Tanque Margarina
Tanque de almacenamiento
Tanque de almacenamiento
Tanque de almacenamiento
Tanque de almacenamiento
Tanque de Almacenamiento antes de la
Hidrogenación.
Tanque de almacenamiento
Tanque de almacenamiento
Tanque de almacenamiento
TOTAL CONSUMO DE VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
࢓ሶ(Kg/h)
࢓ሶ(Ton/mes)
98,82
11,86
98,82
98,82
98,82
2013,03
11,86
11,86
11,86
332,46
162,92
192,77
162,92
82,14
53,95
73,01
73,01
21,30
10,99
18,93
98,82
98,82
98,82
98,82
74,11
98,82
98,82
98,82
26,07
30,84
26,07
13,14
25,90
35,05
35,05
0,43
0,22
0,38
11,86
11,86
11,86
11,86
8,89
11,86
11,86
11,86
73
·
Vacio
Tabla 3.18 Consumo de vapor por calentamiento Sección Hidrogenación
Eyector Autoclave #1 y #2
࢓ሶ(Kg/h)
17,73
࢓ሶ(Ton/mes)
Eyector Autoclave #3 y #4
17,73
2,84
35,45
5,67
Equipo
TOTAL CONSUMO VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
2,84
3.2.6.8 Seccion Jabón Cálcico
En esta sección se calienta y se mezcla la materia prima en un tanque que contiene
serpentines, enseguida se filtra y se deja reposar por unos minutos en una
tamizadora, despues se seca el producto transportada en una banda transportadora
por medio de un secador de tubos a vapor.
·
Calentamiento
Tabla 3.19 Consumo de vapor por calentamiento Sección Jabón cálcico
Equipo
Olla de cocción de jabón cálcico
Secador
Mezclador
TOTAL CONSUMO VAPOR
࢓ሶ (kg/h) ࢓ሶ(Ton/mes)
Fuente: Almeida y Velasco
16,18
6,80
162,88
68,41
17,74
7,45
196,80
82,66
74
3.2.6.9 Sección Jabonería
El proceso de saponificación de ácido graso, para la obtención de jabón, se realiza
en pailas equipadas con serpentines tipo flauta, que conducen el vapor
proporcionando calefacción y burbujeo que facilita la mezcla de los reactivos
utilizados en el proceso (sosa aceite y agua). El jabón obtenido en las pailas, pasa a
un proceso en línea en donde se añade colorante y esencias según la variedad de
producto que se esté procesando. Previo al moldeo, el jabón es secado, estrujado y
troquelado, estos procesos se dan en condiciones de vacío, que es producido por
vapor en circulación a través de eyectores.
·
Calentamiento
Tabla 3.20 Consumo de vapor por calentamiento Sección Jabonería
࢓ሶ(Kg/h)
࢓ሶ(Ton/mes)
Paila # 2
Paila # 3
Paila # 4
Paila # 5
Tanque Mezclador de Jabón Línea # 1
767,62
368,46
767,62
368,46
767,62
368,46
767,62
368,46
96,96
34,91
Tanque Alimentación Línea # 1
Tanque Mezclador Línea # 2
Tanque Alimentación Línea # 2
81,18
29,22
83,43
30,04
101,47
36,53
Intercambiador1 Precalentamiento Jabón línea 1
Intercambiador 2 Precalentamiento Jabón Línea 1
251,39
90,50
268,02
96,49
Intercambiador 3 Precalentamiento Jabón Línea 2
284,66
102,48
Tanques de Soap Stock 1
Tanques de Soap Stock 2
79,33
28,56
274,84
82,45
Equipo
Paila # 1
767,62
5359,36
TOTAL CONSUMO VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
368,46
2373,45
75
·
Vacio
Tabla 3.21 Consumo de vapor por vacio Sección Jabonería
Equipo
Eyector dos Etapa
Eyector dos Epata
࢓ሶ(Kg/h)
TOTAL CONSUMO VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
·
497,45
497,45
994,89
࢓ሶ(Ton/mes)
208,93
208,93
417,85
Barbotaje
Tabla 3.22 Consumo de vapor por barbotaje Sección Jabonería
Equipo
Paila # 1
Paila # 2
࢓ሶ(kg/h)
TOTAL CONSUMO VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
329,66
329,66
659,32
࢓ሶ(Ton/mes)
197,80
197,80
395,59
3.2.6.10 Sección Laboratorio
El uso de agua caliente es indispensable, para labores de limpieza y análisis en el
laboratorio, al igual que calentamiento de equipos.
·
Calentamiento
Tabla 3.23 Consumo de vapor por calentamiento Sección Laboratorio
Equipo
Tanque Estearina
Tanque Pruebas de Jabón Lava Vajillas
Tanque Oleína
࢓ሶ(Kg/h)
TOTAL CONSUMO VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
9,66
41,24
9,66
60,57
࢓ሶ(Ton/mes)
1,16
4,95
1,16
7,27
76
3.2.6.11 Sección Lipíco
En esta sección se realiza el fraccionamiento de aceite vegetal, por medio de la
cristalización después de esto el aceite o grasa vegetal pasa por filtros de placas
para separar los diferentes productos obtenidos. El vapor es utilizado como medio de
calefacción en serpentines y líneas de tracing.
·
Calentamiento
Tabla 3.24 Consumo de vapor por calentamiento Sección Lipíco
Equipo
Intercambiador de calor de placas
Tanque de esterina
Tanque de oleína de lavado
Intercambiador de calor de placas
Tanque de soplado
Tanque de Exprimido
࢓ሶ(kg/h) ࢓ሶ(Ton/mes)
TOTAL CONSUMO VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
389,00
140,04
34,16
20,50
35,86
21,52
92,17
55,30
56,93
34,16
68,41
676,54
41,05
312,56
3.2.6.12 Sección Margarina
La materia prima y producto de esta sección presentan mayor densidad y viscosidad
con respecto a otras secciones, por esta razón es fundamental mantener
temperaturas de fundición en tanques y tuberías para garantizar la movilidad de los
fluidos.
77
·
Calentamiento
Tabla 3.25 Consumo de vapor por calentamiento Sección Margarina
࢓ሶ (kg/h)
51,85
࢓ሶ (Ton/mes)
Tanque de Margarina-Refinado, Blanqueado y
Desodorizado # 2
51,85
12,44
Tanque de Margarina-Refinado, Blanqueado y
Desodorizado # 3
51,85
12,44
43,78
10,51
23,32
5,60
28,18
6,76
34,89
8,37
59,64
14,31
23,58
368,94
5,66
88,55
Equipo
Tanque de Margarina-Refinado, Blanqueado y
Desodorizado # 1
Tanque de agua caliente
Fundidero de margarina 1
Tanque de recuperado # 1
Fundidero de maragarina2
Tanque de Margarina recuperada # 2
Fundidero de Emulsionantes
CONSUMO TOTAL VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
12,44
3.2.6.13 Sección Refinería
En los procesos de neutralización y blanqueo el vapor circula a través de
serpentines, con lo cual se obtiene la temperatura óptima de operación en cada
proceso.
Los blanqueadores trabajan en condiciones de vacío, que se obtiene a través del
paso de vapor a través de eyectores.
·
Calentamiento
78
Tabla 3.26 Consumo de vapor por calentamiento Sección Refinería
࢓ሶ(kg/h)
࢓ሶ(Ton/mes)
Blanqueador # 2
Blanqueador # 3
779,23
467,54
646,19
232,63
Blanqueador # 4
714,61
428,76
Neutralizador # 1
468,70
281,22
Neutralizador # 2
468,70
281,22
Neutralizador # 3
468,70
281,22
Neutralizador # 4
468,70
281,22
Intercambiador agua-vapor para lavado de soya
44,78
16,12
Tanque de Palmiste.- Refinado, Blanqueado, Desodorizado.
106,77
8,54
Tanque de lavado - Refinado , Blanqueado y Desodorizado
106,77
8,54
Tanque Ditolín 2da.- Refinado y Blanqueado
106,77
8,54
Tanque de Aceite de Palma – Refinado y Blanqueado # 1
128,12
10,25
Tanque de Aceite de Palma – Refinado y Blanqueado # 2
Tanque de Industriales Refinado y Blanqueado
128,12
128,12
10,25
10,25
Tanque de grasas industriales- Refinada y Blanqueada # 2
128,12
10,25
Tanque de Pitolín- Refinada y Blanqueada
128,12
10,25
Tanque de Aceite Palma – Refinado, Blanqueado y Desodorizado # 2
128,12
76,87
10,25
6,15
Tanque de Aceite de Palmiste – Refinado , Blanqueado e Hidrogenado
76,87
6,15
Tanque de Aceite de Palma – Refinado, Blanqueado y Desodorizado # 3
102,50
8,20
Tanque de Manteca- mezcla para Empacar # 2
Tanque de Industriales Refinado y Blanqueado #1
76,87
102,50
6,15
8,20
Tanque de Palmiste Refinado, Deodorizado Y Blanqueado
128,12
10,25
Tanque de Aceite de Soya – Refinado, Blanqueado e Hidrogenado
76,87
6,15
Tanque de Manteca- Lista para Empacar
79,24
6,34
Tanque jabón soya 1
26,60
2,13
Tanque jabón soya 2
26,60
2,13
Coche recuperador
21,34
10,24
Tanque de agua de lavado de soya
Tanque de Soya- Refinado
10,67
128,12
0,85
10,25
Equipo
Blanqueo Continuo Gianaza
Blanqueador # 1
Tanque de Aceite de Palma – Refinado, Blanqueado e Hidrogenado
24,14
570,17
17,38
342,10
Tanque de Soya- Refinado y Blanqueado
128,12
10,25
Tanque de Soya- Refinado, Blanqueado y Desodorizada
128,12
10,25
Tanque de Palma- Refinado y Blanqueado
128,12
128,12
10,25
10,25
7188,64
2840,71
Tanque de Aceite Canola- Refinado y Blanqueado
TOTAL CONSUMO VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
79
·
Vacio
Tabla 3.27 Consumo de vapor por vacio Sección Refinería
࢓ሶ (kg/h)
166,81
࢓ሶ(Ton/mes)
Blanqueador # 1
166,81
120,10
Blanqueador # 2
166,81
120,10
Blanqueador # 3
166,81
120,10
Blanqueador # 4
166,81
120,10
834,03
600,50
Equipo
Blanqueo Continuo Gianaza
TOTAL CONSUMO VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
·
120,10
Barbotaje
Tabla 3.28 Consumo de vapor por barbotaje Sección Refinería
Blanqueador # 1
࢓ሶ (kg/h)
53,09
࢓ሶ(Ton/mes)
Blanqueador # 2
53,09
31,86
Blanqueador # 4
53,09
31,86
159,28
TOTAL CONSUMO VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
95,57
Equipo
31,86
3.2.6.14 Sección Refinería Marino
En esta sección existen dos neutralizadores que son utilizados para un
tratamiento previo de la palma cruda, proceso que depende de la calidad de la
palma, por lo tanto su operación no es frecuente.
80
·
Calentamiento
Tabla 3.29 Consumo de vapor por vacio Sección Refinería Marino
Neutralizador 5
࢓ሶ (kg/h)
319,65
࢓ሶ(Ton/mes)
Neutralizador 6
319,65
76,72
639,30
TOTAL CONSUMO VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
153,43
Equipo
76,72
3.2.6.15 Sección Torres Desodorizacion (Alfa, Delta, Gamma)
Torre alfa
·
Calentamiento
Tabla 3.30 Consumo de vapor por calentamiento Sección Torre Alfa
࢓ሶ(Kg/h)
128,19
࢓ሶ(Ton/mes)
54,19
39,02
16,38
11,80
49,19
35,41
49,19
35,41
297,13
TOTAL CONSUMO VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
213,94
Equipo
Intercambiador de Calor (vapor – aceite)
Desaireador ( DA )
Cilindro de Aceite Terminado ( ZY )
Tanque Almacenamiento Aceite # 1
Tanque Almacenamiento Aceite # 2
·
92,30
Vacio
Tabla 3.31 Consumo de vapor por vacio Sección Torre Alfa
Equipo
Eyector cinco etapas medido con flujómetro
࢓ሶ(kg/h)
1743,00
1743,00
TOTAL CONSUMO VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
࢓ሶ(Ton/mes)
1254,96
1254,96
81
·
Barbotaje
Tabla 3.32 Consumo de vapor por barbotaje Sección Torre Alfa
Equipo
Sistema controlado Lectura flujómetro
࢓ሶ kg/h
120,00
120,00
TOTAL CONSUMO VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
࢓ሶ(Ton/mes)
86,40
86,40
Torre Delta
·
Calentamiento
Tabla 3.33 Consumo de vapor por calentamiento Sección Torre Delta
࢓ሶ(Kg/h)
24,83
࢓ሶ(Ton/mes)
28,14
20,26
52,97
TOTAL CONSUMO VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
38,14
Equipo
Intercambiador B11
Intercambiador nivel 3.2
·
17,88
Vacio
Tabla 3.34 Consumo de vapor por vacio Sección Torre Delta
Equipo
Eyector tres etapas
࢓ሶ(kg/h)
1256,00
1256,00
TOTAL CONSUMO VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
࢓ሶ(Ton/mes)
904,32
904,32
82
·
Barbotaje
Tabla 3.35 Consumo de vapor por barbotaje Sección Torre Delta
Equipo
Plato #1
Plato #4
Plato #5
Plato #6
Plato #7
Plato #8
࢓ሶ(kg/h)
62,75
࢓ሶ(Ton/mes)
62,75
45,18
62,75
45,18
62,75
45,18
62,75
45,18
62,75
45,18
376,49
271,07
TOTAL CONSUMO VAPOR
45,18
Fuente: Almeida y Velasco
Torre Gamma
·
Calentamiento
Tabla 3.36 Consumo de vapor por calentamiento Sección Torre Gamma
࢓ሶ(Kg/h)
184,58
࢓ሶ(Ton/mes)
130,44
93,92
315,02
TOTAL CONSUMO VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
226,81
Equipo
Precalentador Aceite-Vapor
Intercambiador de calor Aceite-Vapor
·
132,90
Vacio
Tabla 3.37 Consumo de vapor por vacio Sección Torre Gamma
Equipo
Eyector cinco etapas medido con flujómetro
࢓ሶ(kg/h) ࢓ሶ(Ton/mes)
1743,00
1254,96
1743,00
TOTAL CONSUMO VAPOR
Fuente: Almeida y Velasco
1254,96
83
·
Barbotaje
Tabla 3.38 Consumo de vapor por barbotaje Sección Torre Gamma
Plato # 1 Planta Desodorización
࢓ሶ(kg/h)
78,10
࢓ሶ(ton/mes)
Plato # 2 Planta Desodorización
78,10
56,23
Plato # 3 Planta Desodorización
78,10
56,23
Plato # 4 Planta Desodorización
78,10
56,23
Plato # 5 Planta Desodorización
78,10
56,23
Bomba Mamut # 1 plato 2
15,64
11,26
Bomba Mamut # 2 plato 2
15,64
11,26
Bomba Mamut # 3 plato 3
15,64
11,26
Bomba Mamut # 4 plato 3
15,64
11,26
TOTAL CONSUMO VAPOR
453,05
326,20
Equipo
Fuente: Almeida y Velasco
56,23
84
3.2.6.16 Total consumidores de vapor
Tabla 3.39 Consumo total de vapor por secciones
Distribuidor
de presión
baja
baja
baja
baja
baja
baja
baja
baja
alta
baja
baja
alta
baja
baja
baja
baja
baja
alta
baja
baja
alta
alta
baja
alta
alta
baja
alta
baja
alta
alta
baja
baja
Sección
Balanceado
Calderas
Chocolatería
Descargadero calentamiento
Descargadero barbotaje
Fracc. Smet
Fracc. Tirtiaux
Hidrogenación calentamiento
Hidrogenación vacio
Jabón Cálcico
Jabonería calentamiento
Jabonería vacío
jabonería barbotaje
Laboratorio
Lipíco
Margarina
Refinería calentamiento
Refinería vacío
Refinería barbotaje
Marino
Torre Alfa calentamiento
Torre Alfa vacío
Torre Alfa barbotaje
Torre Delta calentamiento
Torre Delta vacío
Torre Delta barbotaje
Blanqueo Lambda calentamiento
Blanqueo Lambda barbotaje
Torre Gamma calentamiento
Torre Gamma vacio
Torre Gamma barbotaje
Traicing
TOTAL CONSUMO VAPOR
݉ሶ(Kg/h)
34,03
459,65
489,67
7488,54
170,22
1892,06
983,76
2013,03
35,45
196,80
5359,36
994,89
659,32
60,57
676,54
368,94
7188,64
834,03
159,28
639,30
297,13
1743,00
120,00
52,97
1256,00
376,49
790,60
57,92
315,02
1743,00
453,05
66,35
37975,62
Fuente: Almeida y Velasco
݉ሶ(Ton/mes)
8,17
330,95
176,28
1797,25
30,64
568,99
298,18
332,46
5,67
82,66
2373,45
417,85
395,59
7,27
312,56
88,55
2840,71
600,50
95,57
153,43
213,94
1254,96
86,40
38,14
904,32
271,07
284,07
34,75
226,81
1254,96
326,20
39,81
15852,17
85
3.2.7 PÉRDIDAS DE VAPOR
3.2.7.1 Pérdidas por purgas en la caldera
Tabla 3.40 Pérdidas de vapor por purgas
Caldera
Generación de vapor sin
pérdidas en calderas
(lbr/h)
(lbr/h)
500 BHP
700 BHP
900 BHP
1200 BHP
(kg/h)
Pérdidas por purgas
(lbr/h)
17250
7762,50
2070
24065,6
10829,52
2887,872
30956,5
13930,43
3714,78
41064
18478,80
4927,68
Fuente: Almeida y Velasco
(kg/h)
931,50
1299,54
1671,65
2217,46
3.2.7.2 Pérdidas por transferencia de calor en la caldera
Tabla 3.41 Pérdidas de vapor por transferencia de calor
Caldera
500 BHP
700 BHP
900 BHP
1200 BHP
Generación de vapor sin
pérdidas en calderas
(lbr/h)
Pérdidas por
transferencia de
calor
(lbr/h)
(kg/h)
(lbr/h)
17250
7762,50
517,5
24065,6
10829,52
721,968
30956,5
13930,43
928,695
41064
18478,80
1231,92
Fuente: Almeida y Velasco
(kg/h)
232,88
324,89
417,91
554,36
86
3.2.7.3 Pérdidas por tubería no aislada
Tabla 3.42 Pérdidas de vapor por tubería sin aislamiento
Diámetro tubería sin
aislamiento (in)
3
࢓ሶ (kg/h)
132,93
࢓ሶ(ton/mes)
2
133,15
95,87
1,50
34,51
24,85
1
25,61
18,44
0,75
19,23
13,85
0,43
809,82
583,07
TOTAL PÉRDIDAS DE
VAPOR
1155,26
831,79
95,71
Fuente: Almeida y Velasco
3.2.7.4 Pérdidas por tubería aislada
Tabla 3.43 Pérdidas de vapor por tubería con aislamiento
4
࢓ሶ(kg/h)
60,809838
࢓ሶ(ton/mes)
3
64,0419916
46,11
2
159,14937
114,59
1 1/2
33,3167367
23,99
1
34,1881224
24,62
0,75
TOTAL PÉRDIDAS DE
VAPOR
29,0083983
20,89
380,51
273,97
Diámetro tubería aislada (in)
Fuente: Almeida y Velasco
43,78
87
3.2.7.5 Pérdidas por fugas
Tabla 3.44 Pérdidas de vapor por fugas
Alfa
࢓ሶ (kg/h)
27,50
࢓ሶ(ton/mes)
Delta
33,00
23,76
Gamma
33,00
23,76
Refinería
27,50
19,80
Lambda
22,00
15,84
Jabonería
27,50
19,80
Descargadero
49,50
35,64
TOTAL PÉRDIDAS DE VAPOR
220,00
158,40
Sección
19,80
Fuente: Almeida y Velasco
3.2.7.4 Total de pérdidas de vapor
Tabla 3.45 Consumo Total por Pérdidas de vapor
Tubería sin aislar
࢓ሶ(kg/h)
1155,26
࢓ሶ(ton/mes)
Tubería aislada
380,51
273,97
Fugas
220,00
158,40
TOTAL PERDIDAS DE VAPOR
1755,78
1264,16
Pérdidas
Fuente: Almeida y Velasco
831,79
88
3.2.8 CONSUMO TOTAL ACTUAL DE VAPOR
Tabla 3.46 Consumo total de vapor
consumidores de vapor
Pérdidas de vapor
TOTAL CONSUMO VAPOR
࢓ሶ (kg/h)
37975,62
࢓ሶ(ton/mes)
1755,78
1264,16
39731,4
17116,33
15852,17
Fuente: Almeida y Velasco
3.3 JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA
Como se puede observar en los cálculos totales del consumo de vapor los equipos
de la planta demandan 17116,33 toneladas de vapor por mes y la generación
máxima de generación del centro de generación de vapor es de 14699,52 Toneladas
de vapor por mes por lo que se tiene un exceso en el consumo de vapor de 2416,81
toneladas de vapor por mes que le centro de generación de vapor no puede cubrir,
para solucionar esto se comprará una nueva caldera, que satisfaga las necesidades
de la empresa y sus previsiones para el próximo año.
3.4 PROYECTO DE IMPLEMENTACIÓN DE UNA NUEVA TORRE DE
DESODORIZACIÓN
3.4.1 PROYECCIÓN DEL CONSUMO DE VAPOR PARA LA NUEVA TORRE
Para la proyección del consumo de vapor para los diferentes equipos que van a
conformar la nueva torre de desodorización nos basamos en los estudios realizados
por la empresa que va montar la nueva torre de desodorización.
89
El consumo de vapor que se muestra en la tabla 3.47 es por cada tonelada de
capacidad que tiene la torre de desodorización, la torre de desodorización que se
piensa montar es de 30 toneladas.
Tabla 3.47 Consumo de vapor en la nueva torre de desodorización.
Vapor saturado a:
9 bares para el sistema del vacío
2 bares para Barbotaje
2 bares para calentar (el funcionamiento
normal)
(Excluyendo el trazado de vapor, el tanque
calentando, etc.)
TOTAL
Consumo de vapor
43 kg/h
6 kg/h
20 kg/h
2.070 kg/h
Fuente: Departamento de Ingeniería y Proyectos DANEC S.A.
90
CAPÍTULO IV
RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN Y ANÁLISIS PARA LA
SELECCIÓN DE UNA NUEVA CALDERA
En este capítulo se va a realizar la selección de la caldera, la cual debe satisfacer las
necesidades y requerimientos de vapor exigidos por la EMPRESA. Para ello se
recopiló información y distintas cotizaciones de diferentes proveedores, quienes
colaboraron con los datos pertinentes.
4.1 FACTORES A CONSIDERAR EN LA SELECCIÓN DE CALDERAS
En la selección de una caldera, hay que considerar otros factores aparte de la
potencia, como:
4.1.1 AGUA DE ALIMENTACIÓN DISPONIBLE
Este factor es muy importante, ya que el agua debe de ser tratada correctamente, ya
que la duración de una caldera, así como la calidad del vapor generado dependen
directamente de esta.
La temperatura mínima recomendada para el agua de la caldera es de 170 ºF o 77
ºC, cuando se usa agua a temperaturas más bajas, se reduce la temperatura de los
gases de la combustión hasta el punto en que el vapor del agua se condensa. El
efecto de esto es que se presenta corrosión en las superficies de la caldera y
chimenea
91
4.1.2 TIEMPO DE OPERACIÓN DIARIA DE LA CALDERA
El tiempo de operación diaria de una caldera influye en la cantidad de vapor por día
que se necesite, así como también en el tipo de combustible a utilizar. Para nuestro
caso la caldera operará 24 horas al día.
4.1.3 TIPO DE CALDERA.
Existen dos tipos de caldera:
·
Pirotubular.
·
Acuatubular.
Las calderas pirotubulares ocupan menor espacio de instalación, menor tratamiento
del agua de alimentación y son menos costosas que las calderas acuotubulares
factor a considerar en su selección.
4.1.4 TIPO DE COMBUSTIBLE A UTILIZAR
El tipo de combustible a utilizar tiene vital importancia en el aspecto económico y
eficiente de la producción de vapor. Entre los principales combustibles que podemos
utilizar tenemos los que se denominan combustibles químicos como son: carbón,
diesel, kerosene, Aceite Nº 6.
Carbón, no se usa en el Ecuador. En cambio en los ingenios azucareros utilizan
mucho el bagazo de caña de azúcar.
El diesel es recomendable solo en calderas de hasta 60 caballos de caldera, con un
tiempo de operación diaria de 16 horas por día, siendo un combustible relativamente
limpio y fácil de almacenar, no requiriendo de gran cantidad de equipo para su
manipulación.
92
El kerosene presenta ventajas similares al diesel oil, sin embargo, en calderas de
capacidades superiores a 50 caballos caldera no es muy conveniente su uso.
El Aceite No 6 tiene mas disponibilidad que el diesel oil, y a pesar que presenta
ciertas dificultades en su almacenamiento (tanques con serpentines de calefacción) y
manipulación (por su alta viscosidad) es recomendable en calderas de capacidades
de 80 caballos caldera o más con un tiempo de 24 horas por día de operación.
4.1.5 EL ESPACIO DISPONIBLE
En nuestro caso el espacio es limitado para su ubicación, por lo que será un factor
importante en la selección.
4.2 REQUISITOS DE DANEC S.A. PARA LA NUEVA CALDERA
Los requerimientos de DANEC S.A. para la adquisición de la nueva caldera son:
·
Una generación de vapor aproximada de 50.000 libras por hora, para una
provisión de 1 año.
·
Una operación de trabajo de 160 psi.
·
Los parámetros de funcionamiento se deben cumplir para la Ubicación de
DANEC S.A.
·
La cadera debe ser pirotubular ya que sus dimensiones son menores a las
acuotubulares.
·
El combustible utilizado por la caldera debe ser Aceite # 6.
·
La certificación de la caldera, que el fabricante garantice el estampe ASME.
·
Alto rendimiento y eficiencia
·
Que se ajuste con el espacio físico con que cuenta la sección de calderas.
·
Modulación Semi-automatica para el quemador.
93
·
Que la caldera cuente con los equipos axiliares para su funcionamiento.
·
Que el quemador sea de marca Industrial Combustion.
·
Puesta en marcha y capacitación por parte de los proveedores de la nueva
caldera para su normal funcionamiento.
4.3 ALTERNATIVAS PARA LA SELECCIÓN DE LA NUEVA CALDERA
Se tomó cuatro alternativas que cumplen con los requerimientos técnicos que la
empresa necesita para la selección de la caldera, las cuales se describen a
continuación:
4.3.1 PRIMER ALTERNATIVA
Una Caldera, marca CLEAVER BROOKS de tres pasos, capacidad 1500 BHP a nivel
del mar, 1180 BHP a 2590,8 msnm., presión de diseño 200 Psi., presión de operación
175 Psi., para producir 51.750 libras de vapor por hora, espalda mojada.
Un quemador marca Industrial Combustión con atomización a aire para quemar Aceite
Nº 6 de un poder calorífico superior de 150.000 BTU/Galón, con consumo de 335 GPH
El costo aproximado de la caldera en la empresa es de 442.976,54 USD., mas
especificaciones ver Anexo IX.
94
Figura 4.1 Caldera Cleaver Brooks 29
4.3.2 SEGUNDA ALTERNATIVA
Una Caldera, marca SUPERIOR de tres pasos, capacidad 1.200 BHP a 2805 msnm.,
presión de diseño 250 Psi., presión de operación 225 Psi., para producir 41.400 libras
de vapor por hora, espalda mojada.
Figura 4.2 Caldera Superior30
29
30
Fuente: http://www.cleaver-brooks.com/Products-and-Solutions/Boilers/Firetube/Index.aspx
Fuente: http://www.superiorboiler.com/Mohican/Mohican%20Home%20Page2.html
95
Un quemador marca Webster con atomización a aire para quemar Aceite Nº 6 de un
poder calorífico superior de 150.000 BTU/Galón, con consumo de 335 GPH
El costo aproximado de la caldera en la empresa es de 411.891,48 USD., mas
especificaciones ver Anexo X
4.3.3 TERCER ALTERNATIVA
Una Caldera, marca DISTRAL, tres pasos, capacidad 1.200 BHP a 2.800 msnm.,
presión de diseño 200 Psi., presión de operación 170 Psi., para producir 41.400 libras
de vapor por hora, espalda mojada.
Un quemador marca Industrial Combustión con atomización a aire para quemar Aceite
Nº 6 de un poder calorífico superior de 150.000 BTU/Galón, con consumo de 315 GPH.
El costo aproximado de la caldera en la empresa es de 354.120,00 USD., para mas
especificaciones ver Anexo XI.
Figura 4.3 Caldera Distral 31
31
Fuente:industrial-lima.com.pe
96
4.3.4 CUARTA ALTERNATIVA
Una Caldera, marca CLAYTON de tres pasos, capacidad 1.200 BHP a 2590 msnm.,
presión de diseño 150 Psi., presión de operación 125 Psi., para producir 41.400 libras
de vapor por hora.
Un quemador tipo modulante para quemar Aceite Nº 6 de un poder calorífico superior
de 150.000 BTU/Galón, con consumo de 344 GPH
El costo aproximado de la caldera en la empresa es de 689.256,81 USD., para mas
especificaciones ver Anexo XII
Figura 4.4 Caldera Clayton32
32
Fuente: http://www.prodinco.es/Clayton%2001.gif
Tipo
Espalda
Presión de Diseño
Presión de Operación
Potencia nominal
Potencia de trabajo en DANEC
Capacidad de generación de vapor en DANEC
Eficiencia térmica
Estampe ASME
Combustible
Poder calorífico inferior
Consumo combustible @100% carga
Lugar de Procedencia
Inversión inicial Exworks
Inversión en DANEC
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Aceite Nº 6
Si
83%
41.400 lb/h
1.200 BHP
1.200 BHP
225 Psi
250 Psi
Mojada
Pirotubular
Superior
Alternativa 2
Aceite Nº 6
Si
94%
41.400 lb/h
1.200 BHP
1.200 BHP
170 Psi
200 Psi
Mojada
Pirotubular
Distral
Alternativa 3
Aceite Nº 6
Si
83%
1.100 BHP
1.200 BHP
125 Psi
150 Psi
Seca
Pirotubular
Clayton
Alternativa 4
$ 442.976,54
$ 298.300,70
Milwaukee-USA
335 GPH
$ 448.217,55
$ 301.830,00
Kansas-USA.
335 GPH
$ 354.120,00
$ 312.000,00
Cali-Colombia
315 GPH
$ 689.256,81
$ 464.146,00
California-USA.
344 GPH
150.000 BTU/gal 150.000 BTU/gal 150.000 BTU/gal 150.000 BTU/gal
Aceite Nº 6
Si
86%
40.710 lb/h
1.180 BHP
1.500 BHP
175 Psi
200 Psi
Mojada
Pirotubular
Cleaver Brooks
Alternativa 1
Fuente: Almeida y Velasco
Marca
Descripción
1
Ítem
Tabla 4.1 Resumen de las características de las diferentes alternativas
97
98
4.4 SELECCIÓN DE LA NUEVA CALDERA
4.4.1 PROCESO
Para la selección de la mejor alternativa se siguió el siguiente proceso:
1.
Definir los criterios de evaluación, en donde cada uno de ellos debe ser
cuantificable o medible.
2.
Se realiza la valoración o importancia del criterio (P).
Criterio fundamental que debe ser siempre
4
satisfecho
Criterio que debe satisfacerse en lo posible
3
Criterio a cumplir siempre y cuando no sea
2
demasiado costoso
Criterio poco importante que puede pasarse
1
por alto
3.
4.
Se aplica un valor del cumplimiento de criterio (X)
MUY BIEN
5
BIEN
4
SUFICIENTE
3
APENAS JUSTO
2
INSUFICIENTE
1
Se aplica la fórmula, y el mayor puntaje obtenido es la mejor alternativa.
ܺത ൌ
σ ܲ௜ ܺ௜
σ ܲ௜
Costo
Costo
Experiencia en la
fabricación de esta caldera
Precio en DANEC
23
3
4
4
5
4
4
5
4
5
5
X
4,52
104
12
20
12
12
15
8
15
10
PX
3
5
4
5
5
3
5
5
X
4,43
102
9
20
12
15
15
6
15
10
PX
Alternativa 2
Superior
5
1
5
4
5
5
5
5
X
4,17
96
15
4
15
12
15
10
15
10
PX
Alternativa 3
Distral
3
5
3
3
5
4
4
5
X
4,00
92
9
20
9
9
15
8
12
10
PX
Alternativa 4
Clayton
Según el análisis realizado se seleccionan la alternativa 1, por ajustarse de mejor manera a los requerimientos
planteados.
Total
Puntaje
Consumo de combustible
3
3
2
Puntaje
Puntaje
Eficiencia
3
Presión de operación
Puntaje
Potencia de trabajo en
DANEC
2
3
Puntaje
Tipo de caldera
P
Estampe ASME.
Carácter
CRITERIO
Alternativa 1
Cleaver Brooks
4.4.2 ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS O MATRIZ DE DECISIÓN
99
100
CAPÍTULO V
DISTRIBUCIÓN FÍSICA Y ESPACIAL DEL CENTRO DE
GENERACIÓN DE VAPOR
En este capítulo se va realizar el estudio de la situación actual, distribución física y
espacial en el que se encuentra el del centro de generación de vapor o departamento
de calderas, así como también de sus equipos auxiliares, para poder aprovechar de
la mejor manera el espacio físico con el que se cuenta y con ello realizar la
distribución de la nueva caldera y sus equipos auxiliares.
5 .1 SITUACIÓN ACTUAL
5.1.1 UBICACIÓN
Para determinar la situación actual en la que se encuentra el departamento de
calderas se realizó una visita a este departamento y con ello la inspección visual,
para de esta manera conocer y localizar los elementos que conforman al
departamento de calderas, esto se lo realizó con la ayuda de planos que fueron
facilitados por la empresa, figura 5.1, con esto conseguimos reconocer los equipos, y
el volumen que cada uno de estos equipos ocupan dentro de esta área de trabajo
guiándonos en los códigos que poseen los equipos e indicados en el plano.
Estos equipos son:
·
Las calderas con sus ventiladores, paneles de control, intercambiadores de
calores y sistemas de encendido.
·
Tanques de almacenamiento de combustible.
101
·
Tanques de almacenamiento de agua.
·
Tanque de almacenamiento de condenados
·
Ablandadores.
·
Ciclones.
·
Distribuidores y tuberías de distribución de vapor.
·
Bombas y tuberías tanto para el combustible como para el agua.
5.2 LEVANTAMIENTO DEL LAYOUT ACTUAL DEL CENTRO DE
GENERACIÓN DE VAPOR
5.2.1 UBICACIÓN Y DIMENSIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS DEL CENTRO DE
GENERACIÓN DE VAPOR
Gracias al plano facilitado por la empresa se procedió a confirmar y asegurar que las
medidas que se encontraban en este eran correctas y si los equipos se encontraban
en el sitio que este describía o caso contrario modificar y realizar los cambios
pertinentes, al realizar la medida obtuvimos que la mayoría de equipos estaban con
medidas y dimensionamientos incorrectos pero que su ubicación era la correcta,
para nuestro trabajo esto es vital para de esa manera levantar el layout en 3D con
ubicación y dimensionamientos correctos.
5.2.2 MEDIDAS DE LOS EQUIPOS.
En la siguiente tabla se ubica a los equipos que conforman el centro de generación
de vapor con sus respectivas medidas:
102
Tabla 5.1 Equipos del centro de generación de vapor
Equipo
DIMENSIONES
Diámetro (m)
Longitudo
Profundidad(m)
Ancho (m)
Caldera Pirotubular de 900 BHP.
3,2
8,36
---
Caldera Pirotubular de 700 BHP.
3,2
6,91
---
Caldera Pirotubular de 500 BHP.
3
6,32
---
Caldera Cuadrada Acuatubular de 750 BHP.
---
4
3
ventilador Caldera 700 BHP
---
1,2
1,5
Ventilador Caldera 900 BHP
---
1,1
1,3
Tanque1 de Combustible Aceite Nº 6
5,6
5,3
---
Tanque2 de Combustible Aceite Nº 6
2,4
3,8
---
Tanque3 de Combustible Aceite Nº 6
4,8
4,7
---
Tanque4 de Combustible Aceite Nº 6
2,4
3,6
---
Tanques de Almacenamiento de agua
1,05
1,7
---
Ablandadores
0,9
1,6
---
Ciclones
1,23
7,9
---
Distribuidor de alta presión
0,45
2,8
---
Distribuidor de baja presión
0,45
2,8
---
Tanque de recepción del agua tratada
2,2
3,9
---
Tanque de los químicos
0,8
1,2
---
Fuente: Almeida y Velasco
103
5.2.3 DISTRIBUCIÓN FÍSICA ESPACIAL ACTUAL.
Una vez que realizamos las correcciones y obtuvimos las medidas reales se procedió
a la realización de los dibujos en 3D como fue el pedido por parte de la empresa, los
programas que se utilizaron fueron el INVENTOR 2010 y el AUTOCAD los cuales
son programas fáciles de usar y con los cuales estamos muy bien familiarizados.
104
Figura 5.1 Distribución físico espacial actual del centro de vapor 33
33
Fuente: Almeida y Velasco
105
5.3 PLANTEAMIENTO DE ALTERNATIVAS PARA LA DISTRIBUCIÓN FÍSICA Y
ESPACIAL.
5.3.1 CONSIDERACIONES PARA EL PLANTEAMIENTO DE ALTERNATIVAS.
Para el planteamiento de las nuevas alternativas nos basamos en:
·
El área con la que cuenta el departamento de calderas es un espacio limitado
con el que se cuenta.
·
El espacio físico que ocupa la caldera acuatubular de 750 BHP y sus equipos
auxiliares esta desperdiciado ya que esta caldera esta fuera de servicio por lo
tanto esta área se la va usar de lo mejor manera posible según las propuestas
planteadas.
·
El otro aspecto que se debe considerar es, la caldera seleccionada y cumple
los requerimientos por parte de la empresa para los distintos procesos es la
caldera CLEAVER BROOKS de 1200 BHP y 175 Psi. Esta caldera se la dibujó
en 3D con sus dimensiones y equipos auxiliares para de esta manera
garantizar que su ubicación según las alternativas presentadas sean lo más
precisas y no ocurran problemas al momento de ser montada.
5.3.2 ALTERNATIVA 1 :
Esta alternativa, consiste en remover la caldera acuatubular de 750 BHP que esta
fuera de servicio, en este espacio disponible se montaria la caldera de 700 BHP y en
el espacio que esta deja libre se montaría la nueva caldera Cleaver Brooks de 1200
BHP, ademas de esto se verá afectada la produccion de vapor ya que se suspenderá
por un tiempo el funcionamiento de la caldera de 700 BHP, ver figura 5.2
106
Figura 5.2 Distribución físico espacial de la alternativa 1
34
Fuente: Almeida y Velasco
34
107
5.3.3 ALTERNATIVA 2:
El cuarto en el que se encuentran las calderas de 500 BHP y de 750 BHP debe ser
aprovechado colocando la Caldera CLEAVER BROOKS de 1200 BHP pero para ello
se debe
remover a las calderas que ocupan este cuarto, además se perderá
definitivamente la generación de vapor de la caldera de 500 BHP.
108
Figura 5.3 Distribución Físico Espacial de la alternativa 2
35
Fuente: Almeida y Velasco
35
109
ALTERNATIVA 3:
Esta alternativa consiste en remover la caldera cuadrada de 750 BHP que esta fuera
de servicio y reubicar la caldera de 500 BHP, utilizando la mayor área longitudinal se
montaría de manera paralela la caldera de 500 BHP y la nueva caldera Cleaver
Brooks de 1200 BHP, para esto se deberá romper las paredes que dividen en dos
cuartos a la sección de calderas, además se deberá reubicar algunos equipos
auxiliares de esta sección, ver figura 5.4.
110
Figura 5.4 Distribución físico espacial de la alternativa 3
36
Fuente: Almeida y Velasco
36
111
5.5 SELECCIÓN DE LA MEJOR ALTERNATIVAS PARA LA
DISTRIBUCIÓN FÍSICA Y ESPACIAL.
5.5.1 PROCESO
Para la selección de la mejor alternativa se siguió el siguiente proceso:
1. Definir los criterios de evaluación, en donde cada uno de ellos debe ser
cuantificable o medible.
2.
Se realiza la valoración o importancia del criterio (P).
Criterio fundamental que debe ser siempre
4
satisfecho
Criterio que debe satisfacerse en lo posible
3
Criterio a cumplir siempre y cuando no sea
2
demasiado costoso
Criterio poco importante que puede pasarse
1
por alto
3.
4.
Se aplica un valor del cumplimiento de criterio (X)
MUY BIEN
5
BIEN
4
SUFICIENTE
3
APENAS JUSTO
2
INSUFICIENTE
1
Se aplica la fórmula, y el mayor puntaje obtenido es la mejor alternativa.
ܺത ൌ
σ ܲ௜ ܺ௜
σ ܲ௜
Puntaje
Puntaje
Puntaje
Puntaje
Puntaje
Puntaje
Puntaje
Costo
Puntaje
Puntaje
Tiempo de montaje
Movilidad para el operario
Interferencia al montaje por conexiones de tubería
Menos reubicación de equipos auxiliares
Cumplimiento de espacio solicitado por fabricante
Construcción de bases para calderas
Grúa para movilidad de calderas
Mano por obra civil
Facilidad de reingeniería de conexiones en Tuberías de
agua, combustible y vapor
Facilidad en el cableado de conexiones Eléctricas
40
4
3
2
5
1
2
4
2
2
3
1
5
3
4
3
3
4
5
4
5
3
5
5
2
3,68
147
4
15
6
20
3
6
16
10
8
15
6
15
15
8
Alternativa
1
X
PX
5
5
4
4
3
4
5
4
5
5
4
1
5
5
4,33
173
20
15
8
20
3
8
20
8
10
15
8
3
15
20
Alternativa
2
X
PX
5
5
4
2
3
3
5
4
5
5
3
5
5
5
4,28
171
20
15
8
10
3
6
20
8
10
15
6
15
15
20
Alternativa
3
X
PX
Según el análisis realizado se seleccionan la alternativa 2, por ajustarse de mejor manera a los requerimientos
planteados.
TOTAL
Construcción de oficina para operarios de calderas
3
Valor de
Potencia
Pérdida definitiva de generación de vapor
2
3
Puntaje
Accesibilidad al mantenimiento
4
P
Valor de
Potencia
Carácter
Disminución de la generación de vapor durante el
montaje
CRITERIO
5.5.2 ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS O MATRIZ DE DECISIÓN
112
113
CAPÍTULO VI
MEJORAMIENTO Y AHORRO ENERGÉTICO
La necesidad de generar vapor en la empresa, tiene cada día mayor demanda y
cada vez los costos son más elevados. Los proyectos que se presentan a
continuación, se desarrollaron para reducir pérdidas puntuales, y problemas críticos
en la empresa, que permitirán el uso eficiente del vapor.
6.1 INSTALACIÓN DE MEDIDORES DE AGUA EN LAS CALDERAS.
6.1.1 INTRODUCCIÓN
La sección de calderas no tiene instalado medidores de agua confiables en cada una
de las calderas existentes, por lo que existe una desinformación en el consumo
exacto de agua y por tanto en la producción útil de vapor que estas generan.
6.1.2 EVALUACIÓN
La sección de calderas consta de tres calderas, en la tabla 6.1 se muestra las
características que deben cumplir los medidores de flujo de agua para cada caldera.
Tabla 6.1 Características de los medidores de flujo de agua
Caldera
700 BHP
900 BHP
1200 BHP
Diámetro de tubería caudal de agua
temperatura
de agua (pulg.)
(m3/día)
del agua (°C)
3
262
80
3
337
80
3
447
80
Fuente: Sección Calderas DANEC.
114
6.1.3 SITUACIÓN PROPUESTA
La solución planteada es colocar medidores de agua confiables en cada caldera, que
se ajusten a los requerimientos que a continuación se citan.
6.1.3.1 Requerimientos de los medidores de caudal para las calderas
Los requerimientos para la selección de los medidores de agua para las calderas con
las que cuenta la empresa se detallan a continuación:
·
Rango de caudales a cubrir
·
Precisión requerida.
·
Ambiente en que se realizará la medición
·
Tipo de salida eléctrica requerida
·
Pérdida de carga aceptable
·
Tipo de fluido a medir
·
Linealidad
·
Velocidad de respuesta
·
Presupuesto
6.1.3.2 Tipos de medidores
6.1.3.2.1 Medidor de Flujo ultrasónico
Figura 6.1 Medidor de flujo ultrasónico37
37
Fuente: http://www.investigacion.frc.utn.edu.ar/sensores/Caudal/Principios/Caudal_Sensores.pdf
115
Ventajas:
* No ocasiona pérdida de carga.
* No tiene partes móviles.
* No influye el diámetro de la tubería, ni en su costo, ni en su rendimiento.
* Ideal para la medición de materiales tóxicos o peligrosos.
* Salida lineal con el caudal.
* Su rango de medición es muy amplio.
* En tuberías de gran diámetro es el más económico, y en ciertos casos, el único.
* Su instalación es muy simple y económica.
Desventajas:
* Su precisión no es muy alta.
* Su costo es relativamente alto para tuberías de bajo diámetro.
6.1.3.2.2 Medidor de Flujo másico (por el principio de coriolis)
Figura 6.2 Medidor de flujo másico 38
38
Fuente: http://www.investigacion.frc.utn.edu.ar/sensores/Caudal/Principios/Caudal_Sensores.pdf
116
Ventajas:
* Su salida es lineal con el flujo másico.
* No requiere compensación por variaciones de temperatura o presión.
* Es adecuado para casos de viscosidad variable.
* Permite la medición de caudales másicos de líquidos difíciles de medir: adhesivos,
nitrógeno líquido, etc.
Desventajas:
* Es muy voluminoso.
* No es apto para caudales elevados.
6.1.3.2.3 Medidores de caudal de disco mutante
Figura 6.3 Medidor de caudal de disco mutante 39
39
Fuente: http://www.investigacion.frc.utn.edu.ar/sensores/Caudal/Principios/Caudal_Sensores.pdf
117
Ventajas:
* Muy difundido y comprobado.
* Muy económico.
* Simple y de bajo mantenimiento.
Desventajas:
* Es el de menor precisión de los instrumentos de desplazamiento positivo.
* No se fabrica para tuberías de gran tamaño.
* El par disponible para el accionamiento de accesorios mecánicos es muy limitado.
6.1.3.2.4 Medidor de Flujo electromagnético
Figura 6.4 Medidor de flujo electromagnético 40
Ventajas:
* No genera pérdidas de carga (aplicables a procesos que fluyen por gravedad o en
fluidos cercanos al punto de vaporización).
* Dado que el parámetro sensado a través de la tubería es velocidad promedio, se
aplica tanto a flujo laminar como turbulento y no depende de la viscosidad.
* Como la tubería puede ser de cualquier material no conductor, con lo que se le
puede dar buena resistencia a la corrosión.
40
Fuente: http://www.investigacion.frc.utn.edu.ar/sensores/Caudal/Principios/Caudal_Sensores.pdf
118
* Apto para la medición de barros.
* Permite la medición de caudales bi-direccionales.
* No tiene partes móviles, por lo que es confiable y de bajo mantenimiento.
* Su precisión es relativamente alta.
Desventajas:
* Si el fluido a medir produce depósitos sobre los electrodos, la medición será
errónea.
* Su costo es relativamente alto.
* No es utilizable en gases por la baja conductividad.
6.1.3.2.5 Medidor de Flujo de ruedas ovaladas
Figura 6.5 Medidor de flujo de ruedas ovaladas 41
Ventaja:
* Muy buena precisión para pequeños caudales.
Desventajas:
* Alto costo originado por las tolerancias mecánicas.
* Muy sensible a la presencia de sólidos en suspensión.
41
Fuente: http://www.investigacion.frc.utn.edu.ar/sensores/Caudal/Principios/Caudal_Sensores.pdf
119
6.1.3.2.6 Rotámetros
Figura 6.6 Rotámetros 42
Ventajas:
* Es económico para caudales bajos y tuberías con diámetros menores a 2”.
* Cubre un rango amplio de caudales.
* Sirve para líquidos y gases.
* Provee una información visual directa.
* La caída de presión es baja.
* Instalación y mantenimiento simple.
Desventajas:
* No es sencillo ni económico obtener señal eléctrica a partir de la indicación.
* Se incrementa mucho su costo para tuberías de diámetro grande.
* No se consiguen rotámetros para tuberías grandes.
* Debe instalarse en sentido vertical de modo que el caudal sea ascendente.
* Son de baja precisión.
42
Fuente: http://www.investigacion.frc.utn.edu.ar/sensores/Caudal/Principios/Caudal_Sensores.pdf
120
6.1.3.2.7 Medidores de Flujo midiendo torbellinos
Figura 6.7 Medidores de flujo midiendo torbellinos 43
Ventajas:
* Muy buena tolerancia sin importar las condiciones del proceso.
* Sin partes móviles, confiable y de bajo mantenimiento.
* Salida digital (conveniente para interfaces a PC).
* Independiente de la densidad y viscosidad del fluido.
* Se instala en cualquier posición.
Desventajas:
* Es afectado por fluidos abrasivos que puedan deformar el generador de torbellinos.
* Es afectado por los fluidos capaces de generar depósitos en la obstrucción.
* Su costo es relativamente alto.
43
Fuente: http://www.investigacion.frc.utn.edu.ar/sensores/Caudal/Principios/Caudal_Sensores.pdf
121
6.1.3.2.8 Medidor de Flujo a turbina
Figura 6.8 Medidores de flujo a turbina 44
Ventajas:
* Es el instrumento más preciso disponible para medir caudal.
* Es lineal sobre un muy amplio rango de caudales.
* Rápida respuesta y excelente repetibilidad.
* Fácil interface a sistemas de computación.
* Operación sobre un muy amplio rango de temperaturas y presiones.
Desventajas:
* Al tener piezas móviles que giran sobre rodamientos, el desgaste suele ser el
problema
principal de la turbina.
* Es un instrumento delicado en comparación con otros caudalímetros.
* Cualquier exceso de velocidad puede dañar sus rodamientos.
* Es caro y su costo aumenta desmedidamente con el tamaño de la turbina.
* Requiere que el flujo a medir sea limpio y tenga propiedades lubricantes.
44
Fuente: http://www.investigacion.frc.utn.edu.ar/sensores/Caudal/Principios/Caudal_Sensores.pdf
122
* Alto costo de mantenimiento.
* No es utilizable en fluidos de alta viscosidad.
A continuación se muestra el análisis de ventajas y desventajas de los diferentes
medidores de flujo:
Tabla 6.2 Análisis de ventajas y desventajas de los medidores de flujo
Tipo
Tipo de fluido
Rotámetro
Líquidos Vapores Gases
Discos ovalados
Disco giratorio
Perdida Precisión Efecto de
Costo
de
% de
la
relativo
carga
escala viscosidad
Media
Líquidos ( limpios viscosos
Media
corrosivos )
Líquidos limpios, viscosos de bajo Muy
valor
alta
1 a 5%
Nulo
bajo
0,50%
Nulo
Medio
0.5 a 2
Alto
Bajo
Turbina
Líquidos limpios Gases
Alta
0,25%
Alto
Alto
Torbellino
Líquidos limpios o sucios Gases
Media
1%
Nulo
Alto
Electromagnético
Líquidos y barros conductores
Nula
0,50%
Nulo
Alto
Ultrasónico
Líquidos Barros
Nula
5%
Nulo
Alto
Coriolis
Líquidos Viscosos, Fluidos
Negros y Gases
Baja
0,40%
Nulo
Alto
Fuente: http://www.investigacion.frc.utn.edu.ar/sensores/Caudal/Principios/Caudal_Sensores.pdf
En base a los requerimientos de los medidores de flujo para las calderas en la
EMPRESA y al análisis de ventajas y desventajas realizado, los medidor de flujo que
se ajustan, son los medidores de flujo electromagnéticos de agua de marca
KROHNE, la ventaja de
estos medidores no contiene partes móviles como
anteriores medidores instalados que han fallado a corto tiempo , el fluido pasa directo
a través del sensor de flujo, además dispone de electrodos con auto limpieza, por lo
que tiene un bajo nivel de mantenimiento.
123
6.1.4 EVALUACIÓN ECONÓMICA
El costo de los medidores se muestra en la tabla 6.2, estos valores los cotizó la
empresa y la proforma se muestra en el Anexo XX. El retorno de la inversión se va a
justificar con la producción de vapor a menor consumo de combustible, ya que el
flujómetro indicará la cantidad de agua que ingresa a la caldera y con ello estimar la
cantidad de vapor generada, para de esta manera saber que caldera es más
eficiente en el consumo de combustible.
Tabla 6.3 Costo de inversión para la instalación de los flujómetros
Display convertidor de
Medidores Requeridos
$/Medidor
3
$/Display
flujo Requeridos
4056,97
3
Total $
4818,23
8875,20
Fuente: Proforma de medidores de flujo Intelware
6.2 AUMENTO DE TEMPERATURA DEL AGUA DE ALIMENTACIÓN
DE CALDERAS
6.2.1 INTRODUCCIÓN
Actualmente el agua con la que se alimenta a la caldera entra de 35ºC a 40ºC, si se
eleva la temperatura las bombas cavitan y dejarían de bombear agua, provocando un
apagón de la caldera y con ello una disminución en la generación del vapor. Lo
recomendable por los fabricantes y catálogos de calderas, es que el agua de
alimentación entre a la caldera a una temperatura de 75ºC a 85ºC y con ello
conseguir una disminución en el consumo de combustible.
Hay desperdicio de energía, especialmente por la falta de un sistema de recolección
de condensado, provocando pérdidas significativas de energía ya que este
124
condensado se va directamente al desagüe. Alrededor del 70% de tuberías,
serpentines
usados
para
calefacción
en
los
diferentes
procesos
como
almacenamiento, tratado de materia prima y de producción no cuentan con sistemas
de recolección de condensado, provocando pérdidas de energía para la empresa.
6.2.2 EVALUACIÓN
El costo de la generación de una tonelada de vapor con agua de alimentación a la
temperatura de 40ºC tanto para baja como alta presión es:
Cálculo para baja presión a 120 psi :
2463,89
Btu
kg
0,8
USD
USD
galón 1000kg
x
x
= 16.545
Btu
1ton
tonelada
141849.33
galón
0,76205
Cálculo para alta presión a 160 psi:
2476,59
0,8
Btu
kg
USD
USD
galón 1000kg
x
x
= 16,631
Btu
tonelada
1ton
141849.33
galón
0,76205
También existen muchos equipos de diferentes secciones donde se pueden
recuperar condensado limpio, para este proyecto se realizo una selección de los
consumidores de vapor con condensado no contaminado y que la cantidad de
condensado sea considerable, las cuales se muestran en la tabla 6.3.
125
Tabla 6.4 Equipos que generan condensado no contaminado
Sección
Equipo
Tanque de Combustible para Calderas # 1
Calderas
Tanque de Combustible para Calderas # 2
Calderas
Intercambiador de calor aceite-vapor
Smet
Tanque de Estearina
Smet
Paila # 1
Jabonería
Paila # 2
Jabonería
Paila # 3
Jabonería
Paila # 4
Jabonería
Paila # 5
Jabonería
Jabonería Intercambiador1 Precalentamiento Jabón línea 1
Jabonería Intercambiador 2 Precalentamiento Jabón Línea 1
Jabonería Intercambiador 3 Precalentamiento Jabón Línea 2
Tanques de Soap Stock 2
Jabonería
Intercambiador de calor de placas
Lipíco
Blanqueo Continuo Gianaza
Refinería
Blanqueador # 1
Refinería
Blanqueador # 2
Refinería
Blanqueador # 3
Refinería
Blanqueador # 4
Refinería
Neutralizador # 1
Refinaría
Neutralizador # 2
Refinaría
Neutralizador # 3
Refinaría
Neutralizador # 4
Refinaría
FastLoading
Tirtiaux
Pres.
Consumo Consumo
vapAbs.
vapor
vapor
(MPa)
(Ton/mes)
(Kg/h)
0,475
0,475
0.387
0.383
0,975
0,975
0,975
0,975
0,975
0,835
0,835
0,835
0,835
0,475
0,875
0,875
0,875
0,875
0,875
0,975
0,975
0,975
0,975
0,575
TOTAL
175,36
126,26
163,12
117,45
1152,65
345,79
112,70
81,15
767,62
368,46
767,62
368,46
767,62
368,46
767,62
368,46
767,62
368,46
251,39
90,50
268,02
96,49
284,66
102,48
274,84
82,45
389,00
140,04
457,63
329,50
570,17
342,10
779,23
467,54
646,19
232,63
714,61
428,76
468,70
281,22
468,70
281,22
468,70
281,22
468,70
281,22
343,28
123,58
12295,71
6073,86
Fuente: Almeida y Velasco
6.2.3 SITUACIÓN PROPUESTA
El objetivo principal de este proyecto es aumentar la temperatura del agua de
alimentación para las calderas y retornar los condensados limpios manteniendo su
126
temperatura, entalpia y con ello alcanzar una temperatura aproximada entre los
valores de 158ºF (70ºC) como mínimo hasta un valor máximo 176ºF (80ºC) que es el
que se plantea alcanzar, estos valores se aconsejan por parte de los fabricantes,
catálogos y manuales. Con este aumento en la temperatura del agua de
alimentación, se aconseja además adquirir bombas que garanticen el bombeo
continuo del agua de alimentación hacia las calderas y no ocasionen problemas de
cavitación debido a este aumento de temperatura.
Con la mejora que se plantea, elevando la temperatura a 80ºC tenemos:
Cálculo para baja presión a 120 psi:
2305.16
Btu
kg
0,8
USD
USD
galón 1000kg
= 15.48
x
x
Btu
tonelada
1ton
141849.33
galón
0,76205
Cálculo para alta presión a 160 psi:
2317.86
Btu
kg
0,8
USD
USD
galón 1000kg
= 15.57
x
x
Btu
tonelada
1ton
141849.33
galón
0,76205
Obteniendo un ahorro en producción por tonelada de vapor de 1,06 USD tanto en
alta como a baja presión.
Un Sistema de condensados puede ahorrar a una planta industrial como mínimo de
un 15% a 35% los costos de combustible.
Al implementar un sistema de condensado DANEC S.A. puede tener un ahorro en
combustible de alrededor de10% a un 16% en base a la cantidad de condensado
limpio que retorna el cual es de 10,80462 toneladas de condensado limpio por hora.
127
La energía contenida en el vapor no es aprovechable en su totalidad, pues un 25%
suele estar contenido en el condensado evacuado y sólo el 75% restante es lo que
se aprovecha de forma útil en el proceso.45
La medida de ahorro energético aquí planteada, es la del aprovechamiento de la
mayor parte de ese 25%; normalmente se destina a precalentar el agua de alimentación a las calderas, para lo cual es necesario realizar una red de retorno de condensados.
Para este proyecto se hará un rediseño del sistema de bombeo para el agua de
alimentación de las calderas, ya que las actuales bombas no funcionan para las
nuevas condiciones de trabajo, que es agua a 80ºC, para esto se deberá adquirir
bombas multietapa que son las más aptas para este tipo de procesos.
Además se realizó un estudio para determinar cuáles son las secciones que
presentan mayor factibilidad en su retorno en base a los siguientes criterios:
Secciones con equipos automatizados y nuevos como presentan las secciones de
Fraccionamiento Smet, Fraccionamiento Tirtiaux y Lipíco.
Serpentines de acero inoxidable en los equipos de la sección de Refinería y
Jabonería para calentamiento como son los blanqueadores y pailas de jabonería con
alto consumo de vapor.
Se retornará condensado de los equipos que se muestran en la tabla 6.4 y que
servirán para reducir el consumo de vapor que servirá para el calentamiento del agua
de alimentación.
45
Plan de Ahorro y Eficiencia Energética 2004-2006 en Andalucía sector: Industria Química, Pág. 16
128
Tabla 6.5 Condensado Limpio a recuperarse de diferentes equipos
Sección
Calderas
Calderas
Smet
Smet
Jabonería
Jabonería
Jabonería
Jabonería
Jabonería
Jabonería
Jabonería
Jabonería
Jabonería
Lipíco
Refinaría
Refinaría
Refinaría
Refinaría
Refinaría
Refinaría
Refinaría
Refinaría
Refinaría
Tirtiaux
m
(Kg/h)
vapor
flash
(Kg/h)
condensado
(Kg/h)
Tanque de Combustible para Calderas # 1
175,36
Tanque de Combustible para Calderas # 2
163,12
Intercambiador de calor aceite-vapor
1152,65
Tanque de Estearina
112,70
Paila # 1
767,62
Paila # 2
767,62
Paila # 3
767,62
Paila # 4
767,62
Paila # 5
767,62
Intercambiador1 Precalentamiento Jabón línea 1 251,39
Intercambiador 2 Precalentamiento Jabón Línea 1 268,02
Intercambiador 3 Precalentamiento Jabón Línea 2 284,66
Tanques de Soap Stock 2
274,84
389,00
Intercambiador de calor de placas
Blanqueo Continuo Gianaza
457,63
Blanqueador # 1
570,17
Blanqueador # 2
779,23
Blanqueador # 3
646,19
Blanqueador # 4
714,61
Neutralizador # 1
468,70
Neutralizador # 2
468,70
Neutralizador # 3
468,70
Neutralizador # 4
468,70
19,03
156,33
17,70
145,42
106,39
1046,26
10,40
102,30
125,81
641,80
125,81
641,80
125,81
641,80
125,81
641,80
125,81
641,80
38,74
212,65
41,30
226,72
43,87
240,79
42,35
232,49
42,21
346,80
70,52
387,11
87,86
482,30
120,08
659,15
99,58
546,61
110,12
604,49
76,82
391,88
76,82
391,88
76,82
391,88
76,82
391,88
42,74
300,54
Equipo
Fast Loading
Fuente: Almeida y Velasco
343,28
Los diámetros de la tubería para el retorno del condensado se lo realizó con el
método de Lorkhart y Martinelli para fluido bifásico, donde se realiza un análisis tanto
para el flujo líquido como para el flujo gaseoso ysemuestran a continuación
129
Tabla 6.6 Diámetros calculados para las diferentes secciones
Sección
diámetro de tubería Longitud
# codos
#
válvulas
mm
in
m
Calderas
32
1 1/4
40
6
2
Smet
65
2 1/2
100
6
2
Jabonería
150
6
120
10
9
Refinería
150
6
100
8
9
Lipíco
40
1 1/2
120
5
1
Tirtiaux
40
1 1/2
80
5
1
Fuente: Almeida y Velasco
6.2.4 EVALUACIÓN ECONÓMICA
La inversión para la adquisición de las bombas, tuberías para transporte de
condensados limpios, tanques de condensados, bombas de condensados y
accesorios se recuperara en base a las reducción de consumo de combustible que
se lograra por la entrada de agua de alimentación a 80ºC a las calderas.
Con la ayuda del programa Excel se calcula el VAN y TIR para determinar si el
proyecto planteado es rentables y si se puede recuperar la inversión a corto plazo. La
tasa de interés que se utilizó para el préstamo de la inversión es de 16 % anual46,
una depreciación del equipo de 5 años, el análisis se lo hizo mensualmente ya que la
EMPRESA desea proyectos con recuperación de la inversión menores o iguales a un
año.
46
Fuente: Banco Nacional de Fomento
http://www.bnf.fin.ec/index.php?option=com_content&view=article&id=156&Itemid=440
130
Tabla 6.7 Costo de inversión Proyecto aumento del agua de alimentación calderas
Cantidad
42
18
38
16
6
18
6
24
2
1
24
19
10
Precio
Unitario
(USD)
7,79
15,41
50,79
1,68
4,62
37,29
222,01
59,83
4664,8
5493,6
987,35
10,7
105
Descripción
Tubo de acero negro c/40 de: 1 ½" x 5.80 m.
Tubo de acero negro c/40 de: 2 ½" x 5.80 m.
Tubo de acero negro c/40 de: 6" x 5.80 m.
Codo SOLDAR ASTM-A234 Cedula 40 DE 1-1/2" x 90ø
Codo SOLDAR ASTM-A234 Cedula 40 DE 2-1/2" x 90ø
Codo SOLDAR ASTM-A234 Cedula 40 DE 6" x 90ø
Tol al calor DE 6mm. 1.22 x 2.44 m (140.34 KG.)
Grifo esférico roscado en acero al carb. DE 1-1/2" 1000 PSI
Bomba centrifuga multietapa modelo HEGA 2303
Bomba centrifuga multietapa modelo HEGA 4002
Bombas para condensado de 1-1/2"
cañuelas
Lana mineral de roca de 1 in.
SUBTOTAL
Mano de obra
Otros Gastos
TOTAL
Precio
Total
(USD)
327,18
277,38
1930,02
26,88
27,72
671,22
1332,06
1435,92
9329,6
5493,6
23696,4
203,3
1050
45801,28
1800
1500
48801,28
Fuente: Proforma de materiales Acero Comercial Ecuatoriano S.A.
Ahorro mensual = 7636,80 USD
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12 Tiempo en meses
Interés mensual al 16 % anual = -650,48 USD
Costo de
Inversión
-48801,28 USD
Figura 6.9 Flujo de caja Proyecto aumento de temperatura de agua de alimentación 47
47
Fuente: Almeida y Velasco
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
813,35
813,35
813,35
-400
813,35
-400
813,35
-400
813,35
-400
813,35
-400
813,35
-400
813,35
-400
813,35
-400
17%
12.177,62
5532,67
TMAR =
VAN =
Retorno capital =
USD/mes
USD
Tiempo de retorno = 10,3400958 meses
11%
TIR =
-28801,28 7399,47 6740,11 6071,96 5394,90 4708,81 4013,58 3309,07 2595,18 1871,76 1138,70
Depreciación
-400
395,86
813,35
-400
-356,88
813,35
-400
7636,80 7636,80 7636,80 7636,80 7636,80 7636,80 7636,80 7636,80 7636,80 7636,80 7636,80 7636,80
-400
Flujo Total
2
48801,28 -650,68 -1310,04 -1978,19 -2655,25 -3341,34 -4036,58 -4741,08 -5454,98 -6178,40 -6911,46 -7654,29 -8407,04
0
Costos por
mantenimiento
Ahorro de
combustible
Préstamo
Capital USD
Tiempo en
meses
Tabla 6.8 Análisis Financiero Proyecto aumento de temperatura de agua de alimentación
131
132
6.3 AISLAMIENTO DE LÍNEAS TRACING
6.3.1 INTRODUCCIÓN
Las líneas de tracing se utilizan para calentar la tubería que transporta materia prima,
evitando la solidificación de esta y taponar la tubería, las líneas de tracing presentan
pérdidas considerables por convección y radiación debido al área expuesta, tiempo
de operación y temperatura superficial
6.3.2 EVALUACIÓN.
Los factores frecuencia de uso y área de transferencia exigieron considerar el
aislamiento de las líneas de tracing, estos datos como la temperatura superficial se
presenta en la tabla 6.9. La temperatura no es excesiva pero conjuntamente con el
área de transferencia y el tiempo que están expuestos a la intemperie provocan
pérdidas considerables que se muestran en la tabla 6.10
Tabla 6.9 Situación actual de líneas de tracing en diferentes secciones
LONGITUD
(m)
DIÁMETRO
TRACING
(m)
DIÁMETRO
TUBERÍA
(m)
T.sup
(ºC)
T.amb
(ºC)
Área
(m2)
Emisividad
Descargadero
Jabonería
Taques
Hidrogenación
Refinería
Descargadero +
Aislante
500,00
400,00
0,012
0,012
0,051
0,051
150,00
150,00
20,00
20,00
14,85
11,88
0,0720
0,0720
300,00
0,012
0,051
150,00
20,00
8,91
0,0720
300,00
0,012
0,051
150,00
20,00
8,91
0,0720
250,00
0,012
0,051
60,00
20,00
79,75
0,0307
Jabonería + Aislante
Taques
Hidrogenación +
Aislante
Refinería + Aislante
150,00
0,012
0,051
60,00
20,00
47,85
0,0307
120,00
0,012
0,051
60,00
20,00
38,28
0,0307
0,012
0,051
60,00
Fuente: Almeida y Velasco
20,00
38,28
0,0307
SECCIÓN
120,00
133
Tabla 6.10 Pérdidas ocasionadas por las líneas de tracing
SECCIÓN
Descargadero
Jabonería
Taques
Hidrogenación
Refinería
Pérdidas por
Pérdidas
convección y
(Ton/mes)
radiación (kg/h)
Costo
($/mes)
hconv.
h rad
28,97
0,21
96,20
43,29
716,05
28,97
0,21
76,96
34,63
572,84
28,97
0,21
57,72
25,98
429,63
28,97
0,21
57,72
25,98
429,63
Fuente: Almeida y Velasco
6.3.3 SITUACIÓN PROPUESTA
El aislamiento permite conservar energía, sin embargo, no es perfecto y existirán
pérdidas, las mismas que se presentan en la tabla 6.10
El aislamiento consiste en recubrir las líneas de tracing con lana mineral de roca, y
sujetarla mediante cañuelas de aluminio.
La lana mineral de roca presenta una excelente resistencia a la transferencia de calor
al poseer una conductividad térmica de 0,031 W/(ºC m2) 48.
El aluminio permite reducir las pérdidas por radiación al poseer una baja emisividad
de 0,0307, permitiendo de esta manera garantizar un buen ahorro energético.
En la tabla 6.11, se muestran las cantidades de rollos de lana de 30 metros
cuadrados y una pulgada de espesor, conjuntamente con las cañuelas de aluminio
necesarias para la ejecución del proyecto.
48
FiberGlass, “LANA AW”, Colombia Octubre 2003
134
Tabla 6.11 Ahorro en líneas de tracing con aislamiento
SECCIÓN
h conv.
h rad
Perdidas por
convección y
radiación (kg/h)
Perdidas
(Ton/mes)
Costo
($/mes)
Descargadero +
Aislante
10,64
0,02
58,05
26,12
432,07
Jabonería + Aislante
10,64
0,02
34,83
15,67
259,24
Taques
Hidrogenación +
Aislante
10,64
0,02
27,86
12,54
207,39
Refinería + Aislante
10,64
0,02
27,86
12,54
207,39
Total
1106,10
Ahorro
1042,04
Fuente: Almeida y Velasco
Tabla 6.12 Materiales necesarios para el aislamiento de tracing.
SECCIÓN
Cañuelas de
aluminio
Rollos de aislamiento
Descargadero
Jabonería
278
167
1,5
1
Taques Hidrogenación
Refinería
133
0,75
133
0,75
Fuente: Almeida y Velasco
6.3.4 EVALUACIÓN ECONÓMICA.
El costo de los artículos se muestra en la tabla 6.11, lo cotizó la empresa. Con la
ayuda del programa Excel se calcula el VAN y TIR para determinar si el proyecto
planteado es rentables y si se puede recuperar la inversión a corto plazo. La tasa de
interés que se utilizó para el préstamo de la inversión es de 16 % anual 49, una
49
Fuente: Banco Nacional de Fomento
135
depreciación del equipo de 5 años, el análisis se lo hizo mensualmente ya que la
EMPRESA desea proyectos con recuperación de la inversión menores o iguales a un
año.
Tabla 6.13 Costos de inversión para el aislamiento de tracing
Rollos de Aislamiento
Requerido
USD/Rollo
Cañuelas de Aluminio
Requeridas
USD/Cañuela
4
105
711
10,7
Subtotal ( USD)
8.027,7
Otros ( USD)
100
Mano de Obra ( USD)
300
Total ( USD)
8.427,7
Fuente: Almeida y Velasco
Ahorro mensual = 1042,04 USD
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12 Tiempo en meses
Interés mensual al 16 % anual= -112,37 USD
Costo de
Inversión
-8427,70 USD
Figura 6.10 Flujo de Caja Proyecto aislamiento de tracing
50
http://www.bnf.fin.ec/index.php?option=com_content&view=article&id=156&Itemid=440
Fuente: Almeida y Velasco
50
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
8.427,70 -112,37 -226,24 -341,62 -458,55 -577,03 -697,09 -818,76 -942,04 -1066,97 -1193,57 -1321,85 -1451,85
0
4.630,16 USD
1184,75
VAN =
Retorno Capital =
Tiempo de retorno = 8,33
17%
TMAR =
meses
USD/mes
9%
TIR =
Ahorro de
1042,04 1042,04 1042,04 1042,04 1042,04 1042,04 1042,04 1042,04 1042,04 1042,04 1042,04 1042,04
combustible
140,46 280,92 421,39 561,85 702,31 842,77 983,23 1123,69 1264,16 1404,62 1545,08 1685,54
Depreciación
-8427,70 1070,13 1096,73 1121,80 1145,34 1167,32 1187,72 1206,51 1223,69 1239,22 1253,09 1265,27 1275,73
Flujo Total
Tiempo en
meses
Capital USD
Préstamo
Tabla 6.14 Evaluación Financiera Aislamiento Tracing
136
137
CAPÍTULO VII
OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
La información proporcionada en este capítulo sirve de ayuda al operario de los
calderos y personal de mantenimiento, dando orientación en la operación del equipo
y mantenimiento adecuado.
7.1 MANTENIMIENTO PARA CALDERAS
El funcionamiento normal de la sección calderas y de todos sus equipos auxiliares
son considerados importantes.
El
mantenimiento es vital para lograr un
funcionamiento sin problemas y por esta razón día tras día, semana tras semana, se
realizan las tareas de inspección por parte de operario y para el mantenimiento
programado la intervención del departamento de mantenimiento y mecanices
capacitados.
7.2 MANTENIMIENTO POR EL OPERARIO
El funcionamiento seguro y confiable del caldero depende, en gran parte, de la
habilidad y el cuidado del operador.
Un operador debe:
·
Tener la capacitación adecuada.
·
Tener un buen conocimiento de los principios de funcionamiento.
·
Estar familiarizado con el equipo.
·
Ser capaz de realizar con rapidez las tareas de rutina.
·
Contar con la herramienta adecuada
138
El mantenimiento que realiza el operario deber se diario, semanal y mensual
7.2.1 MANTENIMIENTO DIARIO
Este tipo de mantenimiento consta de lo siguiente:
1. Revisar un nivel estable del agua de alimentación.
2. Purga de la caldera de costado y de la parte de atrás, de conformidad con la
recomendación de su asesor de agua de alimentación.
3. Purgar los controles de nivel de agua, para limpiar la acumulación de posibles
sedimentos.
4. Comprobar visualmente la llama, por el visor de llama.
5. Tratamiento químico de aguade acuerdo al programa establecido.
6. Registrar presión y temperatura de funcionamiento de la caldera.
7. Registrar presión y temperatura del agua de alimentación.
8. Registrar temperatura de la chimenea.
9. Registrar presión y temperatura del combustible.
10. Registrar presión de atomización de combustible.
11. Registrar la cantidad de agua de abastecimiento de la caldera.
12. Registrar la temperatura de retorno de condensado
139
13. Revisar el equipo auxiliar como bombas, motores, precalentadores, válvulas,
distribuidores, ventiladores, ablandadores.
7.2.2 MANTENIMIENTO SEMANAL
Este tipo de mantenimiento consta de lo siguiente:
1. Comprobar si hay un cierre hermético de las válvulas de combustible.
2. Comprobar si no hay derrames en uniones o bridas de combustible y aire.
3. Revisar el funcionamiento de las luces indicadoras y alarmas del panel de control.
4. Revisar el funcionamiento de los controles de fuego bajo y alto del quemador, de
acuerdo a los puntos de ajuste predeterminado. Los ajustes deben ser verificados
por la comprobación real de las presiones y temperaturas en los indicadores de la
caldera.
5. Comprobar el funcionamiento de los controles y dispositivos de seguridad.
6. Comprobar el funcionamiento de los controles de nivel de agua.
7. Revisar si hay fugas, ruido, vibraciones u otras condiciones inusuales en la
caldera.
8. Comprobar el funcionamiento de todos los motores de bombas.
9. Comprobar los niveles de lubricante en los filtros y bombas.
10. Verificar el funcionamiento del sensor medidor de temperatura de llama.
140
11. Comprobar que no haya fugas en empaquetaduras de todas las bombas y
dispositivos de medición.
12. Revisar que no haya grietas o ralladuras el medidor de vidrio.
7.2.3 MANTENIMIENTO MENSUAL
Este tipo de mantenimiento consta de lo siguiente:
1. Hacer una inspección visual de la llama piloto, la llama del quemador principal en
todo el campo de tiro, la libre circulación en las conexiones y el funcionamiento del
quemador en general.
2. Revisar si existen fugas de gases de combustión
3. Inspeccionar la caldera para asegurar que no existen puntos calientes en el
exterior dela caldera.
4. Revisar la correcta purga de la caldera, para determinar que una pérdida de agua
tratada no está ocurriendo.
5 Revisar todas las entradas de suministro de aire de ventiladores para garantizar el
suficiente aire para la combustión.
6. Limpiar o reemplazar los filtros según sea necesario.
7. Verificar el sistema de combustible, para asegurarse de que filtros, medidores de
presión y las bombas están en correcto funcionamiento.
141
8. Revisar todas las unidades con bandas y poleas, para evitar una posible rotura o
alargamiento de las bandas.
9. Verificar los requerimientos de lubricación en todos los equipos que lo requieran.
7.3
MANTENIMIENTO
POR
EL
DEPARTAMENTO
DE
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
7.3.1 MANTENIMIENTO SEMESTRAL
Para el mantenimiento semestral, cuando la caldera sale de operación y se prepara
para la limpieza o inspección, se debe establecer un procedimiento a través de
buenas prácticas de seguridad, como se menciona a continuación:
·
Desconecte todas las fuentes de alimentación y poner todos los interruptores
en la posición de apagado,
·
Cierre todas las válvulas de salida de combustible, y todos los elementos
necesarios del equipo para aislar la caldera.
Para una mejor descripción este tipo de mantenimiento se la dividirá en tres partes:
la caldera, el ventilador y las bombas, y consta de los siguientes puntos:
7.3.1.1 Para la caldera
Lado fuego
1.Abrir la compuerta del lado de fuego, revise refractarios si hay trizaduras o
desprendimiento reemplace fundiendo el refractario.
2.Cambiar los empaques de la compuerta.
142
3. Revisar los tubos del lado fuego, desholline los tubos.
4. Limpiar cuidadosamente las boquillas del quemador con gasolina y aire a presión.
Evite introducir puntas metálicas para la limpieza.
5. En la fotocelda y electrodo de encendido, limpie el visor de la fotocelda y revise las
puntas de los electrodos.
Si la cerámica del electrodo esta trisada cambie de
electrodos. Calibre electrodo y fotocelda.
6.En el ignisor a gas, desarme el mezclador de gas el cual mezcla aire o vapor y gas
para el piloto, limpie todos los conductos internos con aire a presión y diesel.
7. Revisar Filtros de entrada y salida de combustible, filtros tapados, desarme filtros
de entrada a la bomba de combustible y el filtro laminado de salida de la bomba,
límpielos con diesel y aire a presión.
9. Revisar los precalentadores eléctricos, limpie los precalentadores cuidadosamente
con diesel y espátula.
10. Revisar las electroválvulas de ingreso de combustible y retorno, limpie las
electroválvulas con diesel.
11. Revisar el precalentador de combustible, abrir precalentador y limpie con diesel.
Lado agua
1. Drenar completamente la caldera.
2. Abrir los sapos y los manholes.
143
3. Lave con agua a presión y remueva todos los sedimentos e incrustaciones
posibles.
4. Limpiar los residuos de las juntas, cambie los empaques, vuelva a colocar los
manholes.
5. Revisar las válvulas de purga del condensado, si tienen paso cambie.
6. Verificar el estado y funcionamiento de todas las trampas de vapor.
7. Revisar y limpiar el visor del Mac Donald, revise empaque.
8. Revisar tablero de control contactores, relés, programadores.
9. Verificar todas las válvulas y grifos.
10. Anotar dato del Horómetro..
7.3.1.2 Para el ventilador
1. Revisar y limpiar la malla de protección de la succión de aire.
2. Limpiar los alabes del ventilador.
3. Chequear el estado y engrasar las chumaceras del eje.
4. Verificar la alineación del motor y ventilador.
5. Revisar el estado y reajustar los platinos de los contactores.
6. Chequeo de los relés de protección.
144
7. Chequeo del aislamiento de la bobina del motor.
8. Revisión del balanceo del ventilador
9. Chequear y reajustar los pernos de la base del equipo
7.3.1.3 Para las bombas
1. Chequear estado de los engranajes, si presenta desgaste cambie engranaje.
2. Revisar estado de los retenedores, si la bomba presenta fuga por los retenedores,
cambie retenedores.
3. Chequear estado del eje, si hay desgaste excesivo en los sitios de acople de
rodamientos y sello, rellene el eje y mecanice, o mecanice nuevo eje.
4. Chequee estado del rodamiento, si presenta ruido excesivo o trabado cambie
rodamiento.
5. Chequear estado de bandas y poleas de transmisión de movimiento, si la banda
presenta fisuras, tienen deshilachados los extremos, cambie banda. Si existe juego
excesivo de bocines de las poleas, cambie bocines.
6. Cambiar siempre el empaque al desarmar la bomba.
7.3.2 MANTENIMIENTO ANUAL
1. Realizar el análisis de gases de combustión en la chimenea.
145
2. Limpiar las superficies junto a la chimenea con brocha o utilice una aspiradora
potente para quitar el hollín. Después del proceso de limpieza y si se deja abierta la
caldera, es recomendable rociar todas las superficies junto a la chimenea con algún
tipo de prevención a la corrosión.
3. Inspeccionar parte trasera y la chimenea, eliminar cualquier acumulación de hollín.
4. Comprobar los tanques de almacenamiento de combustible. Los tanques de
almacenamiento de combustible deben ser inspeccionados por la acumulación de
lodo y agua. Mantenga el tanque lleno de combustible para evitar la condensación
durante el verano.
5. Comprobar los niveles de líquido en todas las válvulas hidráulicas. Si algún escape
de líquido es evidente, tomar medidas correctivas inmediatamente.
6. Revisar el medidor de vidrio para una posible sustitución. Si la erosión interna en
el nivel del agua se observa, reemplace por un nuevo vidrio y juntas.
7. Retire y revisión de las válvulas de seguridad. La válvula de seguridad es un
dispositivo importante, aunque, posiblemente, recibe menos atención que cualquier
otro dispositivo.
8. Receptores de condensados deben ser vaciados y lavados. Hacer una inspección
interna, si es posible.
9. Sistemas de alimentación de productos químicos debe ser vaciado por completo y
lavados. Válvulas o bombas de medición deben ser revisadas en este momento.
10. Ajustar todos los terminales eléctricos. Todos los terminales se deben comprobar
su ajuste, en particular en los arrancadores y relés de movilidad.
146
11. Vaciar y lavar los ablandadores, además se debe reemplazar las resinas o
compuestos químicos que van en su interior.
12. Comprobar conectores. Asegúrese de que los conectores de bola no se han
desgastado.
7.4 MANUAL DE OPERATIVIDAD DE LA CALDERA CLEAVER
BROOKS DE 1200 BHP
7.4.1 ENCENDIDO DE LA CALDERA
El encendido de la nueva caldera Cleaver Brooks de 1200 BHP debe seguir el
procedimiento previsto en el manual de funcionamiento que se muestra a
continuación.
Antes de encender la caldera se debe:
1. Comprobar el correcto estado de todos los equipos auxiliares, como tanques de
recepción de agua y combustible, dispositivos de seguridad, agua y combustible de
alimentación de las bombas de suministro, ablandadores, precalentadores de
combustible y distribuidores de vapor Para que al momento de encendido todos los
equipos auxiliares trabajen a presión adecuado para asegurar el funcionamiento
correcto de la unidad.
2. Comprobar que estén cerradas las válvulas de purga, el nivel de agua en las
columnas de vidrio.
Para encender la caldera se debe:
1. Abrir las válvulas de ventilación, válvulas de alimentación de agua y las válvulas
de vapor de presión manométrica.
147
2. Llenar la caldera con agua a temperatura ambiente, pero no menos de 70 ° F
(21ºC). Llene hasta un nivel de alrededor de 2" por encima de la parte inferior de la
mirilla o la suficiente para cerrar el contacto con el agua de corte de flujo en el
circuito del quemador.
3. El sistema de bombeo de combustible se debe iniciar para que exista la circulación
de combustible y se adapte la presión del combustible a las necesidades de ingreso
del quemador.
5. Arrancar el quemador a fuego lento, de acuerdo con las instrucciones que se
presentan a continuación.
5.1. El interruptor del quemador se enciende. Si todos los controles límite necesarios
están satisfechos, se inicia el motor del ventilador y la secuencia automática
comienza.
5.2. El programador acciona el motor de modulación y lo conduce a la posición de
encendido y las purgas de la caldera por un período predeterminado de tiempo.
Todavía no hay ingreso de combustible, las válvulas de combustible que
permanecían cerradas se abren permitiendo que ingrese combustible en ese
momento.
5.3. Después de que el ciclo de lavado de la cámara se ha completado, el
programador acciona el motor de modulación y la articulación del quemador a la
posición de fuego bajo.
5.4. El transformador de encendido se activa y las válvulas de pilotaje se abren.
148
5.5. De Primera Instancia para el período de encendido: Si el piloto se ha encendido
y la llama del piloto se ha demostrado, entonces, el programador continúa con el
siguiente paso. Si la llama del piloto no se ha demostrado durante este recorrido por
el período de encendido, el programador cerrará la válvula piloto de solenoide,
apagara y bloqueara el transformador de encendido y se escuchara la bocina de la
alarma.
5.6. Si la llama del piloto se ha demostrado, el programador, después de un intervalo
de tiempo, da energía a la válvula de combustible de la llama principal y la prueba
para la llama principal se inició, a la tasa mínima de combustible.
5.7. Después de un período de tiempo, la llama principal tiene que ser establecida. Si
esto se completa, el programador apaga el piloto y luego continúa supervisando a la
llama principal.
5.8. El programador continúa dando seguimiento a la llama del quemador principal,
mientras que continúa modulando de forma automática, un aumento o disminución
de la tasa de combustible puede satisfacer la demanda de carga.
5.9. Si la presión o temperatura del límite que opera el mando abre el circuito debido
a un aumento de la presión de vapor o temperatura, el programador cierra las
válvulas de combustible y permite que el ventilador post purgue el horno y luego se
apaga el ventilador.
5.10. Poner los ciclos de programación a la posición de apagado y ya está listo para
reiniciar a la demanda.
6. La caldera debe calentarse lentamente para permitir que las temperaturas a
alcanzar como las temperaturas de saturación del agua, el metal y la temperatura del
refractario se igualen. Cuando la caldera comienza a calentarse, debe ser observada
de cerca en busca de fugas, así como signos de expansión. Si la caldera se ha
149
sentado al aire libre o en un ambiente húmedo, hay una buena posibilidad de que el
aislamiento ha absorbido un poco de humedad. La humedad por lo general aparecen
como condensado de vapor o vapor que se escape de algunas de las juntas de la
cubierta o placas de sellado. Los puntos deben ser observados y que se secan
después de un período razonable de tiempo.
7. Cuando la presión en la caldera ha alcanzado de 10 a 15 psi, cerrar el tambor de
ventilación. Abrir el suministro en los distribuidores de vapor y comenzar a
calentarlos.
7.4.2 APAGADO DE LA CALDERA
Cuando una parada de rutina programada, debe ser planificada por lo que es el
momento de realizar ciertas operaciones en el procedimiento de apagado.
1. Si la caldera está equipada con sopladores de hollín, y cualquier otro combustible
que no sea de gas natural, se debe operar los sopladores antes de apagar la caldera.
2.
Reducir gradualmente el flujo de vapor de la caldera. Asegúrese de que la
velocidad de enfriamiento sugerido por el fabricante de la caldera no sea superior a
150 ° F (66 ° C) por hora.
3. Corte de combustible de manera gradual hasta que el quemador este en posición
de fuego bajo.
4. Mantener el nivel de agua normal en la caldera, hasta que esté listo para ser
drenado.
5. Cuando la tasa de vapor ha alcanzado el 20% de la carga normal, operar en forma
manual los controles de llenado de agua de alimentación y los controles de
combustible.
150
6. Antes de cerrar por completo la alimentación del combustible en el quemador, abrir
las válvulas de drenaje rápidamente, y válvulas de salida del recalentador de
cabecera. Asegúrese de que el bypass alrededor de la válvula de no retorno está
cerrado. Si la caldera está equipada con un amortiguador de gas de salida de humos,
debe estar completamente cerrada para que la unidad se enfríe lentamente.
7. Utilizar la corriente de aire del ventilador hasta que todo el combustible se haya
purgado.
8. Apague los ventiladores.
9. Cierre todas las válvulas de mariposa.
10. Cuando la presión de la caldera comienza a caer, cerrar la línea de flujo de agua
y válvulas de no retorno.
11. Cuando la válvula de retención no está cerrada, abra la válvula de recirculación
con economizador (si existe).
12. Cuando la presión en el interior de la caldera es inferior a 25 psi (1,75 kg / cm 2),
abra válvulas de ventilación del interior de la caldera.
13. Vaciar la caldera sólo después de que la temperatura del agua de la caldera está
por debajo de 200 ° F (93 ° C).
151
CAPÍTULO VIII
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
En este capítulo se considera los aspectos más importantes del proyecto
desarrollado, formulando las conclusiones y recomendaciones.
8.1 CONCLUSIONES
Al realizar el análisis energético de los equipos consumidores de vapor se encontró
un déficit en la generación de vapor, además con la implementación de la nueva
torre, se hace necesario incrementar la generación hasta un valor aproximado de
100.000 libras hora de vapor.
Un análisis energético analiza la situación actual en la que se encuentra una industria
y los equipos que la conforman, permite evaluar la utilidad que se le da a la energía,
si es la adecuada, o se está perdiendo, ya sea por mal empleo o por sobre
dimensionamiento de equipos provocando perdidas económicas y que la industria no
sea competitiva.
Al realizar todo instalación industrial por simple que esta sea, se debe realizar un
análisis y estudio para aplicar criterios ya sean técnico prácticos, como ingeniériles
para que de esta manera los equipos se ajusten a las necesidades de requerimiento
y trabajo adecuado.
En toda industria los planes de ahorro energético que permita mejorar se los debe
aplicar en forma directa pero para ello hay que realizar un estudio de mercado,
factibilidad y retorno de la inversión.
152
Invertir en planes de confiabilidad y mantenimiento programado en la empresa
ecuatoriana no es un gasto innecesario, es una inversión valiosa que garantiza
normal funcionamiento y producción para la empresa, evitando paros que causen
pérdidas económicas significativas.
Al tener claro el panorama de necesidades y requerimientos que la industria tiene
para adquirir un equipo, la selección de la mejor alternativa se facilita gracias a la
gran gama de productos y equipos con que cuenta el mercado nacional y mundial.
El establecer costo de referencia para la generación del vapor en dólares por
tonelada de vapor es una forma muy efectiva para determinar, registrar y monitorear
el funcionamiento de la caldera, como también la eficiencia de la caldera. Todo costo
de generar una tonelada de vapor es un valor que varia y depende de
varios
factores como, tipo y costo unitario de combustible, temperatura del agua de
alimentación, presión del vapor y eficiencia de la caldera.
En toda empresa ecuatoriana al no realizar el aislamiento adecuado de las líneas de
distribución de vapor y las de retorno de condensado son una causa constante de
desperdicio de energía. Un aislamiento adecuado ayudara satisfactoriamente a
reducir las pérdidas de energía significativamente, beneficiando a la industria.
Al crear concientización en lo referente a consumo de energía y materia prima, con el
reciclaje de estas materias y energías que pueden prestar utilidad en otros procesos,
y obtener beneficio y no perdida.
Al llevar a cabo la implementación del programa de mantenimiento para calderas se
puede lograr la conservación del equipo e incrementar su vida útil, y de esta manera
mantenerla en condiciones normales de funcionamiento, a fin de reducir costos de
operación y aumentando su rendimiento.
Uno de los problemas más frecuentes que existen al llevar a cabo la implementación
de un proyecto nuevo, es la resistencia al cambio por
153
parte del personal, y para ello es vital dar a conocer ,capacitar, brindar confianza y
explicar al personal las ventajas que este conlleva al ejecutarlo, así como los logros
que se pueden obtener al implementarlo, toda esta información debe dárseles en
forma ordenada, de manera que el empleado vaya educándose a su nueva rutina de
trabajo.
Para los análisis termodinámicos referentes a todos los cálculos de consumo de
vapor, costos de generación de vapor y diámetros de tubería de retorno de
condensado. Se diseño tablas de cálculo específicas para la altura y presión a la que
se encuentra la Empresa DANEC. S.A.
El presente estudio es una iniciativa que debe tenerse en cuenta por parte de la
empresa, para el desarrollo de futuros proyectos como también para el mejoramiento
de los ya existentes en lo que compete a generación, distribución, consumo óptimo
de vapor y retorno de condensados.
8.2 RECOMENDACIONES
Usar nuevos combustibles o gases naturales para el funcionamiento de la caldera los
cuales producen menor contaminación, menor costo y que garantizan un trabajo y
eficiencia de operación normal para la caldera.
Realizar el correcto mantenimiento por parte del operario como del departamento de
mantenimiento es de vital importancia ya que con ello se garantiza el normal
funcionamiento y producción de la empresa.
Utilizar equipo confiable en lo referente a medidas de presión, temperatura, flujos de
agua, de vapor, que garanticen el normal funcionamiento, rendimiento y estado de
los equipos consumidores y generadores de vapor.
154
Brindar seguridad, capacitación y estabilidad de trabajo al obrero garantiza realizar
un trabajo más eficiente y que este genere mayor producción y beneficio económico
a la industria ecuatoriana.
Realizar el control de las emisiones de gases permite identificar el estado de las
relaciones de combustible y aire en un equipo generador de vapor que esta sea
proporcional para de esta manera garantizar un consumo de combustible adecuado,
generación de vapor eficiente y la emisión de gases esten dentro de los estándares.
El empleo de aislante de lana mineral de roca permite que el aislante no absorba
humedad y se deteriore con facilidad permitiendo mayor tiempo de vida útil y ahorro
de energía.
En los cálculos termodinámicos, se recomienda utilizar presiones absolutas, del lugar
donde están los equipos, ya que las tablas de los catálogos se diseñan a nivel del
mar, ocasionando cálculos que no se ajustan a los reales.
155
BIBLIOGRAFÍA
1. COMISIÓN NACIONAL PARA EL AHORRO DE ENERGÍA (CONAE), “Guía de
vapor para la industria”, México Octubre 2002.
2. BAUMEISTER TEHEODORE, “Marks Manual del Ingeniero Mecánico”, Segunda
edición español, McGRAW-HILL, Mexico 1992.
3. PERRY ROBERTH H. “PERRY’S CHEMICAL ENGINEERS’ HANDBOOK”, Seven
Edition, McGRAW-HILL, 1999.
4. COUNCIL OF INDUSTRIAL BOILER OWNERS (CIBO), “ENERGY EFFICIENCY
HANDBOOK”, CIBO, 1997.
5. ARMSTRONG, “Guía para la Conservación de Vapor en el Drenado de
Condensados”, Armstrong Internacional, 1998.
6. SPIRAX SARCO, “DESIGN OF FLUID SYSTEMS”, Twelfth Edition, SpiraxSarco,
Inc, 2000.
7. YUNUS CENGEL, “ Termodinámica”, Cuarta Edición, Mc GRAW-HILL,1996.
8. THE UNITED STATES DEPARMENT OF ENERGY, “Improving Steam System
Performance A Sourcebook for Industry”, THE UNITED STATES DEPARMENT
OF ENERGY, California October 2004.
9. SPIRAX SARCO, “Steam Mains and Drainage, SpiraxSarco Limited 2005
10. F. DUNCAN BERKELEYGRAHAM MANUFACTURING CO., INC., BATAVIA, N.Y,
“Ejectors Give Any Suction Pressure”, CHEMICAL ENGINEERING, April 1957.
156
11. MANUAL DE EQUIPOS DE VACIO PARA OPERARIOS DE LA INDUSTRIA DE
ACEITES Y GRASAS, Ing. José María Pedroni, 1992.
12. Niveles de agua en la caldera.
http://www.termodinamica.cl/vrc_img/galeria/control_por_2_elementos.jpg
13. Trampas de vapor.
www.armstrong-intl.com/products/traps
http://es.scribd.com/doc/38419593/Tema-4-Trampas-de-Vapor
14. Caldera Cleaver Brooks
http://www.cleaver-brooks.com/Products-andSolutions/Boilers/Firetube/Index.aspx
15. Caldera Superior
http://www.superiorboiler.com/Mohican/Mohican%20Home%20Page2.html
16. Caldera Distral
www.industrial-lima.com.pe
17. Caldera Clayton
http://www.prodinco.es/Clayton%2001.gif
18. Eficiencia Energética en la Generación y Distribución del Vapor.
www.si3ea.gov.co/Portals/0/Gie/Tecnologias/vapor.pdf
19. Procedimiento para calcular tuberías de vapor.
http://www.industrialtijuana.com/pdf/C-4.pdf
157
20. Estimación de Perdidas de energía Termina, CONAE.
www.conae.gob.mx
21. DANEC S.A., Industria de grasas y aceites vegetales.
www.danec.com
22. Caldera Pirutubular y Acuotubular
http://dspace.epn.edu.ec/bitstream/123456789/868/2/T10324CAP1.pdf
23. Medidores de Caudal
http://www.investigacion.frc.utn.edu.ar/sensores/Caudal/Principios/Caudal_Sensor
es.pdf
24. Banco Nacional de Fomento
http://www.bnf.fin.ec/index.php?option=com_content&view=article&id=156&Itemid
=440
158
ANEXO I
EJEMPLO DE CÁLCULO DEL CONSUMO DE VAPOR EN UN EQUIPO
POR CALEFACCIÓN
159
Ejemplo de cálculo del consumo de vapor en un equipo por calefacción
El equipo seleccionado para realizar el ejemplo de cálculo es
el tanque V-RB1
ubicado en la sección de Refinería
Calculo del área de transferencia.
En su mayoría los serpentines se encuentran instalados en la base de los tanques,
cuyas geometrías instaladas tienen varios diseños, los cuales puede ser en forma de
caracol,
espirales,
castillo.
Para
el
cálculo
del
área
de
transferencia
independientemente de la geometría del serpentín, los datos a usarse
son la
longitud total y el diámetro externo de la tubería.
Tabla A.1.1 Datos de serpentín para tanque V-RV1
Tanque V-RV1
Longitud Total
Diámetro externo de la
tubería
30 m
0,061 m
Fuente: Almeida y Velasco
La ecuación [3.3] utilizada para la obtención del área de transferencia, corresponde
al área lateral de un cilindro:
A = p .D.L
[3.3]
A = p * 0,061m * 30m
A = 5,75 m2
·
Calculo de la Temperatura media logarítmica (LMTD).
El LMTD asocia las temperaturas de entrada y salida del fluido a calentar, así como
también la temperatura de trabajo del vapor.
LMTD =
(Tv - T1 ) - (Tv - T2 )
(T - T )
ln v 1
(Tv - T2 )
[3.4]
160
donde:
LMTD: diferencia de temperatura media logarítmica en °C
Tv: temperatura del vapor en °C
T1: temperatura inicial del fluido en °C
T2: temperatura final del fluido en °C
Tabla A.1.2 Datos de presión y temperatura de tanque V-RV1
Temperatura
Temperatura final
Presión de vapor
inicial
Temperatura
vapor
20 ºC
90 ºC
7,58 bar.
173,35 ºC
Fuente: Almeida y Velasco
LMTD =
(173,35 - 20) - (173,35 - 90)
(173.35 - 20)
ln
(173,35 - 90)
LMTD = 114,82 °C
·
Flujo de calor.
Para el cálculo de la cantidad de calor que se añade al fluido se utiliza la ecuación
[3.2]
·
Q = U . A.LMTD [3.2]
donde:
·
Q : flujo de calor en kJ/h
U: coeficiente global de transferencia en KJ/h*m2 *°C,
A: área de transferencia en m2
LMTD: diferencia de temperatura media logarítmica en °C
El coeficiente de intercambio global para agua – aceite seleccionado en el Anexo IX
es de U = 400 kJ/ h*m2*°C
161
·
Q = 400
kj
* 5,75m 2 *114,82º C
2
h * m *º C
·
Q = 264034,768
·
kJ
h
Flujo de vapor.
Para el cálculo del flujo de vapor se utiliza la ecuación [3.6], donde se relaciona el
flujo de calor con el calor latente del vapor a una presión ó temperatura determinada,
estos datos se obtiene de tablas termodinámicas para vapor saturado que se
muestran en el Anexo X.
·
Q
m=
Lp
·
[3.6]
donde:
·
Q : flujo de calor en kJ/h
Lp: calor latente del vapor en kJ/kg, que se puede obtener en las tablas de vapor del
Anexo X.
·
m : flujo másico de vapor en kg/h.
·
m=
264034,768 kJ/h
2039,5kJ/kg
·
m = 129,46
kg
h
Ejemplo de cálculo: consumo de vapor al mes [ton/mes]
·
m = 2,5892
ton
mes
Nota: Las horas y los días de trabajo de cada sección se encuentran registradas en
las hojas de operación, al mismo tiempo que se debe considerar que no todas las
áreas tienen la misma frecuencia de operación.
162
Ejemplo de cálculo: consumo de vapor Tracing.
Para el cálculo del consumo de vapor se utiliza las mismas ecuaciones de los
equipos de calefacción, pero considerando una pequeña área de contacto para la
transferencia de calor:
Cálculo del área de transferencia.
Tabla A.1.3 Datos línea de tracing
Tracing
Diámetro externo de la
tubería
0,011 m
Longitud Total
3000 m
Fuente: Almeida y Velasco
A = 3000 m x 0,001 m
A = 3 m2
·
Cálculo de la Temperatura media logarítmica (LMTD).
Tabla A.1.4 Datos de temperatura y presión línea tracing
Temperatura
Temperatura final
Presión de vapor
inicial
25ºC
vapor
45 ºC
4bar.
Fuente: Almeida y Velasco
LMTD = 116,57 °C
·
Flujo de calor.
·
Q = 139889,039
·
Temperatura
Flujo de vapor.
·
m = 66,34
kj
h
kg
h
151,86ºC
163
ANEXO II
EJEMPLO DE CÁLCULO PARA EQUIPOS QUE CONSUMEN VAPOR
MEDIANTE BARBOTAJE
EQUIPOS DONDE SE MEZCLA AGUA CON VAPOR
164
Ejemplo de cálculo para equipos que consumen vapor mediante Barbotaje
Equipos donde se mezcla agua con vapor
Se analizó la válvula mezcladora de vapor y agua en la sección de descargadero,
que genera agua caliente. En la Figura A.2.1se muestra un esquema del caso que se
analiza como ejemplo.
0,3
MPa
VAPOR
P=0,375 MPa
T=141,32 °C
h=2.753,6
kJ/kg
AGUA
T=20°C
h=83,95
KJ/kg
VALVULA
T=50°C
δ= 974.7 kg/m3
݉ሶ௠ = 3600 kg/h
AGUA
Figura A.2.1 Válvula mezcladora de vapor y agua
· Balance de masa
Aplicando el balance de masa a la válvula se obtiene:
donde:
݉ሶ௠ ൌ ݉ሶ௩ ൅ ݉ሶ௦ (1)
[3.7]
݉ሶ௠ = flujo total en kg/h
݉ሶ௩ = flujo de vapor en kg/h
݉ሶ௦ = flujo de la sustancia a calentar en kg/h
El dato conocido es el flujo de agua caliente producto de la mezcla agua vapor, de
donde:
·
m m = 3600
El balance de masa es el siguiente:
kg
h
165
·
·
m v + m s = 3600
Kg
h
Balance de energía
Se relacionan las propiedades caloríficas de flujos de agua y vapor, así como
propiedades energéticas de la mezcla resultante, estos datos se obtienen de las
tablas de vapor que se muestran en el Anexo X
݉ሶ௩ ൈ ݄௩ ൅ ݉ሶ௦ ൈ ݄௦ ൌ ݉ሶ௠ ൈ ݄௠
donde:
[3.8]
hv: entalpía de vapor saturado en kJ/Kg
hs: entalpía de la sustancia a calentar en kJ/Kg.
hm: entalpía de la mezcla en kJ/Kg.
La ecuación de balance de energía en la válvula es la siguiente:
·
mv x(2748,7
·
KJ
KJ
Kg
KJ
) + m s x(83,96
) = 3600
x209,33
Kg
Kg
h
Kg
· Cálculo del flujo de vapor
Con las ecuaciones de balance de masa y energía, se obtuvo el siguiente sistema de
ecuaciones:
·
mv x(2748,7
·
KJ
KJ
Kg
KJ
x209,33
) + m s x(83,96
) = 3600
Kg
Kg
h
Kg
·
·
m v + m s = 3600
Kg
h
Kg
Vapor
h
·
Kg
m s = 3430,63
Agua Fria
h
·
m v = 169,37
166
Donde:
݉ሶ௩ : Cantidad de vapor consumido
Kg
h
݉ሶ௦ : Cantidad de agua fría consumido
Kg
h
Equipos donde se utiliza vapor para agitación
Se analizo el plato #1 del equipo de desodorización de la torre Delta
Para el consumo de vapor en este plato se utilizó
·
el diametro del orificio el cual fue medido y su función es suministrar vapor
para la agitación
·
el criterio de dimensionamiento de tuberías
El criterio de dimensionamiento de tuberías es un procedimiento simple para calcular
los diámetros de tubería en sistemas típicos de distribución de vapor en plantas
industriales pero para este caso se tiene como dato conocido el diámetro de la
tubería lo que facilitó para la determinación del flujo másico del vapor como se
muestra a continuación.
La velocidad del vapor en una tubería circular se puede expresar como51 :
donde,
˜ൌ
ଷǡ଴ହ଺ൈ୚౛ ൈ୛
ୢమ
[3.9]
V = La velocidad del vapor en pies por minuto.
Ve = Volumen específico del vapor, pies cúbicos por hora.
W = Flujo masa del vapor, lbs. por hora.
D = diámetro interior de la tubería.
51
www.industrialtijuana.com/pdf/C-4.pdf, Pág. 2
167
Ya que la presión de trabajo del vapor es de 56,56 psia, la velocidad para vapor en
tuberías (en pies por minuto) será de 6000 ppm. Ver Anexo XI.
El volumen específico del vapor saturado puede ser representado para el rango de
presiones hasta 600 psia, por
ୣ ൌ
donde,
ଷଷସ
[3.10]
୔బǡవయఴ
ୣ ൌ
͵͵Ͷ
ͷ͸ǡͷ͸଴ǡଽଷ଼
ୣ ൌ ͹ǡͷͺ͵ͻ
P = Presion absoluta del vapor, psia
‹ଷ
Š
Se despeja W de la ecuacion [III.9], que corresponde al flujo másico de vapor en,lbs.
por hora para un orificio.
˜ ൈ †ଶ
ൌ
͵ǡͲͷ͸ ൈ ୣ
ൌ
͸ͲͲͲ ൈ ͲǡͲͷͻଶ
͵ǡͲͷ͸ ൈ ͹ǡͷͺ͵ͻ
ൌ ͲǡͻͲͳͳŽ„”ȀŠ
Como este plato cuenta con 130 agujeros
ൌ ͲǡͻͲͳͳŽ„”ȀŠ ൈ ͳ͵Ͳ
ൌ ͳͳ͹ǡͳͶ͵Ž„”ȀŠ
ͳͳ͹ǡͳͶ͵
Ž„”
‰
ൎ ͷ͵ǡͳͻ
Š
Š
168
ANEXO III
EJEMPLO DE CÁLCULO PARA EQUIPOS DE VACIO
169
Ejemplo de cálculo para equipos de Vacio
Termocompresores
La práctica de recomprimir un vapor para aumentar su temperatura y permitir
nuevamente su uso, se llama TERMOCOMPRESION
.
El termocompresor de la Figura A.3.1 es un eyector vapor–vapor destinado a
economizar vapor, puede instalarse en cualquier posición, horizontal, vertical o
inclinado para equilibrar automáticamente el consumo de vapor del proceso entre el
vapor vivo y el vapor de escape. Permite elevar los parámetros de presión del vapor
en cierta medida y por consecuencia, su temperatura; con la ayuda de otro vapor que
tenga mayor potencial de presión y temperatura.
Figura A.3.1 Termocompresor
Para el cálculo del consumo de vapor en los eyectores termocompresores se utilizo
la siguiente ecuación
ࡼ ૙ǡ૞
ࡰࢋ ൌ ૙ǡ ૞ૠ૜ ൈ ࢊ૛ ൈ ቀ ቁ
ࢂࢋ
[3.12]
Donde:
De – Consumo de vapor del termocompresor (kg de vapor / h).
d – Diámetro del estrangulamiento en la tobera (cm).
P – Presión del vapor de entrada (kg / cm 2 abs. ).
Ve –Volumen específico del vapor (m 3 / kg).
170
Para el eyector de la sección de Hidrogenación
Tabla A.3.1 Datos para eyector Ghaham serie 94-15387-2
Eyector Ghaham serie 94-15387-2
Diámetro
(cm)
Presión(psi)
2
126,9
Presión
Volumen especifico
(Kg/cm2)
(m 3 / kg)
8,8
0,2
Fuente: Almeida y Velasco
‫ܦ‬௘ ൌ Ͳǡͷ͹͵ ൈ ʹଶ ൈ ൬
ͺǡͺ ଴ǡହ
൰
Ͳǡʹ
‫ܦ‬௘ ൌ ͳͷǡʹ͹‰†‡˜ƒ’‘”ȀŠ
Ejemplo de cálculo: consumo de vapor al mes [ton/mes]
ͳͶǤͺͷ
݇݃
ͳ‫݊݋ݐ‬
ͺ݄‫݀ʹͳ ݋݆ܾܽܽݎݐ݁݀ܽݎ݋‬Àܽ‫݋݆ܾܽܽݎݐ݁݀ݏ‬
‫݊݋ݐ‬
ൈ
ൈ
ൈ
ൌ ͳǡͶ͵
݄ ͳͲͲͲ݇݃
ͳ݀Àܽ
ͳ݉݁‫ݏ‬
݉݁‫ݏ‬
Nota:
݉ ൌ ͳǡͶ͵
‫݊݋ݐ‬
݉݁‫ݏ‬
Para la sección alfa el consumo de vapor se obtuvo con la medición del flujometro
instalado en esta sección.
Para la sección delta Y Gamma el consumo de vapor se obtuvo con los
especificaciones técnicas de diseño.
171
ANEXO IV
EJEMPLO DE CÁLCULO DE PÉRDIDAS DE VAPOR DE TRACING.
172
Ejemplo de Cálculo de pérdidas de vapor de tracing.
Pérdidas por convección y radiación.
La tubería en la sección descargadero se encuentra sin aislamiento tiene un diámetro
nominal de 2 pulgadas, y una longitud de 500 metros, figura A.4.1
·
Análisis para tracing sin aislamiento:
Para determinar las pérdidas por convección se usa la ecuación de transferencia
IV.1, se muestra a continuación:
ൌȗሺŠ…൅Š”ሻȗȟǤ
[IV.1]
r1
r2
Figura A.4.1Sección transversal de línea de tracing en tuberías52
52
Fuente: www.cheresources.com/steam_tracing.shtml
173
Primero se determina el área de perdida por convección.
௥ ି௥
ߙ ൌ …‘• ିଵ ቀ௥భ ା௥మ ቁ
భ
ߙ ൌ …‘• ିଵ ൬
మ
[IV.2]
ͲǤͲʹͷͶ െ ͲǤͲͲ͸
൰
ͲǤͲʹͷͶ ൅ ͲǤͲͲ͸
ߙ ൌ ͲǤͻͲͶͺ‫݀ܽݎ‬Ǥ
A = (2a + p )´ r ´ l
[IV.3]
donde:
r: radio
l: longitud
A = (2 x 0.9048+3.1416) x 0.006 m x 500 m = 14.85 m2
Se determina el coeficiente de convección
݄௖ ൌ ʹǡͺͶ ቂ
்ೞೠ೛Ǥ ି்ೌ೘್Ǥ
ଶ௥మ
ቃ
ଵൗ
ସ
Ͷʹ͵ െ ʹͻͺ
൨
݄௖ ൌ ʹǡͺͶ ൤
ʹ‫Ͳݔ‬ǤͲͲ͸
݄௖ ൌ ʹͺǡͻ͹
Se determina el coeficiente de radiación
donde:
[IV.4]
ଵൗ
ସ
ܹ
݉ଶ ‫ܭ‬
݄௥ ൌ ߝߪ൫ܶ௦௨௣Ǥ െ ܶ௔௠௕Ǥ ൯൫ܶ௦௨௣Ǥ ଶ െ ܶ௔௠௕Ǥ ଶ ൯
ε: emisividad de la superficie radiante
[IV.5]
174
σ: Constante de Stefan Boltzmann, s = 5,6727 x10 -8
݄௥ ൌ ͲǤͲ͹ʹ‫ ݔ‬5,6727 x10 -8
W
m K4
2
W
ሺͶʹ͵ െ ʹͻͺሻሺͶʹ͵ଶ െ ʹͻͺଶ ሻ
m2 K 4
݄௥ ൌ ͲǤʹͲͳ
ܹ
݉ଶ ‫ܭ‬
Entonces:
Q = 14.85m 2 ´ (28,97 + 0.21)
W
´ (423 - 293) º K
m2 K
Q = 56346,38 W
El calor latente (Lp) del vapor a 0,475 MPa es 2.108,5 KJ/kg
Por tanto la cantidad de vapor perdido es:
·
Q= m´ Lp
Q
݉ሶ =
=
Lp
KJ
h
KJ
2108,5
kg
202846,97
݉ሶ = 96,20
kg
h
Las pérdidas de la tubería son de 450 horas al mes, la tubería es principal y de lunes
a viernes presenta pérdidas,
96,20
43291,9
kg
h
kg
´ 450
= 43291,9
h
mes
mes
1t
$16.54
kg
$
´
´
= 716,05
1t
mes 1.000 kg
mes
175
·
Análisis para tracing con aislamiento:
El procedimiento es similar al análisis para tracing sin aislamiento, pero la
temperatura superficial es de 60 ºC y la temperatura ambiente es 20 ºC, entonces
tenemos lo siguiente:
Área = 79,75 m2.
݄௖ ൌ ͳͲǡ͸Ͷ
݄௥ ൌ ͲǤͲʹ
ܹ
݉ଶ ‫ܭ‬
ܹ
݉ଶ ‫ܭ‬
Q = 34000,03 W
݉ሶ = 58,05
58,05
26122,5
kg
h
kg
h
kg
´ 450
= 26122,5
h
mes
mes
1t
$16.54
kg
$
´
´
= 432,07
1t
mes 1.000 kg
mes
Entonces la pérdida de capital por tener un tracin sin aislamiento en la sección
descargadero, es de 283,98 USD cada mes
Utilizando el programa Excel, se calculó el VAN, TIR, retorno de capital y tiempo de
retorno de la inversión.
176
I.
II.
III.
IV.
ANEXO V
CÁLCULO DEL DIÁMETRO DE TUBERÍA PARA RETORNO DE
CONDENSADO
177
Cálculo del diámetro de tubería para retorno de condensado
El ejemplo de cálculo es para una paila de la sección de jabonería donde el consumo
de vapor es de 767,62 Kg/h o 0,21 Kg/s, la presión de trabajo es de 0,975 KPa y la
presión de descarga es de 0,75 KPa, primero se calcula el porcentaje de vapor flash
con la siguiente ecuación
Donde:
Ψܸܽ‫ ݄ݏ݈ܽܨݎ݋݌‬ൌ
݄௙ଵ െ ݄௙ଶ
݄௙௚ଶ
݄௙ଵ : Entalpia del fluido de mayor presión
݄௙ଶ : Entalpia del fluido de menor presión
݄௙௚ଶ : Entalpia de la mezcla a la menor presión.
Ψܸܽ‫ ݄ݏ݈ܽܨݎ݋݌‬ൌ
͹ͷ͹ǡͻͳͷ ‫ܬܭ‬Τ‫ ݃ܭ‬െ ͵ͺͶǡ͵ͻ ‫ܬܭ‬Τ‫݃ܭ‬
ʹʹ͹ͺǡ͸ ‫ܬܭ‬Τ‫݃ܭ‬
Ψܸܽ‫ ݄ݏ݈ܽܨݎ݋݌‬ൌ Ͳǡͳ͸͵ͻ
El valor del porcentaje de vapor flash se lo multiplica por el consumo de vapor del
equipo para obtener el flujo másico de vapor flash.
݉ሶ௩௔௣௢௥௙௟௔௦௛ ൌ Ͳǡͳ͸͵ͻ ൈ ݉ሶ࢜ࢇ࢖࢕࢘
݉ሶ௩௔௣௢௥௙௟௔௦௛ ൌ Ͳǡͳ͸͵ͻ ൈ Ͳǡʹͳ ‫݃ܭ‬Τ‫ݏ‬
࢓ሶ࢜ࢇ࢖࢕࢘ࢌ࢒ࢇ࢙ࢎ ൌ ૙ǡ ૙૜૞ ࡷࢍΤ࢙
Luego se obtiene el flujo másico de condensado restando del consumo de vapor del
equipo el flujo másico de vapor flash
݉ሶ௖௢௡ௗ௘௡௦௔ௗ௢ ൌ ሺͲǡʹͳ െ ͲǡͲ͵ͷሻ ‫݃ܭ‬Τ‫ݏ‬
݉ሶ௖௢௡ௗ௘௡௦௔ௗ௢ ൌ Ͳǡͳ͹ͺ ‫݃ܭ‬Τ‫ݏ‬
178
Se recomienda que la velocidad del fluido gaseoso sea entre 20 a 30 m/s, para esto
se realiza cálculos con diferentes diámetros, pero para este ejemplo se seleccionara
un diámetro de 0,065 m.
Se calcula el área transversal para el fluido con este diámetro
‫ܣ‬ൌ
‫ܣ‬ൌ
ߨ ൈ ݀ଶ
Ͷ
ߨ ൈ ͲǡͲ͸ͷଶ
Ͷ
‫ ܣ‬ൌ ͲǡͲͲ͵͵ͳͺ݉ଶ
Se calcula la velocidad para el fluido líquido y gaseoso
‫ݒ‬௚ ൌ
‫ݒ‬௟ ൌ
‫ݒ‬ൌ
݉ሶ௙௟௨௜ௗ௢
‫ܣ‬ൈߩ
ͲǡͲ͵ͷ ‫݃ܭ‬Τ‫ݏ‬
ൌ ʹ͵ǡ͵Ͷ ݉Τ‫ݏ‬
ͲǡͲͲ͵͵ͳͺ݉ଶ ൈ ͲǡͶͷͳͲ͸ ‫݃ܭ‬Τ݉ଷ
Ͳǡͳ͹ͺ ‫݃ܭ‬Τ‫ݏ‬
ൌ ͲǡͲͷͷ͹ ݉Τ‫ݏ‬
ͲǡͲͲ͵͵ͳͺ݉ଶ ൈ ͻ͸Ͷǡ͵ʹ ‫݃ܭ‬Τ݉ଷ
Con estos resultados se calcula Reynolds para el fluido líquido y gaseoso
ܴ݁ ൌ
݀ൈ‫ݒ‬ൈߩ
ߤ
ͲǡͲ͸ͷ݉ ൈ ʹ͵ǡ͵Ͷ ݉Τ‫ ݏ‬ൈ ͲǡͶͷͳͲ͸ ‫݃ܭ‬Τ݉ଷ
ൌ ͷǡ͹ ൈ ͳͲହ
Ͳǡͳʹ ൈ ͳͲିହ ‫݃ܭ‬Τ݉ ‫ݏ כ‬
ͲǡͲ͸ͷ݉ ൈ ͲǡͲͷͷ͹ ݉Τ‫ ݏ‬ൈ ͻ͸Ͷǡ͵ʹ ‫݃ܭ‬Τ݉ଷ
ൌ ͳǡͳ͵ ൈ ͳͲସ
ܴ݁௟ ൌ
ͲǡͲͲͲ͵Ͳͻ ‫݃ܭ‬Τ݉ ‫ݏ כ‬
ܴ݁௚ ൌ
Es decir, ambas fases de líquido y gas tienen flujo turbulento
179
Usando Re, se calcula el factor de fricción para las dos fases usando la siguiente
ecuación
݂௙ ൌ ͲǡͲ͵ͻ͸ ൈ ܴ݁ ି଴ǡଶହ
݂௙௟ ൌ ͲǡͲ͵ͻ͸ ൈ ͳǡͳ͵ ൈ ͳͲସ
݂௙௚ ൌ ͲǡͲ͵ͻ͸ ൈ ͷǡ͹ ൈ ͳͲହ
ି଴ǡଶହ
ି଴ǡଶହ
ൌ ͲǡͲͲ͵ͺͶ
ൌ ͲǡͲͲͳͶͶ
Se calcula οܲ௟ y οܲ௚ utilizando la siguiente ecuación:
οܲ ൌ
Ͷ ൈ ݂௙ ൈ ‫ ܮ‬ൈ ߩ ൈ ‫ ݒ‬ଶ
݀
Donde:
οܲ, Caída de presión debida a la fricción.
݂௙ , Factor de fricción de Stanton y Panell.
‫ܮ‬, longitud de la tubería.
݀, diámetro de la tubería.
‫ݒ‬, Velocidad del flujo.
ߩ, densidad del flujo.
Para la fase gaseosa, tenemos:
Ͷ ൈ ͲǡͲͲͳͶͶ ൈ ͳʹͲ݉ ൈ ͲǡͶͷͳͲ͸ ‫݃ܭ‬Τ݉ଷ ൈ ሺʹ͵ǡ͵Ͷ ݉Τ‫ݏ‬ሻଶ
οܲ௚ ൌ
ͲǡͲ͸ͷ݉
οܲ௚ ൌ ʹ͸ͳ͸ǡ͸ʹܲܽǤ
Para la fase liquida, tenemos:
Ͷ ൈ ͲǡͲͲ͵ͺͶ ൈ ͳʹͲ݉ ൈ ͻ͸Ͷǡ͵ʹ ‫݃ܭ‬Τ݉ଷ ൈ ሺͲǡͲͷͷ͹ ݉Τ‫ ݏ‬ሻଶ
οܲ௟ ൌ
ͲǡͲ͸ͷ݉
οܲ௟ ൌ ͺͶǡͺͻܲܽǤ
180
Se calcula el modulo de Lockhart y Martinelli empleando la ecuación:
మ
ܺൌඨ
మ
ܺൌ ඨ
οܲ௟
οܲ௚
ͺͶǡͺͻܲܽǤ
ʹ͸ͳ͸ǡ͸ʹܲܽǤ
ܺ ൌ ͲǡͳͺͲͳ
A partir de las ecuaciones empíricas de Chen, para flujo turbulento-turbulento se
obtiene:
‫ ்் ݈׎‬ൌ ʹǡͶ ‫ି ܺ כ‬଴ǡ଼ହ ൅ ͳǡͺ ‫ି ܺ כ‬଴ǡଵ
‫ ்் ݈׎‬ൌ ʹǡͶ ‫Ͳ כ‬ǡͳͺͲͳି଴ǡ଼ହ ൅ ͳǡͺ ‫Ͳ כ‬ǡͳͺͲͳି଴ǡଵ
‫ ்் ݈׎‬ൌ ͳʹǡͶͶ
‫ ்்݃׎‬ൌ ʹǡͶ ‫Ͳ כ‬ǡͳͺͲͳ଴ǡଵହ ൅ ͳǡͺ ‫Ͳ כ‬ǡͳͺͲͳ଴ǡଽ
‫ ்்݃׎‬ൌ ʹǡʹͶͲ͹
Despejamos ο்ܲ௉ி de la siguiente ecuación:
‫݃׎‬ଶ ൌ
ο்ܲ௉ி
οܲீ
ο்ܲ௉ி ൌ ‫݃׎‬ଶ ‫ כ‬οܲீ
ο்ܲ௉ி ൌ ͳ͵ǡͳ͵‫ܽܲܭ‬Ǥ
Cuando se trata de tubería vertical se le suma las perdidas por presión hidrostática
οܲ௚௥௔௩௘ௗ௔ௗ ൌ ݃ ‫ כ ߩ כ‬ο݄
οܲ௚௥௔௩௘ௗ௔ௗ ൌ ͻǡͺ ݉Τ‫ ݏ‬ଶ ‫ͻ כ‬͸Ͷǡ͵ʹ ‫݃ܭ‬Τ݉ଷ ‫ כ‬ͷ݉
οܲ௚௥௔௩௘ௗ௔ௗ ൌ Ͷ͹ǡʹͷ‫ܽܲܭ‬Ǥ
181
ANEXO VI
EVALUACIÓN DE CONSUMO DE VAPOR POR EQUIPO
Calderas
Calderas
Calderas
Blanqueo
Lambda
Blanqueo
Lambda
Blanqueo
Lambda
Blanqueo
Lambda
Blanqueo
Lambda
Blanqueo
Lambda
Blanqueo
Lambda
Blanqueo
Lambda
Blanqueo
Lambda
Blanqueo
Lambda
Blanqueo
Lambda
Balanceado
Sección
110
110
Tanque de aceite recuperado 2
Tanque blanqueador de palma cruda
Intercambiador de calor de placas
Intercambiador de calor de placas
Filtro 1
Filtro 2
Filtro 3
682A2
635
T521A
T521B
Tanque de Combustible # 3
Tanque de Combustible # 2
Tanque de Combustible # 1
110
Tanque de aceite recuperado 1
682A1
RESIDUO
1
RESIDUO
2
RESIDUO
3
70
Tanque de aceite crudo
T501
40
35
35
64
45
25
25
63
40
Tanque de calentamiento por
compartimentos tipo platos
621
40
T1
°C
18
Tanque de Balanceado
Equipo
Tanque de Lavado Filtros
Código
90
40
40
145
145
145
90
70
65
95
95
64
113
60
88
T2
°C
3,85
7,67
8,24
9,00
9,00
9,00
5,80
3,80
5,61
6,41
6,41
7,21
8,97
1,44
2,15
Área
m2
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
82,49
112,48
112,48
16,83
16,83
16,83
69,52
82,96
94,65
85,26
85,26
86,50
67,00
109,66
83,72
Pres.
LMTD
vap.
°C
(MPa)
Evaluación de consumo de vapor por equipo que utiliza vapor como calefacción.
126879,47
344890,08
370756,84
60593,19
60593,19
60593,19
161289,16
126105,04
212304,84
218577,37
218577,37
249461,67
240457,76
63005,05
71959,88
Q (KJ/h)
60,01
163,12
175,36
28,66
28,66
28,66
76,28
59,64
100,41
103,38
103,38
117,99
113,73
29,80
34,03
࢓ሶ
(kg/h)
43,21
117,45
126,26
8,60
8,60
8,60
45,77
35,79
60,25
12,41
12,41
14,16
61,41
16,09
8,17
࢓ሶ
(Ton/mes)
182
Cristalizador 9
Tanque de almacenamiento 1
F1
F2
F3
Chocolatería
Chocolatería
Chocolatería
Chocolatería
Tanque descargadero de Palma
V
P
V - C1
V-C4
Descargadero
Descargadero
Descargadero
Descargadero
Tanque de Palma Cruda # 4
Tanque Aceite de Palma - Crudo #1
Tanque descargadero de Palmiste
20
Tanque calentamiento de palma para
tanqueros
Descargadero
20
20
20
20
30
30
30
30
30
30
30
90
90
90
40
T1
°C
Tanque de almacenamiento 3
Tanque de almacenamiento 2
Cristalizador 8
Chocolatería
Intercambiador de calor de placas
Chocolatería
Cristalizador 7
Intercambiador Cald.900
Calderas
Chocolatería
Intercambiador Cald.750
Calderas
CAL-V1
Intercambiador Cald.500
Tanque de Combustible # 4
RESIDUO
4
Calderas
Calderas
Equipo
Código
Sección
65
65
65
65
65
75
75
75
65
65
65
70
100
100
100
90
T2
°C
19,23
19,23
0,72
0,72
2,15
2,40
2,40
2,40
0,24
0,24
0,24
18,50
0,36
0,36
0,36
3,20
Área
m2
0,775
0,775
0,775
0,775
0,775
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
125,26
125,26
125,26
125,26
125,26
95,74
95,74
95,74
101,50
101,50
101,50
98,65
54,85
54,85
54,85
82,49
Pres.
LMTD
vap.
°C
(MPa)
963332,29
963332,29
35888,85
35888,85
107666,55
92041,27
92041,27
92041,27
9718,84
9718,84
9718,84
730025,82
7857,36
7857,36
7857,36
105732,89
Q (KJ/h)
470,38
470,38
17,52
17,52
52,46
43,53
43,53
43,53
4,60
4,60
4,60
345,28
3,72
3,72
3,72
50,01
࢓ሶ
(kg/h)
112,89
112,89
4,21
4,21
12,59
15,67
15,67
15,67
1,65
1,65
1,65
124,30
2,68
2,68
2,68
36,01
࢓ሶ
(Ton/mes)
183
V - C6
V - C3
V – C5
P - C1
P - C2
Descargadero
Descargadero
Descargadero
Descargadero
Descargadero
V – RBD4
AC-REC1
MG-REC1
MT-REC1
AG1
AG2
AG-3
V – C7
Descargadero
Descargadero
Descargadero
Descargadero
Descargadero
Descargadero
Descargadero
Descargadero
Descargadero
V – RBD3
Descargadero
Descargadero RESIDUO5
Código
Sección
20
20
Tanque descargadero de soya
(Utilizado para almacenar Palma)
Lavaderos de tanqueros
20
20
20
40
40
20
45
45
45
20
20
20
20
20
T1
°C
Tanque de Acido Graso # 3
Tanque de Acido Graso # 2
Tanque de Acido Graso # 1
Tanque de Recuperado Manteca
Tanque de Recuperado Margarina
Tanque de Aceite de Palma Refinado
, Blanqueado y Desodorizado # 3
Tanque de Aceite de Palma Refinado
, Blanqueado y Desodorizado # 4
Tanque de Recuperado Aceite y
Manteca # 1
Tanque de Bunker
Tanque de Aceite de Palmiste Crudo 1
Tanque de Aceite de Palmiste Crudo 2
Tanque de Palmiste Crudo
Tanque de Palma Cruda # 3
Equipo
60
65
55
55
55
75
75
45
65
65
90
65
65
65
65
65
T2
°C
1,28
38,45
19,23
4,81
4,81
2,88
2,15
2,88
9,61
9,61
4,81
19,23
19,23
19,23
19,23
19,23
Área
m2
0,775
0,775
0,775
0,775
0,775
0,775
0,775
0,775
0,775
0,775
0,775
0,775
0,775
0,775
0,775
0,775
251532,51
251532,51
127684,54
95137,50
157145,73
437643,40
437643,40
192115,24
963332,29
963332,29
963332,29
963332,29
963332,29
Q (KJ/h)
122,82
122,82
62,35
46,45
76,73
213,69
213,69
93,81
470,38
470,38
470,38
470,38
470,38
࢓ሶ
(kg/h)
128,07
65660,22
32,06
125,26 1926664,57 940,75
130,83 1006130,04 491,27
130,83
130,83
110,68
110,68
136,22
113,81
113,81
99,92
125,26
125,26
125,26
125,26
125,26
Pres.
LMTD
vap.
°C
(MPa)
7,69
225,78
117,91
29,48
29,48
14,96
11,15
18,42
51,29
51,29
22,51
112,89
112,89
112,89
112,89
112,89
࢓ሶ
(Ton/mes)
184
MZ-C
DA-RVD4
Y-C1
DI-RBD3
F1002 A6
F1002 A6
F1002 A6
F1002 A6
F1001A
F1021 D
F1021 ST1
F1082C
F1082ST
F1082ST-2
Descargadero
Descargadero
Descargadero
Descargadero
Smet
Smet
Smet
Smet
Smet
Smet
Smet
Smet
Smet
Smet
Tanque de Estearina Refraccionada
20
20
25
Tanque de Aceite para Lavado de
Filtro
Tanque de Estearina
45
50
25
40
40
40
40
20
20
20
20
20
20
T1
°C
Intercambiador de calor de placas
Calentador Agua
Tanque Precalentador de Palma RBD
Cristalizador # 6.A4
Cristalizador # 6.A3
Cristalizador # 6.A2
Cristalizador # 6.A1
DI-RBD3
Y-C1
DA-RVD4
Tanque de aceite de canola
Producto terminado
Y-RDD2
Descargadero
Equipo
Lavaderos de tanqueros
Código
Descargadero
Sección
70
70
55
65
75
75
60
60
60
60
55
55
55
55
65
60
T2
°C
5,61
6,41
7,21
1,70
1,20
5,93
0,16
0,16
0,16
0,16
9,61
19,23
19,23
7,69
9,61
1,28
Área
m2
0.384
0.383
0.382
0.381
0.380
0.379
0.378
0.377
0.376
0.375
0,775
0,775
0,775
0,775
0,775
0,775
402452,02
481666,14
65660,22
Q (KJ/h)
196,51
235,19
32,06
࢓ሶ
(kg/h)
94,12
94,12
100,58
85,93
78,15
88,99
90,95
90,95
90,95
90,95
130,83
211113,08
241272,10
290057,63
58434,06
37514,27
211022,46
5806,23
5806,23
5806,23
5806,23
503065,02
98,61
112,70
135,49
27,30
17,52
98,57
2,71
2,71
2,71
2,71
245,64
130,83 1006130,04 491,27
130,83 1006130,04 491,27
130,83
125,26
128,07
Pres.
LMTD
vap.
°C
(MPa)
17,75
81,15
24,39
9,83
6,31
35,49
0,65
0,65
0,65
0,65
58,95
117,91
117,91
47,16
56,45
7,69
࢓ሶ
(Ton/mes)
185
Código
F1082B-1
F1021ST-2
F1021B
311
312
313
314
VR-RBD
DI-RBD1
DI-RBD2
DAR-RBD
P-RB2
DIR-RBD
PI-RB1
322
C3PW601
Sección
Smet
Smet
Smet
Tirtiaux
Tirtiaux
Tirtiaux
Tirtiaux
Tirtiaux
Tirtiaux
Tirtiaux
Tirtiaux
Tirtiaux
Tirtiaux
Tirtiaux
Tirtiaux
Tirtiaux
Intercambiador de calor de tubos 2
Intercambiador de calor de tubos 1
Pitolín Refinado y Blanqueado
Ditolán Refinado Blanqueado y
Desodorizado
Palmiste Refinado Blanqueado
Desodorizado
Ditolin o Vitolin Refinado
Blanqueado y desodorizado
20
20
20
20
20
20
20
20
20
Tanque de Palma - Refinado,
Blanqueado y Desodorizado # 2
Tanque de Ditolín o Vitolín Refinado,
Blanqueado y Desodorizado # 1
Tanque de Ditolín o Vitolín Refinado,
Blanqueado y Desodorizado # 2
18
18
18
18
18
30
18
T1
°C
Filtradora # 4
Filtradora # 3
Filtradora # 2
Filtradora # 1
Intercambiador de calor aceite-vapor
Intercambiador de calor de placas
Tanque de recepción del filtro grande
Equipo
70
70
55
55
55
55
55
55
55
70
70
70
70
25
60
25
T2
°C
0,90
0,92
2,15
2,15
2,15
3,85
4,49
4,49
4,49
1,44
1,44
1,44
1,44
51,50
1,30
9,61
Área
m2
0,375
0,375
0,375
0,375
0,375
0,375
0,375
0,375
0,375
0,375
0,375
0,375
0,375
0.387
0.386
0.385
49678,85
460613,90
Q (KJ/h)
23,21
215,16
࢓ሶ
(kg/h)
94,12
94,12
102,83
102,83
102,83
102,83
102,83
102,83
102,83
94,96
94,96
94,96
94,96
34002,81
34771,57
88385,75
88385,75
88385,75
158163,98
184524,65
184524,65
184524,65
54557,11
54557,11
54557,11
54557,11
15,94
16,30
41,42
41,42
41,42
74,12
86,48
86,48
86,48
25,57
25,57
25,57
25,48
119,79 2467589,81 1152,65
95,54
119,79
Pres.
LMTD
vap.
°C
(MPa)
9,56
0,98
7,46
7,46
7,46
13,34
15,57
15,57
15,57
15,34
15,34
15,34
15,29
345,79
6,96
38,73
࢓ሶ
(Ton/mes)
186
321
CE3B-910
C3PW301
Tirtiaux
Tirtiaux
Tirtiaux
Fundidor de Catalizador 2
Fundidor de Catalizador 3
Hidrogenación
Hidrogenación
Tanque de almacenamiento
Fundidor de Catalizador 1
Hidrogenación
P - IE
20
Destilador # 4
613
Hidrogenación
Hidrogenación
20
Destilador # 3
612
Hidrogenación
Tanque de Almacenamiento después
hidrogenación
20
Destilador # 2
611
Hidrogenación
P - IEN
20
Autoclave # 4
604
Hidrogenación
Hidrogenación
20
Autoclave # 3
603
Hidrogenación
20
20
20
90
90
90
Autoclave # 2
602
Hidrogenación
90,00
Autoclave # 1
30
20
20
20
T1
°C
601
Fast Loading
Intercambiador de calor de tubos 5
Intercambiador de calor de tubos 4
Intercambiador de calor de tubos 3
Equipo
Hidrogenación
Tirtiaux
Código
Sección
60
60
96
96
96
96
96
96
150
150
150
3,85
3,85
0,88
0,51
0,99
3,39
3,39
2,51
9,15
18,15
21,47
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
150,0
18,15
0
0,375
0,375
0,375
131,19
131,19
109,85
109,85
109,85
109,85
109,85
109,85
45,84
45,84
45,84
45,84
105,59
94,12
94,12
94,12
Pres.
LMTD
vap.
°C
(MPa)
0,575
0,92
0,91
0,90
Área
m2
17,00
70
70
70
70
T2
°C
201780,62
201780,62
38653,04
22432,57
43484,68
149090,32
149090,32
110161,18
167726,95
332689,16
393628,42
332689,16
718013,82
34771,57
34180,21
34002,81
Q (KJ/h)
98,82
98,82
18,93
10,99
21,30
73,01
73,01
53,95
82,14
162,92
192,77
162,92
343,28
16,30
16,02
15,94
࢓ሶ
(kg/h)
11,86
11,86
0,38
0,22
0,43
35,05
35,05
25,90
13,14
26,07
30,84
26,07
123,58
9,78
9,61
0,96
࢓ሶ
(Ton/mes)
187
20
Tanque de Almacenamiento antes de
la Hidrogenación.
Tanque de almacenamiento
Tanque de almacenamiento
Tanque de almacenamiento
P – IENB
DA-RBD3
PC-3
Hidrogenación
Hidrogenación
Hidrogenación
Secador
Mezclador
Paila # 1
701
702
703
Jabón Cálcico
Jabón Cálcico
Jabonería
Jabonería
Jabonería
Paila # 3
Paila # 2
Olla de cocción de jabón calcico
Jabón Cálcico
Hidrogenación
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
Hidrogenación
Tanque de almacenamiento
20
20
20
DA RBDB
DAT RBD1
Tanque de almacenamiento
Hidrogenación VA1 - RBD
Tanque de almacenamiento
SS - N1
Hidrogenación
Tanque de almacenamiento
Tanque Margarina
MGREC3
Hidrogenación
Hidrogenación VA2-RBD2
20
Tanque de Almacenamiento de
Ditolin-Vitolin
DARBD2
Hidrogenación
20
T1
°C
Equipo
Código
Sección
70
70
70
35
100
55
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
T2
°C
29,25
29,25
29,25
0,77
7,98
0,77
3,85
3,85
3,85
3,85
3,85
3,85
3,85
2,88
3,85
3,85
Área
m2
0,975
0,975
0,975
0,475
0,775
0,475
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
37513,90
334304,70
34214,64
201780,62
201780,62
201780,62
201780,62
201780,62
201780,62
201780,62
151335,46
201780,62
201780,62
Q (KJ/h)
17,74
162,88
16,18
98,82
98,82
98,82
98,82
98,82
98,82
98,82
74,11
98,82
98,82
࢓ሶ
(kg/h)
132,23 1546975,99 767,62
132,23 1546975,99 767,62
132,23 1546975,99 767,62
122,35
104,74
111,59
131,19
131,19
131,19
131,19
131,19
131,19
131,19
131,19
131,19
131,19
Pres.
LMTD
vap.
°C
(MPa)
368,46
368,46
368,46
7,45
68,41
6,80
11,86
11,86
11,86
11,86
11,86
11,86
11,86
8,89
11,86
11,86
࢓ሶ
(Ton/mes)
188
705
710
711
730
731
Jabonería
Jabonería
Jabonería
Jabonería
Jabonería
Tanque Oleína
Intercambiador de calor de placas
HE-111
TK-231
Laboratorio
Lipíco
Lipíco
Tanque de esterina
20
Tanque Pruebas de Jabón Lava
Vajillas
Laboratorio
25
40
20
20
35
35
80
80
80
60
60
Tanque Estearina
Tanques de Soap Stock 2
Jabonería
Laboratorio
Tanques de Soap Stock 1
Intercambiador1 Precalentamiento
Jabón línea 1
Intercambiador 2 Precalentamiento
Jabón Línea 1
Intercambiador 3 Precalentamiento
Jabón Línea 2
Tanque Alimentación Línea # 2
Tanque Mezclador Línea # 2
60
60
Tanque Mezclador de Jabón Línea #
1
Tanque Alimentación Línea # 1
20
20
T1
°C
Paila # 5
Paila # 4
Equipo
Jabonería
Jabonería
Jabonería
F – 1082
ST
704
Jabonería
Jabonería
Código
Sección
70
75
60
60
60
130
55
105
105
105
90
90
90
90
70
70
T2
°C
1,79
22,50
0,59
2,51
0,59
18,27
4,01
18,38
17,31
16,24
5,37
4,42
4,30
5,13
29,25
29,25
Área
m2
0,475
0,475
0,275
0,275
0,275
0,835
0,475
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,975
0,975
Q (KJ/h)
࢓ሶ
(kg/h)
100,83
91,39
89,11
89,11
89,11
80,58
104,68
79,04
79,04
79,04
96,42
96,42
96,42
96,42
72224,23
822470,95
20995,74
89581,84
20995,74
588699,35
167722,41
581270,86
547300,48
513330,11
207201,60
170365,76
165761,28
197992,64
34,16
389,00
9,66
41,24
9,66
274,84
79,33
284,66
268,02
251,39
101,47
83,43
81,18
96,96
132,23 1546975,99 767,62
132,23 1546975,99 767,62
Pres.
LMTD
vap.
°C
(MPa)
20,50
140,04
1,16
4,95
1,16
82,45
28,56
102,48
96,49
90,50
36,53
30,04
29,22
34,91
368,46
368,46
࢓ሶ
(Ton/mes)
189
Tanque de Margarina-Refinado,
Blanqueado y Desodorizado # 1
Tanque de Margarina-Refinado,
Blanqueado y Desodorizado # 2
Tanque de Margarina-Refinado,
Blanqueado y Desodorizado # 3
CL-251
TK-261
MG RBD1
MG RBD2
MG RBD3
Lipíco
Lipíco
Fundidero de maragarina2
Tanque de Margarina recuperada # 2
D2 - 8
MG-REC2
MG - REC
2
1513
RC/A3251
BQ1-0101
BQ2-0102
Margarina
Margarina
Margarina
Margarina
Refinería
Refinería
Refinería
Blanqueador # 2
Blanqueador # 1
Blanqueo Continuo Gianaza
Fundidero de Emulsionantes
Tanque de recuperado # 1
Fundidero de margarina 1
MG-REC1
Margarina
Tanque de agua caliente
AGUA7
Tanque de soplado
Intercambiador de calor de placas
Margarina
Margarina
Margarina
Margarina
Tanque de Exprimido
HE-241
Lipíco
Tanque de oleína de lavado
TK-241
Lipíco
Equipo
Código
Sección
40
40
40
20
25
20
25
20
20
25
25
25
33
25
30
35
T1
°C
130
130
130
55
55
70
65
70
80
55
55
55
34
70
65
65
T2
°C
48,95
35,81
28,75
1,12
2,88
1,79
1,44
1,20
2,39
2,51
2,51
2,51
3,10
2,98
4,80
1,91
Área
m2
0,875
0,875
0,875
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
0,475
81,00
81,00
81,00
111,59
109,31
102,98
103,72
102,98
96,92
109,31
109,31
109,31
116,50
100,83
101,50
99,25
Pres.
LMTD
vap.
°C
(MPa)
457,63
23,58
59,64
34,89
28,18
23,32
43,78
51,85
51,85
51,85
68,41
56,93
92,17
35,86
࢓ሶ
(kg/h)
1585921,18 779,23
1160430,13 570,17
931397,87
49863,63
126104,73
73766,38
59589,36
49307,00
92567,08
109620,45
109620,45
109620,45
144640,55
120373,71
194872,71
75827,03
Q (KJ/h)
467,54
342,10
329,50
5,66
14,31
8,37
6,76
5,60
10,51
12,44
12,44
12,44
41,05
34,16
55,30
21,52
࢓ሶ
(Ton/mes)
190
Neutralizador # 4
Refinería
P-RBD1
LavadosRBD
DI - RB
V - RB1
V-RB2
IND-RB2
P –RB1
PI – RB2
V – RBD2
Refinería
Refinería
Refinería
Refinería
Refinería
Refinería
Refinería
Refinería
Refinería
Intercambiador agua-vapor para
lavado de soya
Tanque de Palmiste.- Refinado,
Blanqueado, Desodorizado.
Tanque de lavado - Refinado ,
Blanqueado y Desodorizado
Tanque Ditolín 2da.- Refinado y
Blanqueado
Tanque de Aceite de Palma –
Refinado y Blanqueado # 1
Tanque de Aceite de Palma –
Refinado y Blanqueado # 2
Tanque de Industriales Refinado y
Blanqueado
Tanque de grasas industrialesRefinada y Blanqueada # 2
Tanque de Pitolín- Refinada y
Blanqueada
Tanque de Aceite Palma – Refinado,
Blanqueado y Desodorizado # 2
Neutralizador # 3
Refinería
Refinería
Neutralizador # 2
Blanqueador # 4
Refinería
SS-1
Refinería
Blanqueador # 3
Neutralizador # 1
BQ3-0103
Refinería
Equipo
Refinería
Código
Sección
20
20
20
20
20
20
20
20
20
25
20
20
20
20
40
40
T1
°C
90
90
90
90
90
90
90
90
90
72
85
85
85
85
130
130
T2
°C
5,75
5,75
5,75
5,75
5,75
5,75
4,79
4,79
4,79
3,19
19,16
19,16
19,16
19,16
44,89
40,59
Área
m2
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,245
0,975
0,975
0,975
0,975
0,875
0,875
113,63
113,63
113,63
113,63
113,63
113,63
113,63
113,63
113,63
76,51
123,46
123,46
123,46
123,46
81,00
81,00
Pres.
LMTD
vap.
°C
(MPa)
࢓ሶ
(kg/h)
261308,73
261308,73
261308,73
261308,73
261308,73
261308,73
217757,28
217757,28
217757,28
97682,30
946391,01
946391,01
946391,01
946391,01
128,12
128,12
128,12
128,12
128,12
128,12
106,77
106,77
106,77
44,78
468,70
468,70
468,70
468,70
1454405,77 714,61
1315154,15 646,19
Q (KJ/h)
10,25
10,25
10,25
10,25
10,25
10,25
8,54
8,54
8,54
16,12
281,22
281,22
281,22
281,22
428,76
232,63
࢓ሶ
(Ton/mes)
191
Y- RB2
Y- RBD3
Y- RB
Refinería
Refinería
Tanque de Soya- Refinado y
Blanqueado
Tanque de Soya- Refinado,
Blanqueado y Desodorizada
Tanque de Palma- Refinado y
Blanqueado
Tanque de Soya- Refinado
Refinería
Tanque jabón soya 2
Y-R1
SS-2
Refinería
Tanque jabón soya 1
Refinería
SS-1
Refinería
Tanque de agua de lavado de soya
MT - LE
Refinería
622-21
YRBN…
Refinería
Refinería
PRDB2
Refinería
Coche recuperador
INDRB1
Refinería
Tanque de Manteca- mezcla para
Empacar # 2
Tanque de Industriales Refinado y
Blanqueado #1
Tanque de Palmiste Refinado,
Deodorizado Y Blanqueado
Tanque de Aceite de Soya –
Refinado, Blanqueado e Hidrogenado
Tanque de Manteca- Lista para
Empacar
Refinería
MT-ME
P – RBN
Refinería
Refinería
20
Tanque de Aceite de Palma –
Refinado, Blanqueado e Hidrogenado
20
20
20
20
20
20
20
20
50
20
20
20
20
20
20
T1
°C
Equipo
Tanque de Aceite de Palmiste – Refinado
, Blanqueado e Hidrogenado
Tanque de Aceite de Palma – Refinado,
IND – RBD
Blanqueado y Desodorizado # 3
V – RBN
Refinería
Refinería
Código
Sección
90
90
90
90
90
90
90
90
60
90
90
90
90
90
90
90
T2
°C
5,75
5,75
5,75
5,75
0,48
0,96
1,19
1,19
3,45
3,45
5,75
4,60
3,45
4,60
3,45
3,45
Área
m2
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
0,835
113,63
113,63
113,63
113,63
113,63
113,63
113,63
113,63
117,13
113,63
113,63
113,63
113,63
113,63
113,63
113,63
Pres.
LMTD
vap.
°C
(MPa)
261308,73
261308,73
261308,73
261308,73
21761,45
43522,90
54260,83
54260,83
161614,32
156785,24
261308,73
209046,99
156785,24
209046,99
156785,24
156785,24
Q (KJ/h)
128,12
128,12
128,12
128,12
10,67
21,34
26,60
26,60
79,24
76,87
128,12
102,50
76,87
102,50
76,87
76,87
࢓ሶ
(kg/h)
10,25
10,25
10,25
10,25
0,85
10,24
2,13
2,13
6,34
6,15
10,25
8,20
6,15
8,20
6,15
6,15
࢓ሶ
(Ton/mes)
192
LMTD: Temperatura media logarítmica en °C.
T2: Temperatura final del fluido calentado en °C.
T1: Temperatura Inicial del fluido a calentar en °C.
60
60
35
40
Tanque Almacenamiento Aceite # 2
35
Intercambiador de calor AceiteVapor
ALFA 1
Torre Alfa
Tanque Almacenamiento Aceite # 1
Torre Gamma
ZY.RT101
Torre Alfa
100
Cilindro de Aceite Terminado
( ZY )
50
DE.RR101
Torre Alfa
88
Desaireador ( DA )
Precalentador Aceite-Vapor
DA.RA101
Torre Alfa
70
Intercambiador de Calor
(vapor – aceite)
Torre Gamma
X1.XP201
Torre Alfa
35
Neutralizador 6
35
Intercambiador nivel 3.2
902
Marino
Neutralizador 5
Torre Delta
901
Marino
20
Tanque de Aceite Canola- Refinado y
Blanqueado
Intercambiador B11
Y- RB2
Refinería
T1
°C
Equipo
Torre Delta
Código
Sección
5,90
11,60
2,72
2,40
2,39
2,39
4,33
3,20
7,90
14,90
14,90
5,75
Área
m2
0,775
0,875
0,475
0,475
0.476
0.475
1,122
1,122
0,875
0,775
0,775
0,835
113,44
80,96
54,61
54,61
108,89
108,89
18,91
84,43
82,56
110,08
110,08
113,63
Pres.
LMTD
vap.
°C
(MPa)
267729,38
375660,68
59502,57
52502,27
103994,59
103994,59
32717,56
108222,72
260893,78
656079,57
656079,57
261308,73
Q (KJ/h)
130,44
184,58
28,14
24,83
49,19
49,19
16,38
54,19
128,19
319,65
319,65
128,12
࢓ሶ
(kg/h)
݉ሶ : flujo másico de vapor en kg/h o Ton/mes.
ܳሶ: flujo de calor en kJ/h.
70
125
120
120
47
47
184
112
110
80
80
90
T2
°C
93,92
132,90
20,26
17,88
35,41
35,41
11,80
39,02
92,30
76,72
76,72
10,25
࢓ሶ
(Ton/mes)
193
3,9
3
6,2
3,9
3.9
1,2
Sistema controlado Lectura
flujómetro
Plato #1
Plato #4
Plato #5
Plato #6
Plato #7
Plato #8
Duchas Descargadero de
Palma
Paila # 1
Paila # 2
Tanque de calentamiento por
compartimentos tipo platos
Blanqueador # 1
Blanqueador # 2
Blanqueador # 4
Plato # 1 Planta
Desodorización
Alfa
Delta
Delta
Delta
Delta
Delta
Delta
Descargadero
Jabonería
Jabonería
Lambda
Refinería
Refinería
Refinería
Gamma
3.9
3.9
6,2
3,9
3,9
3,9
3,9
3,9
3,9
EQUIPO
Sección
28,88
67,46
67,46
67,46
67,46
100
100
54,41
67,46
67,46
67,46
67,46
67,46
67,46
67,46
Presión Presión
bar
psia.
124
150
150
150
150
170
170
143,63
150
150
150
150
150
150
150
Tv ºC
1,5
1,5
1,5
1,5
0,75
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
6000
6000
6000
6000
6000
6363,63
6363,63
6000
6000
6000
6000
6000
6000
14,25
6,43
6,43
6,43
6,43
4,44
4,44
7,86
6,43
6,43
6,43
6,43
6,43
6,43
0,079
0,059
0,059
0,059
0,059
0,1875
0,1875
0,059
0,059
0,059
0,059
0,059
0,059
200
110
110
110
120
40
40
130
130
130
130
130
130
78,10
53,09
53,09
53,09
57,92
299,17
299,17
169,37
62,75
62,75
62,75
62,75
62,75
62,75
120,73
56,22
38,22
38,22
38,22
41,703
215,40
215,40
121,94
45,17
45,17
45,17
45,17
45,17
45,17
86,92
Volumen
Diámetro
# de
࢓ሶ
࢓ሶ
Diámetro Velocidad especifico
del orificio
Tub. in
ppm
del vapor
orificios
(kg/h)
(ton/mes)
in.
in3/h
Consumidores de vapor por contacto directo.
194
Bomba Mamut # 1 plato 2
Bomba Mamut # 2 plato 2
Bomba Mamut # 3 plato 3
Bomba Mamut # 4 plato 3
Gamma
Gamma
Gamma
Plato # 2 Planta
Desodorización
Plato # 3 Planta
Desodorización
Plato # 4 Planta
Desodorización
Plato # 5 Planta
Desodorización
EQUIPO
Gamma
Gamma
Gamma
Gamma
Gamma
Sección
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
28,88
28,88
28,88
28,88
28,88
28,88
28,88
28,88
Presión Presión
bar
psia.
124
124
124
124
124
124
124
124
Tv ºC
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
14,25
14,25
14,25
14,25
14,25
14,25
14,25
14,25
0,5
0,5
0,5
0,5
0,079
0,079
0,079
0,079
1
1
1
1
200
200
200
200
15,64
15,64
15,64
15,64
78,10
78,10
78,10
78,10
11,26
11,26
11,26
11,26
56,22
56,22
56,22
56,22
Volumen
Diámetro
# de
࢓ሶ
࢓ሶ
Diámetro Velocidad especifico
del orificio
del vapor
Tub. in
ppm
orificios
(kg/h)
(ton/mes)
in.
in3/h
195
196
Consumidores de vapor para vacío térmico.
(Kg/cm2)
Volumen
especifico
Consumo
vapor
(Kg/h)
Consumo
vapor
(Ton/mes)
126,9
8,883
0,2
30,55
22,00
5,8
155,9
10,913
0,2
711,93
512,59
5
2
155,9
10,913
0,2
84,65
60,95
Línea # 1
2
10
155,9
10,913
0,2
846,53
609,50
Línea # 2
2
3,5
155,9
10,913
0,2
103,70
74,66
5
155,9
10,913
0,2
120,00
86,40
3
155,9
10,913
0,2
1256,00
904,32
5
155,9
10,913
0,2
1743,00
1254,96
Sección
Equipo
#
Eyectores
Diámetro
(cm)
Presión
Presión
(psia)
Hidrogenación
Autoclaves
2
2
Blanqueadores
5
Blanqueadores
Refinería
Jabonería
Alfa
Delta
Gamma
Sistema
controlado
Flujómetro
Sistema
controlado
Flujómetro
Dato de Diseño
197
ANEXO VII
PARÁMETROS FÍSICO QUÍMICOS DEL AGUA DE
ALIMENTACIÓN DE CALDERAS
198
Parámetros físico químicos del agua de alimentación de calderas 53
Parámetro
Presión de
servicio
Apariencia
Conductividad
pH
Alcalinidad
compuesta
Sílice
Fosfato
Sustancias
orgánicas
Agua de caldera para calderas de vapor que
utilizan
Unidad
Agua de alimentación
Agua de
alimentación
> 30 m/cm
<30 m/cm
bar
0,5 a 20
> 20
> 0,5
Clara, sin espuma estable
a
m/cm
<6000
Figura
5-1
--10,5
a
10,5 a
12
11,8
Mmol/l
1 a 15 a
1 a 10
a
mg/l
mg/l
-----
Calderas de
agua
caliente
Cualquiera
< 1500
< 1500
10 a 11 bc
9 a 11,5
0,1 a 1 c
<5
Según presión y Fig. 5.2
10 a 30
10 a 30
6 a 15
Véase nota f al pie de pagina
--------------
a. Con recalentador se considera como valor máximo el 50 % del valor
indicado
b. El ajuste de pH se hace con Fosfatos y adicionalmente sosa si el valor es
inferior a 10.
c. Para aguas de extremada pureza, conductividad ácida < 0,2 m/cm no es
necesario utilizar fosfatos, pueden sustituirse por compuestos volátiles.
d. Si existen materiales no ferrosos (Aluminio) en el sistema, pueden
requerirse valores más bajos de pH y conductividad.
e. Si se utiliza un tratamiento de fosfatos coordinado, son aceptables
concentraciones de PO4 más elevadas.
f. Las sustancias orgánicas pueden descomponerse, formando ácido carbónico
u otros compuestos ácidos que pueden generar corrosión y depósitos en el
sistema, favorecen además la formación de espumas y arrastres de agua
en el vapor.
53
Fuente: NORMA UNE-EN 12953-10 CALDERAS PIROTUBULARES
199
FIG. 5.1 – Conductividad directa máxima admisible del agua de caldera en
función de la presión
1. Conductividad
2. Presión de servicio
FIG. 5.2 – Contenido de Sílice (SiO2) máximo admisible en función de la
presión de servicio y de la alcalinidad
1. Contenido máximo de sílice
2. Presión de servicio
b. Valor de alcalinidad en mmol/l
200
ANEXO VIII
DETERMINACIÓN DEL PODER CALÓRICO DEL BUNKER
201
202
ANEXO IX
VALORES DE U PARA SERPENTINES TUBULARES
203
Tabla A.9.1 Valores de U para serpentines tubulares54
54
Fuente: ARMSTRONG, “Guía para la Conservación de Vapor en el Drenado de Condensados”,
Armstrong Internacional, 1998.
204
ANEXO X
TABLAS DE VAPOR.
205
Tabla A.10.1Tablas de vapor. 55
55
Fuente: YUNUS CENGEL, Termodinámica, Cuarta Edición, Mc GRAW-HILL,1996
206
ANEXO XI
LOS RANGOS DE VELOCIDADES RECOMENDADAS PARA
VAPOR EN TUBERIAS
207
Los rangos de velocidades recomendadas para vapor en tuberias56. (en pies
por minuto):
Para vapor saturado de 0-50 psig.- - - - - - - - - - - - - - 4000 a 6000 ppm.
Para vapor saturado de 50-600 psig.- - - - - - - - - - - - 6000 a 10000 ppm.
Para vapor sobrecalentado de 200 psig y mayor- - - - 10000 a 15000 ppm.
56
Fuente: Procedimiento para calcular tuberías de vapor,http://www.industrialtijuana.com/pdf/C-4.pdf,
pág. 1
208
ANEXO XII
CONSUMO DE VAPOR EN TUBERÍAS
209
Figura A.12.1 Consumo de vapor en tuberías57
57
www.industrialtijuana.com/pdf/C-4.pdf, Pág. 4
210
ANEXO XIII
PÉRDIDAS DE CALOR PARA TUBERÍAS DE ACERO SIN
AISLAMIENTO
211
Fig
ura
A.1
3.1
Pér
did
as
de
cal
or
par
a
tub
ería
s
de
ace
ro
sin
aisl
ami
ent
o58
58
Fuente: Estimación de Perdidas de energía Termina, CONAE, pág. 22.
212
ANEXO XIV
PÉRDIDAS DE CALOR PARA TUBERÍA CON AISLAMIENTO
213
Pérdidas de calor para tubería con aislamiento 59
59
Fuente: Estimación de Perdidas de energía Termina, CONAE, pág. 27.
214
ANEXO XV
FUGAS DE VAPOR EN RELACIÓN AL DIÁMETRO DE LA
FUGA
215
Fugas de vapor en relación al diámetro de la fuga 60
60
Fuente:
Eficiencia
Energética
en
la
Generación
www.si3ea.gov.co/Portals/0/Gie/Tecnologias/vapor.pdf,pág. 30.
y
Distribución
del
Vapor,
216
ANEXO XVI
PROFORMA DE CALDERA CLEAVER BROOKS
217
218
219
ANEXO XVII
PROFORMA DE CALDERA SUPERIOR
220
221
222
223
ANEXO XVIII
PROFORMA DE CALDERA DISTRAL
224
Bogotá D. C., junio 16 de 2010
Señores:
DANEC S.A.
Atn: Ing BISMARK TOSCANO
e-mail: [email protected]
Quito - Ecuador
REF. : NUESTRA OFERTA 4170-3-2010 / CALDERA PIROTUBULAR HORIZONTAL DE 1200 BHP
200 PSI.
Estimado Ingeniero Toscano:
Con el propósito de dar respuesta a su amable solicitud de revisión de la cotización, a
continuación presentamos a su consideración la oferta por el suministro de una (1) caldera
horizontal marca DISTRAL de 1200 BHP 200 PSI, de acuerdo con las especificaciones técnicas
adjuntas y a las condiciones generales de venta indicadas a continuación, que hacen parte de la
presente oferta y del contrato que se genere de ella.
1.
DESCRIPCION Y PRECIO
El valor por la fabricación y suministro de una (1) caldera pirotubular horizontal sin
refractarios, con cámara de combustión totalmente metálica y hermética refrigerada por
agua, marca DISTRAL, de tres (3) pasos de gases, combustión modulada, capacidad
1200 BHP- 200 PSI de presión de diseño y 170 PSIG de presión de operación, para
quemar ACEITE No. 6, incluyendo su motobomba de agua de alimentación marca
Grundfos tipo vertical, multietapas, de acuerdo con las especificaciones técnicas
adjuntas, para entrega la caldera enhuacalada en madera para exportación CIF
TULCAN ECUADOR, es de:
US$ 307.100 oo
El valor por el estampe ASME, siendo lacalderadebidamente certificada por un inspector
de la HARTFORD STEAM BOILER INSPECTION AND INSURANCE COMPANY quien
estampará la caldera con el sello ASME y firmará las correspondientes formas P-2 y la
del NationalBoard (P-7) de los Estados Unidos, es de:
US$4.900,oo
225
NOTA:
Los valores arriba mencionados no incluyen pólizas, impuestos ni timbres, en caso de
requerirse se deberán adicionar a los valores cotizados.
2.
PLAZO DE ENTREGA
El tiempo para la entrega de la caldera ex-fabrica Colmáquinas en Cali, será de ciento
cincuenta (150) días calendario, contados a partir de la fecha de recibo de la
confirmación del pedido y pago del anticipo correspondiente.
3.
FORMA DE PAGO
Cincuenta por ciento (50%) del total de la orden con la orden de compra en calidad de
anticipo.
Cincuenta por ciento (50%) contra entrega de la caldera en planta Colmáquinas.
Los anteriores valores deberán ser respaldados por medio de giros a la vista o por
intermedio de una carta de crédito confirmada e irrevocable a favor de Colmáquinas
S.A.
4.
VALIDEZ DE LA OFERTA
La presente oferta tiene validez de treinta (30) días calendario a partir de la fecha.
5.
GARANTÍA
Colmáquinas S.A. garantiza la caldera contra defectos en los materiales, quemador,
controles y accesorios o mano de obra, por el término de doce (12) meses contados a
partir de la fecha del despacho de los equipos de la planta.
Igualmente Colmáquinas S.A. garantiza el cuerpo de presión de la caldera contra
defectos en los materiales o mano de obra, por el término de veinticuatro (24) meses
contados a partir de la fecha del despacho de los equipos de la planta.
Así mismo garantiza, que los equipos cumplen con las características técnicas ofrecidas
por escrito. La garantía otorgada por Colmáquinas S.A. se encuentra condicionada a
que los equipos hayan sido debidamente instalados, mantenidos y operados dentro de
la capacidad normal de los mismos, con operadores debidamente capacitados, que no
hayan sufrido deficiencia en la corriente eléctrica, en el suministro y calidad de los
combustibles, que hayan utilizado agua debidamente tratada y que no haya tenido
intervención por parte de personal no autorizado por Colmáquinas S.A.
226
La Garantía otorgada excluye cualquier otra garantía verbal, expresa o implícita,
incluyendo cualquier garantía que resultare de la descripción del equipo. No existen
garantías expresas diferentes a las contenidas en este numeral.
Colmáquinas S.A. garantiza el correcto diseño y funcionamiento de los equipos
fabricados por ella, pero no garantiza que éstos sean los apropiados para un uso
particular. Los términos de la garantía no cubren daños ocasionados por el desgaste
natural de los equipos, equipos alterados, equipos reparados por personal no aprobado
expresamente por Colmáquinas S.A., materiales no manufacturados por Colmáquinas.
S.A., daños causados por accidente, elementos de la naturaleza, abuso, mal uso,
sobrecalentamiento, exceso de presión o por sustancias erosivas o corrosivas o por la
presencia de aceites, grasas, depósitos u otros contaminantes en los equipos.
El comprador en caso de hacer uso de la presente garantía, deberá comunicar por
escrito a Colmáquinas S.A. en un plazo no mayor de diez (10) días calendario siguientes
a la fecha en que se haya presentado el defecto.
Colmáquinas S.A. podrá a su conveniencia, reparar o reemplazar Ex Works planta de la
Compañía cualquier parte o partes del equipo que dentro de los doce (12) meses
siguientes a la fecha del despacho del equipo, se pruebe satisfactoriamente a
Colmáquinas S.A. que ha sufrido defectos dentro del término de la garantía. Los gastos
en que incurra el Comprador con ocasión de reemplazo o reenvío del equipo o de
cualquier parte o partes, no serán reembolsados por Colmáquinas S.A.
La responsabilidad de Colmáquinas S.A. en caso de uso de la garantía otorgada, se
limitará al reemplazo de la parte o partes defectuosas en los términos descritos en el
anterior párrafo.
Colmáquinas S.A. no asume responsabilidad alguna por daños, pérdidas, gastos, lucro
cesante o daño emergente, que puedan causarse directa o indirectamente en el uso de
los equipos suministrados, o de los términos de contrato o de la garantía.
Si el arranque está incluido en el precio de venta y en razón del uso u operación se
causare daños al equipo, a propiedades o a terceros, antes de que Colmáquinas S.A.
haya efectuado dicho arranque, el Comprador indemnizará y mantendrá libre de toda
responsabilidad, costos y expensas a Colmáquinas S.A. por cualquier daño o
indemnización que se presentare.
227
6.
FUERZA MAYOR
Colmáquinas S.A. no será responsable por pérdidas, daños o retrasos, resultantes de
causas fuera de su control razonable, o hechos constitutivos de fuerza mayor o caso
fortuito, entre otros, pero no limitándose a huelgas en sus plantas, actos de cualquier
autoridad gubernamental, ordenes del comprador, incendios, motín y asonada,
inundaciones, rotura de maquinaria esencial, accidentes, embargos, dificultad en el
transporte o en la consecución de materiales o partes de los proveedores ordinarios,
huelgas en puertos, reprogramación de despachos por parte de suministradores
nacionales o extranjeros. En caso de ocurrencia de cualquiera de los eventos antes
mencionados, el tiempo de entrega será prorrogado en un tiempo igual al que sea
necesario para compensar la demora producida.
ING. ALVARO SUAREZ MAYORGA
DIRECTOR COMERCIAL EQUIPOS
228
CALDERA HORIZONTAL MARCA DISTRAL DE 1200 BHP
PRESION DE DISEÑO 200 PSI, COMBUSTIBLE F.O. 6 (R-500)
3H-G
Una Caldera, marca DISTRAL capacidad 1.200 BHP, presión de diseño 200 Psi., para
producir 41.400 libras de vapor por hora, cuando se alimenta con agua a 212 grados F. y se
trabaja a presión atmosférica (0 Psig.).
Para trabajar entre2800 metros sobre el nivel del mar.
BTU/hr40.170.000
Liberación térmica: 133.328 btu/pies cúbicos hora
Superficie de calefacción: 6.000 pies cuadrados
Pies cuadrados de superficie de calefacción por BHP: 5
Controles, quemador y demás elementos para esta caldera de acuerdo a especificaciones
adjuntas.
Caldera sin refractarios, con cámara de combustión totalmente metálica y hermética, refrigerada
por agua.
1.
CONTROLES Y ACCESORIOS
La caldera estará equipada con los siguientes controles y accesorios:
- Un (1) control de nivel de agua tipo Mc. Donnell o equivalente, con nivel visible, tres
grifos, tubería de purga, interruptores de mercurio para control de nivel bajo, control de
bomba de alimentación.
- Protección para nivel bajo de agua operado por sensor de electrodo sumergido.
- Un (1) manómetro con sifón y grifo.
- Válvulas de seguridad de acuerdo al código ASME
- Unidad de desfogue inferiorDOBLE con válvulas.
- Cheque y válvula de globo para conexión de alimentación de agua
- Purga de superficie sin válvula
- Válvula Moduladora para agua de alimentación Honeywell
2.
QUEMADOR 3H- G ( MODULADA )
Un quemador marca INDUSTRIAL COMBUSTION o similar de procedencia
norteamericana con atomización a aire para quemar F.O. 6 (R-500) de un PODER
CALORÍFICO SUPERIOR de 150.000 BTU/Galón, con consumo de 315 GPH, con
229
todos sus accesorios y controles para funcionamiento completamente
automático y los siguientes equipos auxiliares:
-Un (1) ventilador de tiro forzado con motor y compuerta para aire de combustión.
- Un (1) Compresor de aire para atomización del combustible y líneas de interconexión.
- Una motobomba de combustible con su filtro
- Válvula reguladora de presión
- Control de presión para aire de combustión.
- Válvula para modulación de combustible
- Válvulas solenoides para encendido y suministro de combustible.
- Ignición eléctrica con su transformador y electrodo
- Sistema de Ignición por gas propano
NOTA: No se incluye válvula reductora de presión ni el cilindro de gas
3.
TABLERO ELÉCTRICO
Un tablero eléctrico con su gabinete metálico, conectado y alambrado en fábrica, con los
siguientes elementos:
- Control programador marca Honeywell con secuencia y seguridad de llama
- Arranques, porta fusibles y fusibles para los motores
- Bombillos pilotos
- Regleta de conexión
4.
AISLAMIENTO
Aislamiento de la caldera de 2" de espesor nominal, recubrimiento exterior en lámina de
acero inoxidable.
5.
DISEÑO
Construcción:
Presión diseño:
Prueba hidrostática:
Voltajesestabilizados:
Se hará siguiendo las indicaciones del código ASME y las
normas de Ingeniería de COLMÁQUINAS
200 PSI
300 PSI.
Para motores
440/3/60
Para controles
110/1/60
Se entregará con la caldera un manual de operación y mantenimiento.
230
6.
SISTEMA DE ALIMENTACION DE AGUA(Modulado)
- Una (1) motobomba para alimentación de agua caliente tipo vertical, multietapas en
acero inoxidable, con temperatura de agua inferior a 106 ºC, con capacidad de 99.8
GPM, presión 200 PSI, con motor eléctrico trifásico de 20 HP
- Un (1) tanque cilíndrico horizontal con capacidad de 1200 galones
- Un (1) nivel visible con grifos de purga
- Un control de nivel Mc Donnell No. 21
- Un (1) filtro
- Un (1) manómetro
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ANEXO XIX
PROFORMA DE CALDERA CLAYTON
232
233
234
ANEXO XX
PROFORMA DE MEDIDORES DE FLUJO DE AGUA
235
236
ANEXO XXI
PROFORMAS DE BOMBAS MULTIETAPA
237
238
ANEXO XXII
PROFORMAS DE MATERIALES
239
240
ANEXO XXIII
DISTRIBUCIÓN FÍSICO ESPACIAL CON LA NUEVA
CALDERA CLEAVER BROOKS
241
242
ANEXO XXIV
DIAGRAMA UNIFILAR DE DISTRIBUIDORES Y
CONSUMIDORES DE VAPOR
243