el aguita............

1. Ahorro de energía en el
circuito del vapor
Fundamentos
Casa de calderas
Distribución
Usuarios
Recuperación de condensado

2. La energía del vapor
(calor sensible)
100ºC
0ºC
El agua absorbe calor observándose un cambio en la temperatura.

3. La energía del vapor
(calor latente)
Vapor
saturado
100ºC 100ºC
Líquido
saturado
La temperatura se mantiene igual.
El calor es utilizado en el cambio de estado físico.

4. Las tablas de vapor
Presión Temperatura Entalpía específica Vol. esp.
(bar m) (°C) hf (kJ/kg) hfg(kJ/kg) hg(kJ/kg) (m3/kg)
0.0 100.00 419.0 2257.0 2676 1.673
1.0 120.42 505.6 2201.1 2706.7 0.881
2.0 133.69 562.2 2163.3 2725.5 0.603
5.0 158.92 670.9 2086.0 2756.9 0.315
10.0 184.13 781.6 2000.1 2781.7 0.177
15.0 201.45 859.0 1935.0 2794.0 0.124
21.0 217.35 931.3 1870.1 2801.4 0.0906

5. El ciclo del vapor (ideal)
DISTRIBUCIÓN
GENERACIÓN
DE
VAPOR USUARIO
FINAL
En
ía RETORNO
erg
rg DEL ía
E ne CONDENSADO

6. El ciclo del vapor (real)
Pérdida en
distribución
Pérdidas en 5%
combustión
18 % DISTRIBUCIÓN R
E
V
A
P
O
R
I
GENERACIÓN Z
A
DE D
O
VAPOR USUARIO 10 %
Purga
de fondo FINAL
de
caldera Condensado no
%
3%
UTIL 74 %
recuperado
ENERGIA
100
LE L
US G IA DE
RETORNO
TIB
DEL
CONDENSADO
CO ENER
MB
Agua de
reposición

7. No puedes controlar aquello
que no puedes medir
Lord Kelvin

8. ¿ Por qué medir el vapor ?
• Eficiencia de la planta
• Eficiencia en el uso de la energía
• Control de procesos
• Costos y facturación
• Transferencia de custodia

9. Estrategias de medición I
Proceso
2
Proceso
1
M
Proceso
n
Proceso
3 Medidor = M
Casa de
calderas

10. Estrategias de medición III
M
Proceso
2
M Proceso
1 M
M
M
M
M
Proceso
M n
M M
M
Proceso
M 3 Medidor = M
Casa de
M calderas

11. Purga manual
Nivel de SDT en caldera
Máximo nivel de SDT
Nivel promedio
de SDT
0 12 Tiempo en horas 24

12. Purga automática
Máximo nivel de SDT
Nivel de SDT en caldera
Nivel promedio
de SDT
0 12 Tiempo en horas 24

13. Caudal mínimo de purga
F
Qpurga = x Qgeneración
B - F
Donde:
F = ppm del agua de alimentación
B = ppm permitidas en la caldera

14. Ahorro por automatización
de la purga de superficie
El fabricante de la caldera recomienda mantener la
concentración de SDT entre 2 000 y 3 000 ppm.
– La caldera genera 5 000 kg/h de vapor a 7
barm.
– El agua de alimentación a la caldera tiene 378
ppm.
– Suponiendo 4000 h/año de trabajo (2 turnos al
día, 5días/semana, 50 sem/año)
– ¿Qué porcentaje de la generación de vapor
debo purgar para mantener este nivel ?

15. Ahorro por la automatización
de la purga de superficie
• Si los SDTmáx son 2000 ppm:
– % de purga = 378 x 100/(2000-378) = 23.3%
• Si los SDTmáx son 3000 ppm:
– % de purga = 378 x 100/(3000-378) = 14.4%
• Diferencia: 8.9% de 5 000 = 445 kg/h
En un año representa 1 780 m3
de agua tratada

16. Ahorro por la automatización
de la purga de superficie
• Como el vapor se genera a 7 barm., el
agua purgada tiene 721.4 KJ/Kg
• En términos energéticos:
– 1 780 000 kg/año x 721.4 kJ/kg = 1 284 092
MJ/año
• Valor calórico del gas natural: 35.4 MJ/m3
• La diferencia (de 2000 a 3000 ppm)
representa:
36 274 m3 de gas/año

17. Otras áreas de oportunidad

18. Recuperación de condensado
• Una fábrica genera 18 000 kg/h de vapor @
10 barm.
• El agua suavizada tiene 325 ppm de SDT.
• El condensado tiene una concentración de
12 ppm de SDT.
• El nivel máximo en caldera es controlado a
3000 ppm de SDT.

19. Recuperación de condensado
0% de la generación
F
qpurga = Qvapor
B - F
325 ppm
qpurga = (3000 - 325) ppm
18 000 kg/h
qpurga = 2 187 kg/h

20. Recuperación de condensado
50% de recuperación
El agua de reposición ( suavizada ) es solo el 50% ( 9 000 kg/h )
El condensado es el restante 50% ( 9 000 kg/h )
x = 168 ppm ( SDT en el agua entrando a la caldera )
168 ppm
qpurga = (3000 - 168) ppm
18 000 kg/h
qpurga = 1 067 kg/h

21. Recuperación de energía
Retomando nuestro ejemplo
• Diferencia entre 0 y 50% de
recuperación de condensado:
9 000 kg/h
• Tiempo de operación: 8 400 h/año
• Recuperando el condensado a 90°C
tendremos un ahorro energético
anual (en términos de gas natural) de:
= 715 200 m /año 3

22. ¿ Por qué fallan las trampas ?
 Desgaste
 Suciedad
 Corrosión por condensado ácido
 Golpe de ariete

23. El anegamiento del proceso
 Un anegamiento -inundación del
equipo- puede causar pérdidas del
producto.
 Se presenta un inadecuado
calentamiento del proceso, por lo
tanto hay pérdida de tiempo.
 Baja eficiencia del proceso.

24. La fuga de vapor
 Altos costos por pérdidas de vapor vivo.
 Seguridad en el proceso.
 Como ejemplo:
¿ Cuál es la pérdida de energía por un orificio de 3
mm con vapor de 7 barm ?
20 kg/h de vapor serán desperdiciados
Para un año de operación con 8 700 horas (7 días a la semana, 3
turnos, 365 días), representa:
174 To ne ladas de vapo r

25. La pérdida de vapor
por orificios de trampas
Medida de trampa (mm) Medida de orificio (mm)
15 3
20 5
25 7.5
40 10
50 12.5
1000
12.5 mm
400 10 mm
200 7.5 mm
Vapor kg/h
100 5 mm
40 3 mm
20
10
4
1 1.5 2 3 4 5 6 7 8 9 10 14
Presión de vapor barm

26. Ahorro de energía en el
ciclo del vapor