Individual de Termodinamica

8/17/2019 Individual de Termodinamica

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AUDITORIA ENERGETICA – TERMODINAMICA

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INTRODUCCIÓN

El ahorro de energía y la mejora de la eficiencia energética son desafíosimportantes que se deben afrontar en los próximos años. Por ello, y para mejorar la competitiidad, se deben poner en marcha las estrategias adecuadas y

proporcionar las herramientas necesarias para introducir mejoras significatias enel desarrollo tecnológico y en las pautas de consumo de energía.!oda empresa, industrial o de sericios, de mayor o menor tamaño, debe plantear si sus instalaciones y procesos responden a un diseño optimi"ado desde el puntode istaEnergético. #na gestión energética adecuada dentro de la empresa conllea eluso eficiente de la energía y, por consiguiente, la reducción de los costesenergéticos en los procesos de producción.Producir de forma eficiente es un objetio que persigue todo industrial, pues ello,sin duda, le ayudar$ a competir con otras empresas de su mismo sector.#na auditoría energética debe formar parte de los programas o planes de

eficiencia energética de una empresa, los cuales deben comprender aquellasactuaciones encaminadas a lograr la m$xima eficiencia en el consumo de energía,los m$ximos ahorros y el conocimiento del comportamiento energético de susinstalaciones.

%ctualmente, la Empresa &'& (%&, ubicado en la )ona *ndustrial ** de Paita,tiene + calderas, las cuales se alternan frecuentemente. Estos equipos constituyenla fuente de energía, para los Procesos de &occión, secado de productos precocidos congelados de pota y btención de -arina esidual.

Calderas:

El principio de funcionamiento de las calderas es combustible y comburente /aire0se inyectan en el interior de la caldera a traés del quemador y se inflaman conayuda de la llama que alimentan. 1a reacción que tiene lugar entre el combustibley el oxígeno del aire es altamente exotérmica, y genera como productos, residuossólidos /como ceni"as y escorias0 y humos o gases a eleadas temperaturas /de233 a 4,333 o &0. El contenido energético de estos gases se aproecha encalderas para calentar un fluido /aire, agua o aceite0 mediante una superficie deintercambio. El fluido que ha aumentado su temperatura serir$ posteriormentepara calentar un $rea, moer una turbina, etc. 5inalmente los gases de combustiónque han cedido gran parte de su temperatura, son eacuados por una chimenea.Características Generales:

• (e construyen en tamaños de hasta 46333 lbm7h apor.• El calor circula por dentro de los tubos y el fluido frio, agua, por fuera de

ellos. El calor es transferido por medio de los humos o gas de lacombustión.

• 1os tubos an sumergidos en el agua.• 1a caldera de baja presión est$ limitada a 48 psi de presión de apor.


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• 1a caldera de apor para generar fuer"a puede operar a una presión de 933

psi. y una capacidad de 83333 lb7h de apor de agua.• El diseño de una caldera tubos de humo se basa principalmente en el hogar

y en los pasos de los gases a traés de los tubos.•

1a caldera puede ser de uno, dos y ocasionalmente hasta de cuatro pasos

Ventajas:

• %lmacenan gran cantidad de agua.• Producen gran cantidad de apor.• Permiten efectos de fluctuaciones en la demanda de apor.• (u costo *nstalado es relatiamente bajo y considerablemente menor que la

caldera acuotubular de domo.• (on perfectamente adaptables a la producción estandari"ada.• (on eficientes de :; a68


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%unque humos claros y una concentración de 2 eleada no aseguran de por síun buen5uncionamiento. Podría ser que se estuiera utili"ando una cantidad excesia deaire, lo cual implica un gasto energético innecesario, pues el aire @arrastraría@mucho calor por la chimenea impidiendo

su aproechamiento para la calefacción. En este caso debería disminuirse lacompuerta de paso del aire hacia el quemador.El color oscuro de los humos puede implicar también un desajuste en la me"claaire=combustible debido a una puleri"ación insuficiente del combustible. (i seemplean combustibles líquidos, es necesario reali"ar una regulación y limpie"a delos quemadores para obtener una buena puleri"ación.El ahorro de combustible obtenido con una buena regulación de la combustiónpuede llegar a suponer entre el 8=: < del consumo total del equipo.1as pérdidas de calor a traés de las paredes pueden reducirse hasta un :3=63 til obtenidoy disminuyendo la temperatura de los gases de salida. Por cada 23 A& que seconsiga disminuir la temperatura de los gases, se reduce el consumo decombustible en un 4 < aproximadamente.Batos de mediciones en la caldera

?ariable

4.= Porcentaje de carga /


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% continuación se describen una serie de medidas adicionales que pueden ayudar a incrementar el rendimiento de la caldera.a. Purgar los circuitos para eliminar el aire que pueda haber quedado atrapado enel interior, ya que disminuye la transferencia de calor.b. eisar el estado de los componentes del sistema como bombas, entiladores,

etc. F proceder a su mantenimiento de ser necesario.c. 1as pérdidas en las purgas se pueden disminuir racionali"ando la cantidad delas mismas y mejorando la calidad del agua de alimentación.

El rendimiento de las calderas a baja carga es menor que a plena carga. Es por esto que en muchos casos resulta m$s coneniente instalar arias calderas m$spequeñas que puedan entrar en sericio o parar en función de la demanda decalor, trabajando así todas ellas en su punto de m$ximo rendimiento.En el caso de que existan arias calderas, es importante que aquéllas con mejor rendimiento funcionen constantemente en régimen estacionario, dejando lasmenos eficientes para absorber las ariaciones en la demanda de calor.

Distribución y utilización de vapor El sistema de distribución de apor permite llear el apor en la cantidad y calidadrequerida por el proceso. En este sistema, es importanteG

• &ontar con buenos procedimientos de operación• perar adecuadamente las trampas de apor • Hantener aisladas las tuberías, equipos y dispositios• Eitar las fugas de apor • Hantener una presión de apor adecuada•

Durante el recorrido por la planta se observó lo sgt:

Condiciones actuales de la tubería

Ieneralmente las tuberías de apor se encuentran en buen estado, pero enciertas partes de las tuberías de apor existen daños superficiales, debido a lacorrosión y al desgaste que sufren las mismasal tratar de mantener el calor y la temperaturadel apor para eitar la condensaciónJ lo queha causado fugas, desprendimiento de pinturay perdida del aislamiento térmico.

Sala de calderos.(e ha obserado fuga de apor en una de laslíneas de tubería que reparte apor a Planta deharina, aunque es mínima se registra unapérdida de energía.


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lanta de !arina Residual

1os equipos de &occión y secado, utili"anapor para llear a cabo sus procesos, enel caso de los secadores 4 y 2, se obseraque la línea de tuberías de ingreso a lachaqueta del secador, presenta daños en elaislamiento exterior, al igual que en elcocinador continuo.

"rea de t#neles de secado de roducto congelado

En esta sección se obsera fugas en las $lulas manuales de la red de tubería de apor y unalínea de apor supuestamente clausurada pero presenta fuga.

"rea de cocinas de roductos congelados.


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1as $lulas de tuberías que alimentan apor a tinas de cocina presentan pase deapor, corrosión, aerías, falta de aislamiento.

• En la cocina 4 existe fuga en la manija de las 32 $lulas de ingreso de

apor. !ambién se necesita ampliar la tubería de purga con su respectio

codo para eitar accidente.• En la cocina 2%, presenta fuga en la $lula y esta floja la manija de la

misma. !ambién presenta un alto grado de corrosión.• En la cocina 9%, fuga en la manija de la $lula y en la tubería de ingreso

de apor hacia la cocina.• En la cocina 9, fuga en la unión de tubería con la $lula, la cual se

encuentra protegida con un trapo industrial y amarrado con un jebe,adem$s la $lula de purga est$ en mal estado.

• En la cocina +, presenta fuga de apor en la $lula y en la tubería de

ingreso de apor a cocina y su $lula de purga en mal estado.• En la cocina C%, en la unión de la tubería con la $lula.

Consecuencias en la tubería por $alta de aislamiento t%rmico.

• !uberías de apor sin aislar.1a radiación es una de las formas de transferencia de calor que se debe

considerar en todo sistema de apor, especialmente en aquellas $reas carentes deaislamientos térmicos, con el fin de impedir la r$pida pérdida de energía caloríficadel apor, lo cual produciría que se formen mayores cantidades de condensadoantes de haber sido utili"ado en su propósito real.

Para incluir los efectos que produce esta pérdida de calor, se debe tener en cuentalos tres modos de transferencia de calorG


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• &onducciónG es el calor transferido a traés de un sólido, debido a un gradientede temperatura, sin despla"amiento apreciable de partículas.• &onecciónG es el calor transferido por me"cla de una parte de fluido con otra. Elmoimiento del líquido o gas puede producirse por diferencias de densidadescausadas por diferencia de temperatura, o bien producirse el moimiento por medios mec$nicos.• adiaciónG es la transmisión de calor en forma de energía radiante o en ondasde un cuerpo a otro a traés de un espacio.$sicamente los aislamientos térmicos son materiales que se utili"an con el fin deconserar el calor o controlar la temperatura. 1a energía en forma de calor tieneun alor monetario, representado en la economía de los combustibles.

!ermodin$micamente, cuando la energía se utili"a para producir calor, el flujo deeste, es de adentro hacia fuera como en el caso de calderasJ por este motio, elaislamiento térmico ayuda a ahorrar gran parte de la energía necesaria para esteproceso y un óptimo aislamiento hace que los equipos sean m$s eficientes ytrabajen con menores costos.Es f$cil hallar la cantidad de energía calorífica que se est$ salando y por consiguiente cu$nto dinero se est$ ahorrandoJ basta calcular el calor perdido oganado sin aislamiento y con aislamiento, la diferencia entre los dos, es el calor economi"ado que se puede alorar en términos monetarios y con este resultadocalcular el retorno de la inersión del aislamiento.

5actores que afectan por falta de aislamiento térmicoG

• educción de la eficiencia energética del apor • Hayor consumo de combustible• (uministro de apor de mala calidad a los equipos• Equipos operando a su mínima capacidad• &ondensación excesia en la red de apor • Pérdida de calor del apor a traés de los medios de conducción, conección yradiación• educción de la ida >til de la tubería• Excesio golpe de ariete debido a la condensación del apor • %umento en pérdidas económicas en los equipos y tuberías• !ubería altamente peligrosa para el personal de operación y mantenimiento de

calderas• &orrosión excesia debido al ambiente que rodea la tubería.• 5ugas de apor debido a la corrosión en el sistema.

Ketorno de &ondensadoL.


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En relación al retorno de condensado desde los equipos que consumen apor, la %uditoría Energética considera la erificación del dimensionamiento de las líneasde retorno, la adecuada selección de las trampas de apor /tipo y capacidad0, lossistemas para el KbombeoL o impulsión del condensado hacia el estanque dealimentación de agua de las calderas y el adecuado tratamiento de las líneas para

eitar corrosión. 1a recuperación de condensado es un excelente mecanismo paraaumentar la eficiencia y reducir los costos operacionales de los sistemas degeneración y consumo de apor. Por ejemplo, al recuperar sobre un 63 < delcondensado, se reduce en un 4+< aproximadamenteEl consumo de combustible. Este significatio ahorro de combustible hace que larecuperación de condensado resulte sumamente interesante y cualquier inersiónasociada sea recuperada en un bree lapso. En aquellas empresas que cuentencon un sistema de recuperación de condensado, es indispensable erificar que seencuentre operando correctamente, para que el ahorro de energía sea efectio.

R&'R(G&R)C(*+1os equipos de refrigeración son sistemas generadores de frío destinadosfundamentalmente a tareas de conseración de productos y creación de hielo. (uprincipio de operación es similar al de los equipos de aire acondicionado, pero enlugar de enfriar un espacio abierto, absorben el calor de una c$mara en donde seencuentran los elementos que se requieran refrigerar.

1os principales sistemas de refrigeración comerciales empleados en la industria ysericios sonG

M &$maras frigoríficas

M &ongeladores

M Productores de hielo

Estos equipos pueden llegar a suponer m$s del 93 < del consumo energético enmuchas empresas, puesto que operan usualmente 2+ horas al día y tienen idas>tiles de m$s de 43 años. Es por ello que incluso pequeños ahorros energéticosobtenidos del sistema pueden rentabili"arse r$pidamente.

Hejora de las condiciones de operación

1a mejora de las condiciones de operación son medidas de bajo o nulo costo quealargan la ida >til de los equipos y no implican necesariamente ahorrosdespreciables.

&on un buen mantenimiento se puede alcan"ar hasta un 28 < de reducción de loscostos de operación. Este mantenimiento debe incluirG

M Bes=escarchado de los serpentines del eaporador y limpie"a del condensador.


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M eali"ación de una inspección frecuente de cada uno de los componentes delsistema como compresor, motor, etc.

M &omprobación de la cantidad de gas en el circuito de refrigeración.

#n buen aislamiento es requerido en los equipos de refrigeración, ya que laproducción de frío es usualmente m$s cara que la de calor. Es necesario lareisión deG

M 1a línea fría del refrigerante en el sistema est$ correctamente aislada.

1as puertas de las c$maras est$n cerradas. Existen detectores que aisan cuandolas puertas se quedan abiertas. (i no se desea reali"ar la inersión, unos cartelesque recuerden que las puertas deben cerrarse siempre, pueden ser también >tiles.

M Existen juntas para conseguir un cierre hermético de las puertas. Estas juntasdeben reisarse periódicamente para comprobar su estado.

M 1as c$maras frigoríficas deben estar lo m$s lejos posible de $reas calientes. Benada sire una c$mara muy potente si el ambiente que la rodea est$ demasiadocaliente. (i esto no es posible, el espesor de aislamiento debe ser especialmentegrande para que las pérdidas no sean excesias.

M En el caso de que exista m$s de un equipo de refrigeración, la colocaciónproximal de uno con otro puede disminuir la superficie de contacto con el ambientey reducir los consumos.

Hejora en la eficiencia de los equipos

El cambio de algunas pie"as del sistema de refrigeración existente puede mejorarsignificatiamente el rendimiento global de la instalación. 1os ahorros arían entreun 4 y un 23


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1as torres de enfriamiento y condensadores eaporatios se constituyen como unade las alternatias m$s eficientes en el campo del enfriamiento industrial,aportando eficiencia energética y respeto medioambiental, adem$s de ahorroeconómico.

Pero es necesario controlar sus par$metros en el agua de alimentación para eitar incrustaciones, adjunto ilustración fotogr$fica de un condensador el cual no estabaal 433< de su capacidad originando que el gas refrigerante /%H'*%&0 elee supresión a consecuencia de falta de medio condensante, por ende originar m$seleada presión en la descarga, y así un gasto excesio en consumo energético.

Bespués de reali"ar su mantenimiento se logró recuperar una eficienciareduciendo el costo de producción.

C * +C,- S ( * + &S

Condensador multitubular.

Condensador evaporativo, con bajo rendimiento

Una Torre de enfriamiento pieza fundamental en unsistema con condensador multitubular, de él depende laeciencia del equipo


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R&C*/&+D)C(*+&S

1a disminución de las pérdidas por purga reducen las pérdidas de energía,ya que la temperatura del líquido de purga es la misma que la del apor

generado en la caldera.

1a caldera es un sistema que cumple los principios de la primera ley de latermodin$mica, ya que la energía utili"ada para el calentamiento del aguaproiene de una combustión. %sí mismo, la energía que no se pudo utili"aren el calentamiento del agua se pierde en forma de calor por radiación yconección, en los gases de combustión y agua de purga como conducción.1a energía no utili"ada no se destruye.

1a caldera es un sistema que opera bajo lo establecido por la segunda leyde la termodin$mica, menor al 433< de eficiencia, debido a distintaspérdidas durante el proceso. 1a m$s importante se debe a la diferencia detemperaturas entre la superficie de la caldera /fuente aproximadamente a88A&0 y la temperatura del ambiente /sumidero a 29A&0, lo cual crea unapérdida de energía en forma de calor.

Para lograr un mejor aproechamiento de la energía que se est$ perdiendoen forma de calor por conección en el sistema, específicamente en losgases de combustión, se pueden utili"ar estos gases para un pre=calentamiento de alguno de los flujos de masa entrantes a la caldera, yasea del agua líquida nuea o del maNe=up.

0(0,(*GR)'()• H'I%5D%(.&H. K%n$lisis rsatL. Bisponible enG

httpG77OOO.monografias.com7trabajos7orsat7orsat.shtml• B( &-*?(. K&onceptos b$sicos sobre plantas de aporL.

!ermodin$micaG Eficiencia de&aldera. Bisponible enGhttpG77OOO.doschios.com7trabajos7tecnologia7:93.htm

• Hanual de mantenimiento de &%1BE%( de &'&sac.

)+&1*S:

http://www.monografias.com/trabajos/orsat/orsat.shtmlhttp://www.doschivos.com/trabajos/tecnologia/730.htmhttp://www.doschivos.com/trabajos/tecnologia/730.htmhttp://www.monografias.com/trabajos/orsat/orsat.shtml


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