Conservación de energía en calderas

Una parte considerable del coste de funcionamiento de las calderas implica costes de combustible. Independientemente del tipo utilizado (fuel oil, gas natural, carbón, madera, entre otros), la adopción de medidas efectivas para minimizar el consumo de combustible contribuye considerablemente a reducir gastos en una industria.

Entre las medidas para ahorrar energía en los sistemas de generación de vapor se pueden destacar las siguientes:

✓ reducción de las purgas de caldera (aumento del ciclo de concentración);
✓ recuperación de condensado;
✓ tratamiento químico adecuado para prevenir la formación de depósitos;
✓ recuperación de calor del agua de purga de la caldera;
✓ evitar fugas de vapor.

Algunas de estas medidas se detallan a continuación.

 

1. Reducción de Purgas de Calderas

Las purgas de fondo y de nivel en las calderas son esenciales para mantener la concentración de sólidos disueltos en el agua de la caldera dentro de los límites de control y evitar problemas de corrosión o arrastre de agua al vapor.

Las formas más efectivas de asegurar el funcionamiento de la caldera con una cantidad mínima de purgas (y en consecuencia un valor máximo del ciclo de concentración) son:

✓ pretratamiento adecuado del agua de reposición;
✓ máximo aprovechamiento del condensado, mejorando así la calidad del agua suministrada;
✓ uso de productos químicos adecuados en el tratamiento de mantenimiento.

 

2. Recuperación de condensado

La recuperación de condensado es el método de ahorro de energía más eficaz para los sistemas de generación de vapor. En el calor total (entalpía total) del vapor, el calor latente se aprovecha prácticamente en su totalidad, mientras que el calor sensible se aprovecha poco.

Como el calor restante en el condensado equivale al 20 y al 30% del calor total del vapor, la recuperación del condensado supone un considerable ahorro de combustible.

Las ventajas de la recuperación de condensado son:
– economía de combustible;
– ahorro de agua de reposición;
– reducción del caudal de purga de la caldera.

La calidad del condensado es similar a la del agua desmineralizada. Así, la recuperación del condensado como agua de alimentación proporciona una reducción de las purgas al aumentar el ciclo de concentración.

Se debe tener especial cuidado en que el condensado no contenga altos niveles de hierro, lo que podría hacer inviable su reutilización. Altas concentraciones de hierro en el condensado pueden provocar, si se alimentan directamente a la caldera, la formación de depósitos en las superficies de intercambio de calor y la aparición de corrosión debajo del depósito.

Un método eficaz para reducir la concentración de hierro en el condensado es aplicar un producto inhibidor de la corrosión eficaz a la porción de vapor y condensado.

 

3. Tratamiento químico adecuado

Para las calderas de baja presión, a veces no existe un proceso de eliminación de dureza para el agua que se alimentará al generador de vapor. En otros casos, existe un descalcificador para eliminar las durezas, pero puede ser insuficiente o funcionar mal, lo que provoca que las durezas se escapen a la caldera.

En cualquiera de los casos anteriores, la presencia de dureza en el agua de la caldera puede provocar la formación de depósitos en las superficies de intercambio de calor. Estos depósitos perjudican significativamente el paso del calor, ya que su conductividad es de 20 a 100 veces menor que la del acero al carbono, como se puede observar en la siguiente tabla.

Tabla 01”
Conductividad térmica de depósitos y componentes metálicos.

Sustancia Conductividad Térmica (Kcal/m.h.ºC)
Depósito de sílice 0,2 ~ 0,4
Depósito de carbonato de calcio 0,4 ~ 0,6
Depósito de sulfato de calcio 0,5 ~ 2,0
Depósito de fosfato de calcio 0,5 ~ 0,7
Óxido de hierro (hematita) 3 ~ 5
Óxido de hierro (magnetita) 1
Acero al carbono 40 ~ 60
Cobre 320 ~ 360

 

Suponiendo una conductividad térmica del depósito de 0,5 Kcal/m.h.ºC, cada 0,3 mm de incrustación genera un aumento del 1% en el consumo de combustible, como se puede observar en el siguiente gráfico.

“Relación entre el espesor del tanque y el aumento del consumo de combustible”

Relação entre Espessura

 

4. Recuperação de Calor da Água da Purga de Caldeira

A troca de calor entre a água de alimentação e a água de blow dawn contínuo para caldeiras aquatubulares utilizando um trocador de calor recupera a energia da purga de caldeira e promove a redução do consumo de combustível. A figura a seguir ilustra esta afirmação.

caldeira de biomassa

5. Prevenir fugas de vapor

La corrosión en las líneas de vapor y condensado puede provocar fugas de vapor en cualquier punto del sistema post-caldera, también se recomienda un adecuado mantenimiento de las trampas de condensado de las líneas de vapor, con el mismo propósito de evitar fugas de vapor no deseadas. Se deben tomar medidas de control adecuadas, ya que las fugas de vapor generan una pérdida de energía considerable.

El siguiente gráfico muestra la relación entre la presión de vapor y la cantidad de vapor perdido, para varios diámetros de orificio.

Prevenir fugas de vapor

Preparado por: Antonio R. P. Carvalho


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