{"id":15409,"date":"2020-01-16T08:48:56","date_gmt":"2020-01-16T08:48:56","guid":{"rendered":"https:\/\/www.andira.org.mx\/?p=15409"},"modified":"2020-01-16T08:48:56","modified_gmt":"2020-01-16T08:48:56","slug":"fundamentos-de-optimizacion-en-calderas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/andira.org.mx\/admin\/2020\/01\/16\/fundamentos-de-optimizacion-en-calderas\/","title":{"rendered":"Fundamentos de optimizaci\u00f3n en calderas"},"content":{"rendered":"\n

Debido a la amplia utilizaci\u00f3n de calderas para satisfacer las demandas t\u00e9rmicas en la industria, es preciso conocer las \u00e1reas de optimizaci\u00f3n y ahorro energ\u00e9tico en este proceso para aplicarlo con la mayor eficiencia posible<\/p>\n\n\n\n

Leopoldo Guzm\u00e1n \/ Im\u00e1genes: cortes\u00eda del autor<\/p>\n\n\n\n

La producci\u00f3n de vapor a trav\u00e9s de una caldera es uno de los m\u00e9todos m\u00e1s utilizados para generaci\u00f3n de energ\u00eda t\u00e9rmica, ya que el vapor permite entregar calor y energ\u00eda simult\u00e1neamente hacia un proceso, el mismo se genera a partir de agua y no se degrada con el uso o la temperatura. No obstante, resulta indispensable conocer las diferentes dificultades que se pueden presentar en la operaci\u00f3n de las calderas con la finalidad de utilizarlas eficientemente debido al incremento en el costo econ\u00f3mico de los combustibles, as\u00ed como contribuir con los esfuerzos globales de reducci\u00f3n de emisiones contaminantes y adicionalmente poder satisfacer los requerimientos de la industria para la optimizaci\u00f3n de sus procesos.<\/p>\n\n\n\n

Problemas b\u00e1sicos en el interior de calderas de vapor<\/strong>
En el interior de una caldera las principales causas que provocan una deficiente transferencia de energ\u00eda y una reducci\u00f3n en la eficiencia t\u00e9rmica se deben a los fen\u00f3menos de incrustaci\u00f3n, corrosi\u00f3n, arrastres y dep\u00f3sitos s\u00f3lidos; los cuales surgen principalmente debido a deficiencias en el tratamiento f\u00edsico-qu\u00edmico del agua, as\u00ed como un inadecuado control sobre las purgas.<\/p>\n\n\n\n

Tratamiento de agua<\/strong>
Los diferentes tipos de tratamiento generalmente utilizados son en funci\u00f3n de los resultados que se pretenden obtener, siendo principalmente los procesos de ablandamiento o suavizado con el prop\u00f3sito de evitar incrustaciones, desmineralizaci\u00f3n para la reducci\u00f3n del nivel de s\u00f3lidos totales disueltos y de aeraci\u00f3n del agua de alimentaci\u00f3n que tiene como objetivo remover el ox\u00edgeno disuelto y disminuir la probabilidad de corrosi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

Purgas de fondo y superficie<\/strong>
Adicional al tratamiento del agua es necesario implementar un procedimiento para remover peri\u00f3dicamente los s\u00f3lidos asentados a trav\u00e9s de una v\u00e1lvula instalada en la parte inferior de la caldera, lo cual se conoce como purga de fondo, la cual en caso de ser correctamente automatizada minimiza el desperdicio de agua previamente tratada y calentada, as\u00ed como una reducci\u00f3n en el riesgo de incrustaciones y disminuci\u00f3n de env\u00edo de agua caliente al drenaje.<\/p>\n\n\n\n

Para calderas de gran capacidad, adicionalmente, es indispensable asegurar la calidad del agua dentro de la misma a trav\u00e9s de una purga de superficie o continua que consiste en el control constante de la cantidad de s\u00f3lidos disueltos en ella. Dentro de las ventajas de un sistema autom\u00e1tico de purga de superficie tendremos una mejor calidad del vapor generado, ahorro del agua tratada qu\u00edmicamente, menor frecuencia de paros por mantenimiento y control continuo del nivel de s\u00f3lidos totales disueltos.<\/p>\n\n\n\n

Una adecuada selecci\u00f3n del tratamiento en funci\u00f3n de las propiedades qu\u00edmicas del agua y un correcto control de las purgas traen consigo beneficios de ahorro energ\u00e9tico y reducci\u00f3n de problemas en el interior de las calderas.<\/p>\n\n\n\n

Recuperaci\u00f3n de energ\u00eda<\/strong>
En las calderas de vapor es posible aplicar t\u00e9cnicas que nos permitan retornar los condensados hacia la misma y adicionalmente usar las altas temperaturas de los gases de combusti\u00f3n que se liberan hacia la atm\u00f3sfera para realizar un intercambio de calor, con el prop\u00f3sito de aprovechar esa energ\u00eda y disminuir el consumo del combustible.<\/p>\n\n\n\n

Economizador<\/strong>
Debido a las elevadas temperaturas de humos se puede lograr una recuperaci\u00f3n de calor de los gases de combusti\u00f3n, circulando el agua de alimentaci\u00f3n de la caldera a trav\u00e9s de un intercambiador de energ\u00eda llamado economizador, el cual ser\u00e1 ubicado en la chimenea de la misma, permitiendo que dichos gases cedan su calor al agua de alimentaci\u00f3n aumentando su temperatura, siendo necesario menor consumo de combustible para la producci\u00f3n de vapor.<\/p>\n\n\n\n

Retorno de condensados<\/strong>
En la mayor\u00eda de las instalaciones de calderas es recomendable el aprovechamiento del condensado (vapor que ha cambiado de estado a fase l\u00edquida), el cual trae consigo menores costos de tratamiento, ya que se retorna agua previamente tratada y con bajo contenido de s\u00f3lidos disueltos totales, as\u00ed como una reducci\u00f3n de consumo y ahorro de energ\u00eda al utilizar agua de alimentaci\u00f3n a mayor temperatura.<\/p>\n\n\n\n

Tanto el uso del economizador y la instalaci\u00f3n para el retorno de condensados depender\u00e1n de diversos factores propios de la aplicaci\u00f3n y las condiciones de operaci\u00f3n de los procesos; los cuales en caso de ser favorables para su uso permiten tener periodos de amortizaci\u00f3n breves en funci\u00f3n de la inversi\u00f3n requerida.<\/p>\n\n\n\n

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Posicionamiento Paralelo El\u00e9ctr\u00f3nico para mezcla Aire-Combustible<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Relaci\u00f3n Aire-Combustible<\/strong>
El proceso de combusti\u00f3n en el quemador de una caldera se produce a trav\u00e9s de una reacci\u00f3n qu\u00edmica entre el ox\u00edgeno (O2<\/sub>, obtenido regularmente del aire del ambiente) y un material oxidable o combustible, que en conjunto de un elemento de ignici\u00f3n se obtiene una flama en el quemador.<\/p>\n\n\n\n

Una vez teniendo una flama presente, tanto el aire (O2<\/sub>) y el combustible deben mantener una relaci\u00f3n adecuada al ser mezclados entre s\u00ed con el prop\u00f3sito de lograr una combusti\u00f3n completa; donde se obtenga el mayor aprovechamiento del poder calor\u00edfico del combustible, bajas emisiones y una mejor transferencia de energ\u00eda. No obstante, es probable que al depender de elementos mec\u00e1nicos para el control de mezcla aire-combustible la combusti\u00f3n pueda contener grandes cantidades de exceso de aire lo que implica una menor eficiencia de combusti\u00f3n, o por el contrario se tenga una combusti\u00f3n incompleta que propicia la producci\u00f3n de mon\u00f3xido de carbono (CO), presencia de holl\u00edn el cual en cantidades acumuladas act\u00faa como aislante t\u00e9rmico que desfavorece el intercambio de calor, que en conjunto denota desperdicio de combustible.<\/p>\n\n\n\n

Con base en esto se debe buscar un equilibrio entre el rendimiento y las emisiones contaminantes a trav\u00e9s del control adecuado de la mezcla aire-combustible.<\/p>\n\n\n\n

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Relaci\u00f3n Aire \u2013 Combustible<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Posicionamiento Paralelo Electr\u00f3nico para mezcla Aire-Combustible<\/strong>
Consiste en una t\u00e9cnica de control electr\u00f3nico para la mezcla aire-combustible con servo-motores independientes y de alta precisi\u00f3n, para lograr y mantener una combusti\u00f3n completa en todos los puntos de operaci\u00f3n del quemador, desde la posici\u00f3n de m\u00ednima modulaci\u00f3n, o fuego bajo, hasta el punto de m\u00e1xima modulaci\u00f3n, o fuego alto. Al aplicar esta t\u00e9cnica de control se puede alcanzar la mayor eficiencia de combusti\u00f3n que el quemador permita, favoreciendo una menor producci\u00f3n de holl\u00edn, as\u00ed como una disminuci\u00f3n del punto de bajo fuego del quemador para disminuir el consumo de combustible en condiciones de baja demanda; lo cual en conjunto mejora el uso del quemador y se consigue ahorro de combustible.<\/p>\n\n\n\n

Energ\u00eda el\u00e9ctrica<\/strong>
En calderas de gran capacidad el elemento que representa el mayor consumo de energ\u00eda el\u00e9ctrica es el motor de aire de combusti\u00f3n, debido a que en condiciones nominales de operaci\u00f3n el mismo se encontrar\u00e1 trabajando a plena carga consumiendo el cien por ciento de la energ\u00eda a la que fue dise\u00f1ado, aunque el porcentaje de utilizaci\u00f3n del mismo en funci\u00f3n de la cantidad de aire requerida para la combusti\u00f3n pudiera ser mucho menor, existiendo un potencial de ahorro energ\u00e9tico.<\/p>\n\n\n\n

Variador de Frecuencia para motor de aire de combusti\u00f3n<\/strong>
Para poder utilizar de manera eficiente el motor de aire de combusti\u00f3n es posible aplicar un Variador de Frecuencia (VFD), que permitir\u00e1 variar las revoluciones por minuto (RPM) del mismo y de esa forma entregar la cantidad de aire exacta que se requiere para la combusti\u00f3n sin necesidad de utilizar el motor a un mayor porcentaje de carga de lo que realmente se requiere. Al aplicar esto en conjunto con el sistema de posicionamiento paralelo electr\u00f3nico se pueden tener los siguientes beneficios:<\/p>\n\n\n\n