AHORRO de ENERGÍA en vagonetas

AHORRO de ENERGÍA en vagonetas

Hispalyt 2009Barcelona

Roger Noguera

• Ingeniero Industrial

– Diseño y proyectos de máquinas– Nuevos desarrollos– Programación

• 15 años de experiencia

• Socio/co-director de Forgestal S.L.

Bernat Planas

• Ingeniero Industrial

• A cargo de la división de refractarios:– Diseño y proyectos– Nuevos desarrollos– Supervisión de montajes– Asistencia a ventas

• 15 años de experiencia

• Socio/co-director de Forgestal S.L.

FORGESTAL S.L.•Ingeniería española dedicada a los bienes de equipo para la industria cerámica y metálica:

–Revestimientos refractarios para vagonetas de Refractarios Campo S.L.

–Sistemas de limpieza de vagonetas

–Máquinas de corte de plaquetas de ladrillo caravista

–Ingeniería en el campo de la Forja metálica

FORGESTAL S.L.•Situados en Esparreguera. a 35 km de Barcelona

•14 empleados (50% ingenieros)

•Facturación 4,5 M€

•Mercados principales: EU, Norteamérica, África del norte

•Representantes en:–Reino Unido, Portugal, Francia, Dinamarca, Alemania, Rusia, Italia, Argelia, Venezuela, EEUU y Sudáfrica

Refractarios CAMPO, S.L

•Alianza estratégica. •Servicio completo al cliente:

–Asesoramiento–Refractarios–Aislantes–Supervisión de Montaje–Proyectos llave en mano

AHORRO de ENERGÍA en VAGONETAS

Objetivo de la presentación:

•DÓNDE podemos ahorrar energía?

•CÓMO podemos hacerlo?

•CUÁNTA energía podemos ahorrar?

DÓNDE podemos ahorrar energía?

Mecanismos de pérdida de energía en las vagonetas:

1. Conducción a través del revestimiento

2. Pérdida de estanqueidad en la unión vagoneta-vagoneta y vagoneta-horno

3. Calor acumulado en la vagoneta que se pierde en el ambiente de la fábrica.

4. Indirectamente: defectuoso.

1. Conducción a través del revestimiento

Mecanismos de pérdida de energía en las vagonetas

Obviamente MENOS conductividad conduce a MENOS pérdidas pero:

-No es tan crítico como en un horno, especialmente en ciclos cortos:

HORNO: Tiempos largos – Régimen permanente – Cálculos simples

VAGONETA: Tiempos cortos – Régimen transitorio – Cálculos por Elementos Finitos

1. Conducción a través del revestimiento

1. Conducción a través del revestimiento

“LA TEMPERATURA REQUIERE UN

TIEMPO PARA QUE

PENETRE EN LA VAGONETA”

Líneas Continuas: Ciclo Real - Línea discontinua: tiende al régimen permanente

1. Conducción a través del revestimiento

CÓMO podemos hacerlo?-Hacer una razonable selección de materiales aislantes, teniendo en cuenta el espesor del revestimiento, temperaturas y ciclos (Esto se hace en cada oferta)

-Mantener un mínimo espesor del revestimiento

-Evitar usar materiales aislantes sueltos (pueden permitir mecanismos de convección de calor)

-Tener una buena estanqueidad a través del revestimiento (en tal caso, además de la conducción tendríamos un flujo másico con mayores pérdidas)

1. Conducción a través del revestimiento

CUÁNTA energía podemos ahorrar?

-Cuando hay una patología grave en el revestimiento como una falta de estanqueidad, es muy difícil de establecer una cifra, tanto teóricamente como en un caso real.

-Más adelante se mostrará un comparativa entre el calor perdido por CONDUCCIÓN con respecto a la perdida en el AMBIENTE de la fábrica, una vez fuera del horno.

1. Conducción a través del revestimiento

2. Pérdida de estanqueidad en la unión vagoneta-vagoneta y vagoneta-horno

Mecanismos de pérdida de energía en las vagonetas

2. Pérdida de estanqueidad en la unión vagoneta-vagoneta y vagoneta-horno

CÓMO podemos hacerlo?Especial cuidado en:

-Mantener el sello entre vagonetas en buen estado: el cordón y los perfiles metálicos

-Un buen diseño del sello entre vagonetas

-Verificar la separación de los chasis.

-Mantener el arenero en buenas condiciones: rellenar, arena/grava suelta, utilizar un árido con una granulometría equilibrada

-Tener un diferencial de presiones entre horno y foso lo más pequeño posible

2. Pérdida de estanqueidad en la unión vagoneta-vagoneta y vagoneta-horno

CUÁNTA energía podemos ahorrar?

-Es difícil de calcular con precisión y puede ser muy variable de un caso a otro, pero:

Según mi experiencia, la gran mayoría de los problemas graves de sobrecalentamiento del foso, fueron debidos a una grave falta de estanqueidad.

2. Pérdida de estanqueidad en la unión vagoneta-vagoneta y vagoneta-horno

3. Calor acumulado en la vagoneta que se pierde en el ambiente de la fábrica

Mecanismos de pérdida de energía en las vagonetas

3. Calor acumulado que se pierde en el ambiente

•Las vagonetas acumulan energía en la parte del calentamiento.•Parte de esta energía se recupera durante el enfriamiento, pero no toda. •Este calor que permanece en la vagoneta en la salida del horno, se perderá en buena parte en el exterior del horno.

CALOR I TEMPERATURES MITJANES DE VAGONETESVagoneta Caravista 3 (vagoneta amb Sobresoleres)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1.000

1.100

1.200

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 85 87 89 91 93 95 97 99 101 103 105

TEMPS, en mòduls de vagoneta. (1-70) Interior forn 1 mòdul=1.350 sec. - (71-106) Exterior forn 1 mòdul=6.000 sec.

TEM

PER

ATU

RA

ºC

0

100.000

200.000

300.000

400.000

500.000

600.000

700.000

800.000

900.000

1.000.000

1.100.000

1.200.000

1.300.000

1.400.000

1.500.000

1.600.000

1.700.000

1.800.000

CA

LOR

Kca

l/vag

.

nivell 0nivell 86nivell 211nivell 336nivell 361nivell 399temp. forncalor

Es una cantidad importante de energía. Se puede reducir considerablemente mediante:

-Un DISEÑO adecuado de vagoneta

-Gestión de vagonetas (colas)

-Regulación del horno

3. Calor acumulado que se pierde en el ambiente

Placas y SobresolerasALIGERADAS (FORGESTAL-CAMPO)

3. Calor acumulado que se pierde en el ambiente

CÓMO podemos hacerlo?

COMPARATIVA EN CONDICIONES REALES ENTRE DOS REVESTIMIENTOS:

Placas y SobresolerasMACIZAS

Placas y SobresolerasALIGERADAS (FORGESTAL-CAMPO)

3. Calor acumulado que se pierde en el ambiente

CÓMO podemos hacerlo?

COMPARATIVA EN CONDICIONES REALES ENTRE DOS REVESTIMIENTOS:

Placas y SobresolerasMACIZAS

CUÁNTA energía podemos ahorrar?DATOS DEL EXPERIMENTO:

•Ciclo del horno: 14 horas•Ritmo vagonetas: 30 min/vag•Producción: 48 vag/día•Tamaño vag: 4,3 m anch x 3,98 m long•Producto: Tabiquería

PRECIO ENERGÍA:

• 3,4 c€/kwh

3. Calor acumulado que se pierde en el ambiente

CUÁNTA energía podemos ahorrar?

  MACIZA ALIGERADA

PLACAS    

Temp. media placas SALIDA (ºC) 140 111     

Temp. media placas ENTRADA (ºC) 35 35     

Peso placas (kg) /vag 2.560 1.695     

Energía acumulada / vag (Kcal) 105.157 45.294     

Energía AHORRADA /vag (Kcal) 59.863   

EUROS ahorro/año 51.830 €

  MACIZAS ALIGERADAS

SOBRESOLERAS    

Temp. media sobresoleras SALIDA (ºC) 89 72     

Temp. media sobres. ENTRADA(ºC) 35 35     

Peso sobresoleras (kg) /car 1.178 778     

Energía acumulada / vag (Kcal) 18.327 8.417     

Energía AHORRADA /vag (Kcal) 9.910   

EUROS ahorro/año 8.579 €

CUÁNTA energía podemos ahorrar?

Algunas consideraciones sobre esta comparativa:

•Los dos revestimientos son conceptualmente similares. En el caso de revestimientos más pesados como los de HORMIGÓN, los resultados serían aún más espectaculares.

•Sólo se han considerado el ahorro de energía en las placas y sobresoleras (el ahorro real sería aún superior)

CUÁNTA energía podemos ahorrar?

Es una cantidad importante de energía. Se puede reducir considerablemente mediante:

-Un DISEÑO adecuado de vagoneta

-Gestión de vagonetas (colas)

-Regulación del horno

3. Calor acumulado que se pierde en el ambiente

CÓMO podemos hacerlo?Gestión de vagonetas

REDUCIENDO EL TIEMPO EN QUE LAS VAGONETAS CALIENTES ESTAN FUERA DEL HORNO

-Situación Ideal: Cuando sale una vagoneta del horno, rápidamente descargarla, cargarla y entrarla de nuevo al horno.

-En la descarga y carga, dar PRIORIDAD a las vagonetas que salen del horno (las más calientes)

-Por ejemplo, los lunes empezar por descargar las vagonetas que acaban de salir del horno y aun están calientes. Las que están frías ya no van a perder más energía. (SI ES POSIBLE)

3. Calor acumulado que se pierde en el ambiente

Gestión de vagonetasSimulación con Elementos Finitos. 12 horas vs. 4 Horas

3. Calor acumulado que se pierde en el ambiente

Gestión de vagonetas

54,87

6,50

31,05

12,27

0

10

20

30

40

50

60

70

12 HORAS 4 HORAS

PERDIDAS DE CALOR (Kcal / kg material cocido)

Dentro de hornohacia foso

Fuera del horno

CUÁNTA energía podemos ahorrar?

3. Calor acumulado que se pierde en el ambiente

4. Indirectamente: defectuoso/reducir ciclos

Mecanismos de pérdida de energía en las vagonetas

4. Indirectamente: defectuoso/ reducir ciclos

Las sobresoleras están en contacto directo con el material, por tanto pueden contribuir a:

–Reducir roturas en las primeras capas, en el horno o antes en instalaciones de carga en verde.

–Reducir ciclos cuando las piezas limitantes están en las primeras capas.

CÓMO podemos hacerlo?

•Aumentando el paso de aire

CÓMO podemos hacerlo?

•Reduciendo la inercia térmica de las sobresoleras

CONCLUSIONESPara ahorrar Energía hay muchos factores a tener en consideración.

Un adecuado diseño del revestimiento puede dar sustanciales Ahorros de Energía y no tiene porqué

ser mucho más caro.

¡Gracias!

¿Preguntas?

www.forgestal.com