4.2 GENERACIÓN Y 4.2 GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE VAPORDISTRIBUCIÓN DE VAPOR

4.2.1 Regular el exceso de aire de la caldera4.2.1 Regular el exceso de aire de la caldera

4.2.2 Reemplazar quemadores4.2.2 Reemplazar quemadores

4.2.3 Reducir la presión del vapor4.2.3 Reducir la presión del vapor

4.2.4 Reducción de la formación de depósitos4.2.4 Reducción de la formación de depósitos

4.2.5 Recuperar condensados de vapor4.2.5 Recuperar condensados de vapor

4.2.6 Uso del condensador de vapor4.2.6 Uso del condensador de vapor

4.2.7 Usar vapor flash4.2.7 Usar vapor flash

4.2.8 Reducción de fugas de vapor4.2.8 Reducción de fugas de vapor

4.2.9 Mantenimiento de trampas de vapor4.2.9 Mantenimiento de trampas de vapor

4.2.10 Mejorar el aislamiento4.2.10 Mejorar el aislamiento

4.2.1. Regular el exceso de 4.2.1. Regular el exceso de aire de la calderaaire de la caldera

Consiste en regular los flujos de aire Consiste en regular los flujos de aire (mediante la apertura del “damper” del (mediante la apertura del “damper” del ventilador) y combustible (mediante la ventilador) y combustible (mediante la válvula de ingreso al quemador). válvula de ingreso al quemador).

Para quemadores de tiro forzado y aire Para quemadores de tiro forzado y aire sin precalentar, los niveles de exceso de sin precalentar, los niveles de exceso de aire a conseguir mediante los ajustes del aire a conseguir mediante los ajustes del sistema de control serán los que se sistema de control serán los que se indican en la Tabla No. 4.2.1.indican en la Tabla No. 4.2.1.

Tabla No. Tabla No. 44..22.1.1Nivel recomendado de exceso de aire y Nivel recomendado de exceso de aire y

otros parámetrosotros parámetros

Parámetro

Combustible Exceso aire

(%)

O2 en chimenea

(%)

CO en chimenea

(ppm)

Opacidad de humos (Indice

Bacharach)

Gas natural 10 máx 2,0 máx 50 máx 0

Diesel 20 máx 3,5 máx 200 máx 3 máximo

Residual 25 máx 4,0 máx 400 máx 4 máximo

Fuente: Uso Racional de Energía: Manual para consultores y

expertos, CDG – PAE/MEM, Perú, 1999

Para realizar un buen ajuste del exceso de Para realizar un buen ajuste del exceso de aire, logrando una combustión adecuada, es aire, logrando una combustión adecuada, es necesario obtener una buena mezcla aire-necesario obtener una buena mezcla aire-combustible.combustible.

Los ahorros a obtenerse, al reducir el exceso Los ahorros a obtenerse, al reducir el exceso de aire pueden ser cuantiosos dependiendo de aire pueden ser cuantiosos dependiendo del nivel de exceso encontrado. del nivel de exceso encontrado.

En el Gráfico No. 4.2.1 y Gráfico No. 4.2.2 se En el Gráfico No. 4.2.1 y Gráfico No. 4.2.2 se ilustra el ahorro de combustible obtenible al ilustra el ahorro de combustible obtenible al reducir el exceso de aire para dos tipos de reducir el exceso de aire para dos tipos de combustibles combustibles

Gráfico No. Gráfico No. 4.2.14.2.1Ahorro de petróleo al reducir el exceso Ahorro de petróleo al reducir el exceso

de aire al 20%de aire al 20%

Temp. gas

500 ºC 400 ºC 300 ºC 200 ºC

0

2

4

6

8

10

12

14

16

2 4 6 8 10 12

% O2 en gas de chimenea

% A

ho

rro

d

e co

mb

ustib

le

Fuente: Uso Racional de Energía: Manual para consultores y expertos, CDG – PAE/MEM, Perú, 1999

Gráfico No. Gráfico No. 4.4.22.2.2Ahorro de gas natural al reducir el Ahorro de gas natural al reducir el

exceso de aire al 10%exceso de aire al 10%

Temp. gas

500°C

400°C

200 °C

300°C

.

0 2 4 6 8

10 12 14 16 18

1 3 5 7 9 11

% O2 en gas de chimenea

% A

horro d

e c

om

bust

ible

Fuente: Uso Racional de Energía: Manual para consultores y expertos, CDG – PAE/MEM, Perú, 1999

4.2.2. Reemplazar quemadores4.2.2. Reemplazar quemadores

SISTEMA ON-OFF SISTEMA MODULANTE

Pot

enci

a

Pot

enci

a

Tiempo Tiempo

Off

On

Fuente: Uso Racional de Energía: Manual para consultores y expertos, CDG – PAE/MEM, Perú, 1999

Gráfico No. 4.2.3Sistemas de quemadores de calderas

4.2.3. Reducir la presión del 4.2.3. Reducir la presión del vaporvapor

A medida que la presión del vapor en A medida que la presión del vapor en una caldera se incrementa, también una caldera se incrementa, también aumentan las pérdidas de energíaaumentan las pérdidas de energía..

A veces es posible reducir la presión de A veces es posible reducir la presión de vapor a un nivel compatible con las vapor a un nivel compatible con las necesidades de temperatura del usuario necesidades de temperatura del usuario y con el diseño de las instalaciones de y con el diseño de las instalaciones de distribución de vapordistribución de vapor..

Gráfico No. Gráfico No. 4.24.2.4.4Efecto de la presión de vapor en el Efecto de la presión de vapor en el

rendimientorendimientoGráfico No. 4.1.4

Efecto de la presión de vapor en el rendimiento

51

51,1

51,2

51,3

51,4

51,5

51,6

51,7

51,8

51,9

52

80 90 100 110 120 130 140 150 160 170

Presión de vapor (psig)

Ren

dim

ient

o (k

g va

por/

galó

n)

Fuente. Fuente: Uso Racional de Energía: Manual para consultores y expertos, CDG – PAE/MEM, Perú, 1999

Si la reducción es excesivaSi la reducción es excesiva

Incremento del arrastre de humedad en la Incremento del arrastre de humedad en la caldera.caldera.

EExxccesivas velocidades en las tuberías esivas velocidades en las tuberías existentes.existentes.

Funcionamiento inadecuado de trampas Funcionamiento inadecuado de trampas ee instrumentos sensibles a la temperatura.instrumentos sensibles a la temperatura.

Menor transferencia de calor en los equipos Menor transferencia de calor en los equipos usuarios de vapor.usuarios de vapor.

Pérdida de rendimiento en equipos accionados Pérdida de rendimiento en equipos accionados por vapor.por vapor.

4.2.4. Reducción de la 4.2.4. Reducción de la formación de depósitosformación de depósitos

En una caldera pueden formarse depósitos En una caldera pueden formarse depósitos tanto en el lado del agua como en el lado de tanto en el lado del agua como en el lado de los gases.los gases.

Una calidad pobre del agua afecta la Una calidad pobre del agua afecta la “performance” de la caldera de dos maneras:“performance” de la caldera de dos maneras: Se requiere una mayor purga dando como resultado Se requiere una mayor purga dando como resultado

mayores pérdidas de calor.mayores pérdidas de calor. Los depósitos de sales (caliche) en los tubos, Los depósitos de sales (caliche) en los tubos,

constituye una barrera a la transferencia de calor constituye una barrera a la transferencia de calor gases-agua.gases-agua.

Gráfico No. 4.2.5Gráfico No. 4.2.5Incremento del consumo de petróleo por Incremento del consumo de petróleo por acumulación de suciedad en los tubosacumulación de suciedad en los tubos

Gráfico No. 4.1.5Incremento del consumo de petróleo por ensuciamiento de tubos

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4

Espesor de la capa (mm)

Aum

ento

del

con

sum

o de

pet

róle

o (%

)

Hollín

Incrustación normal

Fuente. Fuente: Uso Racional de Energía: Manual para consultores y expertos, CDG – PAE/MEM, Perú, 1999

4.2.5. Recuperar condensados 4.2.5. Recuperar condensados de vaporde vapor

El condensado normalmente retorna a una El condensado normalmente retorna a una temperatura de 70 a 90 ºC, y tiene una temperatura de 70 a 90 ºC, y tiene una cantidad de calor que puede ser aprovechada. cantidad de calor que puede ser aprovechada.

Si el condensado (que es esencialmente agua Si el condensado (que es esencialmente agua pura) se pierde; el agua de alimentación tiene pura) se pierde; el agua de alimentación tiene que ser tratada. que ser tratada.

El agua de alimentación que reemplaza a un El agua de alimentación que reemplaza a un condensado no aprovechado contiene condensado no aprovechado contiene impurezas que incrementan el régimen de impurezas que incrementan el régimen de purga y las pérdidas de calor asociados a purga y las pérdidas de calor asociados a dicha purga.dicha purga.

Gráfico No. Gráfico No. 4.24.2.6.6Ahorro de combustible por recuperación Ahorro de combustible por recuperación

de condensadode condensado

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 20 40 60 80 100 120

Recuperación de condensado (%producción de vapor)

Aho

rro

de p

etró

leo

(%) 90°C

80°C

70°C

Eficiencia caldera :80% Presión : 100 psig Combustible : Residual Temperatura amb. : 20 °C

100°C

Temp. Condensado

Fuente: Uso Racional de Energía: Manual para consultores y expertos, CDG – PAE/MEM, Perú, 1999

4.2.6. Uso del condensador 4.2.6. Uso del condensador de vaporde vapor

se utiliza para obtener agua caliente se utiliza para obtener agua caliente aprovechando los vapores residuales de baja, aprovechando los vapores residuales de baja, enfriándolos usualmente con agua fría.enfriándolos usualmente con agua fría.

Está formado por un depósito cilíndrico Está formado por un depósito cilíndrico vertical, con varias entradas y salidas:vertical, con varias entradas y salidas: Entrada de agua refrigerante.Entrada de agua refrigerante. Entrada vapor de baja presión.Entrada vapor de baja presión. Salida de agua condensada.Salida de agua condensada. Salida de incondensables.Salida de incondensables.

Gráfico No. Gráfico No. 4.24.2.7.7Torre para recuperación de calor por Torre para recuperación de calor por

condensación de vaporescondensación de vapores

Aguafría

Vapor

Vahos

Agua caliente

4.2.7. Usar vapor flash4.2.7. Usar vapor flash

El vapor flash ó revaporizado es un El vapor flash ó revaporizado es un vapor con las mismas características que vapor con las mismas características que un vapor vivo y se forma cuando un un vapor vivo y se forma cuando un condensado pasa de una presión a otra condensado pasa de una presión a otra inferior.inferior.

La cantidad de vapor flash obtenida será La cantidad de vapor flash obtenida será igual al exceso de calor latente del vapor igual al exceso de calor latente del vapor a la presión inferior.a la presión inferior.

Gráfico No. 4.2.8Gráfico No. 4.2.8Vapor flash formado de condensado Vapor flash formado de condensado descargado a presión atmosféricadescargado a presión atmosférica

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 20 40 60 80 100 120 140 160Presión en la trampa (psig)

% d

e V

ap

or

flash

form

ad

o

Fuente: Uso Racional de Energía: Manual para consultores y expertos, CDG – PAE/MEM, Perú, 1999

4.2.8. Reducción de fugas 4.2.8. Reducción de fugas de vaporde vapor

Tabla No. 4.2.2Tabla No. 4.2.2Pérdidas de vapor por fugasPérdidas de vapor por fugas

Según longitud del penacho de vapor Según el tamaño de orificio

(vapor a 100 psig)

Longitud (m) Kg/h Orificio (pulg) Kg/h

0,50 6 1/8 21

0,75 11 3/16 48

1,00 16 ¼ 77

1,25 26 3/8 186

1,50 38 ½ 318

1,75 66

2,00 104

2,25 161

Fuente: Uso Racional de Energía: Manual para consultores y expertos, CDG – PAE/MEM, Perú, 1999

4.2.9. Mantenimiento de 4.2.9. Mantenimiento de trampas de vaportrampas de vapor

Selección del tipo adecuado de trampa para Selección del tipo adecuado de trampa para el servicio requerido.el servicio requerido.

Diseño adecuado de las tuberías de drenaje Diseño adecuado de las tuberías de drenaje de condensado.de condensado.

Uso de filtros de protección para las trampas.Uso de filtros de protección para las trampas. Revisiones periódicas del funcionamiento de Revisiones periódicas del funcionamiento de

trampas y limpieza de filtros.trampas y limpieza de filtros. Establecer el mantenimiento necesario para Establecer el mantenimiento necesario para

conservar el sistema trabajando en las conservar el sistema trabajando en las condiciones óptimas.condiciones óptimas.

4.2.10. Mejorar el aislamiento4.2.10. Mejorar el aislamiento

Típicamente las calderas y sistemas de vapor Típicamente las calderas y sistemas de vapor en el país trabajan a una presión de 100 a 150 en el país trabajan a una presión de 100 a 150 psig, psig, dondedonde las instalaciones desnudas tiene las instalaciones desnudas tiene temperaturas temperaturas entreentre 155 a 170 ºC aprox 155 a 170 ºC aprox..

SSe crean gradientes de temperatura con el aire e crean gradientes de temperatura con el aire exterior que producen pérdidas de energíaexterior que producen pérdidas de energía..

El aislamientoEl aislamiento permitirá evitar que aprox permitirá evitar que aprox.. un un 90% de la energía se pierda innecesariamente90% de la energía se pierda innecesariamente..

EEs muchas veces suficiente y adecuado usar s muchas veces suficiente y adecuado usar aislamiento de fibra de vidrioaislamiento de fibra de vidrio..

Tabla No. 4.2.3Ahorro por mejora de aislamiento

 Fuente: Auditoria energética Hospital de apoyo III Cayetano Heredia Piura ESSALUD

Item Descripción Unidad Unidad S.I.

1 Calor dejado de perder 109 633 333 kcal/año 458 706 MJ / año

2 Poder Calorífico inferior D2 33 000 kcal/gal 138 MJ / año

3 Ahorro de combustible 2 990 gal/año 11,32 m3 / año

4 Ahorro económico 3 260 US$/año 3 260 US $ / año