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SANTA FE DE BOGOTA D. C.
13 de Mayo de 2016
Teléfono: (57 - 5) 3600066
Correo: [email protected]
Dirección: Vía 40 No 54-299.
Barranquilla - Colombia.
USO EFICIENTE DEL AGUA Y DE LOS
PORTADORES ENERGÉTICOS (GAS
NATURAL, ENERGÍA ELECTRICA) EN EL
CICLO AGUA – VAPOR DE UNA CALDERA
ACUATUBULAR DE PRODUCCCIÓN 75000
LB/HR
RELATOR: JOSE MANUEL AVENDAÑO S.
I.E. GRACETALES LTDA
PANORAMA CLIMÁTICO MUNDIAL
1) Calentamiento Global
• Desde 1880 la temperatura media de la superficie terrestre ha subido
cerca de 1,4 grados Fahrenheit (0,8 grados Celsius), una tendencia
que está impulsada en gran medida por el aumento del dióxido de
carbono y otras emisiones producidas de la mano del hombre en la
atmósfera del planeta.
Fuente: NASA
• En la cumbre de Paris del año 2015, todos los países del mundo han
aprobado el mismo horizonte: evitar que suba la temperatura más de
2
C y buscando que no suba más de 1,5
C.
Aumento de la Temperatura Global vs. Emisiones de CO2
Fuente: Wikipedia
¿QUÉ CONCENTRACIÓN DE CO2 PRODUCIRÁ UN
AUMENTO DE 2ºC EN LA TEMPERATURA MEDIA
GLOBAL?
• Si la estabilización de gases de efecto invernadero se hace a 550
ppm CO2e (475 ppm CO2) el riesgo de superar los 2ºC se
cuantifica entre el 68% y el 99%.
• Se reduce notablemente, de 26% a 78%, si la estabilización es a
450 ppm CO2e (400 ppm CO2).
• Pero hay que reducir la concentración a un nivel de 400 ppm CO2e
para alcanzar cierta seguridad de no exceder el límite. En ese
caso la probabilidad se sitúa en el intervalo de 2% a 57%, con un
valor medio de 27%.
• El riesgo bajaría mucho, al 8% de media (entre 0 y 31% máximo),
si los gases se estabilizaran a 350 ppm CO2e. Fuente: IPCC
• Todos los países, todas las organizaciones y todas las personas
tenemos que realizar las acciones coherentes con el gran objetivo
global que señala el acuerdo: lograr que la temperatura del planeta
no suba más de 1,5
C.
REALIDAD
Picos de 406 ppm y promedios por encima de 400 ppm de CO2
¿QUÉ PODEMOS HACER?
Las mayores esperanzas de la reducción de emisiones de CO2 están
puestas en: La eficiencia energética y la introducción de fuentes de
bajo carbono.
Fuente: IEA/UNIDO 2008
“La Eficiencia Energética, es una respuesta al cambio climático
que no podemos eludir”
• A nivel mundial, la energía de la industria
representa:
• 40% del uso de electricidad
• 77% del uso del carbón y sus derivados
• 37% del uso de gas natural y
• 1/3 de las emisiones de CO2
• La Industria tiene el potencial de reducir entre el
26 y 32 % de su intensidad de energía y
emisiones, resultando en una reducción entre el
8 y 12% de la energía total usada y de sus
emisiones de CO2
Fuente: IEA, 2006 and 2007
• La eficiencia energética es el
modo más rápido, económico y
limpio de reducir nuestro consumo
energético y reducir así las
emisiones de gases de efecto
invernadero para cumplir los
objetivos de la cumbre de Paris.
2) Agotamiento del agua Dulce
Causas:
• El cambio climático.
• La contaminación en aguas residuales,
pesticidas agrícolas y desecho
industriales desembocan en ríos y napas
subterráneas.
• El uso inadecuado.
• De acuerdo con el borrador del reglamento
Técnico de calderas de Colombia, hay
instaladas en el país mas de 15.000
calderas, a las cuales se les podrá aplicar
técnicas de eficiencia para disminuir las
emisiones de gases de efecto invernadero
y una modernización al sistema de
tratamiento del agua con el fin de hacer un
mejor uso de este recurso.
• GRACETALES LTDA es un organización dedicada a la fabricación y
comercialización de aceites y grasas vegetales comestibles, ubicada
en la ciudad de Barranquilla. Se encuentra dividida en dos secciones
productivas: Refinería y Empaques. La primera tiene como función la
refinación de la palma cruda y la soya cruda, la segunda se encarga
del llenado de los mismos con los productos procesados en la
refinería.
• DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA
• GRACETALES LTDA es una compañía que soporta su actividad
productiva con energéticos primarios provenientes de fuentes fósiles
como el gas natural y la energía eléctrica, éstas son transformadas a
través del proceso productivo según conveniencia, en otros tipos de
energía como mecánica (accionamiento de motores y dispositivos) y
térmica (vapor, agua caliente, agua fría).
DIAGRAMA ENERGÉTICO PRODUCTIVO
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE GENERACIÓN DE
VAPOR
• CALDERA:
• Marca: NEBRASKA BOILER COMPANY
• Fecha de construcción: 11-05-1993
• Capacidad: 75.000 Lbs/Hora.
• Presión de Diseño: 300 PSI
• Presión de operación inicial: 250 PSI
• Presión de operación Actual: 205 PSI
• Presión de operación Meta: 180 PSI
• Exceso de aire recomendado: 10%
• Marca del Quemador: TODD COMBUSTION INC
II ENCUENTRO DE USUARIOS DE CALDERAS:
RESUMEN DE LAS MEDIDAS APLICADAS HASTA EL
AÑO 2013 AL SISTEMA DE VAPOR Y GAS NATURAL
Recuperación de Pérdidas de calor por aislamiento en tuberías y
tanques
Recuperación de Pérdidas por fugas de vapor
Survey de Trampas de Vapor
Disminución de la Presión de generación de Vapor
Control Automático de Combustión Calderas
Uso de Variador de Velocidad en Blower Calderas.
Uso de Variador de Velocidad en la Bomba de agua de
alimentación de la Caldera.
Recuperación de Condensados.
Aumento de la temperatura del Agua de Alimentación de la Caldera.
-8,000,000
-7,000,000
-6,000,000
-5,000,000
-4,000,000
-3,000,000
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13
En
erg
ia (
m3
)
Fecha
Gráfico de Tendencias de Consumo Gas Natural Mensual
Consumo acumulado m3
10.455.710 m3 GN ahorrados $ (4.334.731.392) millones de pesos ahorrados 19.677.018 millones de kg de CO2 dejados de emitir a la atmosfera
UN RETO "INALCANZABLE":
REDUCCIÓN DE LAS PURGAS
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
• Calidad agua de reposición (agua acueducto): dureza, sales
disueltas, parámetros variables.
• Pretratamiento existente en planta: Suavizador.
• Tratamiento Químico Convencional: 3 productos. Incompatibilidad
y toxicidad.
• Alta conductividad en agua de caldera, formación de lodos.
• Alta Variabilidad operacional.
• Como consecuencia de todo lo anterior, Promedio de Purgas
cercano al 17%.
METODOLOGÍA UTILIZADA
“Guía con base en la norma ISO 50001”
Gestión Energética en Gracetales.
Sistema de Gestión Energética optimización en el uso
eficiente de la energía rentabilidad en la reducción de los
costos energéticos.
• Potenciales de ahorro por Reducción del Consumo Agua en el
Consumo de Gas Natural y Energía Eléctrica.
• Gráficos de Dispersión.
• Análisis de Regresión Lineal
CARACTERIZACIÓN ENERGÉTICA DEL SISTEMA
DE GENERACIÓN DE VAPOR
GRÁFICO DE DISPERSIÓN, ELABORADO CON LOS DATOS DEL
CONSUMO DE AGUA VERSUS GENERACIÓN DE VAPOR DEL
AÑO 2013.
y = 0.7111x + 130.59 R² = 0.6389
0
50
100
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C
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Generacion de Vapor en Toneladas
Vapor vs Consumo de Agua
FILTRADO DE LOS DATOS
DESVIACIÓN ESTANDAR: 28
FILTRO: 1,5 DESVIACIONES ESTANDAR
y = 0.7111x + 130.59 R² = 0.6389
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Generacion de vapor en Toneladas
Vapor Vs Consumo de agua
Linea Base diaria del consumo de agua en M³
Número de datos:360
Fiabilidad: 88%
Indice de correlación: 0.8526
y = 0.7958x + 104.28 R² = 0.8526
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Generacion de vapor en Toneladas
Linea base Filtrada Generacion de Vapor Vs Consumo de agua
• Y = consumo teórico de agua para una generación dada de vapor en
Metros Cúbicos.
• X = generación de vapor en Toneladas.
• 0.795 = pendiente de la ecuación, característica tecnológica de la
caldera asociada al consumo de agua.
• 104.2 = Metros cúbicos de agua no asociadas a la generación de vapor,
que se pierden en formas de purgas. Este es el parámetro sensible de
ser mejorado.
• La línea base (LB) calculada es una referencia cuantitativa que
proporciona la base de comparación del desempeño energético.
LINEA META
Potencial de ahorro Mensual
6%- 579 M³ de agua/ Mes
Potencial de
ahorro
Estadístico, por
variabilidad
operacional
Potencial de ahorro diario
6%-19.3 M³ de agua/ día
DESCRIPCIÓN DE LA MEJORA
1. Instalación de un sistema de Purga Automática Continua
y de Fondo.
2. Optimización del sistema de tratamiento del agua mediante
la aplicación de una Tecnología De Aminas Microfílmicas
Termo-Resistentes, para la protección del todo el ciclo
agua – vapor.
Capacidad de producir trabajo útil de la corriente de calor de
las purgas.
Aplicación del Segundo Principio de la Termodinámica: todo
proceso real provoca la creación de entropía.
CALCULO DE LA EXERGÍA
EVALUACIÓN MENSUAL Y AHORROS
OBTENIDOS
EVALUACIÓN MENSUAL Y AHORROS
OBTENIDOS
EVALUACIÓN MENSUAL Y AHORROS
OBTENIDOS
EVALUACIÓN MENSUAL Y AHORROS
OBTENIDOS FEB 2014
EVALUACIÓN MENSUAL Y AHORROS
OBTENIDOS MARZO 2014
EVALUACIÓN MENSUAL Y AHORROS
OBTENIDOS ABRIL 2014
EVALUACIÓN MENSUAL Y AHORROS
OBTENIDOS MAYO 2014
EVALUACIÓN MENSUAL Y AHORROS
OBTENIDOS JUNIO 2014
EVALUACIÓN MENSUAL Y AHORROS
OBTENIDOS JULIO 2014
EVALUACIÓN MENSUAL Y AHORROS
OBTENIDOS AGOSTO 2014
EVALUACIÓN MENSUAL Y AHORROS
OBTENIDOS SEPTIEMBRE 2014
EVALUACIÓN MENSUAL Y AHORROS
OBTENIDOS OCTUBRE 2014
EVALUACIÓN MENSUAL Y AHORROS
OBTENIDOS NOVIEMBRE 2014
EVALUACIÓN MENSUAL Y AHORROS
OBTENIDOS DICIEMBRE 2014
EVALUACIÓN ANUAL Y AHORROS OBTENIDOS
DESCRIPCIÓN DEL AHORRO VALOR (COP)
Agua de purgas año 2014 $17.435.080,30
Energía Eléctrica por menos trabajo del motor de la bomba de agua de alimentación de la caldera, año 2014
$2.236.925
Gas Natural, por menor cantidad de purgas de la caldera, año 2014
$29.084.815
Cantidad de purgas ahorrada 4180 M³
EVALUACIÓN ANUAL Y AHORROS OBTENIDOS
DESCRIPCIÓN DEL AHORRO VALOR (COP)
Agua de purgas año 2015 $36.541.440
Energía Eléctrica por menor trabajo del motor de la bomba de agua de alimentación de la caldera, año 2015
$4.482.052
Gas Natural, por menor cantidad de purgas de la caldera, año 2015
$68.175.310
Cantidad de purgas ahorrada 7930 M³
CONCLUSIONES
Se obtuvo una reducción efectiva de las purgas del 4% durante el
primer año, (2014)
Se obtuvieron ahorros en agua potable de $ 17.435.080.
El ahorro en gas natural fue de $ 29.084.815
El ahorro en energía eléctrica fue de $2.236.925
El ahorro total en los portadores energéticos fue de $48’756.820.
Para el año 2015, los ahorros se duplicaron gracias al afinamiento
de los equipos de control:
Se obtuvieron ahorros en agua potable de $ 36.541.440
El ahorro en gas natural fue de $ 68.175.310
El ahorro en energía eléctrica fue de $ 4.482.052
El ahorro total en los portadores energéticos fue de $ 109.198.802
Estos ahorros no es posible obtenerlos con los productos
aplicados anteriormente, debido a la naturaleza misma del
producto, la cual obliga a aumentar los niveles de purga.
SISTEMA DE VÁLVULAS AUTOMÁTICAS PARA LA
PURGA DE FONDO
SISTEMA AUTOMÁTICO PARA LA PURGA
CONTINUA
•GRACIAS
POR SU
ATENCIÓN