Ahorro de energía térmica (IV)

ahorro de energía térmica

Sala de calderas (foto-rabe, pixabay)

Índice de entradas:

Cómo ahorrar energía en la industria (publicada el 29/8/2016)

El ahorro energético en tecnologías horizontales (I) (publicada el 5/9/2016)

Ahorro en climatización y refrigeración (tecnologías horizontales II) (publicada el 12/9/2016)

Ahorro de energía térmica  (tecnologías horizontales III)

– El ahorro de energía en proceso (26/09/2016)

En esta entrada es la tercera dedicada a las tecnologías horizontales y se tratarán los siguientes puntos:

– Generación y distribución de agua caliente

– Generación y distribución de vapor de agua

– Hornos

Una medida de ahorro térmico evidente es la utilización de energía solar térmica, pero no se tratará en este artículo.

Ahorro energético en tecnologías horizontales (III)

Comenzamos en este apartado a analizar las tecnologías que proporcionan energía térmica para los distintos usos de una fábrica.

El tipo de combustible utilizado constituye un factor importante a tener en cuenta. Aunque no tenga relación directa con el ahorro de energía, en el fondo estamos hablando de sostenibilidad.

Será mejor utilizar combustibles que contaminen lo menos posible. El gas natural por delante del gasóleo (o fuel) y este por delante del carbón, la tecnología más contaminante. El caso del fuel añade el consumo energético del traceado necesario para calentar el combustible.

Por supuesto, el combustible más sostenible es cualquier tipo de biomasa, por tratarse de un recurso renovable.

No se va a hablar aquí de las tecnologías renovables, que constituyen, por definición, el recurso energético ideal cuando es económicamente viable.

Nunca se debería utilizar energía eléctrica para el calentamiento.

Como norma general, nunca debería usarse energía eléctrica para calentar un fluido.

Hay que pensar en términos de energía primaria. La lógica indica que quemar un combustible para obtener energía eléctrica y usar está para calentar después no tiene demasiado sentido.

GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE AGUA CALIENTE

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Conductos en sala de calderas (jmviglino, pixabay)

55 Ajuste de la combustión. Reducción del exceso de aire

En las operaciones normales de mantenimiento, deben realizarse ajustes de la combustión.

La mejora en la combustión se puede conseguir accediendo a la mejor tecnología disponible, por cambio de quemador. Es una opción cara, interesante con quemadores muy antiguos (más de 20 años).

Los técnicos especialistas controlan los parámetros de la combustión, vigilando que no haya un gran exceso de oxígeno. Lo ideal es conseguir el exceso de oxígeno necesario mínimo para que no se produzca CO.

56 Cambio de quemadores de gasóleo a gas natural, si es posible

En este cambio influyen principalmente razones medioambientales, puesto que el gas natural contamina menos. Además, el gasóleo es más caro que el gas natural, lo que permite interesantes ahorros económicos.

Siempre es posible cambiar el quemador de gasóleo por uno de gas natural en una caldera. El mayor problema que puede presentarse es la imposibilidad de hacer llegar gas natural a la instalación a un precio razonable.

57 Aislamiento de las tuberías de distribución de agua caliente

Este punto reviste especial importancia cuando las longitudes de tuberías son considerables desde el centro de generación de agua caliente hasta el punto de consumo. Esta situación es muy habitual en las fábricas más grandes.

Una medida preventiva de bajo coste es la utilización de una cámara termográfica para comprobar que no hay fugas ni defectos de aislamiento.

58 Eliminación de fugas de agua

Los circuitos de agua caliente de calefacción suelen ser cerrados. No obstante, siempre tienen una entrada para la reposición de agua. Si un circuito de agua tiene fugas continuas, aparte de la reposición de agua con agua de red (tratada si es necesario), hay que calentarla.

Las fugas implican el calentamiento de agua que está a la temperatura ambiente, que suele estar bastante por debajo de la temperatura de retorno de la instalación.

59 Transformación de calentamiento eléctrico en térmico.

Como decíamos al inicio, no se debe usar calentamiento eléctrico si existe la posibilidad de utilizar un combustible.

Si en el proceso de generación eléctrica el rendimiento es de un 35%, quemar 1 kWh de energía eléctrica se traduce en haber quemado (1/,035=) 2,86 kWh del contenido energético de un combustible.

Si utilizamos gas natural, por ejemplo, el calor contenido en el combustible se entrega con una eficiencia de más del 90%. Habremos quemado, por lo tanto, (1/0.9=) 1,1 kWh con un ahorro energético de 1,76 kWh (62 %).

GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE VAPOR DE AGUA

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Regulador de vapor (aitoff, pixabay)

60 Instalación de economizadores

Ahorro de energía térmica

Caldera de vapor de pequeña potencia sin economizador (escape a la atmósfera) (F. Arroyo)

Consiste en la instalación de un intercambiador de calor aire-agua que permite precalentar el agua de aportación de la caldera utilizando la energía contenida en los gases de escape.

Para grandes potencias, un economizador supone un interesante ahorro de energía térmica.

61 Aislar las tuberías de vapor y válvulas

Las tuberías, válvulas y tanques de vapor de una instalación industrial deben calorifugarse (aislarse) para evitar pérdidas de calor.

Además, debe verificarse que el aislamiento no presenta defectos o la existencia de fugas.

62 Precalentamiento del aire de combustión

Aprovechando el calor de los gases de escape, se precalienta el aire utilizado en la combustión. Este método puede aplicarse después de la instalación del economizador descrito antes.

La inversión es costosa y la transferencia de calor entre dos gases no es óptima, por lo que debe estudiarse bien su rentabilidad.

63 Recuperación del calor de las purgas.

En las calderas es preciso realizar purgas para eliminar componentes que pueden perjudicarla. Puesto que las purgas se hacen a gran presión, puede recuperarse ese calor.

La purga a alta presión puede expansionarse en un tanque de flash, permitiendo recuperar vapor a menor presión.

64 Eliminar fugas de vapor

Mediante cámaras termográficas pueden identificarse fugas que se deben evitar y corregir.

65 Mantenimiento de los purgadores

Tener fugas de vapor en los purgadores, uno de los problemas más frecuentes, puede reducir la eficiencia energética de las instalaciones hasta un 15%.

El sobredimensionamiento de los purgadores produce un consumo excesivo de energía.

66 Expansión del condesado de alta presión

De manera similar a las purgas de las calderas, el condensado producido a alta presión se puede expandir en tanques y suministrar a otros procesos que requieran menores presiones.

67 Recuperación de condensados a presión atmosférica

Se recuperan condensados a presión atmosférica cuando no pueden recuperarse a presión (que sería más eficiente). Se aprovechan los condensados para alimentar a la caldera de vapor.

El contenido energético de los condensados es de un 15% de la energía del vapor producido en la caldera. Se comprende el ahorro que supone el uso de estos condensados.

68 Estudiar sistemas de cogeneración

Los procesos intensivos en consumo de energía eléctrica y vapor, como el caso de papeleras y algunas industrias químicas, por ejemplo, deben estudiar la implantación de sistemas de cogeneración.

Debido a los cambios en la normativa y por los precios de la electricidad y del combustible, muchas de las instalaciones de cogeneración en España han parado, muchas de ellas, pioneras en este uso.

La Unión Europea a través de su Directiva de Eficiencia (2012/27/UE) quiere fomentar el uso de la cogeneración. La situación a este respecto en España es de parálisis, como en lo referente a las energías renovables.

69 Variadores de frecuencia en sistemas de bombeo y ventilación

La instalación de variadores de frecuencia en los sistemas de bombeo de vapor y de agua permiten grandes ahorros de energía eléctrica. El ajuste de la carga del motor a las necesidades reales hacen que la potencia absorbida se reduzca.

70 Reducir la presión de generación del vapor si es posible

Reduciendo la presión de generación, el vapor obtenido tiene menor contenido entálpico (de energía) por lo que el ahorro es muy importante.

Recomendación

Como es habitual en esta serie de entradas, siempre recomendamos la monitorización del consumo, en este caso, con caudalímetros de vapor.

El conocimiento de la cantidad de vapor que se consume a determinada presión permite calcular la eficiencia energética de todo el sistema. Esto permite registrar y corregir desviaciones de manera casi inmediata. Problemas que pueden llevar años produciéndose pueden corregirse de la noche a la mañana.

HORNOS

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Horno industrial (marcin049 pixabay)

Industrias del sector cerámico, textil y de alimentación requieren hornos para distintos procesos. Son hornos que suelen llevar alineados quemadores que garantizan una determinada temperatura en función de la pieza a fabricar o producir.

Repasamos algunas de las medidas de ahorro energético.

71 Asegurar la estanqueidad del horno

Las infiltraciones de aire generan una mayor necesidad de calentamiento.

72 Utilizar el horno a plena carga

Aunque la producción depende de la carga de pedidos, debe intentarse que la carga de los hornos esté lo más completa posible para optimizar el gasto de energía.

73 Puesta a punto y renovación de quemadores

En instalaciones muy antiguas vale la pena el cambio de calentadores, mucho más si son de gasoil y está accesible el gas natural.

En el resto de instalaciones hay que hacer el ajuste de los quemadores para que los parámetros de combustión proporcionen el mayor rendimiento.

74 Recuperadores de calor

Los gases de salida del horno con gran contenido calórico pueden recuperarse para el precalentamiento de agua o para la generación de vapor. Es preferible que los intercambiadores sean de gas-agua para mejorar la transferencia de calor.

75 Operación en forma continua

La operación en forma continua, cuando es posible, reduce la necesidad de calentamiento del horno después de una parada o con funcionamiento a baja carga.

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Ahorro en climatización y refrigeración (tecnologías horizontales II) (publicada el 12/9/2016)

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