ahorro de energia en calderas

1. Ahorro de Energía en
Calderas
MEXICO

2. Caldera Tubos de Fuego
Electricidad
Agua
Combustible
Purgas
Vapor a presión
Gases

3. Seguridad
Eficiencia
Ecología

4. Seguridad
Eficiencia
Ecología

6. Eficiencia
Caldera eficiente
Combustible adecuado
Combustión adecuada
Costo del vapor
MANTENIMIENTO

7. Caldera Eficiente
Consumo de combustible en una caldera:
Ejemplo: Caldera 300 hp
Gas Natural
10 hr operación diaria
365 días al año
Consumo de gas natural: $ 99 usd/hr para caldera de 300 hp
Ref. 32.5 usd/Giga Cal.
Efic. 82.5% para gas natural al 100% carga
$ 99*10*365= 361,350 usd / año
Costo de una caldera nueva*: $ 147,000 usd  2.5 veces por combustible/año

8. Caldera Eficiente
 Número de pasos en los gases de combustión
 Eficiencias: 80-84% Gas; 84-87% Comb. Líquidos
 Quemador de alta modulación HTD 10:1 o 8:1
 Facilidad de inspección y mantenimiento
 Tecnología de punta
 Controles, mediciones

10. Combustible adecuado
Combustibles Sólidos: Tales como carbón mineral,
coke, hulla, azufre, leña, paja, aserrín, brea, bagazo de
caña.
Combustibles Líquidos: Gasolina, petróleo, alcoholes,
aceites ligeros o pesados, etc.
Combustibles Gaseosos: Como gas natural, gas L. P.,
gas de coke, hidrogeno, etc.
Los combustibles más usados en calderas paquete
son el Gas natural, Gas L.P., Combustoleo (Oil #6) y
Diesel (Oil #2)

11. PODER CALORÍFICO
Gas Natural 8,990 kcal/m³
Gas L.P. 11,000 kcal/lt
Diesel 9,220 kcal/lt
Combustóleo 10,520 kcal/lt
EQUIVALENCIAS DEL CABALLO CALDERA
1 CC = 15.65 kg/hr CANTIDAD DE
VAPOR
1 CC = 34.5 lb/hr
1 CC = 8,435.5 kcal/hr CANTIDAD DE
ENERGÍA
1 CC = 33,473 Btu/hr
PRECIOS
Gas Natural 32.49 $/Gcal
Gas L.P. 0.42 $/lt
Diesel 0.49 $/lt
Combustóleo 0.27 $/lt
De acuerdo a ASME
Valores para combustibles mexicanos
Precios promedio en México

12. GAS NATURAL
CC EFICIENCIA *
100% carga
CONSUMO
m³/hr
CONSUMO
ft³/hr
COSTO
$/hr
60 80.1 70.29 2,482.13 20.48
70 81.7 80.39 2,839.11 23.42
80 81.8 91.77 3,240.73 26.74
100 82.2 114.15 4,031.20 33.26
125 81 144.80 5,113.65 42.19
150 82.1 171.43 6,054.17 49.95
200 82.7 226.92 8,013.66 66.11
250 81.3 288.54 10,189.57 84.06
300 82.5 341.21 12,049.63 99.41
350 82.5 398.08 14,057.90 115.98
400 82.2 456.60 16,124.80 133.03
500 83.1 564.57 19,937.71 164.48
600 83.5 674.24 23,810.64 196.44
700 83.6 785.67 27,745.85 228.90
800 83.5 898.99 31,747.52 261.91
Eficiencias de caldera de cuatro pasos CB

13. DIESEL
CC EFICIENCIA*
100% carga
CONSUMO
lt/hr
CONSUMO
ft³/hr
COSTO
$/hr
60 83.8 65.51 2,313.35 31.90
70 85.4 74.99 2,648.35 36.52
80 85.6 85.51 3,019.61 41.64
100 85.8 106.63 3,765.72 51.93
125 84.8 134.86 4,762.66 65.68
150 85.8 159.95 5,648.58 77.90
200 86.5 211.54 7,470.49 103.03
250 85 269.09 9,502.90 131.06
300 85.6 320.65 11,323.55 156.17
350 86.2 371.48 13,118.85 180.93
400 85.9 426.04 15,045.33 207.50
500 86.9 526.42 18,590.25 256.38
600 87.2 629.53 22,231.55 306.60
700 87.4 732.77 25,877.46 356.89
800 87.3 838.41 29,608.12 408.34
Eficiencias de caldera de cuatro pasos CB

14. COMBUSTÓLEO
CC EFICIENCIA*
100% carga
CONSUMO
lt/hr
CONSUMO
ft³/hr
COSTO
$/hr
60 83.8 57.41 2,027.48 15.74
70 85.4 65.73 2,321.08 18.01
80 85.6 74.94 2,646.47 20.54
100 85.8 93.46 3,300.37 25.61
125 84.8 118.20 4,174.11 32.40
150 85.8 140.18 4,950.56 38.42
200 86.5 185.40 6,547.33 50.81
250 85 235.84 8,328.59 64.64
300 85.6 281.02 9,924.25 77.02
350 86.2 325.58 11,497.70 89.23
400 85.9 373.39 13,186.12 102.34
500 86.9 461.37 16,292.98 126.45
600 87.2 551.73 19,484.31 151.22
700 87.4 642.22 22,679.67 176.01
800 87.3 734.80 25,949.32 201.39
Eficiencias de caldera de cuatro pasos CB

15. Base
Diesel
Base
Gas L.P.
Base
Gas Natural
Base
Combustoleo
Diesel 100% 133% 156% 203%
Gas L.P. 75% 100% 117% 152%
Gas Natural 64% 85% 100% 130%
Combustoleo 49% 66% 77% 100%
Resumen de costos por utilizar diferentes tipos de combustibles

16. Combustión adecuada

17.  Calor
 Combustible
 Oxígeno
 Para iniciar la
combustión se
requiere
Teoría de la Combustión

18.  Tiempo
 Temperatura
 Turbulencia
 Para soportar
La combustión
se requiere
Teoría de la Combustión

19. Oxígeno abundante Combustible pobre
CO2
N2
O2
H2
O CO
 Qué pasa con una combustión
desequilibrada?

20. Oxígeno pobre Combustible abundante
CO2
N2
H2O CO
20
 Qué pasa con una combustión
desequilibrada?

21.  Presiòn
baromètrica
 Temperatura
ambiente del
aire
 Aire de
ventilaciòn
 Què afecta la
combustiòn?
Teoría de la Combustión

22. Costo del vapor
Caldera a gas natural
Caldera
Pérdidas por radiación
Pérdidas por chimenea
2 %
17.5%
Cuarto
de calderas
Radiación tanque de condensados
Calentamiento aire de combustión
Condensado no retornado
Calentamiento agua de repuesto
Purgas de la caldera
1.3 %
0.2 %
0.3 %
1.2 %
0.2 %
Planta
Fugas de vapor
Trampeado deficiente
Radiación en válvulas y tuberías
0.5 To 4.0 %
Up To 10 %
Energía útil
63.3 To 75.8 %
22
100 %
del
combustible

23. Costo del vapor
Factores de costo promedio del vapor
Mantenimiento
10%
Combustible
74%
Equipo
9.75%
Electricidad
2.5%
Purgas
1.5%
Agua
.75%
Químicos
.5%
Factores totales de costo por 454 kg de vapor

24. Dólares/año a 7 kg/cm²
Diámetro
equivalente
de orificio
1/16”
1/8”
1/4”
1/2”
tons/año de
pérdidas
de vapor
52.450
209.810
838.429
3,353.661
Costo de vapor por 454 kg
$5.00 $7.50 $10.00
$578 $867 $1,156
$2,313 $3,469 $4,625
$9,242 $13,863 $18,484
$36,967 $55,451 $73,934
Factores de costo para otras presiones de vapor
1.12 kg/cm² -. 26 3.5 kg/cm² - .56 10.5 kg/cm² - 1.43
14 kg/cm² - 1.87 21.1 kg/cm² - 2.74 42.2 kg/cm² - 5.35
Costo de fugas de vapor

27. MANTENIMIENTO
 Biografía del equipo en el cuarto de calderas
 Mantener escritos los procedimientos de
operación
 Es un deber la limpieza general
 Mantener los equipos eléctricos limpios
 Mantener el suministro de aire fresco adecuado
 Tener un registro preciso del consumo de
combustible
Mantenimiento adecuado de una caldera

28. MANTENIMIENTO
Mantenimiento adecuado de una caldera
 Establecer un programa regular
 Utilizar una hoja de registro
 SEGURIDAD – SEGURIDAD - SEGURIDAD

34. Tubos de fuego
gases calientes
Transferencia de calor

35.  Regla general:
Un incremento de 22 °C en
la temperatura de la
chimenea (a un determinado
régimen de carga) resulta
en una disminución de 1%
en la eficiencia del equipo.

36. Tubos de fuego
gases calientes
Transferencia de calor

37. 0.15
0.317
0.635
0.9525
1.27
15%
20%
39%
55%
70%
Espesor de la
incrustación
(cm)
Incremento
en el consumo
de combustible
Basado en incrustación de calcio y magnesio

38. SEÑALES DE ALARMA

39.  EXCESO DE HUMO NEGRO EN
LA CHIMENEA
Problemas de combustión
Requiere carburación, exceso de combustible
Oxígeno pobre Combustible abundante
CO
2
N2
H2O CO

40.  EXCESO DE HUMO BLANCO EN
LA CHIMENEA
Problemas de combustión
Requiere carburación, exceso de aire
Oxígeno abundante Combustible pobre
CO2
N2
O2
H2
O CO

41.  VAPOR O HUMO BLANCO EN LA
CHIMENEA
Fuga de agua en los fluxes
Tubo rolado y
doblado
Tubo rolado y
flanqueado
Enfriamiento
del extremo
del tubo
Tubo rolado y
soldado
Enfriamiento
del extremo
del tubo
Enfriamiento
del extremo
del tubo

42.  ALTA TEMPERATURA DE GASES EN
LA CHIMENEA
Más de 80° arriba de la temperatura del vapor
Más de 260°
Termómetro
de chimenea

43.  BAJA TEMPERATURA EN AGUA DE
ALIMENTACION
Debajo de 60°C

44.  PARPADEO DE FLAMA
Mala carburación
Baja presión de aire o combustible

45.  RUIDO EXCESIVO EN MOTOR
VENTILADOR
Vibración
Baleros en mal estado
Desbalanceo del impulsor

46.  REQUEMADO DE PINTURA ENTAPA
TRASERA
Sellos en mal estado o mal colocados
Problemas con refractario

47.  FALTA DE AGUA EN CRISTAL DE
NIVEL
ALARMA ROJA ALARMA ROJA
Apagar caldera
No meter agua a caldera

48.  FUGA DE AGUA EN TAPA FRONTAL
TRASERA
Aflojamiento de fluxes

49. CONSUMO EXCESIVO DE ACEITE EN EL
DEPOSITO DEL COMPRESOR.
 Falta de empaque (Fibra) en el deposito
Aceite del
compresor
Mirilla de nivel
de aceite
Separador de
tela de acero
Aire al quemador
Aire y aceite de la
descarga del
compresor

50. BAJA TEMPERATURA DEL COMBUSTIBLE
LIQUIDO (COMBUSTOLEO).
 Trampeado deficiente, (revisión y/o cambio de la
trampa).
Lectura de la
temperatura del
combustoleo.

51. VARIACION EN LA TEMPERATURA DEL
COMBUSTIBLE LIQUIDO
(COMBUSTOLEO).
 Falla en el regulador de vapor del precalentador de
combustible (cambio del regulador y/o del diafragma).
Precalentador de
vapor
Regulador de
vapor

52. PRESENCIA DE CHISPORROTEO EN LA
FLAMA (PEQUEÑAS “CHISPAS” AMARILLAS,
ALREDEDOR DE LA FLAMA).
 Mala atomización. Revisar
temperatura del combustible, presión
del aire del compresor.
Registro de la
presión del
aire para
atomizar el
combustible

53. FORMACION DE ESCORIA EN EL
HOGAR.
 Revisar temperatura del combustible y presión del
aire de atomización. Ajustar la carburación.
Sistema de
compresión
de aire

54. ELEVADA EMISION DE NOx, EN LA
CHIMENEA.(ARRIBA DE LO ESTABLECIDO
POR LA NORMA).
 Ajustar la carburación (exceso de aire).
 Revisión de la temperatura, presión y flujo de combustible al quemador.
 Considerar la posibilidad de atomizar el combustible con aire de “planta”.
Modulo de
compresión de
aire para
atomización del
combustible

55.  Daño en la bomba de alimentación.
 Revisión de válvulas de alimentación, checks y filtros.
Daño en impulsores y
partes internas
debido a la cavitación
LENTA RECUPERACION DE NIVEL DE
AGUA EN LA CALDERA.

56. CONTINUOS CORTES DE BAJO NIVEL
DE AGUA EN LA CALDERA.
 Revisar tratamiento de agua.
 Reajuste de puntos de arranque y paro de la bomba de
alimentación de agua
 Control adecuado de los picos en las demandas de vapor del
proceso.
Nivel
de
SDT
en
caldera
0 12 24
Tiempo en horas
Máximo nivel de SDT
Nivel promedio
de SDT

57. Ahorro de Energía en Calderas
MEXICO
Muchas Gracias