Consumo energético en sistemas de combustión

01/08/2014
En procesos productivos donde se encuentran inmersos los sistemas de combustión industrial, generalmente el consumo de combustible puede llegar a ser uno de los ítems más relevantes dentro de los costos; más aún si estos sistemas presentan una operación ineficiente que favorecen el incremento de dichos costos. Ante esta posible operación ineficiente, si no existe un monitoreo asociado o un análisis de los parámetros de operación, el proceso productivo contribuirá al incremento en la facturación por consumo de combustible.

Debido a que el manejo en los costos productivos de esta importante etapa del proceso industrial resulta ser crítico, el desafío que hoy existe en la operación de estos sistemas de combustión es apuntar hacia una optimización energética, con el objetivo de reducir los consumos actuales de combustibles, aumentar la productividad, apoyar la gestión preventiva del mantenimiento e incrementar las utilidades del proceso.

Un sistema de combustión industrial permite liberar la energía contenida en los combustibles y, para utilizarla en forma de calor, debe ser transmitida -directa o indirectamente- al proceso productivo mediante la transferencia de calor. Al conocer cómo se realiza la combustión y la transferencia de calor, el concepto de "Eficiencia Energética" cobra mucho énfasis. En la práctica, no es posible utilizar el 100% de la energía contenida en los combustibles, ya que hay pérdidas de energía en ambos procesos mencionados.

En la búsqueda de la optimización energética para los sistemas de combustión, se pueden monitorear algunas variables, como consumos de combustibles, parámetros y emisiones producto de la combustión industrial, razón de cantidad de producto terminado por unidad de combustible utilizado, la razón de energía consumida v/s la energía útil transferida en un proceso productivo, etc., que a su vez corresponden a las principales variables de un gerenciamiento de activos en un proceso productivo.

Reduciendo los costos de operación

Para reducir los costos de operación por consumo de combustible, el criterio principal es aprovechar de la mejor manera posible la energía contenida en ellos. Para esto se dispone actualmente de quemadores de operación modulante con tecnología de Alto Turndown y Bajas Emisiones contaminantes, sistemas de control aire/combustible, sistemas economizadores & recuperación de calor, entre otros.

Los quemadores industriales de alto Turndown y Bajas Emisiones contaminantes mantienen en todo su rango de potencia parámetros de combustión idóneos, y permiten exigir mecánicamente al máximo el proceso de liberación de energía contenida en los combustibles líquidos o gaseosos disponibles en el mercado y, a la vez, generan un mínimo de emisiones contaminantes por debajo de la norma vigente.

Complementariamente, se puede llevar a cabo la implementación de sistemas de control de la combustión industrial del tipo "Linkageless" (variable independiente en la relación aire/combustible), lo que nos permite un mejor desempeño de los sistemas de combustión industrial, evitando las ineficiencias asociadas a perturbaciones mecánicas presentes y logrando una mayor precisión en el control de la relación aire/combustible.

Los diseños actuales de las calderas generadoras de vapor o agua caliente de espalda húmeda, han sido optimizados para conseguir un mejor equilibrio en la superficie de transferencia de calor disponible, tanto para la sección de transferencia por radiación como para la sección de transferencia por convección. También garantizan valores muy elevados en la razón de energía consumida v/s la energía útil transferida en un proceso productivo (disminuyendo las pérdidas).

Ahora bien, la energía residual contenida en los gases de combustión, puede ser perfectamente recuperada con equipos adicionales al principal sistema de combustión, como lo son los equipos economizadores u otros sistemas recuperadores de calor residual disponibles para las salas térmicas.

El reflejo de estas mejoras se muestra por la eficiencia alcanzada, determinada por la temperatura de salida de los gases de combustión, la carga de mezcla en el fogón (potencia de la caldera) y los parámetros de emisión de la combustión.

Estas nuevas tecnologías son generalmente implementadas en nuevos proyectos, pero también pueden ser consideradas para proyectos de mejoras donde se busque optimizar la operación de sistemas existentes y reducción de emisiones contaminantes. La evaluación de este tipo de proyectos, donde se busque optimización energética en sistemas de combustión, por lo general y dependiendo de cada caso, presenta tasas de retorno de inversión muy atractivos que suelen ser inferiores a 1 año de operación, lo que genera ahorros significativos en los costos de un proceso productivo.

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