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CURSO TALLER INTERNACIONAL

INGENIERIA DE QUEMADORES A GAS NATURAL www.tecnigasinegenieros.com

Ing. HERNANDO GALVIS BARRERA I N G E N I E R A

www.tecnigasingenieros.com

C

• • • • • •

Combustión.

Equipos de Combustión.

Diseño de Quemadores Ingeniería Fabricación Quemadores Operación, Control y Seguridad de Quemadores Conversión de Quemadores al Gas Natural

COMBUSTION

COMBUSTION

El propósito del estudio de la combustión es predecir su desempeño, disponer de un diseño seguro, eficiente y limpio y tener una operación óptima de los equipos respecto al fenómeno físico-químico involucrado.

COMBUSTION

GENERALIDADES DE COMBUSTION

COMBUSTION:

reacción.

Reacción que se realiza rápidamente con la conversión de energía química a energía calórica. A una mayor área de contacto se obtiene una mayor velocidad de Reacción de oxidación con desprendimiento de calor y formación de llama Combinación Química – Violenta – Desprendimiento de calor El avance de la combustión ocurre por reacciones rápidas en cadena sólido.

, que se sucede en etapas, las cuales dependen del tipo de combustible que se utilice, ya sea gas, líquido o

COMBUSTION

GENERALIDADES DE COMBUSTION

Combustibles formados por carbono e hidrógeno Es necesario que la temperatura en algún punto de la mezcla de oxígeno y combustible, adquiera un determinado valor .

La propagación de calor debe cesar para un valor finito de la velocidad de inflamación.(LII-LSI) La forma de producirse la combustión varía según el tipo de combustible.

El proceso de combustión es controlado por la concentración, temperatura y la mezcla de los reactivos.

Cada combustible exige un diseño apropiado.

COMBUSTION

GENERALIDADES DE COMBUSTION

INGENIERIA DE LA COMBUSTION:

optimización Se refiere a la de la reacción en cuanto a velocidad, eficiencia y control de emisiones atmosféricas mediante el uso adecuado de combustibles y equipos.

Para mejorar los diseños de un proceso de combustión es necesario entender la combustión desde el punto de vista científico y de ingeniería, para ello se debe utilizar la química, matemáticas, termodinámica, transferencia de calor y mecánica de fluidos. De igual manera debe aplicar en forma conjunta la ciencia, la experimentación y la experiencia para mejorar los procesos de combustión.

COMBUSTION

TIPOS DE COMBUSTIBLES

Combustible es aquel compuesto que almacena energía química en su estructura molecular , y en contacto con aire dicha energía es liberada a través de complejas reacciones químicas y expresadas por una llama.

Especificaciones básicas de los combustibles

:      Alta densidad de energía: Contenido de calor.

Alto calor de combustión: Potencial calor a liberar.

Estabilidad térmica: Almacenamiento.

Presión de vapor : Volatilidad.

Contaminación atmosférica : Efecto impacto ambiental.

COMBUSTION TIPO DE COMBUSTIBLES

Selección de combustibles :

• Costo • Disponibilidad • Transporte • Reglamentación Ambiental

Tipos de combustibles

• Sólidos • Líquidos • Gaseosos

COMBUSTION

TIPOS DE COMBUSTIBLES

COMBUSTIBLES SÓLIDOS

La buena combustión depende de la facilidad de acceso del aire las partículas del combustible a

CLASIFICACIÓN DE LOS COMBUSTIBLES SÓLIDOS

 Carbón mineral  Carbón vegetal: Madera   Biomasa: Bagazo Desechos sólidos: cauchos, polietileno, etc

FORMAS DE USO

 Pulverizado: Fluidizado y Banda Transportadora  Emulsión  Estado Natural

COMBUSTION

TIPOS DE COMBUSTIBLES

COMBUSTIBLES SÓLIDOS

El proceso de combustión de un combustible sólido posee las siguientes fases:  Secado del combustible : Humedad contenida en el combustible  Destilación : Separación de los componentes volátiles contenidos en el combustible.

 Quema de los componentes menos volátiles debido al calor generado por la combustión de los volátiles.

 Residuo de cenizas en el proceso de combustión El uso de combustibles sólidos requiere una mayor inversión para el almacenamiento, preparación, manejo y transporte del combustible, pero a su vez su costo es mucho más bajo líquidos y gaseosos.

que los combustibles

COMBUSTION

TIPOS DE COMBUSTIBLES

COMBUSTIBLES LIQUIDOS

Son mezclas de hidrocarburos derivados del petróleo por medio de procesos de refinación . En el petróleo se pueden distinguir diferentes compuestos, además de hidrocarburo, el petróleo contiene pequeñas cantidades de oxígeno, nitrógeno, azufre, vanadio, níquel, hierro, trazas de otros metales e impurezas tales como agua y sedimentos.

COMPOSICION DE COMBUSTIBLES LIQUIDOS

Análisis Químico C, H, S, N, O Contenido de C: 83 – 88% Contenido de H: 7 – 12%

COMBUSTION

TIPOS DE COMBUSTIBLES

COMBUSTIBLES LÍQUIDOS CARACTERÍSTICAS DE LOS COMBUSTIBLES LIQUIDOS Composición química parecida, propiedad física diferente

 Gravedad especifica      Viscosidad Poder calorífico Curva de destilación Punto de inflamación Contenido de carbón conradson   Contenido de cenizas Contenido de sedimento y agua  Contenido de azufre

COMBUSTION

TIPOS DE COMBUSTIBLES

COMBUSTIBLES GASEOSOS

El gas es un combustible de fácil quemado , ya que para su combustión sólo requiere ser mezclado con determinada cantidad de aire a condiciones óptimas de temperatura

.

COMPOSICION TÍPICA DEL GAS NATURAL

METANO: 70 – 96% ETANO: 1 – 14% PROPANO: 0 – 4% C+4: 0 – 2%

COMBUSTION VENTAJAS DEL USO DEL GAS NATURAL

Técnicas: Eficiencia como Combustible

Económicas: Precio

Ambientales: Amistoso al medio ambiente

Seguridad: Volátil – Punto de Ignición.

 Mínimas pérdidas del energético antes   de llegar al consumidor final Desarrollo tecnológico en beneficio del gas.

Altas inversiones en el sector gas

• •

COMBUSTION CALIDAD DEL GAS NATURAL Garantizar la seguridad de los usuarios del gas: Transporte y Consumo Determinar los criterios para el procesamiento y Tratamiento del Gas Contratación de Gas

Productor Transportador Distribuidor Consumidor •

Especificaciones de Calidad

– Composición – Poder Calorífico – Contenido de Hidrocarburos Pesados

COMBUSTION CADENA TECNOLOGICA DEL GAS NATURAL

COMBUSTION

QUIMICA DE LA COMBUSTION

REACCION DE COMBUSTION

Combustible:

Material que libera energía, cuyo principales componentes son C y H.

Oxidante:

El aire cuya composición es 79% N 2 y 21% O 2 .

Productos de combustión:

combustión.

CH

4  2

O

2 Compuestos resultado de la reacción de 

CO

2  2

H

2

O

La ecuación de reacción presenta el resultado inicial y final , no indica el camino real de la reacción que involucra varias etapas.

COMBUSTION

QUIMICA DE LA COMBUSTION

ESTEQUIOMETRIA DE LA COMBUSTION

ESTEQUIOMETRIA :

proporcional Es el estudio de la cantidad de materia en la combinación para que ocurra una reacción.

La estequiometría es el punto de partida para el diseño de un equipo de combustión . Permite:  Cantidad de aire requerida para quemar una determinada cantidad de combustible.

 Cantidad y composición de los gases producto de la combustión.

 Determinar coeficientes de transferencia de calor

COMBUSTION

QUIMICA DE LA COMBUSTION

ESTEQUIMETRIA DE LA COMBUSTION

Determinación de Oxígeno y aire teórico

Cantidad mínima para oxidar todo el combustible.

C n H m

m

4 

O

2 

nCO

2 

m H

2

O

2 Cantidad de oxígeno: (n + m/4) / vol CnHm V O2 = 0.21V

a o V a =4.76V

O2 Cantidad de aire: (4,76)(n + m /4) / vol CnHm

COMBUSTION

QUIMICA DE LA COMBUSTION ESTEQUIOMETRIA DE LA COMBUSTION

COMBUSTION

QUIMICA DE LA COMBUSTION

ESTEQUIOMETRIA DE LA COMBUSTION

EXCESO DE AIRE:

 Para obtener la combustión completa una cantidad adicional se requiere utilizar de aire a la teórica  En los productos de la combustión debe estar presente el aire no requerido en la reacción de combustión  Los equipos de combustión se diseñan exceso de aire para trabajar con a fin de garantizar una combustión completa

COMBUSTION

QUIMICA DE LA COMBUSTION

ESTEQUIOMETRIA DE LA COMBUSTION

EXCESO DE AIRE:

 La eficiencia del equipo esta relacionada directamente con los requerimientos de exceso de aire de los quemadores : mayor eficiencia menor exceso de aire.

 El exceso de aire se relaciona con:  Tecnología de los quemadores  Temperatura deseada de los gases  Variaciones de la carga térmica del equipo  Limitaciones de tipo metalúrgico

COMBUSTION

QUIMICA DE LA COMBUSTION

ESTEQUIOMETRIA DE LA COMBUSTION

EXCESO DE AIRE

Cálculo de exceso de aire a partir de medir el suministro de aire :

%aire exceso= [ ( aire utilizado aire teórico ) / aire teórico] 100

Cálculo de exceso de aire a partir de la composición de los gases de combustión :

%aire exceso=

A X

X

( 0 .

266

X O

2

N

3 

X O

2 ) * 100 donde: X: Es la fracción molar o volumétrico de los diferentes compuestos presentes en los gases de combustión.

COMBUSTION

QUIMICA DE LA COMBUSTION

ESTEQUIOMETRIA DE LA COMBUSTION

ANALISIS DE LOS PRODUCTOS DE COMBUSTION

 La presencia de CO y H 2 en los gases de combustión causan ineficiencia en el equipo por menor energía y pérdida de combustible.

 Alto exceso de aire genera alto volumen de gases de combustión lo que provoca pérdidas de calor con los humos.

Control del suministro de aire al proceso de combustión Determinación de la composición de los gases de combustión Análisis Orsat y Analizadores de oxígeno tipo óxido de Circonio

COMBUSTION

TERMODINAMICA DE LA COMBUSTION

-

FENÓMENOS TERMODINÁMICOS EN LA COMBUSTIÓN

Comportamiento Físico-Químico: Relación aire-combustible Contenido Calórico Composición de los gases de combustión Comportamiento Cinético: - Proceso de mezcla Geometría de la llama Propagación y estabilidad.

COMBUSTION

TERMODINAMICA DE LA COMBUSTION

PODER CALORIFICO Definición

:

Es la cantidad de energía liberada cuando un combustible se quema por completo en un proceso de flujo permanente, y los productos vuelven a las mismas condiciones de T y P que los reactivos.

Unidades de medición

:

BTU,Joule, Kwh, Kcalorías

Poder calorífico superior

combustión.

Poder calorífico Inferior

: :

El agua producto de la reacción de combustión permanece en forma líquida en los productos de El agua producto de la reacción permanece en forma gaseosa.

COMBUSTION

CONDICIONES PARA LA COMBUSTION

CONDICIONES PARA LA COMBUSTION

La mezcla combustible - oxidante reaccionan generando una llama auto - sostenida cuando se cumplan ciertas condiciones termodinámicas y cinéticas que el proceso de combustión exige.

TEMPERATURA DE INFLAMABIIDAD

Temperatura a la cual lo vapores de combustible en presencia de aire y una fuente de calor reaccionan y se propaga poco a poco a toda la masa de combustible.

LIMITES DE INFLAMABILIDAD

Límites de concentración aire - combustible inferior y superior para que ocurra la reacción de combustión auto - sostenida en presencia de una fuente de calor. Los límites de concentración varían de acuerdo al tipo de combustible.

TEMPERATURA DE IGNICION

Es la temperatura mas baja a la cual la reacción de combustión se auto - sostiene. La temperatura de ignición depende de las condiciones cinéticas de la reacción del combustible y los equipos de combustión

ESTABILIDAD DE LLAMA

Equilibrio entre la velocidad de salida de la mezcla combustible y la velocidad de propagación de la llama.

COMBUSTION

EFICIENCIA DEL PROCESO DE COMBUSTION

• Todo el calor entregado por la reacción de combustión no es aprovechado por el proceso lo que significa que parte de este calor se pierde al medio externo , de igual manera no siempre ocurre combustión completa •

Eficiencia del proceso:

Relaciona el calor absorbido por el proceso con el calor total entregado por el combustible  

Calor entregadop roceso

* 100

Calor Total

• Factores que afectan la eficiencia – Mezcla aire-combustible defectuosa – Tiempo insuficiente para que ocurra la reacción – Suministro inadecuado de reactivos

COMBUSTION

EFICIENCIA DEL PROCESO DE COMBUSTION

Diagrama de Sankey

COMBUSTION

EFICIENCIA DEL PROCESO DE COMBUSTION

Balance Térmico Método de Pérdidas y Ganancias Calor generado por la combustión • Energía liberada en la reacción de combustión partiendo que todo el combustible se transforma en CO 2 y H 2 O. q 1 =m*PCS Calor sensible del aire de combustión • Contenido calórico del aire utilizado en el proceso de combustión.

q 2 = m a (h t1 -h t0 )

COMBUSTION

EFICIENCIA DEL PROCESO DE COMBUSTION

Balance Térmico Método de Pérdidas y Ganancias Pérdida de energía en gases de combustión • Energía contenida en los gases de combustión que salen por la chimenea a la atmósfera después de cumplir su objetivo de proceso: q 3

Entalpía gases combustión en función de la temperatura de chimenea q gc

I n

  1

n i

h

(

T

,

P

)

COMBUSTION

EFICIENCIA DEL PROCESO DE COMBUSTION

Balance Térmico

Pérdidas relacionadas con el vapor de agua – Humedad en el combustible – Humedad en el aire de combustión – Vapor de agua producto de la reacción de combustión – Humedad en el proceso Calor Pérdido por humedad del combustible =

n w c

 

h w

(

T

,

P

)  Calor Pérdido por humedad del aire de combustible =

n w a

 

h o

(

T

,

P

) 

COMBUSTION

EFICIENCIA DEL PROCESO DE COMBUSTION

Balance Térmico

Calor Pérdido por el vapor de agua formado en la reacción

n w f

 

h w

(

T

,

P

) 

l

º 

Pérdidas por productos no quemados

– Formación de hollín  – Formación de CO  q c q cO = m c q c º = n cO q cO º

COMBUSTION

EFICIENCIA DEL PROCESO DE COMBUSTION

Balance Térmico

Pérdidas por las paredes Diferencia de temperatura entre el interior del equipo y el medio ambiente genera perdida de energía por transferencia de calor. Para diseño se supone 1% de pérdidas al medio externo q9= 0.01q1

La eficiencia del equipo por el método de pérdidas y ganancias es igual al calor neto dividido por el calor total suministrado por el combustible

EQUIPOS DE COMBUSTION

EQUIPOS DE COMBUSTION CALDERAS

DEFINICION

combustibles : Una caldera es un recipiente cerrado en el cual se calienta agua, se genera vapor, se sobrecalienta bajo presión o vacío mediante la aplicación de calor de •

OBJETIVO

: caliente Generación de vapor o producción de agua •

USOS

: Residencial - Comercial - Industrial – Generación Electrica •

CONSIDERACIONES DE DISEÑO

: Tipo de combustible – Capacidad de Generación mínima, normal y máxima

EQUIPOS DE COMBUSTION CALDERAS

Componentes de las Calderas

Para entender la operación de una caldera es necesario observar lo que sucede con las corrientes que intervienen en el proceso • Ciclo de calor: combustible y gases de combustión • Ciclo de agua : Circulación y alimentación al sistema • Ciclo de vapor: Generación y sobrecalentamiento • Ciclo de condensado: Agua formada del vapor producido después de realizar su trabajo

EQUIPOS DE COMBUSTION CALDERAS

Componentes de las Calderas

• Hogar: Liberación de calor por reacción de combustión. Su diseño se basa en tiempo – turbulencia - temperatura • Sección de la Caldera o Convención: con los gases de combustión calientes Área de intercambio de calor • Sobrecalentador: Area de intercambio de calor con los gases de combustión para incrementar la temperatura del vapor.

– Radiante – Convección • Calentadores de Aire: • Chimenea: Incremento de eficiencia térmica Punto de salida de los gases de combustión.

- Tiro Natural - Tiro Inducido - Tiro Balanceado - Tiro Forzado

EQUIPOS DE COMBUSTION TIPOS DE CALDERAS

Caldera Pirotubular – Tipo Horizontal

EQUIPOS DE COMBUSTION CALDERAS

Calderas Pirotubulares

       Productos de combustión fluyen por el interior de los tubos.

Su costo es bajo comparado con una caldera acuatubular La capacidad de las calderas pirotubulares es limitada. Máximo 30.000 libras por hora de vapor La fluctuación de demanda de vapor ocasiona pequeños cambios operacionales por su capacidad de almacenamiento de agua.

Requieren mayor tiempo para su estabilización.

Capacidad de sobrecarga es limitada.

Requiere limpieza interna de los tubos, su frecuencia depende del tipo de combustible utilizado y la limpieza con que se realiza la combustión.

EQUIPOS DE COMBUSTION TIPOS DE CALDERAS

Caldera Pirotubular – Tipo Económico tres pasos

EQUIPOS DE COMBUSTION TIPOS DE CALDERAS

Caldera Pirotubular – Hogar interior de 4 pasos

EQUIPOS DE COMBUSTION CALDERAS

Calderas Acuatubulares

Principio Operacional

: El agua circula por el interior de tubos expuestos al calor de los gases de combustión

Características:

• Calderas con tambor de vapor • Altas capacidades de producción y alta presión de vapor • Calderas tiro Natural, Forzado, Inducido y Balanceado • Utilizan tubos curvos: Dilatación, mayor área por mayor número de tubos, proporcionan flexibilidad en la disposición de tubos.

• Tipos de calderas A, D, O.

Caldera Acuatubular

EQUIPOS DE COMBUSTION TIPOS DE CALDERAS

EQUIPOS DE COMBUSTION TIPOS DE CALDERAS

Caldera Acuatubular de tubos rectos

EQUIPOS DE COMBUSTION CALDERAS

Calderas Acuatubulares

   Tipo Circulación Natural Circulación de agua debida a la diferencia de densidad entre la columna descendente de agua y la ascendente de vapor y agua Calderas de tubos rectos: Bajas presiones Calderas de tubos curvos: Facilita dilatación, flexibilidad en la disposición La mayoria de las calderas acuatubulares poseen diseños tipo A,D,O

EQUIPOS DE COMBUSTION TIPOS DE CALDERAS

Caldera Acuatubular de tubos curvos

EQUIPOS DE COMBUSTION HORNOS DE PROCESO

OBJETIVO

: Aumentar temperatura a una corriente de proceso

USOS

: Procesos de refinación – Secado – Petroquimica Quimica

TIPO DE TRANSFERENCIA DE CALOR

: Conducción – Radiacion y Conveccion.

CONSIDERACIONES DE DISEÑO

: Capacidad Térmica

TIPOS DE HORNOS:

– Horizontales: Tipo Cabina, Tipo Cajón – Verticales: Cilíndricos

EQUIPOS DE COMBUSTION HORNOS DE PROCESO

EQUIPOS DE COMBUSTION HORNOS DE PROCESO

EQUIPOS DE COMBUSTION HORNOS DE FUEGO DIRECTO

Características:

• Operación por batch o continuos • La calidad del combustible influye en el producto a tratar • Operan a altos excesos de aire • Construcción metálica o mampostería • Hogar en ladrillo refractario

Usos:

• Industria de la Cerámica • Secadores de Laminas • Secadores de Madera

EQUIPOS DE COMBUSTION HORNOS DE FUEGO DIRECTO

Hornilla industria Cerámica y Ladrillera

EQUIPOS DE COMBUSTION SECADORAS DE ALIMENTOS

Clasificación:

• Secadoras: Flujo Continuo • Secadoras por batch • Silas secadoras

Secadoras de Flujo Continuo:

• El producto a secar se alimenta en forma continua o intermitente pero con inventario permanente del producto en su interior • Operación de secado y enfriamiento se efectúan en forma simultanea y continua • Pueden operar a flujo vertical, mixto y cruzado

Secadoras de flujo en Contracorriente y Co-Corriente

EQUIPOS DE COMBUSTION HORNOS DE FUEGO DIRECTO

Secadora de Flujo Continuo

EQUIPOS DE COMBUSTION GASODOMESTICOS

Equipos para uso con gas natural – Sector Residencial y Comercial

Clasificación de los Gasodomésticos

 Aparatos de uso domestico: Equipos a usar en el interior de las viviendas  Aparatos de uso comercial o colectivo: Aparatos ubicados en locales donde concurren personas diferentes al manejo del equipo  Aparatos de uso industrial: Aparatos que consumen altos volúmenes de gas.

EQUIPOS DE COMBUSTION GASODOMESTICOS

Gasodomésticos

Aparatos Domésticos de Cocción Cocina o Estufa Horno

EQUIPOS DE COMBUSTION GASODOMESTICOS

Gasodomésticos

Calentador Acumulador

EQUIPOS DE COMBUSTION GASODOMESTICOS

Gasodomésticos

Calentador de Paso o Instantáneo

8 Agua caliente 5 6 10 1 9 3 2 7 gas 4 Agua fría 7

EQUIPOS DE COMBUSTION GASODOMESTICOS

Gasodomésticos

Calentadores de Ambiente

DISEÑO DE QUEMADORES

-ESPECIFICACIONES DE DISEÑO.

-CRITERIOS DE DISEÑO -CRITERIOS DE SELECCION

DISEÑO DE QUEMADORES

ESPECIFICACIONES DE DISEÑO El propósito del quemador el combustible en calor útil es transformar la energía contenida para que pueda ser aprovechado. en Sin embargo para lograr dicho objetivo se requiere tener presente ciertos aspectos como el diseño de la cámara de combustión, el elemento a ser calentado y la forma y dimensiones de los ductos para evacuar los productos de combustión.

En general un quemador debe tener las siguientes características:

• • • •

Ser controlable sobre un amplio rango sin presentar interrupciones.

Proveer un calor uniforme sobre el área a calentar.

Facilitar la total reacción del combustible.

No permitir que se presente retrollama ni desprendimiento de llama.

DISEÑO DE QUEMADORES

ESPECIFICACIONES DE DISEÑO Potencia térmica requerida La potencia térmica requerida hace referencia a la energía total que el quemador suministra al sistema.

Q = (Ep /  * No quemadores) • • Q : Carga Térmica por quemador, BTU/hr • Ep : Energía requerida por el proceso (Btu/hr)  : Eficiencia del equipo.

Requerimientos de combustible

q = (Q / HHV) • HHV : Poder calorífico Superior (Btu/gal - líquidos; Btu/ft3 - gases) • q: Flujo de combustible, ft3/hr

DISEÑO DE QUEMADORES

ESPECIFICACIONES DE DISEÑO

Relación de Reducción

La relación de reducción del quemador es la relación entre la máxima y la mínima mezcla de combustible y aire en cual el quemador opera satisfactoriamente.

Estabilidad.

Un quemador se considera estable si mantiene la ignición en operación normal en relación con la presión del combustible.

DISEÑO DE QUEMADORES

ESPECIFICACIONES DE DISEÑO Diseño de la llama

.

Los cambios en la presión de mezcla o en la cantidad de aire primario, afectarán la forma de la llama. La forma de la llama se basa en los requerimientos exigidos por el proceso.

Atomización.

Aumento de la superficie del combustible para favorecer el contacto con el aire durante la combustión.

Ruido

El máximo nivel de ruido permitido para garantizar un ambiente acorde con las normas.

DISEÑO DE QUEMADORES

ESPECIFICACIONES DE DISEÑO

DISEÑO DE QUEMADORES

ESPECIFICACIONES DE DISEÑO Bases Técnicas de Selección de un Quemador

• Tipo de equipo de combustión • Calor requerido para el objeto del proceso: BTU/hr • Presión de la cámara de combustión: “ H2O • Altura sobre el nivel del mar del sitio donde se instalará el quemador: La capacidad de un quemador se reduce un 2-3% por cada 1000 pies de altura.

• Suministro de aire de combustión: Fresco o ambiente corrosivo.

• Tipo de combustible disponible: estado, poder calorífico.

DISEÑO DE QUEMADORES

ESPECIFICACIONES DE DISEÑO Data sheet del quemador

DISEÑO DE QUEMADORES

CRITERIOS DE DISEÑO

Quemadores a Gas Clasificación de los quemadores a gas

Diseño por presión de suministro Quemadores de baja presión

• Presión de suministro menor a 1.45 psig

Quemadores de media presión

• Presión de suministro mayor a 1.45 psig y menor a presión crítica (<11 psig)

Quemadores de alta presión

• Presión de suministro superior a la crítica

DISEÑO DE QUEMADORES

CRITERIOS DE DISEÑO

Condición de presión crítica en el suministro de Gas

• Presión a la cual un flujo de gas en expansión alcanza la velocidad del sonido • Cada combustible posee su propia presión crítica

Gases

Gas manufacturado Propano comercial Butano comercial Gas natural

Presión crítica relativa (bar)

0,876 0,856 0,752 0,741

DISEÑO DE QUEMADORES

CRITERIOS DE DISEÑO

Quemadores Clasificación de los quemadores a gas

Por punto de mezcla aire – combustible Quemadores de premezcla

Gas y aire primario se mezclan previamente antes de llegar a la zona de combustión. El aire secundario se entrega en la zona de combustión.

Quemadores de premezcla a Presión.

Diseño de premezcla total. Flexibilidad limitada, elevada intensidad de combustión y alta temperatura de llama

Quemadores sin mezcla previa o mezcla en boquilla

Gas y aire se suministran por separado a la zona de combustión

DISEÑO DE QUEMADORES

CRITERIOS DE DISEÑO

Quemadores Clasificación de los quemadores a gas

• •

Según el suministro de aire

– Quemadores de aire forzado: Aire suministrado por un ventilador – Quemadores de aire de tiro natural – Quemadores de aire inducido: Aire arrastrado por el gas – Quemadores de aire inductor: Gas arrastrado por el aire

Por presión de operación respecto a la atmosférica

Quemadores atmosféricos

Zona de reacción a presión atmosférica –

Quemadores no atmosféricos

Los quemadores operan en sitios cerrados donde la presión esta por encima o por debajo de la presión atmosférica La selección de un quemador en la práctica responde a una combinación de los diferentes tipos de quemador: Quemador no atmosférico, de alta presión, llama de premezcla y aire forzado

DISEÑO DE QUEMADORES

CRITERIOS DE SELECCIÓN

Criterios de Selección

Seguridad

Estándares NFPA

• •

Certificación de Componentes Prácticas de Ingeniería

Costo: Instalación, Operación y Mantenimiento

Contaminación Atmosférica

Variables Operacionales

Exceso de aire

Rangeabilidad

Forma de la Llama

DISEÑO DE QUEMADORES

CRITERIOS DE SELECCIÓN

Quemadores Industriales – Criterios de Selección Criterios generales relativos al quemador – Temperatura a alcanzar: aireación, recirculación, precalentamiento, exceso de oxígeno – Naturaleza de los productos de combustión: norma ambiental (CO2, NOx) – Rango de operación : Mínima y máxima carga térmica a manejar – Rango de regulación : Operación correcta a diferentes ratas de aireación. – Ruido Criterios específicos relativos a la aplicación – Características térmicas del proceso: Conductividad, coeficiente de absorción por radiación – Características térmicas del equipo: térmicas y precalentamiento Aislamiento térmico, paredes

INGENIERIA DE QUEMADORES

INGENIERIA DE QUEMADORES

Quemadores a Gas

La combustión de gas aparentemente es la más sencilla pero en realidad requiere de cuidados especiales que los otros combustibles. Una más específicos razón de lo anterior, es que la llama en muchos tipos de gas tiene que es difícil poca luminosidad verla en el horno, otra es que la por lo acumulación del gas sin quemarse por resultado de fugas dentro del horno, o pérdida de fuego dentro del horno o de los quemadores, no lo hace visible y por tal motivo no será notado por los operadores dando por consecuencia una explosión

INGENIERIA DE QUEMADORES

Cálculo de Orificios para Medidores a Gas

El flujo de aire a gas a través de un orificio se determina a partir de la siguiente ecuación:

Q

 1658 .

5 *

A

*

C d

*

h g

Donde: Q: A: C d : h: g: Flujo de gas, ft 3 /hr Area del orificio, pulgadas 2 Coeficiente de descarga del orificio, adimensional Caída de presión a través del orificio, pulgada H2O Gravedad especifica del gas, adimensional

INGENIERIA DE QUEMADORES

Coeficientes de descarga en boquillas de gas

INGENIERIA DE QUEMADORES

Efectos de cambios operacionales en el flujo de gas por una boquilla

Cambio de Flujo vs Cambio de Area de Orificio Q

2

Q

1 

A

2

A

1

Cambio de Flujo vs Cambio de Caída de Presión Q

2

Q

1 

h

2

h

1

Cambio de Flujo vs Cambio de Gravedad Especifica Q

2

Q

1 

G

1

G

2

Cambio de Caída de presión vs Cambio de flujo h

2

h

1   

Q

2

Q

1   2

Cambio de Caída de presión vs Cambio de Area de orificio h

2

h

1   

A A

2 1   2

Cambio de Caída de presión vs Cambio de Gravedad Específica h

2

h

1   

G

2

G

1  

INGENIERIA DE QUEMADORES

Efecto de la temperatura del gas en el quemador respecto a flujo y caída de presión

Un incremento en la temperatura del gas se traduce en un aumento de volumen y una reducción en su gravedad especifica. De acuerdo a la ley general de los gases:

Q

2

Q

1 

T

1

T

2

h

2

h

1 

T

2

T

1 T: Temperatura absoluta ºR

INGENIERIA DE QUEMADORES

Ejercicio

Cual es el flujo de gas cuya gravedad especifica es 0.6 a través de un orificio cuyo diámetro es 0.016 pulgadas y la caída de presión es 6” H2O. El orificio tiene borde con bisel de 45º. De los gráficos: Borde con bisel Cd=0.60 A=0.00020 inch 2 .

Q

 1658 .

5 *

A

*

C d

*

h g Q

 1658 .

5 * 0 .

00020 * 0 .

60 * 6 0 .

6  0 .

629

pch

INGENIERIA DE QUEMADORES

Cálculo de orificios para quemadores Gas – Alta presión

Para determinar el flujo a través de un diámetro conocido a partir de la información de la tabla 4.2 a 4.4 se procede así: a. Localizar el diámetro en la columna izquierda de la tabla b. Leo el flujo para el fluido seleccionado c. Multiplicar el flujo por el coeficiente de descarga del sistema a evaluar d. Corregir el flujo por las condiciones de presión del sistema a partir de la ecuación:

Q P

Q

10

P

 14 .

7 24 .

7 Donde: Qp: Q10: P: Flujo a calcular Flujo de gas @ 10 psi según tabla Presión manométrica aguas arriba del orificio Para calcular el diámetro del orificio para un flujo determinado de gas se procede así: a . Corregir el flujo conocido a la presión de operación para la presión de 10 psig

Q

10 

Q p P

24 .

7  14 .

7 b . Corrija el flujo dividiendo por el coeficiente de descarga.

c. En la Tabla 4.2 a 4.4 en la columna del seleccionado localice el flujo corregido y lea el diámetro que le corresponde.

INGENIERIA DE QUEMADORES

INGENIERIA DE QUEMADORES

Quemadores a Gas – Abiertos de Tiro Natural

Presión negativa en la cámara de combustión que aspira aire del medio controlado por rejillas o obturadores ajustables.

Difícil control aire – combustible.

Tiro natural o tiro inducido

INGENIERIA DE QUEMADORES

Quemadores Industriales a Gas

Quemador de tiro natural JZ para hornos de proceso

INGENIERIA DE QUEMADORES

Quemadores Industriales a Gas

Quemador de tiro natural COEN para calderas acuatubulares

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Quemadores a Gas y Líquido – Sellados Mecánicamente

Flujo de entrada de aire controlado por un ventilador de forzado).

Buena mezcla por la inyección (tiro caída de presión y control de configuración de llama

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Quemadores Sellados

Quemador de tiro forzado COEN para calderas pirotubulares

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Quemadores a Gas

Quemador de tiro forzado para hornos y secadores

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Quemadores a Gas para hornos de calentamiento de metales

Tipo mezcla en la boquilla usado para equipos que manejan alta temperatura en el aire de combustión. Buena uniformidad de temperatura en la cámara de combustión

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Quemadores a Gas – Sistema de Quemador con Premezclado

Gas y aire se mezclan completamente corriente arriba de la tobera.

Se utilizan en hornos de parrilla a baja temperatura. Ej. Tostado de alimentos.

La mezcla aire –combustible puede ser tipo Inyector o tipo Aspirador.

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Quemadores a Gas – Sistema de Mezcla en la punta del Quemador

Mezcla de aire – gas en la boquilla del quemador. Permiten usar una amplia variedad de relaciones aire – combustible y formas de llama.

Se presentan varios tipos: Quemador de alta velocidad, Quemador de radiación de pared.

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Quemadores a Gas – Controlados por Combustible

Suministro de combustible a alta presión utilizando dicha energía para controlar la estabilidad y la forma de llama usando fuentes de aire a baja presión.

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Quemadores para combustibles Líquidos

 Los combustibles líquidos se vaporizan o atomizan en la boquilla del quemador  La llama azul en la quema de un combustible líquido significa buena atomización y buena mezcla con aire  La llama amarilla indica presencia de partículas de carbón debido a la pirólisis del combustible por deficiente atomización o mezcla con aire.  Una cámara amplia facilita la quema posterior de los residuos menos volátiles.

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Quemadores para Combustibles líquidos Criterios de Diseño – Tiempo de residencia – Turbulencia – Temperatura Clasificación de quemadores de combustibles líquidos – Quemadores de vaporización: El combustible líquido pasa a estado gaseoso antes de suministrarse a la boquilla del quemador por transferencia de calor: sopletes, lámparas, cocinas de queroseno o por cambio de presión en el combustible Combustible Aire

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Quemadores para Combustibles líquidos

Quemadores de atomización

 De uso masivo  Baja viscosidad: 10 centistokes   El aire se mezcla con el combustible atomizado Las velocidades del combustible deben evitar la acumulación interna de carbón endurecido.

 Los índices de liberación de calor dependen de las propiedades del combustible, la concentración del aire en exceso, la mezcla aire – combustible y los niveles tolerables de humo.

Tipos de Atomización

 Rotación  Mecánica por presión de aceite  Por Fluido matriz: Aire – Vapor – Gas Combustible  Atomización mixta

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Quemadores para Combustibles líquidos – Clasificación Quemadores de atomización – Atomización por fluido motriz a baja presión Aire secundario Combustible Aire primario Paletas primarias de remolino

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Quemadores para Combustibles líquidos – Clasificación Quemadores de atomización – Atomización por fluido motriz a alta presión Consumo de vapor: 0,1 – 0,5 Kgr/ Kgr combustible Consumo de aire: 0,2 – 0,8 Kgr / Kgr combustible Vapor ó aire Combustible

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Quemadores para Combustibles líquidos – Clasificación Quemadores de atomización – Atomización mecánica Suministro de combustible a alta presión de acuerdo a su viscosidad ( 8 – 20 cs ). Bajos excesos de aire Retorno de aceite 30 º -90 º

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Quemadores para Combustibles líquidos – Clasificación Quemadores de atomización – Atomización rotatoria o centrifuga Inyección de combustible a baja presión con una rotación alta (2500 – 7000 rpm) Bisagra de montaje Motor Aceite Bomba de aceite Aire

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Quemadores para Combustibles líquidos

Quemadores de atomización mixta – Combinación de atomización mecánica y con fluido motriz – Bajo consumo de fluido motriz: 0.05 Kgr / Kgr de combustible – Alta presión de suministro de combustible Registros ajustables Aceite Aire Fuelle Deflectores de aire

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Quemadores Duales Gas-Líquido

El uso alterno de combustibles por costo, disponibilidad y normas ambientales ha dado la oportunidad para el desarrollo de quemadores de alta eficiencia que utilizan combustibles líquidos y gaseosos.

OPERACIÓN, CONTROL Y SEGURIDAD DE QUEMADORES

OPERACIÓN, CONTROL Y SEGURIDAD DE QUEMADORES

Operación de Quemadores

Sistema de Ignición

Operación del Sistema

Sistema de Ignición -

• • •

- Manual

Uso de sistemas convencionales para proporcionar la chispa que permite la ignición del combustible Iniciadores de llama viva Iniciadores tipo chispa o bobina

Automático

Control de envío de señal de entrada de combustible al piloto y encendido con un arco o una chispa dentro de un programa de operación automático del quemador. Normas de seguridad: Se deben tener en cuenta en la ignición del quemador

OPERACIÓN, CONTROL Y SEGURIDAD DE QUEMADORES

• • • • • • •

Operación de Quemadores

OPERACIÓN DEL SISTEMA

Personal calificado con conocimiento mecánico del equipo, con experiencia en manejo de equipos de combustión Programas de entrenamiento en campo y actualización La operación de un quemador o conjunto de quemadores que se incluyen dentro de un equipo de combustión se puede realizar en forma manual o automática.

La operación del quemador es la parte fundamental combustión; incide en la eficiencia del equipo del equipo de Variables operacionales: chimenea, humos Color y longitud de llama, temperatura de Ajuste de variables: Relación aire – combustible, presión del combustible, compuerta de chimenea y rejillas de aire de combustion. Todos los quemadores de un mismo equipo deben operar en similares condiciones.

OPERACIÓN, CONTROL Y SEGURIDAD DE QUEMADORES OPERACIÓN DEL QUEMADOR Los quemadores que operan bajo un control electromecánico, poseen un margen de operación para distintos niveles de requerimiento de energía, además de responder a ciclos de control automático de encendido y seguridad

OPERACIÓN, CONTROL Y SEGURIDAD DE QUEMADORES

Operación de Quemadores

• • • •

OPERACIÓN AUTOMATICA DEL QUEMADOR

Una condición automática en la operación de un equipo de combustión esta conformado por un sistema de control de llama completamente programable basado en microprocesador diseñado para automatizar la operación de quemadores alimentados con gas, gas-oil y fuel-oil en todo tipo de calderas y hornos.

Su diseño avanzado permite reemplazar antiguos modelos electromecánicos , por una unidad totalmente electrónica de alta confiabilidad, que en caso de ser necesario es reparable.

Posee una amplia flexibilidad al permitir la configuración de todos los parámetros de operación por medio de su teclado y pantalla.

Selección del sensor de llama

OPERACIÓN, CONTROL Y SEGURIDAD DE QUEMADORES

Control operacional del Quemador

El control operacional del quemador en un equipo de combustión es fundamental para lograr eficiencia y ahorro de combustible .

OPERACIÓN, CONTROL Y SEGURIDAD DE QUEMADORES

Un balance exacto de la proporción aire combustible

Control preciso de la composición química de los gases de combustión

Las dos condiciones anteriores son dependientes la una de la otra por lo que el objetivo fundamental del control de la combustión es alcanzar en

continuo

una relación aire combustible en la combustión lo mas baja posible, sin que con ello aumente la proporción de combustible no quemado ni se generen problema de contaminación.

OPERACIÓN, CONTROL Y SEGURIDAD DE QUEMADORES ETAPAS DE DESARROLLO EN EL CONTROL DE COMBUSTION

    

Etapa 1 :

La experiencia y intervención directa de los operadores, que por su práctica: color de llama y humos

Etapa 2 :

Instalación de equipos de medición en continuo del porcentaje de CO2 en las gases de combustión.

Etapa 3 :

Instalación de equipos de medición en continuo de O2 en los gases

Etapa 4 :

Instalación de equipos que midiendo el O2 de los gases deciden automáticamente la relación aire - combustible.

Etapa 5 :

midiendo Instalación de equipos de gran precisión y que múltiples variables tales como O2, CO, opacidad e hidrocarburos garantizan un efectivo control al proceso de combustión.

OPERACIÓN, CONTROL Y SEGURIDAD DE QUEMADORES FACTORES QUE AFECTAN EL CONTROL DE LA COMBUSTION

Condición operativa de los quemadores

Una buena reacción de combustión se presenta cuando el quemador proporciona una excelente mezcla del aire con el combustible.

Control de los gases de combustión

El control de la composición química de los gases de combustión que salen a la atmósfera se puede lograr siempre y cuando las condiciones de operación del quemador sean las adecuadas.

OPERACIÓN, CONTROL Y SEGURIDAD DE QUEMADORES ESQUEMAS DE CONTROL EN EQUIPOS DE COMBUSTION Control de flujos de combustible y aire

Relacionan el control de flujo aire-combustible a una variable de proceso que este directamente influenciada por el proceso de combustión.

Control y medición de flujos de combustible y aire

Adiciona al sistema de control la medición de los flujos .

Estos esquemas de control poseen las siguientes desventajas:  Cambios en la calidad del combustible o humedad del aire afectan el control del proceso  El exceso de aire requerido varia con la carga térmica del equipo, es decir no existe linealidad en el proceso de combustión.

OPERACIÓN, CONTROL Y SEGURIDAD DE QUEMADORES

Control Directo aire – combustible

Las válvulas de entrada de combustible y aire son manejadas a través de un sistema mecánico direccionadas por un relacionador de flujo. Es un sistema bastante económico pero posee desventajas pues no se adapta a cambios en la carga térmica del equipo de combustión y a cambios en la presión de aire y combustible.

OPERACIÓN, CONTROL Y SEGURIDAD DE QUEMADORES

Sistema de control usando válvula proporcionadora en el suministro de gas Este sistema de control fija la apertura de la válvula de suministro de aire y una señal de presión en el ducto de entrada de aire controla una válvula relacionadora de flujo permitiendo la entrada de gas. Este sistema al igual que el anterior no facilita cambios térmicos del equipo de combustión manteniendo la misma condición de eficiencia.

OPERACIÓN, CONTROL Y SEGURIDAD DE QUEMADORES

Sistema de control con manejo electrónico de flujos .

Este sistema cambia las señales mecánicas por señales electrónicas,cada línea de suministro tanto de aire como gas posee un controlador individual y un elemento medidor de flujo. Este sistema se adapta a cambios de carga térmica del equipo y a cambios en las variables operacionales del sistema.

CONVERSION DE QUEMADORES AL USO DE GAS NATURAL

CONVERSION DE QUEMADORES AL USO DE GAS NATURAL

Sustitución de Combustibles

Causas de sustitución

 Disponibilidad  Costo    Normas Ambientales Seguridad Requerimientos del proceso

Aspectos a tener en cuenta en la sustitución de combustibles

 Rata de suministro de combustible  Capacidad de manejo del combustible y los gases de combustión    Estabilidad de los quemadores Modelo de transferencia de calor Atmósfera interna del equipo de combustión

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Sustitución de Combustibles

Intercambiabiliad gas – gas

    Diferente composición implica diferente comportamiento como combustible Gases diferentes pueden ser utilizados con idénticos resultados en el proceso.

Dos gases son perfectamente intercambiables si al reemplazar el uno por el otro las características de operación del quemador no se modifican El índice de Wobbe se utiliza para determinar la intercambiabilidad de los gases

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Sustitución de Combustibles

Efectos no deseables en la operación de un quemador

     Disminución en su potencia térmica Retrollama y desprendimiento de llama Emisiones de CO y NOx por encima de los límites permitidos Hollín y puntos amarillos en la llama Exceso de nivel de ruido Caso de intercambiabilidad de gases: Gas Natural y Aire Propanado (Mezcla 65% aire y 35% propano)

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Sustitución de Combustibles

Sustitución Gas - Gas

 Reemplazo de un gas por otro con modificación en el equipo de combustión para obtener el mismo resultado en el proceso  El principal caso de sustitución gas-gas es el uso de gas natural en reemplazo de GLP    En ciertos equipos solo se requiere cambios en las condiciones operacionales para usar GLP por gas natural o viceversa En otros equipos se debe cambiar el diámetro de los orificios de la boquilla de entrada del combustible Para los gasodomésticos se debe revisar el inyector.

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Sustitución de Combustibles

Sustitución entre combustibles líquidos

 Diferentes propiedades físicas y químicas entre los combustibles líquidos determinan un comportamiento diferente en el proceso de combustión  La variable viscosidad combustibles líquidos.

determina la condición de sustitución entre  La presencia de contaminantes afecta la vida útil de los equipos de combustión.

 Cambio de metalurgia alta temperatura. en el quemador por manejo de combustibles a

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Sustitución de Combustibles

Sustitución gas-liquido

      Un quemador se diseña para uso de combustibles en un estado determinado Suministro dual (gas – liquido) es posible, facilitando alimentacion diferente Cada suministro de combustible puede diseñarse para operar al 100% de la carga térmica del quemador El relevo de calor es diferente entre combustibles líquidos y gaseosos (temperatura adiabática de llama) El tiempo de residencia requerido para el proceso es mayor para liquido que para gases La incidencia del combustible en el proceso de producción

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Procedimiento para adaptar equipos al uso de Gas Natural

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Procedimiento para adaptar equipos al uso de Gas Natural -

Dimensionamiento del sistema de alimentación a Gas

Dimensionamiento línea de entrada de la red principal Diseño y selección de equipos para estación de regulación y medición.

Dimensionamiento de la red de suministro interno Suministro gas y aire al equipo de combustión Revisión del quemador y del equipo de combustión.

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Procedimiento para adoptar Equipos al Uso de Gas Natural

Dimensionamiento del sistema de alimentación de gas Línea de entrega de la red principal

     Determinar las condiciones de entrega y disponibilidad de gas Levantamiento de ruteo de punto de conexión a estación de medición y regulación. Cálculo del flujo de gas requerido por el equipo de combustión Determinación de las condiciones de presión del gas en punto de conexión.

Utilizando las ecuaciones de flujo determinar el diámetro de la tubería a utilizar.

Q

 1 .

 3124 

Tb Pb

 

P

1 2 

P

2

GTLZ

2   1 / 2

D

8 / 3

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Procedimiento para adoptar Equipos al Uso de Gas Natural UNA PLANTA DE ALIMENTOS DESEA CAMBIAR EL DIESEL POR GAS NATURAL EN TRES EQUIPOS A SABER: CALDERA PIROTUBULAR, CONSUMO DE DISEÑO 160 GPH UN HORNO DE SECADO DE 100 GPH Y UN HORNO DE ACEITE TERMICO DE 60 GPH.

LA DISTANCIA DEL PUNTO DE SUMINISTRO DE GAS ES DE 2 KM Y SE DISPONE UNA PRESIÓN DE 250 PSIG. CALCULAR EL DIAMETRO DE LA TUBERIA A UTILIZAR CALDERA HORNO ESTACION R&M 43.2 MPCH 21.6 MPCH 8.1 MPCH 400 ft 50 ft 300 ft HORNO

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Procedimiento para adoptar Equipos al Uso de Gas Natural

DESARROLLO: Determinar el volumen de gas a manejar: 1Galón de diesel = 135.000 BTU = 13 PC Gas Consumo total diesel = 160+100+60 = 320 GPH = 43,200 PCH Gas = 1,036.8 Kpcd = Q ECUACION DE WEYMOUTH

Q

 1 .

3124 

Tb Pb

 

P

1 2 

P

2

GTLZ

2   1 / 2

D

8 / 3

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Procedimiento para adoptar Equipos al Uso de Gas Natural Longitud de tubería L = 2000 m *3.28 = 6,560 pies.

Las condiciones base estipuladas por norma son: P b =14.65 psia y T b =60 O F Presión atmosférica: 14.0 psia Las propiedades del gas suministradas por el comercializador, según cromatografía suministrada son: Gravedad Especifica G = 0.60 ; Factor Z = 0.9800

La temperatura de suministro del gas es de 90 o F Procedimiento I : Suponer una presión de recibo en la estación de entrega.

Procedimiento II : Suponer una velocidad de flujo dentro de los límites de diseño. (10 – 30 ft/sec) Caso I Presión de recibo en estación de entrega en planta: 200 psig P 1 = 250 psig + 14.7 psia = 264.7 psia P 1 2 = 70,066.09

P 2 = 200 psig + 14.7 psia = 214.7 psia P 2 2 = 46,096.09

Factor GLTZ = 0.60 * 6,560ft * 500 o R * 0.980 = 1,928,640 Factor (T b /P b ) = 520 o R/14.65 psia = 35.49

Factor ((P 1 2 P 2 2 ) / GLTZ) 1/2 = 0.11148

Despejando D de la ecuacion de WEYMOUTH tenemos: D = 2.2” = 3” Verificacion de velocidad: V = Q / 3600 A A= 3.14 * D 2 / 4 *144 = 0.049 ft 2 V = 43200 ft 3 /h/3600*0.049

V = 245 ft/seg @ c.b. Factor corrección por presión = 214.7/14.65 = 14.65 V @C.O

= 245/14.65 = 16.7 ft/seg

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Diseño y selección de equipos estación de Regulación y Medición.

La configuración de una estación puede variar, dependiendo de las circunstancias, la aplicación y los códigos y regulaciones que se apliquen. Pero en todos los casos, esta tendrá siempre una válvula de entrada, un regulador, una válvula de alivio, una válvula de cierre automático y un sistema de medición. -

Condiciones de diseño

: Presión de entrada Presión de salida Máxima velocidad Temperatura del gas Composición del gas Rata de flujo mínima, normal y máxima.

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Dimensionamiento del sistema de alimentación a Gas

Estación de Regulación y Medición

Tamaño de la Tubería

• El tamaño de la tubería en una estación de regulación y medición es usualmente escogida para el límite de velocidad del gas, alrededor de los 65 pies/seg . La tubería de entrada es diseñada sobre la máxima tasa de flujo a la presión mínima de entrada. Para presiones de salida por debajo de (25mbar), la velocidad del gas es limitada a 30 pies/seg para evitar unas altas caídas de presión. • Los criterios para el dimensionamiento de las tuberías dentro de la estación son los mismos definidos para la línea de suministro del punto de conexión a la entrada de la industria.

• Para el caso del ejemplo anterior se utiliza una tubería de 3” para la estación de regulación y medición.

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Estación de Regulación y Medición

Válvulas de Bloqueo

• Las estaciones de regulación y medición están equipadas con válvulas de bola a la entrada y a la salida . El mejoramiento en las técnicas de producción ha hecho este tipo de válvulas cada vez más económicas y más rentables que las válvulas de tapón usadas anteriormente.

• Las válvulas de bola de paso completo se requieren aguas arriba del medidor, con el fin de eliminar disturbios flujo, en la forma más efectiva que sea posible.

en el • Las válvulas de entrada y salida para el caso del ejemplo serán de 3” diámetro. ANSI 150. Tipo bola.

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Válvula de Bola

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Estación de Regulación y Medición

Sistema de Regulación

• Suministran el gas a las condiciones de presión exigida por la red de distribución interna en la industria.

• Condiciones de selección – Máxima presión aguas arriba y aguas abajo – Mínima presión aguas arriba y aguas abajo – Capacidad de flujo • Tipos de reguladores – Reguladores cargados por resorte – Reguladores cargados por pilotos

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Regulador cargado con Resorte

Regulador con resorte

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Dimensionamiento del sistema de alimentación a Gas

Q max : 43,200 PCSH Presión Máxima de entrada: 214.7 psia Presión de salida o regulada: 114.7 psia C g : Coeficiente característico del regulador calculado mediante ecuación del fabricante C g = f ( P 1 , P 2 , Q ) El regulador se selecciona con la mínima presión de entrada. De acuerdo al C g se va a los catálogos de reguladores del fabricante y se selecciona el diámetro del regulador.

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Estación de Regulación y Medición

Sistema de Filtración

• Los filtros protegen el equipo localizado aguas abajo de la estación. • Contribuye a una buena exactitud en la medición • Línea de bypass es requerida para facilitar su mantenimiento • Un diferencial de presión alto en el filtro avisa la necesidad de su limpieza • La capacidad del filtro depende de la presión de operación y el diferencial permitido

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Filtro de Gas Drenaje

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Estación de Regulación y Medición

Selección del Sistema de Filtración Caso Anterior

Presión Mínima de operación: 214.7 psia Caída Máxima de presión: 2 psi Tamaño de partículas a remover: 3 micras Porcentaje de retención: 99% Q max : 43,200 PCSH ANSI 150 Con la información anterior se selecciona en los catálogos de los fabricantes de filtros el diámetro de conexión del filtro.

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Estación de Regulación y Medición

Válvulas de Escape o Alivio

• Las válvulas de escape aseguran el control de presión en el sistema, es decir, previenen sobrepresiones ante la ocurrencia de fallas en el regulador.

escape se resetea para abrir cuando la Una válvula de presión del sistema excede la presión de control o ajuste y debe poseer la capacidad de mantener la La presión aguas abajo del sistema.

mayoría de estas válvulas están diseñadas para aliviar solamente el 10% de la estación.

máxima tasa de flujo de la

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Válvula de Alivio

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Estación de Regulación y Medición

Válvulas de Cierre por alta y baja presión

• Las válvulas de cierre por alta, baja o una combinación de alta-baja presión se instalan para cortar el flujo en caso de que la presión de salida del regulador este en límites superior o inferior no especificados.

• Previenen explosiones o incendios en el interior de los equipos de combustión • NFPA exige la instalación de dos válvulas en serie para garantizar la seguridad del sistema • En lo posible las dos válvulas deben ser de diseño diferente

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Válvula de Cierre Automático Alta y/o Baja Presión

Botón de presión

(normalmente cerrado)

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MEDIDORES DE GAS

 Determinar el volumen de gas consumido en el equipo de combustión  Selección adecuada del medidor  Instalación de acuerdo a la normatividad

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Estación de Regulación y Medición

Medidores de Gas

Diafragma Turbina Rotatorio

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Dimensionamiento de la red de Suministro Interno • El arreglo del sistema de tubería de alimentación de gas a los equipos de combustión depende de las localizaciones dentro de la planta y los consumos de cada equipo. Un sistema de alimentación mal instalado puede ocasionar señales de presión falsas , un control de relación aire-combustible defectuoso , inestabilidad del quemador y temperatura no homogénea en la cámara del equipo de combustión.

• Los criterios de diseño a aplicar para el dimensionamiento de la red interna son los mismos definidos en la línea de conexión a la red principal del comercializador. Existen normas en algunos países donde limitan las caídas de presión en sistemas internas de distribución.

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Dimensionamiento tubería de alimentación interna.

Tramo 1

Longitud de tubería L = 400 pies. Q max = 41.6 MPCSH Presión de salida de estación de regulación y medición = P 1 = 114.7psia P 1 2 = 13,156 Factor GLTZ = 0.60 * 400ft * 500 o R * 0.980 = 117,600 Factor (T b /P b ) = 520 o R/14.65 psia = 35.49

Diamétro de tubería = 3”

Factor D 8/3 = 18.70

Despejando P 2 de ecuación WEYMOUTH tenemos: P 2

Diamétro de tubería = 2”

Factor D 8/3 = 6.34

Despejando P 2 de ecuación WEYMOUTH tenemos: P 2 = 113 psia = 103 psia

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Dimensionamiento tubería de alimentación interna.

Tramo 2

Longitud de tubería L = 50 pies. Q max = 21.6 MPCSH P 1 = 103 psia P 1 2 = 10,609 Factor GLTZ = 0.60 * 50ft * 500 o R * 0.980 = 14,700 Diamétro de tubería = 1.5” Factor D 8/3 = 2.95

Despejando P 2 ecuación WEYMOUTH tenemos: P 2 = 100 psia

Tramo 3

Longitud de tubería L = 300 pies. Q max = 8.1 MPCSH Presión de salida de estación de regulación y medición = Factor GLTZ= 88,200 P 1 = 103 psia P 1 2 = 10,609 D = 1“ Factor D 8/3 P 2 = 98 psia = 1

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Quemadores y suministro de combustible

La evaluación del quemador durante el proceso de adaptación a gas natural parte de la base de reutilizar el quemador actual o disponer de un quemador nuevo, esta decisión se toma mediante el análisis en campo de las facilidades que posee el equipo de combustión. La posibilidad de usar el mismo quemador surge del tipo de quemador , pues existen equipos de combustión que disponen de quemadores que no facilitan la adaptación y la solución es su reemplazo por uno nuevo

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Quemadores y suministro de combustible

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Quemadores y suministro de combustible El diseño del sistema debe garantizar el control combustible-aire, estabilidad del quemador, temperatura homogénea y señales correctas     Uso mínimo de accesorios en la instalación.

El material a usar debe ser acero de aire.

carbón (no galvanizado) para el combustible y otros tipos de material de acero para el sistema Los escapes de gas o aire en los sistemas deben ser evitados Distribución simétrica de gas y aire cuando se alimentan varios quemadores simultáneamente El suministro de gas se adapta al tipo de Quemador a utilizar

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Suministro de Gas y Aire a cada equipo de Combustión

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Quemadores y suministro de combustible

Válvula de paso Manual Válvula de entrada de aire

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Quemadores y suministro de combustible

Sistema control entrada aire Válvula Reguladora

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Quemadores y suministro de combustible

Válvula Control Proporc. gas-aire Válvula de Medición de flujo

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Quemadores y suministro de combustible

Válvula de Cierre Automático Motorizada Válvula Solenoide On/Off

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REVISION DE CAMARA DE COMBUSTION

1- Espacio ocupado por el combustible, productos intermedios y finales durante la reacción de combustión, determinando el tiempo de residencia para la realización de la reacción.

2- El volumen de la cámara debe evaluarse cuando se decide un cambio de combustible en el equipo de combustión, fijando de esta manera la velocidad de los gases de combustión y el perfil de temperatura de los mismos gases a lo largo del equipo.

3- El tiempo de residencia varia de acuerdo al tipo de combustible, gas, líquido o sólido, diseño del quemador, presión y velocidad de los combustibles y tipo de aplicación industrial.

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Análisis de Costos de Inversión en la Conversión a Gas Natural

Tubería de suministro y distribución Polietileno

• Diámetro 1”: US$3.20/ metro • Diámetro 2”: US$4.50/ metro • Diámetro 3”: US$6.50/ metro • Diámetro 4”: US$7.50/ metro

Acero Carbón

• Diámetro 1”: US$6.50/ metro • Diámetro 2”: US$7.50/ metro • Diámetro 3”: US$9.50/ metro • Diámetro 4”: US$12.50/ metro

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Análisis de Costos de Inversión en la Conversión a Gas Natural

Ventajas y Desventajas del uso de Acero Carbón y Polietileno

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Análisis de Costos de Inversión en la Conversión a Gas Natural

Costo de Estación de Regulación y Medición (0-600 KPCD)

Filtro Medidor de gas Corrector de flujo Regulador Válvulas de bola (2) Válvulas de corte (2) Válvula de relevo de presión Transmisores de presión y temperatura Indicadores de presión y temperatura Conexión y montaje

Costo total COSTO (U$D)

1.700

4.450

2.300

2.100

750 2.100

1.200

980 150 2.400

18.130

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Análisis de Costos de Inversión en la Conversión a Gas Natural

Costo de Estación de Regulación y Medición (600-1000 KPCD)

Filtro Medidor de gas Corrector de flujo Regulador Válvulas de bola (2) Válvulas de corte (2) Válvula de relevo de presión Transmisores de presión y temperatura

COSTO (U$D)

2.500

5.230

2.300

2.100

750 2.100

1.200

980 Indicadores de presión y temperatura Conexión y montaje

Costo total

150 2.400

21.810

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Análisis de Costos de Inversión en la Conversión a Gas Natural

Costo de sistema de suministro de gas al quemador para el caso de adaptación del quemador

Costo de los equipos que conforman el suministro de gas al quemador y su conexión al tablero de control existente para el combustible original 0-8 KPCD 8-75 KPCD 75-125 KPCD 125-200 KPCD 200-300 KPCD US$8.500 US$7.800 US$8.300 US$10.800

US$14.500

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Análisis de Costos de Inversión en la Conversión a Gas Natural

Costo de adaptación del quemador al uso de gas natural

Costo para quemadores de calderas pirotubulares que usan aceite como combustible superiores a una capacidad de consumo de 25 KPCD: US$2.000.

El costo para quemadores de calderas acuatubulares varía de acuerdo a la complejidad y tamaño.

Otros quemadores de equipos que no facilitan la adaptación a combustible dual requieren su reemplazo.

USO RESIDENCIAL Y COMERCIAL DEL GAS NATURAL

USO RESIDENCIAL Y COMERCIAL DEL GAS NATURAL

Introducción

El uso racional de los energéticos hace evidente pensar en el gas natural como combustible residencial y comercial El uso primario de los energéticos genera gran beneficio para la economía de un país El consumo de energía eléctrica en los sectores residenciales y comerciales es reemplazado por el gas natural generando una reducción en el crecimiento de la demanda de electricidad

USO RESIDENCIAL Y COMERCIAL DEL GAS NATURAL

Estrategias de Comercialización y Análisis de Mercado

Sector Residencial

 Grandes diferencias en la comercialización del sector residencial con el industrial por uso y cliente    Usos: Agua caliente, cocción y calefacción de ambientes Economía atractiva para el usuario: Costo bajo de conversión de los equipos y costo de suministro Factores de beneficio económico deciden el uso de los energéticos en el sector residencial  Otros factores que pueden influir en un sector del mercado: Conveniencia, ambiental.

seguridad, estilo de vida y aspecto

USO RESIDENCIAL Y COMERCIAL DEL GAS NATURAL

Estrategias de Comercialización y Análisis de Mercado

Sector Comercial

 La comercialización difiere con el sector residencial    Se presenta un mayor grado de competitividad entre el gas natural y los otros Mayor consumo exige sistemas energéticos planificación y diseños de los Requieren  asesoría técnica por parte del comercializador Hospitales, Escuelas    Oficinas de Gobierno Hoteles e Iglesias Panaderías

USO RESIDENCIAL Y COMERCIAL DEL GAS NATURAL

Consumo de Gas Natural en algunos gasodomésticos

M 3 /h TIPO DE APARATO

Estufa doméstica, 4 quemadores y 1 horno Estufa doméstica, 4 quemadores y 2 hornos Estufa doméstica, 6 quemadores y 2 hornos Plancha doméstica, por quemador

Calentador de paso directo

5 litros 10 litros 13 litros

Calentador de almacenamiento

Tanque de 20 gal Tanque de 30 gal Tanque de 40 gal Tanque de 45 gal Tanque de 50 gal

CONSUMO, pie 3 /h

62.5

82.5

107.5

9.0

40.0

80.0

110.0

30.0

35.0

40.0

42.5

45.0

1.8

2.3

3.0

0.25

1.13

2.27

3.12

0.85

1.00

1.13

1.20

1.27

USO RESIDENCIAL Y COMERCIAL DEL GAS NATURAL

Consumo de Gas Natural en algunos gasodomésticos

TIPO DE APARATO

Tanque de 55 gal Tanque de 60 gal Tanque de 75 gal Tanque de 80 gal Tanque de 85 gal Calefacción doméstica, tipo radiador, por radiador sencillo Calefacción doméstica, tipo radiador, por radiador doble Refrigerador doméstico Quemador industrial Asador industrial Horno industrial Secadora doméstica Aire acondicionado

CONSUMO, pie 3 /h

47.5

50.0

62.5

70.0

72.5

2.0

4.0

3.0

7.8

15.2

34.3

3.6/kg 25.1/Ton

M 3 /h

1.34

1.42

1.77

1.98

2.00

0.05

0.10

0.08

0.22

0.43

0.97

0.10/kg 0.71/tm

BENEFICIOS ECONOMICOS DEL USO DEL GAS NATURAL

BENEFICIOS ECONOMICOS DEL USO DEL GAS NATURAL

Beneficio Económico por las Propiedades del Gas Natural

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

 Inversión Inicial referida a equipos   Adquisición de área para su instalación Costos de operación (Servicios industriales y aditivos)      Costo de Mantenimiento Costo por manejo de inventario de combustibles líquidos Incidencia en la producción Costo ambiental Costo de prima para aseguramiento de instalaciones

BENEFICIOS ECONOMICOS DEL USO DEL GAS NATURAL

BENEFICIO ECONOMICO POR COSTO

En el Perú el costo por unidad energética del gas natural es mas baja que los restantes combustibles

.

BENEFICIOS ECONOMICOS DEL USO DEL GAS NATURAL

PRECIOS DE LOS COMBUSTIBLES EN EL PERU

BENEFICIOS ECONOMICOS DEL USO DEL GAS NATURAL

Beneficio Económico por las Propiedades del Gas Natural

ESTUDIO DE COMPARACION

CALDERA BHP, PIROTUBULAR, CONSUMO DE CAPACIDAD 300 COMBUSTÓLEO 80.7

GPH; FACTOR DE SERVICIO:0.6 (100 HORAS DE OPERACIÓN SEMANAL); TIEMPO DE INVENTARIO DE COMBUSTIBLE:15 DIAS.

BENEFICIOS ECONOMICOS DEL USO DEL GAS NATURAL

Beneficio Económico por las Propiedades del Gas Natural

INVERSIÓN INICIAL REFERIDA A LOS EQUIPOS

      Capacidad de tanque de almacenamiento: 18.000 gls Capacidad de suministro diario: 1.200 gls Equipo de bombeo requerido: 3 bombas de 1 HP Calentador eléctrico para el combustible 500 BTU/gl Equipo de Equipo de filtración agitación y mezcla del combustible.

COSTO DE LOS EQUIPOS US$ 38.000

Los costos evaluados reflejan gastos por uso de combustoleo por encima del gas.

BENEFICIOS ECONOMICOS DEL USO DEL GAS NATURAL

Beneficio Económico por las Propiedades del Gas Natural

ADQUISICIÓN DE ÁREA PARA LA INSTALACIÓN

El gas natural por su facilidad de suministro no requiere área de almacenamiento, como si ocurre con los combustibles líquidos. El área requerida para la instalación de almacenamiento y manejo del combustóleo para una caldera de 300 BHP es aproximadamente de 600 m2 cumpliendo con las normas de seguridad existentes para tanques de almacenamiento.

BENEFICIOS ECONOMICOS DEL USO DEL GAS NATURAL

COSTOS DE OPERACIÓN (SERVICIOS INDUSTRIALES Y ADITIVOS) Costos de calentamiento del combustóleo

 Q calent = W C T: Diferencia de temperatura, ºK  T C: Coeficiente calórico del combustóleo = 0.53 BTU / lb ºK W: Cantidad másica de combustóleo por galón: 7.9 lbs / galón Qf calent =7.9 lb/gal * 0.53 BTU/lb ºK * (353 -293)ºK

Q calent = 251 BTU / gal

Precio KW.H Industrial: US$ 0.12

Costo: 251BTU /gal / 3413 BTU/KW * US$ 0.12 KW = U$ 0.0088/galón Para la caldera de 300 BHP y factor de servicio de 0.6 tenemos: Costo calentamiento = 80.7 gal/hr * 432 hr / mes * US$ 0.0088/ gal Costo calentamiento = US$ 307 / mes

BENEFICIOS ECONOMICOS DEL USO DEL GAS NATURAL

COSTOS DE OPERACIÓN (SERVICIOS INDUSTRIALES Y ADITIVOS) Costos de calentamiento para atomización del combustóleo

Por calentamiento del combustible: Q = W C  T Rango de calentamiento : 80ºC a 100ºC Q = 7.9 lb/gal * 0.53 BTU / lbºK ( 373 - 353 )ºK Q = 83.7 BTU / gal Costo/Galón =83.7 Btu/gal / 3413 BTU/KW *U$0.12 / KW.H = US$ 0.003/gal Costo = 80.7 GPM * 432 hr/mes * US$ 0.003 / gal Costo = US$ 105 / mes

BENEFICIOS ECONOMICOS DEL USO DEL GAS NATURAL

COSTOS DE OPERACIÓN (SERVICIOS INDUSTRIALES Y ADITIVOS) Costos de energía de atomización del combustóleo

Costo Atomización = 3 HP* 0.746 KW / HP * US$0.12 / KW.H

Costo Atomización = US$ 0.27 / hora Costo por Mes = US$ 0.27 / hr * 432 hr / mes Costo por Mes = US$ 117 / mes

Costos por bombeo del combustóleo

Costo Bombeo = 1 HP * 0.746 KW / HP * US$ 0.12 / KW.H

Costo Bombeo = US$ 0.09 / hora Costo por Mes = US$ 0.09 / hr * 432 hr / mes Costo por Mes = US$ 39 / mes

BENEFICIOS ECONOMICOS DEL USO DEL GAS NATURAL

COSTOS DE OPERACIÓN (SERVICIOS INDUSTRIALES Y ADITIVOS)

Los aceites pesados y el aditivos mejoradores de combustóleo en oportunidades requiere combustión y homogenizadores para evitar su estratificación por temperatura almacenamiento, con ello se garantiza una y tiempo combustión correcta.

de Dosificación del aditivo:1000 ppm (1 gal de aditivo por 1000 gal) Consumo de combustible: 80.7 gal/hr Costo promedio del galón de aditivo : US$ 28 Costo aditivo por mes: 35 galones / mes * US$ 28 /gal Costo aditivo por mes: US$ 980 / mes

Total costo operación del combustóleo US$ 1,548 por mes

BENEFICIOS ECONOMICOS DEL USO DEL GAS NATURAL

COSTO DE MANTENIMIENTO

BENEFICIOS ECONOMICOS DEL USO DEL GAS NATURAL

COSTO MANO DE OBRA POR MANTENIMIENTO

Para una caldera pirotubular de 300 BHP se tiene un mantenimiento programado cada 8 meses con una duración de cinco (5) asignación de 2 mecánicos y un obrero laborando 9 horas / día.

días de inspección y mantenimiento, con una

BENEFICIOS ECONOMICOS DEL USO DEL GAS NATURAL

COSTO DE MANTENIMIENTO

Costo mano de obra incluyendo factor laboral (1.8)= US$ 90 /día Días requeridos mantenimiento : 10 días / año = 0.83 días / mes Costo de mantenimiento programado: US$ 75 / mes

Costo de repuestos y materiales

En este renglón se tiene en cuenta la historia que posee el equipo de combustión en cuanto a repuestos requeridos en los últimos 3 años.

BENEFICIOS ECONOMICOS DEL USO DEL GAS NATURAL

COSTO POR MANEJO DE INVENTARIO DE COMBUSTIBLES LÍQUIDOS

Para una caldera de 300 BHP se debe mantener un inventario de 8 días de suministro cuando el punto de compra a entrega distan más de 300 Km y con alta posibilidad de contingencias.

Volumen del inventario Costo del inventario   80.7 gph x 24 h/día x 0.6 x 8 días = 9300 galones 9300 galones x US$ 0.858 / gal = US$ 7.980

Interés por manejo de inventario  US$ 7.980 x 1.0% (mensual) = US$ 79.8 / mes

BENEFICIOS ECONOMICOS DEL USO DEL GAS NATURAL

INCIDENCIA EN LA PRODUCCIÓN

El gas natural es un combustible de mayor eficiencia si se compara con un combustible líquido, de igual manera se caracteriza por su fácil control en los procesos de combustión que incide directamente en el nivel de producción. Para cuantificar los beneficios del uso del gas es necesario identificar la importancia que para el proceso mismo representa el uso del energético.

BENEFICIOS ECONOMICOS DEL USO DEL GAS NATURAL

COSTO AMBIENTAL

El gas natural es un combustible limpio, amigable al medio ambiente y por lo tanto no requiere equipos de tratamiento de los gases de combustión que garanticen el cumplimiento de las normas colombianas sobre emisiones por fuentes fijas en proceso de combustión.

Las emisiones debidas al uso del combustóleo como combustible deben ser monitoreadas respecto a material particulado y componentes de azufre con una frecuencia de dos veces por año.

Costo de monitoreo ambiental por mes: US$ 83

BENEFICIOS ECONOMICOS DEL USO DEL GAS NATURAL

COSTO DE PRIMA PARA ASEGURAMIENTO DE INSTALACIONES

Durante el proceso de valoración de riesgos a instalaciones industriales, el almacenamiento de combustibles en áreas internas son un factor determinante en el incremento de las pólizas o formas de aseguramiento por el alto índice de accidentalidad con las que están calificadas.

La eliminación de áreas de almacenamiento debidas al uso del gas natural representa menores riesgos y a su vez costo, el cual es determinado por la tecnología, equipos y medidas de seguridad implementadas que cada industria posee

BENEFICIOS ECONOMICOS DEL USO DEL GAS NATURAL

SOBRECOSTO POR EL CONSUMO DE COMBUSTOLEO RESPECTO AL GAS NATURAL

Costo total por uso del combustóleo:

US$ 1,786 / MES

BENEFICIOS ECONOMICOS DEL USO DEL GAS NATURAL

Determinación del Beneficio por uso del Gas Natural en razón a su precio

Consumo de fuel oil por mes: 34.862 gal/mes Factor de servicio de la caldera: 0.6

Precio del fuel oil: US$0.87/gal Facturación Mensual de fuel oil: US$30.330/mes Precio del gas natural: US$3.85/MMBTU Consumo energético caldera por mes: 34.862 gal/mes * 143.150 BTU/gal fuel oil =

4.990 MMBTU/mes

BENEFICIOS ECONOMICOS DEL USO DEL GAS NATURAL

Determinación del Beneficio por uso del Gas Natural en razón a su precio

Poder calorífico del gas: 1.0 MBTU/pie3 Consumo equivalente de gas natural en la caldera: 4.99 MPC/mes Facturación Mensual de gas natural: US$19.211/mes Beneficio económico del uso del gas natural: US$30.330/mes US$19.211/mes = US$ 11.119/mes

Ahorro en la facturación mensual por uso de gas natural: US$ 11.119/mes

NORMAS REFERIDAS A LA SEGURIDAD, MANEJO DE COMBUSTIBLES E INSTALACIONES INDUSTRIALES

NORMATIVIDAD

NORMA EUROPEA EN – 746 - 1 (1997

) Requisitos comunes de seguridad para equipos de tratamiento térmico Industrial

NORMA EUROPEA EN – 742 – 2 (1997)

Requisitos de seguridad para la combustión y los sistemas de manutención de los combustibles

NORMATIVIDAD

Alcance:

 Fija los aspectos de seguridad para la operación de equipos de combustión respecto a los peligros asociados a los equipos.

Contenido:

 Definición de equipos de combustión aplicables a la norma  Requisitos de seguridad para la protección contra:  Peligros mecánicos  Peligros eléctricos     Peligros térmicos Ruido y vibración Radiación Térmica, óptica, ionizante y no ionizante.

Daños por productos y sustancias peligrosas

NORMATIVIDAD

Requisitos de Seguridad, Medidas y Medios de Verificación:

  Exigencias al fabricante del equipo para minimizar los riesgos Requisitos generales de diseño y construcción  Acceso  Mantenimiento y espacios de limpieza  Movimiento de material y maquinaria  Seguridad en la operación  Higiene y seguridad del puesto de trabajo  Protección contra incendios  Contaminación

NORMATIVIDAD

Medidas de Prevención para riesgos mecánicos:

        Aplastamiento Corte Enredamiento Impacto Fluidos a presión – Fugas Expulsión de partes Implosión para equipos al vacío Estabilidad: Resistencia dinámica y estática

NORMATIVIDAD

Medidas de Prevención para riesgos eléctricos:

    Análisis detallado de las instalaciones eléctricas Prevención al acceso a sistemas activos: protectores Electrostáticos: Toma a tierra Sobrecarga eléctrica: Sistemas de corte

Medidas de Prevención para riesgos por ruido:

   Reducción del ruido en la fuente: Quemadores de bajo ruido Supresión del ruido por dispositivos: Cámaras acústicas Supresión de ruido: Uso de protectores para el personal

NORMATIVIDAD

Medidas de Prevención para riesgos térmicos:

     Contacto con superficies calientes: Diseño, protección y señalamiento Incendio / Explosión: Prevenir fugas de mezclas a alta temperatura y combustibles.

Eliminación de mezclas inflamables: Purgas Expulsión de partículas calientes: Overboil Estrés Térmico y otros aspectos fisiológicos: Temperatura máxima para acceso del operador.

NORMATIVIDAD

Medidas de Prevención para riesgos por vibración:

 Reducir la vibración a los valores mínimos en la fuente o instalación de pantallas antivibración.

Medidas de Prevención para riesgos por radiación:

 Radiación no Ionizante: Infrarroja y ultravioleta  Instalación de mirillas de inspección  Radiación Ionizante: Rayos X  Protección y señalamientos en las áreas

NORMATIVIDAD

Medidas de Prevención para riesgos por Materiales y Sustancias

  Sistemas de evacuación de compuestos nocivos a la salud: toxicidad y asfixia Atmósferas explosivas: Sistemas de corte a combustibles, purgas y sistemas de detección.

Medidas de Prevención para riesgos por ruido:

   Falla en el suministro de corriente y fluidos auxiliares: Sistemas de corte y alivio Fallas en el montaje: Supervisión adecuada Fallas en los sistemas de control: Sistemas de corte y alivio, dispositivos de información y advertencia (Alarmas)

NORMATIVIDAD

EN – 746 - 2 Alcance:

 Aplicable a los equipos de combustión y al manejo de los combustibles.

Contenido:

    Definiciones aplicables a la norma Manejo de combustibles gaseosos Manejo de combustibles líquidos Manejo de combustibles sólidos

NORMATIVIDAD

EN – 746 - 2 Alcance y Manipulación de los combustibles – Tipo de Combustible

Sistema de Distribución

 Tuberías  Conexiones    Tuberías no conexionadas Pares Galvanicos Tuberías flexibles  Identificación del sistema      Pruebas y ensayos Purgas y venteos Equipos de retrollama Sistema de alivio de presión Bypass

NORMATIVIDAD

EN – 746 - 2 Alcance y Manipulación de los combustibles – Tipo de Combustible

Dispositivos Obligatorios

 Válvula de aislamiento manual  Filtro    Válvula de parada de seguridad Regulador de presión Detector de caudal de presión (aire y combustible)   Sistema de encendido Válvula individual de parada para quemadores múltiples

NORMATIVIDAD

EN – 746 - 2 Alcance y Manipulación de los combustibles – Tipo de Combustible

Aire de combustión y prepurga de cámara de combustión

   Aire de combustión Prepurga de cámara de combustión Relación aire-combustible

NORMATIVIDAD

EN – 746 - 2 Alcance y Manipulación de los combustibles

  

Suministro de premezcla aire-combustible

 Tubería de mezcla  Suministro de aire y combustible al circuito de mezcla

Quemadores

 Quemadores principales  Arranque y encendido   Control de la capacidad del quemador Piloto permanente

Aseguradores de llama

 Equipos de baja temperatura  Equipos de alta temperatura  Aseguramiento de llama para quemadores al aire-libre

GRACIAS..

Ing. HERNANDO GALVIS BARRERA

hgalvis @intercable.net.co

Telf. (57) (7) 678 6399 – FAX (57) (7) 643 7748 BUCARAMANGA - COLOMBIA I N G E N I E R A C

www.tecnigasingenieros.com

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