equipos de combustion.ppt

EQUIPOS DE COMBUSTION

CALDERAS

• DEFINICION: 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 combustibles

• OBJETIVO: Generación de vapor o producción de agua caliente

• USOS: Residencial - Comercial - Industrial – Generación Electrica

• CONSIDERACIONES DE DISEÑO: Tipo de combustible – Capacidad de Generación mínima, normal y máxima

EQUIPOS DE COMBUSTIONEQUIPOS INDUSTRIALES

TUBO BAJANTE

AGUA

GA

SE

S C

AL

IEN

TE

S

TUBO ELEVAFOR

VAPORMEZCLA

VAPOR AGUA

EQUIPOS DE COMBUSTIONCALDERAS

Circulación Natural: Flujo de Agua y vapor por diferencia de densidad por efecto de la temperatura


Circulación Forzada: Uso de bomba de agua para garantizar flujo en la caldera

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

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: Área de intercambio de calor con los gases de combustión calientes

• Sobrecalentador: Area de intercambio de calor con los gases de combustión para incrementar la temperatura del vapor.– Radiante– Convección

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

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



Chimenea: Punto de salida de los gases de combustiónChimenea: Punto de salida de los gases de combustión

• Tiro Teórico: Fuerza debida al diferencial de densidad entre aire atmosférico y los gases de combustión

• Tiro Real: Diferencia de tiro teórico con las perdidas causados por fricción y velocidad de los gases


1

11...256.0

TTPLpt

2.51

2

2g

f D

fL

g

up


Pérdidas por velocidad =

Caldera Pirotubular – Tipo Horizontal

EQUIPOS DE COMBUSTION TIPOS DE CALDERAS

http://www.cerney.es/fotosgra/cm5000.jpg

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.

Calderas Pirotubulares


Caldera Pirotubular – Partes de la Caldera Horizontal

EQUIPOS DE COMBUSTIONTIPOS DE CALDERAS

Caldera Pirotubular – Caldera Horizontal a carbón


Caldera Pirotubular – Tipo Económico tres pasos


Caldera Pirotubular – Hogar interior de 4 pasos


Caldera Pirotubular – Tipo Vertical


http://aniversario.unet.edu.ve/mipv/imagenes/43.jpg

Ventajas:• Compactas y manejables• Bajo costo inicial• Poca superficie por HP• Instalación rápida y sencilla• No requieren bases especiales

Desventajas: • Dificultad para limpieza interna• Baja capacidad de agua, afecta la operación a cambios de producción

de vapor• Propensa a arrastres de humedad en el vapor• Baja eficiencia

Calderas Pirotubulares Verticales


Caldera Acuatubular

Principio Operacional:

El agua circula por el interior de los tubos expuestos a los gases de combustión.


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

Calderas Acuatubulares


Caldera Acuatubular de tubos rectos


Caldera Acuatubular de tubos curvos


Caldera Acuatubular compacte tipo D


Caldera Acuatubular – Tipo A


Caldera Acuatubular – Tipo D


Caldera Acuatubular – Tipo O


Calderas Acuatubulares de Circulación Forzada

• Requeridas en producción de vapor a alta presión• Uso de bombas para facilitar circulación de agua• Operación a una condición de mínimo flujo de producción de vapor• Mínimo espacio para su instalación• La circulación forzada asegura una refrigeración a todos los tubos• Eliminan el uso de tambores acumuladores de agua• Utilizan tubos de menor diámetro respecto a los de flujo natural• Mínima área requerida para su instalación.

Calderas Acuatubulares


Caldera para Quemar Gas, fuel y Carbón Pulverizado


http://aniversario.unet.edu.ve/mipv/imagenes/51.jpg

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 COMBUSTIONHORNOS DE PROCESO

EQUIPOS DE COMBUSTIONHORNOS DE PROCESO

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 COMBUSTIONHORNOS DE FUEGO DIRECTO

Hornilla industria Cerámica y Ladrillera


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 COMBUSTIONSECADORAS DE ALIMENTOS

Secadora de Flujo Continuo


Secadora de Parrillas


Secadora en Tres Etapas


Secadora por batch en dos ciclos


Equipos para uso con gas natural – Sector Residencial y Comercial

USO RESIDENCIAL Y COMERCIALDEL GAS NATURAL

Clasificación de los Gasodomésticos Naturaleza de los gases utilizados Instalación y método de evacuación de los gases de combustión Debido al uso de gasodomésticos

Naturaleza de los gases utilizados Categoría I: Artefactos diseñados para utilizar gases de una sola familia Categoría II: Artefactos diseñados para utilizar gases de dos familias: Gas y

GLP



Clasificación de los Gasodomésticos - Instalación y Evacuación de los Humos

Tipo A: No requieren ductos de evacuación: Cocinas, hornos y secadoras Tipo B: Aparatos que requieren evacuación de humos al exterior. El aire de

combustión se toma del recinto donde se encuentran instalados. Tipos B1 (tiro natural) B2 (forzado)

Tipo C: Evacuación de humos al exterior. En aire de combustión se toma del exterior del recinto donde se encuentra.



Clasificación de los Gasodomésticos - Debido al uso del Gasodomésticos

Aparatos populares: Equipos pequeños y transportables Aparatos de uso doméstico: 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.

Gasodomésticos


Aparatos Domésticos de Cocción

Cocina o Estufa Horno

Gratinador

Placa radiantedel gratinador

Quemador

Gasodomésticos


Calentador Acumulador

Aguacaliente

Energía

Aguafría

calor

Aguacaliente

Energía

Aguafría

Calentadorinstantáneo o

de paso continuo Calentadorpor acumulación

Cal

or

Aislamiento

Tanque de agua

CHIMENEA

ÁNODO DE MAGNESIO

ESPIRAL

TANQUE PORCELANIZADO

TUBO DE ENTRADADE AGUA FRÍA

AISLAMIENTO

TERMÓSTATO

PUERTA

QUEMADOR

DRENAJE

ENCENDIDO ELECTRÓNICO

VÁLVULA DE SEGURIDAD

Gasodomésticos


Calentador de Paso o Instantáneo

Aguacaliente

gas

Aguafría

4

7

3

2

9

10

5

6

8

1

7

Gasodomésticos


Calentadores de Ambiente

Quemador atmosférico con llama de premezcla


Su mayor uso en los Gasodomésticos Quemador Gas Inductor – Aire Inductor Componentes del Sistema Inyector: Punto de descarga del gas combustibles Mezclador: Venturi de mezcla aire-gas Cabeza o Boquilla: Punto donde se efectúa la combustión Características del Quemador Potencia Térmica Rata de aireación primaria Funcionamiento OptimoFormación de CO en la combustión

Instalación de Gasodomésticos


El manejo incorrecto del gas y el uso inapropiado de los gasodomésticos ocasionan riesgos por lo que se requiere verificar su instalación y selección.

La instalación debe obedecer a las instrucciones de los fabricantes en lo referente a: Fijación Distancia mínima entre equipos deber ser 0.4 metros Correcta ventilación en el área de instalación Conexiones de los aparatos: Tubería rígida – Tuberia flexible

Tubería Rígida: Equipos empotrados o fijos Tubería Flexible: Equipos móviles

Ventilación de Recintos Interiores


Localización del gasodomestico (Calentador de agua): Circulación libre y espontánea del aire de combustión, renovación y dilución.

Requerimientos adicionales de aire: Inyección de aire adicional cuando exista en el recinto limitación de aire

Método de ventilación en espacios confinados (NFPA-54)

Comprobación del Funcionamiento de los Gasodomésticos


Funcionamiento del Inyector Comprobar la correcta selección del inyector respecto al gas a utilizar Comprobar el diámetro nominal Fijación y soportes del tubo de conexión

Aspecto de las llamas Operación de válvula de entrada (Máximo y mínimo flujo): No extinción de la

llama. Dispositivos de seguridad Correcto funcionamiento: Realizar pruebas mediante accionamiento manual

PARAMETROS PARA EL

DE UN SISTEMA DE COMBUSTION

DISEÑO

Potencia térmica requerida Capacidad de relevo de calor Eficiencia del equipo Objetivo de proceso

Quemadores Criterios de selección Tipos de quemadores Aspectos ambientales

PARAMETROS PARA EL DISEÑO DE UN SISTEMA DE COMBUSTION

Cámara de combustión Tipo de combustible Tiempo de residencia Selección de materiales

Operación de Quemadores Optimo mezclado Exceso de aire

Flujo volumétrico o másico de combustible requerido

Ep = Energía requerida para el procesoLHV = Poder calorífico inferior = Eficiencia del equipo sobre la base LHVQ = Flujo de combustible

Potencia Térmica Requerida

Dimensionamiento del sistema de suministros de combustibles

*

LHVE

Q p


Transforma energía química en calor útil– Amplio rango de operación– Uniformidad en el suministro de calor– Reacción total del combustible– Impedir efectos contrarios al proceso

• Retorno de llama y Desprendimiento de llama– Facilitar la rápida ignición del combustible– Operar a niveles de ruido aceptables

Quemadores

Quemador: Representa el equipo básico del proceso de combustión y su diseño se basa en la aplicación y el tipo de combustible a utilizar


Por presión de suministro

Quemadores de baja presión• Presión de suministro menor a 1.45 psig: Calentadores y cocinas

Quemadores de media presión• Presión de suministro mayor a 1.45 psig y menor a presión crítica

(<14 psig)

Quemadores de alta presión• Presión de suministro superior a la crítica

Quemadores a Gas Clasificación de los quemadores a gas


• Presión a la cual un flujo de gas en expansión alcanza la velocidad del sonido

• Cada combustible posee su propia presión crítica

Condición de presión crítica en el suministro de Gas


Gases Presión crítica relativa (bar)

Gas manufacturado 0,876

Propano comercial 0,856

Butano comercial 0,752

Gas natural 0,741

Por punto de mezcla aire – combustible

Quemadores de premezclaGas 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 previaGas y aire se suministra por separado a la zona de combustión

QuemadoresClasificación 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; gasodomésticos– Quemadores no atmosféricos

Los quemadores operan en sitios cerrados donde la presión esta por encima o por debajo de la presión atmosférica

Quemadores – Clasificacion de los quemadores a gas

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


Quemadores Industriales a Gas


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

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

Quemadores Industriales a GasQuemador de tiro natural JZ para hornos de proceso


Quemadores a Gas – Sellados Mecánicos


Flujo de entrada de aire controlado por un ventilador de inyección (tiro forzado). Buena mezcla por la caída de presión y control de configuración de llama

Quemadores Industriales a GasQuemador de tiro forzado para hornos y secadores


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.

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.

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.

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: Aislamiento térmico, paredes

térmicas y precalentamiento

Quemadores Industriales a Gas – Criterios de Selección


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.

Quemadores para combustibles Líquidos


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


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



Aire secundario

Combustible

Aire primario

Paletas primarias de remolino

Quemadores para Combustibles líquidos – Clasificación

Quemadores de atomización– Atomización por fluido motriz a baja presión


Vapor ó aire

Combustible


Quemadores de atomización– Atomización por fluido motriz a alta presión

Consumo de vapor: 0,1 – 0,5 Kgr/ Kgr combustibleConsumo de aire: 0,2 – 0,8 Kgr / Kgr combustible


Retorno de aceite 30º-90º


Quemadores de atomización– Atomización mecánica

Suministro de combustible a alta presión de acuerdo a su viscosidad ( 8 – 20 cs ). Bajos excesos de aire


Aceite

Motor

Bisagra de montaje

Aire

Bomba de aceite


Quemadores de atomización– Atomización rotatoria o centrifuga

Inyección de combustible a baja presión con una rotación alta (2500 – 7000 rpm)


Aire Fuelle

Registros ajustables

Deflectores de aire

Aceite


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




• Utilizando grandes velocidades de aire e imprimiéndole circulaciones giratorias.

• Provocando fuertes recirculaciones, forzadas o inducidas, de los gases quemados, con lo que se consigue aportar calor suplementario a la base de las llamas.

• Utilizando aire precalentado.

• Forzando turbulencias en la mezcla.

En los quemadores de combustible líquido tiene importancia el control del desprendimiento de llama, lo que se logra principalmente

Quemadores Especiales


Quemadores duales: gas – líquido. En general se basan en un quemador de líquido al que se le acopla un colector anular de gas que conduce éste a la vena de aire

Quemadores de aire precalentado. Si el aire no pasa de los 200º C no se requiere generalmente precauciones especiales; pero por encima de estas temperaturas deberá prestarse atención a los refractarios y partes internas del quemador

Quemadores con control de forma de llama. La forma de la llama se ajusta variando la velocidad de mezclado, pasando de llamas largas y estrechas a cortas y anchas. También puede lograrse el mismo efecto variando la posición de las aletas del aire

Quemadores Especiales


Quemadores de residuos líquidos. Generalmente es de tipo dual, alimentando el residuo por la boquilla del combustible líquido. Se ha de asegurar que el residuo sea combustible, que sea atomizable y que los productos no sean tóxicos ni corrosivos

Quemadores con enriquecimiento de oxígeno. En ellos el oxígeno se mezcla con el aire, nunca con el combustible. Esto aumenta la eficiencia de combustión y la temperatura de llama

Quemadores de baja emisión de NOx. Constituyen la última tecnología en diseños de quemadores. Grandes y ambiciosos programas son desarrollados actualmente en el mundo con el fin de disminuir las fuentes que contaminan nuestro medio ambiente

Rango entre máxima y mínima mezcla de combustible-aire para una correcta operación del quemador

El punto máximo de operación de un quemador se limita cuando la velocidad de la mezcla excede la velocidad de llama (la llama se apaga) y por el tamaño físico del quemador (velocidad del combustible)

El punto mínimo de operación lo determina el efecto de retrollama y mínima velocidad de combustible

Alta relación de reducción se aplica en procesos batch

Características de diseño de los quemadores

Relación de reducción


• Relación de ReducciónRelación entre la máxima y la mínima mezcla de combustible y aire bajo la cual el quemador opera satisfactoriamente.

• EstabilidadVelocidad de suministro en equilibrio con la velocidad depropagación de llama (ignición) .Mantener la ignición

respecto a la presión del combustible.



• Diseño de la llama– Manifestación visible y calórico de la reacción de

combustión – Variación de presión de suministro y relación aire –

combustible afectan la forma de la llama– Requerimientos exigidos por el proceso determinan la

forma de llama

• Atomización– La viscosidad del combustible se fija como variable de

diseño de un quemador– Máxima temperatura del combustible determina selección

de materiales



SISTEMA DE IGNICION - MANUAL

• Uso de sistemas convencionales para proporcionar la chispa que permite la ignición del combustible

• Iniciadores de llama viva

• Iniciadores tipo chispa o bobina


Operación de Quemadores

Normas de seguridad: Se deben tener en cuenta en la ignición Manual.

SISTEMA DE IGNICION - AUTOMATICA

• 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.



OPERACIÓN DEL SISTEMA

• 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 del equipo de combustión; incide en la eficiencia del equipo

• Variables operacionales: Color y longitud de llama, temperatura de chimenea, humos

• 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.




Control Electromecánico del quemador en calderas Pirotubulares



Ajuste de las proporciones aire – combustible

• Control Electromecánico• Control Automático


Señal de demanda

Combustible

Aire

Unidad de control

Alquemador

Alquemador

• Espacio geométrico donde se acomoda la llama y se realiza la reacción de combustión

• Variables que determinan el diseño de la cámara de combustión – Tiempo de residencia para la ocurrencia de la reacción: depende del tipo

de combustible gas, liquido o sólido– Diseño del quemador– Presión y velocidad de los combustibles– Aplicación de proceso (longitud de llama)– Humedad de los combustibles

Cámara de Combustión

IV : Factor empírico de la cámaraV : Volumen de la cámara (m3,ft3)W : Flujo masico del combustible (Kg/hr, lb/ft3)LHV : Poder calorífico internos del combustible (BTU/ft3)

V = W * LHV / IV


COMBUSTIBLE IVBtu/hr-ft3 MW/m3

Combustible sólido en lechos 45000-55000 0.47-0.57

Líquidos livianos 100.000 1.03

Líquidos pesados 80.000 0.83

Líquidos a alta velocidad 100.000 1.03

Hogar de caldera 20.000-40.000 0.21-0.41

Gases 100.000 1.03

Leña 25.000 0.25

Cámara de Combustión

Valores de IV (Factores empíricos de cámara) para diferentes combustibles


ADAPTACION DE EQUIPOS DE

COMBUSTION AL USO DE GAS

NATURAL

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

Sustitución de Combustibles

ADAPTACION DE EQUIPOS DE COMBUSTION AL USO DE G.N.

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



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)



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.



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 determina la condición de sustitución entre combustibles líquidos.

La presencia de contaminantes afecta la vida útil de los equipos de combustión.

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



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



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.

Procedimiento para adaptar 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.

3/8

2/122

213124.1 DGTLZ

PP

Pb

TbQ

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



43.2 MPCH 21.6 MPCH 8.1 MPCH

400 ft 50 ft 300 ft

HORNO

ESTACION R&MHORNO

CALDERA


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


3/8

2/122

213124.1 DGTLZ

PP

Pb

TbQ

Longitud de tubería L = 2000 m *3.28 = 6,560 pies.

Las condiciones base estipuladas por norma son: Pb=14.65 psia y Tb=60 OFPresión atmosférica: 14.0 psiaLas propiedades del gas suministradas por el comercializador, según cromatografíasuministrada son: Gravedad Especifica G = 0.60 ; Factor Z = 0.9800La temperatura de suministro del gas es de 90oFProcedimiento 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 IPresión de recibo en estación de entrega en planta: 200 psig

P1= 250 psig + 14.7 psia = 264.7 psia P12 = 70,066.09

P2= 200 psig + 14.7 psia = 214.7 psia P22 = 46,096.09

Factor GLTZ = 0.60 * 6,560ft * 500oR * 0.980 = 1,928,640

Factor (Tb/Pb) = 520oR/14.65 psia = 35.49

Factor ((P12 - P2

2 ) / GLTZ)1/2 = 0.11148Despejando D de la ecuacion de WEYMOUTH tenemos: D = 2.2” = 3”Verificacion de velocidad: V = Q / 3600 A A= 3.14 * D2 / 4 *144 = 0.049 ft2 V = 43200 ft3/h/3600*0.049

V = 245 ft/seg @ c.b. Factor corrección por presión = 214.7/14.65 = 14.65 [email protected] = 245/14.65 = 16.7 ft/seg



mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

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.

Dimensionamiento del sistema de alimentación a Gas


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.

Dimensionamiento del sistema de alimentación a GasEstación 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 en el flujo, en la forma más efectiva que sea posible.

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

Estación de Regulación y Medición


Válvula de Bola


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

Dimensionamiento del sistema de alimentación a GasEstación de Regulación y Medición


Regulador con resorte


Regulador cargado con Resorte

Regulador cargado con Piloto


Dimensionamiento del sistema de alimentación a Gas

EjercicioQmax: 43,200 PCSHPresión Máxima de entrada: 214.7 psiaPresión de salida o regulada: 114.7 psiaCg: Coeficiente característico del regulador calculado mediante ecuación del fabricante Cg = f ( P1, P2, Q )

El regulador se selecciona con la mínima presión de entrada.

De acuerdo al Cg se va a los catálogos de reguladores del fabricante y se selecciona el diámetro del regulador.


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



Drenaje

Filtro de Gas


Ejercicio

Selección del Sistema de Filtración Caso Anterior

Presión Mínima de operación: 214.7 psiaCaída Máxima de presión: 2 psiTamaño de partículas a remover: 3 micrasPorcentaje de retención: 99%Qmax: 43,200 PCSHANSI 150

Con la información anterior se selecciona en los catálogos de losfabricantes de filtros el diámetro de conexión del filtro.



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. Una válvula de escape se resetea para abrir cuando la presión del sistema excede la presión de control o ajuste y debe poseer la capacidad de mantener la presión aguas abajo del sistema. La mayoría de estas válvulas están diseñadas para aliviar solamente el 10% de la máxima tasa de flujo de la estación.



Válvula de Alivio


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



Botón de presión(normalmente cerrado)

Válvula de Cierre Automático Alta y/o Baja Presión


MEDIDORES DE GAS

Determinar el volumen de gas consumido en el equipo de combustión

Selección adecuada del medidor Instalación de acuerdo a la normatividad


Medidores de Gas



• 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.

Dimensionamiento de la red de Suministro Interno


Tramo 1Longitud de tubería L = 400 pies. Qmax = 41.6 MPCSHPresión de salida de estación de regulación y medición = P1= 114.7psia P1

2 = 13,156Factor GLTZ = 0.60 * 400ft * 500oR * 0.980 = 117,600Factor (Tb/Pb) = 520oR/14.65 psia = 35.49Diamétro de tubería = 3” Factor D8/3 = 18.70Despejando P2 de ecuación WEYMOUTH tenemos: P2 = 113 psiaDiamétro de tubería = 2” Factor D8/3 = 6.34Despejando P2 de ecuación WEYMOUTH tenemos: P2 = 103 psia

Dimensionamiento tubería de alimentación interna.


Tramo 2 Longitud de tubería L = 50 pies. Qmax = 21.6 MPCSHP1= 103 psia P1

2 = 10,609Factor GLTZ = 0.60 * 50ft * 500oR * 0.980 = 14,700Diamétro de tubería = 1.5” Factor D8/3 = 2.95Despejando P2 ecuación WEYMOUTH tenemos: P2 = 100 psiaTramo 3Longitud de tubería L = 300 pies. Qmax = 8.1 MPCSHPresión de salida de estación de regulación y medición = Factor GLTZ= 88,200P1= 103 psia P1

2 = 10,609 D = 1“ Factor D8/3 = 1P2 = 98 psia

Dimensionamiento tubería de alimentación interna.


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

Quemadores y suministro de combustible


Quemador aceite Quemador aceite-gas



Quemador compactoQuemadores y suministro de combustible


Uso mínimo de accesorios en la instalación. El material a usar debe ser acero-carbón (no galvanizado) para

el combustible y otros tipos de material de acero para el sistema de aire.

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 diseño del sistema debe garantizar el control combustible-aire, estabilidad del quemador, temperatura homogénea y señales correctas


El suministro de gas se adapta al tipo de Quemador a utilizar

Suministro de Gas y Aire a cada equipo de Combustión


Válvula de paso Manual Válvula de entrada de aire Quemadores y suministro de combustible


Sistema control entrada aire Válvula Reguladora



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



Válvula de Cierre Automático Motorizada Válvula Solenoide On/Off



Instalación de Quemadores



Teniendo en cuenta los tipos de quemadores que se utilizan en la industria se describe la instalación de los siguientes quemadores:Quemadores de gas con mezcla en la boquillaQuemadores de aceiteQuemadores duales líquido-gas

Quemadores de Gas con mezcla en la boquilla

Este tipo de quemadores realiza la mezcla aire – combustible en la boquilla del quemador y facilita el control de la relacion de una manera exacta. El rango de aplicación es alto en el sector industrial; se adaptan al sistema dual.

Suministro de Gas y Aire a cada equipo de Combustión


Quemador con Mezcla en la BoquillaInstalación del sistema


PROCEDIMIENTO DE INSTALACION DE SISTEMA DE ALIMENTACION DE GAS – QUEMADOR CON MEZCLA EN LA BOQUILLA

1.Instalar una válvula limitadora de orificio entre el regulador y el quemador.

2. Si la presión mínima de gas en la entrada del regulador excede la presión máxima de aire por 2 ó más Osi, conecte el venteo del regulador a la línea principal de aire después de la válvula


PROCEDIMIENTO DE INSTALACION SISTEMA DE ALIMENTACION – QUEMADOR DE LIQUIDO

El propósito de un quemador de aceite es doble; primero, inyectar el aceite o cualquier otro combustible líquido al hogar en forma de una neblina fina (ATOMIZACION); el segundo, abastecer y mezclar el líquido con el aire, en la cantidad adecuada correcta para las mejores condiciones de combustión (MEZCLA)

El regulador aire / aceite hace que la presión de salida del aceite varíe en proporción a la presión de impulso del aire principal. Esto mantiene una relación constante entre el flujo de aceite y el flujo de aire en todo el rango de capacidad del quemador.


PROCEDIMIENTO DE INSTALACION SISTEMA DE ALIMENTACION – QUEMADOR DUAL GAS ACEITE

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. El mercado plantea diversos tipos teniendo en cuenta eficiencia, costo, mantenimiento y control de NOx.


Adaptación del Quemador Dual

La entrada de líquido en un quemador dual aceite – gas debe ser por la parte inferior, el gas y el piloto por la parte superior. La adaptacion de un quemador de aceite para uso de gas se realiza mediante un acople de cuerpo del quemador.


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.


Tubería de suministro y distribución Polietileno• Diámetro 1”: US$3.20/ metro

• Diámetro 2”: US$4.50/ metro



Acero Carbón• Diámetro 1”: US$6.50/ metro




Análisis de Costos de Inversión en la Conversión a Gas Natural


Ventajas y Desventajas del uso de Acero Carbón y Polietileno



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



COSTO (U$D)

Filtro 1.700

Medidor de gas 4.450

Corrector de flujo 2.300

Regulador 2.100

Válvulas de bola (2) 750

Válvulas de corte (2) 2.100

Válvula de relevo de presión 1.200

Transmisores de presión y temperatura 980

Indicadores de presión y temperatura 150

Conexión y montaje 2.400

Costo total 18.130

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



COSTO (U$D)

Filtro 2.500

Medidor de gas 5.230

Corrector de flujo 2.300

Regulador 2.100

Válvulas de bola (2) 750

Válvulas de corte (2) 2.100

Válvula de relevo de presión 1.200

Transmisores de presión y temperatura 980

Indicadores de presión y temperatura 150

Conexión y montaje 2.400

Costo total 21.810

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



0-8 KPCD US$8.500

8-75 KPCD US$7.800

75-125 KPCD US$8.300

125-200 KPCD US$10.800

200-300 KPCD US$14.500

Costo de los equipos que conforman el suministro de gas al quemador y su conexión al tablero de control existente para el combustible original

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.

BENEFICIOS ECONOMICOS DEL USO 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 Económico por las Propiedades 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.


PRECIOS DE LOS COMBUSTIBLES EN EL PERU


ESTUDIO DE COMPARACION

CALDERA PIROTUBULAR, CAPACIDAD 300 BHP, CONSUMO DE COMBUSTÓLEO 80.7 GPH; FACTOR DE SERVICIO:0.6 (100 HORAS DE OPERACIÓN SEMANAL); TIEMPO DE INVENTARIO DE COMBUSTIBLE:15 DIAS.



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 filtración Equipo de 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.



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.




COSTOS DE OPERACIÓN (SERVICIOS INDUSTRIALES Y ADITIVOS)

Costos de calentamiento del combustóleoQ calent = W C T

C: Coeficiente calórico del combustóleo = 0.53 BTU / lb ºKW: Cantidad másica de combustóleo por galón: 7.9 lbs / galónT: Diferencia de temperatura, ºKQf calent =7.9 lb/gal * 0.53 BTU/lb ºK * (353 -293)ºK

Q calent = 251 BTU / gal

Precio KW.H Industrial: US$ 0.12Costo: 251BTU /gal / 3413 BTU/KW * US$ 0.12 KW = U$ 0.0088/galónPara 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/ galCosto calentamiento = US$ 307 / mes



Costos de calentamiento para atomización del combustóleo

Por calentamiento del combustible:Q = W C T Rango de calentamiento : 80ºC a 100ºCQ = 7.9 lb/gal * 0.53 BTU / lbºK ( 373 - 353 )ºK Q = 83.7 BTU / galCosto/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 / galCosto = US$ 105 / mes



Costos de energía de atomización del combustóleoCosto Atomización = 3 HP* 0.746 KW / HP * US$0.12 / KW.HCosto Atomización = US$ 0.27 / horaCosto por Mes = US$ 0.27 / hr * 432 hr / mesCosto por Mes = US$ 117 / mes

Costos por bombeo del combustóleoCosto Bombeo = 1 HP * 0.746 KW / HP * US$ 0.12 / KW.HCosto Bombeo = US$ 0.09 / horaCosto por Mes = US$ 0.09 / hr * 432 hr / mesCosto por Mes = US$ 39 / mes



Los aceites pesados y el combustóleo en oportunidades requiere aditivos mejoradores de combustión y homogenizadores para evitar su estratificación por temperatura y tiempo de almacenamiento, con ello se garantiza una combustión correcta. Dosificación del aditivo:1000 ppm (1 gal de aditivo por 1000 gal)Consumo de combustible: 80.7 gal/hrCosto promedio del galón de aditivo : US$ 28Costo aditivo por mes: 35 galones / mes * US$ 28 /galCosto aditivo por mes: US$ 980 / mes

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


COSTO DE MANTENIMIENTO


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) días de inspección y mantenimiento, con una asignación de 2 mecánicos y un obrero laborando 9 horas / día.


COSTO DE MANTENIMIENTO

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

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


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 80.7 gph x 24 h/día x 0.6 x 8 días = 9300 galones

Costo del inventario 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


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.


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


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

COSTO DE PRIMA PARA ASEGURAMIENTO DE INSTALACIONES

SOBRECOSTO POR EL CONSUMO DE COMBUSTOLEO RESPECTO AL GAS NATURAL

Costo total por uso del combustóleo: US$ 1,786 / MES



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

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

Precio del fuel oil: US$0.87/galFacturación 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


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

Poder calorífico del gas: 1.0 MBTU/pie3Consumo 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

AccesoMantenimiento y espacios de limpiezaMovimiento de material y maquinariaSeguridad en la operaciónHigiene y seguridad del puesto de trabajoProtección contra incendiosContaminación

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

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

EN – 746 - 2

NORMATIVIDAD

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

EN – 746 - 2

NORMATIVIDAD


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

EN – 746 - 2

NORMATIVIDAD


Aire de combustión y prepurga de cámara de combustión

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

EN – 746 - 2

NORMATIVIDAD

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

EN – 746 - 2

equipos de combustion.ppt

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