facultad de quimica - 132.248.9.195

Ae

aya ne 5 Cai MOI WER Tas

Do UNIVERSIDAD NACIONAL ¢‘AUTONOMA DE MEXICO

FACULTAD DE QUIMICA

“NGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR

UN CALENTADOR A FUEGO DIRECTO

ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA”

T E S ! S

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE

INGENIERO QUIMICSO

? R = $ z \ 7 A JOSE ALBERTO MANZANO LIRA

[999

pee (MEXICO, D.F,

TESIS CON es FALLA DE ORIGEN a

UNAM – Dirección General de Bibliotecas

Tesis Digitales

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Jurado asignado:

Presidente Prof. MARTINEZ MONTES JORGE TRINIDAD.

Vocal Prof. ARNAUD HUERTA RAMON.

Secretario Prof. ORTIZ RAMIREZ JOSE ANTONIO.

ter. suplente Prof. LOPEZ MARTINEZ JOSE LUIS.

2da. suplente Prof. RODRIGUEZ RIVERA FERNANDO DE JESUS

Sitio donde se desarrollé el tema

Oficina Central del Sector Energético de ja Comisién Nacional para el Ahorro

de Energia CONAE

Asesor del tema

1.Q. JOSE ANTONIO ORTIZ RAMIREZ

Supervisor técnico C0 Lo

M. en C. DAVID GUTIERREZ CRUZ

Sustentante

JOSE ALBERTO MANZANO LIRA

DEDICO ESTA TESIS A:

Dios gracias por absolutamente todo, gracias por bendecirme

tanto

Mis Padres Luis Manzano G. y Sara Lira G., sin ustedes todo esto

no seria posible, Dios los bendiga siempre, fos amo.

Mi Hermana Johana, mi Tia Ma. Luisa, mi Abuelita Guadalupe™,

han sido aliento a mi vida toda mi vida, siempre estaran en mi

corazon

Todos mis Tios, Tias, Primos y Primas, por parte de mi papa y

mama, son una gran familia, gracias por creer en mi.

Mis Amigos Miguel, Victor, Luis, siempre fueron los peores en todo

pero los mejores cuates, Bety, Aritzai, Juan, Dimas, Patricia,

Sergio, Enrique, Oswaldo, Armando, gracias por su amistad,

Pedro, Laura, Marcos, lvonne nunca los olvidare, Pedro Albarran

donde quiera que estes, Imelda Ramirez !a mejor “Dofia" que he

conocido, Dios la bendiga, y a todos aquellos amigos que no los

menciono pero cuando los recuerdo me hacen sentir bien.

Nayeli, todo lo que me inspiras, no cabria en una dedicatoria, ni en

4x 10 dedicatorias, ni en una tesis, ni en 1x 107° tesis, pero todo

eso st se puede resumir en dos palabras, te amo.

CONAE. por ser la institucién que me dio la oportunidad de realizar

el presente trabajo

Los Ingenieros David Gutiérrez, Eduardo Valdivieso, Angeles

Petia, Francisco Mendoza, José T. Lugo, por su apoyo y consejos

muy significativos en mi vida profesional.

Mr Asesor J. Antonio Ortiz, su paciencia y sencillez permitieron

llegar a buen fin fa presente tesis

La UNAM por ser la mejor institucion educativa que ha existido.

México, por ser mi tierra y mi patria.

“No temas por que yo estoy contigo, no desmayes porque

yo soy tu Dios que te esfuerzo, siempre te ayudare,

siempre te sustentaré con la diestra de mi justicia.”

Isaias 41:10

“ONTENIDO Y OBJETIVO

CONTENIDO

OBJETIVOS

INTRODUCCION

GENERALIDADES

ESTRATEGIAS PARA EL DERARROLLO DEL DIAGNOSTICO

DIAGNOSTICO ENERGETICO

EVALUACION ECONOMICA

RECOMENDACIONES

ANEXO |

ANEXO Hl

ANEXO III

CUESTIONARIOS

iq

17

45

80

89

103

110

125

136

FESIS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR + FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA” REVISON

COUTENIDO ¥ OBJETIVO

Objetivos:

Ofrecer un procedimiento de facil aplicacion para

evaluar cuantitativa y cualitativamente la energia

que se disipa en estos equipos.

Evaluar su eficiencia térmica.

identificar los potenciales de ahorro energético y

definir medidas por aplicar las que podran ser

evaluadas técnica y econémicamente.

TESS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR

4 FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA * REVISON

DUCCION =

INTRODUCCION

NIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 1

GO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA ~

uTRODUCCION _

Introduccion.

Uno de los equipos principales en instalaciones industnales de procesamiento y

transformacion de petroquimicos fiquidos y gaseosos, son los calentadores a

fuego directo, equipos que tlenen como funcién principal suministrar ta energia

térmica requerida por los procesos, entre otros.

Fraccionar los cortes de hidrocarburos en destilacién atmosférica y de vacio

Vaporizar fa alimentaci6n en reactores. Proporcionar los requerimientos térmicos en columnas de fraccionamiento.

Calentar algun ffuido térmico +7

La funcién fundamental de un calentador, es suministrar una cantidad especifica

de calor a niveles elevados de temperatura al fluido que va a ser calentado, es por

&$0 que consumen grandes cantidades de energia en forma de combustible. En

un calentador a fuego directo el calor liberado de la combustion que se realiza

dentro de una camara aisiada, se transfiere a elevadas temperaturas a un fluido

que se encuentra en el interior de un serpentin de tubos que comunmente se colocan a lo largo de las paredes y techo de la camara de combustion

Como concepto general, la eficiencia térmica es definida como la razon entre el calor absorbido por la corriente de proceso y el calor tiberado por el combustible.

En los calentadores a fuego directo se presentan pérdidas de energia, por diversas causas, y por ello es de vital importancia detectar puntos de optimizacion energatica que coadyuven a la eficientizacion de fa operacion del calentador asi como el consumo de energia (combustible), apoyandose para ello en un analisis energetico, el cual, generalmente, derivara recomendaciones que implicaran un ahorro energético econdmico, ademas de disminuir la contaminacién ambiental.

La ingenieria conceptual (que es la ingenieria que se pretende desarrollar en esta tesis), se podria definir como la ingenieria prototipo que pudiera modificar un equipo ya existente o mostrar alternativas para su mejor funcionamento, asi

como si es que se requiere, trazar las bases para desarroiiar una Ingenieria mas

profunda” en el disefio de un calentador. Por hacer un simil, un pintor establece

un bosquejo preliminar para desarrollar su obra de arte, no empieza con los

colores y la sombras, la ingenieria conceptual pretende lo mismo, hacer un

bosquejo del sistema para después profundizar en los detalles.

El presente trabajo abarca los siguientes aspectos:

En las generalidades se menciona en forma global las caracteristicas principales

de fos calentadores a fuego directo asi como su clasificacion

IIGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 2

4 FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

IN TRODUCCION =

En el apartado de estrategias para ef diagndstico se describe todo el procedimiento para la recopilacién de informacién que sera de utilidad para la evaluacion cuantitativa y cualitativa del equipo

fn el apartado de diagndéstico energético se describe el procedimiento para tealizar el balance energético junto con la cuantificacién de la eficiencia, estos parametros seran base en Ja deteccién de puntos de oportunidad para el ahorro energético adicionalmente se efecttia un ejemplo de un caso tipico en la industria

En el apartado de evaluacién econdémica se describe el procedimiento para cuantificar econdmicamente las medidas de ahorro que sean de inversion efectuando un ejemplo que es la continuacién del apartado de diagndstico

energético

En el apartado de recomendaciones se dan los principales puntos a considerar en ta operacion de un calentador a fuego directo

En el esquema No. 1 se muestra la secuencia propuesta a seguir para la obtencién de un diagndéstico energético en un calentador a fuego directo, este esquema es el esqueleto de la presente tesis.

ENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 3

« FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

GEMERALIDADES. a

GENERALIDADES

iS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 4

4 FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA

DADES

SECUENCIA GENERAL PARA EVALUACION ENFRGETICA

¥.

DATOS DE DISENO > FORMATOS (1 DISENO) <

|

¥ —— - FOR »u"PO DE [| —-»! DATOS DE CAMPO S| ORMATOS

INSPECCION FORMATOS VISUAL <

¥

EVALUACION ANALITICA (ESTADO FISICO ACTUAL

(1 OPERACION) DELCFD)

5 NCIAS DE IDENTIFICAGION DE OPERACION RECOMENDACIONES >| FORMATOS

MANUAL AJUSTES a) OPERACIONALES lg DE EXCESO DE AIRE" b) MANTO |

v EVALUACION TECNICO- ECONOMICA DE LAS RECOMENDACIONES

PLAN DE ACCION

REPORTE

Esquema No. 1

NERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 5

UEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

EVALUACION VISUAL

Gene

i Ca

La

Su

4-

2-

3-

bh wow

RALIDADES -

ralidades

tegoria de servicio de los calentadores

industria que requiere en sus procesos calentadores a fuego directo divide

aplicacion en seis (6) categorias de servicio general, los cuales son:

Rehervidor.

En esta aplicacién particular, la temperatura de salida de un rehervidor

generalmente cae en el rango de los 204 a 288°C (400 a 550°F),

Calentador de carga a columnas fraccionadoras

Se refiere al servicio de un calentador de alimentacién a una columna de destilacién atmosférica, donde el aceite crudo entra al calentador como un liquido a 232°C (450°F) y sale cerca de los 371°C (700°F)

Calentador de carga a reactores

En este caso se trata del calentamiento de un componente individual, fase sencilla como et sobrecalentamiento de vapor en las secciones de reaccién del proceso de elaboracién de productos petroquimicos En estos servicios,

la temperatura de entrada del fluido tipicamente es de 371°C (700°F) y su temperatura de salida de aproximadamente 815°C (1500°F).

Calor suministrado para medio de transferencia de calor

Muchas plantas suministran calor a usuarios individuales, via un medio de transferencia de calor intermedio. Para este servicio el empleo del calentador se utiliza para elevar la temperatura del medio recirculante, que

es tipicamente un aceite de calentamiento, (Dowtherm, Termino!, Molten

Salt, etc ).

Los fluidos que circulan a través del calentador en estos sistemas, casi siempre permanecen en fase liquida desde Ja entrada hasta la salida.

Calor suministrado a fluidos viscosos

Con frecuencia el aceite pesado debe ser bombeado desde un lugar a otro para su proceso. A bajas temperaturas el aceite puede tener una viscosidad demasiada alta para ceder al bombeo, por lo que es empleado un calentador para elevar la temperatura del aceite y asi, facilitar su bombeo

IS iNGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 6

“A FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

SENERALIDADES

6 - Calentadores reactores

Calentadores reformadores de hidrocarburos - vapor, en los cuales los

tubos de la camara de la combustion funcionan individualmente como recipientes de reaccion verticales llenos con catalizadores de niquel. En reformadores que producen hidrégeno, las temperaturas de salida del fluido varian de 788 a 899°C (1450 a 1650°F)

il Clasificacian de calentadores de acuerdo al arreglo de los tubos del serpentin

Los calentadores a fuego directo se pueden clasificar de acuerdo a su forma, en horizontales y verticales esto debido a la orientacién del serpentin en la seccién de radiacion

a

b) c) qd) e) f} g) h)}

i)

) k)

)

Wl

Cilindrico — vertical, todo radiante Cilindrico ~— vertical, serpentin helicoidal Cilindrico — vertical. con convecci6n (flujo cruzado) Cilindrico — vertical con conveccién integral Arbor o wicket

Tubos verticales con doble fuego Cabina con tubos horizontales Caja de doble celda con tubos horizontales Cabina con tubos horizontales y pared divisoria

De caja con tubos horizontales y quemadores en las paredes Caja con tubos horizontales y quemadores en las paredes,

con seccién de conveccién montada a un lado. De tubo horizontal, de doble fuego.

En las figuras No 1, 2, 3 y 4 se muestran los tipos de calentadores a tos cuales

nos refermos en los puntos anteriores, asi como sus principales caracteristicas

Componentes de los calentadores.

Las secciones y partes que integran un calentador a fuego directo son idénticas para ambos tipos, vertical y horizontal, en la figura 5 se indican las partes constitutivas de un calentador tipo caja con serpentin horizontal, mientras que en la figura 6 se indican las partes para un calentador vertical con seccion de conveccién

TESIS “INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 7

& FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

ERALIDADES

conunuacion se presenta una descripcidn de dichas secciones y partes

Seccion de conveccién- £s la seccién de transferencia de calor directamente

Seccion de radiacién -

Quemadores -

Polea de

Reemplazamiento -

Polea de pintores.~

Chimenea -

localizado debajo de fa chimenea, utilizando el calor ascendente de los gases calientes de ja combustion En esta zona los tubos estan en forma horizontal tanto para calentadores verticales como horizontates.

Es la mayor parte que utiliza el calor radiante de los quemadores Aunque en algunos calentadores el calor

de la flama de los quemadores se dirige hacia un muro

ceramico el cual irradia calor a tos tubos, normaimente los tubos reciben el calor directamente de los

quemadores

Es la parte del calentador el cual quema el combustible

gas 0 liquide, en ocasiones ambos, produciendo una flama de calor intenso Los quemadores son

normalmente instalados al piso de los calentadores. Sin embargo algunos calentadores horizontales pueden

tener los quemadores montados lateralmente. E] numero y tamafio de quemadores son determinados por el proveedor de acuerdo al uso del calentador

Solo para calentadores verticales. Es un anitlo colocado

arriba de fa chimenea utilizado para reemplazar los tubos. Actualmente distintas companias utilizan equipo movil para el reemplazo de los tubos. Pocos calentadores tienen esta polea.

Es un anillo cercano a la parte superior de la chimenea con una extension de cable de acero estirado a nivel de piso el cual es utilizado cuando se pina Ja chimenea

Es la parte cilindrica usada para transportar los gases de combustidn a Ja atmésfera, y al mismo tiempo produce un tiro a los quemadores. La altura de fa chimenea es determinada por el tiro requerida y demandas ecolégicas (el quemar gas es relativamente limpio, ya que el combustible liquido produce humos) Las chimeneas pueden ser montadas sobre !a parte superior del

calentador o pueden montarse al piso con ductos

grandes para dirigir los gases de combustion hacia ellas En areas densamente pobladas, a menudo algunos calentadores tienen ductos que llegan a una chimenea comtn montada a piso la cual puede ser de 300 pies de

NIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINANo 8

© DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

‘sampae (damper)

CONP KON del

prinometro de tire -

Conexion vapor de apagado -

Transicion chimenea

(puente} -

Puertas de acceso -

Anillos de soportes

de tubos -

Caja de cabezales -

altura o mas Con este disefio la chimenea es normalmente de concreto.

Es un plato plano de acero Jocalizado directamente arriba de la seccién de conveccién, conectado a una

flecha y una rueda de acero Los cables de control estan a nivel de piso para disponer Ja operacién y regular el tiro del quemador por abertura o cierre de la mampara

Las mamparas pueden ser conectadas para trabajar automaticamente

Normalmente son coples localizados justo debajo de la mampara y en la seccién de radiacién, cercano a los quemadores Es un instrumento de diferencial de

presion, llamado manémetro de tiro, para esto es

conectado a dos copies para medir e! tro del quemador.

Normaimente es un cople de 2 pulgadas localizada en ambas secciones El vapor es usado para extinguir (por sofocamiento) las flamas Si la ruptura de un tubo causa fuego, una valvula de deteccioén es abierta para introducir ef vapor dentro del calentador En fos calentadores grandes existen muchas conexiones de este tipo.

Es la seccion fabricada bajo la chimenea, efectuandose la transicion de Ja forma rectangular del calentador a la chimenea cilindrica. Es ademas usado bajo la seccién

de conveccién para reducir el area de flujo entre dos partes rectangulares.

Son puertas que proporcionan la entrada al calentador

para inspeccionar fos tubos o hacer reparaciones El

acceso a las puertas debe mantenerse limpio

El anillo que soporta los tubos en un calentador vertical. La figura 6 muestra estos anillos en la parte superior Sin

embargo los tubos pueden ser soportados desde abajo Frecuentemente los disefios de tuberias pueden tener los anillos de soporte de tubos localizados para adaptarse a la expansion de tuberia, ayudando a aliviar los problemas de tension o presion.

Seccion al final de los tubos en la parte de radiacién los cuales pueden girar 180°. Las puertas son moviles para

MERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 9

£ GO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA ~

SLNERALIDADES

Guias de ttbos -

Anclaje de tubos -

Puertas de observacion.-

Piso del quemador.-

Piloto de gas.-

Umones de paso (crossovers) -

Puertas de explosi6n -

1a inspecciOn y no deben ser obstruidos por tuberias.

Situados directamente en fos tubos para mantenerlos en

el giro de estos (en forma ondulada) solo en los

calentadores verticales En los calentadores horizontales

los soportes de los tubos también sirven como guias

Es ef punto def tubo donde se encuentra sujeto o

anclado, se aplica principaimente a los calentadores

horizoniales.

Son pequefias puertas abiertas por operadores para ver

el tamario y color de flama y el brillo del tubo Las

valvulas de control de los quemadores deberan ser

localizadas cercas de estas puertas para poder regular

el flujo del combustible mientras se observa la flama del

quemador dichas puertas pueden ser localizadas en la

pared del calentader y no deben ser obstruidas por

tuberia. Son comtinmente llamadas mirillas del

calentador.

Plato de acero del fondo de calentadores verticales y

horizontales.

Es una flama pequefia y constante que inicia el

quemado del combustible.

La tuberia que conecta a los tubos de conveccién con

los tubos de radiacién, pueden estar localizados dentro o

fuera de la caja del calentador. Las conexiones externas

deben ser aisiadas. Dicha tuberia de union es

normaimente (no siempre) proporcionada por el

proveedor del caientador, aunque raramente

proporciona el aislamiento.

Disefiadas para dar y aliviar la presion en caso de una

explosién interna Deben de estar libres de tuberia.

“INGENTERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 10

A FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA*

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apagado

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Pilote de

seuunidad

FIGURA No. 5

Anillo de polea pasa 1eemplazo de tubos

_Anillo de potea de pintores 1

Ps Chimenea auto sopoitada

Mampaia

Canesidn del manometro de tro . Soporte de flecha de fa mampata

Tiansician de chimenea Rueda de la mampata —_—

Paneles Puerta de acceso

\apor de apagado Pp“ Seccidn de convecei6n

Dien bars —_— Transicién

Puerta de acceso Anilos de soporte de tubos

Vocits de caja de cabezales Plataforma cucular

tba de aeeto entero

Guias de tubo de aleacién

Espacio para quemador

© onc\ion del manometro de tio Vapor de apagado

PTT

mee Caja de cabezales a

Pucitas de abservacion ¥

pucitay de aeceso a piso . Puettas de caja de cabezai

Plares de concreto ~~

Calentador vertical

FIGURA No. 6 16

RATEGIAS PARA EL. DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO _

ESTRATEGIAS PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO


A FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA “

EGIAS PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO _

DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO ENERGETICO

I.- Objetivo

Eyaluar la eficiencia energética y detectar potenciales de ahorro de energia

en los calentadores a fuego directo.

tl.- Alcance

El estudio se enfocara al calculo de la eficiencia energética del calentador

mediante el balance de materia y energia, de acuerdo a lo indicado por el

estandar API-560 (American Petroleum Institute) apéndice G “Calculo de fa

eficiencia térmica en calentadores a fuego directo de proceso”, las

actividades que se realicen para cubrir el objetivo, deben presentarse con la

amplitud y profundidad necesarias para obtener una vision global del uso

energético del equipo auditado, asi como su posibilidad de eficientarlo y

optimizarlo.

La finalidad de un diagnéstico energético de calentadores a fuego directo

comprende:

« Evaluar las condiciones actuales de operacidn del equipo.

« Establecer su potencial de ahorro energético en funcién de sus caracteristicas

de diseno.

* Determinacién de puntos de ahorro energético y proponer alternativas para

reducir pérdidas sin modificar el equipo. .

* Recomendar modificaciones técnicas y economicamente viables que permitan

incrementar su eficiencia energética de operacion

I.- Analisis energético del calentador a fuego directo,

Para poder hacer una evaluacién energética lo mas real posible def calentador a

fuego directo es necesario contar con informacion cuando esta operando

(condiciones actuales) y como fue disefiado (condiciones de disefio), esto con la

finalidad de poder comparar y verificar que comportamiento sigue en condiciones

de operacién y si es necesario reajustar la operatividad del equipo, incluso

cambiar o adicionar partes del equipo para mejorar su rendimiento.

En este apartado se efectuaran los anéalisis energéticos correspondientes al

disefo original y de operacién actual, de acuerdo a lo siguiente’

S INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTAQOR PAGINA No 18

i‘ FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA “

tAS PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO _

A) Conocimiento y analisis de los datos generales del equipo

Medianie ef empleo del formato 1, que se encuentra en el anexo Il, sera posible

conocer los datos generales del equipo en consideracion, entre otros puntos

tenemos

Capacidad de procesamiento actual

Tipo de calentador:

Servicio del calentador:

Servicio(s) de la(s) seccién(es) de

conveccion.

Combustible empleado:

El parametro sera indicativo de si el equipo

en estudio esta siendo forzado al limite de su capacidad o bien, opera por debajo de

su condicion de disefo.

A partir de ésta descripcidn, se conocera si es un horno cilindrico vertical, horizontal,

tipo “caja”, con una, dos o mas celdas;

caracteristicas del (los) banco(s) de

conveccion; focalizaci6n y numero de

quemadores.

Este concepto identifica la funcidn del

equipo en el esquema del proceso del cual

es parte. Es decir, horno reformador, calentador de primaria, calentador de

etileno, horno reactor de viscosidad, rehervidor de torre fracionadora, etc., (estos

se describen en el punto de generalidades).

El describir este concepto indica si dicha(s)

seccién(es) se utiliza(n), ademas del precalentamiento de la corriente de proceso, pafa algunos de Jos siguientes

propésitos’ calentamiento y saturacién de agua, vaporizacion parcial o total de agua,

sobrecalentamiento de vapor, integraci6n

energética con alguna otra corriente de

proceso, etc

En este apartado es necesario indicar el tipo de combustible empleado, liquido o gas; a parti de esta informacién se puede

evaluar la eficiencia y la capacidad energética del calentador, dicha evaluacion

es distinta para cada tipo de combustible

TF SIS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTAOOR PAGINA No 19 4, FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

Pg Como puede apreciarse, el conocimiento previo en gabinete de la informacion

descrita en el parrafo anterior, permitira tener una vision inmediata y suficiente del

equipo proximo a evaluar

BAS PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO

En et formato 3 "A" del anexo Il se tabulan las variables a considerar para el

diagnostico energético (fluido de proceso y gases de chimenea), en et formato 3

B se complementa la informacion concerniente a las caracteristicas fisicas y

quimicas de las corrientes involucradas en el formate 3 “C”, se muestran los

requerimientos de medicion in-situ al momento de hacer el levantamiento

(verficacion de existencia, operatividad y suficiencia de la instrumentacién) y en el

formato 3. ‘D' se resume la informacién minima necesaria para determinar Sa

efictencia en un calentador a fuego directo.

Dado que la siguiente etapa del desarrollo consiste en la recopilacién de informacion detallada del equipo, dicha fase sera mucho mas redituable y efectiva

por e| hecho de conocer e inferir de antemano, la funcion y caracteristicas

operacionales del equipo en cuestion.

B) Recopilacién de informacién detallada de disefio y operacional del

calentador

Esta actividad de campo consiste en lo siguiente:

B 1) Recopilacién de documentos de disefio.

La documentacién basica y fundamental para el desarrollo del estudio y analisis

energético es fa siguiente:

« Hoja de datos del calentador en el formato API (American Petroleum Institute).

Necesariamente tiene que ser la generada o proporcionada por el proveedor

de! equipo (en el anexo | se presenta un ejemplo de la misma).

» Dibujo o plano del arreglo general del calentador. También es un documento

suministrado por el proveedor del equipo.

+ Diagrama de tuberia e instrumentacién def equipo. Documento elaborade

durante el desarrollo de la ingenieria.

* Curva de liberacién de calor del modelo de quemador instalado Informacion

procedente del fabricante de dicho equipo. Documento proporcionado por el

proveedor.

+ Diagrama de flujo del proceso del cual el calentador es parte.

En el formato 2 del anexo Il, se muestra dicha informacion basica requerida para

la evaluacién energeética.

SIS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 20


EGInS PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO —<——

B 2, Recopilacién de datos operacionales.

Es importante si se tiene, contar con la siguiente instrumentacion portatil

previamente calibrada. para el levantamiento de datos operacionales:

+ Termometro de superficie e infrarrojo

+ Analzador de gases de combustion (Orssat, MOT-1500, entre otros)

+ IMandometro de tiro

Para el apoyo de esta tarea se cuenta con los formatos 3 A,B,C y D que se

encuentran en el anexo II, con el propdsito de tener una vision inmediata y

suficiente del calentador a evaluar.

Para efectuar la evaluacién energética del calentador en el sitio de trabajo, se

requiere obtener y determinar la siguiente informacion, efectuando las mediciones

necesarias con el fin de corroborar estos datos con los de Ia bitacora de la planta

del equipo auditado.

Nota: Debera hacer mediciones durante el periodo de inspeccién del calentador,

asi como recopilar informacion de un periodo de operacion a carga maxima y

normal, que sea representativo del comportamiento del calentador.

B.2.1.. Proceso de combustion (Disefio/Actual):

1)- 2).- 3). 4).-

5) - 6) - 1).

8)- 9) -

10).-

11).-

Tipo de combustible. Flujo de combustible. Poder calorifico (alto y bajo).

Composicién def combustible, caracteristicas del

combustible durante el periodo analizado Temperatura de gases de combustién.

Composicién de gases de combustion.

Presién de los gases de combustion en diferentes

puntas {tiro). Relacién combustible / aire.

Exceso de aire empleado o % de oxigeno. Si se cuenta con precalentamiento de aire: 10.1. Temperatura de entrada y saiida del aire. 10 2. Temperatura de entrada y salida de los gases

de combusti6n. Temperaturas de pared en diferentes puntos del

calentador (termografia).

B.2.2.- Corriente de proceso (Disefio/Actual):

1) -

Flujo

NGEMIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 21

js FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

o =GIAS PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO

2) - Composicién.

3}- Propiedades fisicas 34- Densidad / densidad relativa

3.2.-_ Viscosidad

3.3.- Calor especifico 6 entalpias

3.4... Calor iatente de vaporizacién

3.5- Porciento de vaporizacion

{entrada / salida)

3.6.- Conductividad térmica

37- Peso molecular

4)- Temperatura de entrada y salida

5)- Presion de entrada / salida.

6)- Maxima caida de presion disponible / calculada

(por simulacién).

B.2.3.-. Calentador a fuego directo (Disefio/Actual):

1) - Tipo de calentador.

2)- Tipo de tiro.

3) - Carga térmica de disefio y operacion (normal y

maxima). 4).- Porciento de sobredisefio

5).- Eficiencia de operacion (la eficiencia térmica debera

determinarse con el poder calorifico bajo e indicar

con que porciento de exceso de aire se determind),

compararla contra Ja de disefio

6) - Numero de quemadores instalados.

7) - Tipo de quemadores instalados.

8) - Arreglo y localizacion de los quemadores.

9).- Calor liberado por cada quemador

Si el calentador emplea combustible liquido:

40) - Numero de sopladores de hollin instalados.

11) - Tipo de soptadores de hollin instalados.

12).- Periodo de operacién de {os sopladores.

13).- Tipo de vapor utilizado en los sopladores

14).- Tipo de refractario.

44.1) Maternal del refractario

44.2) Tipo de recubrimiento del refractario.

NGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 22

> FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA ~

LSTRATEGIAS PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO

INFORMACION ADICIONAL

15).-

Pg Zona de radiacion:

151.- Arregio de los tubos

15 2.- Numero de pasos. 153.- Numero de tubos

15 4.- Material de los tubos 155.- Diametro exterior de los tubos

156.- Espesor de tubos. 15.7.- Longitud efectiva de tubos 158.- Carga térmica de disefo y de operacién.

159- Presion de gases de combustidn de

operacion y de disefio a la entrada y salida

del calentador.

16).- Zona de conveccién:

16.1.- Tipo de tubos empleados.

46.2... Tipo de superficie extendida.

163.- Altura pernos. 16.4... Diametro pernos

16 5.- Distribucién de pernos. 16.6.- Camas futuras.

16.7... Numero de pasos

16.8.- Arreglo de los tubos 16.9.- Ndmero de tubos por hilera,

16.10.- Numero de hileras. 16 11.- Espesor de tuberia 16 12.- Diametro de los tubos. 16.13 - Espacio disponible para los tubos.

16 14.- Espacio requerido para los tubos

16 15.- Numero de tubos. 16 16 - Longitud efectiva de tubos.

16 17 - Matertal de los tubos. 16 18 - Carga térmica de disefio y de operacién

{normal y maxima).

17)... Chimenea:

17.1.- Tipo 17 2.- Cantidad

17 3.-- Diametro interno.

WIGE NIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 23

& FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA’

C TRATEGIAS PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO o

17.4.- Altura 417.5- Material

18).- Quemadores (ver anexo Il)

18 1.- Tipo.

18.2... Marca / modelo (Disefio y actual).

18.3.- Cantidad

48.4 - Calor liberado por quemador (Disefio y

Normal)

185.- Materiales de construccion

19).- Si existe equipo auxiliar para generar vapor 3

recalentar:

19.1- Temperatura de entrada del agua o vapor

192.- Presién de entrada del agua 0 vapor.

19 3,.- Composicion del agua 0 vapor.

19.4.- Tipo de vapor generado.

49.5- Temperatura del vapor generada.

196.- Presién del vapor generado.

197.- Temperatura de entrada y salida de los

gases de combustion en el recuperador de

calor.

20).- Aislamiento externo.

20.1.- Tipo y espesor.

20.2... Estado actual del ais!amiento de las lineas

y del equipo).

20 3.- Material del aislamiento

21.- Dimensiones generates del calentador (Arreglo

general del equipo.

22.- Diagrama de tuberias e instrumentacién del

calentador.

23,.- Analisis termografico.

Evaluacion de puntos calientes en las paredes del calentador. importante para

localizar los posibles dafios en el refractario, asi como para determinar puntos

de aseguramiento de calidad.

TESIS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No: 24

>» FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA ”

CSTRATEGIAS PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO oO

C) Preparacion de las mediciones

Se sugiere que previamente a la prueba en que realizaran las mediciones,

se mantenga la carga de! horno (entrada del fluido de proceso, combustible a

quemadores, entrada de aire primario, damper) durante 1 hora a condiciones

normales de operacion, a fin de que se estabilice el calentador. A partir de los 30

minutos, de que esta se haya logrado, se procedera a iniciar la prueba. Los

parametros se consideran estables cuando la variacion entre una toma y otra no

salgan de los limites establecides en la siguiente tabla*

DATOS LIMITES Composiciones +1%

Temperaturas + 10°F Presiones + 5%

Flujos y relaciones de flujos + 5%

Poder calorifico + 5%

Se pueden hacer dos lecturas después de Ja verificacién de estabilidad del

sistema, et levantamiento sera cada dos horas; por la que el tiempo tatal de

muestreo sera de cinco horas y media

’ La yariacion en porcentaje entre un dato y otro se puede hacer segun la

siguiente formula’

Valor minimo OO - ‘) x 100 = porciento de variacién

Valor maximo

Los valores minimo y maximo deben estar en las mismas unidades.

“TESIS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 25

A FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA ~

GlaS PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO oY C 4, lista de mediciones y lugares donde se va a efectuar

MEDICION Medio ambiente

- Temperatura ambiental bulbo

seco - Temperatura de bulbo

humedo.

- Presion barométrica.

Gases de chimenea

-Analisis de gases.

-Temperatura de gases.

Flujo de proceso

-Flujo

-Presién

-Temperatura

Combustible

-Fiujo

-Temperatura

Aire

-Temperatura

Superficie

-Temperatura de superficie

LUGAR

Area donde se encuentra el calentador a fuego directo

Toma de lecturas antes de la

seccion de conveccién.

Medidores ocalizados en el

serpentin de alimentacién, el cual

entra por la seccién de conveccién , y en el serpentin de

salida, seccidn de radiacién

(pueden existir varios serpentines

de alimentacion y salida, cada uno

con medidores independientes)

En el tanque de dia, a la descarga de la bomba de combustible o en

la caseta de suministro

Temperatura del aire parte baja de

la seccién de radiacién, en el

ducto de aire o a la salida del

precalentador de aire (si existe).

En toda la superficie del

calentador (seccién de conveccion

y radiacién).

:GENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 26

+ FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA '

w AS PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO

© 2) Instrumentos de medici6n.

a) Temperatura

Termémetro de bulbo - Se basan en la dilatacion de un liquido, que por lo

regular es mercurio o alcohol, que se encuentra en un depdosito de vidrio llamado

bulbo, al dilatarse el liquido sube por un tubo de vidrio generalmente graduado en

grados centigrados o fahrenheit (°C 0 °F)

Termometros de resistencia - Se basan en la propiedad fisica de los metales para modificar el valor de su resistencia eléctrica con la temperatura La

temperatura se mide en funcion a los cambios del valor de la resistencia.

Termopares - El funcionamiento de los termopares se basa en el principio

fisico de que si se unen dos alambres de metales diferentes y el punto de union

se calienta o se enfria, aparece una diferencia de voltaje entre los dos extremos

no catentados o enfriados (efecto seebeck) La magnitud de la diferencia de voltae que resulta del efecto Seebeck es bastante pequefia (del orden de rmlvoltios). La diferencia de voltaje es directamente proporcional a la diferencia

de temperatura que existe entre la union caliente y los extremos frios

Las combinaciones de metales mas empleadas para fabricar los termopares

son las siguientes hierro y constatan, cromel y alumen {aleacién de niquel y

cromo, y de aluminto y niquel respectivamente), y platino y platino-redio.

Termometros digitales: Existen en el mercado sondas de resistencia o

termopares que se conectan a dispositivos digitales que con precision y facilidad

registran la temperatura en diferentes condiciones.

b) Presién

Para medir la presidn en liquidos 0 en vapor, se usaran mandmetros, por lo regular de tubo de Bourdon, que es un tubo en forma de media herradura

cerrado en un extremo y en el otro conectado a la fuente de presién que se va a medir . la que hace que la herradura se abra o se cierre dependiendo de una

mayor o menor presion. El movimiento se transmite por medio de un mecanismo

de relojeria a una aguja sobre una caratula graduada, donde se lee la presion

manometrica.

Presion barométrica: Esta es la preston atmosférica del lugar y puede ser

determinada conociendo la elevacién sobre el nivel del mar del lugar o medirla con

un barometro de columna de mercurio, m de columna de agua o en algunas

ocasiones en otras unidades de presi6n (kg/cm? o Ib/in’)

IGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 27

», FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA ~

S

oO “Rai PGIAS PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO

cy Flujo

Se puede medir utilizando una placa de orificio, venturl o tubo pitot La

‘aida de presién de los fluidos al pasar por estos dispositivos es proporcional al audal que circule por la tuberia Si mediante un mandmetro se registra la caida

4% preston podra determinarse Ja magnitud del flujo

iedidores ultrasonicos de flujos El principio de medicién de estos equipos -:s el efecto Doppler, basado en la propiedad de que las frecuencias de las ondas

conoras de un foco emisor varlan con la velocidad relativa respecto al observador

Fn estos equipos se emite una sefial ultrasonica en el seno del fiquido que sera

refieyada por las particulas suspendidas o por las burbujas que se desplazan con

sx fluido cuyo caudal se desea medir.

d; Combustion

Analizador de gases de combustién Orsat: Se basa en el cambio de

volumen que sufren ciertos compuestos al absorber el CO, CO, y O, contenido en

oS gases de combustion. Consta de una bureta , tres tubos de absorcién, una

a de nivel, tubos de conexidn de vidrio y mangueras. Usa potasa caustica nue absorbe el CO,, acido pirogalico para absorber el O,, y una disolucién de cloruro cuproso en amoniaco para absorber al CO La medicion de estos gases se

efectua como una funcion del cambio de volumen de estos liquidos.

Analizador electronico de gases de combustién: Este tipo de instrumentos,

muten conocer la composicién de CO, CO,, O,, NO, y SO, mediante el uso de celdas electroquimicas, las cuales varian su_ resistividad al absorber los

componentes de los gases de combustion (CO, CO,, O,, NO, y SO,) La mayorta

estan programados para calcular la eficiencia de combustién Adicionalmente,

proporcionan la temperatura ambiente y la temperatura de gases de combustion y

en algunos casos vienen equipados con una bomba de succién y filtros para determmar la mancha de inquemados (cuando se trata de combustibles liquidos)

por el metodo Bacharach. Una de sus principales caracteristicas, es que la

mayoria de ellos se autocalibran y permiten la comunicacién directa con una computadora personal (los analizadores que cumplen con estas caracteristicas

son el MOT-1500 y el BACHARACH Mod, 300, para mas detalles ver anexo de

comparacion) Hay que compararlo periédicamente con un Orsat o con gases

patron

‘NIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 28

O DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

oy AS PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO

C 2; Toma de mediciones

a) ledicion de condiciones del medio ambiente”

Temperatura de bulbo seco corresponde a la temperatura normal del

ambiente y es medida por un termémetro de bulbo o cualquier otro tipo.

Temperatura de bulbo htimedo’ corresponde a la temperatura medida por

un termometro similar al de bulbo seco pero con una mecha o algodén mojado en

la pane sensible por donde se hace circular aire del ambiente.

Humedad selativa: se determina con la temperatura de bulbo seco y

humedo usando tablas psicométricas o con un psicometro.

Presion barométrica: Se determina con un barémetro, barémetro aneroide

o conociendo fa elevacion del fugar

Férmula aproximada para determinar la presion barométrica de un lugar

conociendo su elevacion sobre el nivel del mar, valida entre 500 y 4000 m

P = 10.33 - ((h-500)/1000)

Donde P Presién barométrica en metros de columna de agua

h_ €levacion del lugar en metros

b) Analisis de gases.

Por medio del analizador de gases de combustién Orsat 0 analizador

electronico de gases de combustién, se deberan tomar muestras a diferentes

penetraciones del ducto de escape de gases.

Temperatura de gases por medio de un termémetro o termopar en el

mismo orificto donde se tomé la muestra de gases. Es recomendable que también

se realice la medicién a diferentes penetraciones del ducto, con el objeto de

obtener fa temperatura promedio de los gases. En el caso de utilizar un analizador

de gases electrénico, este ya incluye !a sonda de temperatura junto con la de

gases

RIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 29

© DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA ~

IAS PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO ——<—<_-_

c) Caracteristicas del combustible

A partir de un anahsis del combustible se puede determinar caracteristicas

del combustible tales como poder calorifico alto y bajo, composicion, densidad,

ascosidad entre las mas importantes

Temperatura de combustible Se puede obtener directamente del tanque

1e dia o del cabezal de alimentacion al calentador si cuenta con medidor de

‘erperatura

Presion de combustible En el cabezal de alimentacién de combustible se

tgcaliza un indicador controlador de presién, en el se puede leer la presion de

aimentacian def combustible al calentador (ver formato 3 C, anexo I!)

Flujo de! combustible en el cabezal de alimentacion de combustible al

nlentador se locahza un indicador de flujo del cual se puede medir el flujo del

combustible (ver formato 3 C. anexo Il)

d) Flujo presin y temperatura del fluido de proceso:

Condiciones de entrada def fluido de proceso’ en el serpentin de entrada

fuudo de proceso (seccién de conveccién) se localizan un medidor de

eratura y uno de presién, asi como un medidor controlador de flujo; de estos

: pueden tomar las lecturas correspondientes (ver formato 3 C, anexo Ii).

Condiciones de salida del fluido de proceso: en el serpentin de salida del

fhado de proceso (seccién de radiacién) se localizan un tmedidor controlador de

temperatura y un medidor de presiOn, del cual se tomaran Jas lecturas respectivas

iver formato 3 C. anexo I!), en el serpentin de salida no es necesario medir el flujo

de fluido de proceso.

e) Temperatura de superficie

Con un termémetro de superficie se sugiere levantar de una a tres

lecturas en la superficie del calentador por cada metro cuadrado, sacando un

promedio el cual representara la temperatura por metro cuadrado, siendo anotada

en el diagrama de temperaturas anexo, representativo de la superficie del

calentador.

TESIS. INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 30

4 FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA"

oO

FGIAS PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO

\V.- Elaboracién de balances de materia y energia.

identificar y cuantificar fas diferentes corrientes que entran y salen del

calentador determinando la energia contenida en cada una.

f-ste analisis energético del calentador debera considerar también el balance de

rnateria de las correntes

Energia entrante

- Enla carga de proceso - Aportada por el combustible (debe compararse la calculada

por flujo actual de combustible, con la obtenida por el flujo

de diseno)

Energia saliente

- En la carga de proceso.

- En los gases de chimenea

- Pérdidas en paredes

V.- Calculos

Se reahzaran los calculos de la eficiencia del horno, con base a un programa

computacional proporcionado en la metodologia o por simuladores que tenga el

consultor especializado

Vi.- Diagndéstico de la instalacion.

A partir de los datos obtenidos en la inspeccién del equipo, las mediciones en

campo y ios balances de materia y energia se determinara el estado actual del

calentador y/o equipes complementarios, indicando la razon de fas desviaciones

en su eficiencia respecto al disefio. (Es necesario indicar los resultados mediante

diagramas de Sankey).

iS WNGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 31

\ FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

“GiAS PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO _

4

my

PERDIDAS EH GASES DE PEROIDAS » IRAVES cov austion 0€ PAREDES

PHICHENCTS

FIGURA No. 7 DIAGRAMA DE SANKEY

lambren sera necesario indicar en forma esquematica las condiciones de

uperacion actuales del calentador, las de disefio y las alternativas propuestas

&n el informe del diagnéstico es importante deseribir las acciones y/o

imodificaciones que se tendrian que realizar para eficientar la operacién del

calentador y poder aicanzar las condiciones de disefio originales, asi como el

analsis tecnico-economico de las principales medidas recomendadas

Vil.- Definicién de medidas de ahorro energético operacionales

En este punto se debera marcar las acciones operacionales correctivas que

contleven ai funcionamiento eficiente y a la reduccion del consumo de energia en

«| calentador

Se deberan clasificar las medidas con base al beneficio energetico. Esto debera ir

acompariado de un plan de accion de acuerdo a la prionidad de las acciones tanto

operativas como modificaciones con inversi6n.

VHI.- Definicién de medidas de ahorro energético con

inversion.

En este apartado se definira las modificaciones con inversion que se deberan

hacer a los equipos para eficientar su operacion.

Para cada tipo de medida propuesta, es necesario hacer un analisis economico,

que incluya informacion suficiente para la toma de decisiones. Se deberan

presentar diferentes alternativas a seguir debidamente documentadas

TESIS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTACOR PAGINA No 32

+ FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO —

\X.- Factibilidad técnico-econdémica de las propuestas con

inversion,

las recomendaciones que requieran inversion deberan acompafiarse de un

unalisis econdmico respectivo para justificarse.

us

TESIS HIGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No


INSPECCION VISUAL

Oo AS PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO

L DESCRIPCION DE LA ACTIVIDAD REALIZADA

1.- OBJETIVO

1 onjetivo de fa inspeccién visual es recabar informacion sobre el estado fisico

actual ios calentadores a fuego directo y sus equipos perifénicos estableciendo

‘os clementos para determinar la eficiencia térmica y dictaminar las medidas de

ahorro de energia operacionales o de inversion segun el caso.

2-ALCANCE

Na

N

27-

28-

eecion visual se cubriran los siguientes aspectos para los calentadores:

vatos generales de los calentadores

©stado actual del sistema de aislamiento de lineas y equipo.

Estado actual del refractario

Nurnero y funcionamiento de mamparas

Estado de los registros de control de entrada de aire a los quemadores

Condiciones de la combustion,

Estado actual del serpentin de la seccion de radiacion.

Estado actual del serpentin de la seccién de conveccion

29. Verificacién de existencia, funcionamiento y suficiencia de la

2 10-

instrumentacion instalada en el equipo

Verificacion de equipo auxiliar para el aprovechamiento de energia

TESIS 34 INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No

A FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

1: STRATEGIAS PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO

ll. RESULTADOS DE LA ACTIVIDAD

4.. DATOS GENERALES DE LOS CALENTADORES {ver formato 1 Anexo Il).

2. ESTADO ACTUAL DEL SISTEMA DE AISLAMIENTO DE LINEAS Y

EQUIPOS (cuestionario No. 1 y 2).

3.. ESTADO ACTUAL DEL REFRACTARIO DE LOS CALENTADORES (cuestionario No. 1 y 2).

* SECCION DE CONVECCION

» SECCION DE RADIACION

© CHIMENEA

4.- NUMERO Y FUNCIONAMIENTO DE MAMPARAS (ver cuestionario No. 1).

5.. ESTADO DE LOS REGISTROS DE CONTROL DE ENTRADA DE AIRE A

LOS QUEMADORES (ver cuestionario No. 1).

6.- CONDICIONES DE LA COMBUSTION (ver cuestionario No. 1).

7.. ESTADO DE LOS TUBOS DE LA SECCION DE RADIACION (ver

cuestionario No. 1 y 2).

8.- ESTADO DE LOS TUBOS DE LA SECCION DE CONVECCION (ver

cuestionario No. 1 y 2).

9.- VERIFICACION DE EXISTENCIA, FUNCIONAMIENTO Y SUFICIENCIA DE LA INSTRUMENTACION INSTALADA EN EL EQUIPO (ver formato 3 C Anexo nN).

JESIS “INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 35


oY > JTRS 1EGIAS PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO

40.- VERIFICACION DE EQUIPO AUXILIAR PARA EL APROVECHAMIENTO

DE ENERGIA.

\ continuacion se presenta un formato base para el apoyo de la realizacion de esta

ectiv dad.

EQUIPO OBSERVACIONES

[Equipo para la medicion

‘peniddica y sistematica de

exceso de aire

‘Banco de generacién de vapor para recuperar parte

‘del calor de los gases de

-combustién

‘Sistema de precalentamiento

‘de aire Para el desarrollo de estas actividades se proporcionan los cuestionarios

No. 1 y 2 para la inspeccién visual del equipo en estudio, asi como formatos

para el levantamiento de datos de temperatura y presion.

Con la informacion recabada en los cuestionarios No. 1 y 2, y con los datos

obtenidos al Henar los formatos que se localizan en el anexo Ii, procedemos

al llenado de la tabla No. 1, asi mismo de fas figuras 2 y 3 los cuales

representan los perfiles de temperatura y presién, que muestran las

condiciones de operacion actual def calentador.

TABLA No. 1

Presiones y Temperaturas de Operacion a través del calentador (gases de

combustion) en el periodo del estudio.

PUNTO DE TOMA DE PRESION TEMPERATURA

LECTURAS {mm H20] [°F]

1 CHIMENEA SALIDA’

2 ANTES DE MAMPARA

3 BASE DE CONVECCION

4

QUEMADORES "coro referencia



4S PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO = _

Figura No. 8

Indicacién de puntos de medicién (ver anexo II formato 3 C)

~ECCION DE CONVECCION

3 ~ 2 S~ PUENTE

Jo :

J | Jo

SECCION DE RADIACION J |

| |

J |

oo i © |

Tess INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 37


e 14S PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO

Figura No. 9

Perfil de presiones de tiro para el calentador.

CONTROL DE TIRO

Oo e x oe

Cr TTT tf T 1 war 01 76 § 25 Pam 2885

TROD OE AGUA

ESIS 1;GENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 38

AFUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METOCOLOGIA “

o HTRSTEGIAS PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO

Figura No. 10

Perfil de temperatura para el calentador.

CONTROL DE TEMPERATURA

oo ee

Tero. reece

TEMPERATURA EN 'F

TESIS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 39


eo

~

a

ae

LADO NORTE

14S PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO e

Figura No. 11

4) LAS ACOTACIONES SE REPRESENTAN EN METROS

2)-LOS NUMEROS DENTRO DE LOS CUADROS.

REPRESENTAN A LAS TEMPERATURAS DE PARED,

EXPRESADOS EN °C

A 4 | ' (6) (7) @) ) Go}

4 4 |

(1) (2) 3 4 5 7 Y (3) (4) (5) J

(33} (34} {35} (36) (37) (38) (39) (40}

(25)|__ (26) (27) (28) (29) g3o)| en] 2)

(17) (18) (19} (20) (2%) {22} (23) (24}

| (10) (1) (12) (13) ia] is) | 48)

a (2) (3) 4) (5) (6) 7 @)

TESIS “IMGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 40


o Figura No. 12

-GIAS PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO

LADO SUR 4) -LAS ACOTACIONES SE REPRESENTAN EN METROS.

2) -LOS NUMEROS DENTRO DE LOS CUADROS:


EXPRESADOS EN °C

(6) 7) (8) (9) (10)

4

t

4

a) @} 3) . (4) ely nn ol

(33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40)

(25) (26) (27) (28) (29) (30) (34) (32)

an (48) (19) (20) (21) (22) (23) (24)

(9) {10) {t1) (12) (43) (14) (15) (18)

(1) {2) {3) (4) (5) {6) (7) (8) EE nall

TESIS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINANo 41

i. FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA ”

oY PARA EL DESARROLLO DEL DiIAGNOSTICO -——_—

Figura No. 13

4] -LAS ACOTACIONES SE REPRESENTAN EN METROS

2)-LOS NUMEROS DENTRO DE LOS CUADROS


EXPRESADOS EN °C

TAPA LATERAL SECCION DE

CONVEGCION LADO ESTE

ip- ALIMENTACION DE CORR. DE PROCESO

oc (3) | 4)

af

A (4) (2) he

—_ > ~—- >

. ss

TAPA LATERAL SECCION DE CONVECCION

LADO OESTE

VIGA No. 1 y 2.. LADO SUR, LADO NORTE 1), SALIDA CROSS-OVER

o* STE EEE t

: i ! (3) 4 | : | ay @) G3) (4)

t

L ~~ ee 1) (2) |

~~ eed —

TE Sd ENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 42

#& FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

o S PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO ——_-

Figura No. 14

TECHO DE LA SECCION DE RADIACION LADO ESTE

(SALIDA DE FLUIDO DL PROC TSO)

~~ — >t —_

— oo

TECHO DE LA SECCION DE RADIACION LADO OESTE LADO RADIAGION (CROSS-OVER) —_ oO.

~~ >t ~

Co

~~ —

1} -LAS ACOTACIONES SE REPRESENTAN EN METROS.

2) 108 NUMEROS DENTRO DE LOS CUADROS,


EXPRESADOS EN °C

TESIS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 43 “FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA “

2 GIAS PARA EL DESARROLLO DEL DIAGNOSTICO

o Figura No, 15

TAPA DE LA SECCION DE RADIACION LADO ESTE

(EN FRADA DE FLUIDO DE PROCESO)

Oo

TAPA DE LA SECCION DE RADIACION

(LADO OESTE CROSS-OVER)

TESIS -INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR


PAGINA No 44

P§GNOSTICO ENERGETICO -

DIAGNOSTICO ENERGETICO

TESIS “INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No. 45


ie

“7 SCO ENERGETICO

Calculo de la eficiencia

sntinuacion se describe en forma resumida el procedimiento para el calculo de

Jiciencia la cual involucra las variables obtenidas en el desarrollo det diagnéstico

sara la evaluacién energética, asi como constantes y propiedades de las

-orentes involucradas en la operacion del calentacor.

También se describe la manera de emplear el programa para Ja obtencién de

encia Este calculo termina con un diagrama de Sankey (figura No, 7 de la

-oc:on estrategias para el desarrollo del diagnostico energético), el cual describe

nce de energia dei calentador y proporciona la informacion térmica de las

sones del calentador.

acion mas representativa para este calculo es la siguiente

y= Qp Qc

_ Qc - Qi Y= ac

Dond

eficiencia térmica del calentador u

Op = Calor total absorbido por la corniente de proceso

Oy = Calor total perdido en gases de combustion y por paredes

Oc — = Calor total cedido por el combustible

PAGINA No 46

“S INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR

A TUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

7

Calor absorbido por et fluido de proceso y

generacion de vapor

Catcr liberado por el

cembustible.

Precalentamiento de

ave y gases de combustion

Perd das a través de

pareces

Gases de combustion salida de a8

ICO ENERGETICO

COMBUSTIBLE

- Composici6n fraccién volumen

Temperatura a

alimentacion calentador (°F)

Fluo (f8 std / hr)

25 °C, 1 atm

Presion a alimentacion

catentador (atm ) Ambientales

a ~ Temperatura (°F).

- % Humedad relativa.

ni - Temperatura (°F).

= % Oz

= Analisis en base seca 0

hameda.

Gases de chimenea

en

la del

@

la

del

% Pérdidas por paredes

LiauICO

tt

a rT)

mL -Fluyo (ft® std. / hr) @

* Presi6n a

Relacién C/H

HHV Btu/lb comb

Composicién.

Temperatura a la

alimentacion (°F)

°API

25 °C, 1 atm 6 fiujo

en (lb/hr)

la

alimentacion del

calentador (atm ).

Medio de atomizaci6n

= Temp °F alimentado

= Relacién de atomizacién

1

(% efictencia actual)

x

Disefio vs. Operacion Sankey

ESQUEMA 2

TESIS “INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR


PAGINA No 47

CO ENERGETICO 7 og Evaluacion energética en calentadores a fuego directo

( Método analitico caso comb. liquido )

El esquema No. 2 se describe en forma de bloques el procedimiento para evaluar

ul balance energético y la determinacion de la eficiencia de manera analitica

dapendiendo del tipo de combustible a emplear (liquido o gas)

tara combustibles liquidos, el procedimiento es como sigue

+ - La informacion basica para Ja evaluacion se da en el formato 3 “D” del

anexo Il

2- Contando con el analisis del combustible (HHV, composicién, relacion

H/C. gravedad especifica ), se obtiene el por ciento en peso de H2yC.

3- Se calcula el LHV.

4 - Con el por ciento de H2 y C se calcula el aire requerido para combustion

multiplicando estos datos por los valores correspondientes de aire

requendo

5- Se calcula el didxido de carbono, agua y nitrégeno formado

multiphcando el por ciento de Hz y C con los valores correspondientes de

formacion de diéxido de carbono, agua y nitrégeno.

&- Con la medicion de fa temperatura del aire se obtiene la presiOn de

yapor

7 -Con la medicién de humedad retativa y el calculo de presion de vapor se

obtiene la humedad del aire.

8.- Con el calculo de humedad del aire y ei aire requerido para combustion

se calcula fa humedad por libra de combustible.

9.- Con el calculo de humedad por libra de combustible y el calculo de agua

formada se calculan las libras de agua por libra de combustible.

10 - A partir de la medicién de! por ciento de oxigeno y libras de medio de

atomizacién por libra de combustible y el catculo de libras de agua por libra

de combustible, se calculan las libras de exceso de aire por libra de

combustible (correccién por exceso de aire) y se obtiene el por ciento de

exceso de aire

11 ~ Se realiza el calculo para correccién de las libras de agua por libra de

combustible.

iS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 4S

A FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA ”

o EIGHOS TCO ENERGETICO

12 - A partir de la obtencién de dioxide de carbono y nitrogeno formados, el

calculo de hbras de exceso de aire por libra de combustible y la correcci6n para bras de agua por libra de combustible se calcula las pérdidas por

chimenea (Qs). se requiere ademas la temperatura de chimenea

i3- Con Jos valores obtenidos del aire requerido para la combustidn y de humedad por libra de combustible se calculan las libras de aire humedo por

ubra de combustible

14- Con las libras de aire himedo por libra de combustible se calcula la

entalpia del aire (Ha).

15- Con el dato de temperatura del combustible se calcula la entalpia del

combustible (Hf).

i8- Con el dato de temperatura del medio de atomizacion se calcula la entalpia del medio de atomizacion (Hm)

‘7 - A partir de los datos de termografia, area superficial del calentador y velocidad del viento se obtienen las pérdidas por radiacion (Qr).

“8 - Con los valores de Qs, Qr, Ha, Hf, Hm y LHV se evalua la eficiencia de} calentador y se obtiene el balance energético.

“TES!S “INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 49


wh STICO ENERGETICO - @

aluacion energética en calentadores a fuego directo

(Método analitico caso comb. gas )

Para combustibles gaseosos (ver esquema No. 2), ef procedimiento es como

sigue

+. La evaluacién basica para !a evaluacién se da en el formato 3 "D” del

anexo Il

2 - Contando con el analisis del combustible (composicion del comb ), se

abtiene el valor de LHV

3- Con el por ciento en peso del combustible gas se calcula el aire

requendo para combustion multiplicando estos datos por los valores

correspondientes de aire requerido.

Se calcula el didxido de carbono, agua y nitrégeno formado

multipicando el por clento en peso de gas combustible con los valores

correspondientes de formacion de didxido de carbono, agua y nitréogeno

5 Con la medicién de la temperatura del aire se obtiene la presion de

yapor

S - Con la medicion de humedad relativa y el caiculo de presién de vapor se

obtiene fa humedad del aire.

7 - Con el calculo de humedad del aire y ef aire requerido para combustion

se calcula la humedad por libra de combustible.

8 - Con el calculo de humedad por libra de combustible y el calculo de agua

formada se calculan las libras de agua por libra de combustible.

9 - A partir de la medicién del por ciento de oxigeno y el calcuto de libras de

agua por libra de combustible, se calculan las libras de exceso de aire por

libra de combustible (correccién por exceso de aire) y se obtiene el por

ciento de exceso de aire.

10 - Se realiza ef calculo para correcci6n de las libras de agua por libra de

combustible.

141 -A partir de la obtencion de didxido de carbono y nitrageno formacos, el

calculo de libras de exceso de aire por libra de combustible y !a correccién

para libras de agua por libra de combustible se calcula las pérdidas por

chimenea (Qs), se requiere ademas la temperatura de chimenea.

SIS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 50

/ FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

ICO ENERGETICO —

+2- Con los valores obtenidos del aire requerido para la combustién y de

humedad por libra de combustible se calculan las fibras de aire hmedo por

libra de combustible

13 - Con las tibras de aire htimedo por kbra de combustible se calcula la

entalpia del aire (Ha).

14 - Con ej dato de temperatura del combustible se calcula la entalpia de!

combustibte (Hf)

A partir de los datos de termografia, area superficial del calentador y

velocidad del viento se obtienen las pérdidas por radiacién (Qr)

46 - Con los valores de Qs, Qr, Ha, Hf, Hm y LHV se evaltia la eficiencia del

calentador y se obtiene el balance energético.

TESis “INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 41 4 FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

HOSTICO ENERGETICO Cale

1 calculo de fa eficiencia térmica de un calentador a fuego directo, se define

como”

_QABS. x 100 QLIB.

1 calor absorbido por el fluido de proceso en un calentador a fuego directo se

puede definir como’

QABS.=QL!B.-QPERD. GC)

Donde

QABS = Calor absorbido por el fluido de proceso (Btu/h)

OLIB = Calor liberado por el combustible (Btu/h)

QPERD =Calor total perdido en el equipo (Btu/h)

EI Calor liberado por el combustible (QLIB.) se puede definir como:

QLIB.= (LHV+HA+HF+HM) x flujo de comb. @)

Donde Flujo de comb =Es el flujo de combustible (Ib/h), reportado en el formato 3 "A" y

Db”.

LHV= Poder calorifico bajo del combustible (Btu/Ib. comb.).

HA=Calor sensible del aire a la entrada del calentador (Btu/lb comb.).

HF=Calor sensible del combustible a la entrada del calentador (Btu/lb. comb.).

HM=Calor sensible del medio de atomizacion a la entrada del calentador (Btu/lb.

comb.).

E1 LHV del combustible se puede calcular para dos casos:

LHV=HHV-(9537.3)x “H2 @) 100


A FUEGO DIRECTO ESTASLECIENDO UNA METODOLOGIA *

Combustible liquido:

NOSTICO ENERGETICO oY

Donde

HH\V= Poder calorifico alto del combustible (Btu/lb comb ), determinado

experimentalmente por un calorimetro, reportado en la bitacora operacional

y en el formato 3 “B" y “D".

Y, H2=Por ciento de H2 en el combustible obtenido a partir de la ecuacion.

° 100 - % de impurezas H2=-

" relacion C/H + 1 G)

Donde

4 de impurezas= Porciento en peso de componentes en el combustible tales

como’ sodio, azufre. cenizas_ vapor de agua etc., se determina

el porcentaje en un analisis del combustible. se reporta en el

formato 3B” y ‘D”.

Relacion C/H=Es la relacion entre el peso del carbono y el peso del hidrogeno en

un hidrocarburo, se determina por un analisis de combustible, se

reporta en el formato 3 “B” y “D”

Combustible gas:

LHV=<(% en volumen comp. i x Calor de combustién del comp. f) C)

Donde %. en vol comp. i=Porciento en volumen de un componente del combustible,

determinado por andalisis del combustible, reportado en el

formato 3 ""B” y "D”.

Calor de comb = Calor liberado por el componente i al reaccionar con el O02

durante la combustién; reportado en tablas de propiedades

termodinamicas para varios componentes.

EI Calor sensible del aire (HA) a la entrada del calentador se puede calcular a

partir de.

HA=CP AIRE x (TT - 60)x[(Ib. Aire humedo/lb, comb.)+(Ib.

Exceso de aire/lb. comb.)]

TESIS -INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 53

A FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA*

“ns SNOSTICO ENERGETICO Oo

Donde

CP AIRE=Capacidad calorifica del aire (Btu/lb. comb °F), se obtiene a partir de

tablas termodinamicas. (el valor empleado es de 0.24)

1T=Temperatura del aire (°F) antes de entrar al calentador, se reporta en el

formato 3 B’y'D

‘bp Aire numedodly. comb =Son fas libras de aire, incluyendo humedad, requeridas

para quemar el combustible, se calculan a partir de ja

siguiente ecuacién:

4- Humedad en aire

Lb. Aire hamedo/ib, Comb.= —Aire ___requerido C)

Donde Aire requerido=Son fas libras de aire estequiométricas para la combustion, se

obtienen a partir de la siguiente ecuacion:

Aire requerido = X[% peso componente i x cantidad de aire

estequeométrico requerida por el componente i]

Humedad en aire=Es la humedad contenida en una libra de aire y se calcula a partir de la siguiente ecuacidn:

_.. P.devapor(H20) Humedad rel. 18 Humedad en aire 14.69 100 28.85


4 FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA ~

SNOSTICO ENERGETICO oO

Donde

P de vapor (H2O)=Presion de vapor del agua (psia), calculada a partir de la temperatura del aire a Ja entrada del calentador (TT).

ttumedad relativa= Humedad del medio ambiente reportada en porcentaye,

evaluada experimentaimente en el lugar donde se encuentre el equipo, se reporta en ef formato 3 “B” y "D"

ib Exceso de aire/lb comb.= Son las libras de exceso de aire necesarios para la combustion por libra de combustible y se calcula a partir de la siguiente ecuacién

20.95-% O2 [ ( 1.6028x ——-—-———-__ +1

Lb. Exceso de aire/lb. comb.=

{ N2formado , CO2formado , H20 formado (28.85x% O2) 28 44 18 )

ib. Agua ]

Ib. Aire requerido )

Donde

“£ O2 = Por ciento de oxigeno del analisis de los gases de chimenea, se reporta en

el formato 3 “B” y‘'D”. N> y CO> formades= Son las libras formadas de estos componentes por libra de

combustible, se obtienen a partir de la siguiente ecuaci6n’

N2 o CO2 requerido = 2[% peso componente i x cantidad de N2 o

CO2 estequeométrico requerida por el

componente i]



3NOSTICO ENERGETICO iw

H20 formada(ref a ec. 10)= Son fas libras de agua formada por libra de

combustible, se obtiene a partir de la siguiente

ecuacion

Lb. de H2O/lb. de comb.=

Agua formadalib. comb. + Ib. de humedad/Ib. Comb. +

relacion de atomizacion.

Donde

Agua formada/ib. comb.=Son las libras de agua formada por libra de combustible,

se obtienen de la siguiente ecuacion

estequiométrico formado por el

H20 formado = >[% peso componente i x cantidad de H20

componente i] Cs)

Lb. de humedad /lb comb.= Son las libras de agua por libra de combustible que

entran at equipo por medio del aire, se obtienen de la

siguiente ecuacion

Lb. de humedadilb. de comb.=

Lb. Aire humedo/lb. comb.(ec. 7) - aire requerido(ec. 8)



OSTICO ENERGETICO

Relacién de atomizacion= Es la cantidad en libras de vapor de agua por libra de

combustible para atomizarlo, este valor es comunmente

utilizado para combustibles liquidos, se reporta en el

formato 3"B" y “D”.

£1 Calor sensible del combustible (HF) a la entrada del calentador se puede

calcular a partir de

HE=CP COMB. x (TF - 60) Cs)

Donde

CPCOMB =Capacidad calorifica del combustible (Btu/Ib comb. °F), se obtiene a

partir de tablas termodinamicas. utilizando variables como presién de

entrada y composicién del combustible, reportadas en los formatos 3

By ‘D".

TF=Temperatura del combustible (°F) antes de entrar al calentador, se reporta en

los formatos 3A” y‘D

(-1 Calor sensible del medio de atomizacién (HM) a la entrada del calentador se

puede calcular a partir de:

HM=(H del medio de atom. @ TM - 1087.7) x relacién de atomizacién.

Donde’

H del medio de atom. @ TM=Es Ia entalpia del medio de atomizacion a la

temperatura de entrada del medio al equipo (TM

reportada en los formatos 3 “B" y "D’), la cual se

obtiene de tablas de vapor



o

Relacion de atomuzacion= Es la cantidad en fibras de vapor de agua por libra de

combustible para atomizario, este valor es comunmente .

utilizado para combustibles liquidos, se reporta en el

formato 3 ‘B’ y ‘D”

ii GHOSTICO ENERGETICO

1 Calor total perdido en ef equipo (QPERD ) se puede definir como

QPERD.=QR.+QS. @)

Donde

OR = Calor perdido a traves de paredes del calentador (Btu/h).

OS = Calor perdido por los gases de chimenea (Btu/h)

(vara caicular el calor perdido por los gases de chimenea (Qs) se sigue la siguiente

ecuacion

QS=* (Ib. de componente formado i x H del componente i @ TCHIM.)

Donde: Lb De componente formado i= Son las libras de los componentes formados

estequiométricamente en la combustion que salen

por la chimenea.

H del componente 1 @ TCHIM =Es la entalpia del componente i formado de la

combustion, a la temperatura de salida de los

gases de chimenea, reportada en los formato 3 “B”

y"D".

TESS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 38

‘FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

iq

OS ICO ENERGETICO

Para caicular el calor perdido por las paredes del equipo (QR) se sigue la siguiente

ecuacioy

QR= (QPR+ QPC)xA Ce)

s el area superficial del calentador (ft?), se reporta en el diagrama de

nperatura de pared lor perdido por radiacion (Btu/h ft?)

alor perdido por conveccién (Btush ft”)

PF

OPC

t } calor perdido por radiacion (QPR) se calcula por la siguiente ecuacion

QPR =o x ex [(Tsup. + 460) - (Tamb. + 460)*]

Donde

«: =Constante de Stefan-Boltzman = (0.173 x 10° Btush ft? °R‘) =Emisividad.

Tsup = Temperatura de pared superficial (°F), reportada en el diagrama de

temperaturas de pared (ver “Desarrollo del Diagnéstico’).

Tamb =Temperatura ambiente (°F), reportada en el formato 3 “B" y “D”

E! calor perdido por conveccién forzada (QPC) se calcula por la siguiente

ecuacion:

QPC = 0.296 x (Tsup. - Tamb. )'”° x fV ()

TP SIS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 59


TICO ENERGETICO _

Donde

Tsup = Temperatura de pared superficial (°F), reportada en el diagrama de

temperaturas de pared.

Tamb = Temperatura ambiente (°F), reportada en el formato 3“B"y“D”.

: /=factor de correccién por viento, el cual se calcula con Ja siguiente ecuacion:

fV=[V + 69/69] x 0.5

Lords

= Es ia velocidad det viento (ft/mm.), la cual se estima en el lugar donde se

encuentra el equipo instalado, y se reporta en e! formato 3 "B" y “D"


‘A FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

ie

{OSTICO ENERGETICO

DIAGNOSTICO ENERGETICO EN UN CALENTADOR A FUEGO

DIRECTO.

Se tiene el siguiente caso tipico de evaluacion de un calentador a fuego directo del

cual se recabé la siguiente informacion

41 Descripcion de la actividad.

1 1 Objetivo.

El objetivo de esta parte del informe, es presentar la documentacion de

campo que se utilizé como base para la realizacion del diagnéstico

energético del calentador.

42 Alcance

La informacién recopilada en campo abarcé lo siguiente:

421 Datos del proceso de combustién. 422 Datos de la cornente de proceso. 423 Datos del calentador a fuego directo

2 Resultados de fa actividad.

La informacion sobre condiciones de operacién se indican a continuacion

21 Tipo de combustible.

El combustible empleado es gas residual seco. Sus propiedades y

poder calorifico dependen de su composicion. La tabla No. 1, describe

su composicion TABLA No. 1

CARACTERISTICAS DEL COMBUSTIBLE EMPLEADO EN EL CALENTADOR.

COMPOSICION (% EN MOL.)

C1 C2 C2= c3 C3= | ic4 nc4 H2 N2

29.3 1.87 | 1.28 [0.317] 0.06 | 0.016 | 0.023 66.73 441

TESIS “-INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 61


22 Flujo de combustible.

OSTICO ENERGETICO e

La siguiente tabla muestra los consumos de gas combustible, asi como

las temperaturas la zona de radiacion y conveccién dei horno BA-X

datos obtenidos de la informacién proporcionada por el Centro de

Trabajo

TABLA No, 2

CONDICIONES DE OPERACION DEL CALENTADOR BA-X DE ACUERDO A

INFORMACION PROPORCIONADA POR EL CENTTRO DE TRABAJO.

; Promedio mensual

FECHA | FLUJO DE GAS| TEMPERATURA | TEMPERATUR | TEMPERATURA | COMBUSTIBLE} GASES DE A ZONA DE ZONA DE i M3/HR CHIMENEA | CONVECCION| RADIACION | °C °C °c

— 1 : 7501.5 294.0 722.0 913.5

2 ! 7331.3 291.6 710.5 907.0

“3 : 7696.5 307.3 745.0 926.5

4! 7639.5 306.7 737.8 919.8

5 7835.5 307.8 733.5 915.5

[PROMEDIO | 7600.86 | 301.5 729.8 | 916.5

23 Tipo de influente .

Del anaisis cromatrografico proporcionado por ef centro de trabajo se

tiene la composicién det infivente promedio det calentador BA-X ef cual

se muestra en la tabla No. 3

INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR


PAGINA No 62

io) STICO ENERGETICO o

CARACTERISTICAS DEL INFLUENTE OBTENIDO TABLA No 3

EN EL CALENTADOR BA - X.

“001

_ COMPOSICION _(% EN MOL.) €O2 | METANO | ETILENO | ETANO [PROPILENO| PROPANO

198 6.081 954 0.24 3.59

24 Composicion de gases de chimenea

Los resultados de la composicion de los gases de chimenea se

presentan en fa siguiente tabla.

TABLA No. 4

COMPOSICION DE LOS GASES DE CHIMENEA

Componente % vol

Oxigeno 3.6

Biéxido de Carbono 64

Nitrogeno 90.0

» NOx (ppm)} 42

Aire en % de exceso 18

TABLA No. 5 CAPACIDAD DE DISENO

ZONA ZONA VAPOR

: RADIACION | CONVECCION (BFW) TALIMENTACION Lb/H 42 980 42980 50570

TEMPERATURA 1250 240 306

‘ENTRADA °F 'PRESION ENTRADA 50 2 85.2 767

PSIA

TEMPERATURA °F 1565 1250 509

SALIDA

PRESION SALIDA PSIA 30 50.2 740

CAIDA DE PRESION 20.2 35 27

PSI

CALOR ABSORBIDO 45.67 30.53 146

MMBTU/H

£318 “INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 63


*IOSTICO ENERGETICO ie

TABLA No. 6 CAPACIDAD ACTUAL

~ ZONA ZONA VAPOR RADIACION |CONVECCION| (BFW}

“ALIMMENTACION Lb/H 45908 45908 55115 TEMPERATURA 7022 220 306 ENTRADA ‘F

ENTRADA 46 787 683

PERATURA °F 1526 4022 494

PRESION SALIDA PSIA 33.7 46 35s | CAIDA OE PRESION 123 327 26

61 89 7241 26.51

TABLA No. 7 CAPACIDAD ACTUAL

~ CORRIENTE DISENO OPERACION ACT LB/H LB/H

- ALIM. HORNO 42980 45908

VAP. DILUCION 9918 42763

L FLUIDO PROC. 33062 33145

FES,


# EUEGO DIRECTO ESTASLECIENDO UNA METODOLOGIA *

PAGINA No 64

UIsGHOSTICO ENERGETICO _———

Zonas Calientes y temperaturas de pared en la cubierta del calentador.

Los mapeos de temperatura mostrados en las siguientes cuatro paginas, de una

forma indirecta, reflejan el estado fisico y hermeticidad -naturaleza y volumen de

fracturas- del refractario del equipo

Una revision somera manifiesta inmediatamente un deterioro importante en dicho

componente.

Figura No. 16

TEMPERATURAS DE PARED °C

(LADO ESTE)



it GHOSTICO ENERGETICO

Figura No. 17

TEMPERATURAS DE

PARED °C

(LADO GESTE)

TESIS “INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR


PAGINA No. 66

MMA GHOSTICO ENERGETICO oe

Figura No. 18

TEMPERATURAS DE PARED LADO NORTE °C

* Puntos calientes detectados por andalisis termografico

FESIS -INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 67


ie

ISTICO ENERGETICO

Figura No. 19

TEMPERATURAS DE PARED

LADO SUR °C

* Puntos calientes detectados por analisis termografico.



DIAGNOSTICO ENERGETICO og

FIGURA No. 20

PERFIL DE TEMPERATURAS DE GASES DE COMBUSTION

(CONDICIONES ACTUALES DE OPERACION)

CHEMPERSIURAS EN?C)

A > Temp Flama

924



o

En este apartado se describira el diagnéstico energético que preliminarmente se

delermind en el calentador a fuego directo a partir de la evaluacion energética

cuantitativa en sitio, asi como la evaluacion energética cualitativa (inspeccion

YOSTICO ENERGETICO Ole

Diagnostico energético.

wisual}

Alcance.

* Elaboracién del balance total de energia de! calentador a fuego directo

BA-X con apoyo de la herramienta computacional incluida en fla

METODOLOGIA

+ Elaboracion del diagndéstico energético con resultados de fa evaluacion

energética cuantitativa y cualitativa (inspeccion visual) del equipo BA-X.

Balance total de energia

En la figura No. 2, y tabla No 8 se muestra el contenido energético de

cada una de las corrientes de entrada y salida del calentador bajo

condiciones actuales de operacién, en fa figura No 3 se muestra la

distnibucién energética (diagrama de Sankey) de disefio del calentador

La eficiencia energética evatuada, es del orden de 82.73% Las pérdidas

por radiacién considerando ef estado fisico actual del calentador, se

evaluaron en un 4%

. Figura no. 21

BALANCE ENERGETICO EN EL CALENTADOR A LAS CONDICIONES ACTUALES DE SERVICIO

£S1S INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 70


OIAGNOSTICO ENERGETICO

E} contenido entalpico de cada una de las corrientes bajo las condiciones de

operacion actual, se detalla a continuaci6n.

TABLA No. 8

RESULTADOS BALANCE DE ENERGIA.

y DESCRIPCION ENTALPIA ENTALPIA ACTUAL DISENO

oe (MM Blu/hr) (MM Btu/hr)

. " Calor Absorbide por el fluido de proceso 100 84 908

. ©aior Linerado por e! Combusuble 421 85 403 77

—_ erdigas 2 traves de paredes 487 311

4 ses de Combustion a la salida de chimenea (incluye 416 22 986

ceso de aire)

Figura no. 22 DIAGRAMA DE SANKEY A CONDICIONES DE DISENO

(MMBTU/h, %)

PERDIDAS EN CHIMENES

POR GASES CALIENTES 21877C 986 8 6%

=

= oe 4TO DE AIRE

COMBUSTION 3.0 oo4 es PERDIDAS A TRAVELS

DE PAREOES 344 30%

ENERGIALAP POR EL COMBUS

103,72 2

TESIS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 7}

A FSUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

STICO ENERGETICO ~

Diagnostico energético del calentador a las condiciones actuales de

operacion.

£1 dlagnostico energético del calentador comprende la realizacton de

Ura evaluacion energética cuanttativa y una cualitativa {visual), ambas

staran resultados de tos cuales se podra diagnosticar el estado energético

ealentador Se hizo una evaluacién energética analitica en campo con el

vantamiento de datos (levantamiento realizado con el apoyo de formatos

-exos) mediante el uso de la herramienta computacional, esto permitiraé conocer

estaclo energetico del equipo asi como !a eficiencia térmica actual, con este

‘s” situ se ha podido detectar puntos de oportunidad para ahorro

7 oO

VALUACION ENERGETICA CUANTITATIVA

Ep la figura No. 4, el diagrama de Sankey representa la distnbucion energética del

calentador BA-X para las condiciones actuales de operacion encontrando que

La temperatura de chimenea detectada en Ja evaluacion fue de 301°C. mientras

la temperatura de chimenea por disefio para este equipo es de 218 7°C,

ta. un incremento de 82.3°C en relacion a su disefio

a encia térmica actual calculada mediante el empleo de fa herramienta

“ombutacional, es de 82 73%. que comparada con la eficiencia térmica por disefio

@ 875° se apreciar un diferencia 477% para poder alcanzar la eficiencia

omendada por diseno

a


GO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

LAAGHOSTICO ENERGETICO oO

Figura no. 23

DIAGRAMA DE SANKEY A CONDICIONES ACTUALES DE SERVICIO

(MMBtu/h, %)

PERDIDAS EN CHIMENEA ‘ POR GASES CALIENTES 304 °C

16 22 a3 Bae

THY

PERDIDAS A TRAVES DE PAREDES

487

ENERGIA APORTADA: POR EL COMBUSTIBL

121.85 100%

La sigtuente tabla resume los conceptos principales obtenidos al ser aplicada la

herrarnenta computacional de calculo, con informacién actual de operacion

TABLA No. 9 RESUMEN

___ GONCEPTO VALOR | ‘% EXCESO DE AIRE 18.1 _ EFICIENCIA TERMICA 8273

B) EVALUACION ENERGETICA CUALITATIVA

A continuacién se mencionan algunos de los principales aspectos que contribuyen

a la baja eficiencia del calentador.

1) Existencia, operabilidad y suficiencia en la instrumentacion del calentador a

fuego directo.



LINGHOSTICO ENERGETICO

ee A INSTRUMENTO

jindicacion de temperatura de entrada yy salida del fhudo de "proceso

a Indicada:r de temperatura de gases

de combasnon a fa chimenea

puntos del calentador

“Anehzador contmua de O2 en gases

* de combusuion

oe ‘Medidor del flujo de = gas

combustible

Viedicion‘cuantificacion tho de

carga de etano al calentadot.

“Sfedicion‘cuantificacion flujo de tagua (BFW) a la zona de

conveccion. eonveccione ‘Nfedicion P’F para eficrentar “balance térmico en seccién de {recuperacion de energia

EXISTENCIA ¥ OPERATIVIDAD

Cuenta con monttoieo de temperatina a la

salida de cada uno de tos cuatlo serpentines

que envian la seal al DCS también se ene

monitoreo remolo en el paso de conveccién

aradiacion en cada uno de los pasos

(Para Ta entiada del Murdo de proceso. se

cuenta con indicacién en cada uno de los

seipentines 3 la seal va al DCS A Ia salida

se cuenta con indicacion focal (despues de

Jos geneiadores de vapol)-

Se cuenta con un sensor de temperatura en

la base de la chimenea: la sefial es enviada

jal DCS (F1-100-86). de hecho es posible

Jobtener e! perfil de temperatura compicto de

jos vases de combustion Vei fig 4A Se cuenta con varios mdicadoies locales Tos |

cuales permiten medir ef io en Ja seccion

de iadiacién asi come antes y despues de ta seccion de conveccion_ Ver fig. 4 B Se cuenta con el imstiumento La seal sc

ene en el culate de contiol y el monitoico

es continua Su localizacion actual no es ta

mas conveniente (salida = seccion de

conseccidn) lo adecuado seria tenetlo en [a

zona del aico {entrada a conveccion}

Se cuenta con un elemento de medicion de

flujo que envia la sefial al DCS (FR-1SD

Si se cuenta 3 es suficiente.

Si se cuenta 4 es suficiente

pt Si se trene

2) inspeccién visual del estado fisico dei calentador:

, se detectaron multiples puntos calientes y zonas oxidadas a lo largo de la

pared del calentador.

3) Inspeccion visual del estado operacional del calentador.

- Este calentador cuenta con 128 quemadores y todos estan encendidos.

TFSI. INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 74

A@ FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA “

o De tos resultados obtenidos hasta el momento con fa informacién proporcionada

por ef centro de trabajo, se ha detectado lo siguiente:

LLAGNOSTICO ENERGETICO

VI.- Medidas de ahorro de energia.

Considerando que el horno acaba de entrar de mantenimiento, los resultados

obtenidos en sitio, muestran un equipo con un nivel de eftciencia regular, siendo

esto comprobado al tener la informacion de disefio y el tevantamiento de ia

snspeccion visual como recomendacién se consideran las siguientes medidas.

Vil- BENEFICIOS

Con base a las medidas recomendadas anteriormente y de acuerdo a los

resultados mostrados en el analisis energético se tiene:

La tabla No 10 muestra fos ahorros que se obtendrian, al aplicar las medidas

anienormente mencionadas, mismas que serviran para alcanzar la eficiencta

termica de diseno TABLA No. 10

‘Perdida de energia actual (3.47 MMBtu/h Ahorro en energia 3.47_ MMBtu/h Poder calorifico del gas/453 Btu/ft° (promedio)

Ahorro en gas 7671 ft'/h (66.3 MM PCS

anuales)

$994,120.00 anuales

Equivalente

Comentarios y observaciones.

A continuacién se presenta la comparacién de requerimientos de energia

(MMBTU/H) caso disefio contra los de operacién actual, evaluados a partir del

perfil de temperatura en el calentador:

TABLA No. 11 f ZONA DE ZONA DE BFW TOTAL | RADIACION CONVECCION [DISENO "MMBTUIA 45 67 3053 146 908

ACTUAL (MMBTUIA 6189 124i 2651 700 81

PAGINA No" 75 TESIS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR


OY SHOS TICO ENERGETICO

@ Cor paracion de fos gastos en LB/H caso disefio contra operacién actual.

% DE AUMENTO

DISENO OPERACION ACT UBIH BIH RESPECTO A DISENO

ALIA HORNO 42980 45908 110

VAP DILUCION 9918 12763 280

FLUIDO PROC. : 33052 33445 025

ny analisis de la informacién incluida, en las figuras precedentes,

aborar conclusiones inmediatas

conviene recordar que el calentador opera actualmente con 17 5% de

vapor de agua Esto es, la relacién vapor de agua/hidrocarburos, es

o yor al disefo establecido por disefio.

_ccunstancia operativa comentada en el parrafo anterior, aunada al deterioro

sic del material refractario -evidenciable cuando se analizan el mapeo de

raturas de pared y el aspecto fisico en algunas areas de la cublerta-, se

1 en los hechos descritos a continuacion.

+ Actualmente el equipo requiere una liberacion de calor 17 4% mayor a

2 de disefo para compensar el porciento de exceso de vapor de agua

entada con fa corriente de proceso Evidentemente, la mayor liberacion

calor en el hogar de! equipo, propicia que las pérdidas energéticas via jos

ses Ge combustion en chimenea, sé incrementen en un 64.5% (9 86

taliBtu/hr a condiciones de disefio contra 16.22 MMBtu/hr en circunstancias

aciuales)

* Por otro fado, la cantidad de oxigeno medida en los gases de

chimenea —3 6% mol en base seca-, aunque determinacién puntual, permite

afimar que en promedio el calentador esta operando actuaimente con un

418% de aire en exceso. Como es sabido, dicho porcentaje es ligeramente

mayor que el rango normal que debe manejarse usualmente de acuerdo al

servicio -en promedio 15% para el quemado de gas natural-.

« Finalmente, las pérdidas de calor por radiacion y conveccién a través

de paredes, también son contribuyentes sensibles en la reduccion de

eficiencia La estimacién de dichas pérdidas oscila en el orden de 4% que es

un promedio elevado Se ha incluido un esquema en el que se visualiza el

valor evaluado mediante un programa que determina las pérdidas de pared

segun las ecuaciones mostradas en el capitulo “Diagndéstico Energético”.

El estado fisico y operacional actual del calentador, obliga a reparar en diversos

aspectos que deberan ser atendidos a la brevedad por el personal responsable del

centro operativo.

5'5 INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 76

FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

ICO ENERGETICO @

CONTROL DE TEMPERATURA DEL EFLUENTE DEL CALENTADOR.

Los comentarios del personal de planta en relacion al control de dicha variable se

resumen a que por etapas o lapsos, dicha actividad se vuelve complicada y que

por ende demanda atencién particular.

Segun !o apreciado durante la visita de inspeccion, las causas estimadas a

relacionadas pudieran ser:

+ Calidad en el patron permanente de flama por mala operacion o ajuste

en algunos quemadores Posiblemente esto tenga relacion con la

aparentemente deficiente distribucion de presién en subcabezales y/o

ramales que alimentan el gas combustible a quemadores

+ Iregularndades en boquillas de quemadores (erosion, obstruccion

parcial otras}

Por el aspecto fisico constatado, es posible que todos los factores en su conjunto

contuouyan a dicha circunstancia operativa

+ gintesis lo recomendable es gue se revisen a detalle los distintos aspectos

comentados

PERFIL DE TIRO EN EL CALENTADOR

*, reserva de ser confirmado con el personal de planta, se presume la posibilidad

in que los valores de presi6n -tiro- leidas en campo, no son del todo confiabies. La

razén de tal presuncién tiene sustento en los siguientes hechos

Son incuestionables las fugas en multiples puntos y zonas —mirillas, escotillas

y demas aberturas de inspeccién-, del calentador. Inclusive, no son descartables

areas a !o largo de Ia trayectoria de los gases de combustion con presion positiva.

Esto ultmo es inferible por la presencia de manchas de humo/hollin en algunas

partes del cuerpo de! calentador. En un momento dado , esto se sale del ambito

de percepcion del personal de operacién si se tienen problemas de obstruccién en

las conextones de las tomas de tiro.

Evidentemente esto también debera ser revisado por el personal de planta

IRREGULAR DISTRIBUCION DE FLUJO DE GASES DE COMBUSTION A LO

LARGO DE SU TRAYECTORIA DESDE EL HOGAR HASTA LA CHIMENEA

Alribuirle al incierto perfil de tiro, conjugado con la naturaleza y magnitud de las

diversas fugas comentadas lineas arriba.

Para asegurar la conversion requerida, se incrementa la liberacion de calor no

uniforme, favoreciendo la coquizacién, también seguramente no uniforme.

‘TESIS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No. 77

ATUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

GNOSTICO ENERGETICO

HEDIDAS DE AHORRO DE ENERGIA

Las siguientes medidas de ahorro de energia consideradas como de nula o

ininima inversion, tlenen también incidencia en los aspectos operativos, de

mantenimiento y de incremento en la vida ttl del calentador

Es importante subrayar. que aunque dichas medidas sean de impacto moderado

en el incremento de la eficiencia y en la disminucién del consumo del combustible,

estas permutiran mejorar las condiciones actuales de operacion Las medidas de

ahorro de energia son las siguientes”

Moniorear y/o ajustar continuamente el tiro en el puente y en el piso del

calentador de acuerdo con fos valores recomendados por los tecndlogos

de equipos de combustién Un nivel de flujo de aire de combustion

adecuado. se logra cuando se mantiene una presién negativa de 25 mm

de columna de agua —0 1° H20- en el arco del calentador. La regulacion

externa de la posicién de la mampara debera efectuarse de acuerdo al procedimiento incorporado en el anexo técnico I] del informe final

Reducir el exceso de aire a 15% como maximo El porcentaje preciso lo

dara el monitoreo permanente de oxigeno en los gases de combustién,

tal como fue sefalado lineas arriba Es importante considerar que se lleve a cabo la verificacton detallada en su totalidad del estado fisico del refractario, considerando esta como una buena practica de ingenieria. La deteccién de temperaturas mas alla de las recomendadas —en promedio 50 a 60 °C arriba de la del ambiente-,

Inducen a pensar en incipientes grietas y eventualmente en rupturas,

caida y dafio mayor

{FSIS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 78

“s FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

CALCULO DE PERDIDAS POR PAREDES APLICANDO PROGRAMA DE

EVALUACION.

11 & lado este =

_fado oeste= i266870.35 [8m | a

Hit

nf

El calor aue se plerde por las paredes del cafentador se puede ver en el esquema anterior se evaluaron 4 57 MMBtu/h, si el calor aportado por el combustible es de 421 85 MMBiu/h el valor que se obtiene por pérdidas en las paredes expresado en porcentaje es de 3.75%, sin embargo la toma de temperaturas no se hizo totalmente a la zona de conveccién, por lo que se puede estimar en 4% como

redondeo

TESIS NO BEBE oli DE LA BIBLIOTECA


jEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

inc UACION ECONOMICA


FESIS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 80

2 FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA*

» best UACION ECONOMICA —


(vespues de que se ha hecho y analizado el comportamiento térmico y operacional

un calentador a fuego directo, queda por realizar un andlisis economico Este

anahsig consiste en cuantificar el ahorro que se tendria si se aplicaran

; rmeramente medidas operacionales, es decir que se efictentara la operacion del

antador aplicando correcciones a las variables controlables del equipo (tal como

contrel de tito exceso de arre, etc ), o de mversién, que consisten en invertir cierto

-apilal (orincipalmente en equipo de control) para mejorar la eficiencia y

cicnannento del equipo, en este ultimo punto se hace un andlisis adicional para

car si el ahorro logrado al aplicar medidas con inversién puede financiar las

unplementaciones hechas recuperando el desembolso a corto o mediano plazo

resto depende de la inversion hecha, por ejemplo si fuera un revamp del

calentador lo que se requiriera el tiempo de recuperacion de la inversién seria

saptable a mediano plazo. si fuera la instalacién de un control de mampara

uco el tempo de recuperacion de Ja inversion seria aceptable a corto

‘

ante secuencia muestra como se podria estimar el ahorro, tanto de

manera energética como econdémica.

+. Se cuantifica el consumo energético de operacion realizado al quemar

nbustble esto se hace por medio del flujo del combustible cuando el calentador

cperando y el poder calorifico del combustible (segtin su composicin).

Fiujo de combustible (M/T) x Poder Calorifico ([M*L2/T2]/M)

Flujo de combustible (L3/T) x Poder Calosifico (M/[T2*L})

rsie consumo energético se obtiene en unidades energéticas (como Btu, Kcal,

<tc ) por unidad de tiempo ([M*L2/T2j/7).

? - Apartr de la temperatura de chimenea, exceso de aire y pérdidas por radiacién

previamente obtenides se evaltia en porcentaje el ahorro que se obtendria en

combustible bajo los siguientes criterios:

| Por cada 15% de exceso de aire dismmuido comparado contra el de

disefio, se ahorra un 1% de combustible, el porcentaje se puede expresar

en la siguiente formula. (exceso de aire operacional — exceso de aire

disefio / 15)

11 Por cada 35 °C de temperatura disminuida comparada contra la de disefo,

se ahorra un 1% de combustible, el porcentaje se puede expresar en la

siguiente formula: (temperatura de chimenea operacional — temperatura de

chimenea de disefio / 35).



ZION ECONOMICA a

_E! ahorro que se tendra en combustible por disminuir las perdidas en

paredes (pérdidas por radiacién) sera proporcional a la cantidad de

energia dismmuida, solo que esa energia disminuida se expresara en

cantidad de combustible, es decir si yo ahorro por egemplo t MMBtu/h al

mejorar las condiciones del refractario del calentador esa sera !a cantidad

de combustible que ahorro si la transformo a flujo con el poder catorifico

de! mismo combustible que estoy utilizando. Este ultimo punto estara en

funcién de que dicho ahorro no se pierda por chimenea, es decir que la

temperatura de los gases de combustion que se desalojan se mantenga o

se aproxime a la de disefio

4- & la eficiencia y def balance energético del calentador en operacion

oreviamente calculada (ver secuencia de calculo en ei capitulo diagndéstico

energetico o aplicacién de programa de evaluacién de eficiencia energética) se le

aumentan los puntos porcentuales que se calculan mediante los incisos l. y I] del

punto anterior, con esta nueva eficiencia y manteniendo la cantidad de energia

aprovechada por el proceso (es decir la energia que el fluido de proceso absorbe)

se calcula la cantidad de energia que se libera del combustible, esto con la

siguiente formula’ (energia absorbida por el fluido de proceso / nueva eficiencta

caiculada) esta energia calculada se puede transformar en flujo de combustible a

patti del poder calorifico del mismo, este flujo sera menor que el flo de

nperacién que se tenga en el calentador si el exceso de aire y la temperatura de

chimenea de operacion son mayores que el exceso de aire y temperatura de

chimenea de diseho.

4- Haciendo la diferencia entre el flujo de combustible de operacidn y el flujo de

combustible obtenido en el punto anterior se obtiene el ahorro de combustible por

unidad de tlempo, este ahorro se puede transformar en dinero por unidad de

tiempo sabiendo el precio del combustible empleado segtn la siguiente formula:

(fujo de comb de operacién-flujo de comb. de ahorro)*precio de combustible.

5 - El ahorro de combustible también se puede transformar en ahorro de energia

multiplicando el ahorro de combustible por su poder calorifico, obteniendo un flujo

cde energia que se ahorra por unidad de tiempo.

Con el ahorro de energia y las recomendaciones de inversién que se hayan

emitido 0 considerado (por ejemplo, comprar medidores de tiro 0 controles

automaticos de mampara, cambiar refractario, etc.) se puede evaluar la factibilidad

de dicha inversian mediante el siguiente analisis.

Vator presente neto (VPN): Valor monetario que resulta de la diferencia entre la

suma de los flujos descontados y la inversién inicial, se calcula con la formula:

VPN = inversion-[)_ FNE/(1+i)"]~VS/U+i)" ‘) n=l

GENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 82

« FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

iON ECONOMICA og

inversion Es ta cantidad monetaria que se requiere para la implementaci6n de las recomendaciones para eficientar el calentador

beak

Donde

“NE (Flujo descontado). Son los flujos netos de efectivo que se tienen por

cancepto de ganancia {en este caso ahorro) durante un periodo de tempo »comunmente un ano).

n Perodo de tempo

“S {Valor de salvamento): Es el valor fiscal gue tendra e} activo al finalizar el tempo de vida util del mismo.

1 lasa de interés: puede ser la tasa minima aceptable (TMAR*) o la tasa interna

ae retorno (TIR)

Tasa minima aceptable (TMAR’*): Es la tasa minima de ganancias o rendimiento de una inversion considerando la inflacion y un indice de riesgo, se calcula a partir

de la siguiente ecuacion

T\ELIR = INDICE _INFLACIONARIO + INDICE_ DE _ RIESGO @)

Tasa interna de retorno (TIR): Es Ja tasa que hace al VPN=0 o iguala los flujos descontados con la inversi6n inicial.

Sea como ejempio el calentador analizado en ta seccién del diagnéstico energetico (caso tipico).

Como recomendaciones con Inversion para el equipo BA-X se resumen la siguiente tabla.

TABLA No. 12

CONCEPTO UNIDADES | COSTO UNITARIO | COSTO TOTAL _ Dlis. (PESOS) scenors Dils. (PESOS) vernon

Contro! automatico de mampara 1 10,500 (110,250) 10,500 (110,250)

Analizador de gases | “continuo 4 7,000 (73,500) i 7,000 (73,500)

Quemadores (opcional} 128 7,060 896,000 (9.408 MM} “NOTA EL TIPO DE CAMBIO CONSIDERADO ES DE 10 5 PESOSIDOLAR

£1! ahorro estimado para el equipo BA-X se resume en la siguiente tabla.

ESIS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 83

+s FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

1ON ECONOMICA res)

TABLA No. 13 AHORRO EN CALENTADOR BA-X

~__CONCEPTO PARAMETRO |

Ahorro de energia___ 3.47 MMBtu/h |

Poder calorifico ! 453 Btu/ft 4

Ahorro en gas ‘ 7671 ft/h |

i 66.27 MPCS/afo |

Ahorro en dinero : $ 994,050 pesos/afio

i | $ 99,405 dils/afio

S* analizaran dos casos en los que Se considera

a, Caso No 1. Solo se consideran los dos prirneros conceptos de la tabla No 12

(control automatico de mampara y medidor continuo de gases de combustion),

tomando en cuenta la inflacién

by) Caso No. 2 Se cansideran los tres conceptos de Ja tabla No 12 (se incluyen

quemadores}, tomando en cuenta la inflacion.

CASO No. 1

Sca la yida Util de los dos primeros conceptos de la tabla No 12 igual a dos

anos con una inflacion anualizada de 17% los ingresos por ahorro obtenidos

seran ios reportados en Ja tabla No. 14°

Tabla No 14

INGRESOS POR AHORRO Ano :Ahorro en gas iPrecio del gas {Ahorro pesos

'MMPC/aho | $ipie cubico | MMPesos/afio

re 166.27 1001575 1043 2 166.27 0 01837 1217 2077 66.27 0.02155 1.428 |

400 | 66.27 0.02522 1671 5 66.27 0.02950 1954 J

La depreciaciacion y amortizacion a través de cada periodo se muestra en la Tabla

No. 15

IGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No S84

#. FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA ~

EVALUATION ECONOMICA

Tabla No. 15 :

_____ DEPRECIACION Y AMORTIZACION UNLEPTO INVERSION | TASADE | ]

INICIAL °-«DEPRECIACION | ANO | ANO } ANO | ANO | ANO | VS ANO ANUAL (%) 1 2 3 4 5 |

ve $710 150 "50% 7955 125 | $55 125 . 1

: : i i

£73 4500 “50% 1835 750 | 336,750 "

. . i | — $9 408 000 10% i |

. ! |

7 TOTAL |591.875 | ST 875 “|

i balance de efectivo o estado de ahorro se muestra en la Tabla No 16.

Tabla No. 16

__ ESTADO DE AHORRO

CONCEPTO ANOS

4 2 i 3 4 5

1043 7221 1 7428 7671 1955

{

see Pe po — — |

0.091875 + 0091875 | i

7135 : 7313 i Bebe 8

1

ta TAMAR considerada para este caso es la siguiente; con una inflacion de 17% y

un indice de resgo del 10% se tiene:

TAMAR = 17% + 10% =27%

Llevando el valor presente neto a 0 y despejando la ecuacién 1 se tlene la

siguiente ecuacion:

183,750=[1,135,627/(I+i) +1313056/(1+1)"| @)

Resolviendo fa ecuacion anterior para | se obtiene la TIR que para este caso es

de. TIR=617 6%

ERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No

EGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

85

IOM ECONOMICA ——

Como se observa la TIR es mucho mayor que la TMAR’, dado que la TIR es la

tasa minima de rendimiento y la TMAR* es la tasa minima aceptable entonces una

MR mayor que una TMAR™ indicara que el proyecto es costeable y se puede llevar

a cabo

El Lempo de recuperacién de la inversion se estima graficando el negativo del

yator presente neto a través del tiempo o los periodos considerados, para este

caso se puede observar en la grafica No 1 que el tiempo de recuperacion de la

inversion esta entre 0 2 y 0.3 afios

GRAFICA No 1 (caso No. 1)

VPN vs. tiempo’

CASO No. 2

Para este caso la inflacién e ingresos por ahorro (tabla No. 14) se considera tgua!

que en el caso No. 1, teniendo una vida util del tercer concepto (quemadores)

igual a cinco ajios. En la tabla No. 17 se indica la depreciacién de los conceptos

considerados en un periodo de cinco afios

INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 86

‘4, FUEGO DIRECTO ESTASLECIENDO UNA METODOLOGIA

UNCERTO

Cl balance de efectivo o estado de ahorro se muestra en la Tabla No 16

UATION ECONOMICA

Tabla No 15 . DEPRECIACION Y AMORTIZACION

INVERSION | TASA DE | ee eee | __ it INICIAL = | DEPRECIACION; =ANO | asio | ANO i ato | ANtO | vs ano |

i __ANUAL (%) 1 , 2 | 3 | 4 65 i 5 150% S55 SESS 1

150% $36,750 i S750 —— | | 1 4 10% $940,800 1S940,800 | 5940600 3040800 | $940,800 [$4 7M |

| ! $949 600 [5040800 | 8040,800° FSa 7M | — TOTAL | 51 032M | $1 032MM

CONCEPTO

Tabla No. 16 ae ESTADO DE AHORRO

ANOS 7 1 2 | 3 4 5

1.043 7221 1.428 1674 1955

7.032 1032 | 0.9408 0 9408 5 6408

2.075 2 253 i 2 3688 2.6118 7 5958 |

La TAMAR considerada para este caso es la siguiente; con una inflacién de 17% y

un indice de riesgo del 10% se tiene:

TAMAR = 17% + 10% =27%

Llevando ej valor presente neto a 0 y despejando Ja ecuacién 1 se tiene la

siguiente ecuacion

say 750 =]?

de

© Resolviendo la ecuacién anterior para i se obtiene la TIR que para este caso es

MIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR

= UEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

PAGINA No 87

O00 (1-4 i)-+2,253,000/(1+)° +2.368,800/ (144) +2,611.800/(1+2)' +7,595.800/(1 +1) |

1 AALUACION ECONOMICA

TIR=17 61%

Como se observa la TIR es menor que la TMAR* en 10 puntos porcentuales, una

TR menor que una TMAR* indicara que el proyecto no es costeable y no se

puede Wevar a cabo. En este caso implementar nuevos quemadores no es

costeabie con el puro ahorro de combustible al aplicar solo medidas

operacionales, como disminuir el exceso de aire; para aplicar esta opcién se

deben de implementar otras medidas adicionales si es que se quiere mejorar el

funcionamiento del calentador, tales como un sistema de precalentamiento de aire

TMAR?’ NOTA La TMAR considerada en este ejemplo fue estimada, con fin de ejemplificar el caso, a partir de una inflacén del 17% (inflacién estimada por el Banco de México a principios de 1999 para el nsmo afio) y

ua factor de siesgo de 10%, sin embargo se debe considerar las TMAR evaluadas por las instituciones bancaias para ta aprobacién de credits @ proyectos A continuacién se muestran fas TMAR y jos Celes a 28 dias de 1998 y 1999 emitidas por el Banco de Mexico

28 dias

Prom 1998 8S 48

Enero 99 13,

Febrero 99 ‘4 Marzo 99 87 234

Abril 99 54 0 29

Mayo 99 22 49 89

GENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR

#& FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

PAGINA No 88

ie

NDACIONES

RECOMENDACIONES

SiS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 89

» FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

DACIONES RECOMENDACIONES

DIAGNOSTICO Y PROBLEMAS EN LOS CALENTADORES A FUEGO

DIRECTO Y QUEMADORES, ASI COMO SUS POSIBLES SOLUCIONES.

PROBLEMA:

Flamas pulsantes

INDICACION DEL PROBLEMA:

Se escucha un ruldo estruendoso. se observan flamas excentricas y flamas

quemando hacia el exterior del calentador

+ EFECTO EN LA OPERACION:

Dafos al refractario del interior del calentador y destruccion de los

quemadores

SOLUCION:

1- Reducir el suministro de gas hasta que el calentador tenga el suficiente aire de combustion para quemar el gas.

2 - incrementar el tiro del calentador abriendo el damper de la chimenea

3- Incrementar la liberacién de calor del quemador de acuerdo al tro disponible del calentador o para la liberacion de calor requerida.

+ PROBLEMA:

Flamas incidiendo en los tubos.

+ INDICACION DEL PROBLEMA:

En el hogar det calentador se observa que las flamas inciden en los tubos.


1 - Se crean puntos calientes en los tubos 2.- Los tubos tienden a fallar debido a la coquizacién de tos tubos.

* SOLUCION:

NGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 9()

4 +UEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

“EC OMENDACIONES ow

“4 - Limptar el quernador

2 - Asegurarse que exista el aire adecuado para la completa combustian

3 - Revisar el barrenado de las boquillas de una posible erosién.

4 - Revisar que estén alineados correctamente, el quemador, las boquillas

de gas y aceite.

5 - Revisar la presién diferencial del vapor

6 - Revisar la distribuci6n de aire.

+ PROBLEMA:

Retroceso de flama en mezcladores.


Se observa flama en el interior del mezclador y un sobrecalentamiento en el exterior del cuerpo del mezclador.

EFECTO EN LA OPERACION:

MDafos a jas partes del quemador y quizas se restrinja la capacidad del

calentador.

SOLUCION:

4 - Incrementar la presion de gas en el quemador.

2.- Cambiar la boquilla de gas.

3 - Limpiar el quemador.

« PROBLEMA:

Patrones de flama trregulares


En el quemador 7 - Un lado de Ia flama es largo y el otro es corto en el calentador 2 - Algunos quemadores tienen flama larga y otros corta

IGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 9}

EGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA ~

DACIONES


1 - Puntos calientes en el calentador

2 - Operacion ineficiente.

« SOLUCION:

1 - Limpiar las boquillas de gas 0 aceite.

2 - Ajustar todos los registros a una misma apertura.

3 - Ajustar el tiro del calentador para asegurarse que exista flujo de aire de

combustion a traves del quemador

4- Revisar la alineacién en el quemador de boquillas de gas/aceite.

PROBLEMA:

Escurnmiento de aceite


Escurrimento de aceite del quemador y formacion de charcos de acerte por

debajo del quemador


1 - Operacion riesgosa.

2 - Cornbustion y operacién ineficiente

3. - Formacién de coque en la garganta del quemador (regent tile).

* SOLUCION:

1 - Ajustar la temperatura de aceite hasta alcanzar una viscosidad de 200

ssu o menor en el quemador.

2 - Ajustar la boquilla de aceite en la garganta del quemador a su posicion

correcta

3 - Ajustar la presion diferencial de vapor

4.- Limpiar el cafién de aceite.

5.- Reemplazar fa boquilla de aceite si sus puertos se encuentran corroidos

« PROBLEMA:

Flamas largas y humeantes

« INDICACION DEL PROBLEMA:

7P5!S INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 92

# FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

ie

En el interior del hogar del calentador se observan flamas largas, sucias y humeantes que se dirigen a la zona de convecci6n

* EFECTO EN LA OPERACION:

1 - Combusti6n ineficiente 2? - No se consigue la temperatura de sahda del producto. 4 - Depésitos de hollin en las superficies de fos tubos. 4 - Formacion de coque en la garganta del quemador.

+ SOLUCION:

- Ajustar fa presion de vapor - Limpiar el cafién de aceite - Ajustar el tiro del calentador - Ajustar la boquilla de aceite en !a garganta del quemador - Reemplazar la boquilla de aceite si sus puertos se encuentran corroidos - Revisar fa distribucion de aire. O

opwon a

PROBLEMA:

Fiamas inclinadas


Las flamas se apoyan a un lado del calentador.


Puntos calientes en los tubos

SOLUCION:

1 - Revisar el flujo de los gases en el calentador. 2 - Instalar una mampara para deshacer los efectos del flujo de gases

3- Limpiar las boquillas de gas 4.- Revisar la alineacién de las boquillas de gas o aceite

5 - Revisar fa distribucion de aire

« PROBLEMA:

El quemador no puede encenderse

“INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 93

+ f UEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA ~

iq

IDACIONES

« INDICACION DEL PROBLEMA:

El operador no puede encender el quemador.


Falla al intentar arrancar la unidad.

+ SOLUCION:

1 - Reponer los pilotos para poder ignitar el quemador

2 - Asegurarse que exista flujo de gas o aceite al quemador.

3 - Cerrar los registros de arre.

4 - Ajustar la boquilla de gas (0 aceite) a su posicion correcta.

* PROBLEMA:

Altas preston de gas

* INDICACION DEL PROBLEMA:

la presién de gas registrada en ia linea de alimentacién es tan grande que

inevitablemente se libera calor.


1 - Patrones de flama irregular.

2.- Puntos cafientes. 3. Falla al tratar de conseguir la correcta temperatura de salida del

producto.

« SOLUCION:

1.- Limpiar los orificlos de gas en el quemador 2.- Limpiar las boquillas de gas.

3- Ajustar el tiro a nivel del quemador para una adecuada liberacién de

calor

* PROBLEMA:


2s FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA~

o

emperatura de la chimenea muy elevada


1a temperatura de la chimenea continua incrementandose por arriba de la temperatura de disenio.

EFECTO EN LA OPERAGION:

i - Dismmuye ia efictencia del calentador 2 - Elevados consumos de gas y costos de operacion.

SOLUCION:

- Ajustar el exceso de oxigeno. - Ajustar e) tiro del catentador - Limpiar la zona de conveccién. - Soptar el hollin de los tubos. B

G

as

PROBLEMA:

Sobrecalentamiento de la zona de conveccioén


1 - El refractarto cae del techo. 2 - El acero estructural se deforma y abre

3 - Los tubos de la zona de convecci6n se empiezan a caer.


La unidad se apaga debido al sobrecalentamiento

SOLUCION:

1- Abrir el damper de la chimenea para incrementar ligeramente el tiro de una presiOn positiva a una presion negativa de 0.05” c.a. 2.- Si el damper esta abierto, disminuya la liberacién de calor hasta eliminar

fa preston positiva en fa zona de conveccion.

PROBLEMA:

Rudo como el motor de un barco, cuando se esta quemando aceite

ESIS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 95

+. FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA “

BECO

ie

NOACIONES


E! operador escucha en el quemador un ruido como de un motor de barco


1 - Flama inestable. 2 - Perdida de la flama.

SOLUCION:

7 - Revisar gue no existan fugas de vapor en la valvula del bypass o que la salvula se encuentre abierta. 2 - Revisar si el aceite contiene agua 3 - Incrementar la presion del aceite combustible. 4- Stes posible, incrementar ef punto de ebullicién inicial (ibp) del aceite si no, cambiar el cafion de aceite concéntrico a uno de tubos duales

PROBLEMA:

La flama se desprende del quemador.


La flama se esta quemando mas alla de la boquilla del quemador


Operacidn potencialmente riesgoza

SOLUCION:

1.- Corregir la alineacién de la boquilla de gas o aceite. 2 - Revisar el estabilizador de flama 3 - Ajustar la puerta de aire primario

PROBLEMA:

Perdida de la flama del piloto.


El piloto no puede ser encendido o no se podra mantener encendido.


EGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA ~

EFECTO EN LA OPERACION: *

Operaci6n potenctalmente riesgoza

+ SOLUCION:

7 - Ajustar el tiro dei calentador 2 - Ajustar la puerta de aire primario en el mezclador del piloto 3 - Revisar la presién de gas a piloto y ajustarla de ser necesario 4 - Revisar la estabilidad de la flama 5 - Consuitar con el fabricante del quemador por una posible resistencia del piloto al viento

* PROBLEMA:

Flamas pulsantes y ‘retroceso de flama” en el quemador


1 - Presencia de combustidn en los puertos de quemado del quemador y en la camara de mezcla de aire y combustible 2- £1! mezclador esta caliente y algunas veces se observa que esta al rojo resplandeciente.


Condiciones de flamas inestables e irregular patron de calentamiento en el calentador algunas partes del quemador estan expuestas a_ aitas

temperaturas para las cuales no esta disefiada

» SOLUCION:

1 - Quizas exista una baja de presién de combustible en los quemadores dependiendo de las recomendaciones det fabricante de los quemadores

quizas se tengan que reducir el tamafio de la esprea_ si Jas condiciones de

operacién lo permiten, se pondrian apagar algunos quemadores e€ incrementar fa liberacién de calor en los restantes. 2 - El tiro a nivel de los quemadores quizas sea demasiado bajo; revisar el damper de ja chimenea e incrementar el tiro abriendo el damper lo mas

posible

» PROBLEMA:

&NIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 97

* FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

NDACIONES =

Altos niveles de NOx.

* INDICACION DEL PROBLEMA:

Altos niveles de nox. son medidas en la chimenea


La unidad esta violando los limites permitidos por las normas ecolagicas

existentes

* SOLUCION:

4 - Revisar la posicion de los registros de aire secundario y terciario. 2 - Revisar los niveles de oxigeno y de NOx.

Checar que el registro de aire terciario se encuentra abierto

Revisar que exista flujo de gas a las boquillas primarias de gas y alas

boauillas de gas por etapas.

5 - Consultar con el fabricante de! quemador.



NE COMENDACIONES =

EL TIRO Y SU CONTROL

+ Definicién e importancia

Se define como tiro, a la energia de presion requerida para hacer circular al

aire y los gases de combustion a través de un equipo

Se le llama tiro efectivo a la energia neta de presién que se ttene en un punto

determinado ya habiendo considerado las pérdidas.

El control de tiro es muy importante, porque facilita Ja regulacion del exceso

de are e incrementa ja seguridad del personal y el uso eficiente de la

encigia

+ Tiro natural

El tiro natural producido por una chimenea es igual a la diferencia en peso de una columna de aire frio del exterior y una columna de gases calientes en la chimenea Sia este valor de tiro, restamos las pérdidas debidas a fricciones

internas y las pérdidas debidas a la aceleracién de los gases, es posible conocer la presion interna en diferentes puntos del calentador.

Las variaciones meteorolégicas, las condiciones de funcionamiento de la

camara de combustién y la altura de la chimenea tienen una marcada

influencia sobre el valor del tiro creado por una chimenea determinada

INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 99


PROCEDIMIENTO PROPUESTO PARA REDUCIR EL EXCESO DE

AIRE Y CONTROLAR EL TIRO NATURAL DEL CALENTADOR

Cuando los calentadores queman gas deben manejar como maximo 20% de

caceso de aire y con combustéleo 30%, debe controlarse el tiro en el puente del

calentador entre -1 27 a -2 54 mm H,0 (- 0 05 a -0.1 pulgadas de agua) valor de

diseno con objeto de mantener ligeramente el] hogar del calentador a presién

negatva y no causar excesivo alargamiento de las flamas {tro en los

qjuemadores debe de ser de -6 10 mm H2O 6 -0 20 pulgadas de agua, valor de

diseno: y entradas de aire parasito a través de ranuras, especialmente en la

seccion de conveccién Para to anterior es necesario contar con la instrumentacion

sara medi el tiro (con conexiones localizadas en el piso del calentador, en el

puente del calentador y en Ia salida de la zona de conveccién), asi como contar

con una total funcionalidad del regulador de tiro (Damper) y también debe haberse

trazado el perfil de tiro del calentador en cuestion (presion en cada uno de los

puntos sefalados).

Considerando que el calentador esté en operacién se deben seguir los pasos

generales siguientes’

i Comprobar en los indicadores de tro, que éste es excesivo en todo el

calentador (anotar el perfil de tiro existente).

2 Comprobar que el regulador de tiro (DAMPER) localizado en la chimenea esta

muy abierto (mas abierto del 75%).

3 Comprobar que el exceso de aire existente para la operacidn del calentador es

mayor que el recomendado de acuerdo al tipo de combustible, conectando el

anahzador de gases en la toma de muestra de la salida de zona de radiacion y

juego en fa salida de zona de conveccién (verificar infutraciones).

4 Abrir totalmente los registros de aire primario y secundarios de los quemadores

(O HASTA EL PUNTO EN QUE SEA POSIBLE ABRIRLOS, EVITANDO

QUE LA FLAMA SE DESPRENDA DE LA BOQUILLA DEL QUEMADOR).

5 Verificar el exceso de aire (si se abrieron los registros debe aumentar el valor

de exceso).

6 Medir la variacién provocada en el perfil de tiro inicial.

; “INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No. 100

4 FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA “

?

a

ENDACIONES = — 7 Cerrar ligeramente la mampara reguladora de tro de la chimenea y comprobar

que hubo variacion en el perfil de tiro del calentador (al cerrar un poco el regulador se debe observar que el vacio en todo el calentador disminuye)

fdedir el exceso de aire del calentador y dado que se ha cerrado ligeramente el regulador de tiro, éste debe haber disminuido

NOTA: €ncaso de no registrar disminucion en el exceso de aire, verificar que se esté efectuando correctamente el analisis de gases de combustion, también es posible que el regulador de tiro practicamente no se haya cerrado (punto 7) por lo que se recomienda se tome experiencia para que Jos intervalos en los que se vaya cerrando sean adecuados; ya que el objetivo sera obtener el puente del calentador - 1.27 a - 2.54 mm H;0 (- 0.05 a - 0.1

pulgadas de agua) de tiro y aproximadamente obtener ei perfil calculado a través del equipo.

& En caso de haber disminuido sensiblemente el exceso de aire de acuerdo al punto 8 repetir desde el paso 6 hasta el 8, para alcanzar los valores de tiro buscados, asi como el exceso de aire recomendado, asimismo verificar el efecto de éste en las condiciones del fluido de proceso, ya que en caso de efectuar correctamente ef ajuste del horno, fo mas probable es que la temperatura de salida del fluido se incremente y por lo tanto se debe disminuir el gasto de combustible para ajustar esta ultima; ademas, debe disminuir la altura de fas flamas como consecuencia de la disminucién del efecto de! tiro

i0 Cuando se efectiie el ajuste de! calentador, lo primero que se lograra ajustar es el perfil de tiro del equipo y en este instante el exceso de aire debera ser ligeramente mayor que el valor recomendado, siendo entonces necesario que el ajuste de éste no se efecttie por medio del regulador de tiro, sino que, el exceso de aire debera ajustarse por medio de fos registros de aire primario y secundario de los quemadores los cuales haran el ajuste fino del aire y en caso que sea necesario se movera el regulador de firo para conservar ef perfil de tiro del calentador.

1 - Una vez ajustado el tiro det calentador y del exceso de aire, verificar al menos dos veces al dia el exceso de aire y el tiro para mantener las condiciones optmas de operacién del calentador. Cuando haya variaciones de carga al calentador repetir este procedimiento para continuar manteniendo ef calentador

bajo estas condiciones.

HERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 10t

+ FUEGO DIRECTO ESTABLECIENOO UNA METODOLOGIA *

{ { &

+ Diagrama

o

de bloques general para ajustes de tiro y

exceso de aire en un horno de tiro natural.

- procedimento describe las etapas minimas para realizar e! ajuste

de tro y exceso de alre Sin embargo pueden presentarse problemas

llegar a un ajuste combinado de ambas vanables por lo que a

+ se presenta un diagrama esquematico a bloques de forma general

iones a tomar cuando se presenten estos problemas de ajuste

DIAGRAMA DE BLOQUES

CLRRAR

f DAMPIR t

TRE TORNAR AL INICIO

on

CERRAR RV CISEROS

DL MRT

CERRAR

REGISTROS DE

AIRE

ABRIR

REGISTROS DE

AIRE

ABRIR

DAMPER

VERIFICAR O; CORRECTA

ABRIR REGISTROS 7 DE AIRE

BUENA OPERACION

CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 102

DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

ie

ANEKO |

SiS ot GE TERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 103

2 f UEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

HOJAS AP! DEL CALENTADOR

[O7k EF EATOS DE CAL,

APROBHDO Ho REO, UNIDAD. FABRICANTE TPS,

FFIOSPGR 215:

WBTO ADF CA BTU He

AR tery

Sg EG)

REDE Y [128 DE DESTILACION O VINCULOS OF COMPOSICION

CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALI SOE RECTO ESTABLEC:

ADOR PAGINA No 104 OO UNA METODOLGGIA™ REVISON

{04

APROBO

Tens ieAcO Li

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TADOR- ESOR DE TBERIA DE PARED.

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RESTRICCIONES DE RUDD Ss

OCURRENCIA DEL VIENTO.

RADIANTE

CCION DE CONVECCION

PAGINA No 108 REVISON

ENTADORES

RESO. APROBO

ENCENDIDO,

TU CEES PAGINA No 105,

REVISON

joe

APROBO

O NTEFVED!

TEN PERATURA CARA CALIENTE 71 DISERO,

TERIAL MATERIAL

TEMPERATURA CrRé CALIENTE °F} DISENO

TEMPERATURA CARA CALIENTE (°F) DISERO.

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CALCULADO

CALCULADO

CALCULADO

‘PAGINA No 107, REVISON

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LOCAUZACION TAMARO BISAGRAS O CERROJOS.

BAGINA No 108 REvisOn

(03

CALESTADORES

REVISO APROBO,

NUMERO:

MODELO,

Ba TERIAL TAR UN CALERTADOR, PAGINA No 109,

WETODCLOGIA~ REVISON

{69

AMEXO It - —



Formato No 1

. I INFORMACION GENERAL DEL CALENTADOR (

NOTH DET A PLANTA _ _ Shp HTC ACION DEL CALENTADOR © APACTDAD DE PROCESAMIENTO DE DISENG weed

«IO DEL CALENTADOR: fA ENTADOR VAPORIZADOR REACTOR vei aa?

FARA EERSHCA DE DISEXO MMBTU'HR

woul ( G ENTADOR — CILENDRICO VERTICAL C 5

CABINA C 5

NUMERO DE CELDAS C )

#& ENEADOR

apa

‘“ONEERO DE OL EMADORES

JON

SERS HCI tS) DE LA SLCCION DE CONVECCION:

¢ APES TAMIENTO DE AGUA

4 GENERATION DE VAPOR DE AGLA

# SOBRECALLNTADOR DE VAPOR AGUA

* KEHER\IDOR (SOLO VAPORIZACION)

® SOBREC ALENTAMIENTO

LYN

XN

LAY OK

e OTRO

COMBE STIBLE (8) EMPLEADO (S) GAS C LIQUIDO C

C LIQ. Y GAS

{t) INFORMACION REQUERIDA PREVIA A LA VISITA A CAMPO

We

‘GENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINANo II!

£GO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

Formato No 2 .

INFORMACION TECNICA DE DISENO

PLANES

“IDEN TILIC ACION

SERA 1O.

i INLORMACION DE PROCESO:

1 \ireglo general del calentador.

Diagiama de flujo de proceso (incluya el calentador).

Diagiama de tuberia e instrumentacion.

Plane estructural,

Hoja de datos del calentador (hojas API), o informacion especifica STU TC"

<1 Absorcién de calor (Duty), MMBTU/hr.

*.2 Calor liberado por el combustible (calculado),(LHV) 0

. MMBTU/hr

4.3 Densidad de flujo radiante maxima permitida BTU/hrFT?

3.4 Densidad de flujo conveccién maxima BTU/rET*

3.8 Tipo de combustible a usar _

3 6 Porciento de exceso de aire especificado por disefio

5 7 Porciento de eficiencia garantizada (LHV)

8 Perdidas por radiacion (% del calor liberado)

(LEV)

9 Temp de gases de combustion (salida sec. de radiacién)

t we

tee

nh aA

5.10 Temp. de gases de combustion (salida sec. de conveccién)

5.1] Temp. de gases de combustidén (salida del calentador)

5.12 Presion en el piso del calentador (quemadores)

5.13 Presién en el puente

5 14 Presion combustible requerida en quemadores Psig.

Hi. INFORMACION DE QUEMADORES. |. Curva de liberacién de calor.

Grafica de flujo de calor vs. Presién.

NOUN CF) Informacion 1equenda en Sugar de Ja eficiencia

MIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 112 “FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDG UNA METODOLOGIA “

Formato No 3”A”

HOJA DE DATOS PARA LA EVALUACION ENERGETICA DE C.F.D. IN-SITU “?

IDENTILICACION:

SERVICIO

i; ADO DE PROCESO IDENTIFICACION 1ER. 2DA. 3ERA INSTRUMENTO

HORA. HPO DE HLIpO” PETG ) HEMP PNERADA( )

HEMP SALIDA ( )

HEMP SALIDA

CONN FOCION ( )

TEMP SABIDA EN.

SERPINEINNo Jy) [TT

SERPEMIEN No.2¢00)) TLS

"SE RPENTINNo 3(00) FTE

,SERPENTIN No 4(0) [THe

ERPENTIN No. () [TI-

SOE Cb LA RECOPILACION DE ESTA INFORMACION DEBE REALIZARSE DURANTE UN

PERIODO DE OPERACION DEL CALENTADOR, TOMANDO DIFERENTES LECTURAS DE LAS

SIGLIENTES \ SRIABLES A DIFERENTES LAPSOS DE TIEMPO.

TES'S INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 113

* FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA~

Formato No 3”A”

iq

(CONTINUACION)

LADO DE GASES DE. | IDENTIFICACION 1ER. 2DA. 3ERA ‘COMBUSTION: INSTRUMENTO

HORA _ __

cap visa TI-

Hl | SEA DORE Sa J

VEN PUENTE Te VJONY

SADESCIONG: )

ATLA ZONA TI-

ONL ECCION CANTES PAMEAPAR ADE )

PRESION EN PISO Pl- Sat p MEADORE SI } _

HRESION LN PL ENTE Pl- NALHDS ZONA RADIACION

maps NEED ZONA DE! py. Cry CION

UN ESMEAMPARAC 3

SION DESPUES Pie MAP ARA ( _

FO ONGENO Al- STE ONMIDA ZONA DE

‘ Nie _

ZONA DE IDENTIFICACION IER, 2DA. SERA CONVECCION INSTRUMENTO

(SERVICIO

: NDIENTE):

. HOR a

PO DE FLUIDO™

AL I10¢ ) Fic -

| FLSIP ENTRADA ( Tle

Tsp SALIDA) TIC:

PRISION ENT ¢ } Pr

PRISIONSAL (0) Pre ~~ -

CELMPERATORA DE [TE PSOBRECALENT (Cy

SOTA TAS CARYCTERISTICAS Y PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PROCESO SE DEBERAN

DE RECOPILAR EN EL FORMATO No.3"B".



PAGINA No I14

Formato No 3”A”

(CONTINUACION)

WENTIFICACION | JER. 2DA. 3KERA |

; | _INSTRUMENTO "

HORA i pita 4 HC - I

PESMP TD SIRADAG ) Tre i!

INERADA AGPL- | . _ |

PAGINA No IIS

INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA”

EAN

1.B

IhA

IEB

Formato No 3”B”

o INFORMACION ADICIONAL PARA LA EVALLACION

ENERGETICA DE C.F. Db

|.ADO PROCESO:

COMPOSICION DEL FLUIDO DE PROCESO:

DIE DUENTE: COMPOSICION (% MOL)

PROPIEDADES FISICAS DEL FLUIDO DE PROCESO

Capacidad calorifiea : BTU/LB °F Calor Fatente de vaporizacién BTU/LB

Parciento de Vaporizacién

Peso Molecular

i.ADO ZONA DE CONVECCION (SERN ICIO INDEPENDIENTE DEL DE PROCESO):

‘TIPO DE FLUIDO

COMPOSICION DEL FLUIDO:

COMPOSICION (% MOL)

COMPONENTE :

| | | | i | i |

NIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR A FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METOOGLOGIA *

PAGINA No 116

oO ILC | PROPIEDADES FISICAS DEL FLUIDO DE LA ZONA DE CONVECCION:

BTU/LBOF BTU/LB

Capacidad calorif € alot latente de vapor

Porciento de Vaporizacion

Peso Vielecular

Wl. COMBUSTIBLE:

HLA HPO

HILB. \ ALOR DE CALENTAMIENTO LIV: HAY:

H.C. GRAVEDAD ESPECIFICA A 15°C 0 CAPT

HILD. Liat mo: PRESION DEL VAPOR DE ATOMOZACION RELACION C/H

HL. Gas: PESO MOLECULAR

RELACION C/H

TILE. COMPOSICION DEL FLUIDO:

COMPOSICION (% MOL)

iV. GASES DE COMBUSTION:

1\_]. TEMPERATURA DE LOS GASES DE COMBUSTION:

[V.2. PORCIENTO DE OXIGENO EN LOS GASES DE COMB.:

iV.3. PORCIENTO DE BIOXIDO DE CARBONO EN LOS GASES DE COMB.:

NIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No [17

FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

a

Vv. CONDICIONES CLIMATOLOGICAS:

VLA. PEMPERATURA AMBIENTE DEL AIRE (_—)

VB. \LTITUD SOBRE ELNIVEL DELMAR ( )

VLC. VELOCIDAD DE VIENTOS REINANTES ( ) _

VLD. It MIEDAD RELATIVA ()

Vi. INFORMACION DE SERVICIOS:

VILA. COSTO DE COMBUSTIBLE (3)

VILLB. COSTO DEL VAPOR DE AGUA A LA PRESION DE GENERACION EN LA SECCION DE CONVECCION ( PsIG)®

(VAPOR GENERADO EN LA ZONA DE CONVECCION COMPARADO CONTRA EL

DL EA PLANTA)

rESIS ‘INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 118

A FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDC UNA METODOLOGIA “

FORMATO No. 3C

\ ERIFICACION DE EXISTENCIA, OPERATIVIDAD Y SUFICIENCIA DE

LA INSTRUMENTACION EN C. F. D.

ee ao ~ a _ 1 PEASE 1

Wot ILC ACION

Mae

~~ INSTRUMENTO | Texistencia | OBSERVACIONES ‘|

mperatura de entrada y | 4 {

30 ce proceso . 4Sl NO |

emperatura del fluido de j

ida de zona conveccién |, sl NO on i

“|

2 presion de entrada y || i proceso i H S| NO

atura de gases de | 1 ovferentes puntos del } Is) NO i

i a en diferentes puntos i St NO

| ¢ coni.suo de O, en gases de sl NO

on

1 det fiujo de combustible sl NO

iiec.cor de flujo de carga de S| NO almentacion

idedidor de fiyo del agua (BFW) a la SI NO zona de conveccion

‘Indicadores de temperatura del agua de ‘enwada y salida de fa zona de sl NO

;cenveccion

‘Indicadores de presion de! agua a fa sl NO entrada y salida de la zona de

conyeccion

NOLAL INDICAR EN OBSERVACIONES SI EL INSTRUMENTO ESTA OPERANDO

ADECU \DAMENTE. $1 DEBE REALIZARSE AJUSTES. REQUIERE DE CALIBRACION, DAR

NEAT EENIMIENTO PARA HABILITARLO O SUSTITUIRLO

HERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No. 119

=GO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA“*

NOTA 2

“2 \LIMENTACION -, Dk PROCESO 2

em rescence vcewe®

debs cevescoreseasane®

SOULS Er ato tetai de

wembastibie al

casa de s hano

SUE N 2-1 fuyo total de carga

alhorne. kn caso de

ver por seepentin,

precisarlo

_ALOOR BESS | 7 ~ COMBUSTOLEO’ -

REQUERIDA PARA-UN.< a CONTROL ENERGETICO Y —

CIRCUITO GENERACION /

SOBRECALENTAMIENTO

DE VAPOR

UN CALENT,

ETC NOTA. : GINA No 120

COMBUSTIBLE

> >

Claves del diagrama del calentador a fuego directo

| 1

;TI: indicadon de temperatura |

‘TIC: Indicador controlador de temperatura

re Indicador de presion |

[PIC: Indicador controlador de presion i

‘FIC: Indicador controlador de flujo

FQE Totalizador indicador de flujo |

iDG: Mandmetro de turo ! SC: Toma de muestra | |Ab Analizador de oxigeno |

| HS: Selector manual '

|

NIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR


PAGINA No 12

o Claves de los instrumentos del diagrama del calentador a fuego directo

Ti-1 indicador de temperatura a tablero de Ia caja de radiacién de los gases de combusti6n

Tl~-2 indicador de temperatura a tablero de la caja de radiacion de los gases

de combustién

Th-3 Indicador de temperatura a tablero de la caja de radiacion de los gases de combustion. (puente)

Ti-4 — Indicador de temperatura a tablero de la caja de radiacion de los gases de combustion ala salida del primer banco de convencién.

Ti-5 — Indicador de temperatura a tablero de la caja de radiacién de los gases de combustion a fa salida del segundo banco de convencién.

Tl-6 indicador de temperatura de entrada de alimentacién del economizador

cen caso cde existir)

Ti-7 . indicador de temperatura de satida del economizador (en caso de

existir)

Th-8 Indicador de temperatura de alimentacion de carga al calentador

Tl-9 — Indicador de temperatura lado proceso paso de convencidén a radiacion

TIC —1 Indicador controlador de temperatura de salida lado proceso.

DG~1- Mandmetro de tiro base caja de radiacion

DG-2 Mandmetro de tiro salida de radiacién (puente).

DG—3 Mandmetro de tiro salida de conveccién

DG-—4- Mandmetro de tiro salida a la atmdsfera después de la mampara

SC—1 Toma de muestra en la salida de radiacion (puente).

SC-—2 Toma de muestra de la salida de conveccion.

Al,-—1 Analizador de oxigeno en gases de combustidn en el puente

i£SIS INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 122 A FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDC UNA METODOLOGIA “

o FIC —1. Indicador controlador de flujo agua — vapor al economizador (Si existe)

FIC — 2. indicador controlador de flujo de alimentacion de corriente de proceso al

calentador

FQI-1 Totalizador indicador de flujo de combustible.

PIC -1 Indicador controlador de presién de combustible a quemadores.

Pl-4 Indicador de presién de alimentacion de corniente de proceso al

calentador

PI-2 indicador de presion lado proceso paso de conveccion a radiacion

PI-3 Indicador de presion salida de la corriente de proceso del calentador

HS—1 Selector manual del tipo de combustible empleado gas 0 tiquido



TESIS IH¥GENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 124

rs F JEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

OL! QUEMADORES

ANEXO Ill

GENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 125

4 FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA

SIN

“HL4O0 I QUEMADORES —

1 Fundamentos de combustién

Combustién Es una reaccion quimica entre un combustible y oxigeno que produce luz y calor

La preduccion de calor, es por supuesto, el punto de interés. Esta reaccion en la mndustra es empleada en calentadores a fuego directo para el calentamiento de faudos por medio de los productos de combustion.

{a mavoria de los combustibles contienen carbone, hidrégeno y en algunas orasiones azufre Cada uno de estos componentes, cuando se combinan con e! oxigeno producen respechvamente didxido de carbono, vapor de agua y oxidos de azufre mas calor

4 C + O2 o_o CO2 + CALOR

2H, + O20 ————_-——___> 2H20 + CALOR

proximadamente 21% en volumen del aire es oxigeno, esta es ta fuente mas comun de oxigeno en ja reaccion de combustion. Sin embargo, en algunos casos

emplean otras fuentes de oxigeno Un ejemplo es el gas de descarga de las fbinas de gas. dicho gas contiene normalmente de 14 a 16% de oxigeno en

volumen adecuado para sostener la reaccién de combustion

Para gue la reaccién pueda llevarse a cabo debe alcanzarse la mezcla adecuada

de combusuble aire y se debe mantener la temperatura minima de ignici6n.

Una de las funciones del quemador es mantener la adecuada proporcién de combustible y oxigeno de la mezcia. Se requiere una cierta cantidad de oxigeno para cada porcién de carbono o hidrégeno del combustible. Si la proporcién de combustible - aire requerida varia drasticamente la reacciOn puede no llevarse acabo o efectuarse de manera incompleta.

La ignici6n de la mezcla se logra usualmente adicionando una fuente externa de calor (chispa, flama) hasta que Ja reaccién genere suficiente calor para mantenerse encendida sin necesidad de la fuente externa de calor.

Para el adecuado disefio de un quemador es fundamental considerar tres aspectos importantes: turbulencia, temperatura y tiempo, que definen la velocidad de la reaccion Para que la combustion se lleve a acabo adecuadamente, debe

“SGEMIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 126

F UEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA °

XO Ml QUEMADORES ~

este suficiente turbulencia para lograr la adecuada mezcla; existen dos fuentes

de turbulencia, la caida de presion det aire a través del quemador y la energia del

combustible La temperatura a la cual se lleva acabo la reacci6n de combustion es

importante mientras mas alta sea la temperatura en la zona de combustion la

reaccion se fleva acabo con mayor rapidez. El tlempo que se requiere para que se

lleve acabo la combustion es dependiente de la temperatura y la turbulencia En

general, a mayor turbulencia menor es el tiempo que se requiere para que se

cfectue la reaccién De igual manera, a mayor temperatura menor el tiempo de

reaccion

i: general los productos de combustion son didxido de carbono, vapor de agua,

oxigeno, nitrégeno y pequehas cantidades de componentes tales como el

monoxido de carbono, hidrocarburos no quemados, oxidos de nitrogeno y oxidos

de azufre

a Ei aitrageno esta presente debido a que Ja fuente normal de oxigeno es el aire.

u El ovigeno esta presente porque tiprcamente, las untdades se operan con

ceso de aire. es decir se introduce en Ja reaccién una cantidad de oxigeno (aire)

mayor al requerido por la reaccidn, esto se hace por multiples razonas entre ellas, las leyes de la quimica establecen que si se pretende que una reaccion se fleve a

cabo en un tlempo razonable , debe existir un exceso de uno de los componentes

en la reaccién Debido a que normalmente un exceso de combustible no es tolerable se alimenta un exceso de aire. Otra razon es que e/ combustible varia continuamente de composicién, al tener un exceso de aire se asegura que se

tendra suficiente oxigeno en ja reaccion, por otro lado los guemadores no son mezcladores perfectos y requieren por esto exceso de aire.

c La presencia de oxidos de azufre se debe a Ja presencia de azufre en los

combustibles El azufre se oxida a didxidos y tridxidos de azufre,

aproximadamente el 95% del azufre se convierte en dioxidos, el 5% restante se

convierte en tridxidos. Los tridxidos de azufre son productos indeseables ya que si

estan presente en los gases de combustion atin en pequefias cantidades,

aumentan en forma drastica la temperatura de rocio de los gases. Esto significa

que la condensacién se produce a una temperatura mas elevada provocando

problemas severos de corrosion y de lluvia acida.

d Se producen 6xidos de nitrégeno durante la reaccién de combustion Estos se

producen por la oxidacién del nitrogeno en el aire y de los componentes

nitrogenados de los combustibles. Se sospecha que los Oxidos de nitrogeno

destruyen la capa de ozone de la alta atmésfera que nos protege del rayo del sol

y es precursor del ozono a nivel de piso, por lo que es un producto indeseable de

la combustion La presencia de este componente esta influenciada por el diseho y

la operacion del equipo.

i SIS “INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 127

‘4s FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA ’

eg > Componentes tales como hidrocarburos no quemados y mondéxido de carbono

=stian presentes en los gases de combustion debido a una reaccién incompleta. La presencia de estos componentes estan influenciados por el disefio y la operacién del equipo

sHEXO oll QUEMADORES

ta operacion adecuada de un calentador depende en forma importante del diseno

y aperacién adecuada del quemador. A continuacién se discutiran los factores que influencia ef disefio de los quemadores

2 Factores que influencian el disefio de los quemadores

2 i Confiquracidén de} horno y localizacién de los tubos ta localzacion de fos quemadores en piso, pared o techo del horno esta definida bor fos requerimientos del proceso, la determinacién de donde se requiere -oncentrado el calor y donde debe ser evitado.

2 2 Combustibles disponibles

22.1 Solo gas

Cuando se requiere quemar solo gas existen dos tipos de quemadores

Premezcia En este tipo de quemadores parte del aire de combustidn es mezclado con el combustible antes de llegar a la boquilla del quemador.

SECONDARY AIR

Mezcla en la boquilla: En este tipo de quemadores todo el combustible pasa a través del quemador sin ser combinado con el aire hasta llegar a la boquilla.

=5I§ INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 128 & TLEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA '

xO 1 QUEMADORES ~

Gas

2 2 2 Solo combustible liquido

Para poder quemar un combustible liquido se requiere fraccionar, “atomizar", en

equenas gotas que permiten quemar con efectividad Esto se hace normalmente

alumentando vapor a alta presion. Sin embargo, existen otros métodos tales como

alimentacion de aire de alta presion o atomizacion mecanica, esta ultima se ve

umitada si el combustible contiene sélidos ya que fos orificios de estas boquillas

son normalmente muy pequefhas.

2 23 Gas y combustible liquide

Cuando se tienen este requerimiento se incluyen en el disefio un quemador de

mezcla en ta boquilla y un quernador liquido.


= GO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

CUEMADORES —

2 3 Liberacién de calor

ste queda definido por el disefiador de acuerdo a al carga térmica requerida por ei horno y la eficiencia del mismo.

? 4 Caracteristicas de la corriente de proceso

tas cornentes de proceso que contienen componentes inestables que se

“yescomponen con el calor requeriran de condiciones de disefio especial.

2 5 Condiciones de tiro

La caica de presién del aire a través del quemador debe coordinarse con el tiro

asp a través del horno. Si el quemador no se selecciona para ai tiro real del

HOMO no operara adecuadamente. Como mencionamos con anterioridad una ‘+ las fuentes de energia de mezcla es la caida de presién del aire a través del

vor pero dicha caida debe darse en ja garganta del mismo. Si el quemador 44: selecciona muy grande se requiere cerrar la compuerta de aire provocando que a caica de presion sea en la compuerta, en este caso la energia de mezcla se ve “;smminuida y la operacién del quemador es pobre.

25 Albtud

“4 grances altitudes se deben hacer consideraciones especiales debido al cambio de densidad de! aire Normalmente para altitudes menores a 100 pies no se

nacer COmrecciones

eratura del aire La temperatura del aire asi como la altitud afectan la densidad del aire, esto debe

ser tomado en cuenta para la adecuada seleccién del quemador.

itendase por turndown la relacion de fiberacién de calor maxima a minima. Este

debera ser definida para que el barrenado de las boquillas cubra las necesidades ‘le proceso.

2 9 Emisiones En la actualidad existe una norma ecolégica que limita las emisiones de fuentes fyas NOM-085-ECOL-1994. Las emisiones a cumplir definiran el tipo de

guemadores que deberan ser seleccionados

QUEMADORES DE BAJAS EMISIONES DE NOx

Antecedentes

HERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 130

# JEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

{| QUEMADORES _

Las emisiones de NOx se regulan debido a Jos efectos adversos que tienen sobre

ia salud y el medio ambiente. Como se mencioné con anterionidad, los NOx juegan un papel muy importante en la formacién de Ja lluvia acida, en la formacién de ozono en fas capas bajas de la atmésfera y se sospecha que algunos tipos de

4«dos de nittégeno toman parte en e} deterioro de la capa de ozono en la alta

atmosfera

Se han identificado dos mecanismos a través de los cuales se generan dichos

GOS

NO» Termico

Este mecanismo de produccidn es una fuente principal de NOx provenientes de la combusuén La produccion de NOx por este mecanismo puede ir desde unas suantas partes por millon hasta varios miles dependiendo de las condiciones El “scuema de reaccion es el siguiente.

O + Ne _o oS NO +N

N + O2 oo NO +O

N + OH ———> NO +H

isie mecanismo de produccién de NOx se inicia con atomos de O y éstos

prevalecen en las zonas de alta temperatura de fa flama por lo que el NOx térmico se produce con mayor rapidez en las zonas de flama con temperatura pico. Dé necho ja produccién de los NOx térmicos. se incrementan exponencialmente con

ja temperatura de la flama y el método para controlarlos es principalmente controlando la temperatura pico de la flama

PROMPT NOx

El’ PROMPT” NOx es una forma indirecta de oxidar Nz y las emisiones generadas por este mecanismo son mucho menores que las generadas por e| mecanismo térmico. Sin embargo a medida que se han ido disminuyendo las emisiones de NOx férmico la contrbucién de este se vuelve mas importante. El PROMPT NOx se produce principalmente en fas zonas de la flama ricas en combustible Se forma por medio de una secuencia de reacciones que se inician con radicales

hidrocarburos y Nz Estos radicales se forman durante la combustién de cualquier hidrocarburo. Las reacciones tipicas son

No + CH => HON + N

No + C ———>+ CN +N

IGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINANo 131

» FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA

#NEXO HT QUEMADORES

E! HCN y CN formados en estas reacciones se pueden convertir a NCO, NH, y

después aN Finalmente el N puede reaccionar para formar NO

NOx producido por el combustible.

Aigunos combustibles tales como los aceites contienen moléculas con enlace

organico con el nitrégeno. E] combustoleo contiene en México de 02 a 0 43% de

nitrogeno en liga organica; incluso algunos gases de refineria contienen algunos

compuestos tales como NHs, HCN y arrastre de aminas generadoras de NOx

f meada que tos combustibles pesados se calientan en la flama se

siescomponen, y dependiendo de la naturaleza de los enlaces quimicos , el

nitrogeno tipicamente es fiberado en forma de HCN o NH, compuestos que

finalmente derivan en la formacién de NOx.

Los factores mas importantes que determinan la cantidad de oxidos de nitrogeno

preducidos por el tipo de combustible quemado son: el contenido de nitrogeno en

ga organica en el combustible y la estequeometria en la zona de la flama donde

s@ libera el nitroageno Aunque generalmente no se puede hacer nada para afectar

«i nivel de nitrégeno en el combustible, si es posible optimizar la estequeometria

é la flama :

Se nan desarroliado dos tecnologias que permiten la reduccion de NOx.

Quemadores por etapas de aire

El quemador por etapas de aire marca John Zink es la mejor tecnologia existente

en la actualidad cuando se requiere quemar en combinacién una combustible

nquida y un gas. El quemador esta disefiado para inyectar el aire de combustion

en etapas generando dos zonas de combustion ; la primaria donde se fleva a cabo

una reaccion subestequeomeétrica que limita la formacién de éxidos de nitrogeno

por el contenido de N en el combustible, y por otro lado la zona de combustion

secundaria que mezcla los productos de combustién provenientes de la zona

primarta con aire terciaria o en etapa Esto disminuye la temperatura pico de la

flama limitado fa formacién de éxidos de nitrogeno “térmicos”

ENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICLENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 132


mtiEXO WE QUEMADORES _

coxaicioxes, SUB-ESTEQUIO2ETRICAS

DE LA ZOKA PRIMATIA UeCRENENTA LA CANTIDAD. OF AGENTES REDUCTORES

2, CO EL AIRE DE LA SEGUNDA ETAPA SE AEICLA COX Los GASES OF ConsusTiCN DE LA ZONA PRITARIA, ESYO REOUCE LA TenPreaTeza GE LA ELAMA OUE LimiTA LA PRODUCCION ———— pExe Pa

Quemadores por etapas de combustible

fn este tipo de quemador, se mezcla una porcién del combustible y todo el aire de

combustion en la zona primaria de combustion. Se logra una combustion muy

rapida en esta atmésfera de alto exceso de aire El exceso de aire tan alto reduce

considerablemente la temperatura pico de la flama de la zona primaria. Debido a

la reduccién en la temperatura pico de la flama, la produccion de NOx en Ia zona pmmaria se reduce considerablemente E] combustible restante es alimentado a través de varias boquillas perimetrales que por su velocidad de operacién

arrastran a los productos de la zona primaria de combustion a la secundaria Al entrar jos productos de la reaccién a la segunda etapa reducen la temperatura de la combustion y reducen la presion parcial del oxigeno en la reaccion retardando la

formacion de oxidos de nitrogeno

Este quemador es mas efectivo en la reduccién de NOx sin ernbargo, hasta ahora

solo es aplicable a gases combustibles, no maneja combustibles liquidos.

ZONA CE COMBUSTION SECUNDARIA

J ZONA PRIMARIA PICA FOMBUSTIBLE

COMBUSTIBLE SECUNDARID

ee AIRE DE conBustion

Laut t108 O€ coueron 0

n TENCrSTIGLE SEL MMARID COMGUSTIBIE PRuARIEL

Bou WERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 133

}: FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA~

"i QUEMADORES o A continuacién se muestra una tabla comparativa que compara las emisiones de un guemador por etapas de aire, por etapas de combustible y estandar

PPM

NOxCORREGIDAS

A 3%

02 (BASE

SECA)

1807

a A Oo + t

” to oO +

a 5° ° } +

80+

60+

40+

207

(Exceso de Aire - 10%) (Combustible - Gas Natural)

QUEMADOR ESTANDAR

POR ETAPAS DE AIRE

POR ETAPAS DE COMBUSTIBLE

rl 1 - t

100. 200 300 400 500 600

TEMPERATURA DEL AIRE DE COMBUSTION (°F)

MIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 134

EGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

Ghi QUEMABORES

«

5 INGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 135

“FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA

CUESTIONARIOS

CUESTIONARIO No. 1

INSPECCION VISUAL DE C.F.D.

(EVALUACION ENERGETICA CUALITATIVA)

PLANTA

IDEN TIEIG SCION,

SERNICIO

INSTRUCCCIONES _ Enla columna de respuesta tachar fa opcion correcta stesla se siguiere si el espacio esta en blanco escnby la respuesta segtin sea ef caso En la columna de observaciones, desenibu las caractersticas adicronales que pudieran existir

PRE

RISPUESTA OBSERVACIONLS. ‘|

‘9 ACTUAL DEL SISTEMA DE AISLAMIENTO 4S Y EQUIPO

7 7 Tivcnas condiciones condiciones se encuentra el aislamiento de Paco deterioradas.

nirada, salida e intermedias del fluido de Muy detersoradas

|

L

Dilieren entre elas y sar temperatura en cada serpentin de fa salida | Cin ta del control de

jemp

{| Buenas condiciones.

, aislamiento de tuberta paso seccién de | Poco detertoradas eceren a radiacion {Muy detecuradas

oa Buenas condiciones , evsar aislamiento de tubena ala entrada del Poco deteriorade

lentador y equipo Muy detunorado

+1 cquapo o tuberia a la entrada del ealentadar no esta « astada fa temp requerida st la salida del calentador no

t ESTADO ACTUAL DEL REFRACTARIO EN EL CALENTADOR (EXTERNAMENTE)

iy SECCION DE CONVECCION Estado Zonas Granites ia Oxidadas. Pequenas iDETECCION DE PUNTOS CALIENTES EN LA ZONA) | Cantidad

Pocas _. Muchas

Laco norte

. Lado “sur

7 Laco esle

. “Lado oeste

. Fp cno

- _—S

ve MHERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 136

GO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA '

CUESTIONARIOS

CUESTIONARIO No. 1

(continuacion)

Revisar el estado de la pintura, ef grado de

oxidacion de zona,

{corroborar con temperatura de pared}.

Grado te detertore Buenos candiiones

Povo deturiorade Muy deterrorado

Existe en la pared deformidad

Existe agnetamiente o cisuras

1D CCION DE RADIACION Tied Zonas Ca

DETECCION DE PUNTOS CALIENTES EN LA ZONA) | ¢ anndudl i Pocas i Muchas

: j

i

1 Carvaln te deterioro + Buenas candiciones

10n de Zona 1 Poco deteriorade

‘corrocorar con temperatura de pared). * Muy detertorada

+ Enisie en la pared deformidad !

- 1s/e agnetamento o cisuras ‘ *, NEA Tstade Zonas Grandes

- see Oxidaday Pequefias CCION DE PUNTOS CALIENTES EN LA ZONA) !

{Cantidad Pocas

an Muchas

Evtremos

~ Grado de deterioro ry Revisar el estado de la pintura, el grado de Buenas condiciones

oxidacion de zona, Poco deteriorado

(corroporar con temperatura de pared) Muy deteriorado

7 €xste en la pared deformidad

- Existe agnetamiento o cisuras

fy ESTADO ACTUAL DEL REFRACTARIO EN EL

_CALENTADOR (INTERNAMENTE)

: Deteccion de puntos calientes en el refractario Grado de deieriaro |

Paco deteriorado Moy deteriorada, _|

- — Identificar st existe choque de flama sobre el

refractano o fuerte radiacion (refractario

incandescente). sobre el

+ €xiste frecuente desprendimento de refractario

(mantenmmientos de reparacion hacen por afio)

NGEWNIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR PAGINA No 137

ING

4 FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA~

“ GESTIONARIOS

CUESTIONARIO No. 1

(continuacién)

rr tlumero : - Operabihndad T Manual Automatics

i Range Total de ‘ operacion (grades)

i TE Grados de apertura { operauinnal

, Estado del mandmetro de tira | Bucn estado i (No habilitwe

7 Posicion ‘

i a + nue condiciones se encuentra jos quemadores ;) ™P

Lovidades Obstrndes

* Linpios.

aciones de paredes o piso de quemacores.

{ Oxidados:

* Obstridos

r : ones de los regisiros : ee ee

‘ Prmario. .

|

‘ Secundanio :

= ' cna dela flama ; dregulor :

» Demaviada Mergadas

} Checan con

iuhes refractano

Color de la flama

- Combustion

« Enxiste flama separada de boquillas

¢ — €xisle flama en el interior de del mezclador.

vi ESTADO DE MIRILLAS DE INSPECCION.

; ; Grado de detervoro vit ZONA DE RADIACION Buenas contheiones

: Poco deterierado Muy deteriarado

7 Cuantas minillas estan ablertas.

- idenhficar sitas minllas estan flameadas


# FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METCDOLOGIA

PAGINA No 138

CUESTIONARIOS

CUESTIONARIO No. |

(continuacion)

ZONA DE CONVECCION.

~ Guanias minilas estan abiertas

entficar si las minilas estan flameadas

DO BE TUBOS

@ coloracion roja en paredes de tubos

Colorac.cn roja en anclas y soportes.

¥

T Grade de deteriorar | Buenas vondicianes "Paco duteriorade {Muy deteriurdde

L

Gide de dctenora Buens condiciones

* Poca detenieradae *Atus deterrorado.

GENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR

+ FUEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA *

PAGINA No 139

CUESTIONARIO No. 2

INSPECCION VISUAL DE C.F. D.

EVALUACION ENERGETICA CUALITATIVA

fcuestionario aplicado sélo si ef calentador se encuentra fuera de servicio)

MENEN

HAN EHO ACEON

PRY GCTO

Eo '2 columna de respuesta tachar la opcion correcla si esia se sugiere, si el espacio esla en

c'arco escrioi fa respuesta segun sea el caso INSTRUCCCIONES

cla cotumna de opservaciones descvibir las caracteristicas adicionales que pudieran exislr

OBSERVACIONI § | ! RISPULST A

CTU+L DEL REFRACTARIO EN EL i EL ENTADOR

© CONVECCION

! DE PUNTOS CALIENTES

Buenas condiciones,

Poco deterioradas Muy deteioradas

ro (desorendido) : |

_ l

| ! ‘aro iagnetado) :

&E* ~ ON DE RADIACION

CION DE PUNTOS CALIENTES

Grado de detero1o.

Buenas condiciones Poco detentoradas Muy detenoradas

fractario (desprendido).

~ Refractanio (agnetado).

Grado de detenore:

Buenas condivianes.

Poco deterioradas, Muy detenoradas

- Existe desprendimento de refractario

~ €xiste erosion en ia mampara

ENNERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR

DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA

PAGINANo 140)

2

7 [ i

~~]

Tamprs . condiciones se encuentran Jas boquillas 1 Ostdadas

| Obstrundas

> Ancias y trantes deformados, arados de los tubos

ZONA DE CONVECCION.

, Tubes deformados

- aAncigs y tirantes deformadas,

separados de fos tubos ntan acumulacion de refractario

NGENIERIA CONCEPTUAL PARA EFICIENTAR UN CALENTADOR

“+ GEGO DIRECTO ESTABLECIENDO UNA METODOLOGIA * PAGINA No 14]

ANEXO CARACTERISTICAS DEL ANALIZADOR DE GASES MOT-1500 Y

BACHARACH Med. 300.

_MOT-1500 BACHARACH Mod. 300

"YO 6a 209% % O, VOL 0.1a235%

, 02a199ppm. co 0a3700ppm

Poo Qa i000ppm NOx 0a 1899 ppm '

| 0a 2000ppm so, 0ai1999p pm

| -20 a 1000 °C Temp gases hasta 1093 °C

CARACTERISTICAS ADICIONALES

7 MOT-1500 BACHARACH Mod. 300

uniia dé combustion (ver nota)

« ftracion ae NOx en combustién (ver nota)

‘ urtracion de CO, en combustion (ver nota)

ic.u No especificado

nivagas 28 65x 18x 9cm

Tsnsicn de aimentacion: 220 V/ 50 Hz

125 V/ 50 Hz.

- Disponibiidad de bateria.

1o0 memonas

LILDICIONES INDIRECTAS

indice Bacharach (7 a 9 EB).

Vorciento de peridas fyas (0a 9 %)

‘uta Estos desplegados se basan en el tipo de

bustible seleccionado en el mismo aparato; este ne § tipos de combustibie disponibles.

~ Eficiencia de combustidn (1 a 99 9 %)

{ver nota).

- Pérdidas por chimenea (1 a 99 9 %) (ver

nota)

- Porciento CO, (1 a 20 %) (ver nota).

- Exceso de aire (1 a 250 %) (ver nota)

- Peso 6.8 Kg

-Medidas 45 7 x 35.6 x 20 3.cm.

120 VAC 240 VAC

- Tensién de alimentacién’

- Disponibilidad de bateria

Nota Estos desplegados se basan en el

tipo de combustible seleccionado en el

mismo aparato. este contiene 14 tipos de

combustible disponibles

ID

t- .astrumento se autocalibra a partir de un aire | Para este modelo se requiere un diametro

hure de sarticulas tales como CO. CO, NOx|minimo de 3/8” (95 mm), la medicién

idebe ser antes del damper £! aparato requiere calibracién, las

|strucciones para hacer dicha calibracion ise encuentran en el manual de usuario

ldel aparato.

143

w

oO

BIBLIOGRAFIA

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Documents