presentacionsimposioviii i

CICLO VIDEOCONFERENCIAS

RECUPERACION DE CALOR

Ing. ALPIDIO GODOY ARDILA

URE INGENIERIA LTDA.





CONTENIDO:

GENERALIDADES –CONTEXTO INTERNACIONAL- CIFRAS USA. COLOMBIA

ECONOMIZADORES EN CALDERAS

- ECONOMIZADORES CONVENCIONALES

- ECONOMIZADORES DE CONDENSACION

- DE CONTACTO DIRECTO

- DE CONTACTO INDIRECTO

RECUPERACION DE CALOR EN PLANTAS DE COQUE

RECUPERACION DE CALOR CON CICLO RANQUINE ORGANICO

INTEGRACION ENERGETICA EN UNA IDUSTRIA

ITEGRACION ENERGETICA INTERINDUSTRIAL: PARQUES ENERGETICOS

OTRAS POSIBILIDAES

RECUPERACION DE CALOR Ing. ALPIDIO GODOY ARDILA


http://www.ecoticias.com/co2/58381/exporecicla-residuos-reciclaje-medioambientales-medio-ambiente-conservas-vegetales-reciclaje-de-envases

RECUPERACION DE CALOR: Balance Energia Colombia






BALANCE ENERGETICO COLOMBIANO

Analisis de Cifras

Recursos Primarios

Mboep %

PETROLEO 244,4 36%

BIOCOMBUSTIBLES 3,1 0%

CARBON 319,5 47%

GAS NATURAL 67,8 10%

HIDRO ELECTRICIDAD 25,7 4%

BIOMASAS 22,4 3%

TOTAL 682,9 100%

Fuente:

Proyeccion de la demanda de energia en Colombia

// Revision de Octubre de 2010 UPME





Analisis de Cifras

Consumo Final Nacional

Mboep % de Consumo Nal % de Recursos Primarios

PETROLEO 72,9 40% 11%

BIOCOMBUSTIBLES 3,1 2% 0%

CARBON 12,6 7% 2%

GAS NATURAL 30,6 17% 4%

ELECTRICIDAD 39 22% 6%

BIOMASAS 22,4 12% 3%

Sub-total 180,6 100% 26%

Fuente:

Proyeccion de la demanda de energia en Colombia






Analisis de Cifras

Exportaciones Netas de Energia

Mboep % de Exportaciones % de Recursos Primarios

PETROLEO 122,9 28% 18%

BIOCOMBUSTIBLES 0% 0%

CARBON 298,1 69% 44%

GAS NATURAL 12,1 3% 2%

ELECTRICIDAD 0,9 0% 0%

BIOMASAS 0% 0%

Sub-total 434 100% 64%

Fuente: Proyeccion de la demanda de energia en Colombia






Analisis de Cifras

Perdidas y usos internos de Refinacion (Petroleo) y Electricidad

Mboep % de Consumo Nal % de Recursos Primarios

PETROLEO 48,6 27% 7%

BIOCOMBUSTIBLES

CARBON

GAS NATURAL

ELECTRICIDAD 17,3 10% 3%

BIOMASAS

Sub-total 65,90 36% 10%

Fuente: Proyeccion de la demanda de energia en Colombia





ECONOMIZADORES

EN CALDERAS

RECUPERACION DE CALOR: ECONOMIZADORES EN CALDERAS






ECONOMIZADORES EN CALDERAS




Hot

Flue

Gas

Cool

Flue Gas

Cold

Process

Water

Hot

Process

Water

Overflow



URE INGENIERIA LTDA. ECONOMIZADORES EN CALDERAS

DATOS:

POTENCIA DE LA CALDERA 600 BHP 20.085.000,0 BTU / HR 5.061.361,3 Kcal / HR

TEMPERATURA ACTUAL DE SALIDA DE GASES: 210 º C 410 º F

COMBUSTIBLE GAS NATURAL

DETERMINACION DEL POTENCIAL DE RECUPERACION DE CALOR

PODER CALORIFICO DEL COMBUSTIBLE 35.315,0 BTU / M3

EFICIENCIA DE LA CALDERA 80 %

CONSUMO CALCULADO DE COMBUSTIBLE 710,9 M3 /HR

FLUJO CALCULADO DE GASES (m) : 10.663,8 KG / HR 23.460,5 LB / HR

PLANTA A ECONOMIZADOR CONVENCIONAL

CALOR SENSIBLE UNICAMENTE

TEMPERATURA DE ENTRADA DE GASES: 210 º C 410 º F

TEMPERATURA SALIDA DE GASES: 140 º C 284 º F

ENTALPIA INICIAL GASES 90,73 BTU / LB De Flue Gas Properties Calculator

ENTALPIA FINAL GASES 57,66 BTU / LB De Flue Gas Properties Calculator

DIFERENCIA DE ENTALPIAS 33,07 BTU / LB

CALOR SENSIBLE DISPONIBLE 775.837,5 BTU / HR m* Diferencia de Entalpias

AHORRO POTENCIAL DE COMBUSTIBLE 3,9 % CALOR DISPONIBLE / POTENCIA ( BTU/HR)

AHORRO POTENCIAL DE COMBUSTIBLE 27,5 M3 / HR CONSUMO * % AHORRO POTENCIAL

AHORRO POTENCIAL DE COMBUSTIBLE $ 19.222,9 /HR $ 700,0 / M3 DE GAS NATURAL

AHORRO POTENCIAL DE COMBUSTIBLE $ 13.840.510,6 / MES 24 HR / DIA 30 DIAS / MES

COSTO DE ECONOMIZADOR $ 57.000.000,0 Ver Cotizacion

SIMPLE "PAY BACK" 4,1 MESES

POTENCIAL DE AHORRO ANUAL $ 166.086.127,1 12 MESES / AÑO



URE INGENIERIA LTDA. PLANTA A ECONOMIZADOR DE CONDENSACION

CALOR SENSIBLE MAS CALOR LATENTE DE CONDENSACION DE AGUA DE GASES

POTENCIAL DE CALOR SENSIBLE:

TEMPERATURA DE ENTRADA DE GASES: 210 º C 410 º F TEMPERATURA SALIDA DE GASES: 30 º C 86 º F ENTALPIA INICIAL GASES 90,73 BTU / LB De Flue Gas Properties Calculator ENTALPIA FINAL GASES 6,62 BTU / LB De Flue Gas Properties Calculator DIFERENCIA DE ENTALPIAS 84,11 BTU / LB

CALOR SENSIBLE DISPONIBLE 1.973.259,5 BTU / HR m* Diferencia de Entalpias

AHORRO POTENCIAL DE COMBUSTIBLE 9,8 % CALOR DISPONIBLE / POTENCIA ( BTU/HR) *100

POTENCIAL DE CALOR LATENTE:

FLUJO CALCULADO DE GASES (m) : 10.663,8 KG / HR 23.460,5 LB / HR CONTENIDO DE AGUA EN LOS GASES 10,52 % De Flue Gas Properties Calculator

FLUJO MASICO DE AGUA EN GASES : 2.468,0 LB / HR

CALOR LATENTE DE CONDENSACION 970,0 BTU / LB

CALOR LATENTE DISPONIBLE 2.393.999,5 BTU / HR FLUJO AGUA EN GASES *CALOR LATENTE COND.


POTENCIAL DE CALOR TOTAL:

CALOR TOTAL DISPONIBLE 4.367.259,0 BTU / HR CALOR SENSIBLE MAS CALOR LATENTE


AHORRO POTENCIAL DE COMBUSTIBLE 154,6 M3 / HR CONSUMO * % AHORRO POTENCIAL

AHORRO POTENCIAL DE COMBUSTIBLE $ 114.390,9 /HR $ 740,0 / M3 GAS NATURAL

AHORRO POTENCIAL DE COMBUSTIBLE $ 82.361.447 / MES 24 HR / DIA 30 DIAS/MES

COSTO DE ECONOMIZADOR $ 202.000.000,0 SIMPLE "PAY BACK" 2,5 MESES

POTENCIAL DE AHORRO ANUAL $ 988.337.367,3 12 MESES / AÑO

POTENCIA DE DISEÑO DEL ECONOMIZADOR 3.500.000,0 BTU / HR 80,1 % DEL POTENCIAL

AHORRO DE COMBUSTIBLE 17,4 % POTENCIA DE DISEÑO DEL ECONOMIZADOR / POTENCIA ( BTU/HR) *100

AHORRO DE COMBUSTIBLE 123,9 M3 / HR CONSUMO * % AHORRO

AHORRO DE COMBUSTIBLE $ 91.674,9 /HR $ 740,0 / M3 GAS NATURAL

AHORRO DE COMBUSTIBLE $ 67.839.445,0 / MES 24 HR / DIA 30 DIAS/MES

AHORRO ANUAL $ 814.073.339,9 12 MESES / AÑO

COSTO ALTERNATIVA BASICA $ 188.000.000,0 Ver Cotizacion SIMPLE "PAY BACK" 2,8 MESES

COSTO ALTERNATIVA A (Automatica) $ 272.000.000,0 Ver Cotizacion SIMPLE "PAY BACK" 4,0 MESES




ESTIMATIVO DE LOS AHORROS POTENCIALES POR LA INSTALACION DE ECONOMIZADORES EN LAS CALDERAS Y HORNOS DEL SECTOR INDUSTRIAL DE BOGOTA

SITUACION ACTUAL ECONOMIZADORES CONVENCIONALES ECONOMIZADORES DE CONDENSACION ECONOMIZADORES CONVENCIONALES Y DE CONDENSACION

MATRIZ ENERGETICA DEL SECTOR Datos Economicos de Combustibles Datos de Emisiones de GEI

Montaje de Economizadores de Calor Sensible

Montaje de Economizadores de Condensacion Dos Economizadores en serie

INDUSTRIAL DE BOGOTA- Consumo-2,007 Valor Unitario Vr. Consumo Anual Factores de Emision Emisiones Anuales Ahorro Energetico Ahorro Economico Reduccion de GEI Ahorro Energetico Ahorro Economico Reduccion de GEI Ahorro Energetico Ahorro Economico Reduccion de GEI

Unidad: (Tcal/Año) ($/Tcal) ($ / Año) (Kg CO2/GJ) (Ton CO2/Tcal) (Ton CO2/Año) (Tcal/Año) ($/Año) (Ton CO2/Año) (Tcal/Año) ($/Año) (Ton CO2/Año) (Tcal/Año) ($/Año) (Ton CO2/Año)

Combustible: Nota 1 Nota 2 Nota 3 Nota 4 Nota 5 Nota 6 Nota 7 Nota 7 Nota 7 Nota 8 Nota 8 Nota 8 Nota 9 Nota 9 Nota 9

GAS NATURAL 2.067,9 $ 78.651.685 $ 162.643.820.225 56,06 234,71 485.361,0 16,54 $ 1.301.150.562 3.882,9 24,81 $ 1.951.725.843 5.824,3 28,95 $ 1.101.124 6.795,1

CARBON MINERAL 675,9 $ 26.238.111 $ 17.734.339.128 94,53 395,78 267.506,5 5,41 $ 141.874.713 2.140,1 8,11 $ 212.812.070 3.210,1 9,46 $ 367.334 3.745,1

DIESEL OIL 660,0 $ 186.915.888 $ 123.364.485.981 74,01 309,87 204.510,9 5,28 $ 986.915.888 1.636,1 7,92 $ 1.480.373.832 2.454,1 9,24 $ 2.616.822 2.863,2

PETROLEO 510,4 $ 70.197.333 $ 35.828.718.509 73,28 306,81 156.595,2 4,08 $ 286.629.748 1.252,8 6,12 $ 429.944.622 1.879,1 7,15 $ 982.763 2.192,3

GLP 281,5 $ 174.689.441 $ 49.175.077.640 63,02 263,85 74.274,4 2,25 $ 393.400.621 594,2 3,38 $ 590.100.932 891,3 3,94 $ 2.445.652 1.039,8

FUEL OIL 71,2 $ 113.819.847 $ 8.103.973.107 73,28 306,81 21.844,8 0,57 $ 64.831.785 174,8 0,85 $ 97.247.677 262,1 0,00 $ 1.593.478 305,8

TOTAL 4.266,9 $ 396.850.414.589 1.210.092,7 34,14 $ 3.174.803.317 9.680,7 51,20 $ 4.762.204.975 14.521,1 58,74 $ 9.107.172 16.941,3

Notas:

Nota 1: Fuente : "MATRIZ ENERGETICA DEL SECTOR INDUSTRIAL DE BOGOTA", Estudio "Formulacion de Politica Ambiental de Eficiencia Energetica para Bogota" publicado por la Corporacion Ambiental Empresarial, CAEM,

Programa OPEN, Oportunidades de Mercado para Energias Limpias y Eficiencia Energetica. www.caem.org.co /documentos/304/_informe_Final_eficiencia-energetica_

Nota 2: Fuente : Canasta Energetica Colombiana Precios de Mayo 24 de 2.010, publicada por ACIEM, Asociacion de Ingenieros Electricistas y Mecanicos. www.aciem.org/bancoconocimiento/indicessaucedo/

Nota 3: (1)*(2)

Nota 4: Fuente :UPME- ACCEFYN Estudio "Asesoria para la utilizacion del MDL en proyectos de reduccion de GEI en el sector energetico colombiano". Tabla 1. Factores de emision de carbono y CO2 por combustible_

Nota 5: (4)*4,1868; 1 Tcal = 4186,80 GJ

Nota 6: (1)*(5)

Nota 7:

ECONOMIZADORES CONVENCIONALES Ahorro Energetico Estimado por la RECUPERACION DE CALOR de Gases de Chimenea 4,0% Por cada Economizador instalado

Cobertura del Proyecto: Porcentaje de las industrias en las cuales se Instalararian Economizadores Convencionales en sus calderas : 20,0%

Nota 8:

ECONOMIZADORES DE CONDENSACION Ahorro Energetico Estimado por la RECUPERACION DE CALOR de Gases de Chimenea 12,0% Por cada Economizador instalado

Cobertura del Proyecto: Porcentaje de las industrias en las cuales se Instalararian Economizadores de Condensacion en sus calderas : 10,0%

Nota 9:

ECONOMIZADORES CONVENCIONALES MAS ECONOMIZADORES DE CONDENSACION Ahorro Energetico Estimado : 14,0% Por cada pareja de Economizadores instalados

Cobertura del Proyecto: Porcentaje de las industrias en las cuales se Instalararian Economizadores Convencionales y de Condensacion : 10,0%



RECUPERACION DE CALOR EN PLANTAS DE COQUE DE COLOMBIA

Estimacion Preliminar

Fabrica(s) Produccion Potencial Teorico de

de Coque Cogeneracion (1)

Ton/Año Kwh/Año Mw (3)

PLANTA C 140.000 125.160.000 15,6

Zona de CUNDINAMARCA 800.000 715.200.000 89,4

Total Colombia 1.100.000 983.400.000 122,9

(1): 894 Kw/ tonelada de Coque. Potentials COG _Diemer_Killich_Knop… Table 2

(2) : UPME "Calculo del Factor de emision de CO2 del SIN "

AÑO 2009 .V2010 www. Upme/gov.co/ SIAME

(3) : 8,000 Horas/Año




RECUPERACION DE CALOR EN PLANTAS DE COQUE DE COLOMBIA

Fabrica(s) Factor de Emision Reduccion de Emisiones ( Ton CO2 / Año ) según porcentaje de

Combinado (2) aprovechamiento del Potencial Teorico de Cogeneracion:

Kg CO2/ Kwh 100% 80% 70% 60% 50% 40%

PLANTA CCK 0,2917 36.509.172 29.207.338 25.556.420 21.905.503 18.254.586 14.603.669

Zona de CUNDINAMARCA 0,2917 208.623.840 166.899.072 146.036.688 125.174.304 104.311.920 83.449.536

Total Colombia 0,2917 286.857.780 229.486.224 200.800.446 172.114.668 143.428.890 114.743.112

(1): 894 Kw/ tonelada de Coque. Potentials COG _Diemer_Killich_Knop… Table 2

(2) : UPME "Calculo del Factor de emision de CO2 del SIN "

AÑO 2009 .V2010 www. Upme/gov.co/ SIAME

(3) : 8,000 Horas/Año




B) COMBUSTION DEL METANO:

Fabrica(s) Produccion COG Reduccion de Emisiones ( Toneladas Equivalentes de CO2 / Año ) según porcentaje de

de Coque Generado (4) Combustion del Metano presente en el COG: (5)

Ton/Año Ton/Año 100% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20%

Planta C 140.000 28.548,2 599.511,6 479.609,3 419.658,1 359.706,9 299.755,8 239.804,6 179.853,5 119.902,3

Zona Cundinamarca 800.000 163.132,4 3.425.780,4 2.740.624,3 2.398.046,3 2.055.468,2 1.712.890,2 1.370.312,2 1.027.734,1 685.156,1

Total Colombia 1.100.000 224.307,1 4.710.448,1 3.768.358,4 3.297.313,6 2.826.268,8 2.355.224,0 1.884.179,2 1.413.134,4 942.089,6

(1): 894 Kw/ tonelada de Coque. Fuente: Potentials COG _Diemer_Killich_Knop… Table 2

(2) : UPME "Calculo del Factor de emision de CO2 del SIN Sistema Interconectado Nacional" Pagina 19 . Preliminar actualmente en www. Upme/gov.co/ SIAME

(3) : 8,000 Horas/Año

(4): COG (Coke Oven Gas) generado: 0,2039155 Toneladas de Gas COG / Ton de Coque producido Calculo basado en:

Volumen generado de COG : 439 M3 de COG/Ton de Coque. Fuente: Potentials COG_Diemer_Killicch_Knop…

Peso Especifico del COG: 0,4645 Kg/ M3. Fuente: Boiler for Power and Process , Kumar Rayaprolu, Table 3-25, Pag 129.

(5): Potencial de Calentamiento Global (PCG- GWP) en Unidades de CO2 Equivqlentes del Metano= 21 . Fuente: IDEAM "Inventario Nacional de Emisiones de Gases Efecto Invernadero"

Capitulo 1 ;www.cambioclimatico.gov.co




RECUPERACION DE CALOR: INTEGRACION ENERGETICA



URE INGENIERIA LTDA. Tubos XID en calderas de

tubos.

Ventajas de tubos X-ID

La transferencia de calor

interior es 85% mayor que en

tubo liso.

Aumento de la eficiencia de la

caldera.

Número de tubos en la

caldera puede ser reducido.

La Caldera X-ID requiere

menos espacio (tamaño más

pequeño de diseño).

Ahorro de costos en calderas

grandes de hasta 20%.

GRACIAS POR SU ATENCION

Con el apoyo de:

presentacionsimposioviii i

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