Diseño de un economizador para ahorrar el consumo de bagazo en una caldera acuotubular, en una EAI en Lambayeque

Abstract

La investigación realizada, está enmarcada dentro de los planes de ahorro de energía que la Empresa Agroindustrial está implementando; la generación de vapor es la principal actividad energética que realiza la empresa, a fin de abastecer las necesidades de energía eléctrica y de calor de vapor para el proceso de obtención del azúcar. El diseño de un mecanismo denominado economizador en el interior de la caldera acuotubular, determinó que el consumo de bagazo de la caña, que actualmente se usa como combustible, disminuya en su cantidad. El diseño del economizador se hizo con el modelamiento del sistema del ciclo termodinámico de Rankinne real, teniendo en cuenta la variación de los parámetros de presión, temperatura y volumen específico del agua en sus diferentes fases. Se aprovechó los gases de salida, producto de la combustión del bagazo, para calentar el agua de ingreso a la caldera. El agua de alimentación ingresa a la caldera con una temperatura de 85 °C y mediante el economizador se elevará su temperatura a 145 °C, con esto se acelerará el proceso de generación de vapor de agua. Implementado el economizador en la caldera acuotubular, se ahorra un consumo de bagazo, por lo tanto, la eficiencia de la caldera. La investigación se empezó por caracterizar el bagazo como combustible, sus propiedades tanto físicas y químicas, y su poder calorífico, como aporte en la combustión, también se determinó la energía de calor liberada al quemar un kilogramo de bagazo. Se determinaron los parámetros de diseño del economizador, la cantidad de gases que se generan por la quema de un kilogramo de bagazo húmedo, el flujo de gases que pasan por el economizador, temperatura de entrada y de salida. Con las leyes de la termodinámica, se hizo el análisis energético de la instalación, utilizando las propiedades del agua en sus diferentes estados y fases; también se realizó el balance de energía para el economizador, la cantidad necesaria de calor para elevar la temperatura de agua de 85 a 145 °C. Un parámetro importante es la superficie de calefacción del economizador, la cual determinará las dimensiones del economizador, la cantidad de tubos y la cantidad de serpentines que lo conforman. x Posteriormente se realizó los cálculos para comparar la eficiencia actual de la caldera sin economizador y con economizador, donde se determinará el ahorro de bagazo. Mediante indicadores económicos, se determinó la viabilidad del proyecto economizador.