Mejoras energéticas para aumentar el rendimiento térmico de caldera de vapor Saturado en un hospital público, La Libertad

Abstract

Se presenta la investigación sobre aumento de rendimiento térmico de cadera pirotubular de 100 BHP, de vapor saturado, de un Hospital Público La Libertad, Perú, el cual opera a solamente 25% de carga, generando 393 kg/h de vapor saturado, a 7 bar manométricos. Utiliza aire atmosférico para la combustión del combustible, de 20°C en promedio. El objetivo principal es evaluar las mejoras energéticas posibles de aplicar para aumentar el rendimiento y reducir el costo de generación de vapor. Al aplicar el balance de masa y energía en estado estable en la caldera, utilizando valores representativos, resultados de promedios de serie de valores medidos, se determina, por dos métodos, el directo y el indirecto, de acuerdo a la norma técnica peruana, la cual señala que, una caldera con rendimiento térmico mayor a 82% es clasificada como categoría A. El rendimiento actual, determinado por el método directo alcanza el valor de 72.92% y por el método indirecto, de 70.23 %. No clasifica como caldera A. Se realizó un análisis de las posibilidades de mejoras energéticas, las cuales son: reducción de pérdidas de calor por combustión incompleta, que sería en base a técnicas operativas, con el empleo de analizador de gases y la regulación respectiva de la relación aire – combustible, la cual se podría dar semanalmente. Esta mejora energética daría una reducción de pérdida de calor de 2.30 kw. También se determinó que es necesario aprovechar el calor contenido en los gases residuales de chimenea, que tienen 215°C, para precalentar el aire para combustión, el cual pasaría de tener 20°C a más de 80°C, con lo cual se reduciría la pérdida de calor en caldera en 25.5 kw. Otra mejora energética sería la de reducir la pérdida de calor por convección desde la pared de la caldera al medio ambiente, mediante un mejor aislamiento térmico, con una capa de aislante de 1”, lo cual daría una reducción de pérdida de calor de 4.96 kw. Se ha considerado factible instalar un separador de vapor flash de las purgas de calderas, el cual sería inyectado al agua de alimentación a la caldera, con lo cual se reduce la pérdida de calor en 1.93 kw. La aplicación de las mejoras energéticas daría como resultado una reducción del consumo de combustible de 4.57 kg/h. A continuación, se determinó el nuevo rendimiento térmico de la caldera, que es de 79.18 %, lo cual tampoco califica como caldera A, pues < 82 %. Con los resultados obtenidos, se realizó el análisis económico: la inversión para aplicar las mejoras sería de S/ 50,124. El beneficio neto sería de 7,814 soles/mes, con lo cual se obtiene que el período de retorno de la inversión es de 6.96 meses.