Smart Watch Web
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Eficiencia energética para refinerías y centrales eléctricas.
En las instalaciones industriales es muy común el uso del vapor de agua en procesos muy diversos tales como, por ejemplo, el calentamiento de materias primas en refinerías petrolíferas o la rotación en las turbinas de las centrales eléctricas de tipo térmico para la generación de energía eléctrica.
Este vapor se mueve desde las calderas en donde se genera por tuberías a través de las cuales se canaliza hasta su destino. A lo largo de dichas tuberías existen numerosos dispositivos a los cuales denominamos purgadores de condensado.
Los purgadores son válvulas automáticas encargadas de eliminar el condensado del flujo de vapor para mantener la eficacia del proceso de intercambio de calor. Es decir, la función de los purgadores es eliminar de los canales de vapor el agua que se va condensando en estos con el propósito de reducir al mínimo la pérdida de energía calorífica a lo largo de la canalización.
Los purgadores se van desgastando con el tiempo, lo cual puede dar lugar a que se produzcan fugas de vapor en los mismos. Los purgadores inteligentes son purgadores dotados de sensores (temperatura, ultrasonido, presión) gracias a los cuales es posible detectar cuando se produce una fuga de vapor en los mismos.
El sistema SmartWatchWeb está formado por una red de purgadores inteligentes distribuidos a lo largo de la instalación industrial monitorizada junto con un sistema informático utilizado para recopilar y procesar los datos de los sensores de la red de purgadores y generar las correspondientes alarmas por fuga, así como informes de estimación de pérdidas de energía, etc. Una planta petroquímica puede disponer de varios cientos o miles de purgadores, cada uno de las cuales es susceptible de presentar fugas de vapor a lo largo del tiempo; en promedio entre el 15 - 25 % de ellos están fugando y estas fugas pueden reducirse hasta el 5 - 10 % con programas apropiados de inspección y mantenimiento.
La verificación manual de purgadores en refinerías de petróleo requiere varias semanas o meses de trabajo y experiencia del personal de inspección; por ello, sólo se realiza semestral o anualmente. Así, el tiempo que media entre la aparición de las fugas y su detección y reparación es de 3 a 4 meses; situación que genera enormes pérdidas de energía. Con el elevado precio de la energía el coste del vapor en Europa es 25 - 30 €/Tm; cada purgador fugando produce una pérdida entre 6000 y 9000 €/año. Así, los purgadores en una planta de proceso generan pérdidas de energía valoradas en cientos de miles de €/año. En refinerías, con miles o decenas de miles de purgadores instalados, estas fugas elevan las pérdidas de energía a varios millones de €/año y generan miles de Tm/año de emisiones atmosféricas de C02.
Soluciones
La Unión Europea (UE) en 2006 adoptó medias legislativas (Directiva 2006/32/CE, entre otras) sobre la eficiencia del uso final de la energía y los servicios energéticos, estableciendo la necesidad de utilizar las mejores tecnologías disponibles para ahorrar energía, incrementar la eficiencia energética y reducir la emisión de gases de efecto invernadero.
Como se ha explicado en la sección anterior, el sistema SmartWatchWeb permite la detección de fugas en tiempo real, gracias a lo cual es posible solventar dichas fugas en el menor lapso de tiempo posible y así evitar las enormes pérdidas energéticas generadas por estas. SmartWatchWeb puede considerarse una solución MTD (Mejor Tecnología Disponible) para cumplir las Directivas Europeas al permitir alcanzar los siguientes objetivos:
Detectar inmediatamente cualquier fuga interna o externa de vapor.
Monitorizar el rendimiento energético de purgadores.
Reduccir de modo considerable las emisiones de CO2.
Monitorizar la presión de la red de vapor.
Monitorizar la contrapresión de la red de retorno de condensado.
Caso práctico
Una refinería Española con más de 23000 purgadores sufría frecuentes problemas operativos en sus Unidades de Azufre debido a problemas en su red de retorno de condensado y a la existencia de fugas internas y externas en sus purgadores de vapor. Se identificaron las causas del problema y se analizaron posibles soluciones, optando por instalar purgadores bitermostáticos inteligentes BiTherm SmartWatchWeb[1], debido a que en aplicaciones de traceado, según la termodinámica, los purgadores bitermostáticos o frecen un rendimiento energético 8 % superior a otros tipos de purgadores (termodinámicos, cubeta invertida, boya, etc.).
Con la solución adoptada, cada purgador incorpora sensores externos de ultrasonido y temperatura; un 10 % de ellos incorporan además sensores de presión y contrapresión. El sistema de monitorización SmartWatchWeb recoge toda la información en un servidor Web accesible al personal de planta; adicionalmente los servicios energéticos contratados realizan todas las reparaciones necesarias, resolviendo cualquier incidencia detectada por el sistema SmartWatchWeb en menos de 24 horas.
La optimización energética de la red de estaciones de purga de dichas Unidades ha sido posible gracias a las características constructivas y funcionales de los purgadores Bitherm instalados, pues disponen de válvula de presión equilibrada y dispositivo de ajuste externo en marcha. Por tanto, la solución adoptada es no invasiva tanto en monitorización como en reparación, logrando al mismo tiempo un considerable ahorro de mantenimiento.
Los resultados obtenidos en ambas Unidades de Azufre han sido los siguientes:
Estaciones de purga monitorizadas
962 unidades
Inversión realizada
1.656.210 €
Reducción de fugas de vapor
7,73 Tm/h
Reducción de emisiones de CO2 a la atmósfera
19.637 Tm/año
Ahorro de energía (calculado a 25 €/Tm)
1.692.870 €/año
Ahorro por reducción de emisiones de CO2
490.925 €/año
Ahorro total
2.183.795 €/año
Periodo de amortización
9,1 meses
Conclusión
La solución adoptada en dicha refinería para incrementar la eficiencia energética de la red de vapor en sus Unidades de Azufre ha cumplido los siguientes objetivos:
- Total cumplimiento de las Directivas Europeas sobre eficiencia energética.
- Ahorro total (energía y CO2): 2,18 millones de €/año.
- Rápida amortización de la inversión: 9,1 meses.
- Mejora de condiciones de seguridad en las Unidades de Azufre.
- Mejora de operación de las Unidades de Azufre.
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