Bienvenido(a) a Crisis Energética domingo, 17 octubre 2021 @ 12:14 CEST

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Ahorro energético en la industria.

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Paulino Cuevas

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Las industrias que requieren elevado consumo de energia térmica,deberian de pasar por rigurosos controles o auditorias energéticas,para evitar el uso deficiente de la energia.Las torres de enfriamiento,señalan claramente,en algunos casos,el despilfarro enorme de la energia.Procesos fuertemente exotérmicos
,son operados por maquinas con eficiencia energética excesivamente baja.Se deberia tener en cuenta,que esta energia,-la expulsada en las torres,-tiene el mismo costo que la que se emplea para obtener potencia.Dejo el tema abierto a todos aquellos que puedan aportar ideas o soluciones para los diversos casos en los que se puedan sustituir las torres,o cualquier otro medio,que expulsa energia a la atmósfera,sinó totalmente,atenuar en lo posible la cantidad de energia que debera ser expulsada.

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mockba

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Me haces recordar el gran desperdicio de la industria petrolera al quemar todo el gas natural que se extrae de los pozos para no "contaminar" la atmósfera. Toneladas y toneladas de gas natural quemandose generando una gran cantidad de calor desperdiciadas en el ambiente.

También soy de la idea que tienes Paulino Cuevas, de que debería someter a la industria a rigurosos procesos de evaluación para reducir el desperdicio. Casi puedo asegurar de que si se tratara de reducir veraderamente todo el desperdicio industrial de energía, podríamos decir que verdaderamente es una vía para librarnos de la crisis energética.

Saludos...
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jprebo

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Quote by mockba: Me haces recordar el gran desperdicio de la industria petrolera al quemar todo el gas natural que se extrae de los pozos para no "contaminar" la atmósfera. Toneladas y toneladas de gas natural quemandose generando una gran cantidad de calor desperdiciadas en el ambiente.

Saludos...


Cierto, se podría generar electricidad y vender a la red.
https://www.facebook.com/editorialquadrivium

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Paulino Cuevas

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Los actuales sistemas de conversión de energia térmica en trabajo(centrales térmicas) deboran una enorme cantidad de energia.Pensar que solo un 30% o quizas menos en algunos casos,de la energia del combustible quemado en la central llega a los hogares,es como minimo una aberración.Que no me vengan con monsergas los "cientificos" a sueldo.Si hay que ahorrar energia empezemos por las centrales y las industrias que tienen obsoletos sus sistemas de producción.

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PPP

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Paulino:

Dinos algún sistema, aparrte del sabido de las centrales térmicas de gas de ciclo combinado (alrededor de un 50-60% de rendimiento en el mejor de los casos, a cambio de mayores costes de mantenimiento y complejidades tecnológicas, así como mayores inversiones "up front" por KW de potencia equivalente instalado), que tengan rendimientos más superiores, por ejemplo, para producir electricidad, que es a lo que entiendo te refieres y que los ingenieros y los empresarios estén escondiendo en la manga. Excluye también la hidráulica, que tiene rendimientos superiores la 90% (excluyendo los daños del anegamiento de valles y construcción de presa, así como del colmatado final de la misma), porque no da para cubrir la demanda mundial actual ni de lejos.

Saludos

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Paulino Cuevas

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Yo no he planteado en mi alusión al ahorro energético,el que los ingenieros no sepan hacer su trabajo.Tampoco que los empresarios sean tontos.Lo que pretendo es hacer entender,que la energia cada vez es mas escasa y cara.Que el kilowatio térmico se esta pagando a un precio especial para la industria,y por lo tanto se tiene que hacer todo lo posible para que esta energia sea utilizada convenientemente.Enumerar todos y cada uno de los actuales sistemas de producción que se han quedado obsoletos,daria para escribir un libro.Y no son culpables los ingenieros,es culpable la administración por no castigar a las empresas despilfarradoras,obligandolas a pagar el precio de la energia al su precio real,por lo menos la consumida por equipos de bajo rendimiento.De esta forma.las ingenierierias tendrian que ofrecer;mejoras en los procesos y equipos entablandose una dura competencia por estar en el mercado.En otro momento describire un proceso cualquiera,(dentro de la industria quimica)donde el ahorro es posible y el costo de los equipos no demasiado elevados.
Saludos.

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mockba

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Independientemente del bajo o mediano índice de eficiencia de las industrias productoras de energía, preocupa pensar que precisamente mucha de esa energía mal o medianamente producida quemando cobustibles se usa con fines totalmente inproductivos. Por ejemplo, los miles de kW que llegan a los hogares y que se desperdician en video juegos, o en ver televisión basura (ni siquiera educativa o relamente entretenida)... Los millones de MW's que se consumen en las industrias del desperdicio, como las tabacaleras y las refresqueras tanto en la producción, empaque y distribución...

Debería haber leyes que prohibieran las industrias que no brindaran desarrollo si lo que relamente quisieran fuera frenar el acelerado descarrilamiento de las sociedades. La enorme cantidad de recursos que se gastan en la fabricación de una gran cantidad de artículos inutiles para las sociedades actuales trae incrustada una gran cantidad de energía desperdiciada.

Aunando a todo lo anterior, si ya es un hecho que las indsutrias tienen un grave índice de desperdicio energético en su carga, peor aún es el hecho de para qué se está usando.

Saludos...
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Paulino Cuevas

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Asi es mockba,eso es precisamente lo que yo pretendo hacer resaltar en todo esto referente al mal uso de la energia.Algunas industrias tienen instalaciones,-por ejemplo para producir frio.-donde emplean eyectores,al igual que hace treinta años, cuando la energia para producir vapor (fuel-oil) estaba a 12Pts/Kg.Hoy se implanta un sistema de cogeneración y las ingenierias encargadas del estudio,solo preguntan dos cosas fundamentales:Consumo de vapor en relación al consumo electrico.Y no hay mas,solo tienen que elegir la turbina que ya existe en el mercado,la caldera,y lo demas (estudio de los metodos de trabajo ) no es cosa,-ni les interesa,-de las ingenierias de montaje.

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Paulino Cuevas

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Sobre el tema del ahorro energetico en la industria y para satisfacer la demanda de PPP,pido ayuda para insertar un pequeño documento.No sé como se hace.Haber mockba si me ayudas,tu que siempre estas dispuesto a todo.
Saludos.

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mig

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Si es un documento que está en Internet copia la dirección de la página y la pegas en el mensaje que quieras publicar en CE, a continuación lo seleccionas arrastrando el puntero del ratón sobre el texto de la dirección (fondo azul) y le das al botón URL de las posibilidades que ofrece la ventana de mensajes de CE. Donde pone “aquí” pones lo que quieras.

Si es un documento que tienes en tu poder, copia(control+C) y pega(control+V), lo seleccionas como en el caso anterior y le das al botón quote.

Si me paso tres pueblos por listo, disculpas por adelantado y explica cuál es el problema…

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Paulino Cuevas

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Nada no hay manera.El documento lo tengo en wordpad.Las Ctrl+C Y Ctrl+V no estan activas.o lo que es lo mismo no tengo no puñetera idea de como funciona esto.Saludos y gracias de todos modos.Si algien esta dispuesto a recibirlo por email y luego lo pueda pegar le estaria muy agradecido.

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Alb

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Paulino,¿ En que te basas para creer que la eficiencia energetica de industria es muy baja y derrochar gran cantidad de energia?

No te lo tomes a mal, pero creo que has realizado un juicio a la ligera y desconociendo en funcionamiento y la situación de la industria.

Afirmar que la existencia de torres de refrigeración es una prueba clara de despilfarro energetico, no tiene ningun fundameno.

Afirmar que la energia disipada por estas torres tiene el mismo costo que la energia empleada para producir electricidad(Supongo que a esto te refieres al decir "Obtener potencia") es otro gran error que evidencia tu desconocimiento en el tema.

Plantear que el derroche energetico viene, es debido a los los sistemas que "Expulsan energia a la atmosfera" y proponer su sustitucion revela un tercer error de base.

Te aconsejo una vez mas, que estudies primero los conocimientos existentes en esta materia(Ingenerias de procesos y Integración Energetica), de esta manera podras entender cuales son los problemas y podras intentar buscar soluciones.

A mi me ha llevado varios años de estudio y trabajo llegar a saber algo sobre estas cuestiones. Y no me veo capacitado para trasmitirte lo que se por medio de mensajes de texto y mucho menos de demostrarte que son falsa cuestiones que aceptas por acto de FE.

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Alb

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Tecnicamente es posible aumentar la eficiencia energetica de la industria. No es una cuestión de falta de tecnologia o conocimientos. Las tecnicas, sistemas y equipos necesarios para reducir el consumo energetico son conocidos.


Son varias las razones, por las que la industria consume mas energía del minimo tecnico.

1) OBJETIVO ECONOMICO:
El objetivo de la industria, como el de cualquier empresa, es obtener unos beneficios economicos. Para ello se busca minimizar los costes economicos totales, no los costes energeticos.
Los sistemas de ahorro energetico que no ahorren dinero(Es decir, que el coste del sistema sea mayor que el coste de la energia ahorrada), no seran rentables y no se podran.

2) COMPLEJIDAD.
La mejora de la eficiencia energetica implica un aumento de la infrastructura y la complejidad del sistemas y de los procesos. Requieren de mayores inversiones, mas mantenimiento, complican la puesta en marcha y el funcionamiento de la planta, aumenta los riesgos...
En muchas ocasiones la industria no puede asumir el aumento en la complejidad, incertidumbre o inseguridad, aunque los sistemas de ahorro sean rentables.

3) Precios Historicos de la Energía.

Cuando se diseñarón y construyerón la mayor parte de las plantas industriales, en precio de la energia era muy bajos. y por tanto la eficiencia energetica tenia muy poco peso a la hora de realizar el diseño.
Modificar las plantas para mejorar las plantas no siempre es posible, y cuando lo es puede ser muy costoso.

La preocupacion por la eficiencia energetica en la industria ha aumentado de manera paralela a los precios del petroleo.
En la actualidad una gran parte de las mejoras que se realizan tienen como objetivo reducir el consumo energetico.

Se estan sustituyendo muchas calderas obsoletas, por otras mas eficientes y con varias temperaturas de salida y produccion de electricidad. Se esta optimizando y ajustando los procesos para recucir el consumo energetico. Se mejoran el aislamiento termico. Se optimiza el empleo de intercambiadores de calor, se mejoran los sistemas de aire comprimido...

Todavia queda mucho por hacer, pero la industria ya se ha dado cuenta de que la eficiencia energetica e importante.

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Paulino Cuevas

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Hola Alb,sabia que entrarias al trapo.Lo primero me alegro de volver a establecer contacto y discutir un poco sobre estos temas de energia.Si Alb.te comprendo perfectamente,la termodinámica es sencilla,pero muy rigurosa en su materia.Puede pensarse que voy por hay de listo y tampoco es eso.Tengo un documento realizado por mi en poco mas de una hora,donde detallo con exactitud el funcionamiento real de una planta.Si no tienes iconveniente te lo envio para que lo estudies y si me haces el favor lo metes en el foro.Saludos Alb.

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Alb

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uuffff no por favor.... no empecemos con la movida de enviarme archivos que no llegan a mis cuentas de correo.

Creo que para alguien capaz de realizar en una hora un documento donde "detallo con exactitud el funcionamiento real de una planta" no le costará mucho escribir ese documento en el foro...



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mockba

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Paulino_Cuevas, abrí una cuenta en un sitio donde te permiten subir algunos documentos... ¿no sé si me puedes mandar el documento a mi correo?... lo único es que no puede ser muy grande... desde ahí podemos crear un link para dascargar o abrir el documento... otra condición del sitio web e sque el documento tiene que estar en formato .doc, .txt o .html... ¡enlace erróneo!

Saludos...
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Paulino Cuevas

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Gracias mockba,pero de ingles nada.Muchas gracias de todos modos.Paso a escribir directamente.
Planta industrial para la obtención de Sulfato sódico:
Sistema principal de producción:
Equipo de cogeneración son turbina de gas:Potencia en bornes:...................................................4500KW
Producción vapor saturado a 11bar-abs......10.000Kg/h
Rendimiento ciclo turbina..........................35%
Rendimiento Generador de potencia...........80%
Energia térmica bruta (Gas Natural)........13.821.428Kcal/h
Coste energia a 0,02€/KW........................321€/h
Ingresos por venta energia a 0,06€7KW:
Consumo potencia planta.....1700Kw/h (4500Kw_1700Kw),06€=321€/h.Saldo negativo:321€-168€=153€/h
Nueva planta.Sistema de producción:
Cogeneración con turbina de gas:
Potencia en bornes....................................2024Kw/h
Producción vapor saturado a 11bar-abs.........4500Kg/h
Energia térmica bruta:.............................6219642Kcal
Coste energia.........................................144€
Ingresos por venta no existen.
Ahorro energético.....13.821.428Kcal-6.219.642Kcal=7.601.786Kcal/h
¿Por qué este ahorro?:La primera planta tiene un sistema de enfriamiento por eyectores.El primer eyector con 2700Kg/h de vapor motriz,extrae 1200Kg/h de vapor a 20ºC,lo comprime hasta la presión correspondiente de los 60ºC (0,19bar).La energia motriz mas la extraida por el enfriamiento se entrega al equipo fundidor de sal.El enfriamiento posterior de las salmueras se lleva a cabo por medio de 6 eyectores con un consumo de vapor de 5500Kg/h
Los 1800Kg de vapor restantes se emplean para secar la sal anhidra.
La nueva planta prescinde de estos ultimos eyectores.El enfriamiento se realiza por medio de un refrigerante y compresión mecánica.La energia extraida por la maquina frigorifica se entrega a las salmueras (T=35ºC)
¿Por qué se produce el ahorro?:El rendimiento de los equipos es la razón:
Compresión mecánica.................80% (320Kw/h)
Termocompresión por eyectores:..22%
Empleo de la energia sobrante en una turbina de gas ciclo Braytón con regenerador (45% rendimiento):
Potencia obtenida:7.601.786Kcal (x)0,45=3977Kw/h
Energia pasra vender a 0.06€/Kw....3977Kw(x)0,06€=238€/h
Saldo faborable :.....................238€-144€=94€/H (X) 8000h/año=752.000€/año.(x) por tres plantas=2.253.000€/año.
Este analixis corresponde a tres plantas en funcionamiento.A todo esto hay que anñadir el ahorro por parada torres de enfriamiento.Al ser menor la carga térmica esta queda como consumo interno (fusión sales y calentamiento salmueras)

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Alb

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Paulino, ¿Esa es la documentacion detallada con exactitud del funcionamiento real de una planta? Te sorprenderia ver la documentacion real del funcionamiento de una planta.

Una vez mas resulta sorprendete lo tontos que son los ingenieros industriales, que ponen eyectores pudiendo emplear compresores mecanicos con un rendimiento mayor que el triple.

Antes de poner numeros con 8 cifras significativas, debes estudiar y comprender cual es el proceso, que equipos emplea y las razones por las que se han empleado estos equipos.

Normalmente la gente no es tan tonta y no diseña una planta eligiendo los equipos a boleo. Quien diseñara esta planta, eligio los eyectores por alguna razón. Evidentemente pudo equivocarse o pueden existir mejores soluciones que la encontrada.
Pero para modificar algo o corregir errores, conviene conocer que es lo que esta hecho, por que se hizo asi y en caso de que la decision sea erronea saber porque fue erronea.

Tu error esta en pretender modificar un proceso que no conoces y atendiendo unicamente a cuestiones energeticas.

Te lo intento explicar brevemente. El proceso empleado es una CRISTALIZACIÓN, se parte de una disolución de Na2SO4 procedente de la neutralizacion del acido sulfurico y se cristaliza para obtener un solido, que posteriormente se seca.

Observando la curva de solubilidad, vemos que por debajo de 32,4ºC la solubilidad cae bruscamente. Por tanto basta con enfriar una disolucion saturada de sulfato por debajo de esta temperatura, para obtenerlo en forma de solido.


Sin embargo, el proceso de cristalizacion no es tan sencillo como parece.Para obtener unos cristrales con un tamaño, forma y pureza adecuados, es necesario controlar la concentracion, la temperatura, la agitación, el tiempo de residencia de los cristales en el cristalizador. etc etc.

Si quieres comprobar la complejidad del proceso, te propongo un experimento. Intenta obtener en casa cristales de Sal comun(NaCl) a partir de una disolución. Veras que es facil, volver a tener la sal solida, pero no conseguiras obtenerla en los homogeneos cristalitos originales.
Saber como controlar el proceso de cristalización para obtener sal fina, sal gruesa, o sal Maldon(en escamas) es muy complejo.

Volviendo al sulfato sodico. El empleo de un refrigerante para enfriar la disolución saturada, produce un enfriamiento hetereogeneo. En la superficie de los tubos por los que circula el refrigerante, la temperatura es menor que en el interior de la disolución. Este gradiente de temperaturas, provoca que el sulfato sodico, cristalice sobre estos tubos. En lugar de formarse cristalitos, se forman incrustaciones sobre los tubos que resulta muy costoso retirar.

Otro problema de la refrigeracion indirecta, es que la velocidad de enfriamiento esta limitada, No podemos enfriar tan rapido como queramos.

Por este motivo, resulta mas conveniente, emplear la refrigeracion por evaporacion. El sistema es sencillo, se hace vacio, evaporando parte del agua. De esta manera el enfriamiento es homogeneo en todo el tanque, ademas se puede realizar un control muy preciso(decimas de ºC) de la temperatura y la velocidad de enfriamiento puede ser rapidisima. Otra ventaja añadida, es que se retira parte del agua.

Como las paredes del tanque se encuentra a la misma temperatura o ligeramente superior a la del liquido, la sal no cristaliza sobre las paredes sino que forma cristales libres,que se retiran del fondo del tanque de manera continua a medida que se van formando. Lo cual es mucho mas sencillo, que tener que desmontar el cristalizador y raspar la sal incrustrada en los tubos del refrigerante.

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Paulino Cuevas

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Alb lo siento,pero tienes un grave problema.Me da la impresión de que tu te crees el único que lo sabe todo.
La planta a la que yo hago referencia esta perfectamente estudiada para los años en que la energia era barata.Cuando se diseño la planta hace 25años se establecen dos opciones de enfriamiento:1º-Maquina frigorifia y trabajar a vacio en el cristalizador por medio de agua subenfriada a 8ºC.2º-Eyectores de vapor.En ese momento la energia electrica era mas cara que la energia térmica y por lo tanto se elige montar caldera de vapor y trabajar con eyectores.Las sales se incrustan en las paredes del cristalizador,Alb y lo del fenomeno de disminuir la solubilidad con la temperatura se debe a que es una sal doble.Conozco perfectamente todo el proceso Alb,por qué llevo el mantenimiento de estas plantas.Cuando se disponen a montar la cogeneración,los calculos de carga térmica se establecen con los mismos criterios de hace 25años.
Caldera vapor Mercier.Producción vapor hora:10.000Kg
Presión de trabajo.....................................11bar-abs
Rendimiento............................................80%
Energia bruta (Fuel-oil)..............................7.250.000Kcal
¿Como se elige la turbina?Pues para obtener esta carga térmica en una caldera es preciso hacer circular por el hogar 80.000Kg de gas a una temperatura de 760ºK ,saliendo a atmósfera a 390ºk (760ºK-390ºk)=370ºK (X)0,24=88,8kCAL/KG (x)80.000Kg=7.104.000Kcal
La turbina trabaja con una relación de presión de 1/10,4
Trabajo compresor.......................................74,4Kcal/Kg
Rendimiento...............................................0,87
Temperatura salida compresor.....................600ºK
Temperatura camara de combustión.............1300ºK
Trabajo turbina............(1300ºK-760ºk) 0,24=129,6Kcal/kg
Trabajo neto ..............129,6-74,4=55,2Kcal
Potencia salida bornes:55,5x80.000Kg=4.440.000Kcal/860=5162Kw(x)085=4388Kw /h
Si tienes,Alb,interes en conocer mas datos ya sabes donde estoy.Saludos a todos.

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Alb

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De la lectura de tu "Detallado informe" interprete erroneamente que proponias la refrigerancion de la disolución mediante un intercambiador de calor.

Veo que estaba equivocado y que conoces el proceso.

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Paulino Cuevas

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Bueno Alb,no pasa nada,yo retiro lo escrito anteriormente.
Mira Alb.llevo años tratando de hacerles comprender como se puede trabajar ahorrando energia,incluso parar las torres de enfriamiento.Me miran como si estubiera loco.
Para evitar las incrustaciones durante la cristalización,les expuse un sistema que trabajando con Butadieno saturado se podian evitar estas incrustaciones,trabajar por encima de la presión atmosférica y con compresor mecánico.El butadieno se pone en contacto directo con las salmueras,entra en ebullición,es aspirado por el compresor,se entrega en estado de vapor a las salmueras frias,se condensa y se separa por diferencia de peso especifico.Es un sistema facil y viable.¿Por que no se lleva a cabo?No tengo respuesta.Saludos.

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mockba

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Paulino_Cuevas, yo tengo la respuesta simple a lo que mencionas... es el simple hecho de que la mayoría de los ingenieros y trabajadores reciben su sueldo y con ello estan satisfechos... de ahí en fuera no les importa organizarse para hacer muchas cosas que podrían ser útiles. Lo mismo sucede en algunos lugares que he visitado aquí en México.

Saludos...
La especialización corrompe...

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Alb

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Paulino. ¿Has tenido en cuenta que la incorporacion del Butadieno cambia la solubilidad del sulfato?

Hay que tener en cuenta la curva de solubilidad deja de ser la que puse antes, y que se tiene un sistema ternario.

El proceso de cristalización es completamente diferente, ya que no se basa en el descenso de la temperatura sino en la adiccion de disolventes.


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Paulino Cuevas

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El Butadieno es isoluble en agua.Si utilizara un disolvente con ión comun si alteraria la marcha de la cristalización.

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Alb

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Ciertamente la solubilidad del Butadieno en Agua es baja. No obstante sigue siendo necesarioestudiar como afecta a la solubilidad de del sulfato.¿Tienes un diagrama de fases del sistema Agua-butadieno-sulfato sodico?

¿Por que la presencia del butadieno reduce las incrustaciones en las paredes del cristalizador?

Desde un punto de vista meramente energetico, no veo cual es la ventaja de añadir el butadieno. La energia necesaria para condensar el butadieno es la misma que la necesaria para condensar el agua. Ademas la temperatura es la misma.
La unica diferenca es que no es necesario que haya vacio en el cristalizador y te puedes ahorrar la columna barometrica.
No obstante no creo que estas pequeñas ventajas compensen la complicacion inherentes al empleo del disolvente.


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Paulino Cuevas

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Segun el Perry (Manual del Ingeniero Quimico) el butadieno es insoluble en agua.Los cristalizadores de multiples efectos horizontales,la sal va pasando de un compartimento a otro por el fondo.La agitación por medio de aire, provoca espumas que arrastran pequeños cristales y se van depositando en la parte superior de las paredes,forman una especie de visera,cuando el peso es excesivo se precipitan al fondo y es presiso detener la operación y disolver con agua caliente.El sistema que yo propongo,es basicamente un tanque agitado por el butadieno al formar burbujas de vapor y ademas las paredes verticales son rascadas lentamente por medio de un rascador vertical.La salida por la parte inferior es cónica y descarga a bomba y esta a un hidrociclón para separar los cristales.
Todo esta estudiado Alb.lo que hace falta son ganas de meterse a realizar cambios.Solo una subida drastica del precio de los combustibles les haria entrar en razón.
Hola mockba,perdona pero me habia olvidado de ti¿Aun conservas los pulgares? ¿no te han pasado por la quilla?Pues ten cuidado,tienes cerca a los Bucaneros.

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Alb

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El dato que tengo yo es que la solubilidad del butadieno en agua es de 735ppm a 25ºC, ciertamente es bastante insoluble en agua pero no hay nada completamente insoluble.

Como el butadieno es toxico, seria necesario recuperarlo, no basta simplemente con separarlo por decantacion. Aunque la recuperacion es bastante sencilla.

La agitacion afecta en las incrustaciones y con butadieno se puede modificar. Lo que no veo claro, es por que las burbujas de vapor de butadieno van a provocar un mejor efecto que las burbujas de vapor de agua.

Otro aspecto a tener en cuenta con la adiccion del butadieno es que modifica la tension superficial de la disolución, lo que afecta a la cristalización(No se si el efecto sera positivo o no)

Por otra parte sigo sin entender por que se reduce el consumo energetico. No varia la necesidad de enfriar la disolución. ¿Que ventaja energetica aporta introducir un disolvente para evacuar el calor?


La industria quimica es muy cobarde y tiene mucho miedo a cambiar procesos conocidos y que saben que funcionan. Solo lo hace cuando esta obligada por la legislacion(normalmente por limitacion medioambientales) o cuando el nuevo proceso ofrece unas ventajas extraordinariamente superiores y unicamente despues de hacer miles de pruebas a escala laboratorio y en plantas piloto.

Por otra parte, tu propuesta va en contra de la tendencia actual que es la de eliminar en empleo de disolventes. Para que se decida la sustitucion de un proceso sin disolventes por uno con disolventes, deberia ofrecer unas ventajas increibles...

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Paulino Cuevas

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Yo utilizo el Butadieno para enfriar la salmuera.Si realmente es ligeramente miscible en agua,tendria que modificar mi posición.La perdida.aunque insinificante durante un tiempo,si puede resultar perjudicial al ir incrementando su presencia a lo largo de horas y dias.La agitación de los cristalizadores horizontales es ,-en algunos mecánica,- y en otros,como en este caso es por aire.Es introducido por la parte inferior del cristalizador,recubierto interiormente de goma,o construido en acero inoxidable.Su forma es cilindrica. de unos 3,5Mtrs de diametro y tiene 6 compartimentos unidos por el fondo y que trabajan a diferentes presiones (3á4Torr de diferencia).La temperatura baja lentamente para obtener un tamaño de cristal uniforme y grueso.
La utilización del butadieno directamente al mezclarse con la salmuera me ahorra un salto térmico,si tengo que enfriar agua,meterla en un condensador y condensar los vahos de vapor de las etapas.Partiriamos de agua a 8ºC que al recibir la energia se puede poner en los 15ºC.Para extraer unas 1.800.000Kcal/h es necesario vehicular por el condensador:1.800.000Kca/(15º-8º)257.142Kg/agua.Este agua debera pasar por serpentin o calandria para extraer su energia, y aqui es donde tengo que bajar el punto de temperatura, para un salto en intercambiador de 10º tengo que trabajar a -2ºC,por lo tanto aumenta el trabajo del compresor.

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Alb

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En primer lugar no creo que esta pequeña reducion en la temperatura de enfriamiento sea una ventaja tan grande como para justificar el empleo de disolventes.

Pero ademas no entiendo por que no pueden emplear el intercambio directo en el caso de no utilizar butadieno. Tienes una camara de lluvia, donde dispersas agua a 8ºC que condensa el vapor de agua, cae sobre una comuna barometrica para mantener el vacio. No es necesario un intercambiador de calor con su correspondiente salto termico, se puede emplear el sistema directo.

La cantidad de energia a retirar es la misma y la temperatura a la que trabaja el sistema refrigerador tambien 8ºC. Por lo que no hay ahorro energetico significativo.

La diferencia es que no tiene que separar el butadieno de la salmuera. Por cierto, si trabajas a 8ºC ¿Por que empleas salmuera en lugar de agua normal?

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Paulino Cuevas

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No me has comprendido Alb.La salmuera es la tenemos que enfriar para que precipite la sal de Glauber.Para ello se dispone de 5 condensadores de mezcla,dispuestos en cascada,donde el agua pasa de uno a otro aumentando su temperatura.Es preciso mantener un diferencial de presión respecto a la etapa del cristalizador que estamos enfriando.A modo de ejemplo la ultima etapa del cristalizador debera tener una temperatura de 10ºC y una presión de 9,2Torr,el condensador acoplado a esta etapa tendra una presión de 8Torr,que es la que corresponde a la presión de vapor del agua a 8ºC.Y asi sucesivamente hasta la temperatura de 20ºC de la primera etapa.Para enfriar este agua en una maquina frigorifica hasta la temperatura de 8ºC debo disponer de un salto térmico de 10ºC,por lo tanto tengo que evacuar el calor desde los -2ºC.Otra cosa seria disponer de 5 puntos de extracción,pero esto hace la maquina mas complicada.Si pongo directamente la salmuera en contacto con el Butadieno en estado liquido y a la presión que corresponda para hacerlo entrar en ebullición,la aspiración del compresor de Butadieno trabajaria a una presión mayor (la correspondiente a los 10ºC)y no a los -2ºC.Presión a 10ºC-1,74kG/cm2 y a -2ºC=1,4Kg/cm2.

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Alb

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A vale, creia que la salmuera se empleaba como fluido refrigerante.


Ya entiendo lo que propones, hay varios evaporadores en serie. tu idea consiste en coger el vapor de butadieno del ultimo efecto(el cristalizador), comprimirlo e introducirlo en el anterior de manera que condense a la temperatura de la salmuera. Al volver al cristalizador, como la presion es menor se evapora absorviendo energia.

Mi pregunta es ¿Por donde sale el calor?¿Que pasa con la energia termica que contiene la corriente de salmuera? ¿Que pasa con la energia mecanica aportada por el compresor?
Por algun sitio tiene que salir.

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jprebo

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parece ser que el calor exdecentario es el que disiparia el compresor al trabajar con butadieno y al ser este vapor a mayor presión a la entrada de dicho compresor, el compresor disiparia mas cantidad de calor por vatio consumido dado que por mismo volumen, comprimiria mas masa.

Perdón por mi intromisión, no tengo ni idea, pero me ha venido a la mente tal cual.

Aunque creo que seria interesante conocer el calor especifico del butadieno frente al calor especifico del agua que es 1, de la misma forma que sería interesante saber a qué presión licuaria el butadieno dado que al comprimirlo, aun disipando calor, seguro que estaría mas caliente que de la fase donde se evaporó.

Bueno, no sé si he dicho algo coherente, así que mejor os dejo a vosotros.
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Paulino Cuevas

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Vamos haber si logro hacerme entender.Tenemos que enfriar una salmuera para precipitar sal de glauber (SO4 Na2 10H2O)
Se introducen en el cristalizador 90M3 de salmuera.La primera etapa con eyector extrae 1200Kg de vapor H2O (1200X580Kcal/kg)=696.000Kcal.Las siguientes etapas las vamos a enfriar con agua subenfriada a 8ºC.Se extraen unas 1.800.000Kcal/h.Vamos a emplear Freón 12 para enfriar el agua.(No dispongo de datos completos del Butadieno).
La salmuera procedente de la ultima etapa (T=10ºC)se calienta con los vapores del Freón 12 despues de comprimido.
Al precipitarse unas 22,7Tns de SO4 Na2 10 H2O,esta sal contiene 10 moleculas de agua (55% de las sal de glauber)
Arrastra con ella 12.500Kg/agua,por lo tanto solo se dispone de:90.000m3-12,5m3=77.500litros salmuera,con una capacidad calorifica de 0,98Kcal/kg.
Maquina frigorifica:Agente refrigerador :Frón 12
Energia térmica a extraer..................... 7,524 x10(6)BTU/h
Carga térmica por Lbm.........................60BTU/lbm
Caudal másico refrigerante.....7.524BTU/60=125.400Lbm
Trabajo compresor (85%rendimiento)...... 10BTU/Lbm
W=125.400lbm X10BTU =1254000BTU /4,18=300.000w
Temperatura aspiración.....................30ºF
Temperatura descarga .....................120ºF
Calentamiento salmuera gastada.Desde la temperatura de los 10ºC hasta los 35ºC.energia=77.273 (35º-10º)x0,98=1.890.000Kcal.
Carga térmica refrigerante:1.800.000Kcal +(W=258.000Kcal)=2.058.000Kcal.Se deben rechazar :2.058.000Kcal-1.890.000=168.000Kcal.A torre de enfriamiento.
Hola jprebo,aqui todo el mundo tiene derecho a opinar.
Saludos.

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Alb

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Sigo sin entender por donde sale la energia de la planta que propones.


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Paulino Cuevas

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Vamos haber,Alb;Se tiene que enfriar una salmuera desde los 20ºC,hasta los 10ºC.En este enfriamiento se extrae la energia del calor sensible+energia calor latente (cristalización).La suma de las dos nos da una energia de 1.800.000Kcal.Se dispone de 5 condensadores,montados en cascada para que pueda pasar el agua subenfriada de uno a otro y poder mantener las diferencias de presión.El ultimo condensador recibe el agua subenfriada a 8ºC,provocando el salto térmico entre el condensador y la ultima etapa del cristalizador (10ºC).Los vahos extraidos de esta etapa elevan la temperatura del agua en el condensador 2ºC,pasando al otro condensador que esta unido por tuberia con la penultima etapa del cristalizador y asi sucesivamente.Esto no es un calculo exacto Alb,sinó,solo un ejemplo del funcionamiento.La energia térmica extraida de las salmuera esta en el agua,que al final del proceso puede tener una temperatura de 18ºC.Si hemos extraido 1.800000Kcal /10ºC=180.000litros/h de agua subenfriada a 8ºC.Este agua se enfria por medio de la maquina frgorifica expuesta anteriormente.

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Alb

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ya, pero me refiero a la modificacion que propones basada e n Butadieno.

¿Por donde salen estas 1.800.000Kcal en la mejora que propones(No de la que esta funcionando)?

¿Cuenta tambien con una maquina frigorifica? ¿Para enfriar que y donde?

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Paulino Cuevas

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Bueno si te empeñas trabajaremos con el Butadieno.Tendremos en cuenta que es una maquina frigorifica con un rendimiento del 80% respecto a un ciclo ideal o de Carnót.En un recipiente cualquiera se encuentran 90.000Litros de salmuera a 20ºC y la vamos a enfriar hasta los 10ºC.Se extraen 1.800.000Kcal.Este recipiente tiene un agitador mecanico (hélice) para mantener en suspensión los cristales que se estan formando.El recipiente esta sometido a una presión en superficie de 24,94lb/pulg2 y corresponde a una temperatura del Butadieno de 50ºF.(El Butadieno es introducido como liquido, vaporizandose al recibir el calor de la salmuera,a la vez que enfria esta)El calor de vaporización del Butadieno es de 162BTU/lbm, por lo tanto se introducen :7,524 x 10(6)BTU/160=47.025lbm de Butadieno/h.Este Butadieno en estado de vapor a 24,94lb/pulg2, se aspira y comprime por medio de un compresor mecánico hasta la presión de 60lb/pug2 y se condensa mezclado con la salmuera fria hasta alcanzar la temperatura de los 100ºF.Finalmente se separan por la diferencia de densidad.

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Alb

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Paulino, no es que me empeñe en trabajar con el butadieno. Es que comprendo mas o menos como funciona el proceso actual de cristalizacion, pero no entiendo cual es tu propuesta.

Voy entendiendo tu proceso hasta llegar a la frase "y se condensa mezclado con la salmuera fria hasta alcanzar la temperatura de los 100ºF"

¿De donde sacas esta salmuera fria? En un principio creia que era un fluido refigerante enfriado en una maquina frigorifica que evacuaria el calor en una torre de refrigeración.
Pero me has dicho que no que es la disolución de NaSO4 que queremos cristalizar... Entonces no lo entiendo, por que el calor que le quitas de la evaporacion, se lo das durante la condesancion. El calor no sale por ningun sitio, y ademas se añade la energia de la compresión.

Antes de empezar a hacer numeros necesito tener los conceptos claros. Tenemos una dislolución inicial de Na2SO4 que esta caliente. Necesitamos eliminar la energia termica y de cristalizacion, segun dices 1.800.000Kcal. Esta claro que esta energía no puede desaparecer, por algun sitio tiene que salir a la atmosfera. Independientemente de los fluidos refigerantes que emplemos, de las presion y temperaturas de los fluidos, de donde y como comprimamos o evaporemos, como minimo esta energia debe disiparse de alguna forma.

En el caso de una planta que funcione con eyectores, tengo claro donde se elimina. Se cuenta con agua de refrigeracion que condensa en vapor y que se enfria en una torre de refrigeracion cediendo en calor a la atmosfera.

En el caso de emplear una maquina frigorifica para realizar el vacio, tambien como se disipa. Seguramente en condensador o foco caliente se refrigerara con agua, que a su ver se llevara a la torre de refrigeración.

En el caso del butadieno no tengo ni idea de donde pretendes sacar el calor. Ya que la energia de la condensacion de Butadieno se vuelve a ceder a la salmuera y no sale del sistema.

Hasta que no entienda como funciona, no tiene sentido menterme a analizar los valores numericos. Aparte de esto ¿No podrias usar el sistema metrico decimal?
Me pierdo con la BTU , las libras por pulgada cuadrada y los grados Farenthain

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Paulino Cuevas

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El Butadieno se evapora en contacto con la samuera.La presión en la superfie es de 1,74Kg/cm2 y la temperatura de 10ºC.Logicamente si el tanque agitado tiene,-por ejemplo,-4mtrs de alto,y la densidad de la salmuera es de 1,2Kg/ldm3,la presión en el fondo sera de 1,74Kg/cm2+0,48kg/cm2=2,22Kg/cm2(presiones absolutas) y esa presión corresponde a una temperatura de vapor saturado=15ºC.Si se inyecta por el fondo,(el Butadieno liquido) tambien inyectaremos por el mismo sitio la salmuera caliente.El butadieno vaporizado es aspirado por el compresor y comprimido hasta los 4,15Kg/cm2,condensando en la salmuera fria que estara en otro tanque al que llamaremos condensador de mezcla a presión.Para introducir la salmuera gastada a este tanque utilizamos una bomba centrifuga,que recibe la salmuera a una presión de 2,22Kg/cm2 y la bombea hasta los (4,15Kg/cm2+0,48Kg/cm2)=4,63Kg/cm2 + la perdida de carga.La salmuera calentada se envia a la mina para que lixivie la glauberita existente en la capa de mineral.Esta salmuera gastada no puede recibir toda la energia,se desvia a torres de enfriamiento unas 300.000Kcal.LA SALMUERA CALIENTE SE ENVIA A LA MINA, SALE DEL PROCESO DE CRISTALIZACIÓN.
Las presiones y temperaturas las puedes variar como creas conveniente.Tienes que extraer 1.800.000Kcal/h enfriando Una salmuera hasta los 10ºC.

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Paulino Cuevas

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Se me olvidó comentar que la salmuera gastada es calentada hasta los 36ºC,y su capacidad calorifica se puede tomar = 0,9Kcal/Kg y la presión de condensación para el Butadieno es de 4,15Kg/cm2.Si la presión es mayor pues no pasa nada, solo favorece la condensación.

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