1

Seccin 2

Steam System Scoping Tool

Oportunidades de optimizacin de sistemas de vapor

Steam System Scoping Tool (SSST) SSST: ejercicio prctico

2

Sistema genrico de vapor

Fuente: US DOE ITP Steam BestPractices Program

3

Mejores prcticas comunes - Generacin Minimizar el aire en exceso instalar equipo de recuperacin del calor limpiar las superficies de transferencia de calor de la caldera mejorar el tratamiento del agua para reducir la purga de la

caldera

recuperar energa de la purga de la caldera agregar un refractario a la caldera (o repararlo) minimizar la cantidad de calderas en funcionamiento optimizar la tasa de venteo del desgasificador

Fuente: US DOE BestPractices Steam System Sourcebook

4

Mejores prcticas comunes - Distribucin reparar las fugas de vapor minimizar el venteo de vapor asegurarse de que las tuberas de vapor, vlvulas,

empalmes y vasijas estn bien aisladas

aislar el vapor de las lneas fuera de uso minimizar los flujos que pasan por las estaciones de alivio

de presin

reducir la cada de presin en los cabezales drenar el condensado de los cabezales de presin

Fuente: US DOE BestPractices Steam System Sourcebook

5

Mejores prcticas comunes - Usos finales reducir el uso de vapor por parte de los procesos

mejorar la eficiencia de los procesos cubrir la demanda de vapor con una fuente de calor residual

reducir la presin de vapor que necesitan los procesos, especialmente en los sistemas de cogeneracin

mejorar el vapor de baja presin (o de residual) para que pueda satisfacer las demandas de los procesos

integrar los procesos para lograr una optimizacin de la energa de la planta en su conjunto

Fuente: US DOE BestPractices Steam System Sourcebook

6 Fuente: US DOE BestPractices Steam System Sourcebook

Mejores prcticas comunes - Recuperacin implementar un programa efectivo de gestin y

mantenimiento de las trampas de vapor recuperar la mayor cantidad posible de condensado

disponible recuperar el condensado con la mayor cantidad de

energa trmica posible evaporar sbitamente el condensado de alta presin para

obtener vapor de baja presin

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Objetivos de la gestin del sistema de vapor:

Minimizar el uso de vapor, las prdidas de energa, las emisiones de gas de efecto invernadero y, sobre todo, REDUCIR LOS

COSTOS OPERATIVOS DEL SISTEMA DE VAPOR

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Conclusiones de la evaluacin del mercado de vapor en los Estados Unidos

Estimacin de los ahorros de combustible - proyectos individuales - entre el 0,6 y a 5,2 por ciento

Los perodos de amortizacin estimados son, en general, muy convenientes

Entre 2 y 34 meses La mayora menos de 2 aos

Ahorros de vapor potenciales en las industrias seleccionadas - ahorro del consumo de combustible superior al 12 por ciento del consumo de combustible

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Cules son las reas ms prometedoras para ahorrar energa y costos a partir del

vapor?

Use el Steam System Scoping Tool (SSST) del DOE de los EE. UU. para hacer una

evaluacin inicial

Descargarlo de: http://www1.eere.energy.gov/industry/bestpractices/software.html

10

Steam System Scoping Tool (SSST) del DOE de los EE. UU.

11

Steam System Scoping Tool (SSST) del DOE de los EE. UU.

El software SSST consiste en un cuestionario diseado para mejorar la comprensin de distintas reas de gestin del sistema de vapor.

Se divide en las reas prioritarias habituales de los sistemas de vapor El usuario obtiene una puntuacin que indica la intensidad de la

gestin y sirve de gua para obtener informacin

Es una herramienta para identificar las reas que presentan oportunidades de mejora potenciales

NO cuantifica las oportunidades de ahorros energticos

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Usuarios del SSST fabricantes industriales

directores de planta directores compaa de electricidad ingenieros de los procesos de las plantas

Tambin lo pueden emplear los usuarios de vapor institucionales o comerciales

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Dos formatos de SSST disponibles Hoja de clculo de Excel (versin 1.0d)

Vincula capacidades entre distintas plantas Aspecto de hoja de clculo Ingreso manual de los puntos Disponible en sistema mtrico internacional

Visual Basic (versin 2.0.0 ) Aspecto de programa informtico con botones de opcin Ingreso automtico de los puntos

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Organizacin del SSST Introduccin Datos bsicos del sistema de vapor Perfil del sistema de vapor Prcticas operativas del sistema en su conjunto Prcticas operativas de la planta de calderas Prcticas operativas de distribucin, de los usos finales y

de recuperacin Resumen de los resultados Pasos siguientes

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Obtencin de los datos que el SSST necesita Fuentes de datos:

Mediciones reales y actuales Registros histricos en forma digital o impresa

Information sobre los procedimientos sacada de: ingenieros de la planta, directivos de las compaas de

electricidad o de mantenimiento

operadores de las calderas

26 Preguntas - tiempo previsto: 30 min (mx.)

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Pasos para el uso del SSST Cargue el programa Abra el SSST haciendo clic en el nombre del programa Revise las secciones del SSST para saber qu datos nos

pide

Obtenga esos datos Complete la seccin de datos bsicos del sistema de

vapor (opcional)

Ponga las opciones de respuesta en las secciones del SSST

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Pasos para el uso del SSST (continuacin) Anote la suma de la suma de puntos que obtuvo en la

secciones principales de la herramienta principal en la pantalla de los resultados del resumen

Compare los puntos que obtuvo con los de otras plantas similares

Identifique y priorice las oportunidades de mejora del sistema de vapor

Utilice los recursos de la seccin "pasos siguientes", que lo ayudarn a implementar las mejoras en el sistema de vapor

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SSST Scorecard - Resultados Cul es estado del sistema?

Sirve para identificar las oportunidades de mejoras potenciales y las reas de atencin

Fuente: US DOE ITP Steam BestPractices Program

Resumen de los resultados Posible Puntuacin

reas de la scoping tool puntos Tpica

Perfil del sistema de vapor 90 63 %

Prcticas operativas del sistema de vapor 140 69 %

Prcticas operativas de la planta de calderas 80 63 %

Total de puntos del cuestionario de la scoping tool 340 222,0

Total de puntos del cuestionario de la scoping tool 100 % 65 %

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Interpretacin de los resultados del resumen Total de puntos posibles: 340 puntos Promedio de puntos de acuerdo a los informes de los

fabricantes: 82 Perfil del sistema de vapor 62 % Total de las prcticas operativas del sistema de vapor 69 % prcticas operativas de la planta de calderas 62 % Prcticas de distribucin de vapor, usos finales y recuperacin de

calor: 58 %

Promedio de puntos globales de acuerdo a los informes: 65 %

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Interprecin de la puntuacin La variacin en los puntos por categora es notoria

Mejor rendimiento en la categora del total de las prcticas operativas de los sistemas de vapor (69 %)

Peor rendimiento en la categora de las prcticas de la distribucin de vapor, usos finales y recuperacin de calor (58 %)

Puntuaciones globales bajas indican una oportunidad sustancial de mejorar el sistema de vapor

El SSST puede utilizarse conocer seguir la tendencia de las mejoras

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SSST: ejercicio prctico Le han encargado que realice la evaluacin del sistema

de vapor de una planta de pulpa y papel

El director y el ingeniero de suministros de la planta estn disponibles para brindarle informacin sobre la planta

Abra el SSST e ingrese los datos de la planta Identifique qu datos faltan y determine de dnde podra

obtenerlos

Haga una lista de las posibles oportunidades de mejora del sistema de vapor que le gustara investigar

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SSST: Sistema de ejemplo Caldera nmero 1

Carbn

Purga Electricidad comprada Purga

Purga

Condensado del proceso Agua de reposicin

Condensado de la turbina Descarga al desage

Venteo

Caldera nmero 2 Fuel oil pesado (HFO)

Caldera nmero 3 Gas metano

Demanda elctrica del sitio

Indica la instalacin de un caudalmetro

Demanda de vapor de AP del proceso

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SSST: ejercicio prctico La planta (y el sistema de vapor) opera las 24 horas del da, los 365 das del ao. Hay tres calderas: de carbn, de fuel oil pesado y de gas metano Las calderas de carbn y de fuel oil pesado operan con una carga bsica (fija), mientras que la

caldera de gas metano responde a variaciones de la carga

Las cargas promedio tpicas corresponden al ~ 65-70 % de la capacidad total disponible La instrumentacin de la caldera se limita a la presin del cabezal y a la salida de vapor de la

caldera

Se hace el seguimiento de los costos mensuales de los combustibles de la caldera (carbn, fuel oil pesado y gas metano), pero no se los relacionan con el vapor ni con la tasa de produccin del producto

La eficiencia de la combustin de la caldera se mide semestralmente con instrumentos porttiles

En general, las superficies de transferencia de calor de los tubos de humos estn limpias Las superficies de los tubos de agua se limpian cada tres aos, aproximadamente Las calderas de carbn y de fuel oil pesado tienen economizadores de agua de alimentacin

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SSST: ejercicio prctico Los operadores purgan las calderas manualmente segn los resultados de las

mediciones diarias del total de slidos disueltos y de la conductividad

Hay un contratista externo que brinda un servicio mensual de tratamiento del agua de la planta

No se ha producido ningn problema con la regulacin de la presin de la caldera, con los niveles de agua ni con la calidad del vapor

No se sabe muy bien cuntas trampas de vapor hay en la planta. No se las revisa desde hace tiempo debido a la reduccin del personal de mantenimiento. Las trampas se revisan y se reparan o remplazan cuando aparecen problemas con la produccin

Los componentes del sistema de vapor se inspeccionan y se arreglan solo cuando los operadores de los procesos informan que hay algn problema

La recuperacin de condensado es de un 50 % en promedio, de acuerdo con la cantidad de agua de reposicin

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SSST: ejercicio prctico Durante una inspeccin en la planta se hicieron las siguientes

observaciones:

El aislamiento de las tuberas de distribucin de vapor y los componentes del sistema en las reas de los suministros pareca en buen estado

En el resto de la planta, haba varios tramos de tuberas de vapor y de vlvulas a los que les faltaba algunas pequeas partes de aislamiento

No se detect evidencia de golpes de ariete La planta no tiene un programa de gestin de fugas y se observaron

varias fugas pequeas

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SSST: instrucciones del ejercicio prctico Dada esta informacin de la planta, ingrese los datos en el SSST y

calcule los puntos de todas las secciones del SSST y del listado del resumen

En el caso de que le falten los datos para alguna de las preguntas, especifique cmo hara para obtenerlos durante una visita a la planta

A partir de los resultados del anlisis del SSST, haga una lista de acciones prioritarias para lograr que la planta conserve la energa

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SSST: resultados ejercicio prctico Resumen de los resultados del Steam Scoping Zool

Puntaje Puntaje

posible obtenido

Perfil del sistema de vapor 90 36

Prcticas operativas del sistema de vapor 140 70

Prcticas operativas de la planta de calderas 80 49

Prcticas operativas de distribucin, de usos finales y de recuperacin 30 22

Total de puntos del cuestionario de la Scoping Tool 340 177

Total de puntos del cuestionario de la Scoping Tool (%) 52,1 %

Fecha de realizacin 03/06/2012

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SSST: resultados del ejercicio prctico

Puntaje Puntos posible obtenidos

1. Perfil del sistema de vapor Costos del vapor (steam costs)

SC1: Medicin del costo del combustible para generar vapor 10 5

SC2: Tendencia del costo del combustible para generar vapor 10 5

ndices de referencia vapor/producto (benchmark) BM1: Medicin del ndice de referencia vapor /producto 10 0

BM2: Tendencia del ndice de referencia vapor /producto 10 0

Mediciones del sistema de vapor MS1: Medicin/registro de los parmetros energticos crticos del

sistema de vapor 30 21

MS2: intensidad de la medicin de los flujos de vapor 20 5

Puntos del perfil del sistema de vapor 90 36

Preguntas del Scoping Tool

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SSST: resultados del ejercicio prctico 2. Prcticas operativas del sistema de vapor

Mantenimiento de las trampas de vapor (steam trap)

ST1: Prcticas de mantenimiento de las trampas de vapor 40 8

Programa de tratamiento del agua (water treatment)

WT1: Tratamiento de Agua - garantizar la funcin 10 5

WT2: Limpieza de los depsitos en los tubos de humo y de agua 10 5

WT3: Medicin del total de slidos disueltos, tasas de purga de superficie/fondo 10 5

Aislamiento del sistema (insulation)

IN1: Aislamiento - planta de calderas 10 10

IN2: Aislamiento - Distribucin, usos finales, recuperacin 20 14

Fugas de vapor (leaks)

KL1: Fugas Vapor - Gravedad 10 8

Golpes de ariete (water hammer)

WH1: Golpes de ariete - frecuencia 10 10

Mantenimiento de la eficiencia de las operaciones del sistema de vapor

MN1: Inspeccin de los equipos importantes de la planta de vapor 20 5

Puntos de las prcticas operativas del sistema de vapor 140 70

30

SSST: resultados ejercicio prctico 3. Prcticas operativas de la planta de calderas

Eficiencia de la caldera (boiler efficiency) BE1: Medicin de la eficiencia de la caldera - frecuencia 10 5

BE2: Medicin de la temperatura de los gases fluidos, O2 y CO 15 9

BE3: Control del aire en exceso en la caldera 10 7

Equipo de recuperacin del calor (heat recovery) HR1: Equipo de recuperacin del calor de la caldera 15 3

Generacin de vapor seco (dry steam) DS1: Verificacin de la calidad del vapor de la caldera 10 10

Operacin general de la caldera (general boiler) GB1: Control automtico de la purga de la caldera 5 0

GB2: Frecuencia de alarmas de la caldera de nivel alto/bajo 10 10

GB3: Frecuencia de las fluctuaciones de vapor o presin de la caldera 5 5

Puntos de las prcticas operativas del sistema de vapor 140 70

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SSST: resultados ejercicio prctico 4. Prcticas operativas de distribucin, de usos finales y de

recuperacin Minimizar el caudal de vapor mediante vlvulas de alivio de presin

(Pressure relief) PR1: Opciones para reducir la presin del vapor 10 10

Recuperacin y utilizacin del condensado disponible (condensate recovery)

CR1: Recuperacin y utilizacin del condensado disponible 10 6

Usar condensado de alta presin para hacer vapor de baja presin (Flash steam)

FS1: Recuperacin y utilizacin del vapor evaporado sbitamente disponible 10 6

Puntos de las prcticas operativas del sistema de vapor 140 70

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SSST: Ejercicio prctico y pasos siguiente Perfil del sistema de vapor

Calcular de los costos y de la tendencia del vapor Relacionar los costos del vapor con la produccin y con el ndice

de referencia

Prcticas operativas del sistema de vapor Incorporar un programa de gestin de las trampas de vapor Investigar el aislamiento del sistema de vapor de la planta Investigar las causas por las que hay incrustaciones en las

tuberas de agua

Evaluar la necesidad de hacer inspecciones peridicas del equipo del sistema de vapor

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SSST: Ejercicio prctico y pasos siguiente Prcticas operativas de la planta de calderas

Calcular la eficiencia de la caldera y de la planta en su conjunto en relacin a la generacin de vapor y calcular la tendencia

Investigar el equipo de control del aire en exceso y del equipo de medicin en el sitio

Investigar los economizadores de agua de alimentacin Investigar la recuperacin de la energa trmica de la purga Mejorar el control de la purga de la caldera

Distribucin, usos finales y recuperacin Optimizar de la turbina de contrapresin Mejorar el retorno de condensado y de la recuperacin de vapor

evaporado sbitamente

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Puntos ms importantes / Acciones recomendades 1. Utilizar un enfoque sistemtico (anlisis de las

deficiencias, comparacin con las mejores prcticas) para identificar las oportunidades potenciales de ahorro de energa en el sistema de vapor

2. Se puede usar el Steam System Scoping Tool (SSST) del Departamento de Energa de los Estados Unidos para identificar esas oportunidades de mejora

3. Se puede conseguir gratuitamente en Internet. Viene en dos versiones

4. Tambin puede usarse el SSST como como cuestionario para recopilar informacin preliminar a nivel de la planta

5. Contiene veintisis preguntas y se necesita no ms de treinta minutos para completarlo

Nmero de diapositiva 1Sistema genrico de vaporMejores prcticas comunes - GeneracinMejores prcticas comunes - DistribucinMejores prcticas comunes - Usos finalesNmero de diapositiva 6Objetivos de la gestin del sistema de vapor:Minimizar el uso de vapor, las prdidas de energa, las emisiones de gas de efecto invernadero y, sobre todo, REDUCIR LOS COSTOS OPERATIVOS DEL SISTEMA DE VAPORConclusiones de la evaluacin del mercado de vapor en los Estados UnidosCules son las reas ms prometedoras para ahorrar energa y costos a partir del vapor?Use el Steam System Scoping Tool (SSST) del DOE de los EE. UU. para hacer una evaluacin inicial Descargarlo de: http://www1.eere.energy.gov/industry/bestpractices/software.htmlSteam System Scoping Tool (SSST) del DOE de los EE. UU.Steam System Scoping Tool (SSST) del DOE de los EE. UU.Usuarios del SSSTDos formatos de SSST disponiblesOrganizacin del SSSTObtencin de los datos que el SSST necesitaPasos para el uso del SSSTPasos para el uso del SSST (continuacin)SSST Scorecard - Resultados Interpretacin de los resultados del resumenInterprecin de la puntuacinSSST: ejercicio prcticoSSST: Sistema de ejemploSSST: ejercicio prctico SSST: ejercicio prctico SSST: ejercicio prctico SSST: instrucciones del ejercicio prctico SSST: resultados ejercicio prctico SSST: resultados del ejercicio prctico SSST: resultados del ejercicio prctico SSST: resultados ejercicio prctico SSST: resultados ejercicio prctico SSST: Ejercicio prctico y pasos siguiente SSST: Ejercicio prctico y pasos siguiente Puntos ms importantes / Acciones recomendades