Conversión a Gas Natural del sistema de calcinación de un horno que utiliza como combustible carbón mineral y petróleo en una planta de cemento

Abstract

La experiencia de formar parte de una de las empresas líderes en la fabricación de cemento me ha permitido adquirir una visión amplia de la importancia de la integración de diversas ramas de la ingeniera como la mecánica, electrónica y el control de procesos. Esta integración está siendo demostrada en las innovaciones que la compañía, Cementos Lima S.A., ha realizado en la adaptación de su Sistema de Calcinación, que usaba principalmente carbón y petróleo, a un sistema basado en Gas Natural, lo cual optimiza considerablemente la productividad y el impacto ambiental de las operaciones. La necesidad de utilizar gas natural en el Sistema de Calcinación se hizo mayor al elevarse los costos del carbón y petróleo, que eran los principales combustibles en el proceso productivo, juntamente con la oportunidad de aprovechar el suministro de gas natural de Camisea y minimizar el impacto ambiental de los gases producto de la combustión. Dada la importancia del cemento como base de la industria de la construcción y siendo esta una de las principales actividades productivas del País, y asimismo considerando la maquinaria y tecnología especializada que se requiere en su proceso productivo, he decidido desarrollar este trabajo de manera que pueda mostrar la sinergia e integración de las tecnologías mecánicas, electrónicas y del control de procesos en la implementación del Sistema de Calcinación para usar Gas Natural como combustible principal en reemplazo del carbón mineral y petróleo en una de las principales Plantas Cementeras del Perú . En el primer capítulo presentamos la introducción del presente informe en el cual se detallan los antecedentes de la empresa, la justificación, el objetivo, las definiciones y los alcances y limitaciones del informe. En el segundo capítulo veremos el Estado Situacional Inicial del Sistema de Calcinación de clinker antes de realizarse la modificación. Se describirán las condiciones y necesidades de la Demanda de Producción que son las que han generado la necesidad de optimizar el Sistema de Calcinación. Se describirán el Sistema de calcinación en la Torre de Precalentamiento, así como el Sistema de Calcinación del Horno Rotario, el Quemador Swirlax de diseño Flsmith. Conjuntamente se describirá el Sistema de Alimentación de Carbón y de Petróleo para los calcinadores de Carbón y Petróleo de la Torre Pre-calentadora y del Quemador Principal. En el tercer capítulo describiremos el Sistema de Calcinación Propuesto para la optimización del Sistema de Calcinación Inicial, en el cual ahora se usará Gas Natural como combustible principal. Para tal efecto haremos mención del suministro de Gas Natural a la Planta de Producción de Atocongo y se describirán en detalle los Sistemas de Regulación de Presión, Premezclado, Sistema de Cierre Rápido de Gas y Quemador Duoflex DBC, patente de diseño Flsmith. En el cuarto capítulo mostraremos la Implementación del Sistema de Calcinación a Gas Natural en el Horno principal en detalle y una mención a los sistemas ubicados en la Torre Precalentadora, los cuales son similares al descrito en el principal. Se mostrará el Sistema de Control y de Interface con el Sistema de Operación de la planta para el óptimo desempeño del Sistema de Calcinación Instalado. Asimismo, dada la criticidad de la operación, procedimiento de encendido detallaremos las consideraciones necesarias para la prevención de los riesgos. En el quinto capítulo se describirán los resultados de la Implementación del nuevo sistema. Se describirán los beneficios operativos y los beneficios ambientales de la performance con el sistema en funcionamiento. En el sexto capítulo describiremos la evaluación económica en donde se detalla la inversión de la compañía en la adquisición, implementación y puesta en marcha del nuevo sistema y el análisis del Flujo de Caja. Finalmente, se muestran las conclusiones, bibliografía, planos y apéndices necesarios para la adecuada presentación y justificación de este presente informe.