Sistema de automatización de un caldero de 30 BHP para el mejoramiento de la eficiencia energética utilizando variables termodinámicas

Abstract

La presente tesis se desarrolló dentro de un proyecto de investigación el cual consistió en implementar un sistema de control de la purga de fondos al caldero pirotubular presente en el Laboratorio de Operaciones Unitarias de la Facultad de Ingeniería Química y Textil - UNI para mejorar el aprovechamiento del calor generado por la combustión del Diésel 2 y que es transferida al agua en el interior de la caldera. Se desarrolló un sistema de control automático, software de simulación para el mejoramiento de la eficiencia, que está conectado por un sistema electrónico de secuencia de operación del caldero. Todo lo desarrollado beneficia a mediano y largo plazo, en gran medida a la formación académica y a la capacitación de los estudiantes. Los resultados de esta tesis pueden ser llevados al área industrial para su posterior implementación, de esta manera mejorará tanto el aprovechamiento energético en una empresa, así como un ahorro económico. En el tema medioambiental se ve una gran mejora, al reducir las emisiones de contaminantes debido a una mala combustión y el impacto energético al ambiente se reduce, contribuyendo a mitigar los efectos que el calentamiento global causa en el Perú y el mundo. En los primeros dos capítulos abordamos la importancia de los calderos pirotubulares en la industria peruana y las consecuencias de su uso. Los conceptos previos sobre calderas son citados en el Capítulo 11. En el Capítulo III se desarrolla el tema de Tecnología de la Combustión el cual nos describe el proceso en la cual una caldera genera la energía para la producción de vapor y los gases que se generan debido a la combustión. El Capítulo IV se realizó un Análisis Energético y Exergético de la Caldera, obteniéndose un a eficiencia energética y exergética del 84, 16 % y 46,32 % respectivamente. El Capítulo V describe los conceptos usados para la automatización del sistema de purga del caldero. El Capítulo VI muestra las mediciones realizadas en el agua de purga sin ingreso de agua a la caldera y mientras se bombea agua a la caldera, los gases de combustión. Finalmente se detalla la programación del microPLC utilizando el lenguaje Ladder. En el Capítulo VII se ve el análisis económico donde se observa la viabilidad de implementar este proyecto en una industria. Finalmente, en el Capítulo VIII tenemos las conclusiones y recomendaciones finales de esta tesis. En los Apéndices están los cálculos y la información necesaria para la realización de esta tesis.