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REDUCCION DEL IMPACTO AMBIENTAL DE CALDERAS BAGACERAS
Mg. Ing. Jorge Eduardo Esquerre Verástegui
Sección de Post Grado de la Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Universidad Nacional del Callao
tener un ahorro considerable de dinero y de
mejora ambiental.
Resumen
El material particulado es uno de los mayores
problemas en cuanto a contaminación
atmosférica se refiere, y aunque el uso de
calderas bagaceras representa un impacto
Positivo sobre la contaminación global por
producir energía con un biocombustible, a nivel
local, la cenizas provenientes de la combustión
de bagazo pueden provocar una gran
contaminación que puede ser incluso más
dañina que la contaminación producida por la
quema de combustibles fósiles.
En la agroindustria azucarera Peruana, muchas
de sus maquinarias son mayormente obsoletas,
incluso equipos de más de 50 y 70 años, con
calderas adaptadas que utilizan a discreción el
mismo combustóleo, bagazo lleno de humedad
que provoca una pesada contaminación del aire,
como claro ejemplo se estima que la producción
de azúcar de los ingenios del país utilizan más
de un 60 % el bagazo como combustible,
también se sigue quemando en campos la caña
sin invertir en tecnologías que disminuya el
daño ecológico.
Con respecto a las variables de porcentaje de
ceniza del bagazo y el poder calorífico del
bagazo se observa que cuando las emisiones se
incrementan,
también
lo
hacen
las
concentraciones de los receptores, a diferencia
de lo que sucede con las variables de operación
de la caldera. Esto se debe a que para el
porcentaje de ceniza, su cambio no afecta de
forma significativamente al flujo de gases de
chimenea; con el poder calorífico del bagazo se
obtuvo que cuando se producen menos
emisiones, también se reduce el flujo de gases
por lo en ambos casos, la tendencia a crecer o
decrecer que llevan las emisiones, también lo
llevan las concentraciones en el mismo sentido.
El presente trabajo está basado en:
-
-
-
Una de las formas de reducción del impacto
ambiental de calderas bagaceras es mediante el
secado de bagazo lo que reducirá el material
particulado que se emite por la chimenea. Este
secado se realizará con los gases efluentes de la
chimenea de la caldera para reducir la humedad
del bagazo con la consecuencia de disminuir el
uso de combustibles adicionales y de esta forma
-
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Monografía “impacto ambiental de la
actividad Azucarera y estrategias de
mitigación” Presentada por Morales
Trujillo Javier.
Revista Industrial y Agrícola de Tucumán
Tomo 82 (1-2): 17-25; 2005 “Inyección de
aire secundario caliente en calderas de
vapor bagaceras y su influencia en el
rendimiento térmico” Presentado por
Marcos A. Golato, Gustavo Aso, Dora Paz
y Gerónimo J. Cárdenas.
“Las calderas de los ingenios azucareros y
la austeridad Económica” Presentado por
Ing. William A. Manso Hernández.
“Aplicación del método energético para
determinar
pérdidas
separadas
e
irreversibilidades en calderas bagaceras”
Presentado por: Marín Hernández J.J.,
González Petit-Jean M.L., Mestizo Cerón.
Rev. Ind. y Agríc. de Tucumán Tomo 88
(2): 41-49; 2011 “Rendimiento térmico de
calderas bagaceras modernas en Tucuman,
Argentina“ Presentado por Federico J.
Franck Colombres, Marcos Golato, Walter
D. Morales, Carolina Cruz y Dora Paz.
Palabras clave: Limpieza, energía, material
particulado, caldera bagacera.
MATERIALES Y METODOS
A) Paz, Octaviano y Cárdenas efectuaron un
análisis sobre una caldera bagacera Acuotubular
que produce 80 t/h de vapor a 21 ata y 320°C,
equipada con un calentador de aire con área
total de intercambio de 2715 m2, del tipo de
caldera que existe en la industria local. La
caldera opera con un factor de dilución de 1.8 y
la temperatura de los gases de chimenea de
180°C, el aire ingresa al calentador a 30°C y
sale entre 190 y 200 °C, los gases de chimenea
se enfrían desde 290°C hasta 180°C.
FUNDAMENTO TEÓRICO
En general los generadores de vapor que utilizan
como combustible productos o residuos
vegetales, tienen tendencia a arrojar junto con
los gases de combustión partículas sólidas sin
quemar o parcialmente quemadas, producto del
diferente tamaño de las mismas y de los
elevados niveles de humedad que suelen
presentar dichos combustibles. Las calderas
bagaceras de nuestro país no escapan a este tipo
de problema, agravado por que en su mayoría
son antiguas y carecen de un buen sistema de
mantenimiento y limpieza de los gases de
chimenea.
En diversos países azucareros del mundo
existen normas que regulan la cantidad de
partículas que se permite puedan arrastrar los
gases de combustión de calderas bagaceras.
El presente trabajo pretende presentar algunos
resultados obtenidos al respecto, aprovechando
una tecnología estudiada en los últimos años,
como es el secado del bagazo, para reducir el
impacto ambiental de las emisiones gaseosas de
calderas.
Se plantea usar los gases de combustión de la
chimenea para reducir la humedad del bagazo,
en vez de usar algún combustible adicional, con
lo cual se incrementa la eficiencia de calderos
antiguos y se logra un ahorro con el gas
producido, así mismo como los gases de
combustión no son enviados directamente a la
atmosfera, se reduce mucho las partículas
emitidas a la atmosfera, desde alrededor de
4500 mg/m3 a menos de 300 mg/m3 (Silva Lora
et al 2000).
Evaluaron el secado del bagazo empleando
todos los gases de chimenea, analizaron técnica
y económicamente diferentes opciones,
comparando esta nueva aplicación del secado de
bagazo frente a los lavadores de gases
tradicionales,
obteniendo
los
siguientes
resultados.
Conclusiones
- La metodología de cálculo propuesta resultó
apropiada para abordar este tipo de problemas.
- El calentamiento del aire secundario de la
caldera permite mejorar la combustión en la
misma, ya que se obtiene un mejor equilibrio
térmico del hogar al ingresar el aire con una
cierta energía. Esta energía es aprovechada para
mantener una alta temperatura, de manera de
asegurar las reacciones y la no formación de
hollín.
- La inyección de aire secundario,
convenientemente
distribuido,
crea
la
turbulencia necesaria para mezclar íntimamente
el aire con el combustible, aumentando además
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el tiempo de residencia de las partículas en
suspensión en el interior del hogar. Esto
contribuye a la combustión completa de dichas
partículas, disminuyendo los inquemados y
obteniendo menores emisiones por la chimenea,
lo que reduce el impacto ambiental.
- Para el caso analizado, precalentar todo el aire
secundario que ingresa al hogar de la caldera,
redundó en múltiples beneficios respecto a la
caldera original: aumento de 1,62 puntos en el
rendimiento térmico de la caldera, mejora del
índice de generación de vapor en un 2,27% y
reducción en el consumo de bagazo (2,45%) y
del aire primario para la combustión (3,55%).
- Con respecto a la temperatura de los gases de
combustión que salen por la chimenea, se
obtuvo una reducción de la misma
aproximadamente en un 11,95%. En cuanto a la
superficie adicional requerida para precalentar
todo el aire secundario, asciende en este caso a
291,5 m2, aproximadamente un 39,8% más de
superficie que la actualmente instalada.
- Es importante mencionar que el efecto
favorable de la inyección de aire secundario
caliente se manifiesta significativamente cuando
se aplica en calderas bagaceras de mayor
envergadura a la considerada en el presente
trabajo
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. William A. Manso Hernández. Las Calderas
De Los Ingenios Azucareros Y La Austeridad
Económica. Sept de 2010.
2. Manso, W. Brief Notes on Removal of
Particulate Matter from Bagasse Flue Gases,
Reporte para F. C. Schaffer & Associates. Sept
de 2007
3. Manso, W., Instalación de Quemadores para
Derivados del Petróleo en Calderas Bagaceras.
Notas. Reporte para Clientes, Consulta y
Diseño, Enero de 2007.
- Con la inyección de aire caliente disminuyó el
consumo de bagazo en 426,53 kg/h,
aproximadamente un 2,45% del bagazo total,
equivalente a 71,3 Nm3/h de gas natural. Al
considerar una zafra de 150 días, se obtuvo un
ahorro de 256.680,0 Nm3 en combustible
adicional, que representa un equivalente en
dinero a 77.004,0 $/zafra.
4. Morales Trujillo Javier. Impacto
Ambiental De La Actividad Azucarera Y
Estrategias De Mitigacion. 2011.
5. José Orellana; José Rivas; Julián Vélez.
Modelo de Dispersión de Material Particulado
Generado en Calderas Bagaceras. 2009
6. Dora Paz; Mario Octaviano; Gerónimo
Cárdenas. Reducción del impacto ambiental de
calderas bagaceras mediante el empleo del
secado de bagazo. 2001
- Considerando para el calentador un costo de
200,0 $/m2, la inversión en 291,5 m2 se pagaría
en 113,6 días de zafra.
- El calentamiento del aire de turbulencia es
recomendable para los casos en que la cantidad
de aire insuflado por las toberas, en relación con
el aire total que ingresa a la caldera, es superior
al 15%. Para valores inferiores, el efecto del
enfriamiento del horno no resultaría tan
significativo debido a las altas temperaturas que
reinan en el hogar de la caldera.
7.
Cynthia Mercedes Ruiz Labourdette.
Análisis Energético De Caldera Bagacera Marca
Babcock & Wilcox: Propuesta De Instalación
De Economizador. 2012
8. Dora Paz; Mario Octaviano; Gerónimo
Cárdenas; Marcos Golato y Gustavo Aso.
Inyección de aire secundario caliente en
calderas de vapor bagaceras Y su influencia en
el rendimiento térmico. 2005.
3
9. Marín Hernández J.J.*, González Petit-Jean M.L.,
Mestizo Cerón J.R. Aplicación Del Método
Exergético Para Determinar Pérdidas Separadas E
Irreversibilidades En Calderas Bagaceras. 2007.
10. A.J. Benítez, Método Termo económico
Aplicado a Nuevas Soluciones Energéticas para
la Industria Azucarera, Tesis Doctoral, Facultad
de Mecánica, Universidad de Matanzas,
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