Ao de la Promocin de la Industria Responsable y del Compromiso ClimticoUNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA

FACULTAD DE INGENIERAESCUELA ACADMICA PROFESIONAL DE INGENIERA MECNICAI UNIDADTema:Evaluacin tcnica, econmica y financiera sobre la conversin a Gas Natural en Calderas Pirotubulares que usan Residual de Petroleo En El Sector Pesquero.Estudiante:ULLOA CHANG, LuisLANDAURO VILLANUEVA, DannyCHU ACEVEDO, Csar

Docente:Ing. AREVALO DAZA

Curso:Ingeniera Econmica y Financiera

Ciclo:X 2014 II

Nvo. Chimbote, Noviembre del 2014Objetivos del proyecto:Objetivo Principal:1. Seleccionar el combustible ms adecuado para su uso en calderas pirotubular nuevas en una empresa pesquera en Chimbote.2. Lograr Proponer una nueva forma de consumo del combustible utilizado y mejorar el rendimiento de las calderas Pirotubulares en las pesqueras en Chimbote.Objetivos Secundarios:1. Reducir costos (costo variable de combustible y costo fijo de operaciones).2. Evitar el efecto invernadero y minimizar la generacin de Gases Contaminantes.3. Optimizar el consumo de combustible.

Justificacin:Las calderas piro-tubulares generan de 100 a 30.000 Kg/h con presin hasta 30 Kgf/cm. En las calderas piro-tubulares los gases caliente provenientes de la quema de combustible pasan por tubos inmersos en agua. Los tubos calientan el agua, formando vapor. Ese tipo de caldera tiene construccin ms simplificada respecto a la distribucin de tubos, y pueden ser clasificadas en verticales y horizontales.Se desea comparar el beneficio de usar combustible GN o RESIDUAL 500 en calderas Pirotubulares nuevas, en una empresa pesquera en la ciudad de Chimbote, por tal motivo proponemos un estudio de mercado y un anlisis de cul de estos dos combustibles (GN o RESIDUAL 500) es el ms beneficioso en trminos econmicos en el momento de la produccin de vapor en las calderas; tambin si es el ms adecuado para el funcionamiento en estas calderas. Sabemos que hoy en da se da conocer entre otras cosas las ventajas del gas natural con respecto a los combustibles buscando el mejoramiento del parque trmico industrial y de la competitividad de las empresas como el ahorro econmico e independencia de suministro de energa del exterior, y para la nacin el ahorro energtico, econmico y mejora del medio ambiente; esto se contrastara en el estudio en campo, con datos y cuadros estadsticos apoyndonos en las tarifas dadas por OSINERG y ex Planta PETROPER.

Cronograma de Actividades:Tabla 1.- Cronograma de actividades.ACTIVIDADESFECHADURACIONSEC.

APreparacin del proyecto03-09-141 semana1

BEstudio de mercado10-09-142 semanas2

CInformacin sobre las TEA24-09-141 semana3

DEstudio tcnico0109-142 semanas4

EInversin y financiamiento15-10-142 semanas5

FEvaluacin del proyecto5-11-141 semana6

GEvaluacin econmico y financiero16-11-141 semanas7

HElaboracin del informe27-11-142 semanas8

IEntrega del proyecto28-11-142 semanas9

Grfico 1.- Representacin de actividades en Gantt.REPRESENTACIN GRFICA DEL GANTT

ActividadSEMANAS

1234567891011121314

A

B

C

D

E

F

G

H

I

MARCO TEORICO:La caldera es una mquina o dispositivo diseado para generar vapor. Este vapor se genera a travs de una transferencia de calor a presin constante, en la cual el fluido, originalmente en estado lquido, se calienta y cambia su fase.Las calderas Pirotubulares son aquellas en las que los gases de la combustin circulan por el interior de los tubos y el lquido se encuentra en un recipiente atravesado por dichos tubos. Son de aplicacin principalmente cuando la presin de trabajo es inferior a los 22 bar.

Fig. 1.- Vista en corte lateral de una caldera pirotubular.Por su diseo, tienen un gran volumen de agua, por lo que suelen estar la totalidad de las mismas, dicho volumen de agua permite adaptarse mejor a las variaciones de la instalacin que las calderas acuotubulares.

Fig. 2.- Partes funcionales de una caldera Pirotubular.Partes de la Caldera Pirotubular que realizan la combustin son: El quemador es el principal componente para la combustin del petrleo y delgas natural. Sirven para recuperar el calor dentro de los gases de la combustin. En los generadores industriales de vapor, el quemador hace ingresar combustible y aire a la cmara de combustin de una manera que asegure una combustin segura y eficiente mientras la caldera se encuentra en plena capacidad.

Fig. 3.- Representacin grfica del interior de un quemador industrial.La utilizacin del gas natural asimismo simplifica la relacin combustible-quemador reduciendo el uso de bombas, calentadores, tanques de almacenamiento y otros, como se ver en el siguiente grfico:

Fig. 4.- Representacin de la flama de un quemador industrial.

Quemadores a combustible lquido:Instalacin de Combustibles Lquidos

Quemadores a gas natural:Instalacin Tpica de Gas Natural

Si queremos seguir con una poltica economizadora y de incremento en la eficiencia, podemos considerar adems el uso de economizadores, el cual es un intercambiador de calor, que recalienta el agua de alimentacin a una temperatura aproximada a la temperatura de saturacin del agua dentro del tambor de vapor. Este equipo permite mejorar la eficiencia total hasta el 1%, por cada 10 u 11F de incremento en la temperatura del agua.Propiedades de algunos CombustiblesTabla 2.- Precios equivalentes de los combustibles.CombustiblePoder Calorfico Precio(US$/gal)Precio equivalente (US$/MMBTU)

Diesel131.0362.619.88

Kerosene127.0602.822.06

Residual 6143.1501.5911.15

Residual 500143.4211.5410.76

GN seco**1 000 Btu/4.76

*Precio ex Planta PetroPer (vigente al 31-05-08)** Precio estimado Osinergmin (precio del gas + transporte y distribucin), no incluye impuestos.Tipo de cambio: S/. 2.8/US$

Los valores tpicos de Rendimiento de Combustin y de Quemado, considerando el exceso de aire operacional comnmente utilizado, son los siguientes:Tabla 3.- Comparacin del Residual R500 y GNResidual 500Gas NaturalResidual 500Gas Natural

Carga mnimaCarga mnimaCarga mximaCarga mxima

%4.63.94.12.8

%12.49.512.810.1

ppm10 0170

ppm34914310

ppm2634829854

IB3050

T gases185196.7215202

Eficiencia de Comb.81.891.180.391.6

Tabla 4.- Rendimiento de diferentes combustibles.CombustibleRendimiento de combustinRendimiento de quemado

Gas natural95-9898-99

Residual 50070-7793-95

Gas licuado95-9898-99

Disel 280-8393-95

Procesamiento del Gas Natural y Residual 500 Tabla 5.- Propiedades del Gas NaturalPropiedades del Gas NaturalUnid.MnimoMximo

Cantidad

Lmite explosivo inferior (% de gas en aire)4.55

Lmite explosivo superior (% de gas en aire)1315

Densidad ( )0.753

Poder Calorfico ( )9.032

Cp [presin constante] ( )8.57

Cv [volumen constante] ( )6.56

Poder Calorfico Bruto en base seca [Mtodo ASTM-D1826] ( )35.32

Peso Especfico ( )0.808

Potencial calorfico superior [15C y 1atm] ()10.69

Potencial calorfico inferior [15C y 1atm] ()9.3009.600

( )962.1

Densidad relativa (aire = 1)8.5008.800

0.6180.625

cido Sulfhdrico [Mtodo D4468] .............6.1

Azufre (S) [Mtodo D4468]ppm.............4.4

.............358

Humedad [ASTM D1142 H Higrmetro]ppm.............200

.............112

NitrgenoDixido de Carbono[ASTM D1945] (%Vol.) . 3

Contenido de Licuables [ASTM D1945] ().0.059

Temperatura (K)232

Oxgeno [ASTM D1945] (%Vol.)0.5

Fig. 5.- Refinacin del crudo a diferentes hidrocarburos.Ventajas del Gas Natural: Ha reemplazado paulatinamente a otros combustibles porque: Es ms econmico que los combustibles lquidos (D-2, Residuales) Produce mejor combustin. Tiene poder calorfico elevado. Es menos contaminante del ambiente. Es menos agresivo en los equipos de combustin. No requiere almacenamiento (se entrega por tubera de manera segura y confiable). Es ms limpio en el manejo. Incremento de eficiencia de la caldera. Reduccin de costos de mantenimiento. Reduccin de demanda de vapor para atomizacin de combustible lquido. Reduccin de emisiones de contaminantes. Reduccin de costos operativos en planta.

Fig. 6.- Montaje e instalacin de una caldera industrial.

PETRLEO INDUSTRIALR 6.- Residual producto de la destilacin, la presencia de impurezas juega un juegan significativo papel en cuanto a eficiencia de combustin, contaminacin de productos y mantenimiento de equipos.Sus caractersticas se encuentran normalizadas: Requiere ser calentado, para bombeo (45C) y para atomizacin (110C). Su viscosidad no debe exceder los 300 SSF a 122F. Su poder calorfica es 7% mayor que del D2R 500.-Se le conoce comercialmente as a este residual, porque su viscosidad no debe exceder a los 500 SSF (Segundos Saybolt Furol), a la temperatura de 122F. La diferencia de este producto con el Petrleo Industrial N6 muy pequea, y normalmente, s se le adiciona un 5% de Petrleo Diesel N2 al Residual 500, podramos obtener un combustible con propiedades del Petrleo N6. Este combustible se obtiene o se prepara mezclando los residuales obtenidos de las diferentes operaciones de refinacin cuyas viscosidades son muy superiores a los 500 SSF a 122F, y los destilados ms ligeros, reduciendo de esta forma su viscosidad hasta viscosidades menores o iguales a 500 SSF a 122F como lo indican las normas vigentes.

Aplicacin Industrial Siendo su aplicacin netamente industrial, este residual es usado ampliamente en los equipos de produccin de energa (hornos y calderos).Sus caractersticas principales son: Su poder calorfico es mayor al R 6 en aproximadamente 6%, a pesar que su precio es el de menor costo en el mercado. Es necesario ser calentado en aproximadamente 5 10 C ms que el PR 6, tanto para su bombeo y su atomizacin. Sed debe tener cuidado en la operacin de combustin al igual que el R 6, ya que se tiene relativamente ms impurezas que este (aproximadamente 7%).Tabla 6.- Propiedades fsicas del R 500 y R 6.INSPECCIONESResidual 500Residual 6

Gravedad API14.3015.20

Cenizas % en peso0.080.07

Poder Calorfico BTU/gln151 700151 000

Azufre % en peso1.31.2

BSW % en Volumen0.100.10

Punto de inflamacin C110105

Punto de Fluidez C