del consultor ing. Victor Arroyo (1997)
A continuación se exponen formas prácticas de reducir la contaminación ambiental por residuos mediante mejoras en procesos, equipos, diseños y materias primas.
I. MEJORAS EN CALDERAS Y HORNOS.
Las mejoras enumeradas a continuación permiten ahorrar combustible y por lo tanto descargar una menor cantidad de gases contaminantes al ambiente.
1. Ajustar el exceso de aire para lograr una relación óptima aire / combustible.
Reducir y controlar el exceso del aire es una de las técnicas más efectivas para mejorar la eficiencia de calderas y hornos con inversiones que pueden se bajas a moderas dependiendo del sistema de control que adopte para mantener la relación aire-combustible en el nivel óptimo.
Los beneficios que pueden conseguirse al reducir el exceso de aire son los siguientes:
• Menores pérdidas de calor con el gas de chimenea.
• Mayor transferencia de calor por efecto del mayor tiempo de residencia de los gases al tener menor velocidad de desplazamiento.
• Mayor temperatura de llama o flama, con ello se incrementa la transmisión de calor radiante en la cámara de combustión.
• Reducción de las emisiones de gases contaminantes (NOx, SO2
El nivel mínimo de exceso de aire a emplear depende del combustible usado y del tipo de quemador disponible, el cual debe garantizar un suministro adecuado aire - combustible y permitir su regulación. Para el caso de residuales el nivel óptimo es de un 20 a 25% dependiendo de la eficiencia del quemador.
En las calderas pirotubulares, que son las más comunes, el ajuste del exceso de aire se efectúa modificando la posición de varillas y levas de los sistemas mecánicos de control, con ayuda de un analizador de gases, hasta conseguir una concentración de Oxigeno en el gas de chimenea del orden de 3,5 a 4%.
2. Reemplazar quemadores ineficientes.
El reemplazo de quemadores ineficientes, debido a su antigüedad o desgaste, por quemadores de alta eficiencia permiten reducir el nivel de inquemados y de exceso de aire a niveles muy bajos que se pueden conseguir con quemadores de tecnología de punta Debido a la reconversión al gas natural que se producirá a partir del próximo año, resulta entonces interesante analizar la posibilidad de reemplazar ya quemadores ineficientes por otros de mayor eficiencia preparados ya para quemar gas natural (duales); de esta manera adelantando la inversión en un nuevo quemador, se obtiene ahora mismo un ahorro quemando el mismo combustible y un mayor ahorro aún cuando se queme gas natural mas adelante.
3. Hacer mantenimiento del circuito de combustible.
El mantenimiento y limpieza de tanques, filtros, quemadores y los dispositivos de control, ayuda a lograr una combustión eficiente y con menor emisión de partículas y CO que son contaminantes. Esto es notorio en los quemadores que tienen boquillas obstruidas o gastadas, que a pesar de los altos excesos de aire, no pueden lograr una combustión adecuada, produciendo pérdidas a los usuarios.
4. Mantener limpias las superficies de intercambio de calor.
En el caso de las calderas la limpieza de los tubos, tanto en el lado del agua como de los gases, evita el derroche de combustible en virtud que ya sea el hendedura u hollín actúan como barreras a la transmisión de calor, por lo cual tiene que consumirse más energía para compensar las pérdidas.
5. Aislar tuberías de combustible.
Es muy común encontrar a la salida de los precalentadores de petróleo residual tuberías sin aislar, por lo cual, en especial en zonas de baja temperatura, el combustible no llega a la temperatura adecuada de atomización al quemador. Esto mayormente no se sabe porque los termómetros generalmente se instalan a la salida de los calentadores y los usuarios creen que en el quemador se tiene la misma temperatura. Para evitar ello es recomendable aislar las líneas de combustible especialmente a la salida de dichos calentadores.
II. BOMBAS.
1. Recuperar purgas y fugas de los sellos.
Los sellos son puntos donde fácilmente puede haber fugas de líquidos y gases contaminantes o no; pero que constituyen residuos que en muchos casos, especialmente los líquidos, pueden recuperarse sin dificultad. Las medidas típicas a tomar son el mantenimiento, uso de materiales de mejor calidad y el retorno del efluente al proceso.
2. Utilizar bombas sin sellos.
Las bombas sin sellos eliminan prácticamente el problema de las fugas, que implican pérdidas de productos y problemas ambientales ( p.ej. bombeo de soluciones de cianuro en plantas de concentrado de minerales ). Entre las bombas que no usan sellos se encuentran, por ejemplo, las bombas de diafragma y las magnéticas, cuyo uso debería considerarse.
III. INTERCAMBIADORES DE CALOR
Los intercambiadores de calor pueden se una fuente de residuos, especialmente si manejan productos sensibles de la temperatura. La mayor parte de las técnicas para minimizar residuos están asociadas con la reducción de las temperaturas de pared.
1. Usar vapor a la presión mas baja posible.
En algunas plantas hay tendencia a usar vapor a la presión de generación, lo que no siempre es lo más conveniente. Usando vapor a la presión mas baja posible, compatible con la temperatura deseada, no sólo se consigue evitar los recalentamientos; sino también incrementar la transmisión de calor latente con lo cual el calentamiento es también más rápido, esto se consigue usando simplemente válvulas reductoras de presión.
2. Usar termocompresores.
Otra forma de reducir la presión de vapor (y por lo tanto la temperatura) es mediante el uso de temocompresores; con lo cual es posible también recuperar a la vez vapores exhaustos de baja presión, significando ello un ahorro de combustible en caldera y menores emisiones de gases. ver figura arriba.
Un termocompresor, que es un dispositivo económico, trabaja con el principio del eyector combinando vapores de alta y baja presión para producir un vapor de presión intermedia con la temperatura deseada. Los termocompresores utilizan vapor como fluido motriz y succionado para recuperar energía de vapor pobre. Su construcción es sencilla y tienen dimensiones pequeñas. Entre sus principales aplicaciones, encontramos los evaporadores o los cristalizadores (Industria Alimentaria).
3. Calentar gradualmente en etapas.
Esta técnica es recomendable para el calentamiento de fluidos muy sensibles al calor, por efecto del cual puede sufrir degradación y constituir un residuo. Una forma gradual de calentamiento podría ser, por ejemplo, calentando primero con calores residuales, luego con vapor de baja presión y finalmente con vapor de alta presión.
4. Usar tubos resistentes a la corrosión.
Partiendo de la premisa que las superficies de tubos corroídos se ensucian más rápidamente que los tubos sin corroer, lo cual trae los problemas antes mencionados; es recomendable el uso de materiales con propiedades más resistentes a la corrosión en ciertas aplicaciones.
IV. SISTEMAS DE TUBERIAS.
En los sistemas de tuberías también es factible minimizar los residuos mediante diversas medidas que comprenden básicamente cambios de diseño y buenas prácticas de operación.
1. Recuperar corrientes de desecho individuales.
En la mayoría de las plantas los efluentes residuales de las diferentes áreas de proceso se colectan en una sola troncal que finalmente se descarga a la red pública de desagüe, previo tratamiento primario en el mejor de los casos.
En estas situaciones es recomendable estudiar individualmente cada efluente con miras a reciclarlo o reutilizarlo en otras aplicaciones, dependiendo de la naturaleza de las impurezas contenidas, antes de mezclarlas con otras corrientes que la hacen irrecuperable.
En algunos casos las efluentes no requieren ningún tratamiento para reutilizarlo, como por ejemplo las aguas de enjuague de los ablandadores de resinas ciclo sódico. En otros casos es necesario un tratamiento primario solamente, como filtrado, decantado, etc., que en muchos casos se justifica por los ahorros a lograrse y por la menor carga de contaminantes descargados.
2. Evitar almacenar fluidos calientes
Cuando se manejan productos líquidos sensibles al calor, estos tienen que enfriarse antes de ser almacenados y posteriormente calentados para su uso. En estas circunstancias es recomendable simplemente conectar la línea que lleva el producto no al tanque; sino a la succión de la bomba, tal como se muestra en la Fig. 3 Con ello se ahorra energía para el calentamiento del producto. Hay que asegurarse que la bomba pueda manejar fluidos calientes para evitar el problema de cavitación
3. Eliminar fugas.
Las fugas en tuberías no sólo implican pérdidas de material; sino también, dependiendo del tipo de material; contaminación ambiental, especialmente cuando el fluido no puede verse ni olerse.
En el caso de las fugas de vapor también se producen pérdidas energéticas por el mayor consumo de combustible que finalmente se traduce en una mayor cantidad de gases emitidos y mayores costos de generación de vapor.
Una manera de cuantificar las fugas es determinando la cantidad de materias primas que deben comprarse para reponer las pérdidas (p.ej. la cantidad de refrigerante que debe reponerse).
La recomendación es obvia, eliminar las fugas efectuando manteniendo o prevenirlas usando mejores materiales en tuberías, empaques y accesorios, opcionalmente puede recurrirse al recubrimiento interno de tubería con materiales mas baratos.
4. Recuperar productos ventilados.
Es frecuente encontrar en las plantas tanques y otros recipientes donde se ventea a la atmósfera vapores de materiales volátiles, y cuando no vapor de agua (vapor flash), que pueden ser fácilmente recuperados para reutilizarlos en el mismo proceso u otros usos.
En el caso de vapores de líquidos volátiles, basta con un condensador de serpentines enfriados por agua instalado en línea, o un extractor que los aspire y luego los descargue en una pequeña torre de lavado.
En el caso de vapor de agua; si es de muy baja presión, puede recuperárselo en una torre donde se pone en contracorriente con un spray de agua fría, con lo cual se condensa y obtiene finalmente agua calienteBibliografía: Ponencia del IX Congreso de Mantenimiento- Lima 1997
Ing. Victor Arroyo Ch.
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