CASO PRÁCTICO DE APLICACIÓN SMARTWATCH:
Incremento de eficiencia energética y reducción de emisiones de CO2 en refinerías de REPSOL (España).
ANTECEDENTES
Las instalaciones industriales utilizan vapor en procesos de calentamiento. Los purgadores son válvulas automáticas encargadas de eliminar el condensado del flujo de vapor para mantener la eficacia del proceso de intercambio de calor. Una planta petroquímica puede disponer de varios cientos o miles de purgadores, cada uno de las cuales es susceptible de presentar fugas de vapor a lo largo del tiempo; en promedio entre 15 - 25 % de ellos están fugando y estas fugas pueden reducirse hasta 5 - 10 % con programas apropiados de inspección y mantenimiento.
La verificación manual de purgadores en refinerías de petróleo requiere varias semanas o meses de trabajo y experiencia del personal de inspección; por ello, sólo se realiza semestral o anualmente. Así, el tiempo que media entre la aparición de las fugas y su detección y reparación es de 3 a 4 meses; situación que genera enormes pérdidas de energía.
Con el elevado precio de la energía el coste del vapor en Europa es 25 - 30 Euros/Tm; cada purgador fugando produce una pérdida entre 6000 y 9000 Euros/año. Así, los purgadores en una planta de proceso generan pérdidas de energía valoradas en cientos de miles de Euros/año. En refinerías, con miles o decenas de miles de purgadores instalados, estas fugas elevan las pérdidas de energía a varios millones de Euros/año y generan miles de Tm/año de emisiones atmosféricas de C0 2 .
Existen aplicaciones donde el funcionamiento de las purgadores es muy crítico (por ejemplo, traceado en Unidades de Azufre); en ellas no sólo es necesario detectar fugas de vapor sino controlar la eficiencia energética de los purgadores y la presurización de colectores de retorno de condensado.
La Unión Europea (UE) en 2006 adoptó medias legislativas (Directiva 2006/32/CE, entre otras) sobre la eficiencia del uso final de la energía y los servicios energéticos, estableciendo la necesidad de utilizar las mejores tecnologías disponibles para ahorrar energía, incrementar la eficiencia energética y reducir la emisión de gases de efecto invernadero.
SOLUCIONES
En 1996 BiTherm patentó internacionalmente el primer purgador inteligente así como el sistema SmartWatch de detección remota de fugas y monitorización de purgadores. Ambos soluciones pueden considerarse MTD (Mejor Tecnología Disponible) para cumplir las Directivas Europeas al permitir alcanzar los siguientes objetivos:
• Detectar inmediatamente cualquier fuga interna o externa de vapor.
• Monitorizar el rendimiento energético de purgadores.
• Monitorizar la presión de la red de vapor.
• Monitorizar la contrapresión de la red de retorno de condensado.
CASO PRÁCTICO
Una refinería Española con más de 23000 purgadores sufría frecuentes problemas operativos en sus Unidades de Azufre debido a problemas en su red de retorno de condensado y a la existencia de fugas internas y externas en sus purgadores de vapor.
Se identificaron las causas del problema y se analizaron posibles soluciones, optando por instalar purgadores bitermostáticos inteligentes BiTherm SmartWatchWeb, debido a que en aplicaciones de traceado, según la termodinámica, los purgadores bitermostáticos ofrecen un rendimiento energético 8 % superior a otros tipos de purgadores (termodinámicos, cubeta invertida, boya, etc.).
Con la solución adoptada, cada purgador incorpora sensores externos de ultrasonido y temperatura; un 10 % de ellos incorporan además sensores de presión y contrapresión. El sistema de monitorización SmartWatch recoge toda la información en un servidor Web accesible al personal de planta; adicionalmente los servicios energéticos contratados realizan todas las reparaciones necesarias, resolviendo cualquier incidencia detectada por el sistema SmartWatchWeb en menos de 24 horas.
La optimización energética de la red de estaciones de purga de dichas Unidades ha sido posible gracias a las características constructivas y funcionales de los purgadores Bitherm instalados, pues disponen de válvula de presión equilibrada y dispositivo de ajuste externo en marcha. Por tanto, la solución adoptada es no invasiva tanto en monitorización como en reparación, logrando al mismo tiempo un considerable ahorro de mantenimiento.
Los resultados obtenidos en ambas Unidades de Azufre han sido los siguientes:
Estaciones de purga monitorizadas |
962 |
unidades |
Inversión realizada |
1.656.210 |
Euros |
Reducción de fugas de vapor |
7,73 |
Tm/h |
Reducción de emisiones de CO 2 a la atmósfera |
19.637 |
Tm/año |
Ahorro de energía (calculado a 25 €/Tm) |
1.692.870 |
Euros/año |
Ahorro por reducción de emisiones de CO2 |
490.925 |
Euros/año |
Ahorro total |
2.183.795 |
Euros/año |
Periodo de amortización |
9,1 |
meses |
CONCLUSIÓN
La solución adoptada en dicha refinería para incrementar la eficiencia energética de la red de vapor en sus Unidades de Azufre ha cumplido los siguientes objetivos:
• Total cumplimiento de las Directivas Europeas sobre eficiencia energética.
• Ahorro total (energía y CO 2 ): 2,18 millones de Euros/año.
• Rápida amortización de la inversión: 9,1 meses.
• Mejora de condiciones de seguridad en las Unidades de Azufre.
• Mejora de operación de las Unidades de Azufre.
A la vista de los buenos resultados, actualmente REPSOL está instalando purgadores inteligentes BiTherm SmartWatch en sus plantas de recuperación de azufre cuando esto contribuye al uso eficiente de la energía y, con ello, al cumplimiento de las Directivas Europeas.