INDICE INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 3 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA .................................................................. 5 1.1. Descripción De Planta: ......................................................................... 5 1.2. Descripción De Equipos Térmicos:..................................................... 10 1.3. Necesidad Del Cambio De Combustible: .......................................... 24 PROPUESTA DEL PROYECTO: .................................................................. 25 2.1. Recomendaciones para la conversión a Gas Natural:........................ 25 2.2. Consumos de Gas Natural: ................................................................ 35 2.3. Selección De Diámetro de Tuberías:.................................................. 40 2.4. Selección de Estación de Regulación y Medición a Instalar:.............. 47 2.5. Sistema Back - Up.............................................................................. 49 MEMORIA DE DISEÑO ................................................................................ 54 3.1. Referencias Normativas ..................................................................... 54 3.2. Especificaciones Básicas De Materiales Y Equipos ........................... 55 3.3. Criterios Generales de Instalación...................................................... 57 3.4. Selección De Equipos: ....................................................................... 58 3.5. Ejecución Del Proyecto ...................................................................... 65 PRESUPUESTO ........................................................................................... 68 4.1. Consumo y Costo Combustible .......................................................... 68 4.2. Consumo Actual De Gas Natural........................................................ 72 4.3. Ahorro en el 2005 por Quemar GN:.................................................... 73 1 CONCLUSIONES: ........................................................................................ 74 BIBLIOGRAFIA ............................................................................................. 75 ANEXO 2 INTRODUCCIÓN El presente trabajo tiene como objetivo fundamental el de estudiar la conversión de una Planta industrial, dedicada al sector alimenticio, que utiliza combustibles líquidos tradicionales y GLP a Gas Natural, con el fin de mejorar sus costos de producción y de ayudar a disminuir la polución ambiental. En el primer capítulo se hace una descripción actual de la Planta, se describen los principales productos que elabora, se detalla el consumo actual de combustible, y se describen los equipos a convertir para quemar Gas Natural. En el segundo capítulo representa la propuesta de conversión, dando a conocer con- sideraciones técnicas que se han tenido en cuenta para el dimensionamiento, selec- 3 ción de materiales y equipos de la red interna de gas natural y de los equipos de combustión. En el tercer capítulo se presenta la memoria de diseño del sistema propuesto, se brinda las especificaciones técnicas para la selección adecuada de la estación de regulación y medición (ERM) de la red de gas natural, de los trenes de válvulas y de los quemadores de los equipos de combustión. Se especifica también el sistema Back-Up para la generación de gas natural sintético. En el cuarto capítulo se determinan los costos de la conversión y el ahorro económico esperado al realizarse la migración de combustible líquido a gas natural. 4 INSTALACIÓN PARA GAS NATURAL NESTLÉ PERÚ S.A. CAPITULO 1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA La compañía siempre está en busca de ahorros, motivo por el cual al tener gas natu- ral en Lima, hace el estudio para ver si era rentable migrar al gas natural, dando posi- tivo el resultado de las evaluaciones, el tiempo de retorno de la inversión se estima en 6 meses, motivo por el cual se opta por comenzar a realizar los trámites de la conver- sión. 1.1. Descripción De Planta: Compañía: Nestlé Perú S. A. 5 La fábrica Lima D’onofrio, Nestlé Perú, está situada en la Av. Venezuela 2580, Lima Cercado. En ella se elabora productos alimenticios. La fábrica consta de seis (06) plantas, las cuales son: - Planta de Lácteos. - Planta de Helados. - Planta de Bebidas Instantáneas - Planta de Culinarios. - Planta de Golosinas. - Planta de Hojalatería En la planta de Lácteos se envasa leche evaporada, en dos presentaciones, de 410 gr. y 135 gr. En la planta de Helados, se elabora helados de crema y de agua. En la Planta de Bebidas Instantáneas se envasa café en sachet. En la planta de Culinarios se elabora ketchup, mostaza, y caldos. En la planta de Golosinas se elabora panetones, galletas, chocolates. En la planta de Hojalatería se elabora los tarros para leche y pasta de tomate. 6 Se muestra el consumo promedio de vapor por planta de producción, donde se ob- serva que el principal consumidor de vapor es la planta de lácteos, con un 58.66 %. CONSUMO ANUAL PROMEDIO DE VAPOR POR PLANTA EN KGR. CALDERAS HELADOS GOLOSINAS LÁCTEOS CULINARIOS GENERACION VAPOR 4,939,880 3,079,254 3,635,618 18,623,312 1,469,289 31,747,352.00 15.56% 9.70% 11.45% 58.66% 4.63% La planta cuenta con tres calderos para la generación de vapor saturado a 10 barg, los calderos son de 600, 700 y 800 BHP cada uno, trabaja un caldero por vez. El va- por se utiliza en las diferentes plantas principalmente para pasteurizar, esterilizar, calefacción, cocción, en algunos casos se inyecta directamente al producto, en este caso es previamente filtrado para obtener vapor culinario. En calderas, el vapor se utiliza para calentar el petróleo residual R6 y calentar el agua de alimentación de cal- deras para eliminar el oxígeno y CO2 disuelto. En la planta de golosinas, se tiene tres hornos, uno a GLP y dos a diesel 2, en ellos se elaboran diferentes tipos de galletas y panetones. En la planta de hojalatería, los hornos son para generar aire caliente, sirven para secar la resina de las latas, en las cuales se envasarán leche, ketchup. 7 8 CALDERO CLEAVER CALDERO SULZER CALDERO APIN D I S T R I B U I D O R D E V A P O R A P L A N T A HELADOS GOLOSINAS LACTEOS CULINARIOS CALDERAS Limpieza Calefacción Estufa Pasteurización Limpieza Calefacción Calefacción Chocolate Limpieza Estufa Panetones Pasteurización (V.C.) Pasteurización Esterilización Inyección Vapor, Cerrado latas (V.C.) Calentar agua alimenta- ción (103° C ) Calentar petróleo (R6) ESQUEMA DISTRIBUCION VAPOR ESQUEMA DE PLANTAS: GOLOSINAS Y TRADICIONALES Tendido de línea de Gas Natural y ubicación de los equipos que usarán Gas Natural ERM Hojalatería Hornos Calderos 9 1.2. Descripción De Equipos Térmicos: Aplicación 1 : Caldero de Vapor Cleaver Brooks Descripción: Fabricante : Cleaver Brooks Modelo : CB 600-700 Año fabricación : 1992 Tipo de fluido : Vapor a baja presión Presión máxima : 200 psi. Tipo de Caldero : Piro tubular "reverse flame chamber" / "dry back" Capacidad : 700 BHP Producción de Vapor : 10900 kg/h Cámara de combustión Largo : 5825 mm Diámetro : 1143 mm Suministro de combustible Combustible usado : Residual 6 Viscosidad : 50ºE a 50°C Calentador : Vapor 17.5 kW 10 Instalación : Espacio confinado Quemador Fabricante : Cleaver Brooks Sistema de control del quemador : Regulación Modulante La producción actual de vapor es de 13 a 14 kg. de vapor por cada kg. de R6 La efi- ciencia es del 95 % (con relación al NHV) Máxima producción vapor : 700 x 15.65 = 11 ton/hr Aplicación 2 : Caldero de vapor Apin Descripción: Fabricante : APIN Modelo : 9M Serie 1390 Año fabricación : 1990 Tipo de fluido : Vapor a baja presión Presión máxima : 300 psi. Tipo de Caldero : Acuotubular / Tipo "O" Capacidad : 10394.77 kW / 800 BHP 11 Eficiencia : 78% Producción de Vapor : 12500 kglh Cámara de combustión Largo : 4521.20 mm Ancho : 2006.60 mm Alto : 1514.48 mm Backpressure : 165.1 mm de columna de agua Suministro de combustible Combustible usado : Residual 6 Viscosidad : 50ºE a 50°C Instalación : Espacio confinado Quemador Fabricante : Coen Sistema de control del quemador : Regulación Modulante Tipo : Fyr-Compact Burner Packages 12 Aplicación 2A: Caldero de Vapor Sulzer Descripción: Fabricante : Sulzer Año fabricación : 1962 Tipo de fluido : Vapor a baja presión Presión máxima : 12 barg Tipo de Caldero : Piro tubular 3 pasos / "wet back" Capacidad : 600 BHP Producción de Vapor : 6400 kg/h – 8000 kg/h Cámara de combustión Largo : 4820 mm Diámetro : 990 mm Backpressure : 152.4 mm de columna de agua Suministro de combustible Combustible usado : Residual 6 Viscosidad : 50ºE a 50°C Instalación : Espacio confinado 13 Quemador Fabricante : Gordon Piatt Modelo : F18.2-0-300-R4140G-F8H-2-UL Sistema de control del quemador : Regulación Modulante Modelo : Forced draught register type burner. Aplicación 3 : Horno Perkins Descripción: Horno continuo para hor- neo de galletas. La capa- cidad del horno puede ser deducida del consumo actual de combustible: 40 gal LPG/hr Horno Baker Perkins Capacidad del Horno = 3.903 MMBtu/hr 14 Quemadores: El horno esta equipado con 74 quemadores de GLP en línea. El tipo de quemador es "pre-mixed Quemador de horno Baker Perkins Suministro actual de LPG: Regulador de presión Marca & tipo : Fisher size : 1.1/2" Regulador de presión, horno Baker Perkins Modelo : 8202 G Presión de entrada: : 8.5 psi Presión de salida : 10 mbar Orificio : 1” Capacidad GN : 172.8 m3/h 15 Aplicación 4 : Horno Cebat Descripción: Horno continuo de fuego indirecto para horneo de panetones. No se sabe si la capacidad total del horno es de 196000,00 Kcal/hr, o es la capacidad por cada quemador. La capacidad del horno puede ser deducida del actual consumo de diesel 2 el cual es de 5 gal/hr por cada quemador. Capacidad = 3.428 MMBtu/hr Horno Cebat Quemadores: El horno esta equipado con 5 que- madores de diesel 2, tipo "forced draught packaged burners" Marca: AR-CO Bruciatori (Italiana) Quemador D2, del Cebat 16 Aplicación 5 : Horno Orlandi Descripción: Horneo continuo de fuego indirecto para horneo de panetones. La capaci- dad del horno puede ser calculada del actual consumo de combustible, la cual es de 5 galones de Diesel 2 por hora, por cada quemador. Capacidad =2.743 MMBtu/hr Horno Orlandi Quemador D2, Orlandi 17 Quemadores: El horno esta equipado con 4 quemadores de diesel 2, tipo "forced draught packaged burners" Datos Quemadores D2 Horno Orlandi: QUEMADOR 1 2-4 Marca CIB UNI- GAS CIB UNI- GAS Modelo PGR3 PGR3 No Serie 9504638 9504638 Año 1995 1995 Potencia Mínima [kW.] 58 87 Máxima [kW.] 233 349 Combustible Diesel 2 Diesel 2 Tipo de control Modulante Modulante 18 Aplicación 6 : Maquina para curado de latas Seudronic Descripción: La maquina de curado de latas esta equipada con 7 quemadores en línea cada uno con una capacidad de 13,125 kcal/hr. La capacidad total es de: 91,875 kcal/hr. Quemadores: Estos quemadores en línea son especiales llama- dos quemadores tipo "Aerogen". Normalmente tie- ne una capacidad estándar de 13,125 kcal/hr. Los quemadores producen una línea de aire ca- liente sobre la soldadura. Posteriormente este aire mezclado con los gases de com- bustión es extraído a través de un conducto exterior al quemador. El quemador es operado con gas premezclado 19 Actual Suministro de LPG Regulador de presión: Tipo : Spring Loaded Presión de entrada Máxima : 8 bar Mínima : 1 bar Presión de salida : 400 mm H2O Orificio : ½” Capacidad : 100 m3/h Tren de gas para los quemadores. Cada quemador cuenta con un mezclador, un gobernador de presión cero, y de una válvula limitadora de caudal. Regulador de presión, Soudronic Regulador de presión cero. Válvula limitadora de caudal. Mezclador aire / gas. 20 Aplicación 7 : Prensa Fabricación de tapas Descripción: Esta máquina esta equipada por dos pequeños quemadores atmosféricos La capacidad aproximada es de 40,000 kcal/hr Prensa de Fabricación de tapas Quemadores: Quemadores atmosféricos Actual Suministro de GLP: Regulador de presión: Marca & tipo : Fisher tamaño ½ " Rango de presión de salida : 150 mm CA Quemador de prensa 21 Capacidad: Esta información es desconocida, pero se asume que la capacidad del regulador es de 4 Nm3/hr Aplicación 8: Prensa Fabricación de fondos Descripción: Esta máquina esta equipada por dos pequeños quemadores at- mosféricos. La capacidad aproximada es de 40,000 kcal/h. Prensa fabricación de tapas 22 Quemador: Quemador Atmosférico de gas En esta foto se puede observar: El mecanismo de ajuste del aire de combus- tión. La tobera del quemador. Actual Suministro de LPG: Regulador de presión: Marca & tipo: Fisher tamaño ½ " Rango de presión de salida: 150 mm CA Quemador de prensa Capacidad: Esta información es desconocida, pero se asume que la capacidad del regulador es de 4 Nm3 / hr 23 1.3. Necesidad Del Cambio De Combustible: A fin de bajar costos en los productos que elabora, se plantea el reemplazo de los combustibles tradicionales (GLP, Diesel 2 y Residual 6), por GAS NATURAL. La ventaja principal será el no mantener stock, disminución de los gastos de logística, el suministro es por tuberías, no requiere de tanques de almacenamiento, bombas, equipos de calefacción; es de menor costo que los actuales combustibles, lo que permitirá generar un ahorro en energía. Como se obtiene una combustión más limpia, se puede implementar sistemas para recuperar el calor de los gases de combustión. Los gastos de mantenimiento también serán menores. La fábrica está actualmente dentro de la ciudad, el cambio de combustible a gas natu- ral, generará emisiones más limpias, comparado con las emisiones que se genera al quemar Diesel 2 o Residual 6, donde los contenidos de azufre son altos. En la estación gas de ingreso a planta, se instalará un medidor, lo que permitirá medir el volumen de gas natural quemado en el mes, por consiguiente, el pago será solo por el combustible quemado en el mes. 24 CAPITULO 2 PROPUESTA DEL PROYECTO: 2.1. Recomendaciones para la conversión a Gas Natural: Aplicación 1 : Caldero de Vapor Cleaver Brooks Como este caldero es del tipo "dry back" (espalda seca),. es recomendable ajustar la capacidad de producción de vapor al 90 % de la capacidad nominal. Ya que al utilizar Gas Natural, la energía de radiación es menor (energía que es entregada en el hogar), por lo que al salir los gases de la cámara de combustión tiene mayor tempera- tura (mayor energía convectiva), lo que pueden dañar los tubos en la entrada del se- gundo paso. 25 Kit para Gas Natural, Caldero Cleaver Brooks Este caldero piro tubular Cleaver Brooks, de fábrica está diseñado para quemar pe- tróleo residual 6. Es posible quemar gas, para ello se deberá convertir el quemador a Gas natural, utilizando el kit que suministra el fabricante, el cual consta de un tren de válvulas y accesorios para convertir quemadores de Petróleo Residual a quemadores duales. (Diesel 2 - Gas Natural). De acuerdo a las Normas Nestlé se debe informar al fabricante las modificaciones en el quemador, a la vez deberá informar si el caldero perderá potencia al quemar gas natural. 26 Aplicación 2 : Caldero de Vapor Apin Se tienen dos opciones: 1. Reemplazar el cabezal del quemador por un quemador dual modulante (Gas Natural Diesel2), fabricado por Coen, en este caso se puede mantener el ventilador existente, (el quemador de- berá incluir el tren de válvulas) 2. Reemplazar totalmente el quemador incluyendo el ventilador, por un que- mador modulante para gas tipo "draught packaged". La capacidad del quemador tiene que ser 11 000.00 KW. 27 Aplicación 2A: Caldero de vapor Sulzer " El consumo de gas natural se calcula considerando que este caldero tiene una pro- ducción de 9,300 kg!h de vapor lo cual corresponde a 600 BHP. Se tienen dos opciones: 1. Reemplazar el cabezal del quemador por uno dual suministrado por Gordon Piatt, en este caso se pueden mantener el ventilador y parte del sistema de control. (el quemador deberá incluir el tren de válvulas). 2. Remplazar totalmente el quemador incluyendo el ventilador, por un quemador modulante para gas tipo "draught packaged". La capacidad del quemador de- be de ser mayor a 7000 KW, (el quemador deberá incluir el tren de válvulas). 28 Aplicación 3 : Horno Baker Perkins Para la conversión a gas natural se necesita ajustar el caudal de gas natural a los quemadores. Al ser quemadores del tipo pre_mix solo será necesario realizar el ajus- te en el tornillo de la alimentación de gas, esta regulación se realizará cuando el hor- no arranque con Gas Natural. Será necesario cambiar el regulador del horno, por el regulador de suministro (se- gunda etapa), el cual se colocaría antes de tren de válvulas del horno y se ajustaría con una presión de salida de 10 mbar, además deberá instalar un nuevo regulador de suministro con válvula de bloqueo por alta presión que entregue una presión regulada de 300 mbar. De la línea de 300 mbar se extraerán ramificaciones hacia los otros hornos de galletas. Esquema para habilitación de gas a hornos GLP y petroleros 29 El nuevo regulador deberá tener las siguientes características: Tipo: : Spring Loaded Presión de entrada Máxima : 2 bar Mínima : 0.5 bar Presión de salida : 300 mbar Válvula de corte por sobre presión Capacidad : 300 Sm3/h. Aplicación 4 : Horno Cebat Remplazar los quemadores de Diesel 2, por un quemador tipo para Gas Natural tipo "forced draught package". Cada quemador debe tener la capacidad de 250 KW con- trol de llama modulante. Aplicación 5 : Horno Orlandi Reemplazar los quemadores de Diesel 2 por quemadores tipo "torced draught packa- ge" Cada quemador debe tener la capacidad de 350 KW control modulante 30 Aplicación 6 : Maquina de Curado de latas Soudronic Regulador de presión: Se deberá cambiar este regulador por uno que entregue una presión regulada de 300 mbar y tenga las siguientes características: Tipo : Spring Loaded Presión de entrada Máxima : 2 bar Mínima : 0.5 bar Presión de salida : 300 mbar Capacidad : 20 Sm3/h Tren de gas para los quemadores. La conversión a gas natural, consiste en incrementar el flujo de gas hacia el quema- dor abriendo la válvula limitadora de caudal. Eventualmente si el caudal de Gas Natural no es el suficiente con la válvula limitadora de caudal totalmente abierta, se puede incrementar la presión de suministro a los quemadores Se debe eliminar el by-pass que existe sobre el regulador de suministro. 31 Regulador de presión, Soudronic Regulador de presión cero. Válvula limitadora de caudal. Mezclador aire / gas. Nota: no se debe intentar hacer ningún ajuste en el gobernador de presión cero. Aplicación 7 : Prensa Fabricación de tapas Incrementar la presión suministrada al quemador 2.6 veces aproximadamente. Incrementar el diámetro de la tobera del quema- dor 1,3 veces. En ambos casos es necesario ajustar el regula- dor de aire atmosférico para la combustión Quemador de Prensa 32 Aplicación 8: Prensa Fabricación de fondos El mecanismo de ajuste del aire de combustión. La tobera del quemador. Incrementar la presión suministrada al quemador 2.6 veces aproximadamente Incrementar el diámetro de la tobera del quemador 1,3 veces. En ambos casos es necesario ajustar el regulador de aire atmosférico para la com- bustión. 33 Nota: Se recomienda cambiar los reguladores de suministro de los cuatro quemadores de las prensas de fabricación de latas, dichos quemadores deberán tener las siguientes características: Tipo : Spring Loaded Presión de entrada Máxima : 2 bar Mínima : 0.5 bar Presión de salida : 20 mbar Capacidad : 6 Sm3/h. Válvula de bloqueo por alta presión incorporada 34 2.2. Consumos de Gas Natural: Para el cálculo del consumo de gas natural GN en cada uno de los equipos, se usa las siguientes fórmulas: ER = FACC x PCC CEGN = ER / PCGN FACC Flujo Actual de combustible en gal / hora PCC Poder calorífico del combustible actual, BTU / gal ER Energía requerida en BTU / hora CEGN Consumo equivalente GN, en Sm3 / h PCGN Poder calorífico del GN, BTU / Sm3 En la siguiente tabla se detalla el poder calorífico de los combustibles que se usan en la planta y del nuevo combustible, gas natural: Natural gas Perú PCGN 37.39 MBTU / Sm³ GLP PCC 100.62 MBTU / Glns Diesel 2 PCC 140.06 MBTU / Glns R 6 PCC 151.42 MBTU / Glns 35 Ejemplo: Cálculo del consumo equivalente en gas natural para la caldera Cleaver Brooks, quien quema residual 6, R6: Si FACC = 228 gal / h, Combustible : R6, luego PCC : 151.42 MBTU / galón ER = 228 * 151.42 ER = 34,550.69 BTU CEGN = 34,550.69 / 37.39 CEGN = 927 Sm3 / h de Gas Natural. Aplicación N° 1: Caldero de Vapor Cleaver Brooks CONSUMO ACTUAL gal / h COMBUSTIBLE CAPACIDAD BTU CONSUMO EQUIVALENTE GN 228 Residual 6 34,550.69 924 Sm3/h Aplicación N° 2: Caldero de Vapor Apin CONSUMO ACTUAL gal / h COMBUSTIBLE CAPACIDAD BTU CONSUMO EQUIVALENTE GN 274 Residual 6 41,505.70 1110 Sm3/h 36 Aplicación N° 2A: Caldero de Vapor Sulzer CONSUMO ACTUAL gal / h COMBUSTIBLE CAPACIDAD BTU CONSUMO EQUIVALENTE GN 195 Residual 6 29,540.09 790 Sm3/h Aplicación N° 3: Horno Perkins CONSUMO ACTUAL gal / h COMBUSTIBLE CAPACIDAD BTU CONSUMO EQUIVALENTE GN 39 GLP 3,888.82 104 Sm3/h Aplicación N° 4: Horno Cebat CONSUMO ACTUAL gal / h COMBUSTIBLE CAPACIDAD BTU CONSUMO EQUIVALENTE GN 24 Diesel 2 3,402.72 91 Sm3/h Aplicación N° 5: Horno Orlandi CONSUMO ACTUAL gal / h COMBUSTIBLE CAPACIDAD BTU CONSUMO EQUIVALENTE GN 19 GLP 2,729.65 73 Sm3/h Aplicación N° 6: Maquina de Curado de latas Soudronic CONSUMO ACTUAL gal / h COMBUSTIBLE CAPACIDAD BTU CONSUMO EQUIVALENTE GN 4 GLP 411.32 11 Sm3/h 37 Aplicación N° 7: Prensa Fabricación de tapas CONSUMO ACTUAL gal / h COMBUSTIBLE CAPACIDAD BTU CONSUMO EQUIVALENTE GN 2 GLP 224.36 6 Sm3/h Aplicación N° 8: Prensa Fabricación de fondos CONSUMO ACTUAL gal / h COMBUSTIBLE CAPACIDAD BTU CONSUMO EQUIVALENTE GN 2 GLP 224.36 6 Sm3/h RESUMEN: Aplicación N° 1: Caldero de Vapor Cleaver Brooks 924 Sm3/h Aplicación N° 2: Caldero de Vapor Apin 1110 Sm3/h Aplicación N° 2A: Caldero de Vapor Sulzer 790 Sm3/h Aplicación N° 3: Horno Perkins 104 Sm3/h Aplicación N° 4: Horno Cebat 91 Sm3/h Aplicación N° 5: Horno Orlandi 73 Sm3/h Aplicación N° 6: Maquina de Curado de latas-Soudronic 11 Sm3/h Aplicación N° 7: Prensa Fabricación de tapas 6 Sm3/h Aplicación N° 8: Prensa Fabricación de fondos 6 Sm3/h Total: 3115 Sm3/h 38 Resumen de consumos de Gas Natural: Aplicación N° 1: Caldero de Vapor Cleaver Brooks 924 Sm3/h. Aplicación N° 2: Caldero de Vapor Apin 1110 Sm3/h. Aplicación N° 2A: Caldero de Vapor Sulzer 790 Sm3/h. Aplicación N° 3: Horno Perkins 104 Sm3/h. Aplicación N° 4: Horno Cebat 91 Sm3/h. Aplicación N° 5: Horno Orlandi 73 Sm3/h. Aplicación N° 6: Maquina de Curado de latas Soudronic 11 Sm3/h. Aplicación N° 7: Maquina de curado – Prensa de fabricación de tapas 6 Sm3/h. Aplicación N° 8: Maquina de curado – Prensa de fabricación de fondos 6 Sm3/h. Aplicación N° 9: Generador de emergencia CAT 226 Sm3/h. Aplicación N° 10: Quemadores - Caramelos 6 Sm3/h. Aplicación N° 11: Servicios – Laboratorio 6 Sm3/h. Aplicación N° 12: Servicios – Comedor 6 Sm3/h. Aplicación N° 13: Servicios – Duchas 6 Sm3/h. Total: 3365 Sm3/h. 39 2.3. Selección De Diámetro de Tuberías: Para el dimensionamiento de la red interna de gas natural se ha tomado en cuenta las capacidades y la ubicación de los diferentes equipos de combustión, Ver Plano TIS -062-2-001. No se supera 25 m/seg en las tuberías. La presión mínima obtenida en el extremo de la red es del orden de 1.7 bar, presión de entrada ampliamente suficiente para que los reguladores previstos puedan entregar sus caudales nominales. De acuerdo a las características referenciales del gas de Camisea, se han usado los valores de 0.608 para la densidad específica del gas y 0.01058 Cp para la viscosidad. Para el cálculo de caída de presión, la Norma Técnica Peruana NTP 111.010, GAS NATURAL SECO. Sistema de Tuberías Para Instalaciones Internas Industriales, re- comienda el uso de las siguientes fórmulas: ● Para presiones de 0 a 50 mbarg la fórmula de Poole Donde. Q : caudal en m3/h (condiciones estándar) 40 D : diámetro en cm. H : pérdida de carga en mm. de columna de H2O s : densidad relativa del gas l : longitud de tubería en metros, incluyendo la longitud equivalente de los accesorios que la componen. • Para presiones mayores a 50 mbarg la fórmula de Renouard, y válida para Q/D < 150 PA2 – PB2 = 48600 * s * L * Q1.82 D4.82 Donde. PA y PB : presión absoluta en ambos extremos del tramo, en kg/cm2 A s : densidad relativa del gas. L : longitud del tramo en Km., incluyendo la longitud equivalente de los accesorios que la componen. Q : caudal en m3/h (condiciones estándar) D : diámetro en mm. Las tuberías enterradas de acero al carbono de la red interna de gas natural deberán ser protegidas activamente contra la corrosión a través de la instalación de ánodos de sacrificio. No se usan tuberías de diámetro inferior a ½ ” por motivos mecánicos. 41 El diseño es conservador, considerando posibles futuros aumentos de consumo. Cálculo del diámetro: Para el cálculo de la velocidad de circulación del gas, se utilizará la la expre- sión de la Norma Técnica Peruana NTP 111.010:2003: v = 365.35 * Q D2 * P Donde: Q : caudal en m3/h (condiciones estándar) P : presión de cálculo en Kg/cm2 absoluta D : diámetro interior del tubo en mm V : velocidad lineal en m/s Ejemplo: Cálculo del diámetro del tubo para el tramo EMR-M: Si la velocidad v = 25 m/s, El caudal Q = 3365 Sm3/h Presión P = 1.0335 + 1 * 1.0197 Kg/cm2 A D2 = 365.35 * Q v * P 42 D = 154.76 mm (6.093”) Se adopta el tubo de Ø 6”, el diámetro interior es de 6.065”. La velocidad será: v = 365.35 * 3365 154.052 * 2.0532 V = 24.77 m/s. Se calcula la caída de presión con la expresión de Renouard, porque la presión es mayor a 50 mbarg y Q/D = 21.84 < 150: PA2 – PB2 = 48600 * s * L * Q1.82 D4.82 s = 0.608 L = 46.8 m + longitud equivalente de accesorios. longitud equivalente de accesorios: 19.4103, tomado de la tabla 10 de la Nor- ma Técnica Peruana NTP 111.010:2003 L = 66.2103 PA2 – PB2 = 48600 * s * 66.2103 * 33651.82 154.0514.82 PA2 – PB2 = 0.1465 PB = 0.978 barg B 43 PLANILLA DE CALCULO DE TUBERÍAS DE GAS NATURAL CAUDAL LONGITUD m PRESlONES barg P1-P2 DIÁMETRO mm VELOC. TRAMO Sm3/h real cálculo P1 P2 barg cálculo Adop. m/s OBSERVACIONES UNION EMR-M 3365 46.8 66.2103 1.0 0.963 0.037 156.81 6" 26.39 Tubería de Acero SHD40 Soldada M-N 3359 48.3 68.786 0.963 0.925 0.038 158.14 6" 26.87 Tubería de Acero SHD40 Soldada N-X 3347 23.3 62.4287 0.925 0.889 0.036 159.41 6" 27.28 Tubería de Acero SHD40 Soldada X-B 3121 11 29.486 0.889 0.874 0.015 155.39 6" 25.64 Tubería de Acero SHD40 Soldada B-D 2308 8 21.8645 0.874 0.867 0.007 134.17 6" 19.03 Tubería de Acero SHD40 Soldada D-Y 274 21.8 31.985 0.867 0.831 0.036 46.31 2" 19.83 Tubería de Acero SHD40 Soldada Y-P 268 223 230.875 0.831 0.560 0.271 46.25 2" 22.77 Tubería de Acero SHD40 Soldada P-F 268 0.8 0.8 0.300 0.300 0.000 54.89 4" 7.20 Tubería de Acero SHD40 Soldada F-G 164 1.8 6.525 0.300 0.296 0.004 42.94 2" 16.77 Tubería de Acero SHD40 Soldada G-4 91 17 23.6675 0.296 0.291 0.005 32.04 2" 9.34 Tubería de Acero SHD40 Soldada G-5 73 18 19.78488 0.296 0.293 0.003 28.69 2" 7.48 Tubería de Acero SHD40 Soldada F-3 104 18.2 20.1425 0.300 0.294 0.006 34.19 2" 10.65 Tubería de Acero SHD40 Soldada B-C 813 3.4 6.16102 0.874 0.872 0.002 79.63 4. 15.18 Tubería de Acero SHD40 Soldada C-H 23 65 68.43252 0.872 0.800 0.072 13.40 3/4" 10.66 Tubería existente Roscada H-I(7,8) 12 22 24.844 0.800 0.768 0.032 9.87 1/2" 9.93 Tubería existente Roscada M-12 6 0.8 0.8 0.963 0.963 0.000 6.68 1" 1.57 Tubería de Acero SHD40 Soldada N-N' 12 0.6 0.916 0.925 0.925 0.000 9.54 1" 3.21 Tubería de Acero SHD40 Soldada N'-11 6 0.5 0.5 0.925 0.925 0.000 6.75 1" 1.60 Tubería de Acero SHD40 Soldada 44 CAUDAL LONGITUD m PRESlONES barg P1-P2 DIÁMETRO mm VELOC. TRAMO Sm3/h real cálculo P1 P2 barg cálculo Adop. m/s OBSERVACIONES UNION N '-13 6 0.5 0.5 0.925 0.925 0.000 6.75 1" 1.60 Tubería de Acero SHD40 Soldada D-Q 2034 8 11.081 0.867 0.865 0.003 126.17 6" 16.79 Tubería de Acero SHD40 Soldada Q-1 924 8.2 21.18702 0.865 0.856 0.009 85.10 4" 17.40 Tubería de Acero SHD40 Soldada Q-2 1110 3.2 5.96102 0.865 0.861 0.003 93.27 4" 20.84 Tubería de Acero SHD40 Soldada Y-10 6 0.8 0.8 0.831 0.831 0.000 6.92 1" 1.69 Tubería de Acero SHD40 Soldada C-2a 790 3.2 4.7586 0.872 0.870 0.001 78.54 4" 14.76 Tubería de Acero SHD40 Soldada H-R 11 4.8 6.4744 0.800 0.798 0.002 9.45 3/4" 5.10 Tubería existente Roscada R-6 11 11.2 16.8511 0.300 0.293 0.007 11.12 3/4" 7.09 Tubería existente Roscada X-9 226 1.5 8.1675 0.889 0.883 0.006 41.82 2" 15.91 Tubería de Acero SHD40 Soldada NOTA: - La Norma técnica peruana acepta hasta un máximo de 30 m/s para la velocidad de circulación del gas. - El cálculo se ha realizado con un F.S (Factor de simultaneidad) = 1. 45 USO DE PLANILLA: Para usar la planilla anterior, requerimos del plano TIS -062-2-001: 1. Columnas TRAMO, CAUDAL, LONGITUD REAL: La línea de gas, está dividida en tramos, según el flujo de gas a circular por tramo. La longitud de la tubería se ob- tiene del plano en referencia. Columna LONGITUD CÁLCULO, muestra la longitud real más la longitud equiva- lente de los accesorios, ver tabla 10 de la Norma Técnica Peruana NTP 111.010:2003. 2. Columna DIÁMETRO CÁLCULO, DIÁMETRO ADOPTADO: La velocidad máxima asumida del gas es 25 m/s, se calcula un diámetro del tubo, en función de los tu- bos reales, se adopta el diámetro final. 3. Columna VELOCIDAD: De lo anterior se obtiene la velocidad real del gas en el tramo del tubo, la cual se muestra en esta columna. 4. Columna PRESlONES barg P1 - P2: P2 nos da la presión final del tramo, la di- ferencia de PI – P2, nos indica la caída de presión en el tramo. 46 2.4. Selección de Estación de Regulación y Medición a Instalar: La estación incluirá doble ramal de regulación, filtro metálico de 25 µm, válvulas de seguridad por bloqueo y alivio, válvulas de entrada & salida, accesorios y puente de medición para medidor turbina G 1000 con unidad correctora. El corrector contará con captores de presión y temperatura incorporados, así como la posibilidad de instalar una unidad MODEM con salida a línea telefónica. Las especificaciones para fabrica- ción, será de Tractebel GD / STA / 001 y normas internacionales. Las medidas aproximadas de la estación son de 5.6 m. de largo x 1.7 m de ancho x 1.4 m. de alto. Tendrá un peso del orden de 1,500 kg. Y estará montada sobre una base metálica “ skid – mounted”. Será probada hidráulicamente a 28.5 barg y contará con inspección radiográfica al De la calle A planta filtros Reguladores de presión, con bloqueo por sobre presión Medidor tipo Turbina Válvulas Manómetro y Válvula de alivio 47 100% del inlet, 30% del outlet, Así mismo, contará con certificado de Inspección. Características: Presión de Ingreso Máxima : 10 bar Mínima : 5 bar Presión de Salida Normal : 1 bar Rango : +/- 5 % Flujo de Gas Natural Máximo Futuro : 3365 Sm3/h. Máximo Actual : 3115 Sm3/h. Mínimo : 17 Sm3/h. Medidor : G1000 Velocidad del Gas Natural en tuberías Entrada : 20.0 m/s Salida : 25.0 m/s Etapa de regulación : Doble Etapa de medición : Simple 48 Justificación de los Componentes: • Doble Ramal: Para facilitar el mantenimiento de los elementos de la estación. • Filtros: Protección de la suciedad de los elementos de la estación. • Reguladores de Presión Con Bloqueo: La presión de entrada es de 5 a 10 bar, la planta se diseña a 1 bar, por lo es necesario bajar la presión de entrada. En caso de falla en la regulación de presión, las válvulas incluyen válvulas de bloqueo por sobre presión. • Medidor de turbina: El caudal que circulará por la estación es de 3115 Sm3/h, se espera poca variación del flujo. Ventaja, en caso de falla del medidor, no cortará el flujo de gas. • Válvula de Alivio: En caso de falla de las válvulas de bloqueo por sobre presión, la válvula de alivio descargará el exceso de gas al medio ambiente. 2.5. Sistema Back - Up Se considera el sistema Back – Up, para el caso de corte del suministro de gas natu- ral, para ello se considera que los quemadores puedan quemar un combustible alter- nativo, a fin de evitar paradas en los equipos de producción. Para el diseño se considera el suministro a los actuales quemadores. En los calderos se considera como combustible alternativo el diesel 2 (D2), ya que no requiere calen- tamiento previo, en caso de una emergencia. Los demás quemadores se considera la posibilidad de quemar GLP, ya que el flujo es bajo, solo representa el 9.34% del con- sumo de la planta. 49 Equipos que se consideran para el dimensionamiento del sistema Back - Up. Back-Up Diesel 2 El sistema Back-Up con Diesel 2 alimentará a los siguientes equipos Aplicación N° 1: Caldero de Vapor Cleaver Brooks 924 Sm3/h. Aplicación N° 2: Caldero de Vapor Apin 1110 Sm3/h. Aplicación N° 2A: Caldero de Vapor Sulzer 790 Sm3/h. Total: 2824 Sm3/h El Back-Up con Diesel 2 se implementa mediante la instalación de quemadores dua- les en cada uno de los equipos arriba mencionados. Back-Up GLP / Aire El sistema Back-Up con GLP tendrá capacidad suficiente para mantener operativos los siguientes equipos: Aplicación N° 3: Horno Perkins 104 Sm3/h. Aplicación N° 4: Horno Cebat 91 Sm3/h. 50 Aplicación N° 5: Horno Orlandi 73 Sm3/h. Aplicación N° 6: Maquina de Curado de latas Soudronic 11 Sm3/h. Aplicación N° 7: Prensa Fabricación de tapas 6 Sm3/h. Aplicación N° 8: Prensa Fabricación de tapas 6 Sm3/h. Total: 291 Sm3/h Equipos existentes para suministro de GLP a la planta Vaporizadores de GLP liquido Cantidad : 2 Marca : Algas Modelo : 40/40 Capacidad. : 3.67 MMBTU / h Tanques de GLP Cantidad : 8 Capacidad : 1000 gal Equipos adicionales para suministro de GLP / Aire El back up GLP / aire debe abastecer 291 Sm3/h, lo que equivale 11.4 MMBTU / h Capacidad requerida para el Back-Up GLP / Aire : 11.4 MMBTU / h Capacidad actual con los vaporizadores 40 / 40 : 7.33 MMBTU / h 51 Para cubrir la demanda será necesario instalar los siguientes equipos Vaporizadores de GLP líquido Cantidad : 1 Capacidad: : 3.67 MMBTU / h Equipos Sugeridos Marca : Algas (Sugerido) Modelo : 40/40 Bomba de GLP liquido Cantidad : 1 Capacidad : 120 gal/h. Presión de salida min. : 120 psi Blender GLP + Aire Cantidad : 1 Presion de salida : 0.8 bar Equipos Sugeridos AES Modelo HVS -14MM Capacidad 14 MMBTU / h Incluye tanque recibidor Presión de salida 12 psi 52 ALGAS Modelo V14-15 Capacidad 14 MMBTU / h Incluye tanque recibidor Presión de salida 12 psi Observaciones Considerando una mezcla Propano - Butano 70/30 y un índice de Wobbe igual a 1378 Btu/scf y un poder calorífico de mezcla igual a 61.05 MBTU / Nm3 se requerirá un flujo de 200 Sm3/h de mezcla (GLP / Aire). Debido a que el volumen que pasara por las tuberías es menor al volumen calculado para Gas Natural se puede asegurar que las tuberías calculadas son adecuadas para el sistema Back - Up. 53 CAPITULO 3 MEMORIA DE DISEÑO 3.1. Referencias Normativas Las normas técnicas aplicables para la ejecución de este trabajo son: La NTP 111.010 “GAS NATURAL SECO. Sistema de tuberías para instalaciones in- ternas industriales”. El “Reglamento de Distribución de Gas Natural por Red de Ductos” (D.S. Nº 042-99- EM y sus modificaciones) así como. Las normas aplicables comprendidas en NTP 111.010 “GAS NATURAL SECO. Sis- tema de tuberías para instalaciones internas industriales”. 54 3.2. Especificaciones Básicas De Materiales Y Equipos Estación de Medición y Regulación Primaria Las estaciones de medición y regulación Primaria deberán cumplir con las especifica- ciones de la Distribuidora de Gas GNLC. Medidores de caudal Estos deberán cumplir con las siguientes normas: CEN EN 1359 ó ANSI B109 (partes 1 y 2) para medidores a diafragma y CEN EN 12180 ó ANSI B109 3 para medidores rotativos. Reguladores de presión Los reguladores secundarios deberán cumplir con las normas CEN EN 334 ó ANSI B109.4 o equivalentes. Tuberías de Acero al Carbono Las tuberías enterradas y aéreas deberán cumplir con la norma “ANSI / ASME B 36.10“, estas serán de Cédula 40. 55 Las tuberías enterradas de acero al carbono deberán ser protegidas pasivamente contra la corrosión mediante la aplicación de cintas de polietileno de acuerdo a nor- mas DIN 30670. Las tuberías aéreas deberán ser protegidas contra la corrosión con dos capas de pin- tura de pintura epóxica con 8 mills de espesor y una capa de acabado de 4 mills de espesor con pintura a base de poliuretano. Accesorios de Línea de la Red de Acero al Carbono Los accesorios de línea (codos, bridas, Tees) deberán estar de acuerdo a las normas ANSI y deberán de ser de la Series # 150. Válvulas Las válvulas para la red interna de deberán cumplir con las normas API 6D, API 607, ASME / ANSI B 16.4, y la norma MSS SP -25 o equivalente. Todas Las Válvulas de- berán ser Clase 150. Equipos de Combustión: Los equipos de combustión, accesorios y su instalación deberán cumplir con las nor- mas CEN UNE-EN-746-1 y CEN UNE-EN-746-2. 56 3.3. Criterios Generales de Instalación Las uniones de tuberías aéreas y enterradas de un diámetro mayor a 2” deberán de ser soldadas. La tapada mínima de las tuberías enterradas será de 60 cm. En los cruces de cami- nos con circulación de vehículos, deberá ser aumentada la tapada a 1.2 m. La zanja y el material de relleno deberán estar exentos de objetos cortantes (por ejemplo piedras) a fin de evitar daños en las tuberías o el deterioro de su revestimien- to. Las tuberías deben instalarse sobre un lecho de arena. Dentro de la zanja, la distancia con respecto a otras tuberías o cables deberá ser, como mínimo, de 30 cm en los tramos paralelos y en los puntos de cruce. No deben instalarse tuberías subterráneas debajo de edificios o construcciones. Las uniones soldadas deberán ser revestidas de manera de asegurar la continuidad del revestimiento (encintado) de las tuberías. Las transiciones de tuberías enterradas a tuberías aéreas para conectar a los equipos (acometidas) deberán realizarse de manera a que el revestimiento de la tubería se extienda por lo menos unos 150 mm después de emerger de la superficie. Adicional- mente, se deberá prever una camisa protectora (tubo de PVC) que proteja la zona de acometida. Las tuberías aéreas deberán ser pintadas de color amarillo canario RAL 1004 tal co- mo se especifica en la norma. 57 3.4. Selección De Equipos: El cálculo del consumo de gas natural de cada uno de los equipos de combustión esta dado por la capacidad nominal de los equipos, o por el consumo máximo horario del combustible que ha estado usando hasta ahora. La planilla de consumos por equipo se muestra en el Plano TIS-062-1-001. Todos los equipos de combustión deben contar obligatoriamente con los siguientes elementos de seguridad. ● Válvula esférica de aislamiento manual. Debe montarse una válvula de aislamiento de mando manual aguas arriba del primer dispositivo de con- trol del circuito de gas. Las válvulas manuales de aislamiento se deben di- señar o colocar para impedir su manipulación inadvertidamente, pero de- ben ser fácilmente accesibles y capaces de operar rápidamente si se requi- riese. ● Filtro / tamiz. Se montará un filtro o tamiz apropiado, el filtro y/o tamiz se debe colocar de forma tal que facilite el mantenimiento periódico. Si se ins- tala un by-pass al filtro-tamiz, un dispositivo idéntico se debe instalar en el by-pass. ● Válvula de parada de seguridad. La alimentación de gas de cada que- mador o grupo de quemadores debe estar bajo el control de dos válvulas de seguridad de la clase A montadas en serie. Para controlar capacidades por debajo de 120 KW, se aceptan dos válvu- las de clase B. Se aceptan dos válvulas de la clase C para los quemadores 58 atmosféricos. Se acepta, para quemadores atmosféricos utilizados ma- nualmente, un dispositivo termoeléctrico de supervisión de llama que cum- pla con la norma EN 125. Las válvulas que controlan capacidades mayores de 1 200 KW se deben equipar con un dispositivo de control de estanquidad. Para instalaciones de quemadores múltiples, el dispositivo de parada indi- vidual de cada quemador puede considerarse como una válvula de parada de seguridad especificada anteriormente y de la misma clase. ● Reguladores de presión de gas. Se debe incorporar un regulador de pre- sión de gas cuando sea necesario para controlar la presión y el caudal de gas. Si la salida del regulador de presión de gas y/o la sección de la red de tuberías a continuación de la válvula y con todo el equipo incluso quema- dores, no están diseñados para soportar la presión máxima en condiciones de fallo el regulador debe contar con: ƒ Una válvula de parada de alta presión se debe montar aguas arriba al regulador de presión, para cortar el suministro de gas, antes de que la presión se vuelva excesiva; pueden estar integrados en un solo aparato ƒ Una válvula de descarga de seguridad se debe montar aguas abajo al regulador de presión del gas. La válvula de seguridad debe descargar en un sitio seguro, fuera de la sala de calderos. − Detectores de caudal y de presión de aire y de gas Aire. El caudal de aire debe supervisarse como se indica: 59 • mediante un captador de presión estática, cuando no hay una prueba de un caudal satisfactorio; • por un detector de caudal. Este requisito no se debe aplicar a los quemadores de gas portátiles, quema- dores de puesto de trabajo y quemadores de llama al aire integrados con equipos supervisados continuamente por operadores cualificados y cuya máxima capacidad calorífica es inferior a 70 KW. Gas. • Protección contra la baja presión del gas. Una protección contra la falta de presión del gas, debe ser prevista cuando los quemadores no tienen un asegurador de llama. • Protección contra las sobre presiones de gas. Debe montarse una protec- ción contra las sobre presiones de gas, en todas las circunstancias excepto cuando: • la bajada de presión en el regulador es menor del 30% de la presión mínima del funcionamiento normal, • un fallo del regulador, no debería provocar un incremento peligroso del caudal de aire de arranque y, • la capacidad calorífica del equipo es inferior a 600 KW y su presión de alimentación no pasa de 100 mbar. Sistema de encendido. Cuando el gas para el encendido del quemador es tomado aguas arriba del regulador de presión de el (los) quemador(es) princi- 60 pal(es), el quemador de encendido se debe equipar con un regulador de pre- sión de gas. Para los requisitos de seguridad, el (los) quemador(es) de encendido se de- be(n) tratar como los quemadores principales. Cualquier dispositivo de encendido directo o combinación de dispositivo de encendido y el quemador de encendido de las instalaciones automáticas de- ben formar parte integral del sistema de quemador principal. Válvula manual individual de parada para quemadores múltiples. Cuando múltiples quemadores son encendidos independientemente, cada quemador individual debe montarse con una válvula de parada manual. Sin embargo, si la instalación de tal válvula manual afecta a los dispositivos de mezcla (por ejemplo mezcladores venturi), entonces la válvula de cierre se de- be instalar aguas arriba de cualquier dispositivo de mezcla. Para los quemadores múltiples con ínter encendido de quemador a quemador según diseño, el grupo completo de quemadores se debe montar al menos con una válvula de parada manual. Cuando los quemadores múltiples tienen una capacidad calorífica inferior a 10 KW y están instalados formando una sola unidad, el grupo completo debe dis- poner como mínimo de una válvula de corte de alimentación. 61 SELECCION DE QUEMADORES: CALDEROS: Los quemadores de los calderos queman residual 6, no están preparados para que- mar gas natural. Los quemadores de los calderos Apin y Sulzer requieren ser reemplazados. Los quemadores de los tres calderos, deberán tener la posibilidad de quemar Gas Natural y petróleo Diesel o residual, para casos de falta de suministro de gas natural: Aplicación N° 1: Caldero de Vapor Cleaver Brooks Solo requiere adicionar el kit para quemar Gas Natural, por lo que se solicita al repre- sentante la pro forma respectiva, incluyendo el montaje y puesta en operación. Aplicación N° 2: Caldero de Vapor Apin El quemador de marca COEN, requiere ser reemplazado, existe la alternativa de mantener el ventilador, o reemplazarlo totalmente. Por el elevado número de horas de servicio (fabricación 1992) es preferible considerar un quemador nuevo, se coordina directamente con COEN para las alternativas correspondientes como quemador nue- vo, y con el fabricante de la caldera, la firma Tecnolog, así mismo con otras marcas alternativas. 62 Aplicación N° 2A: Caldero de Vapor Sulzer El quemador de esta caldera fue montado en 1990, no está preparado para quemar Gas Natural, se plantea reemplazarlo por otro de la misma marca, Gordon Piatt, o un equivalente con la firma Tecnolog o Saacke. Se solicita las respectivas pro formas, incluyendo el montaje y puesta en operación. HORNOS: Los quemadores de los hornos petroleros requieren ser reemplazados, ya que origi- nalmente ellos no fueron diseñados para quemar gas. Solo se ha diseñado para que- mar gas natural, en caso de emergencia, quemaran gas sintético, mezcla de GLP con aire. Aplicación N° 3: Horno Perkins Horno con quemadores a GLP, solo requiere el ajuste de alimentación de gas natural, no requiere inversión. Aplicación N° 4: Horno Cebat Para los quemadores alternativos, se plantea un modelo equivalente en la misma marca, ARCO Bruciatori, o equivalentes en Saacke, Baltur. 63 Aplicación N° 5: Horno Orlandi Los quemadores alternativos, se plantea un modelo equivalente en la misma marca, CIB UNIGAS, o equivalentes en ARCO Bruciatori, Saacke, Baltur. HOJALATERÍA: Hornos con quemadores a GLP, solo requiere el ajuste de alimentación de gas natu- ral, no requiere inversión. Aplicación N° 6: Maquina de Curado de latas Soudronic Aplicación N° 7: Maquina de curado – Prensa de fabricación de tapas Aplicación N° 8: Maquina de curado – Prensa de fabricación de fondos 64 3.5. Ejecución Del Proyecto . Para la ejecución del proyecto se consideró las siguientes etapas, a fin de evitar pa- radas de las diferentes plantas de producción: ∗ Montaje Estación Regulación Y Medición ERM, Calderos. ∗ Horno Galletero, Planta Hojalatería, Laboratorio y Comedor, que operan con gas licuado de petróleo, GLP. ∗ Hornos Petroleros. ∗ Estación Back Up. ∗ Primera parte del Proyecto La generación de vapor según el estudio, debería consumir un promedio del 85 % del total de Gas Natural (GN). Y según el diagrama de tendido, era lo primero que debe- ría quemar GN. Es por ello que se coordina con el contratista del tendido de tubería para dar prioridad el montaje de la línea hasta la sala de calderos. El primer caldero que debería trabajar con GN sería el Cleaver Brooks de 700 BHP. El proyecto inicial no contemplaba la certificación y arranque parcial, por lo que se considera instalar una válvula en la línea de Ø2”, a fin de permitir el arranque del cal- dero, previa certificación y aprobación de Gas Natural Lima & Callao, GNLC, hoy Ca- lidda. 65 El tendido de la línea, el montaje de la estación ERM, la instalación del kit para gas del caldero Cleaver Brooks y certificación de la línea, se culmina con el arranque del caldero con GN el 21 de enero. La planta de hojalatería comienza a quemar GN el 27 de enero, representa aproxi- madamente el 2% del consumo total. También entra a quemar GN el comedor y el Laboratorio Central. Quienes representan el 0.56 % y 0.01% respectivamente. ∗ Segunda parte del proyecto Se culmina con tendido de la línea de gas hasta hornos, la modificación de la línea existente de GLP para suministrar GN a los hornos petroleros, la certificación corres- pondiente y el arranque del horno galletero Baker Perkins el 6 de febrero. El horno galletero representa el 7.41 % del consumo total. ∗ Tercera parte del proyecto Con el fin de facilitar el stock de repuestos de los quemadores y el mantenimiento de los mismos, se opta por estandarizar los quemadores de los hornos petroleros, los cuales suman en total 9 quemadores. El montaje de los quemadores se programa al finalizar la campaña de panetones de fiestas patrias, los cuales entrarán en servicio la primera semana de julio con gas na- tural. 66 ∗ Estación Back Up Los equipos para la estación Back up, deberán ingresar a fábrica la primera semana de julio. Equipos No Considerados El grupo electrógeno no fue considerado para operar con gas natural, ya que actual- mente no existe cortes de energía eléctrica, y en horas punta, la planta tiene bajo consumo de energía eléctrica. El caldero Acuotubular APIN de 800 BHP, también es retirado del proyecto, ya que la planta tiene una demanda promedio de 5.5 ton / hora, y una demanda máxima de 8 ton / hora, se considera que el caldero APIN trabajará fuera de su punto de eficiencia máxima. La planta de caramelos, también sale del proyecto, que la Gerencia Regional consi- dera vender la planta. El uso de GN para los vestuarios, no es considerado por la gerencia respectiva. 67 CAPITULO 4 PRESUPUESTO Se detalla comparación de consumos con combustibles tradicionales versus Gas Na- tural. 4.1. Consumo y Costo Combustible Consumo Combustible 2003 A fin de presentar el proyecto, se realiza un preestudio en el 2004, se elabora en ba- se a los consumos reales de combustibles del 2003, el ahorro que se hubiera obteni- do si se hubiera quemado gas natural. 68 AÑO 2003 Soles AÑO 2003 Soles AÑO 2003 Soles (Gln GLP) de GLP (Galón D2) de D2 Galón R6 de R6 Enero 7,504 S/. 32,502 - S/. - 119,903.95 S/. 320,358 Febrero 8,791 S/. 38,074 1,510 S/. 11,450 106,889.15 S/. 285,585 Marzo 8,722 S/. 37,776 2,919 S/. 22,136 115,837.67 S/. 309,494 Abril 10,056 S/. 43,554 322 S/. 2,443 113,305.72 S/. 302,729 Mayo 7,160 S/. 31,010 2,949 S/. 22,365 101,326.95 S/. 270,724 Junio 11,478 S/. 49,712 1,510 S/. 11,450 76,517.12 S/. 204,438 Julio 10,589 S/. 45,859 2,164 S/. 16,411 85,011.99 S/. 227,134 Agosto 9,403 S/. 40,726 9,160 S/. 69,461 93,275.36 S/. 249,212 Septiembre 10,715 S/. 46,408 13,590 S/. 103,046 92,253.85 S/. 246,483 Octubre 8,128 S/. 35,201 17,012 S/. 128,999 92,084.64 S/. 246,031 Noviembre 7,225 S/. 31,293 18,119 S/. 137,395 119,445.11 S/. 319,132 Diciembre 3,919 S/. 16,975 3,523 S/. 26,716 134,752.06 S/. 360,029 TOTAL 103,692 S/. 449,091 72,780 S/. 551,870 1,250,603.57 S/. 3,341,348 GASTOS (S/.) S/. 449,091 S/. 551,870 S/. 3,341,348 Costo de la energía quemando combustibles tradicionales: Gasto Combustible S/. / Energía MM BTU/Año 185,576.25 S/. 4,342,308 S/. 23.40 G Joules / Año 195,782.94 S/. 4,538,091 S/. 23.18 69 La alternativa: Quemar Gas Natural: Nm3 / año S/. De GN / Año Ahorro por usar GN / Año Equivalente en GN 5,122,171 S/. 2,367,124 S/. 2,170,967 PRESUPUESTO $270,000 S/. 882,900 TIEMPO RETORNO 05 meses Consumo Combustible 2004 Los siguientes cuadros, elaborado a comienzos del presente, comprueban lo estima- do en el 2004 con los consumos del 2003: AÑO 2004 Soles AÑO 2004 Soles AÑO 2004 Soles (Gln GLP) de GLP (Gln D2) de D2 Galón R6 de R6 Enero 8,145 S/. 35,276 3,600 S/. 27,298 84,441 S/. 3,378 Febrero 6,010 S/. 26,029 1,000 S/. 7,583 79,924 S/. 3,197 Marzo 2,680 S/. 11,607 1,000 S/. 7,583 95,737 S/. 3,829 Abril 8,204 S/. 35,532 1,200 S/. 9,099 97,071 S/. 3,883 Mayo 8,799 S/. 38,108 2,300 S/. 17,440 94,373 S/. 3,775 Junio 8,010 S/. 34,691 1,400 S/. 10,616 81,091 S/. 3,244 Julio 8,980 S/. 38,892 600 S/. 4,550 73,673 S/. 2,947 Agosto 7,680 S/. 33,262 12,600 S/. 95,542 71,199 S/. 2,848 Septiembre 10,010 S/. 43,353 13,200 S/. 100,092 66,392 S/. 2,656 70 Octubre 10,433 S/. 45,185 15,000 S/. 113,741 76,011 S/. 3,040 Noviembre 7,905 S/. 34,237 15,000 S/. 113,741 76,384 S/. 3,055 Diciembre 7,600 S/. 32,916 6,500 S/. 49,288 66,804 S/. 2,672 TOTAL 94,456 S/. 409,089 73,400 S/. 556,571 963,100 S/. 2,573,199 GASTOS (S/.) S/. 409,089 S/. 556,571 S/. 2,573,199 S/./Gln 4.33 7.58 2.67 Costo de la energía quemando combustibles tradicionales: Gasto Combustible Soles / Año S/. / Energía Combustibles Tradicional MM BTU/Año 146,808.63 S/. 3,538,860 S/. 24.11 G Joules / Año 154,883.10 S/. 3,538,860 S/. 22.85 La alternativa: Quemar Gas Natural: Nm3 / año S/. De GN / Año Ahorro por usar GN / Año Equivalente en GN 4,052,129 S/. 1,872,625 S/. 1,666,235 PRESUPUESTO $270,000 S/. 882,900 TIEMPO RETORNO 06 meses 71 4.2. Consumo Actual De Gas Natural Resumen De Consumo De Gas Natural Por Mes: MES Volumen sin corregir Volumen Co- rregido S/ / mes m3 Sm3 Total 01-05 46,177.00 87,347.00 S/. 37,498 Total 02-05 118,367.00 224,301.00 S/. 98,168 Total 03-05 130,825.00 279,495.00 S/. 120,714 Total 04-05 131,132.00 264,178.00 S/. 114,099 Reducción Costo Energía Térmica COSTO COMBUSTIBLE AÑO 2004 S/. / MM BTU S/. 53.40 S/. 20.24 S/. 11.67 S/. 44.19 0 10 20 30 40 50 60 (Gln GLP) (Gln D2) Galón R6 Gas Natural 2005 72 4.3. Ahorro en el 2005 por Quemar GN: AHORRO EN GAS NATURAL, AGOSTO 2005 CALDEROS HORNOS (glp) & HOJALATERIA HORNOS Cebat & Orlandi costo promedio GN / Sm3 S/. 0.46 Sm3 GN 2,494,930.59 227,891.78 238,337.47 S/. 1,348,557.57 M BTU 93,291,750.30 8,521,448.83 8,912,039.46 Equiv. R6 Equiv. GLP Equiv. D2 Galones 616,112.47 84,689.41 63,630.15 Costo S/. / gal S/. 2.67 S/. 4.33 S/. 7.58 Total S/. 1,646,122.19 S/. 366,790.00 S/. 482,489.34 S/. 2,495,401.53 S/. 1,146,843.96 AHORRO $ 352,875.06 Inversión $ 270,000.00 Tiempo Retorno meses 9.18 73 CONCLUSIONES: 1. El migrar a gas natural significa un ahorro en costo de combustible. 2. No requiere almacenamiento. Disminución gasto de logística. Ya no ingresa el camión de combustible al interior de planta, lo que evita riesgos de contami- nación. 3. Combustión más limpia (menor mantenimiento de los sistemas por limpieza) 4. No necesita bombas, ni sistemas de calefacción (ahorro en mantenimiento), menor costo de energía eléctrica. 5. Permite trabajar con menores excesos de aire (ahorro de combustible). Con el analizador de gases, se ha permitido bajar el exceso de aire de combustión, mejorando la eficiencia de combustión. 6. Se obtiene gases de combustión limpio, ya que en la composición del gas no contiene azufre, que al mezclarse con agua genera lluvias ácidas: Reducción de CO2, SO2 y NOx Antes 7.2% , 251 y 130 ppm Ahora 5% , 0 y 58 ppm 7. Al estar la planta en el interior de la ciudad, y al tener una combustión limpia, no existe emisiones contaminantes a la ciudad. 74 BIBLIOGRAFIA 1. Norma Técnica Peruana NTP 111.010, GAS NATURAL SECO. Sistema de Tuberías Para Instalaciones Internas Industriales. 2. Resumen Curso Taller GAS NATURAL USO INDUSTRIAL, Ing. Hernando Galvis Barrera 75 ANEXOS Tabla 10 de Norma Técnica Peruana NTP 111.010, página 36 Variación Energía Térmica en 2005. Análisis de Riesgo Para Las Instalaciones de Gas Natural Pro formas