Diseño térmico y estructural de un economizador para una caldera pirotubular alimentada con gas natural

Abstract

El presente proyecto consiste en el diseño de un economizador para la recuperación del calor residual de los gases de escape de una caldera pirotubular alimentada con gas natural. Este diseño permitirá la reducción del consumo de gas natural de la caldera, reduciendo a su vez las emisiones de CO2. Los objetivos de este proyecto son el diseño térmico y mecánico del economizador para su instalación en la empresa BAVARIA S.A., Barranquilla. Para este proyecto, se comenzó por el entendimiento del problema de diseño y la definición de especificaciones basados en los requerimientos de la empresa. Las principales restricciones para el diseño del economizador estuvieron basadas en la caída de presión, la corrosión atmosférica y el costo del intercambiador. Posteriormente, se realiza un estudio de los principales proveedores de economizadores y modelos de calderas similares para establecer un estado de la técnica que permita formar las bases y limitaciones del proyecto. Consecutivamente, se realiza la generación de alternativas con base en el mercado y las distintas configuraciones existentes para los intercambiadores estudiados. Luego, se selecciona la alternativa más viable para el proyecto en términos de economía, caída de presión y mecánica del equipo. Finalmente, se realiza la revisión de normativas y códigos de ingeniería para el diseño térmico y mecánico de la alternativa escogida, así como el diseño a detalle del equipo y protocolos de fabricación. Se calculo un ahorro significativo de combustible con este diseño, representado en un retorno adecuado con base a los requerimientos de la empresa.

This project consists of the design of an economizer for the recovery of residual heat from the exhaust gases of a fire tube boiler fueled with natural gas. This design will allow the reduction of the boiler's natural gas consumption, in turn reducing CO2 emissions. The objectives of this project are the thermal and mechanical design of the economizer for its installation in the company BAVARIA S.A., Barranquilla. For this project, we began by understanding the design problem and defining specifications based on the company's requirements. The main constraints for the economizer design were based on pressure drop, atmospheric corrosion and the cost of the heat exchanger. Subsequently, a study of the main suppliers of economizers and similar boiler models is carried out to establish an analysis of the technique that allows forming the bases and limitations of the project. Consecutively, the generation of alternatives is carried out based on the market and the different existing configurations for the exchangers studied. Then, the most viable alternative for the project in terms of economy, pressure drop and equipment mechanics is selected. Finally, the revision of regulations and engineering codes is carried out for the thermal and mechanical design of the chosen alternative, as well as the detailed design of the equipment and manufacturing protocols. Significant fuel savings were calculated with this design, represented by an adequate return on investment based on the company's requirements.