EFICIENCIA ENERGÉTICA DE LA CALDERA DE LA PLANTA DE BENEFICIO

ANIMAL COFEMA S.A

ANDRES FELIPE QUINTANA SOLER

DIRECTOR

DARWIN MENA RENTERÍA

UNIVERSIDAD SANTO TOMAS FACULTAD DE INGENIERÍA ABIENTAL

BOGOTÁ D.C 2021

EFICIENCIA ENERGÉTICA DE LA CALDERA DE LA PLANTA DE BENEFICIO

ANIMAL COFEMA S.A

ANDRES FELIPE QUINTANA SOLER

Opción de grado: Diplomado Eficiencia Energética

Línea de investigación: Salud ambiental

Trabajo de grado para optar por el título de Ingeniero Ambiental

UNIVERSIDAD SANTO TOMAS FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL

BOGOTÁ D.C 2021.

Resumen.

El presente trabajo tiene como objetivo proponer un sistema de tubería aislante térmico que incremente la eficiencia energética de la caldera de 100 BHP para disminuir el consumo de agua y combustible por medio de la recirculación de los condensados generados del proceso. La planta de beneficio animal COFEMA S.A, se encuentra ubicada en el departamento del Caquetá más específicamente en el municipio de Florencia. La información para realizar los cálculos de eficiencia de la caldera y de ahorro se obtuvo mediante visitas continuas a la empresa, teniendo contacto directo con los encargados de la planta de tratamientos de residuos del sacrificio de bovinos y porcinos. A partir de los resultados obtenidos se estableció que el sistema de tuberías que se propone para la empresa no requiere de aislante térmico, ya que su espesor es muy mínimo. Finalmente, este trabajo pretende generar un ahorro económico a la planta y una disminución del impacto ambiental que se está dando por el vertimiento del condensado a la fuente hídrica superficial, quebrada La Mochilerito.

Palabras clave: eficiencia energética, caldera, recirculación.

Abstract.

The objective of this work is to propose a thermal insulating pipe system that

increases the energy efficiency of the boiler by 100 BHP to reduce the consumption

of water and fuel through the recirculation of the condensates generated from the

process. The COFEMA S.A animal benefit plant is located in the department of

Caquetá, more specifically in the municipality of Florencia. The information to

perform the boiler efficiency and savings calculations was obtained through

continuous visits to the company, taking into account direct contact with those in

charge of the waste treatment plant from the slaughter of cattle and pigs. From the

results obtained, it was established that the piping system proposed for the company

does not require thermal insulation, since its thickness is very minimal. Finally, this

work aims to generate economic savings for the plant and a decrease in the

environmental impact that is occurring due to the discharge of condensate to the

surface water source, La Mochilerito stream.

Keywords: energy efficiency, boiler, recirculation.

1. Introducción

El Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible a través de la Resolución 1207

del 25 de Julio de 2014, establece que el uso eficiente del agua es fundamental para

la conservación del recurso hídrico, y es básico para el desarrollo sostenible y que

en el contexto de Gestión Integral del Recurso Hídrico el reúso del agua residual

aparece como una estrategia para el ahorro y el uso eficiente del agua [1]. Además,

en la norma NTC ISO 50001 se plantea la identificación de la situación actual de

consumo energético de las industrias, mediante la construcción de una línea base

de consumo y el establecimiento de los indicadores de desempeño energético y de

las variables de control que deben ser monitoreadas para alcanzar la máxima

eficiencia [2].

La Compañía de Fomento Empresarial y Mercados Agroindustriales (COFEMA S.A) es la única planta de beneficio animal en el departamento del Caquetá ubicada a las afueras de su capital Florencia, donde se lleva a cabo el manejo pecuario enfocado al perfeccionamiento y ampliación de la comercialización e industrialización de los productos y subproductos derivados de bovinos y porcinos. Actualmente la planta realiza cerca de mil sacrificios diarios para la comercialización de cárnicos y sus derivados, ésta se efectúa mediante la participación activa de productores, comisionistas o intermediarios, engordadores y finalizadores que aportan los bovinos y porcinos para abastecer el mercado principalmente del Valle del Cauca y la región de costa atlántica, donde los precios son fijados bajo criterios especulativos, donde la oferta y la demanda juegan un papel fundamental. Generalmente esta comercialización es realizada principalmente en el centro de acopio, que concentra un sin número de comisionistas que reciben los animales directamente de las fincas o mediante ferias, a fin de realizar su comercialización a cambio de una comisión que varía según las características del animal [3].

La empresa COFEMA S.A, cuenta con una planta de tratamiento de sangre, sebo,

bilis, cálculos, cascos y demás derivados del sacrificio bovino y porcino, la cual está

compuesta por un tanque, una caldera, un intercambiador de calor y finalmente

torres de enfriamiento, donde se obtiene como resultado un condensado producto

del agua usada inicialmente por la caldera y los demás equipos anteriormente

mencionados. El condensado es uno de los residuos resultantes en este proceso y

donde se va hacer parte del enfoque del trabajo.

El condesando resultante es conducido por una tubería de 2 pulgadas hacia una

caja que direcciona el fluido a un canal en concreto con carbón en su interior, es

decir, que se está generando un vertimiento sin tratamientos previos que disminuya

considerablemente la temperatura del mismo. Teniendo en cuenta la Resolución

631 del año 2015, donde se expresa que: “para todas las actividades industriales,

comerciales o de servicios que realicen vertimientos puntuales de aguas residuales

a un cuerpo de agua superficial o a los sistemas de alcantarillado público, tendrán

en el parámetro de temperatura como valor límite máximo permisible el de 40,00

°C” [4], lo que indica que en la planta COFEMA S.A se está realizando un vertimiento

a una fuente hídrica superficial con una temperatura de 80°C la cual dobla el rango

normativo.

Según lo anterior, es de suma importancia proponer una intervención que disminuya

los impactos ambientales derivados del vertimiento y aumente la eficiencia

energética del sistema, aprovechando los condensados resultantes en el proceso.

En este sentido, surge el cuestionamiento de: ¿De qué manera aumentar la

eficiencia energética de la caldera usando el condensado producto del proceso de

la planta de beneficio animal COFEMA S.A ?

A nivel internacional se desarrolló la investigación titulada Métodos de cálculo de los factores de operación de la caldera de vapor bajo diferentes condiciones de operación con el uso de modelos termodinámicos computacionales, de autoría de Madejski & Żymełka (2020), los resultados del análisis de calderas de vapor de carbón pulverizado en diversas condiciones de funcionamiento. Para investigar la eficiencia de la caldera de vapor analizada, se realizó el análisis energético, así como se determinaron las condiciones básicas de funcionamiento del circuito de gases de combustión-aire y agua-vapor. Para el cálculo de la eficiencia energética de la caldera se aplicó el método indirecto y el cálculo de las pérdidas de caldera individuales. El modelo termodinámico se desarrolló para simular el funcionamiento de la caldera bajo cargas parciales de la caldera. La precisión de los resultados del modelo se verificó con tres cargas parciales diferentes. Una de las conclusiones de este estudio tiene que ver con el aumento de la eficiencia de la caldera térmica tiene como resultado un menor consumo de combustible y una menor emisión de gases de combustión [5].

En el ámbito nacional se encontró el estudio denominado “Aumento de la eficiencia energética en las calderas mediante la recirculación de condensados en la industria GLORIA COLOMBIA planta COGUA (Cundinamarca). El estudio consistió en la revisión de una planta de producción de lácteos y sus derivados, los condensados provenientes del vapor de las calderas, después de su utilización en los intercambiadores de calor, se conducen a la planta de tratamiento de aguas residuales, sin aprovechamiento de la energía calórica que contienen, además de generarse elevados consumos de agua en las calderas. Este trabajo determinó el incremento de la eficiencia energética de las calderas mediante un sistema de recirculación de condensados provenientes de los intercambiadores de calor en la planta de producción Gloria Colombia, a través de un sistema de bomba y tubería con aislamiento térmico. Entre las conclusiones más importantes se tiene un bajo consumo de energía de la bomba para recirculación de condensados, reflejado en la baja potencia obtenida de 20 W, muestra que el consumo de energía eléctrica de la bomba es relativamente bajo, de $110.490,6/año, comparado con el ahorro de combustible y el incremento de la eficiencia energética de las calderas por recirculación de condensados, a pesar de ser sólo de 1,31% desde 60,16% hasta 61,47%, genera ahorros anuales significativos de agua de 8.640 m /año, que

corresponden a disminución de consumo de 40%, y de fuel oíl como combustible de 7.008 galones/año que representan $27.524.368,1 /año [6].

El objetivo del presente trabajo es proponer un sistema de tubería aislante que incremente la eficiencia energética de la caldera de 100 BHP, que se encuentran en la planta de beneficio animal COFEMA S.A, disminuyendo el consumo de agua y combustible por medio de la recirculación de los condensados generados del proceso en producción.

2. Diagnóstico.

La empresa COFEMA S.A cuenta con dos plantas de tratamiento de aguas

residuales industriales, una planta trata los residuos de viseras blancas producto del

sacrificio de bovinos y porcinos llamada plaza de ferias. La otra planta en la cual se

enfoca este trabajo se llama Subproductos, donde se tratan principalmente residuos

de sangre, sebo, bilis, cálculos, cascos y demás derivados del sacrificio

anteriormente mencionado.

La planta subproductos está compuesta por un tanque de almacenamiento de agua,

el cual abastece a la caldera por medio de una bomba que realiza un bombeo de 14

galones por minuto (GPM). El vapor se produce gracias a la energía que contiene

el combustible con el que trabaja la caldera, para este caso en específico es gas,

que al quemarse se convierte en energía calorífica que se transfiere hacia los

sistemas te tubos internos de la caldera, donde está el agua a la que se le aumenta

su temperatura hasta su punto de ebullición para que se produzca el vapor

sobrecalentado. Seguidamente, el vapor se conduce por medio de tubería hasta el

intercambiador de calor donde se aprovecha para el aumento de la temperatura de

los residuos, para obtener como resultado de éstos una harina de sangre, sebo,

bilis, cálculos, cascos usada para compostaje y un exceso de grasa; la harina se

almacena en lonas, y el exceso es conducido hacia unas trampas de grasas para

su tratamiento previo. El vapor resultante del intercambiador de calor es llevado por

tubería hasta las torres de enfriamiento para condensarlo. Finalmente, el

condensado o liquido saturado se lleva por tubería de 2 pulgadas hasta una caja

donde se realiza el vertimiento a un canal de concreto con carbón aguas abajo a

500 metros del punto de captación.

A partir de las visitas continuas que se realizaban en la planta, se pudo evidenciar

que el personal que opera la caldera, y los ingenieros industriales y ambientales

encargados tienen falencias en los conocimientos del funcionamiento de cada uno

de los quipos que se encuentran en el área de subproductos, ya que no se realiza

un seguimiento y monitoreo en cuanto al mantenimiento de los equipos. El siguiente

diagrama muestra el funcionamiento del sistema anteriormente mencionado:

Figura1.Esquema actual de la planta. Fuente: autor

El agua usada por la planta de beneficio animal COFEMA S.A, proviene de la

quebrada La Mochilerito, la cual tiene su nacimiento al noreste de la cabecera

municipal de Florencia en la vereda Santo Domingo. Se extiende sobre paisajes de

montaña y piedemonte. Tiene un área de 4.810 Km2 equivalentes a 481 has, la

mayor porción de su relieve hace parte de la cordillera oriental del departamento del

Caquetá y se extiende desde los 306 msnm en predios de COFEMA S.A, hasta los

550 msnm área de nacimiento de su cauce principal, así mismo esta microcuenca

pertenece a la red hidrográfica del río Bodoquero [7].

El sistema de captación de agua sobre la quebrada la Mochilerito se realiza a través

de un equipo de bombeo que cuenta con una capacidad de 8 HP con captando un

caudal de 0,136m3 /s. La empresa, cuenta con una planta de potabilización de agua

cuyo tratamiento es de tipo convencional completo que incluye los procesos de

clarificación y desinfección. El proceso básico de clarificación está conformado por

los subprocesos de Coagulación, Floculación, Sedimentación y Filtración. La planta

de tratamiento de agua potable presenta un sistema de canales perimetrales que

permiten evacuar el agua de exceso, el cual es llevado nuevamente a la fuente

hídrica [7].

Por otro lado, la empresa tiene convenio con la empresa

NORTESANTANDEREANA DE GAS S.A ESP, la cual abastece a la empresa de

gas licuado de petróleo liviano. El consumo de gas que realiza a empresa es

directamente proporcional a la producción que se esté realizando. Según los recibos

para el pago de consumo, la empresa vende cada kilogramo de gas a un valor de

$1778, donde se evidenció que para los últimos 4 meses del año 2020 se tuvo un

promedio de pago por consumo de $19’534.075,4; de los cuales, se identificó que

los meses en los que se tuvo mayor consumo fueron noviembre y diciembre.

3. Propuesta y posibilidades de reconvención energética

A partir de lo planteado anteriormente, se propone realizar un incremento de la

eficiencia energética de la caldera mediante un sistema de recirculación de

condensados provenientes de los intercambiadores de calor en la planta de

beneficio animal de COFEMA S.A, a través de un sistema de tuberías con

aislamiento térmico que optimice el rendimiento de la caldera que está ubicada en

una de las plantas de tratamiento de agua residual industrial de la empresa; el

condensado proveniente del vapor de la caldera, después de su utilización en el

intercambiador de calor pasan a las torres de enfriamiento donde finalmente se

conducen por medio de un canal que contiene carbón sin aprovechamiento de la

energía calórica que contiene éste, por ende el vertimiento del condensado llega a

la fuente receptora con altas temperaturas. Por tanto, el objetivo del presente trabajo

esta enfatizado a incrementar la eficiencia energética de la caldera de 100 BHP,

que se encuentran en la planta de beneficio animal COFEMA S.A, disminuyendo el

consumo de agua y combustible por medio de la recirculación de los condensados

generados del proceso en producción.

Sistema con recirculación y aislante térmico

Figura 2. Esquema de tubería con aislamiento térmico. Fuente: Autor

El esquema muestra los datos que dispuso la empresa para la elaboración del

trabajo, donde también se muestra el sistema de recirculación con tubería de

aislante térmico a la salida de las torres de enfriamiento en el punto A, donde se va

calcular principalmente el radio del aislante de poliuretano expandido para que el

condensado pierda solo 2°c de temperatura, a continuación se presentan los datos

de la tubería que se quiere implementar para que el líquido saturado vuelva al

tanque como se observa en el punto B.

Tubería de acero de carbón: 6 mm de espesor, 2 in de radio interno, k = 50

w/m.K

Aislante de poliuretano expandido: k = 0,025 w/m.K

Revestimiento de aluminio térmico: 1 mm de espesor, k = 230 w/m.K

Los siguientes cálculos tendrán el siguiente orden: se realizará el cálculo espesor

de aislante, en segundo lugar, se usará el espesor aislante para obtener la

temperatura de salida del condensado y finalmente hallar aumento de la eficiencia

de la caldera, y así proporcionarle a la empresa un ahorro mensual de combustible.

Para iniciar con los cálculos, lo primero que se debe hallar es el calor perdido que

va tener la tubería de recirculación del líquido saturado, en el cual se va a emplear

la siguiente formula de calor perdido en tubería.

Calor perdido en tubería de recirculación con aislante

�̇� = �̇� ∗ 𝐶𝑝 ∗ (𝑇𝐴 − 𝑇𝐵)

�̇� = 0,882 kg/s

𝐶𝑝𝐻2𝑂 = 4184 J/kg.K

𝑇𝐴 = 80 °C

𝑇𝐵 = 78 ° C

�̇� = 0,882 𝑘𝑔/𝑠 ∗ 4184 𝐽/𝑘𝑔. 𝐾 ∗ (80 − 78)°𝐶 = 7380,576 𝑤

El resultado de �̇� al reemplazar los datos de temperaturas del punto A al punto B

sin haber cambio de estado, la capacidad calorífica del agua Cp y �̇� que es el

caudal másico del agua que ingresa a la caldera para generar el vapor.

Calculo de espesor de aislante de poliuretano expandido

En la siguiente formula se estableció 𝑇4 la cual hace referencia a la temperatura a

la cual va estar la tubería en el exterior a partir del espesor del aislante, la cual será

de 30°C. En este sentido se reemplazará �̇� según el resultado de la fórmula anterior,

𝐿 que es la distancia que hay desde la salida del condensado a la caldera, y así

mismo con las demás expresiones.

�̇� =𝑇1 − 𝑇4

ln(𝑟2 𝑟1⁄ )2𝜋 ∗ 𝐿 ∗ 𝑘1

+ln(𝑟3 𝑟2⁄ )

2𝜋 ∗ 𝐿 ∗ 𝑘2+

ln(𝑟4 𝑟3⁄ )2𝜋 ∗ 𝐿 ∗ 𝑘3

�̇� = 7380,576 𝑤

T1 = (TA + TB)/2 = (80 + 78)°C/2 = 79 °C

T4 = 30 °C

𝑟1 = 2 in * 2,54 cm/1 in = 5,08 cm

𝑟2 = 𝑟1 + 6 mm = (5,08 + 0,6)cm =

5,68 cm

𝑟3 =?

L = 4,5 m

𝑘1 = 50 w/m°C

𝑘2 = 0,025 w/m°C

𝑘3 = 230 w/m°C

Debido a que 𝑘3 tiene un valor tan alto, la expresión ln(𝑟4 𝑟3⁄ )

2𝜋∗𝐿∗𝑘3 es muy cercana a

cero, no se tomará en cuenta en el despeje. Seguidamente se realizó el despeje

para hallar el valor de 𝑟3.

ln(𝑟3 5,68 𝑐𝑚⁄ )

2𝜋 ∗ 4,5 𝑚 ∗ 0,025 𝑤/𝑚°𝐶=

(79 − 30)°𝐶

7380,576 𝑤−

ln(5,68 5,08⁄ )

2𝜋 ∗ 4,5 𝑚 ∗ 50 𝑤/𝑚°𝐶

ln (𝑟3

5,68 𝑐𝑚) =

9𝜋

40 𝑤/°𝐶 ∗ (

49 °𝐶

7380,576 𝑤−

ln(5,68 5,08⁄ )

450𝜋 𝑤/°𝐶)

𝑟3 = 𝑒4,637𝑥10−3 ∗ 5,68 𝑐𝑚 = 5,71 𝑐𝑚

Espesor = 𝑟3 − 𝑟2 = 5,71 cm – 5,68 cm = 0,026 cm 0,26 mm

Debido que el valor del aislante arrojó un resultado muy pequeño se recomienda no

usarlo, ya que el espesor que se necesitaría es mínimo. Cabe aclarar que la

distancia de la salida del condensado hasta donde está ubicada la caldera es corta,

lo que influye en gran medida a que el valor del espesor de aislante sea inapreciable.

Sistema con recirculación sin aislante térmico

A continuación, se planteó el mismo sistema de tubería de recirculación, pero sin

aislante térmico, y de esta manera identificar las variaciones que tiene el fluido en

cuanto a la temperatura que pierde durante el recorrido por la tubería.

Temperatura de salida de tubería sin aislante

En esta parte se igualan las dos fórmulas previamente usadas para hallar la

temperatura en el punto B a la cual saldría el condensado sin tener aislamiento

térmico, es decir que se despejaría la formula en función de 𝑇𝐵, además de esto las

expresiones que contenían 𝑟3 y 𝑟4 no se tomarán en cuenta, ya que ahora no habrá

aislante ni revestimiento.

�̇� ∗ 𝐶𝑝 ∗ (𝑇𝐴 − 𝑇𝐵) =

𝑇𝐴 + 𝑇𝐵2 − 𝑇4

ln(𝑟2 𝑟1⁄ )2𝜋 ∗ 𝐿 ∗ 𝑘1

�̇� = 0,882 kg/s

𝐶𝑝𝐻2𝑂 = 4184 J/kg.K

𝑇𝐴 = 80 °C

T4 = 30 °C

𝑟1 = 5,08 cm

𝑟2 = 5,68 cm

L = 4,5 m

𝑘1 = 50 w/m°C

ln(5,68 5,08⁄ )

2𝜋 ∗ 4,5 𝑚 ∗ 50 𝑤/𝑚°𝐶∗ 0,882 𝑘𝑔/𝑠 ∗ 4184 𝐽/𝑘𝑔. 𝑠 ∗ (80°𝐶 − 𝑇𝐵) =

80°𝐶

2+

𝑇𝐵

2− 𝑇4

0,291 ∗ (80°𝐶 − 𝑇𝐵) = 40°𝐶 + 0,5 𝑇𝐵 − 30°𝐶

23,28°𝐶 − 0,291 𝑇𝐵 = 10°𝐶 + 0,5 𝑇𝐵

13,28°𝐶 = 0,209 𝑇𝐵

𝑇𝐵 = 63,541°𝐶

Según este resultado, la temperatura del líquido saturado disminuyó

aproximadamente 14,5 °C con tubería sin aislamiento térmico a comparación

a la que si tenía.

Esquema de recirculación sin aislante.

Por lo anterior, el nuevo sistema de recirculación quedria de la siguiente

manera:

Figura 3. Esquema de recirculación sin aislante. Fuente: Autor

Tubería de acero de carbón: 6 mm de espesor, 2 in de radio interno, k = 50 w/m.K

Eficiencia energética de caldera

En este punto se obtuvieron los valores de calor de la caldera sin recirculación

que es como está actualmente el sistema en planta y con recirculación, pero

sin aislante que es como se propone en este trabajo, y en ese mismo sentido

obtener el aumento de la eficiencia de la caldera para que se genere el ahorro

en términos monetarios.

Calor de caldera sin recirculación

Dependiendo de las temperaturas se hallaron las entalpías ℎ1 y ℎ2 con las

tablas de propiedades del agua, y también se calcularon sus respectivas

interpolaciones.

�̇�𝑠𝑖𝑛 = �̇� ∗ (ℎ2 − ℎ1)

Para el punto 1 del esquema sin recirculación.

T (°C) hf (kJ/kg)

15 62,99

20 83,96

18 h1 = 75,57

Para el punto 2 del esquema sin recirculación.

�̇�𝑠𝑖𝑛 = 0,882 𝑘𝑔/𝑠 ∗ (2932,256 − 75,57)𝑘𝐽/𝑘𝑔 = 2519,597 𝑘𝑤

Calor de caldera con recirculación sin aislamiento.

En esta parte se usó la misma entalpía del punto 2, ya que la temperatura es

igual.

�̇�𝑅 = �̇� ∗ (ℎ2 − ℎ1)

Para el punto 1 con recirculación.

T(°C) h (0,6 MPa) h (0,8 MPa)

200 2850,1 2839,3

250 2957,2 2950,0

240 2935,78 2927,86

P (MPa) h (kJ/kg)

0,6 2935,78

0,8 2927,86

0,689 (100 Psi) h2 = 2932,256

T (°C) hf (kJ/kg)

60 251,13

65 272,06

63,541 h1 = 265,953

�̇�𝑅 = 0,882 𝑘𝑔/𝑠 ∗ (2932,256 − 265,953)𝑘𝐽/𝑘𝑔 = 2351,679 𝑘𝑤

Aumento de eficiencia de caldera

El aumento de la eficiencia de la caldera se determina según la siguiente

fórmula, donde se usa el 𝑄 para los dos casos mencionados previamente

mencionados.

𝛥𝐸𝐸 =�̇�𝑠𝑖𝑛

�̇�𝑅

𝛥𝐸𝐸 =2519,597 𝑘𝑤

2351,679 𝑘𝑤= 1,0714

%𝛥𝐸𝐸 = (�̇�𝑠𝑖𝑛

�̇�𝑅

− 1) ∗ 100%

𝛥%𝐸𝐸 = (2519,597 𝑘𝑤

2351,679 𝑘𝑤− 1) ∗ 100% = 7,14%

Ahorro de costos de combustible

Para el ahorro del combustible se determinaron los tiempos de trabajo de la

empresa suponiendo que trabajaran 8 horas diarias en 25 días al mes, ya que

como se aclaró al inicio la producción varía dependiendo la demanda que

tenga la empresa. Por otro lado, el poder calorífico del carbón PC se estableció

según la información de la planta para ese tipo de gas.

Gas licuado:

P/U = $ 1778/kg

PC = 11082 kCal/kg

Costo mensual sin recirculación.

2519,597𝑘𝐽

𝑠∗

1 𝑘𝐶𝑎𝑙

4,184 𝑘𝐽∗

1 𝑘𝑔

11082 𝑘𝐶𝑎𝑙∗

$ 1778

1 𝑘𝑔∗

3600 𝑠 ∗ 8ℎ ∗ 25 𝑑

1 ℎ ∗ 1 𝑑 ∗ 1 𝑚𝑒𝑠

𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑠𝑖𝑛 = $69′564.155/𝑚𝑒𝑠

Costo mensual con recirculación.

2351,679𝑘𝐽

𝑠∗

1 𝑘𝐶𝑎𝑙

4,184 𝑘𝐽∗

1 𝑘𝑔

11082 𝑘𝐶𝑎𝑙∗

$ 1778

1 𝑘𝑔∗

3600 𝑠 ∗ 8ℎ ∗ 25 𝑑

1 ℎ ∗ 1 𝑑 ∗ 1 𝑚𝑒𝑠

𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑅 = $64′928.067/𝑚𝑒𝑠

Ahorro mensual

$69′564.155/𝑚𝑒𝑠 − $64′928.067/𝑚𝑒𝑠 = $4′636.088/𝑚𝑒𝑠

Finalmente se obtuvo que, para las condiciones de trabajo establecidas

mensualmente, la empresa tendría un ahorro significativo en cuanto al

consumo del gas, ya que al implementar una tubería que recircule el

condensado estaría disminuyendo consumo de gas y agua que a su vez

contribuyen a la disminución de impactos ambientales a la fuente hídrica

receptora del vertimiento.

Costos del sistema de tubería propuesto.

Nombre Cantidad Precio Costo

Tubería de acero de carbón de 2 pulgadas

4.30 metros 1m= 35.000$ 175.000$

Codos para tubería de acero de carbón de 2 pulgadas

4 codos 1 codo= 15.000$ 60.000$

Mano de obra por instalación de tubería.

x x 200000$

Total. 435000$

Tabla 1. Costo de sistema de tubería. Autor

El costo total de la instalación que se propone es de 435000$, el cual es

recuperado después del primer mes de haber sido instalado, ya que el ahorro

que se calculó con las condiciones de trabajo propuestas es mucho más alto.

Conclusiones y recomendaciones

La empresa actualmente está realizando un vertimiento que según la normativa nacional vigente que según la Resolución 631 de 2015 está pasando el rango máximo permitido. Según los cálculos realizados para establecer las características de la tubería con aislamiento térmico no es necesario establecer un espesor de aislante de poliuretano expandido, ya que el valor de dio muy mínimo y la recirculación se puede realizar solo con tubería de acero. Al realizar la recirculación únicamente con tubería de acero hace que baje la temperatura de salida del condensado en el punto B en comparación a la que tiene aislante térmico, pero de igual manera se mantiene una temperatura alta por la distancia tan corta de la tubería. El ahorro que se obtuvo a partir de la eficiencia energética de la caldera tienen un valor aproximado mensual de 4’360.088$ según las condiciones de tiempo de trabajo que se plantearon para la empresa, el cual es bastante alto en comparación al costo de la inversión que es de 435.000$ para la instalación del sistema propuesto de tuberías Se le recomienda a Cofema S.A la aplicación de este sistema de tubería para la recirculación del condensado, ya que además de contribuir a la preservación del recurso hídrico, también disminuye los costos de consumo de combustible. En el área de subproductos donde está ubicada la caldera, se recomienda contratar personal mejor calificado para el mantenimiento y monitoreo de los equipos, esto para determinar a tiempo posibles irregularidades y fallas en el sistema, debido a que las visitas que se realizaron en planta se evidenciaron vacíos en cuanto a la información y datos específicos de cada uno de los equipos, además de esto, la presencia ingenieros encargados de que n tenían muy claro el funcionamiento conjunto de los equipos del área de subproductos.

Referencias bibliográficas

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[3] Universidad de la Amazonia. (2017). Comercialización de ganado bovino en pie entorno a la compañía de ferias y mataderos del Caquetá (COFEMA SA) Florencia-Caquetá. Revista FACCEA. [En línea] [20 de diciembre de 2020] disponible en: (file:///E:/Downloads/562-2515-1-PB%20(5).pdf) [4] Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, Resolución N° 631 del 7 de marzo de 2015. [En línea] [20 de diciembre de 2020] disponible en: (https://www.minambiente.gov.co/images/normativa/app/resoluciones/d1-res_631_marz_2015.pdf)

[5] MADEJSKI Paweł & Żymełka Piotr. Métodos de cálculo de los factores de operación de la caldera de vapor bajo diferentes condiciones de operación con el uso

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