Caso
Un pequeño cambio en el control del nivel en la alimentación de calderas, una gran mejora en la operación
Percibimos una mayor eficiencia energética en la caldera y en el uso de gas. La calidad del vapor es mejor, el control del nivel es mejor. Sin tasas de fracaso, no hay problema alguno en el sistema.
La situación
La producción comercial de whisky depende en gran medida del vapor. Esa no es una excepción en la destilería Girvan de William Grant & Sons en Escocia, que produce más de 100 millones de litros de alcohol al año.
“Usamos vapor para todos los aspectos de la cocción del trigo”, explica Scott Curran, líder del equipo de mantenimiento. Cada semana, Grant's muele y cocina 5000 toneladas de grano de diferentes maneras, según el proceso de elaboración. Grant's usa vapor para precalentar todo el agua, explica, y también usa vapor de inyección directa para parte del proceso de cocción. Cuando la malta o el grano cocido llega a las columnas de destilación, es necesario volver a calentarlo para eliminar los vapores que contienen el alcohol.
“Entonces, se necesita mucha generación de vapor para este proceso”, dice Scott Curran. “La demanda es muy, muy alta.”
Anteriormente, Grant’s tenía un problema con la calidad del vapor. “Es un gran problema. Con la mayoría de los sitios, cuanto mejor sea la calidad del vapor, menor será la retención de agua dentro del vapor”. Entonces, con vapor de alta calidad, “usted obtiene una ruta real más limpia hacia el producto o el sistema de calefacción y una mejor transferencia de calor. No ves tanto condensado”.
Scott dijo que los problemas en Grant's se debieron al control de nivel en la alimentación de la caldera. “Si tenemos un control deficiente en el lado de la caldera, entonces estamos pasando líquido o más vapor de agua por la línea real de lo que se necesita dentro de ese vapor. En algún momento, eso debe desaparecer, y vemos un golpe de ariete, una gran cantidad de condensado regresando. De hecho, hemos visto agua bajando por la línea, lo que puede tener un efecto importante”.
Él mencionó que la falta de control no solo crea grandes ineficiencias, sino también muchos dolores de cabeza para los operadores de la planta que intentan controlar el nivel manualmente. “Están tratando de superar este problema y prepararse para que vuelva la calidad del vapor, donde debería funcionar como un plano nivelado. Los muchachos no deberían tener esa responsabilidad. Cualquier cosa que podamos hacer para corregir eso en la causa raíz real en lugar de en el campo es una ventaja”.
Agrega: “Cuanto mejor sea el control de nivel, mejor será la calidad del vapor. Y cuanto más eficiente desde el punto de vista energético, menor es el impacto que tiene en la planta".
Tres de las calderas de vapor en la destilería Girvan de William Grant & Sons en Escocia.
La solución
Scott encontró la solución por accidente.
“No estaba mirando la calidad del vapor en ese momento”, dice. “Estaba observando la alta tasa de fallas de nuestras válvulas de agua de alimentación para las calderas. Estábamos obteniendo unos seis meses de operación de las válvulas”.
Por sugerencia de James Mason, planificador regional de ERIKS, especialistas en tiendas de ingeniería in situ de Grant, Scott Curran asistió a un evento para clientes de Grundfos iSOLUTIONS en Birmingham, Reino Unido. Grundfos iSOLUTIONS utiliza conectividad inteligente entre bombas, sensores, controles y sistemas SCADA para aportar nuevas eficiencias a una aplicación.
Scott dice que conoció al gerente de aplicaciones de Grundfos, Søren Mortensen, en el evento. “Me estaba mostrando una demostración de lo que pensé que era un control continuo para cualquier potencia en bucle. Los usamos en todo el sitio. Pero cuando me dijo que era para una caldera, fue un momento de luz para mí.
“Siempre pensé para mis adentros: ‘¿Por qué tenemos esto en control estático? Donde la válvula de agua de alimentación en las calderas - donde, debido a la tecnología moderna, tenemos una salida de 4-20 mA que controla un variador de velocidad, que controlará cualquier tipo de nivel, en cualquier tipo de planta, con mucha precisión y estabilidad, y es fácil de encontrar las fallas?'”
Esa conversación condujo a un proyecto de prueba Six Sigma Yellow Belt para una de las calderas de Grant, para ver qué tan efectivo era realmente.
"Grant's está buscando preparar su propio negocio para el futuro, hablando de energía, hablando de costos, ahorros, hablando de hacer que la planta sea mucho más productiva", dice James Mason de ERIKS. “Obviamente, es la forma de avanzar, y lo han adoptado”.
En Grant's, Grundfos reemplazó las bombas CR de velocidad fija para alimentación de calderas con bombas Grundfos iSOLUTIONS CRIE con variadores de velocidad integrados. También quitaron la válvula moduladora de la caldera. La bomba CRE controla el nivel en las calderas de vapor, subiendo y bajando de velocidad en función de la demanda. Al mismo tiempo, las bombas Grundfos utilizan funciones integradas en el variador, es decir, salida de relé de señal y límite excedido, para controlar una válvula de derivación para asegurar el flujo a través del economizador cuando el quemador está funcionando pero la caldera no necesita agua. . El variador maneja todo el control en el momento justo para tener una operación segura y eficiente de la caldera y reducir la complejidad.
Las bombas Grundfos CRIE (con la cubierta roja justo a la izquierda del centro) tienen variadores de velocidad incorporados. Estos reemplazan las válvulas moduladoras habituales del sistema de control de alimentación de la caldera. Las bombas aumentan y disminuyen de velocidad, según la demanda.
El resultado
Seis meses después de la instalación, dice Scott Curran, esperaría cambiar una válvula defectuosa en la caldera. No ha habido ninguna señal de fracaso. De hecho, era lo contrario.
“La cantidad de mejoras que podemos crear a partir de un cambio tan pequeño es bastante extrema”, dice. “Estamos viendo una mayor eficiencia energética de la caldera, el uso de gas, la calidad del vapor es mejor, el control del nivel es mejor. Podemos controlar la acumulación en la parte superior de la caldera. Sin tasas de fallas. No hay problema alguno. Menos dolor de cabeza para el operador. La flexibilidad es enorme”.
Él dice que solo en el uso de gas para la caldera, los análisis iniciales muestran ahorros del 1.4% en fuego bajo, hasta el 6%.
“Simplemente por la forma en que funcionan las calderas es una mejora enorme”, dice. “La bomba puede entregar más de lo que necesita la caldera. Esa es la belleza de este sistema. No tenemos problemas de inundación y enfriamiento de la caldera como antes. Y eso conduce a ahorros de energía y una mejor calidad del vapor.
Agrega que Grant's genera su propia electricidad en el sitio, por lo que, aunque los ahorros son importantes, no pesan tanto como los ahorros de gas. “Pero estamos viendo un ahorro de energía de alrededor del 40 por ciento solo en esa bomba”, dice. “Y eso equivale a unas 5000 GBP (5600 EUR) al año. Y también tiene el impacto en repuestos más baratos, porque no está usando una bomba tan grande. Están todos estos impactos, además de la confiabilidad.
“También tienes que ver esto con los muchachos de mi equipo de mantenimiento. Tiene que ser fácil de arreglar. No quieren tener que arreglar algo día tras día. Así que hemos marcado todas las casillas en mis libros”, dice Scott Curran. “Creo que todo el mundo debería estar haciendo esto. No puedo pensar en una razón por la que no lo harías”, agrega. "Y si se te ocurre uno, ponte en contacto conmigo".
Michael Rasmussen, director sénior de aplicaciones de Grundfos, en una de las nuevas bombas CRIE para el control del nivel de alimentación de la caldera en Grant's.
Grundfos suministró:
Para el control del nivel de alimentación de la caldera en Grant's, Grundfos suministró sus bombas CRIE 15-8 con inteligencia y convertidores de frecuencia integrados.