Recuperación de calor residual en la industria
Dónde se esconde el calor residual industrial, las tecnologías que lo capturan y cómo evaluar si la recuperación resulta rentable en su planta.
De dónde procede el calor residual industrial
Una gran fracción del combustible quemado en la industria acaba como calor que se rechaza en lugar de aprovecharse. Las principales fuentes son los gases de combustión de calderas, hornos y hornos rotativos; los gases de escape calientes de motores y turbinas; las corrientes y productos de proceso calientes; el agua de refrigeración; y el vapor venteado o condensado sin recuperación. Cuanto mayor es la temperatura de la fuente, más valioso es el calor recuperable, porque puede realizar más trabajo útil.
Adecuar el grado al uso
El principio clave es adecuar el grado (temperatura) del calor residual a un uso que necesite ese grado. Los gases de escape de alto grado pueden generar vapor o electricidad; el calor de grado medio puede precalentar el aire de combustión o el agua de alimentación; el calor de bajo grado puede servir para calefacción de espacios, agua caliente o precalentamientos. La recuperación solo es rentable cuando existe una demanda real y coincidente en el tiempo para el calor recuperado: el calor recuperado cuando nada lo necesita no tiene valor.
Tecnologías de recuperación habituales
- Economizadores: recuperan el calor de los gases de combustión para precalentar el agua de alimentación de la caldera; una reforma estándar y de bajo riesgo.
- Recuperadores y regeneradores: precalientan el aire de combustión a partir de los gases de escape del horno, muy usados en hornos de alta temperatura.
- Calderas de recuperación de calor residual: generan vapor a partir de gases de escape calientes, habituales aguas abajo de hornos rotativos y motores.
- Intercambiadores de calor: transfieren calor entre corrientes de proceso o a circuitos de agua.
- Bombas de calor: elevan el calor de bajo grado a una temperatura más útil usando electricidad.
- Ciclo Rankine orgánico (ORC): generan electricidad a partir de calor de grado medio y bajo cuando no existe demanda térmica.
Evaluar la rentabilidad
Un proyecto de calor residual se sostiene o se cae por tres preguntas: cuánto calor hay disponible y a qué temperatura; si existe una demanda coincidente para él; y cuánto cuesta capturar y llevar el calor hasta esa demanda. Las horas de funcionamiento importan enormemente: los procesos continuos justifican mucha más inversión que los intermitentes. El ensuciamiento y la corrosión de las superficies de recuperación en gases de escape sucios deben preverse en el diseño, o el ahorro se erosiona. Un estudio de viabilidad breve con temperaturas y caudales medidos reales supera a las reglas empíricas en todos los casos.
Hacer primero lo barato
La recuperación de calor residual es atractiva, pero rara vez es la tonelada de carbono más barata ni la primera unidad de combustible ahorrada. Reducir de entrada el calor que se pierde —mediante el ajuste de la combustión, la reparación de purgadores de vapor, el control de la purga y el aislamiento de las superficies calientes desnudas— suele ser de menor coste y menor riesgo. Recupere lo que quede después de haber dejado de desperdiciar lo que puede evitar.
Frequently asked questions
¿Qué es la recuperación de calor residual?
Es capturar el calor que de otro modo se rechazaría —de los gases de combustión, los gases de escape, los productos calientes o las corrientes de refrigeración— y darle un uso útil, como precalentar, generar vapor o producir electricidad.
¿Cuándo resulta rentable la recuperación de calor residual?
Cuando hay una fuente de alta temperatura o gran volumen, una demanda real y coincidente para el calor recuperado, muchas horas de funcionamiento y un coste asumible para llevar el calor adonde se necesita.
¿Debo recuperar calor residual o reducir primero las pérdidas?
Normalmente reducir primero las pérdidas. El ajuste de la combustión, la reparación de purgadores de vapor, el control de la purga y el aislamiento de superficies desnudas suelen ser más baratos y de menor riesgo que los proyectos de recuperación.
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