El biodiésel ha atraído mucha atención como alternativa viable a los combustibles fósiles. Existe una amplia gama de usos posibles para el biodiésel, pero procesarlo hasta convertirlo en una forma utilizable sigue siendo un desafío. Esta publicación examinará cómo podemos utilizar el biodiésel en un futuro cercano y los métodos y equipos de calefacción necesarios para hacerlo factible.
El «biodiésel» se refiere a cualquier biocombustible que pueda reemplazar al diésel tradicional como una fuente de combustible. Los biocombustibles son generalmente un subproducto de grasas animales o compuestos de aceite vegetal, los cuales obtienen propiedades combustibles cuando son procesados. A diferencia de los combustibles fósiles tradicionales, estos emiten significativamente menos emisiones, es por eso que existe un interés generalizado para utilizarlos como fuentes de combustible. Dicho esto, existe un variado espectro de aplicaciones que el biodiésel puede servir.
Por supuesto, los usos de los biocombustibles superan estos cuatro ejemplos. Es concebible que sea posible reemplazar cualquier fuente de combustible con ellos, siempre que estén formulados y calentados correctamente utilizando los métodos adecuados.
Los beneficios de los biocombustibles son holísticos, presentan beneficios a una escala global, local y personal. Eso se debe al hecho de que derivan de materiales orgánicos que no liberan emisiones nocivas de forma natural cuando se queman.
La producción y uso de biocombustibles no está exenta de desafíos. Aunque el uso industrial de biocombustibles ha aumentado considerablemente a lo largo de los años, todavía existen algunas limitaciones que hacen difícil una adopción más amplia de estos combustibles.
Otro desafío asociado con el uso de biocombustibles es encontrar calentadores que puedan quemarlos para lograr una calefacción eficiente. La composición química y las propiedades termodinámicas de los biocombustibles pueden hacerlos demasiado duros para un calentador (suponiendo que se utilice el calentador o la configuración de calefacción incorrectos).
Por ejemplo, un productor de biocombustibles norteamericano descubrió que sus calentadores de inmersión fallaban con frecuencia al calentar el biodiésel. Los análisis de laboratorio mostraron que el problema derivaba de las propiedades cáusticas del combustible, las cuales eran excesivas para el calentador.
Sin embargo, hicimos algunas modificaciones a sus calentadores de inmersión, tal como reducir la densidad de vatios y agregar una funda de acero inoxidable más gruesa. Esto les permitió calentar biocombustibles con una frecuencia de fallas mucho menor.
Una conclusión clave de este ejemplo es que calentar biodiésel no tiene por qué ser un desafío adicional. Es cuestión de analizar el combustible que desea utilizar para comprender sus propiedades y luego ajustar su calentador para calentarlo de manera óptima.
En Wattco, construimos calentadores personalizados que calentarán biocombustibles para igual sus propiedades térmicas, de modo que no se dañe el combustible ni el calentador. Podemos hacer esto utilizando varios métodos, incluyendo los mencionados anteriormente, como el ajuste de la potencia y el material de recubrimiento. Por supuesto, ciertos calentadores pueden ser más adecuados para la calefacción con biocombustibles, y también hacemos recomendaciones para aquellos.
Obtenga un presupuesto para su calentador compatible con biocombustibles hoy mismo. Nuestros representantes le ayudarán a encontrar la configuración exacta que necesita para sus necesidades industriales.
Las fuentes de energía alternativas y conscientes ambientalmente son una industria en crecimiento. Y no solo se limita a Tesla y las tejas de paneles solares. Una de las mayores áreas de crecimiento del sector energético es la fabricación de biodiésel.
En parte, esto fue fomentado en los Estados Unidos con una ley de 2017 para modificar el crédito de impuestos del biodiésel. La ley proporciona un crédito de $1 por cada galón de biodiésel producido en Estados Unidos. Con la programación del crédito de impuestos para 3 años más, no hay expectativas de una reducción de la producción durante ese periodo de tiempo.
Esto ayuda a satisfacer la creciente necesidad de alternativas al diésel que hay a nivel nacional e internacional. En Brasil, por ejemplo, la mitad de la población usa diésel.
La producción de biodiésel tiene su propio conjunto de desafíos. Requiere el equipo correcto para un proceso eficiente y efectivo en costes. Discutiremos el papel de los calentadores de circulación en la producción de biodiésel. Además, cómo elegir el calentador más adecuado para sus necesidades.
El biodiésel se crea mediante reacciones químicas entre lípidos, de grasas animales o vegetales, y alcohol. El líquido presurizado debe mantenerse circulando a una temperatura constante. Esto mantiene la viscosidad adecuada. Para este fin, los calentadores de circulación son ideales.
La mejor opción para recalentar biocombustibles es un calentador de circulación. Estos ofrecen inmersión directa en el líquido, para un calentamiento rápido y eficiente. También, se pueden añadirse sensores termopares para prevenir el sobrecalentamiento.
Además de precalentar el aceite combustible biodiésel, los calentadores de circulación ayudan a:
Precalentar el biodiésel tiene sus propios desafíos específicos. El biodiésel tiene características más cáusticas que las fuentes de combustible tradicionales. Como resultado, el equipo tiene una tasa de averías mucho mayor. Esto significa reemplazos más frecuentes, más mantenimiento y producto perdido/dañado.
La naturaleza cáustica del medio conduce a una oxidación prematura y/o deterioro del equipo. Esto incluye el material de recubrimiento de acero del calentador de circulación.
Igualmente, los elementos cáusticos hacen que mantener el flujo de biodiésel sea más desafiante que para otros medios. Esto puede conducir a una acumulación sobre los elementos. Lo que resulta en menor vida útil de los calentadores de circulación.
Wattco ha tenido éxito con el manejo de los desafíos de calentar el biodiésel. Esto se logró usando trabajo de laboratorio y la experiencia de los expertos para ayudar a un fabricante de biodiésel de Oklahoma. Wattco analizó el biodiésel e identificó la fuente de la corrosión que ocasiona la avería de los calentadores industriales. Con este conocimiento, Wattco pudo rediseñar su calentador de circulación eléctrico para abordar este desafío específico.
El primer problema que se abordó fue la corrosión de los elementos del calentador de circulación. Como alterar el medio no es una opción, se focalizaron en cambiar los materiales del calentador.
La construcción original usaba un revestimiento de acero. Este fue reemplazado con un revestimiento de acero inoxidable 316. Este tipo de acero es más resistente a los elementos corrosivos. Como resultado, el daño se redujo por lo que la necesidad de mantenimiento y reparación también disminuyó.
También se aumentó el calibre de las paredes del revestimiento. Esto mejora la integridad estructural y minimiza el riesgo de avería. Ahora los elementos duran más. Esto reduce los costes generales de fabricación del biodiésel y evita los tiempos muertos en la producción.
La naturaleza cáustica del biodiésel también requiere un ajuste en la densidad en vatios. Los aceites vegetales pueden tolerar altas densidades en vatios. Pero el biodiésel puede dañar el equipo si la densidad en vatios es demasiado alta. Las densidades en vatios extremas pueden ocasionar que el medio se carbonice o se sobrecaliente. Lo que ocasiona daños al equipo o solución.
Al reducir la densidad en vatios a 25 W por pulgada2 la vida útil esperada del calentador de circulación se aumenta.
Para mejorar la circulación hemos cambiado la disposición de los elementos calefactores. Las horquillas se separaron y se añadieron una tubería central y deflectores. El resultado fue que se mejoró el flujo, lo que evita la acumulación sobre los elementos.
Esto mejora la tasa de flujo y extiende la vida útil del calentador de circulación.
Los calentadores de circulación eléctrica son el método preferido para calentar biocombustibles. Ofrece flexibilidad y personalización de construcción, para poder abordar las necesidades específicas del medio. Por ejemplo, se eligen revestimientos de acero inoxidable 316 cuando la solución que se va a calentar es cáustica. Igualmente, ofrecen:
Para el biodiésel, hay dos opciones de calentador de circulación: de brida o de rosca. Los calentadores de circulación de brida son fáciles de instalar y vienen en cualquier configuración que se requiera. Son seguros, estables, durables y altamente eficientes. Calientan grandes volúmenes y pueden alcanzar temperaturas tan elevadas como 1200 grados.
Su baja densidad en vatios, ideal para la producción de biodiésel hacen de los calentadores de circulación de rosca una excelente elección. Estos calentadores se enroscan directamente en el tanque y tienen un alto grado de control. Son mejores para aplicaciones pequeñas.
Todas las aplicaciones tienen pequeñas diferencias, como variaciones de tamaño, clima y medio. Un representante de Wattco puede ayudarlo a determinar el calentador de circulación más adecuado para usted. Contáctenos hoy mismo para solicitar una cotización u obtener más información.
El sector energético actualmente tiene una de las huellas de carbono más grandes del planeta, que es la razón por la cual los gobiernos de todo el mundo quieren «descarbonizarlo». El calentamiento industrial juega un papel importante en la liberación de emisiones nocivas, pero también puede contribuir reducir las emisiones si se utiliza adecuadamente. Existen algunos enfoques para el tipo de calentamiento y calentadores que pueden facilitar la reducción de los impactos del carbono.
El sector industrial es responsable del 30% de las emisiones de carbón provenientes del consumo de energía en Estados Unidos. Estos niveles alcanzaron un nuevo récord máximo en 2021, midiendo 36,3 gigatoneladas (Gt). Esa medida representa un aumento del 6% (2,1 Gt) con respecto al año 2020 cuando las emisiones habían disminuido en 5,2% debido a los confinamientos por la pandemia de COVID-19. Sin embargo, la reapertura de las industrias provocó un resurgimiento de las emisiones de carbono en 2021, superando los récords establecidos en 2010 del mayor aumento en un solo año.
Ciertos subconjuntos del sector energético son conocidos por ser los principales contaminantes. Entre estos, se encuentran:
Lo más probable es que estas tendencias continúen sin una intervención, de ahí el por qué las agencias gubernamentales son inflexibles en cuanto a la descarbonización. ¿El objetivo general? Lograr cero emisiones netas; un equilibrio que se logra al eliminar la misma cantidad de emisiones liberadas por las industrias. ¿Cómo?
La descarbonización se refiere a múltiples procesos, tanto prácticos como teóricos. Los métodos varían entre elegir combustibles más ecológicos y reciclar material de desecho, pero se ha identificado que maximizar los procesos de calentamiento es un paso fundamental para la descarbonización industrial.
El calentamiento es una etapa importante de muchos procesos industriales y, por extensión, puede contribuir a las emisiones de carbono. Lo pueden hacer dependiendo de los combustibles utilizados para alimentarlos y la energía utilizada para mantenerlos en funcionamiento. Por lo tanto, descarbonizar el sector energético en términos de calentamiento significa tres cosas:
1) Adoptar métodos de calentamiento nuevos o menos contaminantes.
2) Hacer que los métodos de calentamiento actuales sean más eficientes.
3) Utilizar fuentes de combustible más ecológicas para el calentamiento.
En muchas operaciones, puede que sea necesario utilizar dos o los tres métodos para reducir las emisiones de carbono.
Los combustibles fósiles por mucho tiempo han sido la principal fuente de energía para los calentadores, pero la electricidad puede reemplazar a los combustibles tradicionales en muchas aplicaciones. La ventaja más obvia de la electricidad es el bajo impacto de sus emisiones carbono, sin mencionar que es una fuente renovable.
La electrificación puede tomar varias formas. En primer lugar, están los métodos de calentamiento; la inducción y el calentamiento radiante, ambas siendo métodos viables de calor electrificado. Dicho esto, sería necesario utilizar calentadores específicos, tales como calentadores radiantes o calentadores eléctricos de inmersión. Independientemente del método, estos calentadores utilizan sus mecanismos de calefacción como una fuente de calor, transfiriendo casi el 100% del calor generado a su medio objetivo.
Finalmente, el propósito del calentamiento electrificado es reemplazar al gas y los combustibles contaminantes más importantes. En Wattco, ofrecemos calentadores preconstruidos y personalizados, incluyendo los calentadores radiantes y calentadores eléctricos de inmersión que pueden reemplazar a las soluciones que utilizan combustibles fósiles.
Los sistemas de calentamiento de procesos industriales han sido identificados como contribuyentes a una mayor huella de carbono. Estos generan una cantidad significativa de calor residual, que con frecuencia empeora por la falta de sistemas de recuperación. Cuando el clima es un factor relevante, como en las regiones más frías, la falta de aislamiento y la ubicación incorrecta de los calentadores de procesos industriales pueden contribuir a la pérdida de calor. Esto siempre conduce a un mayor consumo de energía (y contaminación) para compensar esa pérdida de calor.
Aumentar al máximo la eficiencia del calentamiento de procesos industriales ha sido identificado como un método para ayudar a reducir la huella de carbono. Esto implica electrificar los mecanismos de calentamiento en los calentadores de procesos y los materiales de instalación que ayudan a minimizar la pérdida de calor. También puede implicar el uso de intercambiadores de calor y materiales de recubrimiento más eficientes para garantizar una mayor transferencia de calor al medio objetivo.
Hemos hablado sobre proceso de seis pasos anteriormente que ayuda a maximizar la eficiencia de los sistemas de proceso. Dos de los pasos que recomendamos para aumentar la eficiencia son reducir al mínimo el volumen de los gases de escape emitidos por las unidades de proceso y aislar el sistema de calentamiento. Para reducir al mínimo el volumen de gas, recomendamos técnicas como fortificar el aire utilizado para la combustión con oxígeno. Para aislar su sistema, sugerimos utilizar un material con un espesor adecuado para la aplicación en cuestión y para el propio sistema de calentamiento.
En Wattco podemos construir calentadores de circulación, los cuales a menudo facilitan el proceso de calentamiento, utilizando materiales y configuraciones que maximizan la eficiencia de calentamiento. Diseñamos esos calentadores en base a cálculos precisos que incorporan las necesidades de su aplicación industrial, pero, también, su producción de energía y contaminantes.
Uso de fuentes combustibles bajas en emisiones de carbono
El uso de fuentes de energía verde ha dado pie a los debates en el sector energético durante décadas, a pesar de ganar popularidad en América del Norte y Europa. Existen desafíos que han dificultado la adopción generalizada de estos combustibles, no obstante, se les considera reemplazos efectivos de los combustibles fósiles. La principal ventaja de estos combustibles es que son soluciones naturalmente bajas en emisiones de carbono y se queman de manera limpia, con poco impacto en la calidad del aire, el agua y el suelo.
Entre ellos se encuentran:
El uso de estos combustibles para alimentar procesos de calentamiento a gran escala significaría reemplazar los combustibles fósiles, lo que invariablemente reduciría las emisiones nocivas. Pero, como se mencionó anteriormente, la implementación de biocombustibles puede ser un desafío.
Por ejemplo, un fabricante de biodiésel estadounidense descubrió que el uso de este combustible hacía que su calentador de inmersión fallara con mucha frecuencia debido a su composición cáustica. Esto es típico de los biocombustibles y un potencial problema para los calentadores de inmersión.
El análisis de laboratorio reveló que la mezcla de biodiésel excedió los límites del calentador. Al aumentar la densidad de vatios y reemplazar el material de recubrimiento del calentador, logramos mitigar las fallas del calentador.
¿Por qué importa eso?
Es un ejemplo de cómo se pueden procesar los biocombustibles, el cual es un tanto difícil de utilizar, para ayudar a facilitar la reducción de las emisiones de carbono. En Wattco, nuestros cálculos de diseño nos permiten construir calentadores que pueden manejar biocombustibles para evitar fallas. Esto, a su vez, le permite utilizar biocombustibles como una fuente de energía ecológica de manera segura.
La descarbonización de un proceso industrial puede parecer intimidante, especialmente para empresas que tienen recursos limitados. Sin embargo, muchos de los pasos aquí mencionados para la reducción de las emisiones de carbono requieren una planificación y un diseño minucioso, y no necesariamente equipos costosos.
Nosotros podemos ayudarle a impulsar el proceso, ya que comprendemos los requisitos de la calefacción para sus aplicaciones, y así construir calentadores que puedan facilitarlos. Entre esas consideraciones, se encuentran cómo podemos maximizar la eficiencia de sus calentadores, o cómo podemos permitirles utilizar fuentes de combustible ecológico de manera más rentable.
Obtenga un presupuesto para su calentador industrial de bajo consumo energético hoy mismo. Nuestros representantes le ayudarán a encontrar la configuración exacta que necesita para sus necesidades industriales.
Los calentadores de circulación se manejan de forma segura incluso en ambientes peligrosos. Esto hace que sean ideales para usarlos en centrales de energía nuclear. Su construcción y controles aseguran una operación eficiente y segura.
Por ejemplo, los reactores de agua presurizada comúnmente dependen de calentadores eléctricos de circulación para controlar la presión. En este sistema, el refrigerante primario absorbe el calor de la fisión nuclear, transfiriéndolo al fluido de trabajo (agua). El calor convierte el agua en vapor, el cual impulsa las turbinas, generando electricidad.
Este proceso depende de un presurizador que controla la presión, maximizando así la eficiencia e impidiendo la ebullición. El calentador de circulación se usa para controlar el calor del tanque presurizador, y con ello controla la presión.
Un calentador eficaz para central nuclear necesita controles de precisión tanto para seguridad como para eficiencia de operaciones. En casi cualquier aplicación de central nuclear, el calentador de inmersión debería usar un panel de control digital con una categoría NEMA 7 (a prueba de explosión). Esto protege los equipos, la operación y al personal.
Otro aspecto corriente de la generación de energía nuclear es el requisito de temperaturas de precisión. Esto puede lograrse combinando la tecnología adecuada con el calentador eléctrico.
Por ejemplo, un cliente necesitaba un calentador de inmersión para generación de energía nuclear que pudiera mantener temperaturas altas. Para abordar esa dificultad, Wattco le suministró un calentador de circulación de brida de acero inoxidable combinado con termocuplas en puertos de salida para mantener la temperatura correcta. Wattco también recomendó un controlador de límite alto por seguridad.
Toda industria puede beneficiarse de las ventajas del calentamiento eléctrico. La industria de la energía nuclear es sumamente adecuada para la energía eléctrica debido a su seguridad, confiabilidad y eficiencia.
En comparación con los calentadores por combustión, los calentadores eléctricos tienen un diseño mucho más simple. Tienen menos partes delicadas o complejas, por lo cual el riesgo de fallo o de daños internos es bajo. Por consiguiente, los calentadores eléctricos industriales tienen una vida útil más larga y siguen funcionando al máximo de su eficiencia por más tiempo.
El diseño simple también hace fácil el mantenimiento, la instalación y las reparaciones. Los elementos del calentador que se dañan se retiran y reemplazan fácilmente, con lo cual se minimizan tanto el tiempo de reparación como los costos.
El calor eléctrico es seguro. La seguridad siempre es una prioridad, pero en ambientes altamente sensibles, como un reactor nuclear, es especialmente importante. Los controles de temperatura son más precisos y al no haber combustión interna, hay menos riesgos.
La energía eléctrica es la opción de calentamiento disponible más eficiente. No se desperdicia prácticamente nada de energía, y los costos operativos se mantienen bajos y previsibles. Además, los calentadores eléctricos son capaces de lograr temperaturas más altas, alcanzándolas más rápido y manteniéndolas con más precisión que los calentadores de circulación convencionales.
Wattco fabrica calentadores eléctricos de circulación personalizados para casi cualquier industria. Tenemos un gran caudal de experiencia en trabajo con compañías de energía nuclear y estamos familiarizados con las necesidades específicas, los requisitos y los desafíos de la industria energética.
El equipo de Wattco le ayudará a escoger los calentadores, sensores y configuraciones correctos para su operación específica. Contáctenos hoy mismo para pedir una cotización de calentadores de circulación o más información.