Cámara de combustión: Es la parte del equipo en la cual el calor es transferido a los tubos primariamente por radiación. Dentro de ella se lleva a cabo la combustión.
También es corresponde a la Zona o Sección de Radiación y está ubicada antes de la zona de convección.
También es llamada zona de Radiación, Sección de Radiación, Caja de fuegos. o simplemente Hogar. [20] [21]
Cubierta (Casing): Lámina de metal utilizada para “encerrar” el calor quemado.
Físicamente es un revestimiento, usualmente fabricado en acero, que encierra la Caja de Combustión (Firebox) del equipo y la hace esencialmente hermética. [20] [21]
Damper: Un dispositivo, normalmente consistente de una lámina soportada sobre un eje, que introduce una resistencia variable para la regulación del flujo volumétrico de gas o aire. Normalmente hay un damper ubicado en la chimenea del equipo (Damper de la chimenea), utilizado para controlar el tiro. Algunos tipos de quemadores utilizan un damper para controlar el flujo de Aire de combustión (Damper del Quemador). [20]
[21]
Damper de la Chimenea: Se ubica en la chimenea del equipo y utilizado para controlar el tiro. [20]
Damper del Quemador: Damper ubicado en la entrada de aire al quemador, utilizado para controlar el flujo de Aire de combustión. [20]
Guías de control:Límites operativos que definen un rango permisible de control de las variables para garantizar la operación de los equipos y unidades en condiciones óptimas. [20]
Quemador (Burner): Es el componente del equipo de quema que introduce aire y combustible dentro del equipo de combustión a la velocidad, turbulencia y concentración deseadas para establecer y mantener la adecuada ignición y combustión, proporcionando una llama de tamaño y forma específicas.
Los quemadores son clasificados de acuerdo con el tipo de fuel quemado, tales como:
aceite, gas o combinación. Una consideración secundaria en la clasificación de quemadores es el medio por el cual el aire de combustión es mezclado con el combustible. [20]
Ventanas Operativas: Límites operativos que definen un rango de integridad del equipo. Es inadmisible operar por fuera de las ventanas operativas de un equipo porque
19 se puede estar impactando el ambiente, la seguridad de las personas, la seguridad del proceso y la vida útil de los equipos. [20]
A continuación, se muestra el diagrama de un horno de refinación con algunos de sus componentes principales mencionados anteriormente:
Como ejemplo de la importancia de estos equipos de combustión en la operación en esta industria, en la siguiente tabla se presentan algunos hornos de proceso existentes en la Refinería de Barrancabermeja y sus principales usos en los procesos de las diferentes plantas.
Tabla 1 Principales hornos de proceso existentes en GRB
Fuente: Elaboración propia
Ilustración 6 Componentes de un horno relacionados a la combustión
Fuente: Fuente: Hornos - Calderas, Generalidades.
Ecopetrol S.A. GRB
20 Los hornos de proceso seleccionados como equipos de consumo significativo en el desarrollo de la herramienta para la mejora de su desempeño energético, son los hornos H-201 y H-202, pertenecientes la U-200. Estos se encuentran en el departamento de Topping, precalentando el crudo antes de ingresar a las torres en el proceso de destilación de crudo. A continuación, se presentan algunas de las características de estos equipos de acuerdo a las especificaciones mencionadas anteriormente.
Tabla 2 Resumen características principales de los hornos de proceso H-201 y H-202 en GRB
HORNO H-201 HORNO H-202
Zona atmosférica Zona Viscorreductora
Operación modo crudos Operación modo crudos
Horno tipo C: cabina con serpentín de tubos
horizontales Horno tipo C: cabina con serpentín de tubos horizontales (tubos más delgados)
Tiro natural Tiro natural
1 cabina simple Doble cabina
2 serpentines 4 serpentines
Mayor capacidad de carga Menor capacidad de carga Fuente: Elaboración propia
Objetivos
Objetivo General
Implementar una mejora en el Sistema de Gestión Energético de la GRB estableciendo estrategias de control operacional para mejorar el desempeño energético de los hornos de la U-200 a partir de datos históricos y técnicas estadísticas
Objetivos específicos
I. Obtener una base de datos con los históricos de las variables de proceso relevantes identificadas que afectan el desempeño energético en los hornos II. Establecer los modelos multivariable para la mejora del desempeño energético
en hornos, a partir de líneas base siguiendo los lineamientos de la norma ISO 50001:2019.
III. Construir una herramienta que permita plantear estrategias de control operacional para mejora del desempeño energético en los hornos de la U-200 de la GRB
21 Alcances
Este trabajo de aplicación tiene como alcance la obtención de un modelo adecuado para la línea base energética de los hornos de la U-200 de la GRB aplicando metodologías de estadística multivariada para el análisis de los respectivos datos históricos del año 2019 y a partir de estos construir una herramienta informática estandarizada de optimización que funcione como planteamiento de estrategia de control operacional.
El contenido de este documento en base al desarrollo de la herramienta, es aplicable a todo tipo de hornos que se encuentren instalados en industrias Oil & Gas. Teniendo la opción de ser adaptable para cada caso particular.
Metodología
El proyecto en su estructura contempla tres fases: La primera fase abarca el proceso de planeación del desarrollo e implementación de la herramienta en la organización, la segunda fase consiste en realizar la revisión energética del equipo de consumo significativo de la unidad de proceso, posterior a esta se obtiene uno de los resultados de los Sistema de Gestión que es el control operacional y por último la verificación.