ESTUDIO TÉCNICO Y ECONÓMICO DE LA OPERACIÓN CON INSTRUMENTOS ÓPTICOS EN PROCESOS DE COMBUSTIÓN INDUSTRIALINVESTIGACIÓN COMPLEMENTARIA PARA FONDECYT INICIACIÓN N° 11180974

Abstract

Académicos de la Universidad Católica de la Santísima Concepción, están desarrollando un proyecto financiado por CONICYT y FONDECYT INICIACIÓN, el cual en una de sus etapas considera la participación de esta estudiante memorista para el desarrollo de un estudio técnico-económico que permita ilustrar la reducción de emisiones tóxicas producidas por la combustión en calderas industriales si fueran intervenidas con un sistema de visualización de la llama que permita hacer lecturas en tiempo real sobre el estado de ésta y así el operador (u otro sistema automatizado) pueda ajustar parámetros de la combustión, evitando emisiones innecesarias.Se solicita el estudio técnico y económico de la operación con instrumentos ópticos embebidos (concretamente cámaras con sensores CCD y CMOS) en procesos de combustión industrial, específicamente de la operación en calderas. Para lo cual, el proyecto se ha estructurado de manera de contar comienza con datos conceptuales de termodinámica y posteriormente aplicados a caldera, dando bajada a conceptos de eficiencia energética y datos de emisiones concretas, tanto a nivel internacional, como nacional, regional y local, mostrando las estadísticas de los últimos años; también se presenta la política energética 2050, la cual ambiciosamente espera generar un cambio de mentalidad en la industria, en la sociedad y en las aulas. Luego, se adopta una perspectiva más tecnológica, profundizando directamente en los procesos de control de llama de combustión, tecnología moderna y tecnología propuesta (sensores ópticos).Luego, se lleva a cabo el estudio técnico de las calderas de muestra, una instalada en la Universidad Técnica Federico Santa María de Hualpén que opera con GLP y la otra instalada en el Hospital Regional Guillermo Grant Benavente que puede operar tanto con diésel no vehicular (DNV) como con gas natural. Ambas son analizadas en su estado actual de operación llevando a cabo los cálculos correspondientes a balances de masa y energía y costo de la generación de vapor por kilogramo generado (en el caso de la caldera del hospital, se cuenta con una comparación entre combustibles).En el capítulo 3, se presenta el estudio técnico de la propuesta, que consiste en una innovación de visualización de llama de combustión en tiempo real. Esta lectura se lleva a cabo con sistemas electrónicos y los datos son enviados a través de cámaras embebidas que funcionan con sensores de imagen de tecnología CCD o CMOS. Así, se comparan ambas tecnologías y se concluye cual es más conveniente evaluar económicamente.Finalmente, en el capítulo 4, se lleva a cabo el estudio económico, que plantea el costo aproximado de las cámaras estimando una inversión total de $25.000.000. Se presenta el flujo de caja que implica la inversión y se calcula las variables VAN, TIR y Payback para ilustrar la rentabilidad de la implementación.La solución propuesta presenta una recuperación variable para cada caso, dependiendo del uso y combustible que tenga la caldera, reduce en un pequeño, pero significativo porcentaje las emisiones de estas calderas de vapor.Para finalizar, se establece un caso hipotético de la caldera de la USM donde se evalúa la rentabilidad en todos los casos propuestos, pero con operación continua de 8 horas diarias durante seis días a la semana.