CALENTADORES DE GAS NATURAL – APLICACIONES Y CONSIDERACIONES

Last updated on octubre 31st, 2022 at 06:51 pm

Entre las fuentes de energía alternativas, el gas natural es el hidrocarburo de combustión más limpia. Se transporta en estado gaseoso a través de oleoductos a comunidades lejanas como fuente de combustible para calentar o cocinar. Debido a su versatilidad, el gas natural también se comprime en un gas licuado y se envía a grandes distancias a través de transportes de GNL. 

Se encuentra en las profundidades de la superficie terrestre en formaciones geográficas. El gas natural es principalmente metano (CH4) con trazas de vapor de agua y dióxido de carbono. Las reservas de gas natural nos durarán 230 años en estado recuperable con enormes reservas y una demanda constante.

El gas natural se extrae utilizando la tecnología actual disponible para la exploración y producción de hidrocarburos. Como fuente de energía, el gas natural es tan versátil que una central eléctrica de gas tarda menos en ponerse en marcha que una de carbón o de aceite de horno. La disponibilidad de gas natural licuado en todo el mundo significa que es una fuente de energía que llena vacíos. Cuando las interrupciones de suministro a corto plazo pueden provocar escasez de energía, la optimización del GNL se convierte en algo crucial. Tras la catástrofe de Fukushima, Japón confió en las centrales de GNL para sustituir la capacidad perdida de las centrales nucleares.

CONCEPTOS DE CALEFACCIÓN 

Eficiencia energética

La eficiencia energética es la proporción de la energía contenida en el combustible que se convierte en calor. Parte de la energía almacenada en el combustible se desperdicia en forma de calor o se pierde en la combustión incompleta, en el arranque en frío y en los gases de combustión, llevándose parte del contenido de calor del combustible.

Eficiencia estacional y eficiencia anual de utilización del combustible (AFUE)

Este rendimiento tiene en cuenta el arranque en frío y la incapacidad del sistema de calefacción para alcanzar un estado estable. No funcionará lo suficiente, sobre todo con un clima más suave al principio y al final de la sesión de calefacción. La eficiencia anual de utilización del combustible es una métrica de eficiencia estacional.

La capacidad de un determinado sistema de calefacción se mide en kilovatios o kW, megajulios por hora o MJ/h., unidades térmicas británicas por hora (Btu/h). El consumo de propano se mide en litros o l, mientras que el de gas natural se mide en metros cúbicos o pies cúbicos.

Eficiencia en estado estacionario

La eficiencia en estado estacionario es lo contrario de la eficiencia estacional.  Se mide cuando el sistema ha alcanzado su estado estable después de funcionar el tiempo suficiente, deduciendo el arranque en frío. Así, se consigue la temperatura óptima de funcionamiento. Es difícil lograr un estado de eficiencia estable debido a los cambios en los parámetros de funcionamiento, normalmente requeridos para la ocupación y la comodidad. 

Gas natural y precalentadores en línea para turbinas de gas

Los precalentadores de gas natural cumplen una función vital en la industria, utilizan calentadores eléctricos de inmersión para elevar la temperatura del gas natural (gas combustible) con el fin de garantizar la correcta reacción química. Optimización y rendimiento de la máxima eficiencia. Los precalentadores de gas natural más comunes son los calentadores en línea junto con los calentadores eléctricos de inmersión, que transfieren el calor al gas natural con precisión y control para alcanzar la temperatura deseada.

 El pretratamiento del gas combustible está optimizado para la eliminación de la condensación y el precalentamiento. Se aumenta significativamente la eficiencia de los generadores de turbina de gas (GTG). Dado que estas instalaciones de generación de energía tienen la clasificación de zona peligrosa, el tipo de brida en línea de calentadores eléctricos de inmersión se monta en el patín de arranque eléctrico con clasificación de clase 1. Los calentadores eléctricos de inmersión en línea del tipo de circulación con conexiones de bridas evitan el efecto Joule Thompson. La reducción de la presión del gas natural provoca un descenso de la temperatura, lo que provoca la condensación de la humedad y otros problemas de fiabilidad. 

Otras aplicaciones típicas de los calentadores en línea son las plantas industriales que trabajan a temperaturas bajo cero. Los calentadores eléctricos de inmersión en línea se utilizan como precalentadores de gas de instrumentos para proporcionar protección contra la congelación a los instrumentos neumáticos, incluidos los reguladores accionados por piloto, los cromatógrafos de gas y las válvulas de control. 

Precalentadores de gas combustible en la industria manufacturera

En la industria de la fabricación, los calentadores en línea calientan el gas combustible como el acetileno, especialmente para precalentar metales y aleaciones de alta resistencia. Esto ralentiza la velocidad de enfriamiento de la soldadura y disminuye la zona afectada por el calor, reduciendo el tratamiento térmico posterior a la soldadura necesario. El precalentamiento minimiza la formación de la estructura de grano de martensita, lo que contribuye a reducir la fragilidad y las posibilidades de agrietamiento debido a las tensiones de contracción. 

El acetileno es el gas de precalentamiento preferido debido a la capacidad de los calentadores eléctricos de inmersión en línea para controlar la temperatura con precisión. Aumentan la capacidad de alcanzar rápidamente la temperatura deseada. La distribución uniforme del calor en todo el espesor del metal mejora la productividad y la eficacia general del proceso de soldadura. 

Calentadores de gas natural para aplicaciones de microrredes

Las microrredes son sistemas energéticos independientes, autosuficientes e inteligentes que suministran energía a un conjunto localizado como:

•  
• Propiedades residenciales.
• Centros de negocios. 
• Campus de la universidad.

Una microrred se compone de una o más fuentes de energía diversas, como la eólica o la solar, unidas a gasóleo o gas natural de reserva. Más recientemente, han existido mecanismos de almacenamiento de energía, como las baterías de iones de litio o las baterías de flujo de hierro, que pueden almacenar el exceso de energía de la fuente primaria durante el periodo de máxima producción. 

Tradicionalmente, se preferían los grupos electrógenos a diésel debido a la fiabilidad del motor. Sin embargo, se están sustituyendo por alternativas que funcionan con gas natural. Gracias a una red de distribución resistente en forma de tuberías subterráneas, que no se ve afectada por los daños de las calamidades naturales. 

Otro aspecto importante de la utilización de los grupos electrógenos de gas natural es el suministro de energía continua de bajas emisiones a un precio competitivo. Un generador diésel típico de nivel dos emite 13.686 libras de NOx, mientras que un grupo electrógeno de gas natural emitirá 34,64 libras de NOx durante un funcionamiento de fiabilidad similar con la misma carga. Esto hace que la microrred de gas natural sea un activo flexible que puede desplegarse rápidamente, proporcionando una fuente de energía fiable, a diferencia de las renovables.