Automatización intercambiador de calor

Abstract

El proyecto fin de grado que se pretende realizar consisten en el diseño de un sistema de control y automatización de un intercambiador de calor, en una planta industrial, con el fin de reducir el consumo de gas de la instalación existente. Actualmente el sistema de calentamiento cuenta con una red de vapor 2.5 bar, generada a través de unas calderas de gas industriales. Con el fin de reducir la utilización de la red vapor en la instalación y por consiguiente reducir el consumo e impacto medioambiental que generan dichas calderas, se pretende instalar un nuevo intercambiador de calor el cual utilizará agua caliente y que únicamente emplee vapor como medida de seguridad en caso de que no se alcance la temperatura deseada con el intercambio. Además, se valorará la viabilidad de instalar un sistema de energía solar térmica, para suplir las demandas puntuales del sistema. El sistema de automatización consistirá en la definición de la topología del sistema, selección de los sensores y actuadores necesarios, así como el diseño del funcionamiento del control de las diferentes bombas y equipos de campo. Todas estas variables estarán automatizadas a través de un PLC que nos permitirá controlar, entre otros parámetros: la velocidad de las bombas y el aporte de agua caliente o vapor al circuito, a través de sus respectivas válvulas reguladoras. Dicho PLC dispondrá de un sistema SCADA para monitorizar y modificar los parámetros de nuestro circuito de forma remota. Con la automatización del circuito se logrará optimizar el intercambio de calor reduciendo considerablemente el consumo de gas natural necesario para generar el vapor, además de que el sistema estará capacitado para poder trabajar de forma autónoma reduciendo así los costes generados por las horas de trabajo de los operarios. Por último, se realizará el presupuesto de la instalación, así como se estimará el ahorro energético producido y se realizará un estudio de viabilidad de la instalación de las placas solares.

The final degree project that is intended to be carried out consists of designing a control and automation system for a heat exchanger in an industrial plant, with the aim of reducing the gas consumption of the existing installation. Currently, the heating system relies on a 2.5-bar steam network generated by industrial gas boilers. In order to reduce the utilization of the steam network in the installation and consequently decrease the consumption and environmental impact generated by these boilers, a new heat exchanger will be installed. This heat exchanger will utilize hot water and only employ steam as a safety measure in case the desired temperature is not achieved through the exchange. Additionally, the feasibility of installing a solar thermal energy system will be assessed to meet the specific demands of the system. The automation system will involve defining the system topology, selecting the necessary sensors and actuators, as well as designing the control operation of the different pumps and field equipment. All these variables will be automated through a PLC that will allow us to control various parameters, such as pump speed and the supply of hot water or steam to the circuit through their respective control valves. This PLC will have a SCADA system to remotely monitor and modify the parameters of our circuit. By automating the circuit, the heat Exchange process Will be optimized, reducing the natural gas consumption required for steam generation. Moreover, the system Will be capable of operating autonomously, thereby reducing the costs associate with labor hours. Lastly, a Budget for the installation Will be prepared, the energy savings achieved Will be estimated, and a feasibility study for the installation of solar panels will be conducted