Proyecto de recuperación de calor en sistemas de compresión aire en una planta real

Abstract

Este proyecto se enmarca en el contexto de la eficiencia energética y la sostenibilidad de la industria, centrando su alcance en la optimización de los sistemas de compresión de aire en una planta petroquímica. Dado el elevado consumo de energía que caracteriza a este tipo de plantas, soluciones avanzadas deben ser consideradas para mitigar su huella ambiental. En este sentido, esta propuesta aborda la recuperación de calor residual proveniente del proceso de compresión, con el fin de maximizar la utilización de los recursos energéticos disponibles. El trabajo se estructura en varias fases. Primero, se realizó un análisis técnico de los compresores instalados, considerando su diseño, modo de operación y datos reales obtenidos mediante herramientas avanzadas de análisis como SEEQ. Se analizaron variables como las horas operativas y la potencia consumida para evaluar el comportamiento real de los equipos y su nivel de exigencia. La tasa de utilización fue del 92% para el compresor C4 y 85% para el compresor C5, con más de 7500 horas de operación anual en ambos casos, lo que evidencia el uso intensivo del sistema. A partir de estos datos, se estudió la distribución térmica del calor generado. Se determinó que aproximadamente un 72% de la energía eléctrica consumida se transforma en calor recuperable. Con base a ello, se seleccionó la tecnología más adecuada para su recuperación, proponiendo un sistema de con intercambiador de calor acoplado al circuito de aceite del compresor y utilizando como fluido receptor para precalentar el agua de alimentación de la caldera. Finalmente, el proyecto incluye un análisis integral, abarcando tanto aspectos técnicos como económicos para la evaluación de la viabilidad de la solución propuesta. En el aspecto técnico, se incluyó el diseño preliminar del sistema, los elementos de instrumentación requeridos y la integración con la infraestructura existente. En el aspecto económico, se evalúan los ahorros potenciales derivados de la recuperación de calor, así como los costes asociados a la instalación del nuevo equipo. Obteniendo un periodo de retorno de la inversión inferior a dos años, lo que respalda la sostenibilidad del proyecto y su alineación con los objetivos estratégicos de la compañía.

This project is framed in the context of energy efficiency and sustainability in industry, focusing its scope on the optimisation of air compression systems in a petrochemical plant. Given the high energy consumption that characterises this type of plant, advanced solutions must be considered to mitigate its environmental footprint. In this sense, this proposal addresses the recovery of waste heat from the compression process in order to maximise the use of available energy resources. The work is structured in several phases. First, a technical analysis of the installed compressors was carried out, considering their design, mode of operation and real data obtained using advanced analysis tools such as SEEQ. Variables such as operating hours and power consumed were analysed to evaluate the real behaviour of the equipment and its level of demand. The utilisation rate was 92% for compressor C4 and 85% for compressor C5, with more than 7500 annual operating hours in both cases, which is evidence of the intensive use of the system. Based on these data, the thermal distribution of the heat generated was studied. It was determined that approximately 72% of the electrical energy consumed is transformed into recoverable heat. Based on this, the most suitable technology for its recovery was selected, proposing a system with a heat exchanger coupled to the compressor oil circuit and using the boiler feed water as the receiving fluid for preheating. Finally, the project includes a comprehensive analysis, covering both technical and economic aspects to assess the viability of the proposed solution. On the technical side, the preliminary design of the system, the required instrumentation elements and the integration with the existing infrastructure were included. On the economic side, the potential savings derived from heat recovery are evaluated, as well as the costs associated with the installation of the new equipment. A payback period of less than two years was obtained, which supports the sustainability of the project and its alignment with the company's strategic objectives.