Eficiencia de Hornos RSL - S. Biset Rev00 · del “ American Petroleum Institute ” (API) número...

VII CAIQ 2013 y 2das JASP

AAIQ Asociación Argentina de Ingenieros Químicos - CSPQ

CÁLCULO RIGUROSO DE EFICIENCIA DE HORNOS DE

PROCESO

Ing. Qco. Sebastián Biset*, Ing. Qco. Martín E. Ferreyra

Oil Combustibles S.A. - Refinería San Lorenzo

Ruta 11 km. 331 - 2200 San Lorenzo - Argentina

E-mail: ([email protected])

Resumen. En el presente documento se detallan los resultados que se han

obtenido desde el comienzo del seguimiento de una de las variables de

mayor peso en la Refinería, la Eficiencia de Hornos de Procesos. Dado que

en la planta pueden presentarse diferentes formas de operar los hornos y

quemar tres e incluso cuatro tipos de combustibles, fue necesaria la

confección de una herramienta que facilite los cálculos y contemple todas

las variables involucradas. De esta manera se creó mediante Ms. Excel

2007® una planilla que logra este objetivo de manera rigurosa, confiable y

de mayor precisión que los métodos simplificados, conformando un

“software” complejo de gestión de Eficiencia de Hornos. Los resultados de

medir diariamente estas variables críticas fueron promotoras de mejoras

continuas, ya sea desde el punto de vista operacional como así también de

cambios en las instalaciones y reducción de ingresos “parásitos” de aire a

través de fugas. Finalmente, el análisis de Eficiencia permanente originó la

emisión de reportes diarios junto con recomendaciones, de manera de

optimizar al máximo la operación, reducir los consumos de combustibles y

minimizar las emisiones de gases de invernadero a la atmósfera.

Palabras clave: EFICIENCIA, HORNOS, REFINERÍA.

* A quien debe enviarse toda la correspondencia


AAIQ, Asociación Argentina de Ingenieros Químicos - CSPQ

1. Introducción

Dentro de una Refinería de Petróleo Crudo los hornos representan los equipos que

suministran aproximadamente más del 90% de la totalidad de la energía requerida para

el proceso de refinación. Bajo este punto de vista, la Eficiencia de cada horno representa

una variable crítica a optimizar, donde un el menor incremento posee un gran impacto,

reduciendo el consumo de combustibles consumidos, minimizando las emisiones de

gases de combustión y finalmente traduciéndose en menores costos operativos.

En la actualidad, la Refinería cuenta con seis hornos de procesos que transfieren

entre 6 y 15 millones de Kilocalorías por hora, los cuales, tres calientan petróleo crudo;

dos, Crudo Reducido (CR) de las unidades de destilación atmosférica (UDA) y uno,

Gasoil Pesado de las unidades de destilación al vacío (UDV). Todos estos equipos

poseen quemadores duales, por lo que pueden utilizar Fuel Gas (FG) ó Fuel Oil (FO).

El FG puede ser de dos tipos diferentes, el primero posee una composición muy

variable, generalmente con alto contenido de GLP (Gases Licuados de Petróleo) y

depende de las mezclas de crudos procesados. Esto se debe a que el mismo está

conformado por la suma de los gases producidos en las UDA y UDV. El segundo tipo

de gas es más rico en metano, de mayor presión que el primero y corresponde a una

mezcla de Gas Natural (GN) con gases provenientes de una unidad de Craqueo Térmico

(UCT).

En función de lo anterior y observando la diversidad de alternativas, el cálculo de

Eficiencia de cada Horno no es resuelto de manera sencilla dado que frecuentemente

varían las condiciones operativas, etc.

A su vez, se decidió englobar en un sólo indicador la Eficiencia ponderada de todos

los hornos en cuestión teniendo en cuenta los caudales procesados por cada uno de

ellos. De este modo, se inicia la confección de una herramienta computacional rigurosa

que contemple todos los escenarios posibles, filtre y detecte valores anómalos de las

variables de campo y permita el seguimiento diario de la Eficiencia Global de Hornos

(EGH).



2. Desarrollo

En esta sección se detallarán las etapas para el desarrollo de la herramienta de

cálculo de EGH. Para esto, se han tenido en cuenta las recomendaciones de las normas

del “American Petroleum Institute” (API) número 560 STD Ed. 3° Año 2001 Ap. F(1),

donde se describe a través de ejemplos el cómputo de Eficiencia y Exceso de Aire (EA)

de un horno de convección natural.

El EA corresponde al exceso de aire estequeométrico que se requiere para asegurar

una combustión completa, el cual refleja si el equipo ha operado en el rango

especificado por el fabricante del mismo. Un sobre exceso impacta negativamente en la

Eficiencia y un déficit produce una combustión incompleta ocasionando un incremento

de monóxido de carbono emitido al medio ambiente.

2.1. Descripción del proceso

Los seis hornos mencionados anteriormente son: HH-101, HH-201, HH-301, HH-

401, HH-701 y el HH-801. Los tres primeros son empleados en cada una de las UDA, el

cuarto y sexto horno corresponden a cada una de las UDV y el HH-701 es el horno de la

UCT.

Los HH-101, HH-201, HH-301 y HH-801 son hornos cilíndricos verticales cuyo

ingreso de aire es por convección natural y poseen dos secciones de transferencias de

calor, una radiante y otra convectiva. Estos, tienen instalados quemadores duales, con lo

que pueden quemar tanto FO como FG.

El HH-401 es un horno tipo “A”, con ingreso de aire con convección natural, posee

quemadores duales y sección radiante y convectiva. Este puede quemar FO y solamente

GN.

Por último, el HH-701 es un horno tipo “Caja”, con ingreso de aire forzado o natural,

quemadores duales, sección radiante y convectiva. El mismo tiene la posibilidad de

quemar FO y solamente GA.

Frente a estas configuraciones la operación de cada horno es variable como así

también la forma de calcular su eficiencia.



2.2. Recopilación de Información

Fue primordial la caracterización de los gases y del FO que son quemados, con lo

cual, la Refinería cuenta con un complejo laboratorio con el que a través de muestreos

rutinarios se logró obtener una base de datos con las principales propiedades necesarias

para realizar los cálculos estequeométricos de la combustión en cada equipo.

A su vez, fue necesario obtener los valores registrados y almacenados provenientes

de los instrumentos de medición montados en el campo (p.ej: caudales, temperaturas,

etc). Para ello, la planta cuenta con un robusto “Sistema de Información de Planta”

(SIP), el cual mediante una interfaz con Ms. Excel 2007® permitió descargar minuto a

minuto cada una de estas variables a una planilla de cálculo.

Por ende, la información necesaria, puede dividirse en “Datos de Laboratorio” y

“Datos de Planta”.

Datos de Laboratorio. Se tomaron aproximadamente veinte muestras de GA, GB y GN

suministrado por un proveedor externo. Se realizaron análisis de Cromatografía Gaseosa

obteniéndose las composiciones de los mismos.

En la siguiente tabla figura la composición promedio de cada gas y debajo sus

condiciones de proceso.

Tabla 1. Composición de Gases

Compuesto GA

[%V] GB

[%V] GN

[%V]

Dióxido de Carbono 1,44 1,79 1,61 Sulfuro de Hidrógeno 0,18 0,11 0,00 Oxígeno 0,35 0,73 0,33 Nitrógeno 2,77 4,79 2,55 Hidrógeno 0,52 0,02 0,00 Metano 80,48 60,76 89,90 Etano 4,50 3,56 3,93 Eteno 0,38 0,12 0,02 Propano 2,56 6,29 0,71 Propeno 0,60 0,03 0,06 Iso-Butano 0,76 2,91 0,10 n-Butano 2,07 9,33 0,21



Trans 2-Buteno 0,04 0,00 0,00 Iso Butileno 0,23 0,00 0,01 1-Buteno 0,29 0,17 0,00 Cis 2-Buteno 0,13 0,03 0,00 Iso-Pentano 0,76 3,88 0,05 n-Pentano 0,82 3,74 0,05 1-3, Butadieno 0,00 0,00 0,00 Pentenos 0,20 0,00 0,00 C6+ 0,38 1,16 0,03 No Identificados 0,55 0,61 0,44 TOTAL 100,0 100,0 100,0

Tabla 2. Condiciones de proceso y propiedades

Propiedad Unidad GA GB GN

Densidad Kg/m3 0,869 1,234 0,740 Peso Molecular g/mol 17,60 23,70 16,84 PCI Kcal/Sm3 9.560 13.079 8.200 Presión Kg/cm2g 2,00 0,60 2,00 Temperatura °C 25 25 25

Por otro lado, se caracterizó el tipo de FO mediante análisis estandarizados de la

“American Society for Testing Materials” (ASTM). Las propiedades resultantes fueron:

Tabla 3. Propiedades del FO Ensayo ASTM Propiedad Unidad Valor

ASTM D-4052 Densidad a 15°C Kg/L 0,9488 ASTM D-88 Viscosidad SSF/50°C seg. 313 ASTM D-445 Viscosidad cinemática a 50°C cSt 663,7 ASTM D-4294 Azufre %P 0,796 ASTM D-95 Agua %V/V 0,20 ASTM D-473 Sedimentos por extracción %P/P 0,018 ASTM D-4868 Poder Calorífico Inferior (PCI) Kcal/Kg 9.834 ASTM D-5863 Sodio mg/Kg 0,0 ASTM D-5863 Vanadio mg/Kg 0 ASTM D-482 Cenizas %P/P 0,006



Tabla 4. Condiciones operativas del FO

Condición Unidad Valor Presión Kg/cm2g 6 Temperatura °C 100

Datos de Planta. Los instrumentos de medición suelen presentar valores erróneos, fuera

de rango e incluso adoptar cifras negativas. Por este motivo, una vez que son

descargados a la planilla de cálculo deben ser correctamente filtrados de manera de

evitar incoherencias. En secciones posteriores se profundizará en el tema de tratamiento

de la información.

Las variables principales requeridas de campo son las enumeradas a continuación:

1. Caudalímetros de GA y GB.

2. Porcentaje de apertura de válvulas reguladoras de GA y GB.

3. Caudalímetros de FO.

4. Posicionadores de apertura/cierre de válvulas de envío de FO

5. Caudalímetros de vapor de atomización de FO.

6. Temperatura de vapor de atomización.

7. Presión de vapor de atomización.

8. Temperatura de FO.

9. Temperatura de gases de chimenea.

10. Temperatura ambiente.

11. Porcentaje de oxígeno en gases de chimenea.

En su gran mayoría, los hornos en cuestión, poseen todos los instrumentos de

medición necesarios excepto algunos que no tienen analizadores en línea de óxigeno en

los gases emitidos por chimenea, siendo ésta la única variable no registrada por el SIP.

Por ende, el personal Operativo, mediante muestreadores portátiles, toma varias

muestras diarias de dichos gases y obtiene los valores de oxígeno, dióxido y monóxido



de carbono de cada uno de los hornos, incluso los que sí poseen los analizadores en

línea (seguimiento en campo y redundancia). Inmediatamente luego, los valores

resultantes son almacenados en una base de datos que posteriormente el Ingeniero de

Procesos utilizará para completar los cálculos de eficiencia, etc.

2.3. Tratamiento de la Información

Mediante el uso de condicionales dentro de la planilla fueron resueltos los diversos

errores numéricos medidos por los instrumentos electrónicos.

A su vez, lo crítico fue determinar en un período de 24 horas qué tipo de combustible

fue empleado y en qué proporción. Según se aprecia en la siguiente figura, el horno

puede quemar sólo FG ó sólo FO. Por otro lado, si quema FG puede utilizar sólo GA ó

sólo GB y a su vez, puede presentarse el caso de que simultáneamente N quemadores

emplean FG y M quemadores FO, quedando GA y FO ó GB y FO. Nunca se combinan

GA y GB.

Fig. 1. Esquema de posibilidades de consumo de combustibles

La lógica con que se resolvió, se visualiza en el siguiente diagrama de flujo:

HORNO

FUEL GAS FUEL OIL

GAS DE ALTA GAS DE BAJA

QUEMA SÓLO GA

QUEMA GA y FO

QUEMA SÓLO GB

QUEMA GB y FO



Fig. 2. Determinación de combustible quemado – Parte 1

SÍ

NO

“Opera sólo con

GA”

Inicio

%AP GA >0? y

%AP GB < 0?

%AP GA = 0?

NO

Posicio nador FO abierta?

SÍ

Caudal FO >0?

SÍ

Usar Caudal GA y Caudal FO

“Opera con GA y FO”

Usar Caudal GA

NO

SÍ

“Error FO”

NO

%AP GB = 0?

SÍ


SÍ

Caudal FO >0?

SÍ

Usar Caudal GB y Caudal FO

“Opera con GB y FO”

NO

NO

Usar Caudal GB

“Opera sólo con

GB”

NO 1 2

3

Fecha Inicial

Caudal GA; Caudal GB; Caudal FO; %Apertura GA; %Apertura GB;

Posicionador Válv FO



Fig. 3. Determinación de combustible quemado – Parte 2

De esta manera y en base a la información provista por los sensores de campo se

logra determinar el porcentaje de tiempo que un horno operó con un determinado

combustible y a su vez si hubo combinación entre uno de los FG y el FO.

En la siguiente sección, se explica cómo en función de los diversas alternativas que

pueden presentarse se calcula la Eficiencia del equipo.

Comentario. El posicionador de FO es una indición del tipo ON/OFF que emiten cada

una de las válvulas de seguridad de envío de FO a cada quemador. Esta señal es

sumamente confiable y se adopta para determinar si el horno consume o no este

combustible.


Caudal FO >0?

SÍ

Usar Caudal FO

SÍ

NO


SÍ

Caudal FO >0?

SÍ

Usar Caudal FO

NO

Fin

1 2

NO NO

3

“Opera sólo con FO”

“Horno F/S”

“Opera sólo con FO”

“Error FO”



2.4. Marco Teórico y Método de Cálculo

En esta sección se resumirán las principales ecuaciones empleadas. Con el objeto de

darle mayor sustentabilidad a los cálculos, se empleó la metodología descripta en el

Apéndice F de la norma API STD 560(1) tal como figura en la misma.

Profundizando en la norma, se observó que la misma contempla mediante los

ejemplos F.3.2.1 y F.3.2.2 los escenarios donde SÓLO se quema FO y SÓLO se quema

FG respectivamente. Pero NO provee un caso donde se combinen ambos combustibles

simultáneamente. Para esto, se procedió a realizar el balance completo de energía del

horno.

Eficiencia Térmica del Horno. Por definición N° 1.4.25 de la norma API STD 560(1),

“La eficiencia térmica (ET) corresponde al cociente entre el calor total absorbido y el

calor total entregado derivado de la combustión del combustible (PCI) incluyendo el

calor sensible del combustible, el aire y el medio de atomización” expresado en

porcentaje.

En función de esto, la Eficiencia se calcula mediante la Ec. (1):

Calor Total Absorbidoe

Calor Total Entregado= (1)

-

Calor Total Entregado Calor Total Perdidoe

Calor Total Entregado= (2)

Desglosando la Ec. (2),

( ) - ( )

( )

PCI Ha Hf Hm Qr Qse

PCI Ha Hf Hm

+ + + +=

+ + + (3)

Siendo, e: Eficiencia Térmica del Horno [%]

PCI: Poder Calorífico Inferior [Kcal/Kg Fuel]

Ha: Calor sensible del Aire [Kcal/Kg Fuel]



Hf: Calor sensible del Fuel [Kcal/Kg Fuel]

Hm: Calor sensible del medio de atomización [Kcal/Kg Fuel]

Qr: Calor perdido por radiación [Kcal/Kg Fuel]

Qs: Calor perdido por los gases de chimenea [Kcal/Kg Fuel]

Como se aprecia en las unidades de cada variable, todas están en función de la masa

de combustible consumido por ende el cálculo de eficiencia es independiente del caudal

másico quemado.

Visto esquemáticamente, se tiene:

Fig. 4. Esquema de un horno con ingreso de aire por convección natural.

FUEL (PCI + Hf + Hm)

AIRE

AMBIENTE (Ha)

Qr

Qs

PRODUCTO FRÍO

PRODUCTO CALIENTE



Estequeometría de la Combustión. La norma API(1) provee una planilla patrón donde

de manera muy simplificada permite al usuario calcular la estequeometría de la reacción

de combustión de cada uno de los compuestos del FG, dando como resultados el PCI, el

aire requerido total, el monóxido de carbono, nitrógeno y agua formados totales.

Tabla 5. Planilla de cálculo estequeométrico del FG 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Volume Fraction

Peso Molecular

Peso Total PCI AireAir

requeridoCO2

CO2 formado

H2OH2O

formadaN2

N2 formada

Unidad lb/mol lb BTU/lb BTUlb aire/lb

fuellb lb CO2/lb lb lb H2O/lb lb lb N2/lb lb

Carbono 0,00000 12,00 0,00 0,0 11,51 0 3,66 0 0 8,85 0Hidrogeno 0,00000 2,02 0,00 51600 0,0 34,29 0,0 0,0 8,94 0,0 26,36 0,0Oxigeno 0,00331 32,00 0,11 0,0 -4,32 -0,5 0,0 0,0 -3,32 -0,4Nitrogeno 0,02992 28,00 0,84 0,0 0,0 0,0 0,0 1 0,8Monoxido de Carbono 0,00000 28,00 0,00 4345 0,0 2,47 0,0 1,57 0,0 0,0 1,9 0,0Dioxido de Carbono 0,01612 44,00 0,71 0,0 0,0 1 0,7 0,0 0,0Metano 0,89895 16,00 14,38 21500 309239,5 17,24 248,0 2,74 39,4 2,25 32,4 13,25 190,6Etano 0,03935 30,10 1,18 20420 24183,1 16,09 19,1 2,93 3,5 1,8 2,1 12,37 14,6Etileno 0,00018 28,10 0,01 20290 101,8 14,79 0,1 3,14 0,0 1,28 0,0 11,36 0,1Acetileno 0,00000 26,00 0,00 20740 0,0 13,29 0,0 3,38 0,0 0,69 0,0 10,21 0,0Propano 0,00712 44,10 0,31 19930 6254,1 15,68 4,9 2,99 0,9 1,63 0,5 12,05 3,8Propileno 0,00056 42,10 0,02 19690 461,8 14,79 0,3 3,14 0,1 1,28 0,0 11,36 0,3Butano 0,00308 58,10 0,18 19670 3522,4 15,46 2,8 3,03 0,5 1,55 0,3 11,88 2,1Butileno 0,00007 56,10 0,00 19420 77,0 14,79 0,1 3,14 0,0 1,28 0,0 11,36 0,0Pentano 0,00103 72,10 0,07 19500 1443,1 15,33 1,1 3,05 0,2 1,5 0,1 11,78 0,9Hexano 0,00029 86,20 0,02 19390 483,5 15,24 0,4 3,06 0,1 1,46 0,0 11,71 0,3Benceno 0,00000 78,10 0,00 17270 0,0 13,27 0,0 3,38 0,0 0,69 0,0 10,2 0,0Metanol 0,00000 32,00 0,00 8580 0,0 6,48 0,0 1,38 0,0 1,13 0,0 4,98 0,0Amoniaco 0,00000 17,00 0,00 8000 0,0 6,1 0,0 0,0 1,59 0,0 5,51 0,0Azufre 0,00000 32,10 0,00 0,0 4,31 0,0 2 0,0 0,0 3,31 0,0Sulfuro de Hidrógeno 0,00000 34,10 0,00 6550 0,0 6,08 0,0 1,88 0,0 0,53 0,0 4,68 0,0Agua 0,00000 18,00 0,00 0,0 0,0 0,0 1 0,0 0,0

Totales 1,000 17,8 345766 276,2 45,5 35,5 213,2Totales por lb fuel 19376 15,5 2,5 2,0 11,9

En base a los resultados de las cromatografías, el Ing. de Procesos actualiza los

valores de composición volumétrica y recalcula la eficiencia.

Para el cálculo estequeométrico del FO se emplean las siguientes ecuaciones

utilizando la información obtenida de los análisis del laboratorio y la relación Carbono-

Hidrógeno (C/H) del hidrocarburo:

Impurezas100 - %

%( / ) 1

HC H

=+

(4)

Impurezas% 100 - (% % )C H= + (5)



Cargando estos valores de carbono e hidrógeno, junto con los porcentajes de azufre,

agua e impurezas dentro de la Tabla 5, se obtienen los productos de la combustión del

FO.

Calor Perdido por Chimenea y Radiación. En esta primera etapa se ha considerado

que las pérdidas por radiación sean igual al 1,5% del PCI del combustible empleado.

Por otro lado, una vez obtenida la composición de los gases de chimenea mediante

los cálculos estequeométricos y el EA, la planilla de cálculo determina el calor total

perdido por los mimos. La norma API(1), a través de las curvas Entalpía-Temperatura

dentro de las figuras F.B-1 y F.B-2 provee de manera gráfica la cantidad de energía por

masa de combustible quemado correspondiente a cada compuesto. Dado que se requiere

un cálculo automatizado y dichas curvas se ajustan a rectas, se obtuvieron a través de

regresiones lineales las ecuaciones, resultando:

Tabla 6. Ecuaciones Entalpía vs. Tg

H H2O @ Tg

(°F) H CO2 @ Tg

(°F) H Air @ Tg

(°F) H O2 @ Tg

(°F) H N2 @ Tg

(°F)

BTU/lb BTU/lb BTU/lb BTU/lb BTU/lb

f(Tg) =

y= 0,51 * Tg -

49,64

y= 0,269 * Tg -

29,69

y= 0,262 * Tg -

22,08

y= 0,247 * Tg -

22,76

y= 0,265 * Tg -

21,81

R2 = 0,999 0,999 0,999 0,999 0,999

Con esto se independiza del uso gráfico agilizando los cálculos.

Eficiencia Ponderada Diaria. Una vez que es definido el escenario automáticamente

mediante la lógica aplicada de la Fig. 2 y Fig. 3, el “software” desarrollado decide cómo

calcular la eficiencia.

En el caso en que hayan variado las condiciones operativas se determina el

porcentaje de tiempo en que se consumió un tipo de combustible u otro diferente. De

esta manera, se llegan a obtener varios valores de eficiencia para un solo día, con lo cual

se optó por ponderarlos en función del porcentaje de tiempo de uso de cada uno. Es

decir:



1

N

p i i

i

e e pt=

= ⋅∑ (6)

Siendo,

ep: Eficiencia Ponderada [%]

ei: Eficiencia operando con la i-ésima alternativa [%]

pti: Porcentaje de tiempo operando con la i-ésima alternativa [%]

Comentario. Se aclara que la expresión “i-ésima alternativa” es usada para los

diferentes tipos de escenarios operativos que se presentan día a día en un horno de

procesos.

Exceso de Aire. En la página 166 de la norma API se describen todos los cálculos

necesarios para obtener el EA en un horno. Cada una de las consideraciones fueron

implementadas dentro de la planilla de cálculo confeccionada, teniendo en cuenta

inclusive las variaciones de humedad relativa en el aire ambiental.

Eficiencia Global de Hornos. Tal como se comentó en la Introducción, con el objetivo

de vincular las eficiencias de cada horno y los caudales procesados en un solo valor, se

confeccionó un indicador denominado Eficiencia Global de Hornos. El cálculo se

realiza mediante la siguiente ecuación.

(7)

Siendo,

i: HH-101, HH-201, HH-301, HH-401, HH-701 y HH-801

Qi: caudal volumétrico procesado en cada horno [m3/día]

ei: eficiencia individual [%]

ηGlobal: Eficiencia Global de Hornos [%]

Se planteó como meta de la Refinería que este valor NO sea INFERIOR al 82%.

∑

∑ ⋅

=

i

i

i

ii

GlobalQ

Qe

η



2.5. Acciones Implementadas y Mejoras Obtenidas

En primer lugar se relevaron todos los equipos y se realizó un diagnóstico exhaustivo

de las condiciones en que se encontraban. Para esto, se solicitó la asistencia de un

especialista en hornos y quemadores, siguiendo las recomendaciones del manual (2)The

John Zink Combustion Handbook. Trabajando en conjunto con personal de Refinería se

detectaron los siguientes puntos:

� Ingresos de aire “parásito” en determinados hornos.

� Boquillas de gas no correspondientes a las especificadas por el fabricante del

quemador.

� Aislaciones deterioradas.

� Combustión incompleta de FO por deficiencias en la atomización debido a

presencia de agua condensada en las líneas de vapor ocasionando deposición de

gotas de FO en boquillas y luego generando coque sobre las mismas impidiendo

la formación de un correcto formato de llamas.

� Presencia de gasolinas condensables en el GA por falta de equipos separadores

tipo demister en uno de los hornos.

� Defectos en el dámper de chimenea impidiendo a los operadores regular

correctamente el tiraje.

� Deterioro en el piso y paredes de hornos generando desniveles en determinados

quemadores produciendo el contacto de las llamas con los tubos poniendo en

riesgo de estrés térmico en los mismos.

Inmediatamente se confeccionó un plan de acción seguido con diversas

capacitaciones al personal de Refinería, de manera de que en el corto plazo se logren

mitigar la mayor cantidad de problemas acompañado por mejoras en las prácticas

operativas.

En determinados casos fueron incorporadas tareas de mantenimiento específicas

dentro de las planificaciones de las paradas de planta programadas. Una vez realizadas



estas modificaciones se calcularon los valores de EGH y EA comparando el antes y el

después observando incrementos notables en algunos hornos.

El caso de mayor impacto fue el del HH-401, donde se reparó el dámper, se

bloquearon una gran cantidad de ingresos “parásitos” y se mejoraron las aislaciones

internas y ladrillos refractarios. En la siguiente figura se observa el incremento de

eficiencia y la reducción del EA.

Fig. 5. Evolución de la eficiencia del horno HH-401.

Período de Paro de Planta



Fig. 6. Evolución del EA del horno HH-401.

Se aprecia un incremento promedio de aproximadamente 8% entre los períodos

anterior y posterior a la parada de planta.

Por otro lado, en la Fig. 7 se observa que la EGH permanece por encima de la meta

fijada, promediando un valor de 83,5% y tendiendo en los últimos meses a aumentar

levemente, mantenerse estable y reduciendo la desviación estándar.

77,5%

79,0%

80,5%

82,0%

83,5%

85,0%

86,5%

88,0%

89,5%

91,0%

17/1

2/12

27/1

2/12

06/0

1/13

16/0

1/13

26/0

1/13

05/0

2/13

15/0

2/13

25/0

2/13

07/0

3/13

17/0

3/13

27/0

3/13

06/0

4/13

16/0

4/13

26/0

4/13

06/0

5/13

16/0

5/13

26/0

5/13

05/0

6/13

15/0

6/13

25/0

6/13

05/0

7/13

15/0

7/13

25/0

7/13

04/0

8/13

14/0

8/13

24/0

8/13

03/0

9/13

13/0

9/13

23/0

9/13

03/1

0/13

13/1

0/13

23/1

0/13

Eficiencia Global de Hornos

Fig. 7. Eficiencia Global de Hornos.

Período de Paro de Planta



Para apreciar el impacto sobre el consumo de GA, GB, GN y FO se tradujo cada uno

de los combustibles consumidos a cantidad de energía entregada (MKcal/día) y de

manera de vincularlo con el caudal total procesado por la Refinería en sus UDA

(m3/día) se realizó el cociente entre ellos. En el gráfico de la Fig. 8, se destaca la

tendencia descendente en los últimos meses evaluados.

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0,400

0,450

01/0

1/13

11/0

1/13

21/0

1/13

31/0

1/13

10/0

2/13

20/0

2/13

02/0

3/13

12/0

3/13

22/0

3/13

01/0

4/13

11/0

4/13

21/0

4/13

01/0

5/13

11/0

5/13

21/0

5/13

31/0

5/13

10/0

6/13

20/0

6/13

30/0

6/13

10/0

7/13

20/0

7/13

30/0

7/13

09/0

8/13

19/0

8/13

29/0

8/13

08/0

9/13

18/0

9/13

28/0

9/13

08/1

0/13

MK

cal/m

3 C

rudo

Pro

cesa

do e

n R

SL

Relación Energía vs. Caudal Total Procesado

Relación Energía vs. Caudal Total Procesado

Fig. 8. Relación Energía Entregada vs. Caudal Total Procesado

3. Conclusiones

� Se desarrolló una valiosa herramienta empleada diariamente para el cálculo de

una de las variables energéticas críticas de la Refinería, lográndose un

seguimiento continuo de la eficiencia y operación de los hornos de procesos

descriptos, confiable, rigurosa, capaz de filtrar errores de medición de los

sensores y determinar automáticamente la forma correcta de calcular dicha

eficiencia en función del o los combustibles quemados.

� Debido al intenso seguimiento de la eficiencia se comenzó a fortalecer la

gestión energética de estos equipos, implementando mejoras continuas en la



operación, las instalaciones y el mantenimiento obteniéndose resultados

notablemente satisfactorios.

� Se logró mantener en promedio la EGH un 1,5% superior a la meta establecida

de 82%, reduciéndose tanto el consumo de combustibles como el impacto

ambiental y los costos operativos.

� Desde las Gerencias hasta el personal Operativo, se asume un compromiso de

gestión eficiente, intensificando las tareas de mantenimiento, recibiendo

capacitaciones periódicas y tomando acciones de optimización continuamente

con el objetivo de a futuro poder superar metas de eficiencia superiores a las

planteadas actualmente.

Reconocimientos

Agradezco el constante apoyo y motivación de las Gerencias, además del soporte y

excelente predisposición brindado por el personal operativo. Gracias al tiempo dedicado

y permanente contribución de ellos fue posible el desarrollo y gestión de esta nueva

herramienta permitiendo obtener excelentes resultados trabajando de manera conjunta y

en equipo.

Por sobre todo, agradezco a todas las personas que integran el equipo de Ingeniería

de Procesos, ya que son ellos, los que acompañan día a día, tanto el crecimiento de uno

como el colectivo, desde el punto de vista personal como profesional, motivando y

ayudando a superar cualquier tipo de desafío que se presente.

Finalmente, agradecer a toda mi familia y mi novia, por todo el afecto, cariño

brindado en todo momento.

Referencias

(1) API Standard 560 (2001), Fired Heaters for General Refinery Services, Third Edition

(2) Charles E. Baukal, Jr., Ph.D., P.E. Editor (2000), The John Zink Combustion Handbook, Tulsa,

Oklahoma

Eficiencia de Hornos RSL - S. Biset Rev00 · del “ American Petroleum Institute ” (API) número...

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