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Optimización de consumo de combustible de una caldera de vapor industrial de 60 BHP con un precalentamiento de agua mediante colectores solares
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Fecha
2025-09-02
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Editor
Universidad Católica de Santa María
Resumen
La tesis aborda la necesidad de optimizar la eficiencia de combustible de una caldera
industrial de vapor mediante la implementación de un sistema de precalentamiento solar. El
objetivo principal es reducir el consumo de combustible y mejorar la eficiencia energética
de la caldera utilizando colectores solares para calentar el agua de alimentación. Esta
solución no solo busca reducir los costos operativos sino también contribuir a la
sostenibilidad y al cuidado del medio ambiente, alineándose con los objetivos de reducción
de emisiones de gases de efecto invernadero y el uso de energías renovables.
La metodología utilizada en el estudio se centró en un análisis detallado de la demanda
actual de vapor y las necesidades energéticas de la caldera de 60 BHP. Se realizaron cálculos
para estimar la eficiencia del sistema de calderas y se utilizó software especializado para
diseñar el sistema de precalentamiento solar. Además, se llevó a cabo un análisis financiero
para evaluar la rentabilidad del proyecto, incluyendo el cálculo del Valor Actual Neto
(VAN) y el tiempo de recuperación de la inversión. Se consideraron diversos aspectos
técnicos, económicos y medioambientales para desarrollar una propuesta sólida y viable.
El sistema de precalentamiento solar diseñado dirige el agua calentada desde los
colectores solares hacia el tanque de condensado, donde se integra con el circuito de
alimentación de la caldera. Esta configuración permite una adaptación funcional sin
comprometer la operación del sistema existente. Se determinó que el sistema puede cubrir
entre el 91 % de la demanda energética mensual, logrando un ahorro anual total de
165,640.52 kWh y elevando la temperatura del agua desde 7.80 °C hasta un rango de
65.97°C (julio) a 102.67°C (noviembre). El sistema fue validado mediante el software
System Advisor Model (SAM), demostrando su viabilidad técnica y económica, al alcanzar
un Valor Actual Neto (VAN) de USD 115,256.47, una Tasa Interna de Retorno (TIR) del
65 %, y una recuperación de la inversión en aproximadamente 5 años. Estos resultados
confirman que el sistema no solo optimiza el uso energético, sino que también reduce
considerablemente los costos operativos de la caldera industrial
Descripción
Palabras clave
Optimización de la caldera, Eficiencia, Precalentamiento solar