TÉCNICAS DE GESTIÓN DE RESIDUOS 17/02/13
1
1.4 Uso eficiente de la energía
Permite reducir costos de producción, con mayor productividad por unidad de energía consumida. Favorece el cuidado del medio ambiente al reducir el consumo de combustibles fósiles, generar menores emisiones atmosféricas y usa mejor los recursos renovables. Existen significativas potencialidades de mejoramiento de la EE, que requieren de motivación y compromiso activo de la gerencia, de los supervisores y de todo el personal. 17/02/13
2
Incluyen medidas de bajo costo, que se pueden implementar efectuando acciones directas sobre los equipos y procesos, hasta modificaciones tecnológicas que requieren inversiones considerables. La mayor inversión se compensa ampliamente con la reducción de los costos de operación que se obtienen. Es fundamental hacer una buena evaluación económica de las alternativas. 17/02/13
3
Medidas de Buenas Pr谩cticas y de Inversiones Tecnol贸gicas en EE
• Reutilizar el biogas de Planta de Tratamiento de RILE. • Inyectarlo directamente en sus calderas • Evitar quema del biogas en antorcha y disminuir en un 12 % el consumo de FO#06 • Tasa interna de Retorno de 15% en 4 años
1.4.1 Elección de Tarifa Eléctrica (o Corrección de Potencia) • Los usuarios finales con potencia conectada es < a 2.000 Kw, deben pagar un recargo por estar bajo el mínimo establecido. • La facturación se recargará en 1% por cada 0,01 en que dicho factor baje de 0,93. • Deben entonces controlar la Potencia de la Instalación • El factor de potencia se puede corregir agregando condensadores.
17/02/13
6
1.4.2 Manejo de la Demanda Máxima • Cualquiera sea la tarifa contratada, la demanda de potencia en hora de punta es fuertemente castigada. • Resulta conveniente reducir esta potencia tanto como sea posible. Opciones: trasladar parte o el total del consumo de potencia fuera de la hora de punta, si el proceso lo permite, hasta habilitar sistema de generación energía eléctrica (grupo electrógeno) y cubrir la demanda durante ese período con recursos propios. 17/02/13
7
Tabla N° 5: Uso de un equipo electrógeno
Situación
Antes de la implementación
Después de la implementación
Costo electricidad hora punta ($/año)
1.440.056
0
La Compañía General de Electricidad (CGE) Tarifa: AT 3 PPMB. Cubrir la potencia instalada de 40 KVA, en el horario punta. 17/02/13
8
• Establecer coordinación de actividades en el proceso productivo, evitando que se produzca una concentración puntual de demanda. • Identificar las actividades que demanden grandes consumos y dentro de las flexibilidades que ofrece el proceso productivo, • coordinar la partida desplazada en el tiempo de ellas; • desconectar algunos sistemas que no sean críticos (calefacción, aire acondicionado, iluminación) por unos cuantos minutos en el periodo donde ocurre la demanda máxima. • Resultado: se puede reducir la demanda de potencia máxima de la empresa • o mover cargas que operan en horas punta a los horarios normales y así reducir la facturación. 17/02/13 9
METODOLOGIA Se contrató para todos los empalmes del Banco la tarifa BT4.3, en baja tensión, que comprende: • La medición de la energía consumida, • La demanda máxima de potencia en horas punta • Y de la demanda máxima de potencia suministrada • Se instalaron tableros de control para cortar aire acondicionado y reducir pago por potencia en horario punta, muy importante en la facturación de la empresa • Instalación de sensores de movimiento en baños, bóvedas y otros recintos cerrados para controlar la iluminación. • Instalación de comandos de luces remotos desde unidad de vigilancia para determinar recintos no utilizados.
Resultados y Conclusiones • La empresa disminuyó en un 10% promedio la energía consumida, de enero a junio de 2006, respecto de igual período año anterior. • Disminuyó en un 12 % la demanda máxima en horas punta. • Y ha logrado desde el año 2004 un 16% de ahorro en el consumo de energía eléctrica.
1.4.3. Generación y distribución de vapor • El vapor se genera en la caldera, pasa al sistema de distribución y se usa como: – Fluido de proceso – Calentamiento de corrientes de proceso – Limpieza y barrido – Accionamiento de equipo mecánico
1.4.3. Generación y distribución de vapor El rendimiento de una caldera se afecta por: Factores ligados a la combustión: • por calidad del combustible, exceso de aire, temperatura de ingreso de aire de combustión y tamaño del lugar a calefaccionar. • Exceso de aire implica pérdida de energía porque se descarga a la atmósfera sin aportar nada. • Pero permite operar mejor la caldera con una combustión más limpia y completa. • Una buena caldera opera con no más de 15% de exceso de aire.
• Factores ligados a transferencia de calor • Formación de hollín en las tuberías por combustión incompleta e incrustaciones calcáreas por mala calidad del agua • Dificultan transferencia de calor y disminuye el rendimiento de la caldera • Se detecta por temperatura de humos excesivamente alta.
• Uso de accesorios térmicos • El economizador es un intercambiadores de calor de gases de combustión/agua, • utilizado para calentar el agua que se reinyecta a la caldera • permiten ahorrar importantes cantidades de energía
• Factores ligados a pérdida de energía en caldera y sistema 1. El aislamiento térmico del sistema es esencial para reducir pérdidas de energía. • Un m2 de tubería expuesta pierde 1,5 a 2 Kw. de potencia térmica. 2. Evitar fugas de vapor de líneas de distribución con buena mantención y operación de trampas de vapor. • También es importante la recuperación de condensados y el aislamiento térmico de sus líneas de retorno.
• Fenómenos transientes • Cada vez que un sistema se pone en marcha se deben calentar todos los elementos sólidos: cañerías, habitaciones, refractarios, • Un sistema con menos detenciones será más eficiente que uno que se detiene más veces.
• Automatización de calderas • Mejora el rendimiento con la automatización, automatización adecuando la razón aire/combustible y modulan la potencia del quemador para ajustarse a la demanda real. • El mayor costo inicial se compensa ampliamente con el ahorro de combustible, mantención y disponibilidad del equipo.
1.4.4. Sistemas motrices • Motores eléctricos usados en diversas cargas industriales como los de inducción trifásicos usados en: – Bombas – Ventiladores – Compresores – Agitadores – Centrífugas – Molinos – Equipos de tracción • Son eficientes en uso de electricidad. • Motores de alta eficiencia implican mayor inversión que se compensa con reducción de costos de operación.
• 1.4.5. Sistemas de iluminación y aire acondicionado • Tanto en edificios administrativos como plantas industriales, se puede ahorrar energía: • Preferir equipo eficiente: alumbrado y aire acondicionado eficiente en vez de lámparas incandescentes, • instalar sensores de presencia en áreas de poca actividad (bodegas, estacionamientos, subestaciones). • Instalar termostatos.
• Diseño eficiente • • • •
Aprovechar la luz natural Pintar los espacios interiores con colores claros Usar iluminación directa donde se requiera Separar en varios circuitos para encender sólo los equipos necesarios • Reducir altura excesiva de luminarias • Aislar superficie exterior de los techos para reducir consumo de energía eléctrica en aire acondicionado.
Reemplazo de equipos más eficientes en uso de energía e incorporación de sistemas de gestión energética • Se realizó catastro de los servicios eléctricos del Banco detectándose un 11% de aumento en el consumo de energía en comparación con año anterior. • Se buscaron medidas de gestión eficiente para cada uno de los inmuebles del Banco para reducir consumos energéticos. • Se determinó como los equipos más consumidores de energía: – – – –
ascensores, computadores, iluminación y aire acondicionado.
Resultados • Reemplazo de fluorescentes de baja eficiencia • Reemplazo de ballast tradicionales • Instalación de sensores de movimiento en pasillos, baños y salas de reuniones • Cambio tarifario • Administración de la demanda • Campaña de Fomento de la Eficiencia Energética • Ahorro de un 15% con respecto a igual periodo, equivalente a 9000 luminarias públicas.
Cambio Tecnológico: Valorización energética de la temperatura ambiente • Optimizar el uso energético, recuperando energía residual de la disminución de temperatura de salas de proceso • Y aprovecharlo como sistema de calefacción para el agua de lavado
Cambio Tecnol贸gico: Valorizaci贸n energ茅tica de la temperatura ambiente
Uso de la Energía en sector Frutícola Exportador • Conservas (principalmente uso de vapor) • Secado o Deshidratado de Alimentos (principalmente uso de vapor) • Congelados (uso de energía eléctrica en sistemas de refrigeración) • Jugos (principalmente uso de vapor) • Técnicas: – Generación, distribución y uso del vapor – Procesos de secado y deshidratado – Sistemas de refrigeración.
33
Razones por las cuales se debe aumentar la Eficiencia Energética • Fuerte alza en los precios de la Energía. Cualquier ahorro es importante.
350% 300%
250% 200% 150% 100%
50%
Petróleo Brent
Diesel
PC-6
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
0%
Carbón
APL Industria Procesadora de Frutas y Hortalizas •
Regulación de la combustión en las calderas
•
Reposición y/o mantención de trampas de vapor
•
Aislación de cañerías y equipos
•
Optimización y ajustes de los sistemas de refrigeración
•
Aislación y operación de las cámaras de frío
•
Organización de un Programa de Ahorro de Energía
APL FRUTAS Y HORTALIZAS
APL Industria de Cecinas •
Programa de Optimización del Uso de los Compresores de Refrigeración
•
Sellado y Operación Hermética de las Cámaras de Refrigeración y Salas de Proceso
•
Optimización del Uso y de la Generación de Vapor Generado en Calderas
•
Optimización de Procedimientos de Mantención
•
Organización de un Programa de Ahorro de Energía
APL SECTOR CECINAS
APL Industria Procesadora de Productos Congelados •
Programa de Optimización del Uso de los Compresores de Refrigeración
•
Sellado y Operación Hermética de las Cámaras de Refrigeración
•
Optimización de Procedimientos de Mantención
•
Determinación de los Tiempos de Congelación Óptimos
•
Optimización del Uso de la Iluminación Eléctrica
•
Eliminación o Minimización del Uso de Cámaras de Tránsito de Productos Congelados
•
Organización de un Programa de Ahorro de Energía
APL SECTOR CONGELADOS DE PESCADOS CONSUMOS Y AHORROS EN SECTOR CONGELADOS DE PESCADOS Base real actual año 2004 Eléctricos Total Consumo % de Ahorros Ahorros eléctricos Costo eléctrico Potencia Total Costo electrico Ahorro anual U$/año Amplificación al sector Ahorro anual eléctrico estimado sector U$/año
17.000.000
KWH/año
7,5% 1.275.000
KWH/año
0,0500 0,0085 0,0585
U$/KWH U$/KWH U$/KWH 74.588 2 149.175
Notas: (1): Precios eléctricos estimados base AT4.3 de la Región Metropolitana (2): El ahorro informado corresponde a una operación de 90 dias/año. (3): En este tipo de plantas no existe consumo térmico. (4): Amplificación corresponde al numero de empresas existentes y equivalentes a las estudiadas
APL Industria de Papel Periódico •
Programa de Optimización del Uso de Energía Eléctrica en la Obtención de pulpa del proceso TMP y PGW
•
Optimización del Uso y de la Generación de Vapor Generado en Calderas
•
Optimización de Procedimientos de Operación y Mantención
•
Cogeneración Vapor - Electricidad Utilizando Biomasa
•
Organización de un Programa de Ahorro de Energía
APL SECTOR PAPELES
Implementación de un Plan de Eficiencia Energética Requisitos: • Nombrar un coordinador interno responsable de la continuidad y aplicación del plan y un equipo de apoyo • El plan debe constituir una iniciativa y compromiso del equipo de producción y técnico de la empresa. • Convertir el plan en una oferta concreta y un compromiso de apoyo de la Gerencia General.
Implementación de un Plan de Eficiencia Energética • Contar con asesoría externa con experiencia e independiente de los proveedores de equipos para la realización de las mediciones, estudios especializados y apoyar el programa completo • Definir y operar un sistema de medición y comprobación de resultados concretos. 44
Etapas de un Plan de Eficiencia Energética 1.Auditoría Energética: Incluye la identificación y evaluación de los Ahorros de Energía posibles de obtener, incluyendo factibilidad de cambios en el Abastecimiento Energético con la participación de todos los niveles de la Empresa. 2. Programa de Trabajo: Consiste en la definición de prioridades y en la planificación de la realización de las diversas acciones de ahorro de energía con evaluación económica positiva y la divulgación del plan a toda la Empresa.
Etapas de un Plan de Eficiencia Energética 3. Materialización de cada Acción de Ahorro de Energía: 3.1. Proyectos individuales. 3.2. Petición de Propuestas y selección de proveedores y/o contratistas. 3.3. Construcción y montaje 3.4. Supervisión de la obra y puesta en marcha 3.5. Comprobación de los ahorros obtenidos.
4. Creación de un Sistema de Control de Resultados: Definición y control de cifras e índices de eficiencia energética.
46
Auditoría Energética • Solicitar información disponible en la empresa de consumos de energía y de volúmenes de producción • Realizar mediciones en los principales procesos y equipos • Elaborar balances de energías • Identificar oportunidades de ahorro a base de los balances energéticos (Principales pérdidas 47 y formas de disminuirlas).
Auditoría Energética • Calcular los ahorros (en kcal/año y US$/año) utilizando los balances energéticos, las medidas recomendadas y los precios de los energéticos. • Desarrollar anteproyectos y cotizaciones para estimar las inversiones requeridas en cada caso. • Evaluar económicamente cada oportunidad con sus ahorros, inversiones y plazo de pago.
48
Acciones de Ahorros de Energía más importantes en diagnósticos industriales Eficiencia en uso de combustibles en 55 industrias. Frecuencia
Ahorro
Modificación Técnica
Plazo Recuperación Promedio Inversión N° % Sobre Industrias Mínimo Máximo (Meses)
Mejoramiento de la Combustión
34
62%
2%
13%
3
Mayor Aislación
12
22%
2%
6%
9
Reparación de Trampas de Vapor
31
56%
5%
20%
2
Recuperación de Calor Perdido
11
20%
3%
13%
10
Cambio Redes Cañerías
8
15%
1%
5%
10
Cambios en la Operación
7
13%
4%
6%
4
Uso de Revaporizado
6
11%
2%
9%
8
Modificación Sistemas Eléctricos
4
7%
5%
10%
6
Logros efectivos de ahorro: máximo 53%, mínimo 0%
Reparaci贸n o Recambio de una Trampa de Vapor
Funciones de una Trampa de Vapor: 1. Retener el Vapor 2. Eliminar el Aire 3. Dejar pasar al condensado
Ejemplo de Ahorro con Trampas de Vapor En planta donde el costo de vapor es de US$ 45 por Mkcal, una inspección revela que queda abierta una trampa en una línea de 7 kg/cm2 =100 psig. El tamaño del orificio de salida de la trampa era de 5 mm. Pérdida de Vapor por escape = 360 Mkcal/año (De la figura de pérdidas por escape de vapor) Ahorro anual por reparar trampa de vapor = 360 Mkcal/año x 80 US$/Mkcal = US$ 28.800 por año
Eficiencia Energética en la Operación Diaria • Maximizar el retorno de condensado a las calderas. • Controlar los depósitos al interior u hollín en los tubos de las calderas. • Optimizar el tratamiento de aguas. • Instalar purgas automáticas en las calderas y/o recuperar su calor. • Utilizar el revaporizado y/o flujos con calor desechado. • Eliminar de tramos de cañerías no utilizadas. • Programa de mantención preventiva de quemadores, calderas, motores y equipos en general. 52
Eficiencia Energética en la Operación Diaria • Cambiar motores, equipos y Procesos con tecnologías antiguas por otras nuevas con mejor rendimiento: Evaporación en etapas, Uso de Desechos, Energías Renovables, etc. • Verificar si bombas y ventiladores están operando a su nivel de mayor eficiencia. • Cortar alimentación a equipos detenidos. • Disminuir rechazos de producción. • Definir estándar de consumos de energía por secciones y controlarlos. 53
Otras Posibilidades de Ahorro de Energía en Sistemas de Refrigeración • Cambiar sistemas de enfriamientos de aceite de inyección directa por sistema de termosifón con lo que se obtiene un 5% de mayor capacidad del compresor. • Mantener cerradas las puertas de las cámaras. • Utilizar cortinas de aire en puertas de más movimiento. • Utilizar tiempos de congelamiento óptimos (verificarlos específicamente para cada producto y formato). 54
Otras Posibilidades de Ahorro de Energía en Sistemas de Refrigeración • Sistemas de descongelamiento automáticos de las Cámaras. • Reducción de la presión de condensación por la eliminación de gases no condensables (aire) y mantención adecuada. • Revisar y mantener adecuadamente aislaciones y burletes. • Optimización del uso de los compresores de refrigeración de tornillos utilizándolas a un mayor % de su capacidad. 55
Cogeneración Definición: • Generación de electricidad y calor (vapor y/o agua caliente) a partir de una sola fuente de energía térmica primaria.
56
Condiciones que harían interesante la Cogeneración Cogeneración con Turbinas de vapor • Por el bajo rendimiento eléctrico y altos costos de inversión podría ser viable al utilizar combustibles de bajo costo tales como biomasa y en algunos casos carbón. • Presentar altos consumos de vapor con una demanda estable durante el día y durante el año. • Para que no se incrementen los costos de inversión, los consumos de vapor promedio deben ser al menos el 75% de las demanda peak de vapor
57
Ejemplos de resultados de Estudios de Eficiencia EnergĂŠtica realizados
Resultados Estudio Eficiencia Energética Watt’s Alimentos S.A. Principales acciones: • Cambio de proceso de producción de jugos • Utilización de calores residuales • Cogeneración Electricidad-Vapor-agua caliente. Resultados: • Reducción de consumos de combustibles en un 25% • Reducción equivalente en electricidad en un 16% • Producción de Bonos de Carbono (Nueva Metodología)
Resultados Estudio Eficiencia Energética Agroindustrial Principales acciones:
• Aumentar Humedad del aire en Deshidratadores • Eliminar Fugas de aire en Deshidratadores • Sellar cubierta libre de Equipo Esterilizado • Aumentar Presión de Succión en Compresores
Resultados: • Inversión estimada • Ahorro • Período de retorno • Ahorro de energía
: 8,0% : 1,0% : 2,0% : 0,5%
: 80.000 US$. : 320.000 US$/año. : 3 meses. : 11,5%
Resultados Estudio Eficiencia Energética Servicios Frigoríficos Principales acciones: • Disminuir Presión de Condensación : 9,0% • Instalar Variador de Frecuencia
: 4,0%
• Aislar Cañerías de Succión
: 2,0%
Resultados: • Inversión estimada
: 112.920 US$.
• Ahorro
: 114.656 US$/año.
• Período de retorno
: 12 meses.
• Ahorro de energía
: 15%
Resultados Estudio Eficiencia Energética Empresa Manufacturera Principales acciones:
• Disminuir el exceso de Aire de Combustión • Al mejorar Aislación en Caldera • Eliminar red de Vapor y Condensado sin uso • Aislar Cañerías de vapor desnudas • Eliminar Fugas de Vapor • Reponer trampas de vapor defectuosas • Aislar cañerías de retorno de Condensado • Aislar cañerías y Manifolds en los equipos
Resultados: • Inversión estimada • Ahorro • Período de retorno • Ahorro de energía
: 24.620 US$. : 99.020 US$/año. : 3 meses. : 34%
: 2,0% : 2,0% : 2,0% : 7,0% : 2,0% : 9,0% : 7,0% : 3,0%
1.4.6. Otras áreas de oportunidades Gestión de mantención: • Para mantener operativos los sistemas productivos y no repararlos sólo cuando fallen • Desperfecto: costos de operación suben y la productividad baja • Falta de mantenimiento como rodamiento defectuoso, desbalance mecánico de piezas rotatorias, filtros sucios… • son causas de incremento de consumo de energía eléctrica o combustible.
• Incorporación de instrumentos de medición Medición de presión, temperatura, nivel, flujo… que permitan conocer las variables críticas del proceso productivo con el fin de controlar su buena operación
• Automatización de procesos industriales • Mayor eficiencia en recursos utilizados al automatizar tareas, sin participación rutinaria del ser humano.
Valorización de Residuos • Consiste en aprovechar el valor que poseen los residuos. • A diferencia de los desechos que no tienen valor. • Pero esta situación es dinámica, porque depende del desarrollo de la tecnología: en el futuro los hoy desechos pueden ser valorizados. • Subproducto posee valor por si mismo, y el residuo tiene un valor potencial y requiere ser sometido a algún proceso.
Evaluación Económica de la Valorización de Residuos • Se deben considerar todos los costos y beneficios en relación a los insumos, materias primas y combustibles tradicionales. • Hay que considerar el costo de la gestión integral de los residuos a valorizar.
Ejemplo: Reciclaje en Metalmecánica • Comparar costo de reciclar sus residuos metálicos v/s costo de las materias primas + transporte y disposición final del residuo en RS u otra alternativa. • Conveniencia de reciclar: crece con el mayor costo de disponer residuos y del transporte, • por > exigencias reglamentarias.
Evaluación Social de la Valoración de Residuos • Pero no siempre la empresa se hará cargo del costo total, y más bien corresponde hacer una evaluación social. • Se debe considerar costo de transporte de materias primas y residuos a un RS • su disposición y pérdida de espacio • costos alternativos de estas actividades. • Marketing: mejora de imagen por actitud responsable con el medio ambiente
1.5.1. Reutilización • Consiste en el aprovechamiento del producto sin cambiar su forma o naturaleza original, convirtiendo al residuo en un insumo. • Es la manera más eficiente de valorizar un residuo, porque no requiere de tecnologías complejas ni gasto de energía. • Pero requiere que los residuos posean características semejantes, aunque a veces no se considere su funcionalidad original.
1.5.1. Reutilizaciรณn โ ข Ejemplos: 1) Recarga de toners de impresoras y uso de botellas de licores 2) Neumรกticos para cerco de parques o plazas, o defensa de taludes. En 1) conservan su funcionalidad y en 2) conserva su forma pero se usรณ para una finalidad diferente al producto original.
1.5.2. Reciclaje • Es la transformación de los residuos en materia prima para procesos productivos • En estos procesos se requiere energía para transformar los residuos en productos nuevos, • por lo que resultan menos eficientes que la reutilización, • pero más convenientes que la fabricación de productos a través de materias primas tradicionales. • No siempre resulta rentable y requiere de incentivos económicos, sociales o valóricos.
1.5.3. Recuperación de materiales valiosos • Consiste en rescatar algunos materiales desde las corrientes de residuos, cuyo valor supera el costo del proceso de recuperación. • Cromo de los residuos de las curtiembres • Recuperación de metales preciosos desde residuos mineros.
1.5.4. Recuperación de Energía • Consiste en aprovechar el contenido energético de los residuos, la que puede ser utilizada para calefacción, generar electricidad o vapor. • Deben poseer un contenido energético • Ej: Residuos forestales, papeles y cartones, aceites y solventes, neumáticos. • Cuidado con incinerar materiales con contenido halogénico.
1.6. Segregación de Residuos • Separación de los residuos para gestionar de forma independiente los residuos que posean características diferentes. • La segregación es fundamental para la valorización. • Permite ahorrar en costos de capital por tratamientos más eficientes según características específicas de cada residuo, y realizarlas con equipos de menor capacidad y más baratos.
Segregación en Origen • La segregación es más conveniente hacerla en el lugar en que son generados los residuos. • El costo es muy inferior a cualquier tipo de proceso posterior. • Se requiere capacitación de personal, contenedores especiales para separar cada elemento a valorizar . • O sistemas de cañerías, estanques y equipos de bombeo en corrientes líquidos.
Segregación • Los costos de la segregación se pagan con los beneficios obtenidos del manejo más eficiente de los residuos. • Se deben mantener separadas las líneas residuales contaminadas con sustancias peligrosas • Las corrientes de agua limpia o baja concentración de contaminantes (aguas de reuso) • Materiales reciclables: metal, vidrio, papel, cartón y plástico.
Segregación • Líneas con materiales valiosos de los que no lo son. • Combustibles, no halogénicos ni sulfurosos • Residuos con alto poder calorífico, aceites y grasas, de aquellos con alta humedad. • Concentrar los residuos • Separar los orgánicos biodegradables de los no biodegradables para facilitar tratamientos biológicos.