26 abril 2010

Cómo hacer auditorías de eficiencia energética en la industria de procesos

. Para que una auditoría energética sea eficaz es necesario aplicar medidas sistemáticas de inspección que nos permitan detectar problemas y aconsejar medidas claras y precisas. No es fácil convencer a usuarios que como es lógico no conocen en detalle cómo se comporta la energía.
En una auditoría de eficiencia energética es también fundamental el cálculo del payback o retorno de la inversión, y el motivo es bien sencillo, las medidas a tomar producen tasas de retornos muy diferentes entre sí. Es necesario que el usuario disponga de unos criterios claros sobre cuál es la rentabilidad de las distintas opciones.
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Según nuestra experiencia en este campo en diferentes países hemos encontrado que a muchas personas les cuesta muchísimo entender el concepto de eficiencia energética. Pueden estar acostumbrados al derroche y es difícil convencerles de otra cosa de la que nunca han oído hablar. Otra experiencia personal es que precisamente en los países más pobres es donde inconscientemente más se derrocha, mientras que en los países ricos se llega a ahorrar hasta niveles increíbles en eficiencia energética. Ya hablaremos de esto, por ahora recomendamos este artículo para quien no lo haya leído (Sobre cómo en Alemania hacen eficientes sus viejos edificios).
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Si bien métodos sobre auditorías de eficiencia energética los encontramos con profusión (quizás más de la cuenta) cuando nos centramos en edificación; el panorama cambia bastante si tratamos de profundizar en esta disciplina en el sector industrial. Realmente se han desarrollado muchos métodos, pero a nuestro parecer son poco conocidos aún, al menos los métodos efectivos.
En este artículo, que como otros importantes es probable vayamos actualizando, vamos a hacer una introducción general al proceso de auditoría aplicable en las plantas industriales complejas.
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A) ¿QUÉ ES UNA AUDITORÍA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA?
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La auditoría energética es un procedimiento destinado a definir cuánta energía puede ser ahorrado en un proyecto. Es por tanto decisivo que la auditoría cuantifique la energía que puede ahorrarse y determine aproximadamente los costes del proyecto. Al respecto indicar que muchas veces se ofrecen auditorías energéticas sin cuantificar el ahorro que puede obtenerse, por lo que estaremos ante una auditoría claramente inoperativa.
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B) COMENZANDO CON LA AUDITORÍA
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Una auditoría debe comenzar usando registros históricos que nos ayuden a determinar los costes de operación. Obviamente en la mayoría de las plantas industriales no vamos a encontrar datos históricos con el suficiente detalle, pero hoy en día es bien sencillo obtenerlos en tiempo real. Si las máquinas son complejas el proceso de analizar los consumos no será tan sencillo, entramos en el campo de la instrumentación y de los sensores de los que hemos hablado en muchos artículos.
Otra cuestión a tener en cuenta es que los procesos de consumo no son estacionarios, por lo que en determinados procesos (sobre todo procesos térmicos) es necesario estudiar los consumos en diferentes situaciones y relacionarlos con indicadores del rendimiento (por ejemplo en sistemas de refrigeración industrial o calderas). Los consumos de los procesos térmicos pueden depender de las configuraciones, de diseños o de parámetros de funcionamiento tales como el número de arranques de los motores (ver por ejemplo Optimizando el rendimiento de las enfriadoras de agua). La simulación computerizada, de la que hablaremos en detalle en un futuro próximo, es aquí nuestra principal aliada, ya que podremos estudiar un caso base e ir comparándolo con otras opciones.
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Las unidades con alto uso de energía deben ser seleccionadas sobre unidades que son menos dependientes del consumo energético. Las unidades que usan más energía presentan por economía de escala más oportunidades de ahorro energético. Aquí se aplica la norma 80/20 (Ver Principio Pareto como estrategia de reestructuración de costes).
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En las plantas industriales encontramos tres áreas importantes de uso de la energía:
  • Hidrocarburos líquidos o gaseosos.
  • Energía eléctrica.
  • Vapor.
C) PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
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La metodología de eficiencia energética que utilicemos debe ser clara y sencilla para facilitar el análisis del expediente.
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El primer paso es asegurar que las modificaciones o mejoras propuestas estén correctamente definidas e incluyan todas las ramificaciones potenciales. El procedimiento más claro es utilizar un diagrama del proceso donde marquemos en círculos las áreas que pueden ser modificadas.
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Posteriormente las mejoras previstas se irán incorporando.
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También es útil un diagrama de instrumentación y tuberías (P&ID).
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E) ÁREAS DE INVERSIÓN POTENCIAL
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En la industria de procesos se ha encontrado que varias áreas producen interesantes retornos en las inversiones. Entre otras podemos considerar las siguientes:
  • Tecnología pinch de redes de intercambiadores de calor para recuperar más calor.
  • Sistemas de control del exceso de aire en calentadores de llama.
  • Recuperación de calor de la sección de convección en calentadores de llama (incluyendo calderas y hornos).
  • Sustituir las transmisiones de vapor de contra-presión en equipos rotatorios no críticos con motores eléctricos más eficientes.
  • Sistemas de control de la bajada de presión para sistemas de vapor con excesivas subidas y bajadas de presión.
  • La evaluación de las columnas de separación próximas al punto de vaporización permite mejora el ahorro. Especialmente añadiendo más bandejas o haciendo una separación menos precisa si la pureza del producto lo permite.
  • Sustituir motores de baja eficiencia por otros de alta eficiencia en las grandes transmisiones.
  • Reducir de la caída de presión al mínimo a través de válvulas de control.
  • Recuperar el calor de los residuos.
  • Reparar pérdidas en trampas de vapor (pequeñas soluciones añaden grandes ahorros).
  • Reemplazar o añadir aislamiento a equipos de alta presión.
  • Integración del calor de procesos entre unidades de proceso en el mismo complejo de operación para acoplar mejor las temperaturas de las fuentes de calor y sumidero de calor como parte de la mejora de la recuperación de calor de pinch.
F) EVALUACIONES PRELIMINARES
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Una vez se han identificado ideas de ahorro energético pueden estimarse los costes y analizarse el payback respecto al ahorro de costes de operación. Las distintas opciones se comparan entre sí ordenándolos por payback.
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G) PLAN DE EJECUCIÓN
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El plan de ejecución considera el mejor uso de ingeniería, estimación de costes, procurement y recursos de gestión de la construcción. De esta forma se estudia si es preferible agrupar o no varios pequeños proyectos en uno más grande.
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Bibliografía:
  • Doing an energy audit. Chemical Engineering February 2010.
Palabras clave: Process flow diagram (PFD), piping and instrumentation diagram, back-pressure steam driver
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