Perspectiva de la Eficiencia Energtica en

Calderas en el Sector Pesquero

Ingeniero Aldo Max Delgado Acevedo

Facultad de Ingenieria Quimica

Universidad Nacional de Ingenieria

Antecedentes

D.S. N 019-97-MITINCI Reglamento para la

Proteccin Ambiental en la Industria

Manufacturera, se han venido desarrollando

diversos esfuerzos orientados a establecer

como meta final Limite Mximo Permisible

(LMP) para emisiones de fuentes industriales y

en particular fuentes de combustin como son

las calderas de vapor.

Estudio de pre-factibilidad EficienciaEnergtica y Conversin de Calderas en la

Industria del Per. Que data de 1999 alevidenciarse que haba un potencial de reduccin

de emisiones de Gases de Efecto invernadero

(GEI), principalmente CO2, mediante la mejora de

la eficiencia energtica de calderas industriales a

travs de la optimizacin Al confirmarse que las

calderas industriales eran efectivamente una

fuente importante de emisiones contaminantes.

( Fuente EX-MITINCI)

La Encuesta Nacional de Calderas se aplic enel ao 2000 (ENC-2000) y fue difundida a travs del

diario oficial El Peruano. Se obtuvieron respuesta de

unas 369 empresas de todo el pas.

Registrndose un total de 1147 calderas industriales y

de otros sectores, con una capacidad instalada de ms

de 567000 BHP.

Estudio de Factibilidad para la Renovacin, Optimizacin yConversin de las Calderas Industriales (EFROCCI)

En base a la informacin de la ENC del 2000 - MITINCI y el

EX-CONAM, con el apoyo de la Corporacin Andina de

Fomento (CAF) y Cooperacin Tcnica Alemana (GTZ),

iniciaron el estudio de factibilidad, con la participacin por un

equipo de consultores locales bajo la orientacin y

asesoramiento tcnico del KO-INSTITUT (Institute for

Applied Ecology) de Alemania y la GTZ, habiendo sido

terminado en noviembre del 2002.

El estudio analiza las caractersticas tcnicas y operativas

de las calderas de vapor en el Per ; asimismo brinda una

evaluacin exhaustiva del potencial, costos y riesgos para la

mitigacin de GEI (gases de efecto invernadero),

Diagnstico Industrial-sector calderos

El estudio fue realizado entre el ao 2002 y 2003,bajo un programa de adecuacin ambiental ejecutado por el

Ministerio de la Produccin y el EX-CONAM , con

financiamiento de USAID .Se realiza un diagnstico ambiental

del parque de calderas industriales a nivel nacional, permitiendo

conocer aspectos tales como el estado de la tecnologa;

consumos de combustibles por tipo; contaminantes

(caracterizacion) que producen las calderas; as como sus

caractersticas, cantidades y concentraciones; equipamiento y

mecanismos de control de contaminacin que aplican para la

Realidad Nacional e Industrial.

El objetivo del estudio fue determinar los posibles valores de LMP(limites maximos permitidos) para las emisiones de chimenea de las calderas

industriales del Per, tomando como base la realidad encontrada en el DISC

(diagnostico industrial subsector calderas), la nueva era del gas natural, entre

otras consideraciones; de tal manera que la implementacin de dichos

LMP(limites maximos permitidos) resulten costo-efectivos para las empresas

industriales y stas inviertan a sus calderas en eco-eficientes con las medidas

que se propondrn para tal efecto.

El Diagnostico propone LMPs aplicables a las calderas convencionalesde tipo pirotubular y acuotubular del sector industrial nicamente, que queman

combustibles fsiles tales como: Residuales, Diesel, GLP, Bagazo y tambin

gas natural. Dichos LMPs podran ser aplicados tambin a calderas de

calentamiento de agua o aceite trmico que queman tpicamente Diesel,

Residual o GLP.

Estrategias para el control de la contaminacin del aire para calderas industriales

Una estrategia de control de la contaminacin del aire se refiere

al plan estrategico que se debe adaptar para el sector industrial

abordando drasticamente y de forma definitiva los problemas de

contaminacin y para asegurar que las concentraciones de

contaminantes sean reducidas o mantenidas por debajo de un nivel

que se considera aceptable. Estas estrategias pueden ser a corto o

mediano plazo lo debe liderar PRODUCE (Ministerio de la

Produccion) , complementaria a una naciente AUTORIDAD

AUTONOMA DE COMPETITIVIDAD ENERGETICA INDUSTRIAL

1) Gestin de la calidad del aire- Indicar niveles de contaminacion optimos

2) Estndares de emisin-implementar mejor tecnologia de control

3) Costo-beneficio-cuantificar los costos por deterioro del medio ambiente

Aspectos regulatorios sobre operacin de calderas industriales

En el Per existe el Reglamento de Seguridad Industrial (D.S.

N 42-F del 22-05-64) el que incluye en su Titulo Setimo -

Calderos de Vapor y Recipientes a Presin, una serie de

artculos relativos a condiciones generales de construccin,

identificacin, registro, operacin, conservacin e

inspeccion de calderas de vapor (se les denomina caldero),

entre los cuales destacan los siguientes:

Art. 471 - Los operarios a cargo del servicio y conservacin de loscalderos sern debidamente calificados y tendrn la experiencia,

conocimiento tcnico y calidades que requiere la naturaleza del trabajo a

realizar. La Direccin de Industrias y Electricidad podr observar la

capacidad e idoneidad de tales operarios.

Conversin a gas natural en las calderas industriales

El uso gradual del Gas Natural en las calderas de Lima y Callao, en reemplazo del Residual

principalmente, traer consigo una serie de beneficios tales como:

Ms econmico que los combustibles lquidos (D-2, Residuales) y el GLP en trminos de

US$/MMBtu. As, el Gas natural es un 30% mas barato que el Residual-6 y un 70% mas barato

que el GLP.

Produce mejor combustin: menos CO (monoxido de carbono) y menor particulado.

Es menos contaminante del ambiente. Dado que el gas natural no contiene azufre, no producir

emisiones detectables de SO2; asimismo por su menor temperatura de llama producir menor

NOx.

Es menos agresivo en los equipos de combustin, debido a los menores depsitos de holln y

agentes altamente corrosivos. Reduciendo los trabajos y costos de mantenimiento. Mayor

eficiencia en el aprovechamiento de la energa. Finalmente se obtiene una reduccin de costo

operativos en planta

ndices de eficiencia energtica

La eficiencia energtica de una caldera se define como la

relacin entre la cantidad de energa proveniente del

combustible que es absorbida por el agua y la energa total

liberada por el combustible entregado a la caldera. La eficiencia

energtica es un factor clave en la operacin de una caldera;

pues influye directamente.

En el consumo de combustible y en el nivel de emisiones que

generan durante su funcionamiento. Una caldera que trabaja con

una eficiencia energtica menor a la mxima posible, consumir

ms combustible para generar la misma cantidad de vapor y por

tanto emitir un mayor volumen de gases de combustin

En el ao 2000, se haba logrado la institucionalizacin deesta actividad en el pas, mediante la promulgacin de la Ley

27345, Promocin del Uso Eficiente de la Energa, que en su

primer artculo seala que es de inters nacional la promocin

del Uso Eficiente de la Energa (UEE) e indica que sta debe

realizarse para alcanzar cuatro objetivos: asegurar el suministro

de energa, proteger al consumidor, fomentar la competitividad

de la economa nacional y reducir el impacto ambiental negativo

del uso y consumo de los energticos. Cuando seala que debe

ser considerada como un mecanismo para asegurar el

suministro de energa, se refiere a que la Eficiencia Energtica

debe verse como una fuente alternativa de provisin de energa

de bajo costo economico.

Al referirse al impacto ambiental este se encuentra sustentado

en que toda mejora en la eficiencia energtica trae aparejada

una reduccin de las emisiones contaminantes de impacto

global y local. As mismo, la venta de los certificados de emisin,

al ser una opcin financiera, tambin se constituirn en un

incentivo para la implementacin de este tipo de programas.

Las actividades de Eficiencia Energtica han sido

institucionalizadas a travs de la Ley de Promocin del Uso

Eficiente de la Energa, Ley N 27345, y de su Reglamento,

DS. N 053-2007-EM. En este sentido desde el ao 2005 a la

actualidad se vienen desarrollando lneas de accin como son:

La Generacin de una Cultura de Eficiencia Energtica, a travs

de Campaas de sensibilizacin y capacitacin continua.

PROGRAMA DE MONITOREO AMBIENTAL ENCALDEROS PARA LA EFICIENCIA ENERGETICA

Se entiende por un Programa de Monitoreo

Ambiental a las acciones de observacin, muestreo,

medicin y anlisis de datos tcnicos y ambientales,

que se toman para: definir las caractersticas del

medio o entorno, identificar los impactos

ambientales de las actividades del Sector

energetico, y conocer su variacin a travs del

tiempo y las medidas correctivas para implementar

un programa de eficiencia energetica en calderos

industriales sobre un diagnostico ambiental

preliminarmente.

No existen procedimientos universales para el diseo de los

Programas de Monitoreo ambiental para el mejoramiento

energetico. Cada programa debe elaborarse especficamente

para cada situacin. Hay que recordar, que el Monitoreo es un

instrumento para mantener un diagnstico actualizado de una

situacin ambiental especfica, para disear intervenciones, si es

necesario. En este sentido, se debe asegurar la obtencin de

muestras representativas, seleccionando adecuadamente los

puntos de muestreo, recoleccion de datos energeticos,

parmetros y la frecuencia de recoleccin. Cabe mencionar, que

el muestreo es una parte esencial de la evaluacin ambiental

global, ya que hace posible interpretar adecuadamente los

resultados analticos; es imprescindible realizarlo en la forma

ms correcta posible.

En el diseo del Programa de Monitoreo se debe considerar:

Objetivos generales y especificos

Actividad de la empresa

Etapas del proceso industrial

Parmetros a medir de los equipos energeticos (calderos)

Toma de muestras y su frecuencia, Mediciones in situ

Seleccin de los mtodos analticos (electronicos)

Evaluacin de posibles errores

Determinacin del tiempo requerido

Informacin para la interpretacin y reporte de los resultados.

Actividades de muestreo energetico ambiental yMediciones in situLas mediciones in situ en los puntos de emisin, se llevan a cabo mediante

equipos que se montan en las mismas chimeneas de las calderas. Los

equipos para el anlisis de SO2, NOx y CO estn basados en el infrarrojo,

ultravioleta, espectrofotometra y electroqumico. El analizador de combustin

permite analizar la eficiencia de combustin y los parmetros ambientales que

se emiten a la atmsfera.

Medicin de la velocidad y flujo de gasesEl medidor de velocidad de salida de gases consta de un medidor con

conectores de plstico, escala de lectura en El caudal ser medido en forma

indirecta a travs del registro de velocidades. Con la seccin de la chimenea

se establecer el caudal correspondiente.

Mediciones Energeticas

En la parte correspondiente a mediciones, se tratan de

aspectos bsicos de instrumentacin como las mediciones

que son requeridas para realizar evaluaciones, la forma de

realizarlas y mtodos alternativos para el caso de que no se

cuente con los instrumentos necesarios o con la posibilidad

de tomar la medicin.

Esta sustentada bajo cdigos de pruebas de potencia de laAmerican Society of Mechanical Engineers (ASME PTC 4.1) ;

este fue tomado como referencia para el clculo de la

eficiencia en generadores de vapor, utilizando los mtodos

de prdidas, de entradas y salidas (Directo).

MEDICIONES Y PRUEBAS DE COMBUSTION EN

CALDEROS INDUSTRIALES

La medicin en un diagnostico energtico, es una etapa que,

mediante la instrumentacin adecuada, experiencia, buen

criterio, programacin, anlisis, coordinacin y planeacin

apropiadas, permite dar seguimiento al flujo y distribucin de

energa en sus procesos de transformacin y establecer un

balance en cada etapa y en cualquier tiempo.. Para la medicin,

se parte del conocimiento de los parmetros que intervienen en

cada etapa de transformacin energetica, de los efectos que

el cambio produce en ellos .La calidad del diagnstico

energtico, y por lo tanto la efectividad de las medidas que se

recomienden, depender de la precisin, exactitud, forma y

condiciones en que las mediciones sean tomadas.

En trminos generales, reducir las emisiones de partculas entre un 65a 73% es tecnolgicamente viable introduciendo algn dispositivo de

retencin de partculas como ciclones, lavadores de gases entre otros

metodos:

Reducir la Opacidad de gases a valores de ndice de Bacharach = 3 o 4

es totalmente factible slo con medidas de ajuste de combustin en los

quemadores de las calderas (para garantizar esta medida debe incluirse

propuesta de tecnologia avanzada ) lo cual es incluso parte del

mantenimiento y buena operacin de una caldera. En el caso del NOx, reducir

un 25% las emisiones tambin es muy probable tecnolgicamente.

Combustin con bajo exceso de aire : hasta 35% de reduccin

Uso de quemadores de bajo Nox : 35% a 60% de reduccin

Conversin a gas natural : hasta 79% de reduccin

Combustin con bajo exceso de aire

Consiste en mantener un flujo de aire y combustible en el quemador

hasta conseguir un nivel de oxgeno de 3 a 4% en el gas de chimenea, sin

que se produzcan demasiado CO y partculas. Se consigue una reduccin de

hasta 10% de las emisiones de Nox. En el caso de calderas medianas y

pequeas es adecuado controlar el exceso de aire con los sistemas

electronicos-automatizacion) e incluimos ademas, las calderas grandes (en

especial las calderas pirotubulares > 500 BHP) se puede mejorar el sistema

mediante un controlador electronico con un PLc.

Otros dispositivos de alta tecnologia (posicionador diferencial, sensor de

oxgeno, etc.), que regulan el flujo de aire y combustible en todo el rango de

modulacin del quemador posicionando automticamente la vlvula de

combustible y damper de aire.

MEDIDAS DE EFICIENCIA ENERGETICA

CALOR PERDIDO EN PURGAS DE CALDERO

Automatizacin de purgas.

PERDIDAS DE ENERGIA EN CALDEROS

Optimizacin de la combustin.

Reducir el porcentaje de exceso de aire.

Precalentamiento del combustible (R-500).

Sustitucin por quemadores de bajo exceso de aire .

Instalacin de equipos de recuperacin de calor: precalentador

Sustitucin de generador de vapor mas eficiente.

(sistemas inteligentes de automatizacion)

INSTRUMENTACION Y CONTROL INTELIGENTE

Calibracin o modernizacin de los instrumentos de control de la caldera.

Automatizacin del sistema de control (control distribuido o control remoto).

Dotar con analizadores de gases de combustion ON-LINE.

Correccin por Oxgeno (MEDIDOR INSTALADO EN LA CALDERA).

PLANEACION DE LA OPERACIN DE UN CALDERO

Repartir la carga eficientemente entre generadores de vapor y en el tiempo.

Administracin de la carga de la caldera.

CONTABILIDAD Y COSTOS ENERGETICOS

Establecer los costos de produccin de vapor (COSTO DE VAPOR US$).

Determinar el consumo especfico de combustible.(COSTOS)

Determinar eficiencia de operacin de la caldera ( OPTIMIZAR)

ALCANCES FINALES SOBRE EL TEMA

IMPLEMENTACION DE SISTEMA INTELIGENTES EN LA CALDERA

(SISTEMA DE AUTOMATIZACION DEL CALDERO-100%)

a) Automatizacion del quemador Operacin

b) Purga automatica con controlador electronico

c) Medidor de gases de combustion ON-LINE

d) Medidor de flujo de vapor

e) Control automatico del ingreso de agua al caldero

f) Medidor de oxigeno

g) Instalacion de Quemador modulante

h) Sistema integrado de gestion de costos (PLC+SOFTWARE)

unificando las acciones de operacines energeticas del caldero

ACCEDER A CALDERAS CON ALTA TECNOLOGIA E INTEGRADO PARA

EL MEJORAMIENTO DE LA PERFORMANCE DE OPERACIN DEL

CALDERO EN BENEFICIO DE LA OPTIMIZACION DE COSTOS DE

PRODUCCION EN EL SECTOR INDUSTRIAL.

ACCEDER A CALDEROS CON ALTA TECNOLOGIA DE BAJO COSTO

ECONOMICO PARA EL MEJORAMIENTO DEL IMPACTO AMBIENTAL

IMPULSAR LA RENOVACION DE CALDEROS DE ALTA EFICIENCIA A

NIVEL INDUSTRIAL QUE EL ESTADO PERUANO ESTABLESCA UN

PROGRAMA INTEGRAL DE CAMBIO TECNOLOGICO BAJO LA

MODALIDAD INVERSION X REDUCCION POR IMPUESTO A LA RENTA .

DISEAR Y EJECUTAR UN PLAN MAESTRO PARA EL DIAGNOSTICO

INTEGRAL PARA EL MEJORAMIENTO ENERGETICO INDUSTRIAL, QUE

TENDRA COMO PRIMERA FASE EL SECTOR PESQUERO POR SER

UNOS DE LOS PROCESOS INDUSTRIALES CON ALTO CONSUMO DE

ENERGIA ,ESTAS MEDIDAS IMPULSARAN LA COMPETITIVIDAD.

DENTRO DE LOS ALCANCES DE ESTA PROPUESTA SERA EJECUTAR

ACCIONES DE MEDICIONES Y EVALUACION ENERGETICAS EN LA

PLANTAS PESQUERAS EN TODO EL LITORAL,. PARA TENER UN

DIAGNOSTICO REAL QUE DEBE SER PROMOVIDO Y LIDERADO POR

PRODUCE.

AUSPICIAR LA ALIANZA ESTRATEGICA ENTRE PRODUCE-

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA (FACULTAD DE INGENIERIA

QUIMICA), UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA (EAP DE INGENIERIA

DE LA ENERGIA,COLEGIO DE INGENIEROS (COMIT DE CALDERAS)

PARA LLEVAR ACCIONES CONJUNTAS DE MEJORAS ENERGETICAS EN

EL SECTOR PESQUERO.

AGRADECIMIENTO:

DIRECCION GENERAL DE SOSTENIBILIDAD PESQUERA

VICEMINISTERIO DE PESQUERIA

MINISTERIO DE LA PRODUCCION-PRODUCE

OCTUBRE -2013