Recuperación de calor en proceso de secado en una fábrica de alimentos para mascotas

Abstract

En una planta de alimento deshidratado para mascotas, el proceso de secado del pellet emplea vapor indirecto para calentar el aire al interior de un horno, liberando vapor de baja presión a la atmósfera y generando pérdidas energéticas significativas. Este estudio tecnoeconómico realiza una auditoría energética y un análisis termodinámico para evaluar dos estrategias de recuperación de calor destinadas a aumentar la temperatura al interior del estanque de condensado que alimenta la caldera, reduciendo así el consumo de combustible y las emisiones de CO₂. La empresa, clasificada por el Ministerio de Energía de Chile como “consumidor con capacidad de gestión de la energía”, evaluó su desempeño energético en cumplimiento con las exigencias normativas. Actualmente, la recuperación de calor es de 1,55 [Tcal/año] (15,7% de eficiencia). En el Caso 1 incrementa la recuperación a 4,30 [Tcal/año] (43,5% de eficiencia), reduciendo la emisión de 689 toneladas de CO₂ anuales y ahorrando $139,2 millones, con un periodo de retorno menor a cinco meses. En el Caso 2 recupera 3,61 [Tcal/año] (36,5% de eficiencia), evitando la emisión de 516 toneladas de CO₂ y ahorrando $104,3 millones, con un retorno menor a cuatro meses. Ambas alternativas son económicamente viables, destacando el Caso 1 por su mayor potencial de aprovechamiento del vapor flash. Se recomienda su implementación cuando exista uno o más proceso que requieran calentar caudales de agua superiores a 5,5 [m³/h] para maximizar la recuperación de energía.

In a pet food dehydration plant, the pellet drying process uses indirect steam to heat the air inside an oven, releasing low-pressure steam into the atmosphere and generating significant energy losses. This techno-economic study carries out an energy audit and thermodynamic analysis to evaluate two heat recovery strategies aimed at increasing the temperature inside the condensate tank that feeds the boiler, thereby reducing fuel consumption and CO₂ emissions. The company, classified by the Chilean Ministry of Energy as a “consumer with energy management capacity,” assessed its energy performance in compliance with regulatory requirements. Currently, heat recovery is 1.55 [Tcal/year] (15.7% efficiency). In Case 1, the improvement increases the recovery to 4.30 [Tcal/year] (43.5% efficiency), reducing CO₂ emissions by 689 tons annually and saving CLP 139.2 million, with a payback period of less than five months. In Case 2, with the improvement, 3.61 [Tcal/year] are recovered (36.5% efficiency), avoiding 516 tons of CO₂ emissions and saving CLP 104.3 million, with a payback period of less than four months. Both alternatives are economically viable, with Case 1 standing out for its greater flash steam recovery potential. Its implementation is recommended when there is one or more processes requiring water heating flows above 5.5 [m³/h] to maximize energy recovery.