Análisis de eficiencia energética para la optimización del sistema de aire comprimido en planta siderúrgica

Abstract

En el presente trabajo de título se desarrolla el análisis de eficiencia energética aplicado al sistema de aire comprimido en importante planta siderúrgica de la zona central de Chile. El proceso comenzó con la identificación de la demanda teórica actual de aire comprimido en la planta, con el sistema de generación y sus respectivos equipos: compresores, filtros, secadores y estanques de acumulación. Luego, mediante inspecciones rutinarias en terreno, se procedió con la búsqueda de oportunidades de mejora en el sistema de generación, red de distribución y en los consumidores finales de aire comprimido. A partir del análisis sobre el estado actual del sistema de aire comprimido, se procedió con el desarrollo de propuestas para su optimización, mencionadas como medidas de eficiencia energética. En primer lugar se recomienda potenciar el actual plan de identificación y reparación de fugas, hasta obtener un nivel aceptable de ellas, que debido a limitaciones operacionales no se pudo medir empíricamente un porcentaje de pérdidas en las instalaciones, no obstante, a partir del registro de producción de los compresores y la demanda teórica de la planta se logró estimar un nivel del 28% de pérdidas respecto de la generación. Al disminuir este nivel hasta un 10% aceptable, se lograría ahorrar hasta $120.000 [USD] anuales en términos de energía. Actualmente todos los compresores son de velocidad fija, con regulación carga/descarga, por lo que, se evaluó integrar tecnología de velocidad variable en uno de los compresores. El objetivo de esta medida es absorber las fluctuaciones de la demanda, evitando desperdicios de energía al tener compresores en descarga (consumiendo energía sin producir aire), para ello, el compresor con velocidad variable debe quedar como base. Se evaluaron 2 alternativas, aplicar overhaul a un compresor e incorporarle un VDF ó reemplazar este compresor por uno nuevo con VDF incluido y de mayor eficiencia. Se obtuvo como resultado que ambas opciones son viables, pero la recomendación final sería adquirir el compresor nuevo, la inversión asociada es del orden de $153.000[USD] y su ahorro anual ($84.000[USD]) implica un retorno de la inversión de 3 años y un VAN = +$180.000[USD]. Por otra parte, se evaluó la recuperación de calor rechazado por el sistema de enfriamiento de los compresores para ser utilizado en la generación de agua caliente requerida en camarines y casino de la compañía, ya que, actualmente en la sala de termos se utilizan resistencias para producir esta agua caliente, consumiendo energía eléctrica de la red. La inversión asociada es del orden de $48.000[USD] y su ahorro anual ($33.000[USD]) implica un retorno de la inversión de 2 años y un VAN = +$102.000[USD]. Se observó que no existe un control de la demanda de aire comprimido, impidiendo así saber el comportamiento de la curva de demanda en un día característico de producción. Se propuso para ello la incorporación de 3 flujómetros en puntos estratégicos, con el objetivo de conocer la demanda total de la planta y de cada una de las áreas principales identificadas. Se dejó como propuesta evaluar la reducción de la presión en la red a partir de la estimación de las velocidades de flujo en las tuberías, determinando si los diámetros son o no los adecuados. Se menciona también reemplazar el piping actual de acero al carbono por tuberías de aluminio, que actualmente están en la vanguardia debido a las ventajas del material.