Optimización de la eficiencia energética en sistema de vapor por biomasa en planta de alimento para peces

Abstract

La investigación tiene como objetivo optimizar la eficiencia energética del sistema de vapor alimentado por biomasa en la línea 1 de la planta Salmofood, especializada en alimentos para peces. Esta línea, con más de 30 años de antigüedad, presenta problemas como pérdidas de calor por aislamiento insuficiente, fugas de vapor y diseños ineficientes en el flujo de aire del secado. Estas deficiencias aumentan el consumo de biomasa y los costos operativos, limitando la competitividad de la planta. Mediante un análisis exhaustivo que incluyó mediciones térmicas y simulaciones computacionales, se identificaron áreas de mayor pérdida energética y se evaluaron posibles mejoras. Entre las estrategias destacaron la implementación de sensores avanzados de humedad, variadores de frecuencia para optimizar el flujo de aire y aislamiento térmico en las tuberías de vapor. Las simulaciones estimaron un ahorro potencial de 83,18 kg/h de biomasa, equivalente a una reducción del 26,5% en el consumo de vapor, valorado en $62.916.891 CLP anuales. Ajustar la humedad relativa del aire de salida al 10% podría también mejorar la uniformidad del secado y la calidad del producto. Además, el aislamiento en las tuberías podría generar un ahorro adicional de $5.443.834 CLP anuales con un retorno de inversión en menos de cuatro meses. Las condiciones atmosféricas también influyen considerablemente, con variaciones de hasta 20% en el consumo de vapor según la estación. Esto subraya la importancia de estrategias adaptativas, como el uso de modelos predictivos basados en algoritmos de machine learning para optimizar el consumo en tiempo real y mejorar la estabilidad del sistema. Finalmente, se destaca la importancia de un enfoque integral de gestión energética. La certificación ISO 50001 podría consolidar estas mejoras, fomentar una cultura de eficiencia energética y reducir las emisiones de carbono asociadas, posicionando a la planta como un referente en sostenibilidad dentro de la industria. This study aims to optimize the energy efficiency of the biomass-fed steam system in production line 1 at the Salmofood plant, specializing in fish feed production. With over 30 years of operation, this line exhibits significant inefficiencies, including heat losses due to insufficient insulation, steam leaks, and suboptimal airflow design in the drying process, resulting in increased biomass consumption and operating costs, ultimately limiting the plant’s competitiveness. Through comprehensive analysis, including thermal measurements and computational simulations, key areas of energy loss were identified, and potential improvements were evaluated. Proposed strategies included advanced humidity sensors, frequency inverters for dynamic airflow optimization, and thermal insulation for steam pipes. Simulations estimated a potential biomass saving of 83.18 kg/h, equivalent to a 26.5% reduction in steam consumption, valued at CLP $62,916,891 annually. Additionally, adjustments to increase the relative humidity of the outlet air to 10% could improve drying uniformity and product quality. Further savings of CLP $5,443,834 per year were projected with pipe insulation, offering a payback period of less than four months. Atmospheric conditions were also shown to influence steam consumption significantly, with variations of up to 20% depending on the season. Adaptive strategies, such as machine learning-based predictive models, are essential for optimizing real-time consumption and enhancing system stability. Finally, adopting an integrated energy management approach, including ISO 50001 certification, could sustain these improvements, foster a culture of energy efficiency, and reduce associated carbon missions, positioning the plant as a sustainability leader in the industry.