Thesis Análisis de eficiencia energética para la optimización del sistema de aire comprimido en planta siderúrgica
Date
2022-05
Authors
Blanca Araya, Felipe Alberto
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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.
Description
Keywords
AIRE COMPRIMIDO , EFICIENCIA ENERGÉTICA , SISTEMA NEUMÁTICO