Energía

Un caso exitoso de trigeneración

Frente a la mala calidad en el suministro de energía eléctrica, la empresa Plásticos Urpri desarrolló un esquema de autoabastecimiento del fluido, que incluye la recuperación de calor y producción de agua helada.

El esquema es parte del Programa de Incremento de Eficiencia y Ahorro de Energía, y tiene como principal objetivo reducir los costos de merma de producción, así como los gastos de mantenimiento de la planta productiva.

Con el apoyo de Maquinaria Igsa, como el integrador del proyecto tipo «llave en mano», se pretende disminuir los costos por el uso de energéticos y de producción. Maquinaria Igsa es responsable de la selección de los equipos de generación, de recuperación de calor, de producción de agua helada y fuerza, y control eléctrico.

En este sentido, los estudios realizados determinaron que el mejor equipo para ser instalado y operado fueron dos motogeneradores a gas natural, cada uno con una potencia de 2,544.5 kilovatios en sitio netos al usuario, los cuales producen el vapor necesario para generar 450 toneladas de refrigeración.

Es decir, se usa el total del agua helada para una de las dos plantas de inyección de plástico. La mejora en la operación de la fábrica de plásticos se llevó a cabo en dos áreas específicas: aumentar la calidad de la energía eléctrica y generar un ahorro en el proceso.

El proyecto tiene una tasa de retorno interno de 20 por ciento y además permitirá un incremento real de la producción de plásticos en 13 por ciento, aproximadamente.

Costo actual

La fábrica de plásticos tiene actualmente un costo anualizado de energía eléctrica de tres millones de dólares, la capacidad requerida en el sitio es de 5.0 mW para las dos plantas de inyección y cada una requiere de cerca de 450 toneladas de refrigeración en forma de agua helada de tres a cinco grados centígrados. También se han registrado costos por operación y mantenimiento de 150 mil dólares anuales y una merma productiva directa de aproximadamente 80 mil dólares.

El costo directo de producción de energía eléctrica, bajo el proceso de autoabastecimiento, es de 0.073 dls/kWh, incluyendo la amortización del equipo de generación y todos sus accesorios, el costo de operación y el mantenimiento, y el costo del combustible a razón de 5.25 dólares por millón de BTU en gas natural.

Al descontar el costo directo de producción eléctrica en autoabastecimiento, la disminución del consumo eléctrico de los enfriadores, se logra un ahorro anual operativo de casi 16 por ciento en el costo energético total de la fábrica de plásticos.

La evolución del proyecto ha sido la siguiente: la fábrica de plásticos tiene dos plantas de inyección con consumos eléctricos y térmicos semejantes y con dos acometidas de Luz y Fuerza del Centro desde el mismo nodo de distribución. Esta situación, y la disponibilidad de refrigeración en cogeneración para una de las dos plantas, permitió la instalación del equipo de generación y cogeneración junto a la planta 01 del complejo.

Soluciones concretas

Los principales equipos del proyecto, los motogeneradores, son unidades de marca Deutz modelo TBG-632-V16 que trabajan a 900 rpm y tienen una vida útil estimada en al menos 80 mil horas de operación continua. Cada motogenerador se instaló en una caseta insonorizada que cumple con todas las disposiciones ambientales e incluye iluminación, equipo para mantenimiento, así como recuperadores de calor de los gases de escape. En una caseta anexa se hallan todos los equipos de control y operación eléctrica y térmica.

Para contar con el total de la capacidad eléctrica, incluyendo la carga de los enfriadores eléctricos usados como respaldo, los radiadores de enfriamiento de los motores tienen capacidad para enfriar el 100 por ciento de la carga térmica de los motores y hay una válvula de by-pass para los gases de escape, en caso de no usarse los recuperadores de calor.

La ventilación de las casetas insonorizadas y el control del aire para combustión están controlados directamente por el ECM (Engine Control Management) del motor. La disposición de los equipos y sus auxiliares es modular y permite la reubicación para el crecimiento posterior de la planta.

A su vez, esta configuración también permite cumplir con las normas ambientales de emisiones de gases de escape y generación de ruido. Asimismo, debido a que la fábrica está constituida por dos plantas independientes, con acometidas independientes de un mismo nodo, se tomó la decisión de tener una generación eléctrica a un bus común de los dos motogeneradores y de ahí alimentar cada una de las dos acometidas, incrementando el voltaje de generación al voltaje de la acometida.

Es decir, de 4.16 kW a 23 kW, permitiendo a su vez la medición y el control de manera independiente de las plantas y no se modifica la instalación del cliente. Adicionalmente, el sistema de control eléctrico permite únicamente la importación sincronizada de energía para casos de respaldo en horas de mantenimiento del equipo de auto-abastecimiento.

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