Reduzca costos y ahorre energía en su planta corrugadora, a través de la optimización de los procesos.
Alfons Gnan*
Los aspectos estratégicos para optimizar los costos de energía en una instalación de producción de cartón corrugado pueden encontrarse en varios grupos, en la generación de vapor y en el entorno de las instalaciones industriales. Un estudio realizado por Alfons Gnan, Director de Desarrollo de Producto de BHS Corrugated ha analizado detalladamente las posibles fuentes de ahorro.
Según el instituto VDW, en Alemania los costos de energía generados por las instalaciones de cartón corrugado representan un 2,3% de la facturación promedio. Los mejores del sector calculan un costo de energía del 1,5%, mientras que otros se ven obligados a hacer frente hasta con un 3%. Esto equivale al 50% de potencial de ahorro. Con una producción de 100.000.000 m², los costos de energía siguen encontrándose dentro de la horquilla entre 650.000 y 850.000 euros anuales. Es manifiesta la urgente necesidad de recortar costos.
Una instalación corrugadora funciona de forma energéticamente más eficiente cuando trabaja a un mayor rendimiento de producción. Las inevitables pérdidas de convección y de proyección se reparten en un nivel de producción mayor, con lo que permiten reducir el consumo de energía por metro cuadrado de cartón ondulado producido.
Los intervalos de parada reducidos también repercuten positivamente en este sentido. Para ahorrar energía, los grupos de una sola cara (Single Facer) que no estén produciendo deben reducir al menos la presión de vapor generada. Durante las paradas prolongadas se recomienda cortar el suministro de vapor.
El análisis realizado por BHS Corrugated ha concluido que las empresas cuyos edificios presentan un aislamiento insuficiente consumen, en las mismas condiciones, 2,5 veces más energía de calefacción durante la producción de cartón ondulado.
Cabe destacar la energía necesaria para calentar la instalación hasta alcanzar la temperatura de funcionamiento: un funcionamiento a tres turnos consume cinco veces menos energía que un funcionamiento similar a dos turnos. En comparación con los 260 ciclos de calentamiento necesarios en el funcionamiento a dos turnos, solo se requieren 52 ciclos de calentamiento en el funcionamiento a tres turnos. Calculando la energía anual consumida, las pérdidas de calentamiento en el funcionamiento a dos turnos son del 3,8% aprox., mientras que en el funcionamiento a tres turnos tan sólo alcanzan el 0,8%.
Ventajas del calentamiento periférico
Durante los últimos 10 años, los sistemas de calentamiento periféricos se han impuesto en la fabricación de corrugados a una y doble cara. Las ventajas de esta innovación son un claro aumento de la capacidad de producción y un menor consumo de energía.
Por una parte, la placa de acero periférica en la producción a dos caras (ilustración 1) implica, en comparación con una placa de metal de fundición tradicional, un aumento de la capacidad del 8%, que puede utilizarse para elevar la capacidad de producción. Por otra parte, la superficie más reducida de la placa de acero conlleva una pérdida de potencia de hasta un 35%.
Los orificios de calefacción superficiales proporcionan un flujo de calor más rápido y una evacuación de la condensación más eficiente, para una mayor dinámica en caso de cambio de calidad, que en la mayoría de los casos viene acompañada de una rápida adaptación de la temperatura.
La menor capacidad de almacenamiento de calor de la placa de acero, un 50% menos, contribuye positivamente a mejorar la calidad y la posición plana del cartón ondulado producido. Esto mismo se aplica al volumen de vapor almacenado. La placa de metal de fundición, con 87 litros, posee una capacidad mucho mayor de almacenamiento de vapor que la placa periférica, que admite 7,8 litros.
Durante las reducciones de temperatura el volumen de vapor relativamente bajo de las placas periféricas puede expandirse en el depósito de agua de abastecimiento, mientras que en el caso de las placas de calentamiento de metal de fundición, el vapor se disipa a través del techo. Este hecho genera una pérdida de energía de uno a diez veces superior.
Otro factor de ahorro potencial en comparación con los sistemas tradicionales caldeados desde el interior es ofrecido por los cilindros ondulados con calefacción periférica. Ante el mismo diámetro exterior, los cilindros ondulados BHS con orificios periféricos presentan una superficie de almacenamiento de vapor un 30% mayor que los cilindros convencionales con perforación central. El resultado es un mejor abastecimiento de calor y mejor disipación de la condensación.
La condensación se acumula también en los cilindros ondulados calefaccionados periféricamente debido a la fuerza centrífuga, depositándose en forma de película termoaislante en la superficie interior del cilindro. No obstante, en el caso del cilindro perforado periférico, el mayor caudal de vapor transporta mejor la condensación. La película de condensación se hace más fina, la transición de calor mejora, las adaptaciones de temperatura se realizan con mayor rapidez.
Las mediciones de un fabricante de cartón ondulado japonés confirman las mayores velocidades de producción de cilindros ondulados calefaccionados periféricamente con un consumo simultáneo de energía mucho más bajo.
Ahorro de vapor y condensado
En la industria hay tres tipos principales de sistemas de vapor y de condensado: el sistema abierto, el sistema abierto optimizado y el sistema estanco o cerrado.
En el caso de los sistemas de vapor abiertos, el condensado retroalimentado es conducido pasando a través de las tuberías de derivación hasta ser depositado en un recipiente abierto y el vapor de difusión es evacuado al exterior. Las consecuencias son notables pérdidas de agua y de calor.
Resultados algo mejores obtiene el sistema abierto optimizado, que acumula el condensado de retorno en un depósito adicional y lo suministra posteriormente desde allí mediante un derivador de condensado a un depósito abierto. Del depósito de condensado se obtiene vapor de rociado, lo que mejora un poco el balance energético.
El sistema más rentable con mucha diferencia es el sistema estanco o cerrado. En este sistema, el condensado de retorno se acumula en un recipiente y es retroalimentado a la caldera mediante una bomba de alta presión. También en este tipo de sistemas está disponible el vapor de rociado del depósito de condensado. Entre sus ventajas se encuentra una baja pérdida de calor y de agua, bajo consumo de sustancias químicas, bajo volumen de evacuación de sales y de lodos y una baja tasa de corrosión en el sistema de condensado.
En las empresas que aún trabajan con sistemas abiertos la transformación a un sistema estanco se calcula enseguida, ya que el sistema abierto consume un 20% más de energía calorífica.
También en el caso de la instalación de caldera ha sido posible conseguir un ahorro considerable en los años pasados. Mediante la recuperación de los gases de escape, el sistema ECO de la empresa Loos aumenta, por ejemplo, el rendimiento de la caldera de un 5 a un 7%.
Es posible obtener otros ahorros en el sistema de caldera mejorando el aislamiento y la regulación de evacuación de sales, así como una mejor difusión y refrigeración de las soluciones acuosas. En sistemas con caldera preexistentes, debería procurarse un buen aislamiento de los tubos de vapor y de condensado y reparar las fugas de inmediato.
Recuperación de calor en el futuro
La recuperación de calor ofrece otras muchas posibilidades de ahorro. Hoy día ya puede plantearse el uso de aire de evacuación de las cabinas con aislamiento acústico, armarios de distribución y tubos de aspiración, presentes en gran número en las instalaciones corrugadoras y en las máquinas de postprocesamiento.
El calor recuperado puede utilizarse, por ejemplo, para la calefacción de la factoría de bajo costo, para la preparación de agua caliente para la instalación de encolado o para la preparación de agua de suministro. Para estos procesos, igual que en las instalaciones de caldera, se precisan especialistas capaces de diseñar soluciones a la medida de las necesidades existentes.
*BHS corrugated.
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