La implantación de las medidas recomendadas generaría un ahorro energético de 6.423 MWh anuales en energía primaria, lo que equivale a un ahorro económico de 160.777 €/año y a evitar la emisión de 2.356 toneladas de CO₂ al año.

El proceso productivo objeto de este trabajo requiere energía térmica, neumática y mecánica. La primera se genera en una caldera de vapor a partir de la combustión del gas natural, y el resto, a partir de electricidad en los correspondientes equipos.

De la visita a la fábrica para la auditoría de las instalaciones se desprende el siguiente esquema, donde se muestra los sistemas consumidores de energía y sus características principales.

Figura 1. Esquema de sistemas de la fábrica a auditar

El análisis de la facturación descubre un consumo energético total de 21.928.261 kWh anuales, de los cuales 17.356.067 kWh corresponden al consumo de gas natural, y 4.572.194 kWh, al de electricidad.

Figura 2. Balance energético por tipo de suministros

En cuanto al uso de la energía, la mayor parte se destina a la caldera. El suministro eléctrico abastece a varios sistemas, entre los que destacan la maquinaria del proceso productivo, con un 73% del consumo eléctrico, y el sistema neumático, con un 18%. El resto de sistemas que se alimentan de electricidad presentan consumos inferiores al 2%, excepto la iluminación, que representa casi un 5%.

Figura 3. Balance energético (dcha.) y eléctrico (izq.) global por usos

La fábrica objeto de esta auditoría tiene un alto nivel de automatización del proceso productivo. Éste consiste en grandes máquinas compuestas de un alto número de equipos, los cuales trabajan de forma autónoma y automática a partir de las indicaciones generales de los operarios sobre el panel de control. Por otro lado, gran parte del transporte interno está automatizado, y los productos intermedios del proceso, así como elementos a desechar, se mueven por cintas de transporte accionadas a través de sensores.

A lo largo de la vida de la fábrica se han ido incorporando medidas de eficiencia energética sobre los diferentes sistemas, lo que hace contar actualmente a la planta con un nivel bueno de optimización energética. De dichas medidas se destacan las siguientes:

• La caldera de vapor dispone de un sistema de recuperación del calor de los gases de la combustión para precalentar el agua de alimentación de la misma.
• Los grandes motores de las máquinas para el proceso tienen variadores de frecuencia, y parte de los de menor potencia también.
• La mayor parte de pasillos de rodillos están mecanizados y automatizados para funcionar cuando detecten la carga.
• La iluminación de la nave se sustituyó por campanas de tecnología LED.
• Uno de los compresores del sistema neumático es modulante, y adapta su nivel de potencia en función de las necesidades del proceso. Dicha regulación se hace de forma automática.
• La refrigeración de la nave se hace con enfriadores adiabáticos, los cuales tienen un consumo energético muy reducido.

Estas medidas muestran el interés por parte de la empresa auditada en el ahorro y la eficiencia energética.

Para seguir mejorando el desempeño energético de la fábrica, se han estudiado diferentes medidas.

• Sustitución de bomba de calor con refrigerante R22 por otra de mayor rendimiento y un refrigerante adaptado a la normativa vigente
• Sustitución de bombas de calor antiguas por otras de mayor rendimiento
• Sustitución de lámparas convencionales por LED
• Sustitución de tubos fluorescentes por tubos LED
• Sustitución de lámparas de bajo consumo en downlight por LED
• Sustitución de luminarias empotradas con tubos fluorescentes por pantallas LED
• Sustitución de halogenuro metálico por LED en luminarias viales
• Instalación de regletas eliminadoras de stand-by
• Instalación de sobre-enchufes inteligentes (Plugwise)

• Gestión de la conexión y desconexión de los transformadores¹
• Recuperación de calor de los compresores para pre-secado en la onduladora²

• Sistema solar fotovoltaico³
• Sistema solar térmico para ACS
• Cogeneración⁴

¹ Se propone mecanizar los transformadores para que un controlador sea capaz de desconectar uno cuando la carga es muy baja. Durante un alto número de horas, la carga demanda potencias muy bajas, como se observa en la curva de distribución de potencia. En esas condiciones, las pérdidas en carga son muy bajas en ambos transformadores, pero se tienen pérdidas en el hierro en los dos. Podría ser recomendable en situaciones de esas características desconectar un transformador para evitar las pérdidas en el hierro de uno de ellos. Las pérdidas en carga del otro aumentarían, pero un valor menor a las ahorradas si se elige bien el umbral de cambio de configuración.

² La refrigeración de los compresores de la fábrica se realiza por aire. Actualmente, un ventilador impulsa un caudal de aire a través del compresor, que recoge el calor y lo lleva al exterior. Se propone recuperar el calor de los compresores para apoyar el aporte térmico a la sección de secado de la onduladora. En esta parte de la máquina es donde se evapora el agua que llevan las planchas húmedas que se acaban de componer. La propuesta consiste en conducir el flujo de aire caliente que sale del compresor hacia la zona de secado a través de un conducto, y utilizarlo como aporte de calor para un presecado. El conducto terminaría antes de la zona de secado, de modo que las planchas de cartón necesitarían un menor aporte térmico, el cual viene proporcionado por la caldera.

³ Se propone una instalación de 99,8kWp compuesta de 322 paneles. Esta instalación se incluye en la modalidad 1 de autoconsumo según la Ley 24/2013. Los paneles, se colocarán inclinados 40º y en paralelo al lado mayor del perímetro de la cubierta, orientados 49º hacia el este

⁴ Turbina de gas 800 kW(rend. Elect. 42,5% y rend. Tér. 45,3%). Con la planta de cogeneración funcionando las mismas horas que la caldera a potencia nominal, se consigue generar el 15,7% de la demanda térmica del proceso. En cuanto a electricidad, hay un exceso de producción anual.

Tabla resumen de medidas de ahorro estudiadas.

Las nuevas medidas de ahorro propuestas para seguir adelante con la optimización energética de la planta se centran en los sistemas de iluminación de las oficinas y en la recuperación de calor residual de los compresores. Se ha estudiado y recomendado también la instalación de una planta de cogeneración, dada la necesidad simultánea y continua de electricidad y calor. La tabla 2 muestra los resultados energéticos, económicos y medioambientales de dichas medidas.

Además, se recomienda también desarrollar buenas prácticas en lo relativo al consumo de energía, como por ejemplo: regulación del aire de combustión de las calderas, configuración correcta del programa Energy Star, aprovechamiento de luz natural en la nave, revisión de fugas en el circuito de aire comprimido y aislamiento del circuito agua-vapor.

La implantación de las medidas recomendadas generaría un ahorro energético de 6.423 MWh anuales en energía primaria, lo que equivale a un ahorro económico de 160.777 €/año y a evitar la emisión de 2.356 toneladas de CO₂ al año. La inversión total necesaria es de 1.073.851 € y se recupera en 7,7 años.

El consumo de energía en la situación con todas las MAEs propuestas aplicadas es mayor en términos de energía final por efecto del nuevo escenario de generación con cogeneración, pero en lo referente a energía primaria, sí se reduce el consumo. Esta situación se justifica en que la energía eléctrica que antes se consumía de la red ahora se produce in situ a partir de gas natural. Desde una visión global del ciclo de vida completo de la energía, en el primer escenario había que extraer los combustibles para usarlos en las centrales de generación, producir la electricidad en ellas y luego transportarla por la red de distribución nacional. Cada uno de estos pasos lleva asociado un rendimiento y unas pérdidas que marcan que cantidad de energía ha sido necesario utilizar para obtener la energía eléctrica que se va a consumir. En la situación con cogeneración, la electricidad se produce in situ a partir de gas natural: solo se tiene en cuenta el rendimiento de extracción del gas natural, no el de todos los combustibles usados en el mix nacional; se eliminan las pérdidas por transporte; y se genera la electricidad con diferente rendimiento a las grandes plantas. La comparación de estas situaciones arroja un balance positivo hacia el caso con cogeneración.

En conclusión, se considera que el nuevo escenario propuesto tras la aplicación de las medidas de ahorro y la implantación de la cogeneración es más beneficioso que el anterior tanto para la fábrica como para el medio ambiente. Se consigue de este modo una reducción de costes para la empresa y también reducir las emisiones de CO₂ y el uso de recursos desde una perspectiva sobre el ciclo de vida completo.

Trabajo Fin de Carrera finalista de los Premios de Eficiencia Energética A3e-El Instalador 2017