Alejandro Aguilar Ramírez Director: Dr. Rodrigo Ramírez-Pisco Convocatòria

61 Pages·2015·2.37 MB·Spanish

Gestión Energética para la Reducción de GEI en la

Agroindustria.

Caso: Industria Azucarera.

MEMORIA

Autor: Alejandro Aguilar Ramírez
Director: Dr. Rodrigo Ramírez-Pisco
Convocatòria: 2014 - 2015

Màster en Enginyeria de l’Energia

Resumen
Este trabajo de final de master se propone desarrollar una metodolog´ıa de
gesti´on de la energ´ıa partiendo de los lineamientos que se encuentran en la
Norma ISO 50001 del an˜o 2011 con el fin de una mejora continua del´ındice
de desempen˜o energ´etico y a su vez como una soluci´on alternativa para la
reducci´on de GEI. La metodolg´ıa de gesti´on de la energ´ıa se implementa en
elsectordelaagroindustria,inicialmentesebuscanlosprincipalesconsumos
energ´eticos dentro de la agroindustria y las emisiones de gases de efecto
invernadero relacionadas y finalmente se sigue la metodolog´ıa de gesti´on de
la energ´ıa en un caso particular la industria azucarera.
´
Indice general
´Indice de figuras V
´Indice de cuadros VII
1. Motivaci´on IX
2. Introducci´on XIII
2.1. Objetivo General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii
2.2. Objetivos Espec´ıficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii
2.3. Estado del Arte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii
3. Sector de inter´es: Agroindustria 1
3.1. Agroindustria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
3.2. Consumos Energ´eticos en la Agroindustria . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3.3. Emisiones de CO2 en la Agroindustria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4. Metodolog´ıa propuesta basada en la Norma ISO 50001:2011 9
4.1. Pol´ıtica energ´etica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
4.2. Planificaci´on energ´etica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
4.2.1. Revisi´on energ´etica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
4.2.2. Auditor´ıa de procesos t´ermicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
4.2.3. Auditoria sistemas de bombeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.2.4. Linea base energ´etica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.2.5. Indicadores de desempen˜o energ´etico . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.2.6. Objetivos energ´eticos, metas energ´eticas y planes de acci´on para
la gesti´on de la energ´ıa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.3. Implementaci´on y operaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.4. Verificaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.4.1. Seguimiento, medici´on y an´alisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.4.2. Evaluaci´on del cumplimiento de los requisitos legales . . . . . . . 19
4.4.3. No conformidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.5. Revisi´on por la direcci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
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5. Implementaci´on del Sistema de gesti´on de energ´ıa. Caso: Industria
Azucarera 21
5.1. Pol´ıtica energ´etica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.2. Planificaci´on energ´etica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
5.2.1. Entradas a la planificaci´on energ´etica . . . . . . . . . . . . . . . 24
5.2.2. Revisi´on energ´etica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5.2.3. Resultados de la planificaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.3. Oportunidades de mejora, control y plan de medici´on. . . . . . . . . . . 32
5.3.1. Oportunidades de mejora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
5.4. Verificaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.4.1. Seguimiento, medici´on y an´alisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.4.2. Evaluaci´on del cumplimiento de los requisitos legales . . . . . . . 37
5.4.3. No conformidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.5. Revisi´on por la direcci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
6. Conclusiones y Recomendaciones 39
Bibliograf´ıa 41
´
Indice de figuras
1.1. ´Indice de desarrollo humano en funci´on del consumo energ´ıa primaria
por habitante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x
2.1. Modelo de sistema de gesti´on de la energ´ıa Norma Internacional ISO
50001:2011. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvi
3.1. La agroindustria dentro de la cadena de valor de un agronegocio. . . . . 2
3.2. Cadena de valor de la agroindustria. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3.3. Consumo de energ´ıa primaria mundial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3.4. Consumo de energ´ıa primaria de los Estados Unidos de Am´erica por
fuente y sector. Fuente: Annual energy review, 2011. . . . . . . . . . . . 5
3.5. Totalusofinaldelaenerg´ıa.Fuente:EnergyInformationAdministration
(EIA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3.6. Consumo de energ´ıa primaria y perdidas por generaci´on y distribuci´on
de energ´ıa el´ectrica. Elaboraci´on propia . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3.7. Emisiones de CO del consumo de energ´ıa del sector Industrial. Fuente:
2
(2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.8. Emisiones de CO del consumo de energ´ıa del sector Industrial. Fuente:
2
(2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
4.1. Diagrama Planificaci´on Energ´etica. Fuente: ISO 50001:2011 (1) . . . . . 10
4.2. Caldera a Carb´on pulverizado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4.3. Partes de una bomba centr´ıfuga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.4. Sistemas de Bombeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.5. Objetivos energ´eticos, metas energ´eticas y planes de acci´on. . . . . . . . 18
4.6. Diagrama de bloques encaminado a la reducci´on de emisiones de GEI.
Fuente: Elaboraci´on propia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5.1. Estructura de los procesos en la elaboraci´on de azu´car . . . . . . . . . . 23
5.2. Instalaciones. Fuente: Elaboraci´on propia. google maps Ingenio Mayaguez 24
5.3. Desempen˜o energ´etico actual. Fuente: Elaboraci´on propia. . . . . . . . . 29
5.4. Consumo de energ´ıa primaria por fuentes en la industria de azucar ABC. 30
5.5. Ratios de consumo general. Fuente: Elaboraci´on propia. . . . . . . . . . 32
v

´
Indice de cuadros
3.1. Categorias de la Agroindustria por nivel de transformaci´on del proceso.
Fuente:(3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
5.1. Materias primas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
5.2. Productos acabados (t/an˜o) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
5.3. Fuentes de energ´ıa primaria, consumos y usos . . . . . . . . . . . . . . . 25
5.4. Consumo de agua (m3/an˜o) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
5.5. Lectura de contadores de las distintas ´areas de la industria azucarera ABC 26
5.6. Equipos - generadores de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.7. Equipos - sistema de bombeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.8. Equipos - compresores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.9. Principales variables de los procesos energ´eticos . . . . . . . . . . . . . . 28
5.10.costes de fuentes de energ´ıa primaria y final. . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5.11.Balance energ´etico por fuentes y precio de las mismas. . . . . . . . . . . 30
5.12.Indicadores de desempen˜o energ´etico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
vii

Cap´ıtulo 1
Motivacio´n
En la presentaci´on del 25 enero de 2012, el Secretario General de las Naciones
Unidas,BanKi-Moon,expusocincovisionesyprioridadesenlaagendaprevistaparalos
siguientescincoan˜os.Unadelascincoprioridadesseenmarc´oenelcampodelaenerg´ıa,
en la cual se plante´o la formaci´on de una coalici´on de todas las partes interesadas
bajo el lema “Energ´ıa Sostenible para Todos”. Los objetivos del Secretario General
consistieron en el acceso universal a los servicios modernos de la energ´ıa, mejorar la
eficiencia energ´etica y duplicar la cuota de las energ´ıas renovables en el mix energ´etico
global al an˜o 2030, (4).
Al asumir este reto se plantea el desarrollo de un sistema energ´etico universalmente
sostenible que depende principalmente de los par´ametros relacionados con el desarrollo
humano y la energ´ıa. El primer par´ametro, poblaci´on mundial, que segu´n las previ-
siones demogr´aficas de las Naciones Unidas a partir de datos basados en estimaciones
de la variable fertilidad media, (5), se estim´o en el an˜o 2012 en 7.062 millones de habi-
tantes, 8.321 millones para el an˜o 2030 y 9.306 millones para el an˜o 2050; segu´n estos
datos, la poblaci´on sufrir´a un incremento del 18% hacia el an˜o 2030 y estar´a refleja-
do principalmente en los pa´ıses de econom´ıas emergentes como: Brasil, Rusia, India y
China, as´ı como en algunos de los pa´ıses menos desarrollados del A´frica. El segundo
par´ametro, consumo de energ´ıa primaria, se estim´o en 12.000 Mtep1 en el an˜o 2010
y en 16.631 Mtep para el an˜o 2030 segu´n BP Statistical Review of World Energy, (6),
con lo que se espera un incremento del 38,6% en el consumo respecto al an˜o 2010. As´ı,
el indice entre el consumo de energ´ıa primaria y el nu´mero de habitantes se estimar´ıa
en 2,0 tep/habitante/an˜o para el an˜o 2030.
Sin embargo, esta fracci´on no refleja el consumo energ´etico real por habitante y
resulta m´as conveniente utilizar el´Indice de Desarrollo Humano (IDH) que se basa
en la calidad de vida, la salud, los ingresos y la estabilidad de cada pa´ıs. Ahora, al
relacionar el IDH de cada pa´ıs respecto al consumo de energ´ıa primaria por habitante
(Figura 1.1) se observan pa´ıses con bajo IDH y bajo consumo como la India, pa´ıses con
un IDH medio y un consumo menor a 4 tep/hab como Brasil, pa´ıses con un IDH alto
y un consumo alrededor de 4 tep/hab como Espan˜a, Francia, pa´ıses con un alto IDH
1Mtep: Mega tonelada equivalente de petro´leo
ix