3 consejos que debes seguir para analizar el potencial de recuperación de calor en tu empresa
El calor residual en los efluentes de los procesos industriales supone una importante pérdida de energía térmica en la industria. El aprovechamiento de este calor supone una mejora en la eficiencia energética y una reducción de emisiones de CO₂ de la planta.
La necesidad de mejorar la eficiencia energética en la industria es uno de los retos principales en el proceso de transición energética actual hacia un modelo económico bajo en carbono. Las industrias intensivas energéticamente consumen importantes volúmenes de energía para sus procesos mecánicos, físicos o químicos. Gran cantidad de esta energía consumida – entre un 20 y un 50% – no se aprovecha y es emitida al medio ambiente en forma de calor residual.
Si la energía ya está disponible en estos focos de calor residual, ¿por qué no aprovecharla para incrementar la eficiencia de esos procesos industriales? Estos son los 3 consejos que pueden servirte para analizar el potencial de aprovechamiento del calor residual en tus instalaciones industriales.
1. Identifica y caracteríza los potenciales focos de calor residual.
El primer paso para determinar el potencial de aprovechamiento del calor residual en una industria es analizar sus procesos e identificar los puntos en los que se pierde energía térmica en forma de efluentes industriales (gases de escape, aire, agua, etc.).
De forma general, aquellos procesos en los que haya mayor demanda térmica serán los que presenten mayor potencial para la recuperación de calor, siendo procesos normalmente asociados a equipos como hornos, calderas, secadores, compresores, motores de combustión, etc.
Una vez identificados los potenciales focos de aprovechamiento del calor residual, será necesario caracterizar cada uno de ellos: flujos, temperaturas, composición, ciclos de producción, horas anuales disponibles, limitaciones de espacio y de accesibilidad, etc. Se deberán priorizar aquellos con mayor potencial de aprovechamiento, no únicamente por su nivel térmico, sino también en función del resto de condicionantes técnicos que contribuirán a dar viabilidad técnica y económica.
Generalmente, los focos de calor residual se pueden caracterizar según su nivel térmico -de mayor a menor potencial de valorización- según:
- Calor residual a alta temperatura (>350ºC), normalmente proveniente de procesos de combustión directa.
- Calor residual a media temperatura (100 a 350ºC), normalmente proveniente de los gases de escape de los equipos donde se dan procesos de combustión.
- Calor residual a baja temperatura (< 100ºC), normalmente proveniente de equipos y unidades de proceso auxiliares (p.e. compresores).
2. Identifica potenciales consumidores de energía térmica residual.
Localiza y define los posibles consumidores de energía residual. Es esencial identificar potenciales consumidores que encajen tanto por nivel de temperatura como por sincronización entre la generación del calor residual y el consumo de esa energía para maximizar su aprovechamiento.
Determina para cada foco de calor residual cuál es el potencial consumidor más adecuado según su índice de recuperación e índice de utilización. Estos índices permiten determinar la mejor coincidencia entre fuentes y consumidores de calor residual. La metodología más habitual para estudiar el aprovechamiento de las distintas fuentes de energía térmica es la Integración de Procesos (IP), también conocida como método pinch.
Algunos de los potenciales consumidores de energía residual más habituales en las propias industrias pueden ser los procesos de precalentamiento de aire de combustión, producción de Agua Caliente Sanitaria (ACS) o el precalentamiento de agua de alimentación de calderas.
En aquellos casos en los que pudiese haber un excedente de calor residual no aprovechable en la propia industria, se puede valorizar con otros usuarios cercanos como pueden ser industrias o redes urbanas de calefacción, creando un beneficio mutuo reduciendo sus consumos energéticos y emisiones.
3. Selecciona la solución tecnológica más apropiada y estudia su viabilidad.
Por último, una vez determinados los potenciales focos emisores de calor residual y posibles consumidores de energía térmica deberás llevar a cabo un estudio de viabilidad para seleccionar la tecnología más adecuada desde un punto de vista técnico y económico.
La selección de la mejor tecnología para valorizar energéticamente el calor residual disponible vendrá definida por:
- Tipología del fluido portador del calor residual
- Rango de temperaturas de operación (emisor / consumidor)
- Potencia necesaria del equipo
- Mecanismo de transferencia de calor
Una vez identificadas las tecnologías viables técnicamente, será necesario llevar a cabo un análisis económico y ambiental para respaldar la toma de decisión sobre cuál es la mejor solución en cada caso.
Desde un punto de vista ambiental, deberán determinarse los ahorros en emisiones contaminantes y la reducción de huella de carbono, poniendo en valor la contribución del proyecto a la descarbonización de los procesos industriales.
Por otro lado, en el análisis económico, además de tenerse en cuenta los valores de inversión necesaria en cada posible solución – tanto de nuevos equipos como de su integración en las instalaciones existentes -, deberán evaluarse los costes de operación y mantenimiento, los ahorros en términos de energía primaria y/o final, la disponibilidad anual esperada o la vida útil de los equipos. Todo ello, con la finalidad de poder llevar a cabo la selección de la solución que aporte mayor competitividad económica.
Recuperar y aprovechar el calor residual es fundamental no solo para alcanzar los objetivos de eficiencia energética sino para aportar competitividad a las industrias y reducir su impacto medioambiental, contribuyendo a la transición hacia un modelo económico descarbonizado.
Autor: Sergio Orero Esteban, Asset Based Engineering Area Manager
