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Fabricación de productos cerámicos para la construcción

CNAE 23.3

Manual de eficiencia energética para pymes

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presentaciónEl IDAE, como miembro del patronato de la Fundación EOI, no puede menos que felicitar a la misma por la oportunidad en la edición del presente Manual de eficiencia energética para pymes. La volatilidad registrada por los precios energéticos durante buena parte del año pasado ha continuado también en 2008, y a ella se ha añadido una crisis fi nanciera mundial que afecta al conjunto de la economía. Por ello, la mejora de la eficiencia energética como instrumento de apoyo a la competitividad es básica en nuestro actual tejido industrial.

El tejido empresarial español cuenta con mayor presencia de las pequeñas y medianas empresas (pymes) que en la Unión Europea, ocupando al mis mo tiempo un mayor volumen de empleo: de un total de 3,3 millones de empresas, el 99,9% son pymes que representan el 82% del empleo em pre sarial. La economía españo-la es, por lo tanto, una economía de pymes, en la que, además, el tamaño medio empresarial es reducido: 6,6 trabajadores por empresa.

Si a esta situación habitual de las pymes españolas se añade la actual coyuntura económica, el resultado es un incremento en la fragilidad de este tipo de compañías. En este contexto, mejorar su nivel de innovación, tanto tecnológica como no tecnológica, su productividad y su competitividad se convierte en la estrategia apropiada que permitirá la persistencia y adaptación de nuestras pymes a los nuevos entornos y desafíos planteados por unos mercados cada día más globalizados.

La energía es un bien que incide directamente sobre el desarrollo de la sociedad. A su vez, el desarrollo cons-tituye un factor fundamental de seguridad, en tanto que aporta estabilidad, cohesión social y una mejor o peor posición estratégica. El sector industrial, en general, y las pymes, en particular, han venido mostrando históricamente un gran interés en la utilización efectiva de la energía. Baste decir que desde el comienzo de las primeras crisis energéticas, en la década de los años 70 del siglo pasado, el sector mejoró su intensidad energética en un 7%, gasificando sus suministros energéticos en detrimento de los productos petrolíferos, 55% del consumo industrial en 1973 frente al 11% en 2007, y, en menor medida, el carbón, 19% del consumo industrial en 1973 frente al 8% en 2007.

Pese a estas mejoras en los consumos energéticos, los primeros años del presente siglo muestran cierta sa-turación en lo que a incrementos de eficiencia energética se refiere. Si se añaden a la reciente evolución de la intensidad energética, prácticamente estabilizada desde el año 2000, la actual coyuntura económica y la alta volatilidad de los precios energéticos, se hace necesario incrementar las actuaciones que permitan continuar aumentando la eficiencia energética de las pymes.

Las mejoras de los procesos productivos, con la incorporación de tecnologías más eficientes y sostenibles, la renovación de equipamientos obsoletos y la adecuada gestión de los procesos y servicios productivos serán los ejes básicos de actuación que conducirán a una disminución de las intensidades energéticas.


presentaciónLa incorporación de estas actuaciones al mercado cuenta, desde las administraciones públicas, con un conjunto de herramientas específicas destinadas a ayudar a las pymes a mejorar su competitividad a través de un mejor, más racional y sostenible uso de la energía.

La Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España 2004-2012 (E4), aprobada por el Consejo de Ministros de 28 de noviembre de 2003, establece el marco de desarrollo para las actuaciones de eficiencia energética en el periodo 2004-2012. El desarrollo de la E4 se implementa a través de los planes de acción para el pasado pe-riodo 2005-2007 y el actualmente vigente 2008-2012, así como el Plan de Activación 2008-2011, recientemente aprobado por el Gobierno. En conjunto, la E4, sus planes de acción y el plan de activación tienen como objetivo lograr un ahorro energético, en términos de energía primaria, de cerca de 88 millones de toneladas equivalentes de petróleo, de las cuales al sector industrial le corresponden alrededor de 25. Para ello, el Plan de Acción 2008-2012 proveerá de unos incentivos públicos de 370 millones de euros, equivalentes a una intensidad de ayuda del 22%, a las inversiones para la mejora de la eficiencia energética que se realicen en el sector industrial, que se estima que alcancen un volumen de 1.671 millones de euros.

La incorporación de tecnologías renovables al mercado empresarial dispone de un instrumento adicional de apoyo: el Plan de Energías Renovables 2005-2010, aprobado por el Consejo de Ministros de 26 de agosto de 2005. Los usos térmicos finales de las pymes y empresas de comercio y servicios cuentan en este plan con un marco de apoyo a la diversificación energética sostenible a través, básicamente, de las tecnologías de biomasa térmica y solar térmica de baja temperatura.

Desde el prisma de la innovación tecnológica, el instrumento por excelencia es el Plan Nacional de I+D+i que tiene como objetivo, entre otros, situar España a la vanguardia del conocimiento, promoviendo un tejido empresarial altamente competitivo.

A las anteriores actuaciones y herramientas se añade el presente Manual de eficiencia energética para pymes, que deberá convertirse en una guía básica que oriente a las empresas sobre las posibles actuaciones energéticas existentes que les permitan mejorar sus productos y procesos, aumentando la competitividad de las mismas.

Es de agradecer la dedicación de la Fundación EOI y del Centro de Eficiencia Energética de Gas Natural Fenosa en la elaboración de este Manual de eficiencia energética para pymes que, estamos seguros, redundará en beneficio, no solo del tejido empresarial del país, sino también de la sociedad en su conjunto, posibilitando un consumo energético responsable y sostenible.


Contexto energético general e introducción a la situación sectorialíndice0. Introducción 6

1. Identificación de servicios, sistemas y equipos consumidores 6

1.1. Proceso productivo 6

1.2. Procesado y preparación de las materias primas 6

1.3. Fabricación de productos finales 7

1.4. Distribución de los consumos de energía 7

1.4.1. Consumo de energía térmica 7

1.4.2. Consumo de energía eléctrica 7

1.5. Descripción de los equipos de proceso 7

1.5.1. Secaderos 8

1.5.2. Hornos 8

1.6. Tecnologías horizontales 9

1.6.1. Motores eléctricos 9

1.6.2. Bombas 9

1.6.3. Soplantes 10

1.6.4. Compresores, aire comprimido y equipos auxiliares 10

1.6.5. Iluminación 10

2. Ineficencia energética 10

2.1. Servicios y procesos energéticamente ineficientes 12

2.1.1. Hornos y secaderos 12

2.1.2. Combustión 12

2.1.3. Sistema de aire comprimido 12

2.1.4. Iluminación 12

2.1.5. Sistema de distribución eléctrica 13

2.1.6. Sistemas de gestión y control 13

índice2.2. Equipos ineficientes 13

2.2.1. Hornos y secaderos 13

2.2.2. Quemadores 13

2.2.3. Motores 13

2.2.4. Compresores, soplantes, ventiladores y bombas 13

2.2.5. Lámparas luminarias y balastos 13

2.3. Características constructivas y cerramientos 14

3. Mejoras tecnológicas y de gestión 14

3.1. Mejoras en procesos 14

3.1.1. Sustitución y renovación de hornos y secaderos 14

3.1.2. Recuperación de calores residuales 14

3.1.3. Sustitución de quemadores 16

3.1.4. Sustitución/diversificación de combustibles 16

3.1.5. Materiales de baja inercia térmica 17

3.1.6. Automatización, regulación y control 17

3.2. Mejoras en tecnologías horizontales 17

3.2.1. Ahorro energético en motores eléctricos 18

3.2.2. Uso de variadores de frecuencia 18

3.2.3. Ahorro energético en sistemas de aire comprimido 19

3.2.4. Ahorro energético en sistemas de iluminación 21

3.2.5. Compensación de energía reactiva 22

3.2.6. Cogeneración 23

3.2.7. Sistemas de gestión 25

4. Bibliografía 25


Fabricación de productos cerámicos para la construcciónCNAE 23.3

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Manual de eficiencia energética para pymes Fabricación de productos cerámicos para la construcción (CNAE 23.3)

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0 Introducción

La industria cerámica, dependiendo de la aplicación del producto final obtenido, se clasifica en las siguientes familias:

• Ladrillos y tejas.

• Cerámicas técnicas.

• Cerámica de uso (o de mesa).

• Cerámica artística (o decorativa).

• Cerámica sanitaria.

• Baldosas (pavimentos y revestimientos).

Dentro de este sector, el subsector de fabricación de ladrillos, tejas y productos de tierras cocidas para la cons-trucción, objeto del presente manual, cuenta en España con unas 360 empresas distribuidas por comunidades, como se muestra en la siguiente figura:

Figura 1. Distribución de empresas por comunidades.

15%Valencia

19%Andalucía

7%Castillay León

1%Cantabria

10%Cataluña

4%Aragón

4%Asturias

1%Baleares

20%Castilla-

La Mancha

1%Extremadura

1%Murcia

2%Navarra

7%Galicia

3%Madrid

5%La Rioja

En la siguiente figura se muestra la distribución por tamaños (para todos los sectores cerámicos) en la Comu-nidad Valenciana:

Figura 2. Distribución de empresas por tamaño en la Comunidad Valenciana.

8%51 a 100

9%Más de 100

28%11 a 25

12%6 a 10

33%1 a 5

10%26 a 50

El sector cerámico se caracteriza por el elevado consumo de energía requerido para la elaboración del producto final. Debido a que el coste energético representa una fracción mayor del coste final que en otros productos industriales, la optimización de dicho consumo adquiere una importancia muy relevante para las empresas. En este sentido, las medidas de ahorro de energía (nuevas tecnologías, sustitución de combustibles o incorpora-ción de sistemas de generación combinada de energía térmica y eléctrica de alta eficiencia -cogeneración-) representan un imprescindible marco de actuación.

1 Identificación de servicios, sistemas y equipos consumidores

1.1. Proceso productivo

La fabricación de los productos cerámicos es un proceso complejo cuya elaboración se basa en: combinación de materias primas, modelado y cocción.

1.2. Procesado y preparación de las materias primas

La mezcla, tratamiento y preparación de las materias primas originales dan lugar a la pasta. En función de las características físicas y químicas deseadas se mezclan las arcillas y otras especies minerales. Para conseguir la homogeneidad y tamaño de grano deseado, sigue una molturación y posterior tamizado.

Fuente: elaboración propia.

Fuente: AVEN y elaboración propia.

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1.3. Fabricación de productos finales

La fabricación de las cerámicas varía sustancialmente en función del artículo fabricado. En este apartado se describe el proceso genérico, por ser el que requiere un mayor número de etapas: extracción de la materia prima y almacenamiento; trituración y ensilado; molienda fina, con tamices de reciclo; amasado de la materia prima con adición de agua (o vapor); extrusión y cortado de la masa; empaquetado estanterías y carga de éstas al secadero; secado en el secadero hasta un 2% - 4% de humedad; presecado y precalentado del material en el prehorno (opcional); cocción, y empaquetado-paletizado y almace-namiento.

1.4. Distribución de los consumos de energía

En el sector cerámico es especialmente complicado establecer una distribución de consumos energéticos estándar. Son muy pocas las empresas que realizan todas las partes del proceso, y muchas las que desarro-llan solo una parte del mismo.

1.4.1 Consumo de energía térmica

Los principales equipos de consumo de energía térmica en la industria cerámica son los hornos y los secaderos. La distribución de los consumos energéticos entre los equipos depende del tipo de equipos empleados y de la naturaleza de la empresa. En cuanto a combustibles, el gas natural es la fuente energética empleada por excelencia para usos térmicos en el sector cerámico. El consumo de energía térmica asociado en España en el año 2006 a la cerámica estructural se estima en 13.677 GWhpci/año (1.176.784 Tep pci/año). El consumo especí-fico se cifra en 560 kWhpci/t, si bien existe variabilidad en función del tipo de horno empleado.

1.4.2 Consumo de energía eléctrica

El consumo de energía eléctrica puede tener lugar en casi la totalidad de las operaciones, y en múltiples y muy variadas aplicaciones. La curva de carga de la instalación (evolución de la demanda de energía eléctrica a lo largo del día) es de gran utilidad para optimizar la factura eléc-trica de la empresa y conocer el consumo de los equipos eléctricos que se encuentran en funcionamiento en cada fase del proceso. El consumo de energía eléctrica

asociado en españa en el año 2006 a la cerámica estruc-tural se estima en 1.246 GWh/año. El consumo especí-fico se cifra entre 32 kWh/t y 49 kWh/t, en función del tipo de horno empleado. La distribución de consumos por fuentes y procesos es, aproximadamente, la siguiente:

Figura 3. Distribución de consumos térmicos.

0,1%Extracción 1,6%

Preparación

33,9%Secado

63,4%Cocción

0,4%Expedición 0,5%

Moldeo

Figura 4. Distribución de consumos eléctricos.

1,5%Extracción

30,3%Cocción

17,6%Moldeo

0,6%Expedición

17,6%Preparación

32,4%Secado

1.5. Descripción de los equipos de proceso

La elección de los equipos de una fabricación tan variada y compleja (según producto final deseado) se debe basar en:

• Composición del producto.

• Rango de tamaños y formas.

• Capacidad de proceso.

Fuente: EREN.

Fuente: EREN.


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• Compatibilidad con el resto del proceso de fabricación.

• Costes de operación, incluyendo el coste energético.

• Valor del producto fabricado.

• Tecnologías disponibles.

Los secaderos y hornos son, sin duda, los elementos más intensivos en consumo de energía.

1.5.1 Secaderos

1.5.1.1. El proceso de secado

El secado provoca la deshidratación que permite eliminar el contenido en agua de la pasta cerámica. Por su parte, el agua permite dar a la pieza cerámica la forma deseada. Los rangos de contenido en humedad varían entre un 5% - 7% (piezas prensadas) y hasta un 30% - 40% (piezas coladas).

El secado tiene lugar bien por convección, de modo natural o de manera forzada.

En un secado ideal se producen tres procesos básicos: transferencia de calor al artículo secado, evaporación del agua en la pieza y extracción del vapor de agua.

La reacción ante el secado depende de: características de modelado, y parámetros de operación del proceso de secado.

1.5.1.2. Tipos de secaderos

La tecnología de secado depende de factores como la temperatura, humedad y caudal de aire.

Los secaderos transfieren energía a la masa húmeda vía un gas caliente (aire o productos de combustión del gas natural). Este gas actúa como portador del vapor que se evacua del producto.

Los secaderos más utilizados se pueden dividir en:

• Intermitentes o de cámara.

• Continuos (túnel o rodillos). Para grandes produc-ciones. Produce un secado más uniforme a un menor coste unitario.

• Secado al aire.

Cabe indicar que la tendencia ha sido la paulatina intro-ducción de hornos automáticos y continuos de tipo túnel, y de elevada capacidad productiva, en lugar de los tradi-cionales discontinuos no automáticos, de baja capacidad y con menor eficacia energética.

1.5.2 Hornos

1.5.2.1. El proceso de cocción

La principal función de un horno cerámico es suministrar un calentamiento (cocción) y enfriamiento uniforme

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de un determinado producto siguiendo un perfil de temperatura-tiempo.

La mayoría de los hornos actuales emplean técnicas de cocción por contacto directo del producto con los gases de combustión (hornos no muflados).

Además, los materiales de baja inercia térmica, fibras cerámicas y control electrónico han ayudado a incre-mentar la eficiencia térmica y la velocidad y control de la cocción.

Los hornos utilizados mayoritariamente son: hornos intermitentes o discontinuos, hornos continuos túnel (de vagonetas) y hornos continuos de rodillos y de cinta.

1.5.2.2. Hornos intermitentes o discontinuos

Son cargados cíclicamente. Son adecuados para produc-ciones a pequeña escala y para productos especiales que presenten dificultades de cocción en hornos continuos. Son apropiados para curvas de temperatura complejas, elevada precisión o control de la atmósfera.

1.5.2.3. Hornos continuos túnel (de vagonetas)

Permiten un flujo continuo de material a través de los mismos y, así, los productos se desplazan por su inte-rior y desarrollan cada una de las fases de la cocción en función de la posición ocupada. El gas natural es el combustible por excelencia en estos hornos. Aunque se pueden utilizar diversos combustibles como, por ejemplo, fuelóleo.

Figura 5. Balance energético térmico en horno de túnel con recuperación de calor hacia secaderos

18,5%Calor recuperado

para secadero18,5%Calor recuperadopara secadero

11,7%Pérdidas

por paredes

22,5%Reaccionesendotérmicas

31,2%Pérdidaspor chimenea

16,1%Pérdidas caloracumulado enlos materiales

1.5.2.4. Hornos continuos de rodillos y de cinta

Los hornos de rodillos se pueden emplear para la cocción en una o varias capas. El horno de rodillos puede tener más de una cámara, las cuales pueden disponerse de forma horizontal (multicámara) o verticalmente (multinivel).

1.6. Tecnologías horizontales

1.6.1 Motores eléctricos

En el sector cerámico existen motores eléctricos en la práctica totalidad de procesos o subprocesos, y más específicamente en:

• Equipos de molturación (molinos).

• Extrusoras.

• Cintas transportadoras.

• Trenes de rodillos o cintas en hornos continuos.

• Soplantes o extracciones en hornos y secaderos.

• Bombas de trasiego de aguas.

• Sistemas de aire comprimido.

• Otros usos.

El motor asíncrono trifásico es el más empleado en apli-caciones industriales debido a su simplicidad construc-tiva, robustez y bajo coste.

1.6.2 Bombas

En este sector se encuentran en diversos usos o aplica-ciones, entre ellos:

• Circulación de agua en circuitos hidráulicos de propósito general.

• Cortinas de agua en serigrafía a pistola.

• Evacuación/depuración de aguas residuales.

• Circulación de la barbotina o caldo en mezcladores por vía húmeda.

Fuente: EREN.


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• Usos auxiliares: circuitos de calefacción, grupos antiincendio, etc.

1.6.3 Soplantes

En el sector de la cerámica, las soplantes encuentran su aplicación en:

• Inyección de aire a quemadores en hornos y secaderos.

• Extracción de gases de combustión.

• Sistemas de recuperación de calores residuales.

• Aspiración de polvo o partículas de proceso.

• Sistemas de ventilación/calefacción/climatización.

• Refrigeración de compresores y otros equipos.

1.6.4 Compresores, aire comprimido y equipos auxiliares

Los sistemas de aire comprimido tienen como función el suministro de un determinado caudal de aire a una presión superior a la atmosférica. Aunque estos sistemas no intervienen directamente en los procesos de produc-ción del sector de la cerámica estructural, su empleo sí suele ser frecuente en aplicaciones complementa-rias, como accionamiento de herramientas neumáticas, limpieza, etc.

1.6.5 Iluminación

En el sector de la cerámica estructural, resulta arriesgado ofrecer un dato generalizado sobre el consumo de los equipos de iluminación, si bien se puede estimar en un 10% - 15% del consumo eléctrico global.

De entre todos los grupos, son las lámparas de descarga las que encuentran su mayor aplicación en la industria. Dentro de este grupo se pueden encon-trar diferentes tecnologías, siendo las de mayor uso en alumbrado de naves industriales las indicadas a continuación:

• Lámparas de vapor de sodio a alta presión.

• Lámparas de vapor de mercurio a alta presión.

• Lámparas fluorescentes.

• Lámparas de halogenuros metálicos.

Como ya se ha indicado, todas ellas presentan la caracte-rística de requerir equipos auxiliares y, por tanto, un cierto tiempo de encendido hasta alcanzar las condiciones nominales de funcionamiento. Además, presentan un factor de potencia inferior a la unidad que, en caso de no estar compensado internamente, deberá ser corregido mediante condensadores.

2 Ineficiencia energética

A la hora de considerar las ineficiencias energéticas en este sector, se deben tener en cuenta una serie de factores propios de él, así como otros más genéricos.

En primer lugar, que el consumo energético principal es el térmico asociado a secadero y hornos. Por un lado, determina la fuente de energía a emplear y, por otro, el conjunto de mejoras más importantes en la instalación. Además de las fuentes energéticas tradicionales ha sido la biomasa el combustible más importante en esta actividad productiva: en el consumo de orujillo de aceituna, por ejemplo, la industria de la cerámica tiene un papel de primer plano junto con las destilerías e industrias pastero-papeleras y de tablero.

Con el paso de biomasa a gas natural (debido al precio competitivo en la década de los noventa, la manejabilidad, la disponibilidad de más soluciones técnicas, etc.), esta biomasa quedó libre para otros usos. Sin embargo, últi-mamente se ve una vuelta en determinadas empresas (en principio, pequeñas compañías que utilizaron siempre tecnologías mixtas) a la biomasa, y, por supuesto, el aban-dono de otro tipo de combustible derivado del petróleo.

Este hecho marca al sector como limpio, ya que los combustibles mayoritarios de sustitución empleados son, como se ha comentado, el gas natural y la biomasa. Además, es un sector en que la cogeneración tiene una gran relevancia, por lo que se mejora el factor exergético (parte de la energía utilizable) en la generación, transporte y distribución de la electricidad.

Efectivamente, los procesos térmicos son determinantes en el proceso general, tanto desde el punto de vista ener-gético como desde el punto de vista de la propia produc-ción. En cuanto al aspecto energético, existe una suce-sión ideal de consumos de calor. El alejamiento de esta situación ideal avisa de posibles ineficiencias (energéticas

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y también productivas) que podrían ser solucionables. Sin embargo, suelen ser las más complejas y costosas, a pesar de su rentabilidad.

Desde el punto de vista del proceso, la gestión de los rechazos puede dar lugar a sustanciales ahorros de energía y materias primas. En industrias en las que el precio de la materia prima es relativamente alto frente a otros precios (metalurgia de metales no férreos, industria del tabaco, etc.), el control de estos rechazos de produc-ción es muy estricto, pero en la cerámica, en especial la estructural, a estos rechazos no se les da la debida importancia, cuando pueden suponer hasta un 15% de la energía consumida, independientemente de la reutili-zación de la materia prima.

Enlazando con lo anterior, cabe destacar la importancia de la implantación de diversos sistemas de control que, por diversos motivos, afectan más o menos directamente al empleo de la energía en la planta.

Los más conocidos son los de calidad (ISO 9000), que interviene básicamente eliminando rechazos en la produc-ción debido a su filosofía de mejora constante y de homo-geneidad en la producción (es conveniente recalcar que el sistema de gestión de la calidad no mejora la calidad del producto en sí, sino la homogeneidad en la producción), y los de medio ambiente (ISO 14000). Este último sistema permite la reubicación de residuos como subproductos y la adopción de medidas para la disminución de emisiones a la atmósfera y a las aguas, medidas todas que influyen más o menos directamente en el consumo energético. Por ejemplo, uno de los principales contaminantes de las aguas industriales es su temperatura, por lo que para reducirla se pueden emplear métodos recuperativos, con el consiguiente ahorro energético.

Pero sobre todo es destacable elmás novedoso UNE 216301 (de noviembre de 2007) Sistemas de gestión energética, herramienta que facilita la reducción de los consumos de energía, con todos los beneficios asociados.

Se puede distinguir entre dos tipos de soluciones a los retos que se presentan en planta. Por un lado, solu-ciones correctivas, preventivas o proactivas, asociadas a la disminución del consumo, adecuación de la demanda y reutilización, con ahorros e inversiones claramente cuantificables; por ejemplo, un cambio de luminaria por otra más eficiente. Por otro lado, existen acciones que generan ahorros energéticos más difícilmente cuantifica-bles, como es el caso de la implantación de sistemas de control y gestión energéticos.

En este último caso, debe tomarse la decisión de su implantación o no, no sobre criterios únicamente econó-mico-energéticos, sino valorando otros factores como la facilidad de mantenimiento de la instalación, mejora de la operabilidad, ídem de la fiabilidad, etc.

Aunque se profundizará en este concepto en el apartado de mejoras, en el caso de determinados cambios de equipos (como ejemplo ya se había mencionado las lumi-narias) puede ocurrir que el mencionado cambio no sea rentable inmediatamente, pero sí cuando sea necesario renovar ese equipo. A pesar de las opiniones en contra de determinados sectores que señalan como una mala prác-tica energética el no cambio, debe tenerse en cuenta el ciclo de vida del equipo. Si éste no acaba cuando debe, no solo no se habrá amortizado económicamente, sino que tampoco se habrán amortizado la energía, las materias primas y contaminantes que intervinieron en su fabrica-ción. No sirva, sin embargo, como argumento comodín para evitar cambios y mejoras que sí sean posibles y que


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acaben siendo rentables desde varios puntos de vista. Es importante que los materiales sustituidos reciban un tratamiento adecuado para minimizar los impactos ambientales de su reposición.

2.1. Servicios y procesos energéticamente ineficientes

2.1.1 Hornos y secaderos

Como ya se ha comentado, son los hornos y secaderos los elementos que mayor consumo hacen de energía. Existe la posibilidad, en los procesos que se dan en esta industria, de hacer un uso bastante ideal de la energía de forma teórica. Esto es debido al orden que sigue el material, los gases y sus curvas de temperatura:

• Durante el enfriado del material, el aire de enfriado se precalienta.

• El aire de aporte al horno ya está precalentado.

• Si existe prehorno, cuando sale del horno se enfría, aportando calor al material.

• A su vez, los gases al salir del prehorno o del horno se emplean en el secadero.

Cuanto más se aleje un proceso de este flujo ideal de gases y materiales,más ineficaz probablemente sea el proceso. Por lo expuesto, suelen resultar más eficaces los procesos en continuo, en los que las energías resi-duales se producen justamente cuando se necesitan y

no se requieren complicados sistemas de transporte y almacenamiento de estas energías.

2.1.2 Combustión

Por los mismos motivos que los expuestos en el apar-tado anterior, la combustión es crítica en los procesos de estas industrias. Una combustión ineficiente produce:

• Aumento de consumo de combustibles.

• Aumento de contaminantes.

• Aumento de rechazos.

• Ensuciamiento del producto.

2.1.3 Sistema de aire comprimido

El aire comprimido puede presentar problemas y opor-tunidades de mejora en la propia generación, como se describe en el apartado correspondiente de ineficacia de equipos individuales, y en la distribución, almacenamiento y uso. Resulta de especial interés minimizar las fugas y adecuar los niveles de presión al uso que se le da.

2.1.4 Iluminación

Lo mismo que en el caso anterior, existen ineficiencias en los propios equipos que se describen posteriormente, pero considerando la iluminación como sistema, las ineficiencias aparecen, sobre todo, por uso inadecuado. Como por ejemplo:

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• Exceso de iluminación.

• Rendimiento de color indebido.

• Lámparas no adecuadas al uso.

• Empleo de iluminación cuando no es necesaria.

2.1.5 Sistema de distribución eléctrica

Entre los retos más comunes caben mencionar:

• Falta de información (planos unifilares, básicamente).

• Obsolescencia.

• Montaje con equipos inadecuados recuperados de otros lugares.

• Pérdidas en generación transporte y distribución de la red eléctrica.

Los tres primeros son, además, aplicables a otros tipos de energía y vectores (por ejemplo, el agua).

2.1.6 Sistemas de gestión y control

En este caso, el reto suele ser la ausencia de un meca-nismo integrado por los sistemas de control de los dife-rentes equipos.

También es cierto que no produce ahorros claramente cuantificables, pero no es menos cierto que o se controla o no se conocen ni las posibilidades de ahorro ni los ahorros conseguidos con modificaciones en la planta.

2.2. Equipos ineficientes

En este apartado se hace una relación de equipos que, de forma aislada, sin considerar el proceso al que perte-necen, pueden adolecer de ineficiencias energéticas. En casi todos los casos, se logra aumentar el rendimiento de la instalación en general y de los equipos en particular:

•Mejorando el mantenimiento y el uso.

•Mejorando la tecnología.

• Aprovechando o recuperando energías perdidas.

2.2.1 Hornos y secaderos

En el apartado anterior ya se revisaron estos elementos incluidos dentro del proceso industrial completo. Pero, además, existe la posibilidad de asumir nuevas tecno-logías renovando por completo o modificando los exis-tentes (por ejemplo, con recuperación de calor de la refri-geración de los raíles).

2.2.2 Quemadores

Aparte del mal mantenimiento como posible causa de pérdidas energéticas, la principal mejora posible es su cambio hacia nuevas tecnologías de quemado que permitan, por un lado, una mejor combustión, y por otro, que adecue la combustión al proceso.

2.2.3 Motores

Estos elementos pueden presentar rendimientos infe-riores a los nominales por diversas causas, entre las cuales cabe destacar: obsolescencia,mal mantenimiento, uso inadecuado y falta de limpieza.

2.2.4 Compresores, soplantes, ventiladores y bombas

Además de las posibles ineficiencias en el motor eléc-trico o en el sistema de control del motor, en los compre-sores pueden aparecer ineficiencias en:

• Control de la producción de aire (caudal y presión adecuados al consumo).

• Recuperación del calor producido en la compresión.

En cuanto a soplantes, ventiladores y bombas, además del motor eléctrico, se pueden eliminar ineficiencias con cambio de tecnología (por ejemplo, cambio de bomba centrífuga con rendimiento del 30% a bomba de pistones rotativos con eficiencia del 70%) cuando sea posible cambio en el control individual del equipo (por ejemplo, ventiladores de álabes móviles).

2.2.5 Lámparas luminarias y balastos

Las ineficiencias o posibles mejoras tienen su causa en: obsolescencia tecnológica; imposibilidad de control; suciedad, y uso inadecuado.


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Sobre este último apartado conviene recordar que un fluorescente disminuye mucho su rendimiento y su vida útil con las temperaturas muy altas o muy bajas.

Aunque no sea estrictamente una mejora de origen ener-gético, en estos equipos es paradigmático el ahorro por aumento de vida útil. Este fenómeno se da también en otros equipos, pero en luminarias la duración de la vida útil puede llegar a ser diez veces la de la lámpara original.

2.3. Características constructivas y cerramientos

Por la forma constructiva de este tipo de instalaciones (nótese que muchas son pequeñas empresas que han ido creciendo sobre lo anterior) se hallan deficiencias en varios campos. De manera especial cabe mencionar:

• Aislamiento/aireación entre zonas y con el exterior.

• Conectividad entre procesos.

3 Mejoras tecnológicas y de gestión

El sector de la cerámica es muy intensivo en el uso de energía térmica, y en menor medida de energía eléctrica. Este hecho, principal característica del sector desde el punto de vista energético, va a condicionar las estrate-gias de ahorro y eficiencia más interesantes para cada proceso.

En este sentido, las medidas de ahorro aplicadas sobre los mismos son las que mayor repercusión tendrán sobre el consumo energético total del sector.

3.1. Mejoras en procesos

3.1.1 Sustitución y renovación de hornos y secaderos

Los hornos y secaderos son los responsables de la mayor parte del consumo energético de una empresa, por lo que un diseño efectivo y una operación eficiente de los mismos resultan críticos. Como regla general, teniendo en cuenta los procesos de secado y cocción que se llevan a cabo en el sector, se aconseja el uso de hornos y secaderos continuos de rodillos frente a los intermitentes.

Los hornos y secaderos continuos de rodillos son hornos de cocción/secado rápido, normalmente alimentados con gas natural, que realizan ciclos mucho más cortos, con fuego directo por encima y por debajo de la carga, que origina un calentamiento homogéneo de la misma. La regulación de las curvas de temperatura, presión y atmósfera se realiza de forma automática, proporcionando una gestión integral de todo el proceso.

Los hornos de vagonetas aligeradas presentan un compor-tamiento análogo al de rodillos, aunque en este caso la carga se deposita sobre vagonetas construidas con mate-riales de baja inercia térmica.

No obstante, puesto que se trata de los componentes prin-cipales del proceso, el cambio de tecnología supone, en todos los casos, un cambio en el proceso productivo en sí mismo, por lo que se debe realizar un estudio minucioso de las consecuencias que se deriven de este cambio.

La sustitución de hornos y secaderos por otros de tecno-logías más eficientes no siempre es posible, debido princi-palmente a condicionantes del proceso productivo, restric-ciones de espacio, inversiones elevadas, etc.

3.1.2 Recuperación de calores residuales

El aprovechamiento de calores residuales es una medida que puede suponer considerables ahorros de energía en el sector de la cerámica estructural. Existen múltiples y muy variadas posibilidades de uso de los calores residuales, la aplicación de las cuales dependerá tanto del proceso productivo como de los equipos que intervengan en el mismo.

Partiendo de esta idea general, se pueden plantear diversas variantes, en función de las características de los gases residuales y de los equipos que intervienen en el proceso. En este apartado, se analizan algunas posibilidades que se han implementado con éxito en las empresas del sector, entre las que cabe destacar:

• Recirculación de aire en secaderos.

• Utilización en secaderos del aire caliente de hornos.

• Recuperación del aire de enfriamiento en hornos.

3.1.2.1. Recirculación de aire en secaderos

Existe un considerable potencial de transferencia de calor desde la salida de gases del secadero hacia la entrada de aire al mismo.

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En la mayoría de las operaciones de secado, la humedad del aire de salida es muy inferior a su valor de saturación con relación al contenido en humedad del material secado. Esto significa que se ha extraído menos agua del material de lo que sería posible y que se ha empleado más energía de la necesaria para calentar el aire.

La técnica consiste en recircular una fracción del aire de salida mezclando directamente con aire de entrada previamente calentado, siendo el equipamiento fácil-mente amortizable. La recirculación del aire de escape tiene las siguientes ventajas:

• Los costes de inversión son menores, ya que no se requieren intercambiadores de calor.

• Los ahorros obtenidos por la aplicación de esta medida dependen de las características del seca-dero y del material secado, encontrándose en el rango del 10% - 15% para secaderos intermitentes convencionales.

3.1.2.2. Utilización en secaderos del aire caliente de hornos

En la cámara de combustión del secadero existen dos entradas de aire: aire primario de combustión y aire de recirculación. Por tanto, las posibilidades de ahorro ener-gético que se pueden plantear por recuperación de aire caliente procedente de los hornos son:

• Sustitución del aire primario por aire caliente de recuperación.

• Sustitución de parte del aire de recirculación.

El aire caliente de los hornos procede generalmente de la chimenea de enfriamiento, aunque podría pensarse en recuperar el calor de los humos mediante un intercambiador humos-aire, lo cual encarecería la instalación.

Cuando se considera el uso en secaderos del calor residual procedente de los hornos (proceso de cocido) resulta esencial plantearse las siguientes cuestiones:

• ¿Pueden contener los calores residuales contami-nantes que puedan dañar las piezas cerámicas o algún componente del secadero?

• ¿Está siempre disponible la fuente generadora del calor residual cuando lo requiere el secadero?

• ¿Los ahorros obtenidos justifican la inversión a realizar?

Pueden llegar a obtenerse ahorros de hasta el 60% - 70% del consumo del secadero. Se trata de una medida que presenta una alta rentabilidad, con un periodo de retorno de la inversión de entre 1 y 3 años.

3.1.2.3. Recuperación del aire de enfriamiento en hornos

La recuperación del aire de enfriamiento del horno, como aire primario de combustión en los quemadores del propio horno, representa un ahorro energético que, por lo general, es muy fácil de lograr.

La inversión requerida consiste en la conducción calorifu-gada desde la zona de enfriamiento a la soplante del aire de combustión, así como el calorifugado del anillo del aire de combustión.


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La rentabilidad de esta medida es muy elevada, con periodos de retorno de entre 1 y 2 años, siendo habitual que los hornos de nueva adquisición ya lleven incorpo-rada esta recuperación.

3.1.3 Sustitución de quemadores

Los quemadores son los dispositivos en los que se lleva a cabo la mezcla entre el combustible y el comburente (habitualmente aire) y donde se produce la combustión. Son, por tanto, los generadores de energía térmica en hornos y secaderos. Los quemadores tienen tres compo-nentes fundamentales: toma de combustible; toma de comburente (aire), y sistema de encendido (bujía).

En el mercado existen diversos tipos de quemadores en función de su aplicación, entre los que se encuentran: convencionales, de alta velocidad, autorrecuperadores, vena de aire, de infrarrojos, de tubos radiantes, de llama directa, compactos...

Los quemadores y las técnicas de combustión de mayor empleo en el sector cerámico que permiten obtener ahorros energéticos respecto a los quemadores conven-cionales son: quemadores de alta velocidad; quemadores autorrecuperadores, y combustión a impulsos.

3.1.4 Sustitución/diversificación de combustibles

Tanto los hornos como los secaderos empleados en el sector cerámico pueden estar alimentados con combus-

tibles sólidos (carbón o coque), líquidos (gasóleo o fuel), gaseosos (gas natural, butano o propano) o bien eléctricos (calentamiento por efecto Joule, mediante resistencias).

En la últimas dos décadas se ha producido una migración progresiva desde los combustibles sólidos y líquidos hacia los combustibles gaseosos. En la actualidad, es el gas natural el combustible gaseoso más empleado, debido sobre todo a sus ventajas económicas y ambien-tales, quedando relegado el uso de otros combustibles a pequeños talleres o a emplazamientos que todavía no han sido gasificados.

• Alta relación H/C (menores emisiones de CO2), por su alto contenido en metano.

• Menor coste de la unidad energética (euros/kWh).

• Mejor rendimiento de equipos que funcionan con este combustible.

Finalmente, se debe señalar que el cambio a gas natural puede suponer desembolsos importantes si los quemadores de hornos, secaderos y demás equipos no son compatibles con el nuevo combustible. Por esto, resulta necesario un estudio detallado para analizar la viabilidad técnica y econó-mica de la medida, si bien en la mayoría de los casos se obtienen periodos de retorno de la inversión más que acep-tables, sobre todo si se consideran otras ventajas adicio-nales, como la mejora de la calidad del producto, etc.

Existe también la posibilidad de emplear biomasa como combustible. Si bien tanto económica como técnica-

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mente es algo más desfavorable que el gas natural, permite una diversificación económica y una cierta inde-pendencia energética, además de todos los beneficios ambientales conocidos para estos combustibles.

3.1.5 Materiales de baja inercia térmica

Se pueden identificar dos categorías de materiales refractarios:

• Aislamientos. Se utilizan en las paredes y techos del horno, con el objeto de minimizar las fugas de calor al exterior.

• Soportes. Se utilizan para mantener la carga en su posición durante el proceso de cocción. Bajo esta categoría se puede incluir tanto las soleras de los hornos de base fija como las bases de las vago-netas móviles, si bien este elemento ejerce igual-mente una función aislante.

Por lo general, la masa de los materiales refractarios, tanto estructurales como de soporte, puede suponer hasta cinco veces la masa del producto cerámico cocido, lo que incrementa el consumo de energía y limita tanto la capa-cidad de carga del horno como la velocidad de cocción.

Además, con el uso de materiales de baja inercia térmica se pueden lograr ahorros sustanciales, tanto en la cons-trucción de hornos como en los mecanismos de trans-porte y los soportes para la carga.

Aligerando la carga de refractario mediante el uso de materiales ligeros, es posible disminuir estas pérdidas, consiguiéndose ahorros del 1% - 2%.

El alto coste de los refractarios ligeros no justifica el cambio inmediato de los mismos, por lo que es reco-mendable hacer la sustitución paulatinamente tal y como se vaya renovando el refractario.

3.1.6 Automatización, regulación y control

Según se ha indicado, los modernos diseños de hornos y secaderos suelen incorporar sistemas avanzados de regulación y control que suponen mejoras tanto en el control del proceso como en la eficiencia energética del mismo.

En el caso concreto de los hornos continuos de rodi-llos, cuyos aspectos de regulación y control son espe-

cialmente interesantes, se pueden encontrar sistemas de regulación y control de última generación que actúan sobre todas las variables del proceso. Estos sistemas presentan, entre otras, las siguientes características:

• Quemadores autónomos con control y regulación de potencia individual.

• Medidores de temperatura y presión y analizadores de atmósfera a lo largo de la longitud del horno.

• Zonas independientes de regulación de tempera-tura en calentamiento, de temperatura en enfria-miento, de regulación de atmósfera y de regulación de presión.

• Bucles de regulación de la velocidad de giro en los rodillos.

3.2. Mejoras en tecnologías horizontales

Si para las tecnologías de proceso las medidas se centran en el ahorro de energía térmica, en el caso de las tecno-logías horizontales las actuaciones se basan en el ahorro de energía eléctrica.

Las ventajas que conlleva el ahorro de energía eléctrica se pueden analizar desde un triple enfoque: autosufi-ciencia, economía y medio ambiente.

En primer lugar, es bien sabido que la energía eléctrica experimenta múltiples procesos de conversión, con sus consiguientes pérdidas, hasta que llega al usuario final. En segundo lugar, y debido igualmente a sus múltiples procesos de transformación, la energía eléctrica se considera una energía noble, con un coste elevado si se compara con otros suministros energéticos.

Finalmente, desde el punto de vista medioambiental, la promoción y establecimiento de medidas de ahorro y eficiencia energética suponen una incalculable apor-tación al cumplimiento de los compromisos derivados de la ratificación del Protocolo de Kioto por parte de la Unión Europea.

En el caso de la compensación de energía reactiva, si bien no se trata de una medida de ahorro energético propiamente dicha, sí puede suponer un considerable ahorro económico para la empresa al reducir el importe anual de su factura eléctrica, lo que justifica su inclusión en este texto.


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La compensación de energía reactiva favorece además la estabilidad de la red eléctrica con beneficio para todos los usuarios.

3.2.1 Ahorro energético en motores eléctricos

Aunque tradicionalmente se han considerado los motores eléctricos como equipos que ofrecen limitadas posibili-dades de ahorro energético, existen diversas medidas, fácilmente aplicables, que conducen a ahorros sustanciales de su consumo las cuales se describen en este apartado.

3.2.1.1. Selección correcta del motor

Los motores modernos están diseñados general-mente para ofrecer su rendimiento máximo a un 75% de su carga nominal. Además, funcionando entre un 50% - 100% de la misma, solo existe una mínima varia-ción de este parámetro. Sin embargo, a cargas menores del 25%, el rendimiento sufrirá una caída y debe ser tomada en consideración la sustitución del motor por uno de menor potencia nominal.

3.2.1.2 Motores de alto rendimiento

En octubre de 1998, la Comisión Europea alcanzó un acuerdo con la cemep (European Commite of Manufac-turers of Electrical Machines and Power Electronics) para introducir un nuevo sistema de clasificación sobre la base de tres niveles de eficiencia para motores eléctricos.

El nuevo sistema de clasificación establece el etiquetado de los motores eléctricos atendiendo a tres tipos o niveles de eficiencia: motores de alto rendimiento; motores de rendi-miento mejorado, y motores de rendimiento estándar.

La instalación de motores de alto rendimiento resulta especialmente interesante en el caso de renovación o compra de nuevos equipos, ya sea por averías o por cambios en los requisitos de la máquina accionada.

Por otro lado, las ventajas de los motores de alto rendi-miento no son solo energéticas. Estos equipos poseen sistemas de refrigeración más eficientes y menores cargas electromecánicas, por lo que son mucho más silenciosos. Adicionalmente, su factor de potencia es mayor que en los motores convencionales, con el consiguiente ahorro econó-mico en la facturación eléctrica y en el tamaño de los dispo-sitivos de compensación de energía reactiva necesarios.

Regulación de tiros con variadores de velocidad de motores. Debido a los cambios en la circulación de gases en el horno que se producen con la apertura y cierre de puertas, el cambio en el tipo de productos y encañados y los cambios en las condiciones atmosféricas de presión y temperatura es necesario llevar a cabo un control de tiro.

Implantando un sistema de control automático con medida de presión en el horno y variación de velocidad en el motor del ventilador de tiro es posible disminuir el consumo eléctrico del motor, gracias al mejor rendi-miento del ventilador y el consumo térmico del horno debido a la disminución de las perdidas por chimenea.

3.2.2 Uso de variadores de frecuencia

3.2.2.1 Conceptos básicos y aplicaciones

El motor de corriente alterna, a pesar de ser un motor robusto, de poco mantenimiento, liviano e ideal para la mayoría de las aplicaciones industriales, tiene el inconve-

Tabla 1. Rendimiento y factor de potencia en motores

Rendimiento H (%) Factor de Potencia COSF

GRAN POTENCIA PEQUEÑA POTENCIA % GRAN POTENCIA PEQUEÑA POTENCIA

0 0 0 0 0

0,25 92 54 0,68 0,3

0,5 96 67 0,84 0,46

0,75 97 71 0,9 0,6

1 97 70 0,92 0,7

1,25 97 67 0,92 0,77

Fuente: elaboración propia.

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niente de ser un motor rígido en cuanto a su velocidad. La velocidad del motor asíncrono depende de la forma constructiva del motor y de la frecuencia de alimentación.

El método más eficiente para controlar la velocidad de un motor eléctrico es por medio de un variador electró-nico de frecuencia.No se requieren motores especiales, son mucho más eficientes energéticamente que otros sistemas y tienen precios cada vez más competitivos. En el sector de la cerámica estructural, los variadores de frecuencia tienen sus principales aplicaciones en los siguientes tipos de máquinas:

• Bombas y soplantes. Mediante el uso de varia-dores de frecuencia se logra controlar el caudal de fluido en sistemas de presión constante y volumen variable. En este caso, se obtiene un gran ahorro de energía porque el consumo varía con el cubo de la velocidad del motor, o sea, que para la mitad de la velocidad, el consumo es la octava parte de la nominal.

• Compresores de aire. Se obtienen arranques suaves con par máximo y menor consumo de energía en el funcionamiento.

• Molinos. Permiten el ajuste de la velocidad de rota-ción del molino en función de la curva de moltura-ción de la materia prima.

• Cintas transportadoras. Controlan y sincronizan la velocidad de producción de acuerdo al tipo de producto que se transporta, para dosificar, para evitar ruidos y golpes en transporte de piezas, para arrancar suavemente y evitar la caída del producto que se transporta, etc.

3.2.3 Ahorro energético en sistemas de aire comprimido

Los compresores de aire son equipos que no intervienen directamente en el proceso productivo. Este hecho, unido a que su uso no es continuado, hace que su consumo energético sea relativamente pequeño en el conjunto de los consumos energéticos de la empresa.

Por otro lado, ya se indicó igualmente que tanto los compresores de aire industriales como los sistemas de refrigeración asociados a los mismos se encuentran accionados pormotores eléctricos, por lo que son de apli-cación las medidas ya expuestas.

Aunque el empleo de variadores de frecuencia en compre-sores ya se ha estudiado con detalle, los sistemas de aire comprimido presentan otras posibilidades de ahorro.

3.2.3.1 Recuperación de calor en la refrigeración

La recuperación del calor de sistemas de aire compri-mido constituye una operación interesante desde el punto de vista energético, a partir de un cierto tamaño del compresor. Del 100% de la energía eléctrica o mecá-nica que absorbe el compresor, solamente un 4% queda asociado al aire comprimido, aumentando su entalpía. El resto pasa, de una forma u otra, al ambiente. La mayor parte de esta energía (el 96% restante) se pierde con el fluido refrigerante en las etapas de refrigeración inter-media y postrefrigeración.

En los compresores refrigerados por aire, el aire caliente de refrigeración puede ser utilizado de forma directa para la calefacción de las plantas de fabricación, aprovechando parte de las pérdidas térmicas del proceso. Evidente-


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mente, esta solución presenta el inconveniente de que es estacional, puesto que solo existirá demanda durante los meses invernales. Una solución mucho más apropiada en el sector de la cerámica estructural sería el uso de estas corrientes de aire caliente, que no contienen ningún tipo de impurezas, en secaderos u hornos, disminuyendo así el consumo de combustible de estos equipos.

Existiría la posibilidad de transformar dicha energía para climatizar durante los meses estivales, a través de un sistema de absorción. Por su elevado coste, esta medida no sería viable excepto en algunos casos muy concretos, cuyas condiciones es difícil que se den en las empresas del sector estudiado.

En cuanto a los compresores refrigerados por agua, ya se vio que, en esencia, el sistema es el mismo que en la refrigeración por aire, a excepción del fluido que porta el calor. En este caso, se puede tomar el calor del agua por medio de un intercambiador (agua-aire) y cedér-selo al aire de ventilación para calentar la nave u otros espacios, o bien enviarlo a secaderos u hornos, según se explicó anteriormente. Otra opción sería aprovechar directamente el agua para usos sanitarios, ya sea con un circuito simple (abierto) o, preferentemente, doble (cerrado, con ínteracumulador), pudiéndose almacenar en un acumulador en forma de agua caliente sanitaria (ACS), como ocurre en los sistemas solares.

3.2.3.2 Eliminación de fugas

En líneas de aire comprimido en mal estado de conser-vación se pueden producir pérdidas muy elevadas por fugas, de hasta un 30%. La eliminación total de las fugas es prácticamente imposible, pero, con un mantenimiento adecuado, dichas pérdidas pueden llegar a reducirse hasta aproximadamente un 5%.

Normalmente, en las fábricas apenas se presta atención a las fugas de aire comprimido. Sin embargo, el coste de mantenimiento para evitarlas es muy bajo en compara-ción con el ahorro que se consigue.

3.2.3.3 Control y gestión

Una primera estrategia de control para reducir el consumo de los compresores es la parada de aquellos que trabajen en vacío. El trabajo en vacío supone unos consumos de energía innecesarios que se puede evaluar en un 20%- 25%, en función de la potencia de los equipos. Por otra parte, el trabajar en vacío se traduce igualmente en un mayor consumo de energía reactiva, con la consiguiente incidencia en el coste de la energía eléctrica, a través

de penalizaciones en la facturación. Por ello, habría que analizar la posibilidad de desconectar los compre-sores cuando trabajen en vacío, teniendo en cuenta el número de arranques y paradas que tendría que soportar el motor.

Otra medida fácilmente aplicable es mantener la mínima presión posible en la red de aire comprimido, con lo que se consigue disminuir el consumo por una doble vía: reduc-ción de la potencia necesaria para la compresión y dismi-nución de las fugas. Como regla general, una reducción del 20% en la presión de trabajo significa una disminución del 15% en el consumo de energía del compresor.

Finalmente, otra medida de aplicación sencilla es instalar la toma de aire en zonas frías. En muchas salas de máquinas suele ser habitual que se alcancen tempera-turas del aire ambiente elevadas, como consecuencia del calor liberado por los equipos. Un aumento de la tempe-ratura del aire supone una reducción de su densidad o, dicho de otro modo, un aumento de su volumen especí-fico. Si el aire de aspiración de los compresores está a temperaturas elevadas, aumentará su consumo energé-tico para un mismo caudal y presión de descarga. Por ello, es recomendable que los compresores siempre aspiren aire del exterior a la temperatura más baja posible.

Un aumento de la temperatura del aire de entrada de 4 ºC implica un aumento del consumo de energía del 1% para elmismo caudal. Cada 3 ºC de disminución de temperatura en el aire aspirado implica un 1% más de aire comprimido para el mismo consumo de energía.

3.2.3.4 Mantenimiento

Al igual que ocurre con muchos equipos industriales, las acciones de mantenimiento y la frecuencia con que se realizan tienen una clara repercusión en su consumo energético.

En el caso de los compresores, puesto que son dispo-sitivos que trabajan con un fluido en movimiento, cual-quier tipo de resistencia al paso del aire implica pérdidas de energía que se disiparán en forma de calor.

A continuación se indican unas operaciones básicas de mantenimiento para compresores alternativos, aunque también son aplicables a otros tipos de compresores:

• Reducir las pérdidas en la aspiración.

• Revisar los filtros. Las pérdidas en ellos no deben exceder el 0,5% del volumen del compresor.

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• Comprobar la refrigeración. Para un buen funcio-namiento, el calor producido debe eliminarse tan rápidamente como se produzca.

• Comprobar pérdidas por accionamiento mecánico.

• Lubricar adecuadamente.

• Comprobar las válvulas de entrada y salida.

• Mantener la tubería de descarga en buenas condiciones.

• Eliminar tiempos muertos.

• Mantenimiento preventivo. En cualquier caso, deberán seguirse las normas especificadas por el fabricante.

3.2.4 Ahorro energético en sistemas de iluminación

3.2.4.1 Aprovechamiento de la iluminación natural

El aprovechamiento de la iluminación natural es una de las medidas de aplicación más sencilla, siempre y cuando se haya tenido en cuenta este aspecto en el momento del diseño de la planta de fabricación.

En este sentido, no hay que olvidar que en el seno de la Unión Europea se efectúa cada año el cambio horario verano/invierno, que tiene como principal objetivo la opti-mación de la jornada laboral para lograr un mejor aprove-chamiento de la luz natural.

3.2.4.2 Adaptación del nivel de iluminación

En el momento de proyectar un sistema de alumbrado, resulta de vital importancia ajustar el nivel luminoso a las necesidades reales de cada zona.

Los niveles de iluminación recomendados para una nave industrial dependen de las actividades que se vayan a realizar en él tomando como base la legislación actual vigente.

3.2.4.3 Sustitución de lámparas o luminarias

Los tipos de lámparas que se suelen emplear en aplica-ciones industriales son las de descarga, y más concreta-mente las siguientes: vapor de sodio a alta presión, vapor de mercurio a alta presión, fluorescentes y halogenuros metálicos.

Las lámparas de vapor de sodio de alta presión destacan sobre todas las demás por su alto rendimiento y larga vida útil. Evidentemente, la sustitución no debe estar basada únicamente en criterios energéticos, sino que habrá que tener en cuenta otros aspectos, como que las características mecánicas de las luminarias sean adecuadas para albergar la nueva lámpara o que los equipos auxiliares sean compatibles, lo cual no es habitual.

De este modo, las lámparas de sodio de alta presión deberían ser las instaladas en nuevas plantas con alma-cenes y habitáculos de techo alto (alturas superiores a 6 m), siempre que no se exija una reproducción cromá-tica elevada. Por lo que se refiere a las lámparas fluores-


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centes, encuentran su ámbito de aplicación en edificios de altura media (entre 3 m y 6 m).

3.2.4.4 Utilización de balastos electrónicos

Los balastos electrónicos de alta frecuencia para lámparas fluorescentes ofrecen las ventajas que se indican a continuación:

• Aumento de un 20% - 25% en la eficiencia del conjunto de la lámpara con los equipos auxiliares.

• Mayor número de encendidos y mejor factor de conservación de las lámparas.

• Encendido prácticamente instantáneo.

• Menor tensión de encendido.

• Factor de potencia próximo a la unidad.

• Fácil regulación del flujo luminoso.

• Eliminación del efecto estroboscópico.

3.2.4.5 Control, gestión y mantenimiento

Un buen sistema de control de alumbrado proporciona una iluminación de calidad sólo cuando es necesario y durante el tiempo que es preciso.

Para un buen aprovechamiento de las instalaciones de alumbrado es necesario realizar un correcto manteni-miento de las mismas. Si las lámparas y luminarias no se encuentran suficientemente limpias, disminuye en gran medida el flujo luminoso emitido, además de aumentar

la temperatura de las lámparas, lo cual influye en su rendimiento luminoso y en su vida útil.

3.2.5 Compensación de energía reactiva

3.2.5.1 Ventajas de la compensación de energía reactiva

La corrección del factor de potencia, o compensación de energía reactiva, de una instalación ofrece incuestio-nables ventajas, tanto desde un punto de vista técnico como económico. Aunque históricamente se han apli-cado diferentes técnicas para lograr este objetivo, en la actualidad es la puesta en marcha de condensadores en paralelo con la instalación el método más empleado.

A continuación se realiza una descripción de las principales ventajas que esta medida supone para una empresa.

• Reducción en el importe del recibo de electricidad. En general, las compañías eléctricas penalizan el consumo de energía reactiva con el objeto de incentivar su corrección.

• Aumento de la potencia disponible. Un factor de potencia elevado optimiza los componentes de una instalación eléctrica mejorando su rendimiento eléctrico. La instalación de condensadores reduce el consumo de energía reactiva entre la fuente y los receptores. Los condensadores proporcionan la energía reactiva descargando a la instalación desde el punto de conexión de los condensadores aguas arriba. Como consecuencia, es posible aumentar la potencia disponible en el secundario de un transfor-mador MT/BT, instalando en la parte baja un equipo de corrección del factor de potencia.

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• Reducción de la sección de los conductores. El montaje de un equipo de corrección del factor de potencia en una instalación permite reducir la sección de los conductores a nivel de proyecto, ya que para una misma potencia activa la intensidad resultante de la instalación compensada es menor.

• Disminución de las pérdidas. La puesta en marcha de condensadores permite la reducción de pérdidas por el efecto Joule (calentamiento) en los conduc-tores y transformadores. Estas pérdidas son conta-bilizadas como energía consumida (kWh) en el contador. Dichas pérdidas son proporcionales a la intensidad elevada al cuadrado.

• Reducción de las caídas de tensión. La instala-ción de condensadores permite la reducción de las caídas de tensión aguas arriba del punto de conexión del equipo de compensación.

3.2.5.2 Métodos de compensación de energía reactiva

La localización de los condensadores en una red eléctrica se determina según diferentes criterios, entre los que cabe citar: supresión de las penalizaciones económicas, descarga de las líneas y transformadores, aumento de la tensión en el final de la línea, régimen de carga, coste de la instalación, etc. Según esto, la compensación puede ser global, parcial e individual.

En la práctica, la elección de uno u otro método de compensación dependen del tipo y la potencia de los receptores instalados, régimen de carga y dimensiones de la instalación. En instalaciones de tamaño pequeño, con regímenes de carga variables, el sistema más habi-tual es la compensación global mediante un equipo auto-mático de corrección del factor de potencia.

Estos dispositivos presentan la ventaja de poseer varios escalones de compensación, produciéndose su conexión o desconexión de forma automática en función de la demanda de energía reactiva de la instalación y del valor de consigna previamente programado, obteniéndose resultados más que satisfactorios, con ahorros econó-micos que garantizan periodos de retorno de la inversión muy reducidos.

Esta compensación se realiza en cabecera de la instala-ción. Con este sistema se suprimen las penalizaciones por un consumo excesivo de energía reactiva, se ajusta la potencia aparente (S en kVA) a la necesidad real de la instalación y se descarga el centro de transformación (potencia activa en kW). Sin embargo, la corriente reac-

tiva (Ir) está presente en la instalación desde el nivel prin-cipal hasta los receptores, por lo que las pérdidas por efecto Joule en los cables no quedan disminuidas.

Por el contrario, en instalaciones de gran tamaño se suele optar por sistemas híbridos parciales–individuales. De esta forma, se compensan individualmente las cargas de mayor consumo de reactiva (motores) y adicionalmente se colocan baterías automáticas de condensadores en las secciones que lo requieran.

En cuanto al dimensionado de las baterías de conden-sadores necesarias, existen diferentes métodos cuya elección depende del grado de exactitud que se desee alcanzar. Así, por ejemplo, para receptores individuales suelen utilizarse los valores recomendados por los fabri-cantes de losmismos. En el caso de baterías automá-ticas centralizadas, se puede realizar un diseño básico a partir de los recibos mensuales de la compañía eléctrica, si bien se obtiene un resultado más exacto mediante la medida de las curvas de carga horarias de energías activa y reactiva de la instalación, obtenidas mediante equipos analizadores de redes eléctricas.

3.2.6 Cogeneración

3.2.6.1 Conceptos básicos

Se denomina cogeneración a un sistema de generación simultánea y combinada de electricidad y energía térmica útil, a partir de un único combustible. Este sistema ha supuesto, para las empresas que lo han implantado, una reducción notable de su factura energética, debido al menor coste de la energía generada con relación a los métodos tradicionales. Esta tecnología supone, además, una mayor calidad y conti-nuidad del suministro eléctrico. Por otra parte, la cogenera-ción permite un uso más racional de la energía respecto a las tecnologías convencionales, lo cual conlleva un beneficio claro para la sociedad, ya que disminuye la demanda ener-gética y se reducen las emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera.

Debido al aprovechamiento del calor residual, los sistemas de cogeneración presentan rendimientos globales muy elevados, en algunos casos del 85%, lo cual implica un importante ahorro de energía primaria debido a un uso más eficiente de la energía. Este ahorro de energía primaria supone una reducción del impacto ambiental de esta tecnología.

Si se considera que para producir una unidad eléctrica por medios convencionales se necesitan tres unidades


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térmicas, mientras que en cogeneración se necesitan 1,5 unidades, la cantidad total de agentes contaminantes emitidos se verá disminuida en un 50%. La cantidad de cada uno de los contaminantes dependerá del combus-tible utilizado. Debido a que frecuentemente se utiliza el gas natural como combustible en las plantas de cogene-ración, la reducción en las emisiones de óxidos de azufre y cenizas provocadas por el uso del carbón y de fuel en las centrales eléctricas es prácticamente total. Asimismo, el efecto invernadero asociado a las emisiones de CO2 se reduce notablemente, dependiendo el nivel de reducción del combustible utilizado y siendo la reducción más alta cuando el combustible es el gas natural.

3.2.6.2 Componentes principales de un sistema de cogeneración

Los componentes básicos de un sistema de cogenera-ción son:máquinamotriz, alternador, sistema de recupe-ración de calor, sistema de control y conexión a la red eléctrica.

3.2.6.3 Tecnologías de cogeneración

Los sistemas de cogeneración se clasifican habitualmente dependiendo de la máquina motriz responsable de la generación de energía eléctrica. A continuación se realiza una breve descripción de cada una de las tecnologías.

• Turbina de gas. En estos sistemas, se quema el combustible en una cámara de combustión, intro-duciéndose en la turbina los gases resultantes, en donde se extrae elmáximo de su energía, transfor-mándola en energía mecánica. La energía mecánica generada se utiliza normalmente para la producción

de energía eléctrica, mediante el accionamiento de un alternador.

En cuanto a rango de potencias, existen en el mercado pocas turbinas de gas por debajo de 3 MW, umbral de potencia a partir del cual se consideran competitivas.

• Turbina de vapor. En estas turbinas, la energía mecánica se produce por la expansión del vapor de alta presión procedente de una caldera conven-cional. Este sistema genera menos energía eléctrica, por unidad de combustible, que el equivalente con turbina de gas. Sin embargo, el rendimiento global de la instalación es superior, pudiendo alcanzar valores de hasta el 85% - 90%.

• Ciclo combinado. Consiste en la aplicación conjunta de una turbina de gas y una turbina de vapor y para la producción de energía eléctrica. Los gases de escape de la turbina de gas se utilizan para la producción de vapor a alta presión. Este vapor es el que alimenta la turbina de vapor, obteniéndose vapor a baja presión directamente aprovechable por el usuario. El sistema presenta, como principal ventaja, un mayor rendimiento en la producción de energía eléctrica, en comparación con los otros sistemas, y comienza a resultar interesante para potencias eléc-tricas por encima de los 3,5 MW.

• Motor alternativo. Los motores alternativos, sean diésel o de ciclo Otto, también pueden emplearse en centrales de cogeneración. Aunque conceptual-mente el sistema no difiere mucho del basado en las turbinas de gas, presenta, sin embargo, diferencias

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importantes: con los motores alternativos se obtienen rendimientos eléctricos más elevados, pero, por otra parte, con una mayor dificultad de aprovechamiento de la energía térmica, ya que posee un nivel térmico muy inferior y se encuentra muy repartida (gases de escape y circuitos de refrigeración del motor).

Los motores alternativos se encuentran disponibles en una alta gama de potencias.

3.2.6.4 Gestión eléctrica con cogeneración

Conviene señalar que la instalación eléctrica se realiza en paralelo con la red eléctrica, de manera que la fábrica recibe en todo momento de la compañía distribui-dora la energía eléctrica que necesita para completar la demanda, en los momentos en que los motores no alcanzan a cubrirla en su totalidad o cuando estos se encuentran parados. Asimismo, si la producción eléctrica de los motores es superior a la demanda del centro, la energía eléctrica excedentaria puede ser transferida al sistema a través de la venta a la compañía distribuidora.

Debido a las incuestionables ventajas que ofrecen los sistemas de cogeneración, suficientemente justificadas anteriormente, estas instalaciones pueden acogerse a un régimen jurídico y económico específico, cuyo marco jurídico y económico actual está recogido en el Real Decreto 616/2007, de 11 de mayo, sobre fomento de la cogeneración y en el Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo, por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial.

3.2.7 Sistemas de gestión

La implementación de diversos sistemas de gestión redunda en ahorros energéticos, no fácilmente cuantifi-

cables, pero, en general, obvios. Podemos destacar los siguientes sistemas:

• El sistema de gestión de la calidad (ISO 9000).

• El sistema de gestión medioambiental (ISO 14000).

• Cualquier sistema de gestión de mantenimiento (sistemas GMAO).

• Pero, sobre todo, los sistemas de gestión energé-tica (UNE 216301).

4 Bibliografía

• Reference Document on Best Available Techni-ques in the Ceramic Manufacturing Industry (agosto de 2007). European Commission.

• Plan de asistencia energética en el sector cerámico (2008). Ente Regional de la Energía de Castilla y León.

• Guía de ahorro y eficiencia energética en el sector de la cerámica estructural de la Comu-nidad Valenciana (2006). Agencia Valenciana de la Energía.

• Plan de ahorro y eficiencia energética 2004-2006 en Andalucía. Subsector de la cerámica estructural. Sodean S.A., Sociedad para el Desa-rrollo Energético de Andalucía, S.A.

• Reflexiones sobre el futuro de la industria europea de la cerámica (enero-febrero de 2007). E. Criado. Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio.

02 Fabricación de productos cerámicos para la construcción (CNAE 23.3)

Francisco García-LuenGo Manchado

BLanca sanpedro rozas

Equipo de Eficiencia Energética de Socoin Ingeniería y Construcción Industrial, S.L.U.

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