Alternativas para reducir el consumo de energía en el sistema de inyección y rechazo de las fábricas

Además del azúcar y el etanol, hoy la cogeneración de energía ocupa un lugar importante en la agroindustria colombiana de la caña. Las cifras así lo revelan: según XM S.A., entidad que opera el Sistema Interconectado Nacional (SIN) colombiano, en el 2017 los ingenios generaron 1487 GWh de energía eléctrica, convirtiéndose en los segundos generadores de energía de la región, cantidad suficiente para suplir el 35% de la demanda eléctrica de una ciudad del tamaño de Cali.

Además del azúcar y el etanol, hoy la cogeneración de energía ocupa un lugar importante en la agroindustria colombiana de la caña. Las cifras así lo revelan: según XM S.A., entidad que opera el Sistema Interconectado Nacional (SIN) colombiano, en el 2017 los ingenios generaron 1487 GWh de energía eléctrica, convirtiéndose en los segundos generadores de energía de la región, cantidad suficiente para suplir el 35% de la demanda eléctrica de una ciudad del tamaño de Cali.

El incremento de la capacidad instalada en la generación de energía eléctrica de los ingenios en los últimos años ha sido clave para crecer como cogeneradores e inyectar a la red de interconexión nacional los excedentes de electricidad provenientes de la actividad productiva.

Ante esta realidad, Cenicaña, actualmente investiga estrategias que permitan reducir el consumo propio de energía térmica y eléctrica en los procesos productivos de la agroindustria de la caña de azúcar, con el objetivo de incrementar aún más el aporte de energía eléctrica al SIN, esto con miras a ampliar su participación en la matriz energética nacional.

En una de estas investigaciones se identificó un potencial de ahorro energético en el sistema de inyección y rechazo, donde se requieren grandes cantidades de energía eléctrica para circular el agua necesaria para condensar los vapores vegetales del proceso de elaboración de azúcar. Figura 1.

Como resultado de la investigación, Cenicaña estimó un potencial ahorro energético en dicho sistema, considerando la implementación de las siguientes acciones:

» Reducción de la altura de los condensadores barométricos:

Se observó que, en gran parte de los ingenios colombianos, los condensadores barométricos se encuentran instalados a alturas que superan el valor mínimo necesario en las condiciones del valle del río Cauca (9.5 m – 10.2 m), llegando en algunos casos hasta 20 m de altura, lo cual impone una demanda adicional de potencia para el bombeo del agua.

Reducir la altura de los condensadores barométricos a 10.2 metros representaría una reducción de 17.5% en el consumo de energía requerida en las bombas de inyección.

» Incremento de la eficiencia de la piscina de enfriamiento:

Las piscinas de enfriamiento son las encargadas de reducir la temperatura del agua del sistema de inyección y rechazo por medio del contacto directo con el aire ambiente, a fin de emplearla nuevamente en los condensadores barométricos.

La eficiencia de las piscinas de enfriamiento depende de la aspersión del agua e impacta el consumo energético de bombeo; se estima que, por cada unidad porcentual de incremento en la eficiencia de la piscina, se reduce 1.5 unidades porcentuales el consumo de energía de bombeo requerido. Para incrementar esta eficiencia, Cenicaña propuso las siguientes estrategias:

• Reacondicionar las piscinas de enfriamiento con boquillas de amplia aspersión de agua para incrementar el contacto del agua con el aire ambiente.
• Incrementar el área de aspersión de la piscina con el objetivo de separar las boquillas y formar una amplia cortina de agua. Se recomienda enfriar 750 kg/h de agua por m².
• Usar de piscinas en paralelo para un mayor acercamiento de la temperatura del agua con la temperatura del aire.
• Incrementar la frecuencia de mantenimiento de la piscina para destaponar boquillas obstruidas.

Un ingenio piloto acogió algunas recomendaciones y reacondicionó su piscina de enfriamiento, sustituyendo las boquillas averiadas e instalando nuevas boquillas en donde estaban ausentes.

La Figura 2 muestra los resultados obtenidos a partir del análisis termográfico realizado antes y después de las modificaciones implementadas por el ingenio. A partir de estas medidas, el ingenio logró incrementar la eficiencia de su piscina de enfriamiento de 29% a 55%, lo cual le representa al ingenio un ahorro potencial de energía eléctrica de 39%.

Una simulación de la implementación de todas las acciones propuestas demostró su viabilidad con una reducción del 51% (3.1 kWh/t caña) en el consumo de la energía eléctrica requerida para el bombeo; este excedente equivale a $372 por tonelada de caña que pueden venderse al Sistema Interconectado Nacional (SIN).

Cenicaña continuará con la formulación de este tipo de propuestas con el propósito de contribuir a mejorar la eficiencia energética de los ingenios y seguir creciendo en el mercado de la cogeneración con propuestas ambientalmente más responsables. .