No. 11 / Año 2006 magasín Usos del gas ISSN 1900-9119 :: Consideraciones adicionales para la generación en sitio :: Sistemas de enfriamiento por absorción Editorial :: La revolución del GNV en Colombia. :: Nuestra Operación :: Modelo de simulación del gasoducto de Promigas. :: Gestión Social :: Holanda aporta 1 millón de euros al Caribe colombiano. :: Uso Racional de la Energía :: Caracterización del uso de la energía. :: magasín 01 Editorial 02 Noticias 03 Nuestra operación 04 Gestión social 05 Usos del gas 06 Uso racional de la energía 07 Regulación Pág. 3 • Presentación Informe Sectorial Gas Natural en Colombia Pág. 4 • GNC llega a Perú Pág. 6 • Promigas obtiene “Cruz Esmeralda” Pág. 7 • Modelo de simulación de gasoducto de Promigas: Operación segura y confiable Pág. 8 • Holanda aporta 1 millón de euros al Caribe colombiano Pág. 10 • Consideraciones adicionales para la generación en sitio Pág. 14 • Sistemas de enfriamiento por absorción Pág. 21 • Caracterización del uso de la energía en un agrupamiento industrial de la ciudad de Barranquilla Pág. 27 • Comité de Energía de la ANDI Pág. 35 Pág. 36 Revista semestral de Promigas para sus clientes externos. Sus inquietudes y sugerencias sobre esta publicación, puede presentarlas a [email protected] ::::EDITORIAL La revolución del GNV en Colombia Las conversiones de vehículos a gas natural vehicular rompieron todas las barreras en 2005 en nuestro país. Este crecimiento, más allá de posicionar a Colombia como líder en el negocio del GNV y de abrir futuras puertas para intervenir en mercados internacionales, representa para el país beneficios ambientales, económicos y sociales. A nivel nacional, el subsector del transporte ocupa el segundo lugar en importancia en el consumo total de energía final, con una participación aproximada del 31 %, y es, además, el mayor contaminante atmosférico. Lo que quiere decir que con cada nueva conversión que se haga en el país se está contribuyendo a reducir la contaminación ambiental hasta en 90 % respecto a otros combustibles, porque el GNV es una alternativa energética limpia. Con la disminución de emisiones de gases contaminantes, Colombia puede negociar sus bonos o certificaciones con países industrializados, como es el caso de la Unión Europea, que deben cumplir con una cuota de reducción de gases, según lo exige el Protocolo de Kioto, lo que significa un beneficio ambiental y económico para el país. Y siguiendo en el terreno de lo económico, son indiscutibles los grandes beneficios que el GNV representa. Con el uso de un combustible que no tiene que ser subsidiado por el Gobierno se fortalece la balanza comercial, no sólo por el tema de los subsidios sino también por la disminución de la importación de energía. En los últimos cuatro años, el subsidio de combustibles líquidos le ha costado al país $7,5 billones, lo equivalente a cuatro reformas tributarias. Si esos dineros, que se invierten para subsidiar a los cuatro millones de colombianos que tienen vehículos, se direccionaran para la implementación de políticas sociales, se lograría beneficiar a por lo menos 20 millones de colombianos, la mitad de la población, que corresponde a los estratos uno y dos. Esto demuestra que el GNV es un negocio rentable económica y socialmente. Países no desarrollados como Colombia deben impulsar el desarrollo social de sus habitantes e invertir en educación y generación de empleos autogestionables, entre otros, para de esa forma lograr comunidades competitivas. Si todo el transporte del país fuera impulsado por GNV, el Gobierno no tendría que subsidiar el combustible y se podrían redistribuir estos dineros en programas que favorecerían directamente a las comunidades más deprimidas. Con el GNV ganan todos, el usuario final ahorra hasta 50 % en comparación con el combustible líquido. En 1999 se fijó la meta de 115 mil vehículos convertidos a GNV en 10 años. A diciembre de 2005, esta meta se ha cumplido en 78 % y, por el comportamiento del sector, que en este último año logró la conversión de 40 mil vehículos, se estima que en 2006 se superará y se seguirá consolidando el liderazgo de Colombia en GNV. En el año 2005, iniciamos nuevos negocios en mercados internacionales, con la construcción de 12 estaciones de gas natural vehicular en Perú, en una alianza entre PECSA y GNC. Con la transferencia del conocimiento y la experiencia de Promigas y GNC en el negocio, se está exportando tecnología colombiana, más específicamente costeña. Además, contribuimos al desarrollo de las economías de otros países latinoamericanos y aportamos al mejoramiento ambiental del planeta. Con todo lo anterior, se ratifica con hechos y cifras que el gas natural es el motor de una verdadera revolución social. magasín 3 ::::NOTICIAS Presentación Informe Sectorial Gas Natural en Colombia El Presidente de Promigas, Antonio Celia Martínez-Aparicio, presentó el 1 de septiembre en el Gun Club de Bogotá la sexta edición del informe en el que se resaltan los avances y logros más importantes del sector gas natural en Colombia durante 2004. Este evento, al que asistieron varios de nuestros clientes y los directivos de las empresas del sector más importantes del país, contó con la presencia del Ministro de Minas y Energía, Luis Ernesto Mejía, y del Presidente de Naturgas, Leopoldo Montañez. En esta oportunidad, los principales puntos que destaca el informe son los siguientes: • El gas natural llega hoy a más de 3.500.000 hogares en todo el país, 85 % de los cuales pertenece a los estratos socioeconómicos más bajos. Las distribuidoras del sector atienden 382 poblaciones en el país. • El crecimiento de los usuarios residenciales en los últimos 5 años ha sido del 67 %, al pasar de 2.100.000 en el año 2000 a 3.500.000 al cierre de 2004. • Durante el mismo periodo, se evidencia mayor crecimiento de usuarios en los estratos 1 y 2, con porcentajes de incremento de 105 % y 87 %, respectivamente. Leopoldo Montañez, Presidente de Naturgas, Luis Ernesto Mejía, Ministro de Minas y Energía y Antonio Celia Martínez-Aparicio, Presidente de Promigas durante la presentación del informe. • Colombia ha sido, en los últimos años, uno de los países del mundo con mayor crecimiento en la utilización de gas natural vehicular. Por ejemplo, a nivel mundial, pasó del puesto 12.º en 2003 al 8.º en 2004, en vehículos convertidos. • Durante 2004, se sobrepasaron los 50.000 vehículos convertidos a gas natural vehicular, atendidos en una red de 94 estaciones en el país. • La infraestructura de redes de gasoductos en Colombia es de 6.078 km. ::::NOTICIAS Entre los logros del sector incluidos en el informe, se mencionan: Perspectivas • La estabilidad legislativa. • El consumo per cápita de gas natural en Colombia es de 145 m3 al año. Las proyecciones de aumento en este consumo se basan en que el Gobierno, con la colaboración del sector privado, continúe el plan de masificación de gas con políticas de uso eficiente de los recursos energéticos. • Los avances en la construcción de la planta de tratamiento del gas de Cusiana. • La reactivación exploratoria con el nuevo modelo de contratación de concesión. • Las aprobaciones de tarifas de distribución por parte de la CREG. • La atención a aproximadamente 500.000 usuarios antes de 2009, mediante inversiones por US$ 200 millones, con la aprobación de las tarifas de distribución. • La creación de la Agencia Nacional de Hidrocarburos. • La extensión del contrato de producción en La Guajira. • Los primeros pasos para la exportación del gas natural de La Guajira a otros países. • El ahorro al país de US$ 963 millones por sustitución de combustible, al usar el gas natural. Años Usuarios 2000 2.127.827 2004 3.563.575 Usuarios a 2004 1 Estratos 2 3 501.016 1.296.106 1.185.355 Años Años 2000 2004 Distribuidoras 20 30 Municipios atendidos 191 382 Vehículos Estaciones 2000 2004 6.759 53.159 27 94 magasín 5 ::::NOTICIAS GNC llega a Perú Perú entra en la era del gas vehicular gracias a la alianza entre GNC y la empresa Peruana de Combustibles, PECSA, para comercializar este comestible en el vecino país. Es así como el 6 de diciembre se inauguró la primera estación de servicio en un evento que contó con la presencia de importantes personalidades del sector. El mercado colombiano y el mercado peruano tienen muchas similitudes en cuanto a preferencias y necesidades. Con esta alianza se trasladará la experiencia que tanto Promigas como GNC han acumulado durante los 20 años del uso del gas vehicular en Colombia. Con la iniciación de la comercialización del gas natural vehicular en la estación de servicios afiliada a PECSA, la nueva empresa, PGN, producto de la asociación PECSA - GNC, impulsará el uso de este combustible, aportando ambas su know how en la implementación, el desarrollo y la gestión del negocio. PECSA es una empresa peruana líder en la comercialización de hidrocarburos y tiene un sólido crecimiento del mercado peruano desde hace 10 años. Participa en la distribución mayorista y minorista de combustibles líquidos y GLP en tres líneas: envasado, granel y vehicular. Cuenta con una cadena de 160 estaciones de servicio en 56 ciudades a nivel nacional y posee la tercera planta envasadora de GLP más grande del país y la única con certificación ISO 14001. Antonio Celia Martínez-Aparicio, Presidente de Promigas y representantes de Pecsa durante la inauguración de la estación. ::::NOTICIAS Promigas obtiene “Cruz Esmeralda” Los clientes encuentran en Promigas un aliado estratégico que cumple con altos estándares en salud, seguridad en el trabajo y cuidado del medio ambiente. La obtención por parte de Promigas de la 'Cruz Esmeralda 2004 categoría excelencia' por el mejoramiento continuo en salud ocupacional, seguridad industrial y protección ambiental, se convierte en un valor agregado de la organización para sus clientes, al garantizarles un aliado estratégico que cumple con altos estándares en sus procesos. El reconocimiento fue entregado por el Consejo Colombiano de Seguridad al obtener 3.746 puntos (98,8 %) de 3.791 posibles, reflejo del compromiso que la organización asume frente a la salud y la seguridad en el trabajo y el cuidado del medio ambiente, así como de la gestión desarrollada por las áreas responsables. valoración nacional que mide y evalúa sus sistemas de gestión de Seguridad Industrial, Salud Ocupacional y Medio Ambiente. El diseño de la evaluación está basado en el 'Sistema Internacional de Clasificación de Seguridad' desarrollado por el DNV (Dest Norske Veritas). En ella se tienen en cuenta aspectos puntuales como el cumplimiento de la legislación nacional, el análisis de la documentación de los procesos y del riesgo, el control, el manejo y la disposición de residuos, y las competencias del personal, entre otros. Este logro se suma a otros reconocimientos obtenidos por la organización a nivel regional y nacional, en años anteriores. "La meta de Promigas es tener sus sistemas certificados, para lo cual se involucra a todos los integrantes del equipo humano, desde la presidencia hasta el personal operativo. No trabajamos por un premio; lo hacemos para alcanzar la excelencia operacional, uno de los objetivos estratégicos corporativos que nos permitirán ser una organización de clase mundial", explica Jaime Giraldo, Gerente de Salud Ocupacional, Seguridad y Asuntos Ambientales de Promigas. Promigas hace parte del Consejo Colombiano de Seguridad desde hace 20 años, y desde 2001 participa en la magasín 7 ::::NUESTRA OPERACIÓN Modelo de simulación de gasoducto de Promigas: Operación segura y confiable Para garantizar la seguridad y la confiabilidad del servicio, Promigas diariamente planea su operación con 24 horas de anticipación. El software de simulación se ha convertido para nuestra organización en una herramienta clave para ofrecer un servicio de transporte de gas de alta calidad y confiabilidad. Con esta herramienta, configurada a la medida de nuestro perfil hidráulico (presiones y volúmenes), es posible planear con anticipación la operación de Promigas del día siguiente de gas. Con ella se simula previamente el comportamiento y la operación del gasoducto, se establece una línea base para la operación diaria, los equipos y estaciones a utilizar y la viabilidad de realizar ciertos mantenimientos, y también se evalúan con antelación las ampliaciones necesarias del sistema y los escenarios de emergencias. A partir de la nominación del día siguiente se efectúan los pronósticos de las presiones del gasoducto para ese día y se hacen los correspondientes ajustes en la operación, a fin de garantizar entregas oportunas y confiables a los clientes. En caso de que se presenten renominaciones durante el día de gas, este software es una herramienta que le permite a Promigas aprobarlas, manteniendo la operación en condiciones óptimas a presiones seguras. El software de simulación usado por Promigas y desarrollado por la firma Greg Engineering tiene configurado todo el sistema de gasoductos de la Costa Caribe, desde Ballena hasta Cerro Matoso, modelando tanto la operación diaria o transitoria del sistema de transporte como su estado estacionario o estable, para efectos de diseño de ampliaciones. “Se tienen en cuenta diferentes ecuaciones de flujo y variables físicas como longitudes de los tramos, diámetros, características de las unidades compresoras, válvulas reguladoras, tramos de tubería, enfriadores de gas, e incluso los compromisos contractuales previos con las presiones mínimas establecidas en los contratos”, explica Carlos Castaño, profesional de la Gerencia de Operaciones de Promigas. ::::NUESTRA OPERACIÓN La simulación analiza entonces la factibilidad de cumplir con estas nuevas demandas y entrega una serie de recomendaciones técnicas a llevar a cabo, tales como cruces subfluviales y nuevas estaciones compresoras, entre otras. “El software muestra cómo será el comportamiento del sistema de transporte bajo el escenario que se está simulando, a fin de tomar las previsiones del caso, evitar incumplimientos de los contratos y optimizar las entregas y las operaciones, es decir, permite agilizar el programa de transporte al cliente”, afirma Alejandro Villalba, Gerente de Operaciones de Promigas. Entre otros beneficios de esta herramienta para la operación adecuada del sistema de transporte, podemos mencionar: • Permite tomar decisiones sobre labores de mantenimiento y limpieza interna de la tubería, teniendo en cuenta el escenario del día de transporte, ya que para ello se requiere conocer las velocidades del gas durante la trayectoria de la limpieza. • Arroja perfiles de presión y velocidad del gas para cada uno de los puntos de salida. • Se pueden simular procedimientos de venteo de tubería para determinar el tiempo que se demora desalojando el gas en un tramo específico del gasoducto. • Se determina, en escenarios de emergencia, la existencia de gas en línea y la prioridad de prestación del servicio para el cumplimiento de lo estipulado en el Decreto MME1484 de 2005. magasín 9 ::::GESTIÓN SOCIAL Holanda aporta un millón de euros al Caribe colombiano El convenio de cooperación suscrito con el Gobierno de Holanda, gracias al proyecto presentado por Promigas, es un ejemplo de cómo las alianzas entre los países y los sectores públicos y privados pueden contribuir al desarrollo sostenible. Carmen Narváez es ama de casa, tiene cuatro hijos y vive en el barrio el Carmen de San Estanislao de Kostka, en el departamento de Bolívar. Su cocina está fuera de la casa, a la intemperie, y nos comentó: "En estos días de lluvia, paso mucho trabajo porque tengo que cocinar bajo el agua y es muy difícil mantener la llama viva; por eso, prendo el fogón con plástico e icopor. Lo bueno del plástico es que me mantiene el fuego por más tiempo, pero el olor y el humo que bota la candela son muy feos y algunas veces me ahogo. Pero con el gas la vida me cambiará y podré tener la cocina dentro de la casa, como en los sitios elegantes". Julián Corro, campesino del Atlántico, al enterarse del proyecto y del subsidio que recibirá, dijo: "Esos monos, que hablan más enredado que el inglés, no saben el favor que nos hicieron. Me van a quitar un trabajo del día. Me seguiré levantando temprano, pero ahora podré mirar más el amanecer y ordeñar con calma, añadió, la más contenta con el gas en el pueblo es mi mujer porque el humo y el tizne en la cocina serán cosas del pasado". Librada Castro, de San Estanislao de Kotska, quien ya disfruta de los beneficios del servicio de gas domiciliario y recibió el subsidio del Gobierno de Holanda, anotó, "ahora me alcanza más el tiempo, puedo hablar más con mis amigas, descansar y ver mis novelas". Voces y testimonios como los de Carmen, Julián y Librada se repiten a lo largo de los departamentos de Atlántico, Bolívar, Córdoba y Magdalena, que recibirán el aporte del Gobierno holandés. Promigas entabló contacto con Holanda en el primer trimestre de 2004 y el proyecto Distribución del Gas Natural en Colombia fue presentado formalmente a finales del mismo año. En junio de 2005 se suscribió el convenio de cooperación internacional entre el Gobierno holandés y las distribuidoras Gases del Caribe y Surtigas, Promigas y la Fundación Promigas, mediante el cual se recibe un aporte de un millón de euros para que 10.003 familias subsidien en 50 % su conexión al servicio de gas natural. Habitantes de las pequeñas poblaciones antes de la llegada del gas natural. Habitantes de las pequeñas poblaciones después de la llegada del gas natural. Para Holanda, el proyecto responde a algunos de los compromisos que asumieron los países participantes en la Cumbre Mundial sobre Desarrollo Sostenible de Johannesburgo. Al finalizar este evento, los países se comprometieron a generar procesos para que la Tierra pueda ofrecer una vida digna a todos sus habitantes, en el presente y en el futuro. Por ello, el Gobierno de Holanda busca estimular propuestas y proyectos de entidades privadas que contribuyan a la reducción de la pobreza y al desarrollo sostenible. En el proyecto Distribución del Gas Natural en Colombia, Holanda encontró todas las posibilidades para que, a través del subsidio de 10 mil conexiones del servicio de gas natural, se estimule el desarrollo y se eleve el nivel de vida en las 13 localidades del Caribe colombiano que resultaron beneficiadas. El objetivo es subsidiar en un 50 % la conexión al servicio del gas natural a familias de estratos 1 y 2, y con ello se pretende implementar una estrategia para la disminución de la pobreza y la reducción de la degradación del medio natural, considerados éstos como unos de los compromisos de la Cumbre de Desarrollo Sostenible. Los beneficios para las diez mil familias favorecidas en los departamentos de Atlántico, Bolívar, Córdoba y Magdalena van más allá del cambio de costumbres cotidianas. Con el proyecto se logra una intervención sanitaria que se reflejará en la disminución de problemas de salud, ya que el uso continuo de leña causa magasín 11 ::::GESTIÓN SOCIAL enfermedades respiratorias, visuales y de la piel. El reemplazo de leña por gas natural complementa los programas ambientales que tratan de evitar el calentamiento de la tierra, debido a que con la disminución de tala de árboles se previenen la deforestación y la erosión. Con este convenio, además de llevar gas a las comunidades, se adelantará el programa Calidad de Vida para las Familias. Uno de los compromisos que se estableció con Holanda es el de garantizar las condiciones para que mejore el nivel de vida de las 10 mil familias favorecidas. Por tanto, se desarrollarán proyectos productivos y educativos que coadyuven al logro del objetivo. Cuando el servicio de gas natural llegue a las poblaciones, se propiciará el inicio y el fortalecimiento de pequeños negocios en los que el gas será fuente de energía. Es así como, entre 2005 y 2007, se implementarán 300 pequeños nuevos negocios, específicamente en los municipios de Ayapel en Córdoba y San Estanislao de Kotska en Bolívar, además de 26 empresas asociativas de trabajo, dos por cada localidad. Con estas iniciativas productivas, se evidenciarán cambios en la economía y mayor integración y solidez del núcleo familiar. Las diez mil familias beneficiadas recibirán capacitación para desarrollar un proyecto de vida familiar, con dos temas Habitantes de las pequeñas poblaciones después de la llegada del gas natural. ::::GESTIÓN SOCIAL centrales: economía del hogar y responsabilidad en el hogar. El primero orientará a las familias hacia un manejo más eficiente de sus recursos económicos, porque se espera que aquellos que hacen el cambio del gas propano al gas natural puedan ahorrar, debido a que este último es un combustible más económico. Con el segundo, se promoverá la responsabilidad como un valor necesario para el mejoramiento de la calidad de vida. Otro de los beneficios que recibirán las 13 localidades es el desarrollo del programa Lectores Saludables, con el que se favorecerán directamente 39 escuelas y se capacitarán 195 personas entre profesores, coordinadores y sicólogos. Con el programa se pretende que los estudiantes realicen un proyecto de vida con énfasis en el cuidado personal y también se entregará una biblioteca móvil a cada escuela participante. Al finalizar el proyecto, las comunidades beneficiadas deberán ser conscientes de la importancia del medio ambiente y de la seguridad, así como tener una nueva noción sobre la responsabilidad familiar, la administración del dinero y el pago de las cuentas. Para medir lo anterior, se realizarán, al inicio del proyecto, estudios de base que caracterizarán las condiciones económicas, sociales y familiares de los beneficiarios, a fin de poder contrastarlas con los cambios que se generarán en la situación financiera de las familias y su bienestar social, a raíz del uso del gas natural. Otro de los grandes aprendizajes del proyecto Distribución del Gas Natural en Colombia es el de haber encontrado nuevas alternativas para favorecer a las comunidades más necesitadas, conjugando los intereses y responsabilidades del sector productivo y privado con los de gobiernos internacionales. Con esta fórmula, todos ganan. Una muestra de ello es este proyecto que aporta a la construcción de un planeta sostenible, obedece a las iniciativas del Gobierno holandés, responde a las expectativas del sector privado, cumple las metas e indicadores de gobiernos locales y hace realidad muchos sueños, como el de una humilde mujer en Puerto Nuevo, Magdalena, localidad tan pequeña que no aparece referenciada en el mapamundi que consultan los holandeses. magasín 13 ::::USOS DEL GAS Consideraciones adicionales para la generación en sitio Durante el desarrollo del foro Tarifas de Energía1 se presentaron, entre otros, los siguientes análisis [1] [2]: 1 Nivel 2 220 200 Nivel 3 180 160 Nivel 4 140 120 May-05 Mar-05 Ene-05 Nov-04 Jul-04 Sep-04 Mar-04 May-04 Ene-04 Nov-03 Jul-03 Sep-03 100 Mar-03 Aunque las reformas favorecieron al sector productivo del país en cuanto a la disminución de las tarifas de energía eléctrica, hasta el año 2000, cuando comenzaron a crecer en términos constantes, hoy día, bajo los nuevos modelos de tratados de libre comercio, de comunidades económicas, de integración regional y de aperturas de las economías, se hace inevitable para el usuario final pasar de la evaluación de las tarifas de la energía a la valoración centrada en los costos de los servicios energéticos, esto es, cuánto cuesta tenerlos y no tenerlos, si su uso es racional y eficiente y si el suministro de la energía posee la calidad, la confiabilidad y la disponibilidad requeridas para mantenerse competitivo en el escenario económico global. $/kWh 240 May-03 En las reformas del sector eléctrico colombiano, con la implementación de las Leyes 142 y 143 de 1994, enmarcadas en los principios de "calidad, cobertura, continuidad, eficiencia, libre competencia, economía de escala, accesibilidad, solidaridad y equidad, con un manejo integral eficiente y sostenible de los recursos energéticos del país", se ha promovido la participación del sector privado en la prestación de los servicios públicos, entre los cuales se incluye el de energía eléctrica. 1. En Colombia, las tarifas de energía promedio en pesos corrientes para los usuarios NO REGULADOS, conectados a los niveles 3 y 4, han crecido en el orden del 20 % desde enero de 2003. (figura 1) Ene-03 Introducción Figura 1. Evolución de las tarifas de energía. 2. Sin embargo, por efectos de la revaluación, las tarifas en dólares corrientes del Nivel 4 se han incrementado un 39 % en 2 años. Tabla 1. Incremento de tarifas expresadas en dólares Precios de energía eléctrica Mar-03 Dic-03 Jun-04 Dic-04 Jun-05 Generación 2,42 2,51 2,64 2,77 3,18 Transmisión 0,56 0,62 0,65 0,75 0,75 Distribución 0,4 0,58 0,59 0,69 0,69 Otros 0,08 0,15 0,21 0,26 0,19 Impuestos y contribuciones 0,69 0,8 0,82 0,89 0,96 Total 4,15 4,66 4,91 5,35 5,76 Tasa de cambio $/US 2.959 2.778,20 2.699,60 2.389,75 2.331,81 Cálculos realizados por UPME - ANDI. Fuente: Mercado de Energía Mayorista. Presentación realizada por el doctor Arturo Quirós Boada. Director Ejecutivo. Cámara de Grandes Consumidores de Energía y Gas de la ANDI. Bogotá, septiembre 8 de 2005. ::::USOS DEL GAS Precio total de la energía - Año 2003 2,47 2,32 2,1 2,98 1,4 1,23 le (S IC ) Br as Ve il ne zu el a Bo liv i Pa a ra gu ay U ru gu Ve ay ne Ar zu ge el n t a in (G a ua ya na ) 3 C hi le C hi 4,36 3,71 Pe rú 4,66 4,41 bi a (S IN G ) o 5,17 om ua Ec M do r 6,8 C ol 8 7 6 5 4 3 2 1 0 éx ic cUS$/kWh 3. Para niveles superiores a 57,5 KV, Colombia posee las tarifas más altas después de Ecuador y México, mientras que Uruguay y Argentina tienen las tarifas más bajas (se incluye el pago de impuestos) (figura 2). Figura 2. Comparación de tarifas de energía en Suramérica y México. Bajo estas condiciones y ante la variedad del competitivo mercado eléctrico, resulta atractivo complementar los programas o sistemas de gestión energética y los programas de ahorro de energía con la evaluación de una opción diferente a la dependencia de la red local del sistema eléctrico, como es la generación en sitio. Esta opción se puede realizar bajo tres esquemas diferentes: autogeneración, cogeneración y trigeneración. En la literatura que está a su alcance y la información que suministran los proveedores de equipos, usted puede descubrir más de una forma de evaluar si le es conveniente la implementación de una alternativa de generación en sitio. En este artículo, queremos presentarle los aspectos adicionales que por lo general no se tienen en cuenta al realizar una evaluación para implementar un sistema de generación en sitio, pero que dada su importancia en el desempeño operacional, deben ser considerados. Sistemas de generación en sitio Este término se refiere a la producción y al uso de energía en cada lugar donde se necesita. El objetivo de estos sistemas es proporcionar un alto nivel de confiabilidad y disponibilidad de la energía, evitando las interrupciones y la falta de calidad del suministro, permitiéndole al usuario la continuidad adecuada de su proceso y brindándole una reducción en los costos del servicio energético. En la medida que se tenga el equipo de generación en forma local, se minimizan las posibilidades de falla, al poder mitigar los efectos de los actos subversivos, vandalismo, agentes atmosféricos, falta de inversión en mantenimiento de las redes, malas maniobras de las distribuidoras de energía eléctrica, variables externas que hoy el usuario no puede controlar. Si por eventos de mantenimiento del sistema o por alguna causa accidental se detiene el equipo del autogenerador, se puede recurrir a la red pública para suplir los requerimientos energéticos inmediatos. Otra ventaja es que al utilizar eficientemente una fuente de energía primaria se minimizan las emisiones de monóxido y dióxido de carbono, y las pérdidas en la transformación y en el transporte de la energía. La Comisión Asesora de Coordinación y Seguimiento a la Situación Energética del País identificó como una de las acciones a seguir en el futuro inmediato "promover esquemas regulatorios que incentiven la autogeneración y la cogeneración y su aporte oportuno y en condiciones magasín 15 ::::USOS DEL GAS adecuadas de remuneración, a fin de que contribuyan a la atención de la demanda nacional en situaciones de emergencia y racionamiento no programado". Una competente calidad y disponibilidad de la energía autogenerada comienza desde la fase de selección de los equipos que serán utilizados, pasando por las fases de diseño, instalación, aplicación y cumplimiento de las normas técnicas vigentes, realización de pruebas de conexión y recepción del sistema, y seguidamente la correcta aplicación de la administración de la operación y el mantenimiento del sistema. Caso de análisis: Autogeneración para ciudadelas habitacionales. La Gerencia de Energía y Telecomunicaciones de Cerro Matoso S.A., bajo los lineamientos de su programa de gestión energética y uso racional de la energía, con el claro objetivo de la calidad de vida de los habitantes de las ciudadelas, se propuso ofrecer un óptimo suministro de energía eléctrica, una alta disponibilidad de agua potable y, simultáneamente, reducir los costos de la factura de energía en las ciudadelas. Todo esto es posible gracias a la instalación de un nuevo sistema de autogeneración de energía. Antes de la entrada en operación de este nuevo sistema, la demanda total era sostenida por el suministro de energía desde la red pública local. A pesar de que las ciudadelas de Cerro Matoso cuentan con tres motogeneradores ciclo diesel con la capacidad de generar 2.400 kW de energía eléctrica, suficiente para abastecer la demanda, éstos sólo se utilizaban en caso de fallas de la red, puesto que los equipos están diseñados para operar como sistema de respaldo y únicamente se puede utilizar durante un número limitado de horas al año, con unos niveles de eficiencia bastante bajos que se ven reflejados en los altos costos de la energía producida. Apoyados en la colaboración de los habitantes y usuarios de los servicios de las ciudadelas, la gerencia implementó el programa de reducción sistemática de la energía, con lo que se ha logrado disminuir y aplanar la demanda. Esto ha permitido diseñar y construir un sistema para la autogeneración, con el propósito satisfacer los requerimientos de disponibilidad y calidad de la energía bajo el equilibrio de la ecuación comparativa de beneficios contra costos. Cerro Matoso ha autorizado a Surtigas, apoyada técnicamente en la empresa e2 Energía Eficiente, para seleccionar, diseñar, instalar y operar un sistema de autogeneración para sus ciudadelas habitacionales, clubes y colegio. A la fecha, como resultado de este proceso, se ha instalado un motogenerador a gas, con una capacidad de generación de 1.750 kW eléctricos y se han instalado los sistemas auxiliares para su correcta operación. Adicionalmente, dada la antigüedad y obsolescencia de lo existente, se han reemplazado las celdas eléctricas de media tensión desde donde se alimentan los diferentes circuitos de las ciudadelas (celdas de entrada) y se han reemplazado las celdas eléctricas que conectan los circuitos Jagua y Tacasaluma. A la par, se están gestionando los recursos para que próximamente se modernicen los dos circuitos faltantes. ::::USOS DEL GAS El nuevo sistema de autogeneración opera simultáneamente y en sincronismo con la red pública de distribución local (figura 3). Esto se hace necesario puesto que actualmente el motogenerador es capaz de proveer de manera continua sólo 97 % de la demanda de todas las ciudadelas. Para que en un futuro se pueda llegar a proveer 100 % de la demanda, se están implementando los programas de uso racional de la energía, con lo que se espera no depender del suministro de la red pública y mejorar aún más el servicio suministrado. K01 Q1 K02 JAGUA Por ser un sistema interconectado, se instaló un sistema de comunicación satelital (figura 5) que permite enviar la información solicitada por el Operador de Red (OR), de manera confiable y con la disponibilidad requerida. K04 Q1 Q1 Figura 4. Sistema supervisorio. GENERADOR G1: 1750 KW RED 13.8 KV K03 Q1 TACASALUMA pueden monitorear centralizadamente todas las variables operacionales, analizar tendencias, indicar señales de alarma y presentar informes automáticamente. K05 Q1 BARRACHOLOS Figura 3. Switchgear El switchgear instalado posibilita la medición de parámetros eléctricos (voltaje, corriente, frecuencia, potencia activa, reactiva, etc.) de cada circuito; el monitoreo y registro de la calidad de energía autogenerada, así como la proveniente de la red pública; adicionalmente, ha permitido proteger el sistema de acuerdo con la coordinación de protecciones establecidas. Con la implementación del sistema de supervisión automatizada (figura 4), se Figura 5. Sistema de comunicación con el OR. A causa de la condiciones técnicas de la red y las condiciones atmosféricas de la zona, se presentan continuas fallas en el suministro de energía desde la red local. Por lo anterior, para el sistema de autogeneración es indispensable contar con una pequeña planta que simplifique y perfeccione el arranque autónomo magasín 1715 ::::USOS DEL GAS (Black Start), mantenga energizados los componentes de seguridad y control del sistema, así como los servicios auxiliares fundamentales. Para ello, se cuenta con un motogenerador de 60 kWe que utiliza ACPM como combustible y que sólo opera, mediante transferencia automática, al percibir la ausencia de energía proveniente del sistema de autogeneración o de la red local de alimentación. Por ser el agua potable un servicio vital para la comunidad, el grupo de trabajo evaluó diferentes alternativas para que este servicio nunca faltara. Como resultado de la evaluación, el sistema de bombeo que antes dependía Figura 6. Sistema con ruido controlado. exclusivamente de la energía de la red pública se ha trasladado al "barraje crítico". Esto quiere decir que el sistema de bombeo cuenta con el suministro de energía permanente, debido a que este barraje se encuentra siempre energizado, bien sea por la autogeneración o desde la red pública local o por el sistema para arranque autónomo. La instalación cuenta con un sistema de control de ruido basado en cerramiento acústico del cuarto motor, la operación de radiadores con bajo nivel de ruido (LN), un silenciador de tipo industrial y trampas de ahogamiento de ruido en la entrada y salida del sistema de ventilación y aire de admisión (figura 6). ::::USOS DEL GAS Para que el sistema de generación en sitio se encuentre operando bajo altos estándares de seguridad, calidad, disponibilidad de la energía, sin deteriorar la vida útil de los equipos y remunerando la inversión en armonía con el entorno, se han ejecutado íntegramente las etapas de: El cerramiento acústico y la construcción arquitectónica del sistema armonizan con lo que se encontraba instalado. En suma, los sistemas con los que cuenta la instalación son: • Grupo electrógeno: motogenerador a gas. • Panel de control del generador. • Sistema de arranque neumático. • Sistema de enfriamiento del motor. • Sistema de lubricación. • Sistema de suministro de combustible. • Sistema de admisión de aire. • Sistema de ventilación del cuarto del motogenerador. • Sistema antivibración. • Sistema de gases de escape. • Sistema del gobernador. • Sistema de izaje. • Sistema de respaldo (black start). • Sistema de iluminación de emergencia. • Sistema de climatización: en el cuarto de control y en la caseta de celdas MT. • Sistema contra incendio. • Sistema de transmisión de datos al operador de red. • Sistema supervisorio. • Sistema de maniobra y control del sistema de generación. • Tableros baja tensión. • Selección y evaluación de los diseñadores. • Elección de los equipos para la generación. • Ingeniería conceptual, básica y de detalle. • Compra, transporte y puesta en sitio de los componentes. • Aplicación y cumplimiento de las normas técnicas vigentes. • Estructuración de la arquitectura de control del sistema. • Instalación y seguimiento a los cambios surgidos durante esta fase. • Realización de pruebas de conexión y recepción del sistema. • Aplicación de los procedimientos y administración de la operación y el mantenimiento del sistema. Conclusiones • En el análisis de costos de los servicios energéticos, no solamente se deben tener en cuenta las tarifas de energía sino la cuantificación de las pérdidas por no contar con la calidad, confiabilidad y disponibilidad del servicio y por el uso no racional y eficiente de la energía en los procesos. magasín 19 ::::USOS DEL GAS • Existen aspectos que generalmente no son tenidos en cuenta en las evaluaciones de un sistema de generación en sitio, lo que incrementa los costos presupuestales, los cuales son fundamentales en su desempeño operacional. Estos pueden ser: - Implementación sistemática de medidas de ahorro energético y reducción de consumos. - Cumplimiento de las normas vigentes de instalaciones eléctricas (RTIE) - Pruebas realizadas en la fábrica y en el sitio de la instalación para garantizar las condiciones funcionales y de eficiencia de la máquina a diferentes cargas. Referencias - Instalación del switchgear para la protección adecuada del sistema y la medición de la calidad de la energía. - Operación automática bajo un sistema supervisorio para el control y monitoreo centralizado de las variables operacionales. - Sistema de comunicación con el operador de red. - Sistema de arranque autónomo vinculado a equipos críticos del sistema de generación y del proceso. - Sistema de control de ruido. - Construcción arquitectónica de las obras civiles para el sistema, de acuerdo con los requisitos establecidos para este tipo de instalaciones. [1] www.andi.com.co/camaras/energia/ Presentaciones/200509_ForoTarifas.ppt [2] Quirós Boada, Arturo. Análisis comparativo de los precios de energía eléctrica para la industria en Suramérica. Revista Mundo Eléctrico Colombiano. No. 57. Colombia. Octubre - diciembre de 2004. [3] Campos Avella, Juan Carlos; Carmona García, Gabriel; López, David. Metodología básica para evaluar la implementación de un sistema de cogeneración. Colombia. 2002. Elaborado por: M.Sc. Gabriel Carmona García Ingeniero de Servicios Industriales e2 – energía eficiente [email protected] Ph.D. Juan Carlos Campos Coordinador Técnico e2 – energía eficiente [email protected] ::::USOS DEL GAS Sistemas de enfriamiento por absorción Los sistemas de enfriamiento por absorción, tecnología que hoy cuenta con un alto grado de desarrollo, difieren de los chillers de compresión convencionales en cuanto a que el efecto de enfriamiento es conseguido haciendo un gasto de energía térmica y no uno de energía mecánica. Los chillers de absorción pueden funcionar con diferentes combinaciones de refrigerante y absorbente; sin embargo, las más utilizadas son las parejas: bromuro de litio (absorbente) y agua (refrigerante), para procesos con requerimientos de temperaturas de agua fría iguales o superiores a 7ºC, y amoniaco (refrigerante) y agua (absorbente), para procesos con requerimientos de temperaturas inferiores a 7ºC . Historia y actualidad La primera máquina de refrigeración, patentada en el año 1834 por Jacob Perkins, era una máquina de absorción que utilizaba éter como refrigerante. En 1850, Edmond Carré patentó la primera máquina de absorción que funcionaba con agua como refrigerante y ácido sulfúrico como absorbente. Su hermano, Ferdinand, comercializó en 1860 una máquina de absorción con amoniaco como refrigerante y agua como absorbente. Unidad de absorción de simple efecto (vapor) Carrier. La base principal de estos sistemas es la sustitución de la compresión mecánica del vapor por una absorción de éste en una disolución, y la consiguiente compresión de la misma, alcanzando de esta manera una reducción significativa en el gasto energético. Para liberar el vapor de la disolución comprimida debe suministrarse calor externo, por lo que se puede decir que la energía primaria de una máquina de absorción es el calor. Las máquinas de absorción comercialmente disponibles utilizan vapor, agua caliente, gas natural o gases de desecho para su funcionamiento. Los sistemas de absorción han sido empleados por más de medio siglo en aplicaciones de acondicionamiento de aire. A finales de la década de los 50, fue construido el primer sistema de absorción de doble efecto operando con bromuro de litio y agua. En los 60, la industria del gas natural en los Estados Unidos dio una amplia y efectiva divulgación a esta tecnología como alternativa a los sistemas de compresión de vapor eléctricos, teniendo como base sus menores costos operativos y mejor desempeño técnico. magasín 2115 ::::USOS DEL GAS En la actualidad, los sistemas de enfriamiento que funcionan con gas natural representan entre 8 % y 10 % del mercado de chillers de gran capacidad. Se espera un aumento en este porcentaje como resultado de las crecientes tarifas de energía eléctrica y los incrementos en la eficiencia, confiabilidad y accesibilidad de estos sistemas. 600 Unidades despachadas Pero, el hecho de que en 1970 se llegara a pensar que para mediados de los 80, las reservas de gas natural de este país estarían agotadas, detuvo la expansión de esta tecnología e hizo que los potenciales compradores de los sistemas de acondicionamiento y refrigeración se mantuvieran con los sistemas tradicionales de compresión eléctrica de vapor, los cuales en ese periodo habían reducido sus costos operativos y optimizado sus desempeños, gracias a las innovaciones en los compresores, motores eléctricos y sistemas de control. En los años 80, el panorama para los sistemas de absorción comenzó a mejorar. En 1987 entró en vigencia el Protocolo de Montreal con sus restricciones al uso de CFC; por otro lado, las tarifas de energía eléctrica comenzaron a sufrir incrementos sustanciales y sostenidos, mientras que el costo del gas natural se mantuvo relativamente estable y la tecnología de absorción fue favorecida. 500 400 300 200 100 0 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 Fuente: AGCC. Mercado de sistemas de enfriamiento por absorción a gas natural. Clasificación Los chillers de absorción generalmente se clasifican como de fuego directo y de fuego indirecto. Estos últimos usan vapor, agua caliente u otra fuente que cede el calor obtenido de una fuente externa, como generadores de vapor o calor recuperado de procesos industriales. En las unidades de fuego directo, la fuente de energía puede ser gas natural u otro combustible. Unidad de absorción de fuego directo (gas natural) Broad. Los sistemas de absorción también son clasificados como de simple, doble o triple efecto. En los chillers de simple efecto, el sistema de absorción usa su "compresor térmico" (constituido por el generador, absorbedor, bomba e intercambiador de calor) para separar el refrigerante de la solución refrigerante absorbente y comprimir el vapor refrigerante a un nivel de presión superior. ::::USOS DEL GAS El incremento de la presión del refrigerante también aumenta su temperatura de condensación. A estos mayores niveles de presión y temperatura, el vapor refrigerante se condensa. Por ser esta temperatura de condensación mayor que la temperatura ambiente, el calor se rechaza del condensador al ambiente. El líquido a alta presión pasa luego a través de una válvula de estrangulamiento con la que, además de reducir la presión de éste, se disminuye la temperatura de evaporación. Después de estrangulado, el líquido pasa al evaporador donde cambia de fase al absorber calor a esa presión y temperatura. El vapor refrigerante ingresa al absorbedor donde retorna a su estado líquido y es absorbido por la solución refrigerante - absorbente. Debido a que el absorbente tiene un punto de evaporación superior al del refrigerante, este último es fácilmente separable con la adición de calor. El vapor refrigerante resultante entra al condensador donde se separa la solución absorbente, la cual retorna al absorbedor y el proceso se repite. La búsqueda de mayores eficiencias en los sistemas de absorción condujo al desarrollo de sistemas de absorción de doble efecto. A diferencia de los de simple efecto, en éstos se tienen dos condensadores y dos generadores para permitir mayor evaporación de refrigerante de la solución absorbente. Estos sistemas utilizan quemadores de gas natural o vapor de alta presión como fuente de calor. Los sistemas de absorción de triple efecto, los cuales se encuentran en desarrollo, son la siguiente etapa en la evolución de esta tecnología. En éstos, el vapor refrigerante de los generadores de alta y media temperatura es condensado y el calor es usado en el generador de baja temperatura. El refrigerante de los tres condensadores fluye a un evaporador donde absorbe más calor. Existen también sistemas híbridos, que son comúnmente diseñados con chillers de absorción y combinan sistemas a gas con sistemas eléctricos para la optimización de cargas o "peak shaving". Fabricantes En el mercado mundial hay diferentes fabricantes de sistemas de absorción para refrigeración y acondicionamiento de aire. A continuación, se muestran algunas de las firmas que fabrican sistemas que operan con bromuro de litio, el país de origen de las mismas y el rango de capacidades ofrecidas: • Broad (China), 4,6 TR - 6.614 TR • Carrier (USA), 98 TR - 1.323 TR • Dunham-Bush (Inglaterra), 100 TR - 1.400 TR • Ebara (Japón), 150 TR - 700 TR • Entropie (Francia/Alemania), 85 TR - 1.700 TR • Hitachi (Japón), 95 TR - 2.500 TR Representación de un sistema de absorción de simple efecto. magasín 23 ::::USOS DEL GAS Unidad de absorción residencia/comercial (gas natural) Broad. • Kawasaki Heavy Industries (Japón) • Kyung Won Century (Corea) • LG Machinery (Corea), 70 TR 1.500 TR • McQuay (USA), 100 TR - 1.700 TR • Mitsubishi Heavy Industries (Japón) • McQuay (USA), 100 TR - 1.700 TR • Mitsubishi Heavy Industries (Japón) • Robur, 3 TR - 25 TR • Sanyo (Japón) • Thermax (India), • Toshiba (Japón) • Trane (USA) 100 TR - 2.000 TR • Yazaki (Japón), 20 TR - 100 TR • York (USA), 100 TR - 1.500 TR La mayoría de fabricantes ofrecen unidades de simple efecto en el rango de 100 TR a 1.500 TR, que utilizan vapor de baja presión (14,5 - 29 psig), o agua caliente entre 115ºC y 150ºC a una presión de 130 psi. El COP (coefficient of performance = energy output/energy input) varía entre 0,6 y 0,7 para estos sistemas. El consumo de vapor para una unidad de simple efecto es de aproximadamente 17,8 lb/h por TR. El consumo de agua de enfriamiento varía entre 232 y 558 lb/h por TR, dependiendo de la caída de temperatura permitida. Las unidades de doble efecto se encuentran aproximadamente en el mismo rango de capacidades que las de simple efecto. La mínima capacidad ofrecida por algunos fabricantes es ligeramente superior a las unidades de simple efecto (200 TR). Estas unidades utilizan vapor a presiones entre 130 y 145 psig con un consumo de 10,8 lb/h por TR, agua caliente a temperaturas entre 155ºC y 205ºC, gases de desecho a temperaturas entre 400ºC y 600 ºC o gas natural con consumos de 0,01 Mbtu por TR. El COP de las unidades de absorción de doble efecto varía entre 0,9 y 1,2. Todos los sistemas de absorción comercialmente disponibles utilizan torres de enfriamiento para transferencia de calor al medio. Sin embargo, ya han sido desarrollados sistemas de absorción de fuego directo que funcionan con gas natural enfriados por aire que no requieren el uso de torres de enfriamiento. La lista de fabricantes de sistemas de absorción que utilizan la pareja amoniacoagua es menos extensa. Entre ellos están: Unidad de absorción de doble efecto (vapor) York. • Colibri-Stork (Países Bajos) • Hans Güntner GmbH Absorptionskälte KG (Alemania) ::::USOS DEL GAS Las temperaturas alcanzables en el evaporador en estas unidades son tan bajas como -60ºC. La temperatura a la que el vapor debe ser suministrado a estos sistemas depende de la temperatura del agua de enfriamiento disponible y de la temperatura de refrigeración deseada. El desempeño, las demandas de calor y los requerimientos de temperatura son muy similares a los de las unidades que funcionan con bromuro de litio y agua. Factores clave El factor preponderante en la factibilidad económica de implementación de los sistemas de absorción es la tarifa de energía eléctrica existente. La utilización de calor de desecho, que de otra forma sería arrojado al ambiente, incrementa los beneficios económicos a obtener con estos sistemas. Adicionalmente, las unidades de absorción pueden ser utilizadas en el diseño de sistemas de cogeneración o trigeneración. Otras de las ventajas de estos sistemas en comparación con las unidades de compresión eléctrica de vapor convencionales son: • Eliminación del uso de refrigerantes CFC y HCFC perjudiciales para el medio ambiente. • Funcionamiento silencioso y libre de vibraciones. Chiller absorción de fuego directo con torre de enfriamiento incluida en el enclosure. Colegio Sagrado Corazón (Barranquilla). Los costos de los sistemas de absorción son superiores a los de los sistemas de compresión eléctrica de vapor. Por esta razón, es necesario tomar la decisión de implementación de esta tecnología con base en un análisis de factibilidad técnica y económica que identifique todas las variables que puedan influir en la rentabilidad del proyecto. Un chiller de absorción de simple efecto puede costar en promedio entre 870 y 920 euros por TR aproximadamente (los chiller de doble efecto incrementan en 58 euros por TR el costo de los equipos), mientras que un chiller eléctrico centrífugo cuesta entre 290 y 350 euros por TR. Las unidades que funcionan con la pareja amoniaco y agua tienen costos que oscilan entre 1.250 y 1.750 euros por TR. • Pocas partes móviles. • Alta fiabilidad. • Bajos requerimientos de mantenimiento. Los factores clave a identificar para establecer la previabilidad para la implementación de sistemas de absorción son: magasín 2515 ::::USOS DEL GAS • Se tiene instalado un sistema de cogeneración y no se aprovecha el 100 % de calor disponible, o se está considerando la implementación de un sistema de cogeneración. • Hay calor de desecho disponible. • Existe una fuente de combustible de bajo costo. • Se tiene una caldera instalada con una baja eficiencia debido a un bajo factor de carga. • La empresa tiene una capacidad de transformación eléctrica instalada que sería muy costosa de actualizar. • La empresa tiene nuevas necesidades de refrigeración o acondicionamiento de aire, pero existen limitaciones en la capacidad de transformación que serían muy costosas de actualizar o posee una alta tarifa de energía eléctrica. • Se tiene proyectado hacer una inversión en la actualización de los sistemas de acondicionamiento de aire o de refrigeración existentes por ineficientes. • Gases del Caribe: 200 TR (fuego directo). • Laboratorios Incobra: 300 TR (vapor). Cartagena: • Biofilm: 2X240 TR +700 TR + 320 TR (vapor). • Lamitech: 215 TR (vapor). • Surtigas: 60 TR (gases de escape de motor reciprocante + fuego directo). • Universidad Tecnológica de Cartagena. Bolívar: • 100 TR (fuego directo). Medellín: • Planta EPM telefónica: 170 TR (fuego directo). La vida útil de estos equipos puede llegar a ser de más de 20 años, teniendo la precaución de llevar a cabo las rutinas de mantenimiento adecuadas. La confiabilidad de estos sistemas se puede incrementar contando con un stock de repuestos estándar en sitio para su rápida disposición. En Colombia se cuenta con mano de obra calificada y certificada por los fabricantes para la operación y el mantenimiento de estas unidades, lo que garantiza el normal funcionamiento de las mismas y por ende el cumplimiento de los beneficios económicos a obtener. Mercado colombiano En Colombia existen más de 2.800 TR instaladas en sistemas de absorción, con equipos operando hace más de 15 años, entre los cuales se tienen: Barranquilla: • Colegio Sagrado Corazón: 100 TR. + 70 TR (fuego directo). • Universidad del Norte: 2X60 TR (fuego directo). Elaborado por: M.Sc., David López Forero, Ingeniero de Servicios Industriales E2 - Energía Eficiente dlopez@e2energíaeficiente.com Ph.D. Juan Carlos Campo Coordinador Técnico E2 - Energía Eficiente jcampos@e2energíaeficiente.com ::::USO RACIONAL DE LA ENERGÍA Caracterización del uso de la energía en un agrupamiento industrial de la ciudad de Barranquilla Introducción Este trabajo consiste en la aplicación de una novedosa tecnología de caracterización energética en un agrupamiento industrial que incluye empresas de los sectores de servicios y productivos: textil, papel y derivados, fibrocementos, alimentos (harinas, helados y carnes frías), productos químicos y plásticos, para determinar los grados de control del consumo energético y los potenciales de ahorro de energía eléctrica y de energía térmica. En términos cuantitativos, el potencial económico identificado recuperable, sin efectuar inversiones en tecnología, es de 1.200.000 millones de pesos anuales, de los cuales 58 % es producido por mal uso de la energía térmica y el resto por mal uso de la energía eléctrica. En este trabajo se da a conocer a cada una de las empresas los estados de eficiencia en sus consumos energéticos, los equipos y áreas mayores consumidores y los indicadores de consumo y eficiencia energética que deben controlar y/o monitorear para conseguir la reducción de sus costos energéticos, así como los conocimientos que debe adquirir el personal para el manejo eficiente de la energía. Otro objetivo fue dotar al sector industrial de la ciudad de Barranquilla de herramientas que le permitan tomar acciones para mejorar su eficiencia energética, determinando los factores tecnológicos que afectan el uso de la energía y evaluando los impactos ambientales que resultan de la implementación de medidas que conlleven a mejorar la eficiencia energética. En tal sentido, quedó instalado en cada empresa un software de monitoreo y control de indicadores energéticos y manejo de la energía, que posibilite evaluar las acciones recomendadas para la recuperación de los potenciales identificados en cada una de ellas. La propuesta de tecnología validada en el grupo de empresas demostró que puede ser generalizada a las del país para la identificación del nivel técnico organizativo de la cultura de administración de los consumos energéticos y el establecimiento de las estrategias para el aprovechamiento del alto potencial de reducción de consumos energéticos. Los resultados obtenidos han sido posibles gracias al proyecto "Caracterización Energética del Sector Industrial del Atlántico", que ha sido magasín 27 ::::USO RACIONAL DE LA ENERGÍA Caracterización del uso de la energía en un agrupamiento industrial de la ciudad de Barranquilla Introducción Este trabajo consiste en la aplicación de una novedosa tecnología de caracterización energética en un agrupamiento industrial que incluye empresas de los sectores de servicios y productivos: textil, papel y derivados, fibrocementos, alimentos (harinas, helados y carnes frías), productos químicos y plásticos, para determinar los grados de control del consumo energético y los potenciales de ahorro de energía eléctrica y de energía térmica. En términos cuantitativos, el potencial económico identificado recuperable, sin efectuar inversiones en tecnología, es de 1.200.000 millones de pesos anuales, de los cuales 58 % es producido por mal uso de la energía térmica y el resto por mal uso de la energía eléctrica. En este trabajo se da a conocer a cada una de las empresas los estados de eficiencia en sus consumos energéticos, los equipos y áreas mayores consumidores y los indicadores de consumo y eficiencia energética que deben controlar y/o monitorear para conseguir la reducción de sus costos energéticos, así como los conocimientos que debe adquirir el personal para el manejo eficiente de la energía. Otro objetivo fue dotar al sector industrial de la ciudad de Barranquilla de herramientas que le permitan tomar acciones para mejorar su eficiencia energética, determinando los factores tecnológicos que afectan el uso de la energía y evaluando los impactos ambientales que resultan de la implementación de medidas que conlleven a mejorar la eficiencia energética. En tal sentido, quedó instalado en cada empresa un software de monitoreo y control de indicadores energéticos y manejo de la energía, que posibilite evaluar las acciones recomendadas para la recuperación de los potenciales identificados en cada una de ellas. La propuesta de tecnología validada en el grupo de empresas demostró que puede ser generalizada a las del país para la identificación del nivel técnico organizativo de la cultura de administración de los consumos energéticos y el establecimiento de las estrategias para el aprovechamiento del alto potencial de reducción de consumos energéticos. Los resultados obtenidos han sido posibles gracias al proyecto "Caracterización Energética del Sector Industrial del Atlántico", que ha sido magasín 27 ::::USO RACIONAL DE LA ENERGÍA desarrollado por la unión temporal del Departamento de Investigaciones de la Universidad del Atlántico, la Asociación Nacional de Industriales (ANDI) Seccional Barranquilla y la empresa Promigas Servicios Integrados, que ha facilitado transmitir los resultados científicos más avanzados en la rama de caracterización energética al sector industrial, pretendiendo convertirlos en valores productivos de nuestra región. de energía no asociada a la producción corresponden a aquellos procesos cuyos mayores consumidores energéticos son sistemas de refrigeración y sistemas de acondicionamiento de aire y que corresponden al subsector alimentos (productos refrigerados) y al subsector servicios. Estos porcentajes se ubican en un rango entre 61,5 % y 78,5 %, como se aprecia en el gráfico 2. Categoría Promedio Descripción del agrupamiento industrial El agrupamiento industrial se clasifica, según subsectores productivos así: 40,53 % Mínimo 9,60 % Máximo 69,80 % 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% Porcentaje Servicios 1 Alimentos 3 Textil 1 Plásticos 1 Papel y derivados 1 Fibrocementos 1 Productos químicos 1 36,42 % Fibrocementos Plásticos 31,31 % Alimentos (helados) Subsector Subsector Gráfico 1. Porcentaje de energía eléctrica no asociada a la producción (máximo, mínimo y promedio). Número de empresas 78,48 % Textil 28,07 % 69,80 % Servicios 61,52 % Alimentos (carnes frías) Papel y derivados 29,48 % Químicos Alimentos (harinas) 20,14 % 9,60 % 0,00% 10,00% 20,00% 30,00% 40,00% 50,00% 60,00% 70,00% 80,00% Porcentaje del consumo total Tabla 1. Número de empresas del agrupamiento por subsector. Resultados obtenidos caracterización energética Energía eléctrica Los porcentajes de energía no asociada a la producción que se obtuvieron para la energía eléctrica se encuentran en un rango entre 9,6 % y 69,8 %, con un valor promedio de 40,53 %, según se observa en el gráfico 1. Los porcentajes más altos Gráfico 2. Porcentaje de energía eléctrica no asociada a la producción por subsector. Potencial de reducción del consumo no asociado a la producción Los potenciales de reducción del consumo de energía eléctrica en las empresas caracterizadas se ubican en un rango entre 2,45 % y 11,61 % del total ::::USO RACIONAL DE LA ENERGÍA del consumo. El potencial promedio de reducción del consumo del grupo es de 5,7 %, como se observa en el gráfico 3. En el gráfico 4 se muestra que el potencial más significativo de reducción del consumo de energía eléctrica no asociada a la producción se presenta para el subsector de papel y derivados con 11,61 %. De igual manera, el potencial de reducción más bajo se obtuvo en el subsector alimentos harinas con 2,45 %. 5,72 % Mínimo 2,45 % Máximo 11,61 % 0% 2% 4% 6% 8% 10 % 12 % Porcentaje Gráfico 3. Potenciales de reducción del consumo de energía eléctrica (máximo, mínimo y promedio). 4,86 % Fibrocementos Plásticos 6,45 % Alimentos (helados) Subsector En el gráfico 5 se muestran los potenciales de reducción del consumo eléctrico asociados a la minimización del índice de consumo por subsector; para este caso, los procesos que involucran sistemas de refrigeración como sus mayores consumidores energéticos se clasifican en el grupo con más altos potenciales de ahorro (entre 28,4 % y 29,6 %). En un nivel medio alto de potencial de ahorro (entre 17,6 % y 22,3 %) se ubican los procesos de producción de plásticos, fibrocementos y derivados de papel, y en un nivel bajo (entre 1,16 % y 7,61 %) se encuentran los procesos de producción de textiles, químicos y harinas. Textil Plásticos 6,74 % 5,11 % Alimentos (carnes frías) Papel y derivados 11,61 % Químicos 6,73 % Alimentos (harinas) 2% 4% Textil 28,75 % 1,16 % 28,48 % Servicios 29,61 % Alimentos (carnes frías) Papel y derivados 2,45 % 0% 18,45 % Alimentos (helados) 3,99 % Servicios 17,63 % Fibrocementos 3,57 % Subsector Categoría Promedio del índice de consumo. El potencial de reducción del consumo tuvo un valor promedio de 17,44 % en el agrupamiento industrial, lo que triplicó el potencial obtenido de la energía no asociada a la producción. 6% 8% 10 % 12 % Porcentaje del consumo total Gráfico 4. Potenciales de reducción del consumo de energía eléctrica no asociado a la producción por subsector. 22,28 % Químicos 7,61 % Alimentos (harinas) 2,97 % 0% 5% 10 % 15 % 20 % 25 % 30 % Porcentaje del consumo total Gráfico 5. Potencial asociado a la minimización del índice de consumo por subsector. Potencial de reducción del índice de consumo Tendencia del consumo Este potencial de ahorro se consigue mediante el incremento del nivel de producción al valor máximo posible de operación. Esto produce una elevación del factor de carga de los equipos mayores consumidores y una reducción La tendencia del consumo de energía eléctrica en 77 % de las empresas, en relación con periodos anteriores, fue hacia el ahorro. Sin embargo, en la magasín 2915 ::::USO RACIONAL DE LA ENERGÍA mayoría de los casos estas tendencias no son estables sino que muestran variaciones a lo largo del periodo estudiado. Es decir, para una misma empresa se presentan periodos con tendencia hacia el sobreconsumo y otros cuya tendencia es hacia el ahorro. El objetivo es lograr que la tendencia hacia el ahorro sea sostenida, lo que es posible si se identifican las variables de control operacionales, de mantenimiento y productivas que impactan los consumos energéticos y se establecen acciones preventivas debidamente documentadas y revisadas. Según el gráfico 6, que contiene los valores encontrados en cada una de las empresas, se observa que en la mayoría de los casos las tendencias se muestran hacia el ahorro. Valores negativos significan ahorro respecto al periodo base o de referencia y valores positivos desahorro o sobreconsumo. -1,12 % Fibrocementos -0,21 % Plásticos Subsector Alimentos (helados) 1,87 % Textil -16,53 % -0,23 % Servicios -2,30 % Alimentos (carnes frías) Papel y derivados -0,70 % Químicos -20 % -15 % -10 % -5 % 4,29 % Alimentos (harinas) -0,43 % 0% 5% 10 % Tendencia% Gráfico 6. Tendencia del consumo de energía eléctrica por subsector. Potenciales totales Los potenciales de energía eléctrica totales obtenidos por empresas son la suma del potencial de reducción de la energía no asociada a la producción y el potencial de reducción del índice de consumo promedio. Se observa que para 8 de las 9 empresas, el potencial obtenido de la reducción del índice de consumo fue mayor que el obtenido para la reducción de la energía no asociada a la producción. El rango de los potenciales totales se encuentra entre 5,42 % y 34,72 % del consumo promedio total. Energía térmica El análisis incluyó únicamente 6 empresas, ya que 3 de ellas no involucran este tipo de energía en sus procesos productivos. Para el consumo de energía térmica, se obtuvieron niveles de correlación más bajos que los alcanzados para el consumo de energía eléctrica, ubicados en un rango entre 0,23 y 0,77. Esto obedece a que los equipos consumidores de energía térmica, generalmente calderas pirotubulares, se encuentran trabajando subcargadas, para todos los casos estudiados; además, los sistemas de controles disponibles son de bajo nivel de precisión, no se utilizan registros que contribuyan a optimizar los parámetros de operación, existe desconocimiento sobre la selección óptima de los parámetros de producción de vapor en función de la demanda del proceso, no se utiliza el régimen en cascada de operación cuando existen varios generadores de vapor y no se alcanzan y mantienen los parámetros óptimos de la relación aire - combustible. Energía no asociada a la producción El análisis del consumo de energía térmica arrojó porcentajes de energía no ::::USO RACIONAL DE LA ENERGÍA El gráfico 7 muestra los potenciales de cada subsector, ubicados entre 5,38 % y 19,28 %. 70,00 % Porcentaje del consumo total asociada a la producción (Eo/E) más altos que los encontrados para la energía eléctrica. Estos se hallan en un rango entre 21,72 % y 76,61 %, con un valor promedio de 37,67 %. 60,00 % 50,00 % 14,08% 5,38% 40,00 % 10,20% 30,00 % 19,28% 20,00 % 10,00 % 5,38 % 33,18% 39,93% 14,91% 7,98% 2,63% 6,52% Químicos Papel y derivados 00,00 % Alimentos (helados) 43,51% 12,60% Alimentos (carnes frías) Servicios Textil Alimentos (helados) Subsector 10,20 % Subsector Textil Potencial IC 14,08 % Servicios Potencial ENA Gráfico 8. Potenciales totales de reducción de los consumos de energía térmica. 19,28 % Alimentos (carnes frías) Potenciales de reducción de costos 12,60 % Papel y derivados Químicos 7,98 % 0% 5% 10 % 15 % 20 % 25 % 30 % Porcentaje del consumo total Gráfico 7. Potencial de reducción del consumo de energía térmica no asociada a la producción por subsector. Potenciales totales En el gráfico 8 se presentan los potenciales totales obtenidos para el ahorro del consumo de energía térmica. En tres de las empresas analizadas (textil, helados y servicios), se lograron los potenciales más altos, siendo mayor el potencial de ahorro obtenido mediante la reducción de la energía no asociada a la producción, mientras que en las tres empresas restantes (carnes frías, papel y derivados y químicos), los resultados fueron contrarios. Estos ahorros totales se ubican en un rango entre 10,61 % y 57,59 %. En las tablas 2, 3 y 4 se relacionan los potenciales de ahorro mensuales en pesos colombianos, obtenidos de la caracterización energética en cada una de las empresas. Estos resultados dependen del nivel de control de los consumos energéticos, de los volúmenes de producción que se manejan y de los costos de los portadores energéticos, los cuales varían para cada una de ellas. Energía eléctrica Subsector Alimentos (harinas)* Ena IC Subtotal 1.074.325 1.302.789 2.377.114 Químicos 6.310.278 7.137.103 13.447.381 Papel y derivados 2.173.200 4.169.205 6.342.405 Alimentos (carnes frías) 2.411.682 13.975.785 16.387.467 Servicios 1.307.167 9.334.200 10.641.368 Textil 4.451.620 764.305 5.215.925 571.900 4.609.918 5.181.818 Alimentos (helados) Plásticos 3.021.200 8.828.693 11.849.893 Fibrocementos* 2.662.114 9.513.257 12.175.371 23.983.486 59.635.256 83.618.742 Totales Tabla 2. Potenciales de ahorro mensuales en pesos colombianos por reducción de consumo de energía eléctrica cada subsector productivo. magasín 31 ::::USO RACIONAL DE LA ENERGÍA Equipos mayores consumidores de energía primaria. Energía térmica IC Subtotal Alimentos (harinas)* Subsector NO APLICA Ena NO APLICA NO APLICA Químicos 11.898.480 3.918.895 15.817.375 Papel y derivados 1.223.586 633.527 1.857.113 Alimentos (carnes frías) 3.730.187 2.885.128 6.615.314 Servicios 939.887 2.904.078 3.843.964 Textil 248.679 808.966 1.057.645 68.379 507.426 575.804 Alimentos (helados) Plásticos* NO APLICA NO APLICA NO APLICA Fibrocementos* NO APLICA NO APLICA NO APLICA Totales 18.109.197 11.658.019 29.767.215 Tabla 3. Potenciales de ahorro mensuales en pesos colombianos por reducción de consumo de energía térmica en cada subsector productivo. Subsector Potencial de ahorro $ Alimentos (harinas)* 2.377.114 Químicos 29.264.756 Papel y derivados 8.199.518 Alimentos (carnes frías) 23.002.781 Servicios 14.485.332 Textil 6.273.570 Alimentos (helados) 5.757.623 Plásticos* 11.849.893 Fibrocementos* 12.175.371 Totales 113.385.958 Tabla 4. Potenciales de ahorro mensuales en pesos colombianos totales. Los potenciales de reducción de costos se distribuyen de la siguiente manera: Según portador energético: • Energía eléctrica: 73,74 % • Energía térmica: 26,25 % Según acciones: • Planeación de la producción: 62,87 % • Gestión de operación y mantenimiento: 37,12 % La energía primaria es la que compra la empresa a sus proveedores para luego ser transformada en energía secundaria del proceso productivo. Para el caso de las empresas objeto de este trabajo, la energía primaria es energía eléctrica y gas natural. El gas natural, aunque es energía química, en este estudio se trata como energía térmica refiriéndose a la cantidad de calor que el mismo desprende cuando se combustiona. Por medio del diagrama de pareto se identificaron los pocos equipos que representan la mayor parte del consumo energético en cada uno de los procesos. En la tabla 5 se presentan los resultados para los sistemas consumidores de energía eléctrica. Equipos mayores consumidores Distribución Motores eléctricos 45,43 % Sistemas de refrigeración 29,84 % Compresores de aire 8,30 % Sistemas de bombeo 7,76 % Ventiladores 5,79 % Iluminación 2,89 % Tabla 5. Distribución de los equipos mayores consumidores de energía. En cuanto a la energía térmica, todas las empresas tienen calderas pirotubulares como sus equipos de mayor consumo. En algunas, estos equipos son su único consumidor de energía térmica, mientras que otras reportaron además hornos y cocinas, que no representan un alto porcentaje de sus consumos. ::::USO RACIONAL DE LA ENERGÍA Estado tecnológico del agrupamiento industrial A continuación se presentan las tecnologías más concurrentes comparativamente con las tecnologías avanzadas ya comercializables para los procesos evaluados. Sistema de generación de vapor • Proceso: Secado, teñido, lavado, pasterización, cocción. • Tecnología utilizada: Calderas pirotubulares sin recuperación de calor. • Tecnología avanzada: Calderas con superficies de recuperación (precalentador, economizador), con control de la combustión on-line, quemadores directos, combustión sumergida, quemadores de bajo NOx, turbulizadores de flujo en gases de combustión. por expansión indirecta: amoniaco y agua helada, dotados con compresores reciprocantes. • Tecnología avanzada: Sistemas de refrigeración por expansión indirecta dotados con compresores de tornillo y scroll, sistemas de refrigeración por etapas, sistemas de refrigeración en cascada, implementación de controles automáticos, sensores de presencia y/o capacidad, regulación de suministro del flujo de aire, bancos de hielo. Gestión tecnológica y de la innovación dentro del agrupamiento industrial En el gráfico 11 se presentan las áreas en las que se enfoca la gestión tecnológica y en el gráfico 12, los medios para efectuar la vigilancia tecnológica. Enfoque de gestión tecnológica 22% Sistemas de uso final de la energía eléctrica • Proceso: Inyección, refrigeración, bombeo, compresión, secado, teñido, corrugado, impresión, triturado. • Tecnología utilizada: Motores eléctricos convencionales, monofásicos y/o trifásicos. 33% 45% Proceso productivo Mantenimiento URE Gráfico 11. Áreas en las cuales se enfoca la gestión tecnológica. Vigilancia tecnológica • Tecnología avanzada: Motores de alta eficiencia, variadores de velocidad, arrancador suave, correctores de factor de potencia. Sistemas de refrigeración y acondicionamiento de aire • Proceso: Congelación y conservación de alimentos, climatización. • Tecnología utilizada: Sistemas de refrigeración por expansión directa y 8% 8% 38% 46% Proveedores Competidores Estudios de prospectivas Visitas a ferias Gráfico 12. Medios para efectuar la vigilancia tecnológica. magasín 3315 ::::USO RACIONAL DE LA ENERGÍA Se observa que la gestión tecnológica se enfoca hacia la gestión del mantenimiento (45 %), el desarrollo de proyectos URE (22 %) y el mejoramiento del proceso productivo (33 %). No se reportaron acciones encaminadas hacia la gestión medioambiental, financiera y de ventas. Conclusiones El nuevo enfoque tecnológico, ambiental y social del proceso de caracterización energética en el agrupamiento industrial permite la identificación de un mayor número de potenciales de reducción de costos con respecto a lo que se hace actualmente en las empresas en cuanto a uso racional de la energía se refiere. El elemento esencial de la tecnología de caracterización aplicada es su integralidad, lo que produce medidas de ahorros, no sólo a partir de las mejoras en los sistemas de servicios y el mantenimiento de equipos sino fundamentalmente por mejoras en la productividad, la planeación de la producción, la gestión tecnológica y la gestión humana, que pocas veces se observan con la óptica de los consumos energéticos. Agradecimientos Agradecemos la colaboración en la realización de este trabajo a: Ph.D. Juan Carlos Campos, Ingeniero Ómar Prías Caicedo, M.Sc. Lourdes Meriño Stand, M.Sc. Édgar Lora Figueroa, Ingeniera Inés Montes Charris, Ingeniera Silvana Bernal. ::::USO RACIONAL DE LA ENERGÍA Comité de Energía de la ANDI La Asociación Nacional de Industriales, seccional Barranquilla, creó recientemente el Comité de Energía, con el objetivo de trabajar en la promoción y generalización, en la industria atlanticense, de los hábitos y tecnologías que conduzcan a un uso más eficiente de la energía, a una menor contaminación ambiental y al incremento de la competitividad empresarial. El comité está conformado por un representante de cada empresa perteneciente a esta asociación y son invitados permanentes los directores de los grupos de investigación científica en la rama energética, reconocidos por Colciencias, de la Universidad del Atlántico, la Universidad del Norte y la Corporación Universitaria de la Costa. Entre los principales objetivos definidos por el comité para 2006, están: • Promover la vinculación de universidades y personal estudiantil calificado a la solución de problemas energéticos de las empresas. • Promover la implementación de energías alternativas. • Promover proyectos y acuerdos entre empresas para la utilización de residuos energéticos. • Crear una base de datos sobre el uso racional de la energía que permita el acceso de las empresas a la actualización del conocimiento, para la satisfacción de sus necesidades. • Canalizar, hacia las empresas pertenecientes al comité, la información requerida para acceder a recursos y estímulos del Programa Nacional de Uso Racional de la Energía (PROURE). • Incrementar el nivel de conocimiento del sector industrial en nuevas tecnologías de uso racional de la energía. • Promover el desarrollo de proyectos de reducción de costos energéticos al interior de la industria, con el apoyo de los grupos de investigación y de personal de las universidades. Este comité se reunirá dos veces al mes, los primeros y terceros martes, a las 4:30 p.m. en la sede de la ANDI. • Compartir experiencias técnicas en la rama energética. A las reuniones se invitará a participar a representantes de todo el sector empresarial de la región. • Mantener un alto nivel de actualización en legislación y normación energética. • Identificar las necesidades energéticas del territorio y de las empresas, a fin de establecer estrategias para satisfacerlas. Los interesados por favor confirmar su asistencia a Silvana Bernal, teléfono 372 0780. magasín 35 ::::REGULACIÓN Regulación Resolución CREG 030 de 2005. Por la cual se ordena hacer público un proyecto de resolución de carácter general que pretende adoptar la CREG: "Ésta modifica el numeral 5.23 del Anexo General de la Resolución CREG 067 de 1995". Resolución CREG 082 de 2005. Por la cual se ordena hacer público un proyecto de resolución de carácter general que pretende adoptar la CREG: "Con ésta se deroga el Parágrafo 2 del Artículo 3 de la Resolución CREG 023 de 2000". Resolución CREG 088 de 2005. Por la cual se deroga el Parágrafo 2 del Artículo 3 de la Resolución CREG 023 de 2000. Llegamos más lejos. w w w . p r o m i g a s . c o m LO QUE PASA, ES PROMIGAS. Nuestro liderazgo en el transporte de gas natural, nos permitirá seguir llegando a más lugares y creando mejores oportunidades de desarrollo. • I S O 9 0 0 1 / 2 0 0 0