Jornada de Evaluaciones energéticas y ambientales en la agroindustria
Fuente: EEAOC, publicado en La Gaceta 26 de mayo
La Estación Experimental Agroindustrial Obispo Industrial (EEAOC) llevó a cabo una Jornada referida a las evaluaciones energéticas y ambientales en la agroindustria. “Para esta edición 2021 nos sumamos desde el área industrial al ciclo de capacitaciones on line de la institución”, señaló el ingeniero Marcelo Ruiz, Director Asistente en Tecnología Industrial de la EEAOC. Indicó, además, que durante este año se presentarán diferentes jornadas referidas a “investigación, servicios y transferencia en las temática de medio ambiente, disposición de residuos de la actividad sucroalcoholera y citrícola, uso de biomasa alternativa proveniente de la poda de citrus, uso racional del agua, inocuidad alimentaria de la producción citrícola en Tucumán, desarrollo de nuevos subproductos de la industria citricola, entre otras temáticas en las que trabaja la institución”.
Por su parte, la doctora Dora Paz, jefa de la Sección Ingeniería y proyectos, destacó la importancia de la temática desarrollada. “La eficiencia energética es justamente el uso eficiente de la energía y apunta, fundamentalmente, a reducir su consumo. Desde la Sección Ingeniería venimos trabajando desde hace más de 30 años en el uso racional de la energía, tanto en las operaciones consumidoras de la energía térmica, como en las operaciones generadoras de energía térmica. La eficiencia energética busca proteger al medioambiente, mediante la reducción de la intensidad energética, la disminución del uso de combustibles fósiles y su remplazo por combustibles alternativos renovables y de esa forma, logramos reducir los gases de efecto invernadero”, subrayó la profesional durante la apertura de la jornada.
Evaluación de sistemas de generación y cogeneración de energía
En la primera disertación presentada por el ingeniero Federico Franck Colombres, se definió el concepto de generación de energía como “el conjunto de equipos e instalaciones que permiten generar una única forma de energía, ya sea mecánica/eléctrica ó térmica (calor de proceso) a partir de una fuente de energía primaria (combustible)”; y el concepto de cogeneración como “el conjunto de equipos e instalaciones que permiten generar simultáneamente energía mecánica/eléctrica y térmica, a partir de la misma fuente de energía primaria”. El especialista mencionó algunos ejemplos de sistemas de diferentes industrias sobre los que se realizaron evaluaciones energéticas como ser: calderas de vapor, hornos, HRSG, hornos de transferencia de calor por fluidos térmicos, turbinas de gas, ciclo Rankine, ciclo combinado, etc. y las metodologías de evaluación empleadas en cada caso.
También describió algunas metodologías empleadas para la determinación del rendimiento energético, entre ellas la metodología de cálculo de la eficiencia térmica de generadores de vapor desarrollada por la EEAOC, y explicó sus ventajas y desventajas comparativas.
En cuanto a las evaluaciones en sistemas de cogeneración se mostró como ejemplo parte de un estudio realizado para un Ingenio de Tucumán, que tuvo como objetivo evaluar la capacidad de generación de energía eléctrica excedente con el aumento de la presión de una de sus calderas y la incorporación de un turbogenerador.
Se presentó el resultado de los balances de materia y energía planteados para la situación actual obtenidos mediante simulación por software. Además, se mostraron algunas alternativas planteadas, considerando la incorporación ya sea de turbinas de extracción-contrapresión para generar excedentes de energía en zafra, o de extracción-condensación para generar excedentes tanto en zafra como en interzafra. “De los resultados obtenidos podemos destacar que el correspondiente ingenio, con algunas mejoras relativamente sencillas de realizar, podría generar un excedente de energía eléctrica para la red de alrededor de 30 kWh por tonelada de caña”, subrayó el profesional.
Seguidamente, la ingeniera Carolina Cruz, expuso sobre la evaluación energética en sistemas de calentamiento y evaporación en la industria azucarera
La presentación se desarrollo en tres aspectos; por un lado explicó conceptos básicos del principio de evaporación y se detalló los factores que deben analizarse para mejorar la economía o disminuir el consumo de vapor del sistema, los cuales son: “el número de efectos del tren de evaporación (4 o 5 efectos); las extracciones de vapor vegetal que pueden realizarse en el sistema y la temperatura del jugo claro de entrada al primer efecto de evaporación”.
Por otro lado, la ingeniera explicó cómo se procede según protocolo EEAOC, a realizar los estudios de Calentamiento y Evaporación, ya sean, ensayos de medición en fábrica o estudios teóricos. Se describió brevemente el uso del programa Simce 3.0, un software desarrollado y patentado por la EEAOC, con el cual se resuelven los balances de masa y energía y la ecuación global de transferencia de calor involucradas en el proceso.
Finalmente, Cruz mostró un caso de estudio de un ingenio de la provincia de Tucumán, donde se pudo ver la evolución de la eficiencia del sistema de Calentamiento y Evaporación a través de mediciones en fábrica realizadas desde el año 2012 al año 2020. Se definió la eficiencia como el cociente entre el agua evaporada y el vapor escape. “Los resultados de este trabajo indican que se mejoró el sistema de calentamiento y evaporación desde el año 2012 hasta el año 2020. El sistema fue más eficiente en un 33,79% para este último año, con respecto a 2012. Esto fue consecuencia de las extracciones de vapor vegetal que se adicionaron al sistema y, el poder incluir en el proceso, calentadores de jugo claro, logrando el incremento de la temperatura del jugo que ingresa a la evaporación. La mejora de cada año con respecto al año anterior, fue siempre positiva, habiendo logrado el mayor valor en el año 2020, con un 14,87%”, detalló la especialista.
La ingeniera Gimena Zamora Rueda expuso sobre la caracterización físico químico y energético de biomasas. En la charla se presentó el alance y el potencial que tiene el Laboratorio de Evaluaciones Energéticas de Biomasas, perteneciente al Laboratorio de Ensayos y Mediciones Industriales (LEMI) de la Sección Ingeniería y Proyectos Agroindustriales. Destacó que el laboratorio realiza estudios del potencial de biomasas para su aprovechamiento energético como combustible. Se definió el concepto de biomasa como toda materia orgánica utilizada como fuente de energía, en la cual, las plantas transforman la energía radiante del sol en energía química a través de la fotosíntesis, y parte de esa energía química queda almacenada en forma de materia orgánica; la energía química de la biomasa puede recuperarse quemándola directamente o transformándola en combustible. También se mostró la importancia del estudio de la biomasa, ya que utilizando la misma se diversifica la matriz energética nacional, a su vez esta es fuente de energía renovable y abundante en la naturaleza y emite al ambiente menores emisiones de gases de efecto invernadero.
La ingeniera comentó sobre los servicios que realiza el laboratorio sobre la caracterización físico, química y energética de biomasas y analizó en cada caso los parámetros involucrados, los equipos y la importancia de cada uno de ello. En primera instancia, para comenzar con los parámetros de determinación del perfil del combustible, mencionó el secado y acondicionamiento de las muestras, mediante la molienda y determinación del contenido de humedad, el cual tiene influencia en la energía aprovechable de las biomasas. Luego se explicó el análisis termogravimétricos, en el cual se determinan los parámetros del contenido de cenizas, sólidos volátiles y carbono fijo, “estos parámetros se realizan en un equipo de última generación (TGA701), con atmósferas controladas”, añadió. Asimismo resaltó que la importancia de los mismos influyen en los procesos de transformación termoquímica. Posterior a esto, se mencionó a los análisis energéticos, determinación del poder calorífico superior (PCS) y cálculo del poder calorífico inferior (PCI), siendo estos parámetros fundamentales para la elección de la biomasa como combustible. El PCS se determina en una bomba calorimétrica, equipo automatizado en atmósfera controlada. A continuación, se mostraron los parámetros de carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, azufre, estos se determinan en un equipo de última generación (CHONS628) único en Argentina, con atmósferas controladas. En estos análisis de composición elemental también se encuentra el contenido de cloro, estos parámetros influyen en las emisiones al ambiente, sirve como base para los balances de masa y energía, para el diseño de equipos. Por último se habló sobre un parámetro de suma importancia para la industria que son las temperaturas de fusibilidad de cenizas, que el equipo de fusibilidad AF700, mide cuatro temperaturas: inicio de deformación, ablandamiento, hemiesfera y fluidización. “Estas temperaturas influyen en la selección y diseño del equipo, siendo la temperatura de ablandamiento, la temperatura operativa para evitar los problemas de incrustaciones y formaciones de depósitos en los equipos”, sostuvo.
Finalizando la presentación y en base a todos los servicios que presta el laboratorio, a modo de ejemplo la profesional señaló que es factible de realizar estudio del contenido de cenizas y humedad sobre la energía aprovechable, fruto de los ensayos que viene realizando el Laboratorio. “De los resultados obtenidos se puede concluir que estos parámetros influyen de manera decreciendo en la energía aprovechable”, remarcó.
Por último, el ingeniero Marcos Golato responsable del Laboratorio de Ensayos y Mediciones Industriales (LEMI), se refirió a los ensayos y mediciones industriales y monitoreo de emisiones gaseosas. “Desde aquí buscamos optimizar el desarrollo industrial para que las fábricas alcancen productos de mayor calidad con un alto rendimiento económico, en un lapso mínimo de tiempo y con un impacto ambiental reducido”, indicó es especialista.
“Dentro de la Sección Ingeniería, como ya se ha hecho referencia, funciona el LEMI, que brinda servicios a las agroindustrias de la región”, indica. La EEAOC ha realizado importantes inversiones para dotar a este laboratorio de complejo y moderno instrumental, en general portátil y no invasivo, que permite medir cualquier variable de proceso; y a la vez, ha formado un plantel de profesionales, altamente capacitados en técnicas de muestreo y medición para realizar auditorías energéticas.
“Desde este laboratorio la institución tiene como meta conseguir mejorar los procesos de las fábricas y, a su vez, que se genere el menor daño ambiental posible. Esto significa que para poder controlar los procesos industriales hay que poder medir las variables operativas; para ello, se requiere investigar cómo se desarrollan estos procesos y sus cambios, lo cual sólo es viable con equipos específicos de medición”.
El especialista señaló que el LEMI está dotado con un moderno y complejo instrumental que permite efectuar evaluaciones de –por ejemplo- procesos productivos, calderas y hornos, rendimiento de bombas, determinaciones de performance de soplantes y ventiladores. Explicó, además, que la información que se obtiene les permite proponer alternativas no sólo tendientes a disminuir el uso de energía, sino a proporcionar mejoras generales en el rendimiento productivo. “Actualmente contamos con información que venimos registrando desde hace algunos años sobre el manejo de calderas de vapor bagaceras y de sus lavadores gases y material particulado “scrubbers” que nos permiten resolver problemas operativos de manera rápida. Esto es importante ya que esta verificación constituye un deber -establecido por ley- para la industria azucarera tucumana. Nosotros -dice el experto- realizamos un trabajo donde se observa con claridad la disminución de esas partículas mediante el monitoreo que venimos realizando en las últimas zafras, lo que ayudó a disminuir el impacto ambiental”, resaltó Golato.