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SUSTITUCIÓN DE COMBUSTIBLES PESADOS POR GAS NATURAL COMO UNA MEDIDA DE ECOEFICIENCIA EN EL SECTOR INDUSTRIAL DEL VALLE CAUCA Alumno: Chipana Ticona, Fabian Oswaldo Asignatura: Ecoeciencia Docente: Karla Mónica Valer Cerna Facultad de Ingeniería Ambiental Universidad Nacional de Ingeniería Av. Tupac Amaru, 210, Rímac - Lima, Perú

1. Presentación La ecoeciencia considerada como una estrategia que permita mejorar la presentación ambiental de las empresas e instituciones y al mismo tiempo generar ahorros económicos, es una gran herramienta que permite mejorar la productividad empresarial. Esta estrategia puede ser implementada de muchas formas, tales como: mejorar procesos productivos para reducir residuos, sustitución de insumos, establecer mejores diseños del producto para reducir la cantidad de insumos utilizados, entre otros. Este trabajo pretende revisar una acción llevada por parte de medianas y grandes empresas ubicadas en el Valle del Cauca y norte del Cauca para mejorar su productividad.

2. Objetivos 2.1. Objetivo General •

Analizar el proceso de sustitución de combustibles pesados por gas natural en los procesos productivos de medianas y grandes empresas ubicadas en el Valle del Cauca y norte del Cauca.

3. Dinámica del sector industrial en el valle del Cauca La economía del Valle del Cauca está caracterizada por el sector agrícola (caña de azúcar y café) e industrial (renerías de azúcar, petróleo y productos químicos) ha sido altamente afectada por la apertura económica externa.

Durante ese periodo muchas empresas del Valle tuvieron que suspender su producción o cambiar

su modo de operación, ya que no podían seguir compitiendo con los precios internacionales, por lo que tuvo que aparecer las actividades económicas terciarias como:

empresas de servicios, comercio e intermediación

nanciera. Debido a esto, el sector primario disminuyó en proporción, destacándose las actividades agrícolas, entre las cuales se destacan los cultivos de caña de azúcar, caña panelera, café, hortalizas, cereales (maíz, soya y sorgo) y cultivos frutales. En gran proporción los factores que han incidido en el estancamiento de este sector están asociados al incremento de los costos de producción, especialmente los referidos a los precios de algunos insumos agrarios controlados por grandes monopolios, tasas de intereses onerosas con el sector bancario y altos costos de la energía como el diésel y la energía eléctrica, los cuales están por encima del promedio nacional. Lo anterior mencionado fue motivo para aplicar prácticas ecoecientes e implementación de la reestructuración industrial, la cual es vista como un proceso que persigue la asignación eciente de recursos enfocándose en la maximización de los benecios o minimización del costo, a través de las técnicas de producción o sustitución de insumos.

4. Benecios del uso del gas natural El gas natural resulta el combustible más económico en términos de la energía entregada (pesos/MMBtu) a la caldera, lo que implica que el costo de generación de vapor se reduce utilizando este insumo. Los principales benecios observados son:

•

Produce una mejor combustión, ya que al estar en estado molecular sus componentes reaccionan de forma más completa con las moléculas de oxígeno.

• •

Requiere menos exceso de aire en el quemador,por lo que produce menos

CO2 .

Al no poseer compuestos de azufre resulta menos agresivo para las calderas, lo que se conlleva a un menor costo de mantenimiento para los ductos corroídos.

•

El aprovechamiento de la energía se hace más eciente, pues produce menos depósitos de hollín en los tubos y menores inquemados en la combustión, lo que genera menores pérdidas de energía en la chimenea son menores y se logra una mayor eciencia térmica en la caldera. 1

•

Se reducen el riesgo de derrame del combustible, ya que al no requerir almacenamiento su manejo se hace de manera más segura.

A pesar de todo lo mencionado, a pesar de que el gas natural constituye una fuente de energía limpia y segura, se deben tener en cuenta normas de seguridad en lo referente tanto a la manipulación como al mantenimiento de los equipos.

5. Análisis de emisiones La combustión de cualquier combustible fósil libera calor que se aprovecha en gran parte en la generación de vapor en las calderas. Los principales productos de la combustión son el CO (monóxido de carbono),

N Ox

(óxidode nitrógeno),

SO2

CO2

(dióxido de carbono),

H2 O (agua), CO2

(dióxido de azufre). De los anteriores gases, el

es considerado gas de efecto invernadero, mientras que los demás gases son considerados como contaminantes atmosféricos. La forma para medir el ritmo de emisión de un determinado contaminante durante una actividad concreta, o un proceso de producción industrial es mediante el cálculo del factor de emisión, el cual se expresa como el peso de contaminante emitido por la unidad de peso, volumen, energía o actividad, dependiendo del nivel escogido. El método de referencia, a nivel mundial, para estimar las emisiones de

CO2

asociadas a actividades

energéticas es propuesto por el IPCC ((Intergovernmental Panel on Climate Change).

6. Proceso de sustitución de combustible Mediante los estudios del IPCC se establecieron los factores de emisión de carbono por tipo de combustible, el cual resulta de la siguiente manera:

Cuadro 1: Factores de emisión de carbono por tipo de combustible Combustible

Estado

Factor de emisión (Kg C/JG)

Carbón

Sólido

26.8

Crudo de Petróleo

20.0

Diésel

22.2

Fuel Oil

Líquidos

21.1

Gasolina

18.9

Kerosene

19.5

Gas propano - GLP Gas

17.2

Gas Natural

15.3

Fuente: IPCC (1996). En el cuadro anterior, se puede observar que el gas natural es el combustible con menor factor de emisión de

CO2 ,

así como además de emisiones de chimenea de CO,

N Ox

y

SO2 .

Sin embargo, una de las variables más

importantes al momento de tomar la decisión de sustituir un combustible es su poder caloríco, el cual se dene como la energía que se desprende en la combustión completa de una unidad de masa, de materia o de volumen

3

de un combustible en una mezcla estequiométrica con aire. Para calcular la cantidad de metros cúbicos (m ) que se deben utilizar para reemplazar el combustible actual por gas natural se debe emplear la siguiente ecuación:

Cantidad en m3 de Gas Natural =

Poder Caloríco del Combustible Actual 1 pie3 1 m3 ∗ ∗ Unidad de medida utilizada 1000 Btu 35.31467 pie3

(1)

Por ejemplo, si se desea calcular la cantidad de gas natural que cubriría los requerimientos calorícos del petrodiésel (ACPM) la ecuación 1 se expresaría de la siguiente manera:

138000 Btu

1 galón de ACPM

∗

1 pie3 1 m3 = 3.91 m3 de Gas Natural ∗ 1000 Btu 35.31467 pie3

Por lo anterior, se puede concluir que 3.91

m3

3

de Gas Natural con un poder caloríco de 1000 Btu/m

podrían

reemplazar un galón de Petrodiésel con un poder caloríco de 138000 Btu/galón. Si se aplica la ecuación 1 con otros combustibles se obtendría la siguiente tabla: Al analizar la tabla

?? se podría decir que el reemplazo de cualquier combustible por el gas natural resultaría

en ahorro en volumen y por ende ahorro económico, esto se visibiliza en las tarifas, pero esto puede decirse que es algo simple, pues no se consideran otros ahorros por calentamiento de residuales, aditivos, mermas, bombeo o mantenimiento del sistema, cuando se utilizan los combustibles alternativos al gas natural.

2

Cuadro 2: Poder caloríco de los distintos combustibles Combustible

Unidad de medida

Poder caloríco

Petrodiésel

Btu/Galón

1.00

Bagazo

Btu/Tonelada

1.02

Carbón Mineral

Btu/Tonelada

1.08

Crudo

Btu/Galón

1.16

Energía Eléctrica

Btu/kWh

1.21

Fuel Oil

Btu/Galón

1.23

Gas Natural

3

Btu/m

1.72

GLP

Btu/Galón

2.08

Gasolina

Btu/Galón

3.70

Fuente: Gases de Occidente S.A. E.S.P.

7. Conclusiones •

Existen ventajas potenciales para los usuarios de calderas de vapor al acceder a un combustible como el gas natural, debido a la eciencia, bajo costo y la baja contaminación ambiental.

•

El costo inicial de la inversión, el costo de mantenimiento y la evaluación del riesgo de la exposición del personal son factores que diferencian el gas natural de otros combustibles.

Bibliografía Jiménez, A. E. R., y Salazar, C. J. P. (2016). El proceso de sustitución de combustibles pesados por gas natural en el sector industrial del valle del cauca y del cauca-colombia 2004-2012.

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Apuntes del CENES , 237266.