INFORME IE - - 2000

PERPAGE 5

REPBLICA DEL PER

PROYECTO ATN/ME-10711-PE FONAM/BID-FOMIN

CONSULTORA NACIONAL PARA LA ELABORACIN DE DIAGNSTICOS ENERGTICOS

EN LA PEQUEA Y MEDIANA EMPRESA (PYME)

FONDO NACIONAL DEL AMBIENTE

FONAM

INFORME FINALDIAGNSTICO ENERGTICO EN LA PLANTA DELAVINDUSTRIAS S.A.C.

LIMA, 13 DE ABRIL DEL 2010 I N D I C E

Pg.RESUMEN EJECUTIVO

41.0 INTRODUCCIN

81.1 Antecedentes

81.2 Objetivos

81.3 Metodologa de estudio

82.0 DESCRIPCIN DE LA EMPRESA

92.1 Datos generales

92.2 Organizacin

93.0 DESCRIPCIN DEL PROCESO PRODUCTIVO

113.1 Descripcin del servicio

113.2 Rgimen de operacin

113.3 Insumos utilizados

113.4 Productos obtenidos y volumen de produccin

113.5 Descripcin del proceso y diagrama de flujo

123.6 Descripcin de instalaciones trmicas

133.7 Descripcin de instalaciones elctricas

173.8 Layout de la planta

203.9 Nmero de trabajadores y empleados

204.0 LINEA BASE DE OPERACIN DEL SISTEMA ENERGTICO

214.1 Consumo de energticos y agua

214.2 Incidencia del consumo de energa en la empresa

244.3 Consumos especficos de energa por producto

254.4 Costo unitario de la energa consumida por producto

274.5 Evaluacin de los equipos consumidores de energa - Trmicos

294.6 Evaluacin de los equipos consumidores de energa - Elctricos

434.7 Antecedentes en temas energticos de la empresa

495.0 OPORTUNIDADES DE AHORRO Y EFICIENCIA ENERGTICA

515.1 Descripcin de las oportunidades de mejoras

515.1.1 Uso eficiente de energa trmica

515.1.2 Uso eficiente de energa elctrica

665.1.3 Aplicacin de produccin limpia

715.1.4 Administracin de los energticos 72

5.1.5 Uso de energas renovables

745.2 Oportunidades que deben ser profundizadas

745.3 Otras mejoras

746.0 COSTEO DE LOS EQUIPAMIENTOS PARA EL AHORRO DE ENERGA

767.0 ANLISIS ECONMICO DE OPORTUNIDADES DE AHORRO

778.0 PLAN DE IMPLEMENTACIN 829.0 REDUCCIN DE EMISIONES DE CO2

8310.0 ANALISIS ECONOMICO-FINANCIERO Y CREDITICIA DE LA EMPRESA 8511.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

89ANEXOS

92Anexo 1: Acta de visita

Anexo 2: Formato de levantamiento de datos

Anexo 3:

Fotocopias de recibos de gas, agua y electricidadAnexo 4:

Cotizaciones de equipos eficientes

Anexo 5:

Diagrama de distribucin de planta de la empresa

Anexo 6:

Diagrama unifilar de instalaciones elctricas.

Anexo 7:

Diagrama del distribucin de gas, aire comprimido y vaporAnexo 8:

Descripcin de equipos de medicin usados

Anexo 9: Tablas o salidas de mediciones realizadas

Anexo 10:Especificaciones tcnicas de las maquinarias

Anexo 11:Estados financieros de la empresa presentados a la SUNAT

Anexo 12:Reporte INFORMA de la empresaAnexo 13:Inventario de trampas de vapor

Anexo 14:Resultados del monitoreo de trampas de vapor

Anexo 15: Relacin de ingenieros que conforman el equipo de trabajoAnexo 16: Certificado de Habilidad del Consultor

Anexo 17: Diagramas Sankey de calderasAnexo 18:Balance de materia y energa en calderas Anexo 19: FotografasRESUMEN EJECUTIVOEl presente informe es el resultado del diagnstico energtico realizado en la empresa LAVINDUSTRIAS S.A.C. en los meses de enero y febrero del ao 2010, cuyo objetivo es identificar y cuantificar las oportunidades de mejoras energticas que permitan reducir el gasto en energa (combustible y electricidad) mediante el uso eficiente de la misma en planta.

LAVINDUSTRIAS S.A.C. es una empresa proveedora de soluciones textiles en el rubro del lavado y teido industrial de prendas de vestir. La planta tiene una capacidad de produccin de 54.8 TM/mes, siendo su rgimen de operacin de 1 turno/dia (12 horas), durante 6 dias/semana (lunes a sbado). Su consumo energtico en el ao 2009 fue de 479269 Sm3 de gas natural, 465 012 kWh de electricidad y 108664 m3 de agua.De acuerdo al anlisis trmico realizado en la planta, se ha encontrado el siguiente diagnstico:

Calderas de vapor:

Exceso de aire elevado y llama con combustin incompleta Capacidad de vapor reducida

Eficiencias ligeramente bajas con respecto al estndar

Lneas de vapor y condensado:

Lnea de insuficiente dimetro al rea Seca. Lnea de holgada en dimetro al rea Hmeda y Laboratorio. Tramos de tubera sin aislar

Se ha encontrado 44 trampas de vapor de las cuales 13 presentan fallas que ocasionan un uso ineficiente del vapor. Hay tambin 3 trampas que operan mal (fras) y otras 3 que estn fuera de servicio.

Usuarios de vapor:

Operacin simultnea de lavadoras que conlleva picos excesivos de demanda de vapor. Aspiracin de aire hmedo en secadoras, lo cual retarda el tiempo de secado en las mquinas con mayor consumo de vapor.

Tinas de calentamiento con tubos mal orientados que ocasionan prdidas de vapor.

Sistema ablandamiento de agua:

Exceso de adicin de sal para preparar la salmuera.

Con respecto a las instalaciones elctricas, se ha encontrado el siguiente diagnstico: Hay meses en que la empresa es calificada como Presente en Punta, pagando un mayor precio por la energa elctrica. Fugas de aire comprimido en la red que ocasiona mayor consumo elctrico en motores de compresores. Excesivo consumo de energa en bombeo de agua a lavadoras. Pago de energa reactiva.

En los Cuadros A y B se incluyen las principales mejoras propuestas en el presente Diagnstico Energtico. De acuerdo a dichos cuadros es posible lograr un ahorro de 97701 sm3/ao de gas natural (20.5% del consumo del 2009) y 12854 kWh/ao de electricidad (3% ahorro) que significan en conjunto cerca de 27000 US$/ao de ahorro en facturacin de energa. Las inversiones a efectuar son en total de unos US$ 16300, teniendo la mayora perodos de retorno cortos. Se ha determinado tambin que la reduccin del consumo de energa en la planta por la implementacin de las mejoras, implicar tambin una reduccin de las emisiones de CO2 en 192.7 t/ao.

En el Prediagnstico Energtico elaborado en el 2009 se haba previsto en forma preliminar otras mejoras como la implementacin de economizadores, sistema de control automtico de combustin y de purgas, as como la recuperacin de calor de los efluentes de lavadoras; pero se ha encontrado en el presente diagnstico que los ahorros no pagan las inversiones a efectuar para dichas mejoras, debido en parte a la baja de produccin y al consumo energtico respectivo del ao 2009 con respecto al 2008 en el cual se haba basado el prediagnstico.Para la implementacin de las mejoras propuestas se priorizar las mejoras de rpida ejecucin, menor inversin y mayor rentabilidad. Las mejoras que requieren cierta inversin y que tienen perodos de pago (payback) relativamente mayores, debern ser desarrolladas mediante un estudio de ingeniera de detalle para materializar su implementacin, requiriendo de ser necesario el financiamiento necesario.

En lo concerniente a los aspectos econmicos y financieros de LAVINDUSTRIAS se concluye que la empresa presenta una solvencia financiera que esta en el termino alto de empresas similares, contando un capital de trabajo positivo en los periodos anteriores y con proyeccin a mantenerlo, dado que el agente exgeno de la crisis financiera que afecto a las importaciones textiles est superada. Asimismo la situacin crediticia de la empresa esta calificada por INFORMA como Normal.

Cuadro A Resumen de mejoras energticas en la planta de Lavindustrias S.A.C.(Instalaciones Trmicas)MejoraAhorrosInversin / Gastos anualesRetorno

Inversin (Aos)VAN

(US$)TIR

( % )

Sm3/ao%US$/aoConceptoUS$US$/ao

Mejora del control del exceso de aire en calderas de vapor7189

1.51643Manmetro en lnea de gas al quemador.

Mantenimiento peridico sistema de combustin.

Ajustes trimestrales de combustin180C.Op.

8000.14130469

Incremento de la capacidad de vapor de las calderas y reduccin de presin19170.4438Mantenimiento y verificacin de componentes del sistema de combustin.

Setear presostatos (90/110 psi)S.I.C.Op.---

Aislamiento de tuberas de vapor desnudas38300.8875Instalacin de 18m de aislamiento de lana de vidrio 1.5 esp.500-0.64008175

Aislamiento de tuberas de condensado desnudas23310.5533Instalacin de aislamiento de lana de vidrio 1.5 esp. en tuberas condensado1200-2.3164243

Reemplazo de trampas de vapor defectuosas5550011.612686Adquisicin de 14 trampas de vapor70005000.655781174

Mejora de la operatividad de secadora 112720.3290Completar tubos en serpentn de vapor, elevar la salida de aire hmedo800502.850728

Reubicacin del ducto de aire hmedo en secadoras 3, 4, 536890.8843Instalacin de ducto comn hacia el exterior20001002.4199636

Recuperacin del calor del aire de enfriamiento de los compresores219734.65022Ducteria, ventilador y compuertas24742960.521848191

Total9770120.52233014154

NOTA: El ahorro en porcentaje est referido a un consumo anual (ao 2009) de Gas Natural (479269 Sm3/ao), a un costo de 0.64 sol/Sm3 = 0.23 US$/Sm3 ( T.C.: 1 US$ = S/.2.8)

Cuadro B Resumen de mejoras energticas en la planta de Lavindustrias S.A.C.(Instalaciones Elctricas)No.RecomendacinAhorro energa (kWh/ao)Ahorro

(%)Ahorro econmico (US$/ao)Inversin

(US$)Retorno

Inversin (Aos)VAN

(US$)TIR

( % )

1Uso de variadores de velocidad en bombas de agua61041.358021423.77143.7

2Optimizacin del uso de aire comprimido77501.7641----

3Mejora del factor de potencia--1071----

4Mejora del factor de calificacin tarifaria--2760----

T O T A L128543.050522142---

Nota:

El consumo anual de energa elctrica de la planta es 465 012 kWh (ao 2009)El costo promedio de compra de energa es de 0.095 US$/kWh.

( T.C.: 1 US$ = S/.2.8)1.0 INTRODUCCIN

1.1 ANTECEDENTESEl Fondo Nacional del Ambiente FONAM y el Banco Interamericano de Desarrollo BID, han suscrito un convenio para promover las oportunidades de mercado para las energas limpias y la eficiencia energtica en el Per, en las Pequeas y Medianas Empresas PYMEs del pas, crendose en el FONAM el Proyecto de Promocin de Oportunidades de Mercado para las Energas Limpias y Eficiencia Energtica en el Per para la ejecucin de las actividades identificadas en el mencionado convenio.

En Febrero de 2009 el FONAM realiz una visita tcnica a la planta de Lavindustrias S.A. para recopilar informacin tcnica bsica que permitiera definir si la planta cumple con los criterios de elegibilidad para incluirla en el Proyecto, lo que fue factible.

En marzo del 2009 se realiz un Prediagnstico Energtico de la planta de Lavindustrias S.A., estudio que identific una serie de oportunidades de mejoras energticas y ahorros importantes para la empresa.

En enero del 2010 se inici el Diagnstico Energtico de la planta en donde se recopilo toda la informacin necesaria para la realizacin del estudio en coordinacin con el Ing. Jorge ColmenaresJefe Dpto. Mantenimiento, luego de lo cual se procedi al trabajo de gabinete, dando lugar a la elaboracin del presente informe.

1.2 OBJETIVOSSon objetivos del presente estudio analizar las posibilidades, en forma definitiva, de mejorar la eficiencia energtica en las diferentes instalaciones de la planta para reducir el gasto en energa (combustible y electricidad) mediante el uso eficiente de los mismos en planta, de tal manera de reducir costos operativos en Lavindustrias S.A. sin disminuir la cantidad y calidad de los productos elaborados, y ser ms competitivos en el mercado.

1.3 METODOLOGA DE ESTUDIOEl presente estudio se ha realizado en dos fases definidas: campo y gabinete.

En la fase de campo se realiz un reconocimiento de planta en general y de las instalaciones a estudiar en particular, lo cual comprendi el Laboratorio, Area Hmeda (teido, lavado), Area Seca y efectos especiales. Se realiz un estudio de los modos de operacin de las instalaciones de inters, se realizaron entrevistas con el personal de operacin de la planta, se recopil informacin tcnica pertinente para el estudio.

En gabinete se procedi a procesar la informacin recopilada en campo, se realizaron los anlisis energticos preliminares de las instalaciones de inters, la aplicacin de mejoras para el ahorro de energa y reduccin de costos operativos, as como la factibilidad tcnica y econmica de las mismas y por ltimo se elabor el presente informe que contiene los resultados, conclusiones y recomendaciones a que se ha llegado.

2.0 DATOS DE LA EMPRESA2.1 DATOS GENERALESLAVINDUSTRIAS S.A.C. es una empresa proveedora de soluciones textiles en el rubro del lavado y teido industrial de prendas de vestir.

Los datos generales de la empresa son:

Razn social:

LAVINDUSTRIAS S.A.C.

Numero de RUC:

20100372712Direccin:

Av. Nicolas Arriola Nro. 2908, San Luis, Lima, PerTelfono:

3261000

Fax:

3265007

Representante Legal: Sr. Jonathan StoneContacto:

Ing. Jorge Colmenares Jefe Dpto. MantenimientoActividad CIUU:

93016Inicio Actividades:

27 de Enero de 1993

La planta se ubica en un terreno de 1400 m2 con una capacidad de produccin de 54.8 TM/mes, siendo su rgimen de operacin de 1 turno/dia (12 horas), durante 6 dias/semana (lunes a sbado).

2.2 ORGANIZACINSe adjunta organigrama de la organizacin. La gestin de la energa est a cargo del Departamento de Mantenimiento, que reporta a la Gerencia de Planta, la que a su vez reporta a la Gerencia General.

ORGANIGRAMA DE LAVINDUSTRIAS S.A.C.

3.0 DESCRIPCIN DEL PROCESO PRODUCTIVO3.1 DESCRIPCIN DEL SERVICIOLAVINDUSTRIAS S.A.C. provee servicios de lavado, teido industrial y efectos especiales a prendas de vestir de empresas de confeccin textil que requieran dichos servicios.

Teidos:

Mediante el proceso de teido se aplica a las prendas colores a la eleccin del cliente, ya sean estos directos, reactivos, pigmentos o teidos alternativos.

Lavado de prendas:

A travs del proceso de lavado se aplican a las prendas efectos de encogido, suavidad y/o desgaste.

Efectos especiales:

A travs de una amplia gama de tcnicas se aplican a las prendas vistosos y exclusivos efectos de acabado, los cuales son realizados manualmente prenda por prenda.

3.2 REGIMEN DE OPERACIN

La planta tiene un rgimen de operacin de 12 horas por da, de Lunes a Sbado.

3.3 INSUMOS UTILIZADOS

Los principales insumos de proceso son:

Prendas de algodn (proveniente de los clientes).

Productos qumicos diversos para teido y otros efectos en las prendas de algodn.

Agua.

Sal para regeneracin de resina de ablandamiento de agua.

Combustible gas (para generacin de vapor en calderas).

Electricidad (para accionamiento de motores).3.4 PRODUCTOS OBTENIDOS Y VOLUMEN DE PRODUCCINEn el Cuadro N 3.1 se muestra la produccin del ao 2009, es decir la cantidad de prendas procesadas en la planta.Cuadro N 3.1

Produccin de Lavindustrias S.A. Ao 2009MesPrendas procesadas

(kilos)

Enero20000

Febrero22000

Marzo20000

Abril18000

Mayo19000

Junio25000

Julio26000

Agosto25000

Septiembre21000

Octubre31000

Noviembre37000

Diciembre42000

Lavindustrias S.A. tiene un nivel de ventas de 7 millones de soles por ao. 3.5 DESCRIPCIN DEL PROCESO Y DIAGRAMA DE FLUJOLAVINDUSTRIAS SA brinda servicios de teido, lavado, pigmentado y acabado final para prendas de vestir elaborado por los confeccionistas.

Por lo general el proceso sigue la siguiente secuencia:

1. Se realizan pruebas de color y tonalidades que el cliente requiere para las prendas de vestir que va ha encargar a LAVINDUSTRIAS SA. Estas pruebas se realiza en el rea de Laboratorio, utilizando productos qumicos y calentamientos intermitentes de 60 a 90 C .2. Una ves aprobado el color y la tonalidad por el cliente, el lote de prendas de vestir pasa a la Zona Hmeda. Las mquinas lavadoras se encargan de dar el color y tonalidad a las prendas de vestir mediante cargas de 50 a 75 kg. Las lavadoras operan durante 4,5 horas aproximadamente sometiendo a calentamientos intermitentes de 40 a 90 C hasta alcanzar el color requerido.3. Las prendas hmedas del anterior proceso pasan luego a la Zona Seca donde las mquinas secadoras entregarn el producto final, siguiendo un proceso de secado de 1 hora y 10 minutos aproximadamente a 70 C.4. Algunos procesos requieren tratamientos especiales adicionales, si este el caso las prendas pasan a la Zona de Efectos Especiales en el 3 Piso de la planta.

Para desarrollar todo el proceso productivo se requiere de energa trmica de calefaccin, pues es necesario el calentamiento de fluidos en el servicio de teido. El calor necesario para el proceso se obtiene de un sistema de suministro de vapor instalado en toda la planta. De este modo dos generadores de vapor o calderos son los encargados de entregar vapor caliente al sistema, y este a su vez lo distribuye llevando el calor del vapor hasta la misma mquina usuaria.A grandes rasgos el proceso de produccin de la planta se realiza segn lo indicado en el diagrama de flujo de la Figura N 3.1.3.6 DESCRIPCIN DE INSTALACIONES TERMICASDe acuerdo a las diferentes reas de proceso y servicios auxiliares, la planta cuenta con los siguientes equipos de consumo de energa:

a) Laboratorio

06 lavadoras Milnor

Volumen agua: 60 litros

Temperatura bao: 90C mximo (10 a 20 minutos calentamiento)

Medio calefaccin: inyeccin directa de vapor a 60 psi

02 lavadoras Colombiana

Volumen agua: 15 litros

Temperatura bao: 90C mximo

Medio calefaccin: inyeccin directa de vapor a 100 psi

01 secadora Cisell

Capacidad: 20 libras

Medio calefaccin: vapor a 60 psi mediante dos serpentines

b) Area hmeda

09 lavadoras y centrfugas (Mquinas N 4 a 12) marca Braun

Capacidad: 285 kg

Volumen agua: 1400 litros

Temperatura bao: 90C mximo (15 minutos calentamiento)

Medio calefaccin: inyeccin directa de vapor a 100 psi

03 lavadoras (Mquina N 1 marca Braun, Mquinas N 2 y 3 marca Troy)

Volumen agua: 1300 litros

Temperatura bao: 90C mximo (15 minutos calentamiento)

Medio calefaccin: inyeccin directa de vapor a 100 psi

Figura N 3.1Diagrama de flujo de procesos en Lavindustria S.A.

c) Area seca

05 secadoras (Mquinas N 3 a 7) marca Challenge

Capacidad: 200 Lb

Medio calefaccin: serpentin de vapor a 100 psi

01 secadora (Mquina N 1) marca Challenge

Capacidad: 400 Lb

Medio calefaccin: serpentin de vapor a 100 psi

01 secadora (Mquina N 2) marca Norman

Capacidad: 600 Lb

Medio calefaccin: serpentin de vapor a 100 psi

01 secadora de muestras marca Cisell

Capacidad: 20 Lb

Medio calefaccin: serpentin de vapor a 100 psi

d) Efectos especiales

03 tinas rectangulares de calentamiento de agua Volumen agua: 0.73 m3 Temperatura bao: 75C (15 minutos calentamiento)

Medio calefaccin: inyeccin directa de vapor a 100 psi

01 horno de burnout a GLP

e) Servicios auxiliares

La planta cuenta con los siguientes servicios auxiliares: 01 Caldera marca Distral (Caldera N 1)

Capacidad:300BHP

Modelo: 3H-10B9-300-100

Serie: 6630002

Ao fabricacin:1989

Presin mxima:150PSI

Presin trabajo110PSI

Superficie de calentamiento:1505 pie2Quemador Webster

ModeloHDSC

Capacidad: 12600MBTU/H 01 Caldera marca Orr&Sembower Inc (Caldera N2)

Capacidad:300BHP

Capacidad: calorifica10042500BTU/H

Modelo :3G

Serie:6630002

Ao Fabricacin:1966

Presin maxima:150PSI

Presin trabajo:110PSI

Caudal gas:12060 pie3/h (341.5 m3/h) Superficie de calentamiento:1500 pie2Quemador marca Gordon Piatt

Modelo: S14.1G-75

Capacidad:11550MBTU/H mximo Sistema de ablandamiento de agua mediante 02 columnas con resinas de intercambio inico ciclo sdico.

02 compresores de aire marca Sullair de 116 CFM c/u, presin trabajo 100 psi.

02 tanques de agua dura subterrneos (48 y 86 m3)

Sistema de distribucin de vaporLa distribucin de vapor de LAVINDUSTRIA S.A. se realiza mediante una red tuberas areas aisladas en su mayor parte que llegan a cada rea o zona de procesamiento y su respectiva maquinaria.

Debido al crecimiento y ampliacin de las reas, se hizo necesario instalar un manifold de distribucin de vapor con tres salidas: uno para la Zona Seca, otra para la Zona Hmeda y Laboratorio, y un tercero para Efectos Especiales. Hay dos colectores principales (manifold) de 8 pulgadas de dimetro, uno en el rea de calderos que recibe vapor de los dos calderos a 120 psi, el otro colector se encuentra en el tercer piso y distribuye vapor en la Zona de Efectos Especiales. El colector de la zona de calderos distribuye vapor al Laboratorio, Zona Seca y Zona Hmeda.

La presin de distribucin de vapor se realiza de la siguiente manera:

Presin de generacin en calderas 120 psi (8,3 bar)

Presin de ingreso a mquinas del Laboratorio 80 psi (5,5 bar)

Presin para calentamiento de planchadoras 60 psi (4,1 bar)

Presin para calentamiento Lavadoras 115 psi (8 bar)

Presin para vaporizado de tela 115 psi ( 8 bar)

Presin de calentamiento de Secadoras 115 psi (8 bar).

Del manifold de las calderas 1 y 2 salen las siguientes lneas de distribucin:

Una lnea de 4 de dimetro que alimenta vapor a la Zona Seca donde se ubican las mquinas secadoras, planchas y vaporizador.

Una lnea de 3 de dimetro para alimentar a las mquinas lavadoras del Laboratorio y las lavadoras de la Zona Hmeda.

Una lnea de 3 de dimetro que suministra vapor al manifold del tercer nivel conocido como Zona de Efectos Especiales. Del manifold se distribuye vapor por una lnea de 2 a dos tinas de lavado y otros para usos manuales.

La recuperacin del condensado se realiza mediante 2 lneas que llevan el lquido hacia el tanque de condensado ubicado a la espalda de los calderos. Estas lneas son:

Una tubera de 2 de dimetro que recoge condensado de las mquinas de la Zona Seca y Zona Hmeda.

Una tubera de 1 de dimetro que recoge condensado del tercer piso Zona de Efectos Especiales.

Una tubera 1 de dimetro que recoge condensado de la secadora del laboratorio, y lo deriva a la alcantarilla.

En el ANEXO 7 se incluye un plano que muestra el sistema de distribucin de vapor y retorno de condensado de LAVINDUSTRIAS S.A.

El recorrido de la troncal principal de vapor es en nivel alto con un dimetro de 4 y ramificaciones de 3 y 2 hasta la zona de cada mquina, luego el descenso vertical con tubos de 2 a 1 hasta las mquinas usuarias de vapor. El retorno de condensado es tambin por nivel alto y mediante la misma presin de vapor antes de las trampas.

El material del aislamiento de tuberas en general es de lana de vidrio, recubierto con proteccin metlica.

3.7 DESCRIPCIN DE INSTALACIONES ELCTRICASLAVINDUSTRIAS, compra energa en el nivel de media tensin, para lo cual cuenta con una subestacin elctrica con una potencia nominal de 250 kVA (no se tuvo acceso a la placa de datos nominales del transformador), cuya relacin de transformacin de tensin es de 10/0.220 kV.

Para medir los parmetros elctricos de la planta, en la subestacin se tiene instalado un medidor electrnico marca LOVATO, los parmetros que registra el medidor son:

Energa activa (kWh)

Energa reactiva (kVARh)

Potencia activa (kW)

Potencia reactiva (kVAR)

Factor de potencia

Tensin (voltios)

Corriente (amperios)

Es importante sealar que este medidor solo mide parmetros elctricos instantneos, es decir no tiene capacidad de almacenamiento de los valores que registra.

Desde la subestacin se distribuye la energa a toda la planta, no se cuenta con un tablero general de distribucin, por lo que los circuitos de alimentacin van directos a los subtableros de la planta. En el ANEXO 6 se muestra el diagrama unifilar elctrico proporcionado por el personal tcnico de LAVINDUSTRIAS.

La tensin de servicio para las lavadoras (rea Hmeda) es de 440 voltios, para lo cual se tiene instalado un transformador elevador de 150 kVA con relacin de transformacin de 220 / 440 voltios. Las dems reas la tensin de servicio es de 220 voltios.

Para la compensacin de energa reactiva, se tiene instalado un sistema automtico de compensacin reactiva, de las siguientes caractersticas:

Cuadro N 3.2Caractersticas del banco de condensador

CaractersticasPotencia

(kVAR)Tensin

(Voltios)Corriente (*)

(Amperios)

Tipo bancoAutomtico

ControladorMarca FRAKO

N de pasos7 pasos

Condensadores:Marca ABB

Condensador 12524060

Condensador 22924070

Condensador 31524036

Condensador 41524036

Condensador 5724017

Condensador 61024024

Total101

(*): La corriente ha sido calculada en base a la potencia y tensin nominal.

3.7.1 Equipos instaladosDurante los trabajos de campo, se realiz un inventario de los equipos que intervienen en el proceso, cuyas caractersticas nominales se muestran en el siguiente cuadro:

Cuadro N 3.3Equipos de fuerzaEquipoPotencia

(HP)Tensin

(V)Corriente

(A)RPM

Compresor 130.0220721755

Compresor 230.0220741755

Compresor 315.0220431750

Bomba agua dura 17.52203500

Bomba agua dura 215.0220411160

Bomba agua blanda7.5220231740

Bomba ablandador 14.0220113450

Bomba ablandador 23.022092915

Calderas:

Bomba 112.5220361750

Bomba212.0220311750

Ventilador 17.522017.63450

Ventilador 27.5220183450

Comentarios: Los compresores 1 y 2, operan alternadamente, es decir segn la informacin proporcionada, cada compresor opera una semana cada uno, aproximadamente de 12 a 15 horas diarias. Existe procesos en la planta, que obliga a operar 2 compresores en forma simultnea, esta operacin es espordica y de corto tiempo.El sistema de generacin de aire comprimido cuenta con un secador mediante refrigeracin, el cual est instalado despus de los compresores. La distribucin de aire hacia los distintos usuarios se realiza a travs de tuberas de acero, la distribucin es del tipo radial, la planta no cuenta con tanque pulmn. En el ANEXO 7 se adjunto el diagrama del sistema de distribucin de aire a la planta. Para la distribucin de agua dura para proceso, se utiliza normalmente la bomba de agua dura 1, la bomba opera de lunes a sbado ms de 12 a 15 horas diarias en forma continua.

Al igual que la bomba de agua dura, la bomba de agua blanda tambin opera ms de 12 horas diarias en forma continua.

Cuadro N 3.4

Mquinas de procesoEquipoPotencia

(HP)Tensin

(V)Corriente

(A)RPM

Secadora 1

Canasto5.022016.61165

Secadora 2

Canasto 3.0220151750

Ventilador21.0220741800

Secadora 3

Canasto3.022012.91165

Ventilador10.0220253505

Secadora 4

Canasto5.022010.21140

Ventilador10.022025.43500

Secadora 5

Canasto7.522011.93750

Ventilador3.022012.91165

Secadora 6

Canasto7.5220213560

Ventilador3.022012.91165

Secadora nueva

Canasto3.02201175

Ventilador10.0220253500

Lavadora (4 al 12)

Motor lavadora22015.81200

Extractor20.0460241750

Motor Hidrulico5.04606.51730

Mquina KROMA 13.622010.81720

Mquina KROMA 23.02201720

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Los procesos de lavados, teidos y secado son procesos tipo batch, estos duran de acuerdo al tipo de producto a procesar. Los motores de las lavadoras cuentan con variadores de velocidad, con lo cual la velocidad es variada de acuerdo al tipo de producto y proceso a realizar.

3.7.2 IluminacinPara la iluminacin en la planta, se tienen instalados lmparas fluorescentes y lmparas de vapor de mercurio.

Las lmparas de vapor de mercurio se encuentran instalados en las zonas: hmeda, seca y calderos, existen instalado seis lmparas de 200 W y dos lmparas de 400 W. Durante el da estas lmparas se apagan, es decir para la iluminacin en la planta aprovechan la iluminacin natural, las lmparas de mercurio son encendidas a partir de las 17:00 horas.

Por otro lado, existen instalados lmparas fluorescentes de 36 W y lmparas fluorescentes de 40 W, a medida que las lmparas de 40 W agotan su vida til, la reemplazan por lmparas de 36 W. En total, segn el inventario existe instalados 220 lmparas fluorescentes, en su mayora son lmparas de 36 W.

Los ambientes donde se utilizan las lmparas fluorescentes son: oficinas, laboratorio, almacenes y en la zona de control de calidad. En estas zonas por el tipo de actividades que se desarrollan en cada rea, las lmparas estn encendidas todo el da, existen otras reas en que las lmparas fluorescentes permanecen apagados durante el da.

3.7.3 Aire acondicionadoEn la planta tienen instalados equipos de aire acondicionado, un equipo tipo ventana instalado en la zona de recepcin, la cual es encendida cuando hay reuniones, otro equipo tipo Split para el laboratorio, que por sus caractersticas de operacin se requiere tener una temperatura adecuada.

3.8 LAYOUT DE PLANTALas areas de Laboratorio, Area Humeda y Area Seca se encuentran en la primera planta; mientras que el Area Efectos Especiales se encuentra en la tercera planta. Ver Plano de distribucin de planta en el ANEXO 5.3.9 NMERO DE TRABAJADORES Y EMPLEADOSEn la planta trabajan 31 empleados y 84 obreros, haciendo un total de 115 personas.4.0 LINEA BASE DE OPERACIN DEL SISTEMA ENERGTICO

4.1 CONSUMO DE ENERGTICOS Y AGUAEn el Cuadro N 4.1 se muestra el consumo de energa y agua, as como la produccin del ao 2009 de la planta.

Cuadro N 4.1

Consumo de energticos y produccin de Lavindustrias S.A. - 2009Mes

FacturadoAgua

(m3)Electricidad

(kWh)Gas Natural(sm3)Prendas procesadas

(kilos)

Enero12942342165183220000

Febrero7226379003366622000

Marzo8486341043630720000

Abril7073342403442618000

Mayo7161340603768419000

Junio7625436883754725000

Julio6317408244267826000

Agosto11849380804016625000

Septiembre10216307003930221000

Octubre5752432683719831000

Noviembre11534422883625637000

Diciembre12483516445220742000

TOTAL108664465012479269306000

Fuente: Lavindustrias S.A.Tarifaria elctrica contratada:LAVINDUSTIRAS, compra energa y potencia a la empresa elctrica Luz del Sur, con la siguiente opcin tarifaria:

Opcin tarifaria

: MT3

Tensin de suministro

: 10 kV

Potencia contratada

: 230 kW

Modalidad de facturacin: Variable

Calificacin tarifaria

: Mensual

Estadstica de consumo de electricidad y potencia:En el siguiente cuadro, se muestra la estadstica de consumo de potencia y energa correspondiente al ao 2009.

Cuadro N 4.2

Consumo de potencia y energa elctrica

Del cuadro, observamos lo siguiente:

Por los niveles de consumo de potencia en horas punta y fuera de punta, la opcin tarifaria contratada actual es la adecuada.

Las demandas ledas mensuales son similares en la mayora de los meses. Siendo el promedio de horas punta de 141.4 kW y en horas fuera de punta 150.8 kW.

El promedio mensual del consumo de energa activa del periodo 2009 fue 38751 kWh, siendo el consumo anual de 465012 kWh. A partir del mes de octubre se incremento el consumo de energa.

Al suministro elctrico le facturan por concepto de energa reactiva, debido a que el factor de potencia del suministro oscila entres 0.88 y 0.92 inductivo, siendo el promedio del periodo analizado de 0.91 inductivo. Para que al suministro elctrico no le facturen por concepto de energa reactiva, el factor de potencia debe ser superior a 0.97 inductivo.

El costo promedio de compra de energa promedio del periodo analizado es de 0.266 Sol/kWh (0.092 US$/kWh); en el mes de junio de 2009, se registro el menor valor 0.239 Sol/kWh (0.082 US$/kWh).

El pago mensual promedio para el ao 2009 por consumo de energa es de S/. 10292, siendo el pago anual S/. 123 504. Estos costos no incluyen el IGV.

Calificacin tarifaria:En la opcin tarifaria MT3, para la facturacin de la potencia de generacin y por uso de redes de distribucin, el suministro elctrico tiene una calificacin tarifaria mensual, es decir puede ser calificado como cliente presente en punta o cliente fuera de punta.

Segn norma de opciones tarifarias Resolucin OSINERGMIN N 182-2009-OS-CD, el factor de calificacin tarifaria se determina mediante la siguiente relacin:

EA HP mes: Energa activa consumida en horas punta del mes

M.D. leda mes: Mxima demanda leda del mes

# HP mes: Nmero de horas punta del mes

Si el factor de calificacin tarifaria es 0.5, el cliente es considerado como cliente presente en punta.

Si el factor de calificacin tarifaria es < 0.5, el cliente es considerado como cliente fuera de punta.

La calificacin del usuario ser efectuada por la concesionaria segn el grado de utilizacin de la potencia en horas de punta o fuera de punta del usuario.

La diferencia se ser un cliente presente en punta o fuera de punta, est en el costo de la potencia de generacin, tal como se puede mostrar en el siguiente cuadro:

Cuadro N 4.3Costos de potencia por tipo de calificacin tarifaria.CargosCalificacin Tarifaria

Cliente Presente en PuntaCliente Fuera de Punta

Potencia de Generacin24.05 S/./kW-mes14.81 S/./kW-mes

Potencia por uso de redes de distribucin9.27 S/./kW-mes9.51 S/./kW-mes

Un cliente calificado como cliente fuera de punta tiene un precio menor de potencia de generacin respecto a un cliente calificado como cliente presente en punta.

En el Cuadro N 4.4 se muestra la calificacin mensual realizada por la empresa elctrica:

Del cuadro anterior podemos notar que para los meses de julio, agosto, octubre, noviembre y diciembre de 2009, el suministro fue calificado como cliente presente en punta.

El factor de calificacin para los meses en que el suministro fue calificado como cliente presente punta oscilo entre 0.51 a 0.63, valor cercano a 0.50 para ser calificado como cliente fuera de punta.

Tal como se mencion anteriormente, en los meses en que el suministro elctrico fue calificado como cliente punta, se pago ms por el costo de la potencia de generacin.

Cuadro N 4.4

Calificacin tarifariaMesesDemanda LedaE.A. (kWh)# Das de# Das Feriados y# HPC. T.

HPHFPHPFacturacinDomingosmesFactor

ene-09150.8158.4552831.004.01350.26FP

feb-09128.4150.2750831.005.01300.38FP

mar-09139.6150.0816428.004.01200.45FP

abr-09134.4140.8902031.005.01300.49FP

may-09133.6148.0779230.006.01200.44FP

jun-09139.2157.61054831.004.01350.50FP

jul-09149.2153.6987230.005.01250.51PP

ago-09136.8150.0914031.007.01200.51PP

sep-09140.4144.8682031.004.01350.34FP

oct-09146.4158.41033230.006.01200.52PP

nov-09145.2143.61140431.005.01300.60PP

dic-09152.4154.41206430.005.01250.63PP

Promedio141.4150.89016

HP: Horas punta HFP: Horas fuera de punta E.A.: Energa activa

# HP: Nmero de horas punta mes C.T.: Calificacin tarifaria

4.2 INCIDENCIA DEL CONSUMO DE ENERGA EN LA EMPRESALos gastos en agua y energa (2009) en la planta representan un total de 796838 sol/ao desglosados de la siguiente manera: Electricidad:

123500 soles (15.5%) Gas natural:

331067 soles (41.5%) Agua:

342271 soles (43.0%)La incidencia de dichos gastos con respecto a las ventas anuales de la empresa (aprox. 7000000 sol/ao) representa:

Incidencia energticos = 796838 / 7000000 x 100 = 11.4 %

4.3 CONSUMOS ESPECFICOS DE ENERGA POR PRODUCTOEn el Cuadro N 4.5 se muestra el consumo especfico de energticos en la planta, lo cual se grafica en las Figuras N 4.1 a 4.3. Se observa que cuando la produccin es alta (noviembre, diciembre) el consumo especfico baja a un mnimo, en cambio cuando la produccin es baja (enero, febrero) el consumo especfico se eleva.Cuadro N 4.5Consumo especfico de energticos de Lavindustrias S.A. - 2009Mes

FacturadoPrendas procesadas

(kilos)Agua

(m3agua/kg)Electricidad

(kWh/kg)Gas Natural

(sm3/kg)

Enero200000.651.712.59

Febrero220000.331.721.53

Marzo200000.421.711.82

Abril180000.391.901.91

Mayo190000.381.791.98

Junio250000.311.751.50

Julio260000.241.571.64

Agosto250000.471.521.61

Septiembre210000.491.461.87

Octubre310000.191.401.20

Noviembre370000.311.140.98

Diciembre420000.301.231.24

Figura N 4.1Consumo especifico de agua en Lavindustrias S.A.

Figura N 4.2

Consumo especifico de Electricidad en Lavindustrias S.A.

Figura N 4.3

Consumo especifico de gas natural en Lavindustrias S.A.

4.4 COSTO UNITARIO DE LA ENERGA CONSUMIDA POR PRODUCTOA continuacin se presentan los costos de los energticos consumidos en las instalaciones de Lavindustrias S.A., segn los valores incluidos en su facturacin del mes de diciembre 2009 (incluye IGV).

a) Gas natural

Es abastecido por CALIDDA:

Suministro:

104245Tipo tarifa:

Regulado

Tipo usuario:

Regulado

Poder calorfico superior:0.0405113 GJ/sm3 (9620 kcal/sm3 40.24 x 10-6 TJ/s m3)Costo:

0.64 Sol/Sm3b) AguaEs abastecido de los pozos existentes al interior de la planta y facturado por SEDAPAL:

Suministro:

2400360-0Tipo tarifa:

Industrial

Costo:

3.15 Sol/m3c) Electricidad

Es abastecido por LUZ DEL SUR:

Suministro:

573222

Tipo tarifa:

MT3

Potencia conectada: 230 kW

Costo:

0.266 Sol/kWh En base a la produccin y consumos de energticos del ao 2009 (ver Cuadro N 4.1) y los costos de agua y energa antes mencionados, se determina que el costo unitario de la energa consumida por producto es tal como se muestra en el Cuadro N 4.6.

Cuadro N 4.6Costo unitario de la energa por productoAgua

(sol/kg)Electricidad

(sol/kg)Gas Natural

(sol/kg)

1.120.401.00

d) Vapor

Para el clculo del costo de vapor es necesario contar con informacin de consumo de combustible en las calderas y costos asociados a mano de obra, electricidad, sal para ablandamiento del agua, mantenimiento, depreciacin de equipos, aditivos, etc. Dado que esta informacin no se cuenta, se ha estimado el costo del vapor asumiendo lo siguiente:

Rendimiento de calderas = 13 kg/Sm3

Incidencia de la energa en el costo del vapor = 80% (asumido)

Costo gas natural = 0.64 sol/Sm3Luego:

Costo vapor = 0.64 / 13 x 100/80 x 1000

Costo vapor = 61.5 Sol/tonelada

Costo vapor = 22 US$/tonelada (1 US$ = 2.8 Sol)

4.5 EVALUACIN DE EQUIPOS CONSUMIDORES DE ENERGA - TRMICOSA continuacin se describe los resultados de la evaluacin de los diferentes equipos e instalaciones energticas correspondiente al diagnstico energtico de la planta de Lavindustrias S.A. 4.5.1 Calderas de vapor

Se trata de calderas tipo pirotubular de 3 pasos con quemadores de gas natural de tipo modulante, que modulan el fogueo ya sea en forma automtica o manual, en funcin de la presin de vapor que est fijada entre 90 psi (mnimo) y 120 psi (mximo). Los quemadores cuentan con un sistema mecnico de varillas y levas que es posicionado por un modutrol para mantener una relacin aire-combustible (exceso de aire) ms o menos constante en todo el rango de fogueo del quemador. a) Estado de la Combustin

Se han evaluado los siguientes parmetros que resultan cruciales para un proceso de combustin y que influyen grandemente en la eficiencia trmica de una caldera.

Exceso de aire (reflejado por la concentracin de oxigeno de chimenea).

Temperatura de gases.

Opacidad de humos (reflejado por el Indice de Bacharach).

Color de la llama.

Asimismo se ha evaluado el modo de operacin de las calderas, que junto con la informacin anterior han permitido obtener un diagnstico completo de su eficiencia y rendimiento.

En los Cuadros N 4.7 y 4.8 se muestran los resultados de las mediciones realizadas en las dos calderas de la planta quemando gas natural, con respecto a los parmetros antes sealados, tambin se incluye informacin del caudal de gas natural (el valor mostrado est corregido a condiciones estndar: 15C, 1 atm), as como flujo y velocidad de gases de chimenea calculados en base al consumo de gas y exceso de aire. Las mediciones se han realizado en tres posiciones de fogueo: Bajo, Medio y Alto

Las calderas operan normalmente con el fogueo en automtico, modulando entre fuego Bajo y Alto, en funcin de la demanda de vapor de la planta. Cabe sealar que peridicamente (cada 2 o 3 meses) un tcnico externo a la planta realiza ajustes del sistema de combustin del quemador de cada caldera con la finalidad de lograr un mnimo de exceso de aire.Cuadro N 4.7Anlisis de gases y otras mediciones en la Caldera N 1 de Lavindustrias S.A.ParmetroValor Medido PromedioValor

Recomendado

Fogueo del quemadorBajoMedioAlto

O2 (%)11.58.45.22 - 3

CO (ppm)49.00.00.050 max

CO2 (%)5.47.29.0

Temperatura gas (C)150.6175.1208.3220 max (f.alto)

Exceso de aire (%)119.865.732.510 - 15

Opacidad humos (IB)0000

Presin GN (mBar)110110110

Caudal GN (Sm3/h)--279.6

Flujo gases (m3/h) 1--6772

Velocidad gases (m/s)--7.410 - 15

Color de llamaAmarillo con manchas azulesNaranja con manchas azulesAzulado con manchas naranjasAzulada

1 flujo de gases de chimenea a las condiciones de operacin de la caldera

Cuadro N 4.8Anlisis de gases y otras mediciones en la Caldera N 2 de Lavindustrias S.A.ParmetroValor Medido PromedioValor

Recomendado

Fogueo del quemadorBajoMedioAlto

O2 (%)13.73.35.02 - 3

CO (ppm)8.00.50.550 max

CO2 (%)4.210.09.1

Temperatura gas (C)201.5232.3249.5220 max (f.alto)

Exceso de aire (%)186.818.531.310 - 15

Opacidad humos (IB)0000

Presin GN (mBar)504530

Caudal GN (Sm3/h)--296.7

Flujo gases (m3/h) 1--7262

Velocidad gases (m/s)8.210 - 15

Color de llamaAzul con lenguas amarillas Azul con giros naranjasAzul con giros naranjasAzulada

1 flujo de gases de chimenea a las condiciones de operacin de la calderaCon respecto a los cuadros anteriores podemos realizar los siguientes comentarios:

Caldera N 1:El exceso de aire ha resultado alto en bajo y medio fuego. Esta situacin provoca un enfriamiento de la llama que a su vez genera algo de inquemados como Monxido de Carbono (CO), lo que es causa de que la llama azul tenga coloracin amarillo o naranja cuando la coloracin debera ser azulada en forma homognea. En el fogueo alto el exceso de aire est ligeramente elevado, siendo la llama ms azulada. No se ha verificado presencia de holln (reflejado por la opacidad de humos) en todos los fuegos, lo cual es normal en la combustin del gas natural por lo que el Indice de Bacharach resulta cero (combustin limpia) en todos los casos.

La temperatura de gases muestra un incremento a medida que el nivel de fogueo se incrementa, lo cual es normal; pero en fuego alto solo llega a 208.3 C, menos de la temperatura mxima normal de unos 220 C para una caldera pirotubular de tres pasos con tubos limpios. Esta situacin implica que la caldera no est aprovechando todo su potencial de calor para generar vapor, por lo que la produccin de vapor se ve disminuida. La razn de dicha deficiencia se puede deber ya sea a una insuficiente presin de inyeccin del gas natural en el quemador (presin de salida del regulador de gas). Si la presin de inyeccin ha sido ajustada y es la mxima que se obtiene, entonces sera una deficiencia del quemador.

En esta caldera se ha medido el caudal de gas a fuego alto resultando de 279.6 sm3/h.

Caldera N 2:El exceso de aire ha resultado alto en bajo fuego solamente, habiendo una llama azul con lenguas amarillentas cuando la coloracin debera ser azulada en forma homognea. En los fogueos medio y alto el exceso de aire est ligeramente alto, siendo las llamas azuladas ms normales. No se ha encontrado presencia de holln en el rango de fuegos.La temperatura de gases tambin muestra un incremento a medida que el nivel de fogueo se incrementa; pero la temperatura llega a 249.5 C, ms que la temperatura mxima normal de unos 220 C. En este caso puede estar ocurriendo que el gas se est inyectando a demasiada presin (mayor inyeccin de gas y energa liberada por el quemador con respecto a la cmara de combustin) o que los tubos estn sucios (por incrustaciones) por lo que no se aprovecha todo el potencial de calor para generar vapor en la caldera, y los gases salen ms calientes que lo normal.

Cabe sealar que el fabricante DISTRAL manifiesta que los datos gua de operacin de las calderas pirotubulares de 3 pasos quemando petrleo residual 6 deberan ser los siguientes:

Anlisis gasesFuego bajoFuego alto

CO2 (%)13.513.5

O2 (%)3.73.7

Temperatura gases (C)227227

Indice Bacharach (mximo)33

Ntese que la temperatura de gases recomendada es de 227 C como mximo cuando se quema residual. Con la operacin de las calderas con gas natural, dicha temperatura no debera variar significativamente; pues lo que ocurre al quemar gas natural es una redistribucin de calores en la zona radiante (flue) y convectiva (tubos) de la caldera; pero la temperatura de salida de gases de la caldera se mantiene casi la misma.

En ambas calderas los gases de chimenea contienen un calor residual (debido a su temperatura alrededor de los 200 C) que se pierde al ambiente sin mayor aprovechamiento energtico.b) Eficiencia Trmica

La eficiencia trmica de caldera la definimos de la siguiente manera:

Eficiencia trmica = Energa til (vapor) / Energa aportada (combustible)

De la energa aportada por el combustible no todo es aprovechado y existen diversas prdidas, dentro de las cuales las ms importantes son las prdidas de energa con los gases de chimenea, las prdidas de calor por radiacin y conveccin a travs de las paredes de la caldera y las prdidas por inquemados (CO y holln), Si estas prdidas de energa se expresan en porcentaje de la energa aportada por el combustible y se restan de 100, se obtiene la eficiencia:

Eficiencia trmica (%) = 100 - prdidas (%)

Para el clculo de la eficiencia trmica de las dos calderas se ha usado la Norma NTP 350,3002002, CALDERAS INDUSTRALES: Procedimiento para la determinacin de la eficiencia trmica de calderas industriales.

En el Cuadro N 4.9 y 4.10 se presentan los resultados correspondientes de las eficiencias trmicas de las calderas, los cuales estn basados en el Poder Calorfico Superior del combustible (ver salidas de mediciones en ANEXO 9). Se incluyen las prdidas trmicas en porcentaje con respecto a la energa del combustible. En el ANEXO 17 se incluyen los Diagramas Sankey que ilustran las energas tiles y prdidas de energa en las calderas a diferentes condiciones de fogueo.En el Cuadro N 4.11 se hace una comparacin entre las eficiencias promedio y la mxima eficiencia alcanzable en una caldera pirotubular de 3 pasos sin economizador con tubos limpios.

Cuadro N 4.9Eficiencia trmica de las Caldera N 1 de Lavindustrias S.A.PrdidaUnid.Fuego bajoFuego medioFuego altoPromedio

Calor Sensible en gases%7.807.377.116.736.976.687.05

Vapor de agua en gases%10.6610.5810.8710.7711.1311.0710.85

Inquemados gaseosos%0.030.040.000.000.000.000.01

Inquemados Solidos%0.070.070.070.070.070.070.07

Conveccin paredes%0.140.140.140.140.140.140.14

Radiacin paredes%0.170.170.170.170.170.170.17

Eficiencia Caldera%81.1481.6381.6582.1281.5381.8781.72

Cuadro N 4.10Eficiencia trmica de las Caldera N 2 de Lavindustrias S.A.PARMETROSUnid.Fuego bajoFuego medioFuego altoPromedio

Calor Sensible en gases%14.7113.736.817.088.228.518.80

Vapor de agua%11.0611.0211.2811.3211.4211.4711.26

Inquemados gaseosos%0.010.010.000.000.000.000.00

Inquemados Solidos%0.070.070.070.070.070.070.07

Conveccin%0.160.160.160.160.160.160.16

Radiacin%0.190.190.190.190.190.190.19

Eficiencia Caldera%73.7974.8381.4981.1879.9479.6179.52

Cuadro N 4.11Resumen de eficiencias trmicas promedio de las calderas de Lavindustrias S.A.CalderaEficiencia trmica promedio (%)Eficiencia mxima (1)(%)

Caldera N 181.7283

Caldera N 279.5283

(1) Valores mximos normales en calderas pirotubulares de 3 pasos sin economizador

Las calderas muestran eficiencias relativamente bajas debido a que presentan un nivel de exceso de aire elevado, y en el caso de la Caldera N 2 a que tiene una temperatura de gas relativamente alta, todo lo cual incrementa las prdidas de calor sensible y reduce la eficiencia.

c) Capacidad de Vapor

Se ha realizado una evaluacin de la capacidad de produccin de vapor a mxima carga (fuego alto) de cada caldera.

En virtud de que no se cuenta con medidores de vapor en cada caldera ni en general, se ha determinado la produccin de vapor por clculo indirecto, empleando la siguiente ecuacin:

Eficiencia trmica = Mv x (Hvapor Hagua) x 100 Mc x PCS

Donde:

Mv =Flujo de vapor en kg/h (incgnita).

Mc =Flujo de combustible a mxima carga o fuego alto en Sm3/h.

Vapor=Entalpa del vapor a la presin de trabajo en kcal/kg.

Agua =Entalpa del agua a la temperatura de alimentacin en kcal/kg.

PCS =Poder calorfico superior del combustible (9620 kcal/Sm3)

La informacin necesaria se ha obtenido de la siguiente manera:

Eficiencia:Resultados obtenidos de eficiencia a fuego alto (Cuadro N 4.6 y 4.7)Mc:Lectura del medidor de flujo de gas natural de la planta.

Hvapor, Hagua:Tablas de vapor

PCS:Factura CALIDDA

En el Cuadro N 4.12 se incluye la informacin necesaria y los resultados de produccin de vapor para cada caldera.

Cuadro N 4.12Produccin de vapor de calderas a mxima carga (fuego alto)

Caldera

Presin vapor (psig)Temp. agua (C)Consumo Combustible (Sm3/h)(1)Eficiencia (%)Hvapor

(kcal/kg)

Hagua

(kcal/kg)Produccin vapor (2) (kg/h)Rendimiento

Vapor

(kg/Sm3)

Caldera N 111080279.681.7662.280377013.5

Caldera N 211080296.779.8662.280391213.2

(1) Valor determinado de 6 mediciones

(2) Produccin de vapor bruta

En el Cuadro N 4.13 se comparan los valores hallados de produccin de vapor con los valores reales que corresponderan de acuerdo a la capacidad de cada caldera (BHP) y las condiciones de presin de vapor de trabajo y temperatura de agua de alimentacin en planta.

La produccin real de vapor para una determinada capacidad de caldera (BHP) se calcula mediante la frmula:

W = 34.5 x BHP x 244.7 / (hg hf)

W = produccin real de vapor (kg/h)

BHP = potencia nominal de la caldera

hg = entalpa del vapor saturado a la presin de trabajo (kcal/kg)

hf = entalpa del agua a la temperatura de alimentacin (kcal/kg)

Entonces W = 34.5 x BHP x 0.42

Cuadro N 4.13Comparacin de produccin de vapor con valores de diseo

CalderaProduccin de vapor (kg/h)% Diseo

Calculado Diseo (*)

N 1

(300 BHP)3770434787%

N 2

(300 BHP)3912434790%

(*) Considerando el BHP correspondiente, corregido a condiciones de operacin de 110 psi y 80C de agua de alimentacin

Como se ve del Cuadro N 4.10, a capacidad plena de las calderas la produccin de vapor real con respecto al valor de diseo es menor en ambos casos, siendo la de mejor desempeo la Caldera N 2 que llega a un 90% con respecto a la capacidad de diseo.

La causa de la baja produccin de vapor en las calderas se explica por los niveles elevados de exceso de aire y las bajas entregas de calor (bajo ingreso de combustible) por los respectivos quemadores. Esto ltimo se debera a su vez a una presin insuficiente del gas inyectado al quemador o un posible ensuciamiento de los filtros de gas.d) Balance de materia y energaEn el ANEXO 18 se presenta el balance de materia y energa para la Caldera N 1 de 300 BHP para las condiciones de fogueo Mxima, Media y Baja. El balance es similar para la Caldera N 2 de igual capacidad.4.5.2 Tratamiento de aguaa) Ablandador de aguaSe trata de un sistema de ablandamiento (2 columnas) con resina ciclo sdico y sistema de control semiautomtico, que alimenta tanto a calderas como a proceso, an cuando las calderas solo necesitan 2 ppm mximo de dureza total y en cambio el proceso (lavadoras) requiere una dureza de 20 ppm mximo de dureza total. Esta situacin implica que se est regalando calidad al agua destinada a proceso, con el consiguiente gasto en sal para regeneracin, y agua para los correspondientes ciclos de lavado y enjuague.

La resina de intercambio inico es regenerada diariamente despus de cada ciclo de operacin (24 h/ciclo) con salmuera que se prepara en un tanque subterrneo de 1.53 m3 de capacidad, disolviendo sal industrial (4 sacos de 50 kg) en agua hasta completar el volumen del tanque. La agitacin se realiza con aire comprimido (!) durante 4 horas.

El da 25 de enero 2010 se tom una muestra de la salmuera recin preparada en la poza subterrnea y se procedi a determinar su densidad en el laboratorio INSPECTORATE (Informe de Ensayo N 10304L/10-MA). La densidad resultante fue 1.122 g/cm3 a 20 C. De acuerdo al Manual del Ingeniero Qumico (Perry) dicha densidad corresponde a una concentracin de Cloruro de Sodio en la salmuera de 17% (15.8 Be). Cabe sealar que la cristalizacin del Cloruro de Sodio en una salmuera puede ocurrir entre los 22 a 30 Be aproximadamente, lo que quiere decir que la salmuera de la planta no estuvo saturada.

No se tiene informacin de la resina usada en planta, pero para la resina Lewatit S100 (muy comn), la concentracin de la salmuera (solucin de NaCl) debera ser de 8 - 13% y alimentada a un nivel de 5 20 lb/ pie3 de resina. Se ha determinado que para preparar la salmuera a una concentracin del 10% NaCl (recomendable), en lugar del 17%, slo es necesario 3.4 sacos de sal de 50 kg. En tal sentido el ahorro por cada ciclo de regeneracin del ablandador sera de 0.6 sacos de sal/ciclob) Tratamiento interno y rgimen de purgas

Para el tratamiento interno del agua de caldera se emplean aditivos qumicos que se mezclan en un recipiente y del cual son dosificados en un punto de la succin de las bombas de agua hacia calderas. Dichos aditivos son: Anti-incrustante

Secuestrador de oxgeno

Anti-corrosivo (condensado)

Por otro lado se realizan purgas de las calderas tanto de fondo como de superfcie. La purga de fondo se realiza 3 veces al da (2 a 3 segundos cada vez); mientras que la purga de superficie es continua, para lo cual se mantiene ligeramente abierta la vlvula de la respectiva lnea.

El rgimen de purga se basa en anlisis qumicos peridicos del agua de calderas realizado por un tercero. Se ha revisado los anlisis al agua de calderas entre los meses de setiembre 2009 a enero 2010 y se ha visto que el contenido de Slidos Totales Disueltos (STD ) y pH se mantienen por lo general dentro de los lmites recomendados.4.5.3 Lneas de vapor y condensado

La evaluacin se ha centrado bsicamente en dos aspectos:

Diseo de lneas de tubera de vapor

Aislamiento

Dimetros:De acuerdo a inspeccin realizada en LAVINDUSTRIAS SA, se tiene dos calderas con su respectivo manifold colector comn de 8 pulg de dimetro forrado con aislamiento de fibra de vidrio, de donde se inicia la distribucin de vapor.

La lnea de distribucin de vapor 4 pulg de dimetro que sale del manifold de calderas, lleva vapor a la zona seca y alimenta directamente a los secadores 3, 4, 5, y 6. Si el caldero genera casi 4000 kg/h a una presin de 120 psi (8.3 bar), la velocidad de vapor recomendada es de 25 a 30 m/s, lo que indica que debe utilizar efectivamente una tubera de 4 pulg de dimetro. Sin embargo la zona seca consume aproximadamente 1076 kg/h de vapor.

Una lnea de distribucin de vapor de 3 pulgadas sale del manifold de calderas y lleva vapor a la zona hmeda y al laboratorio, lugares donde se ubican las lavadoras que usan vapor directo. Con la misma norma anterior para una presin de generacin de 120 psi y la velocidad de vapor recomendada de 25 a 30 m/s, se indica que el flujo de vapor que puede llevar esta tubera es de 2000 kg/h. La zona hmeda y el laboratorio consumen aproximadamente 1300 kg/h.

Una tercera lnea de distribucin de vapor de 3 pulgadas sale del manifold al tercer piso a la zona de Efectos Especiales. Aqu el consumo actual es poco y basndonos en el anlisis anterior el flujo de vapor es mas que suficiente

Pendientes, tomas y drenajes de condensado

Se ha observado que en la troncal se respeta la pendiente que debe tener la tubera y como los recorridos no son muy largos la acumulacin y drenaje del condensado se considera adecuado.

Se ha observado que en el manifold de las calderas el tubo de pulgada de dimetro que drena el condensado de la trampa de vapor y descarga al tubo colector que va al tanque de condensado, lo hace inapropiadamente al conectarse por la parte inferior del tubo, dificultando dicho drenaje.

Aislamiento

Tramos de tubera de vapor sin aislamiento: En la Zona Seca hay un tramo de 8 metros de tubera de 3 pulgadas de diametro sin aislar. En la Zona hmeda hay un tramo de 10 metros de tubera de 3 pulgadas de diametro sin aislar

Por los 18 metros de tubera de vapor desnuda, las prdidas son de 37117 kJ/h.

La prdida de calor total de 37117 kJ/h equivalente a un consumo de gas natural en calderas de:Consumo gas = 37117 kJ/h / 0.8 / 4.184 kJ/kcal / 9620 kcal/sm3 Consumo gas = 1.15 sm3/h

Tramos de tubera de condensado sin aislamiento:

Prcticamente toda la tubera de condensado del primer piso no tiene aislamiento.

20 metros de 2 pulgadas de dimetro en zona seca y laboratorio.

10 metros de 1 pulgada en laboratorio hasta tanque de condensado.

30 metros de pulgada en Zona Seca.

20 metros de pulgada en Zona hmeda.

Las prdidas de calor por superficie desnuda es de 22591 kJ/h, segn se indica a continuacin:

La prdida de calor total de 22591 kJ/h equivalente a un consumo de gas natural en calderas de:

Consumo gas = 22591 kJ/h / 0.8 / 4.184 kJ/kcal / 9620 kcal/sm3

Consumo gas = 0.7 sm3/h

4.5.4 Trampas de vapor

Inventario de trampas:El inventario de las trampas de vapor se realiz mediante la ubicacin de las trampas y accesorios y el levantamiento de un plano de distribucin de vapor y condensado, tomando en consideracin el plano de planta suministrado por el personal de mantenimiento de LAVINDUSTRIAS SA. La ubicacin de las trampas se verifico mediante la inspeccin in situ.

El inventario realizado ha considerado los siguientes aspectos:

Instalacin de las trampas de vapor y accesorios (filtro, vlvulas, by pass).

Tipo de trampa

Dimetro de conexin

El inventario detallado de las trampas de vapor aparece en el ANEXO 13. Los resultados aparecen en el Cuadro N 4.14Cuadro N 4.14Inventario de trampas de vapor de LAVINDUSTRIA SA

AreaTrampas de Vapor

SarcoArmstrongINITECNITELOTotal% Trampas

Lnea Principal de distribucin2911227,3

Laboratorio224,5

Zona Seca2823068,2

Total2391244100.0

De este cuadro se desprende que la Zona Seca dispone de mayor nmero de trampas, asimismo hay predominancia de trampas Armstrong.

Monitoreo de trampas:El monitoreo de las trampas de vapor se realizo en coordinacin con personal de mantenimiento y de produccin. Se emple el siguiente mtodo:

Monitoreo de la temperatura del condensado

Este mtodo parte del supuesto que existe una diferencia de temperaturas antes y despus de una trampa por las presiones existentes.

Puede conocerse el estado de la trampa, ya que para cada presin de vapor existe una temperatura correspondiente, por tanto es necesario conocer las presiones de trabajo en las lneas y la presin a la cual la trampa se encuentra descargando.

El mtodo consiste en medir las temperaturas en las superficies de las lneas antes y despus de la trampa (aproximadamente 1 pie antes y despus). La temperatura que la superficie de la tubera debera tener se puede observar en el Cuadro N 4.15.Cuadro N 4.15Temperatura en superficie de tubosPresin de vaporTemperatura de vaporTemperatura en superficie de tubera

(psig)(C)(C)

15121107 114

50148131 139

100170151 161

150186165 176

200198176 187

Uno de los aspectos que el monitoreo ha considerado es el uso adecuado de cada trampa tomando en cuenta su aplicacin y la recomendacin de los fabricantes.

Los resultados detallados del monitoreo de las trampas de vapor se encuentran en el ANEXO 14. El resumen de los mismos aparece en el Cuadro N 4.16.Cuadro N 4.16Resumen del Monitoreo de trampas de Vapor

por reas de LAVINDUSTRIAS SA

AreaBuen estado

Falla AbiertaFalla CerradaFraFuera de servicioTotal

Lnea principal de distribucin9-11112

Laboratorio2----2

Zona Seca14662230

Total 25673344

Durante el inventario y monitoreo de las trampas se reconoci la existencia de trampas que por diversos motivos (mal funcionamiento, inadecuadas, mala instalacin etc.) se encontraron trabajando ineficientemente. Dentro de las observaciones encontradas en las diversas reas tenemos:

Lneas principales de distribucin de vapor:Como ya se mencion anteriormente del rea de calderos, salen las troncales de distribucin de vapor, ver Plano en ANEXO 7.

Zona de Calderos

En el manifold principal de 8 pulg de dimetro, se encuentra la trampa de drenaje de condensado N 1L tipo termodinmico que esta operativo (ver plano en ANEXO 7) pero drena con dificultad abundante condensado, se recomienda darle mantenimiento y posteriormente cambiar por otra termodinmica de de dimetro de tubo.

Zona Seca

La trampa N 5L ubicado al costado de la secadora N 6, tipo balde invertido de pulg, se encuentra obstruida y fra, no drena condensado.

Zona Hmeda

La trampa N 9L del tipo balde invertido de pulg, se encuentra inundada de condensado y no permite retirar oportunamente todo el condensado.

Maquinas Secadoras

Secador N 1. Las trampas N 15, 16, 17 tipo balde invertido a la salida del intercambiador de calor se encuentran obstruidas y no permiten el drenaje del condensado. La trampa N 18 tipo balde invertido de pulgada de dimetro de tubo se encuentra abierta y deja pasar vapor, ocasionando una prdida de 10 kg/h de vapor.

Secador N 2. La trampa N 19 tipo flotador de 1 pulgada de dimetro de tubo a la salida del intercambiador se encuentra abierta, ocasionando una prdida de 65 kg/h de vapor.

Secador N 5. La trampa N 25 tipo balde invertido de pulgadas de dimetro se encuentra inundada de condensado, posiblemente obstruida; y la trampa N 26 tambin de de pulgada y tipo balde invertido se encuentra abierta con fuga de vapor ocasionando una prdida de 30 kg/h de vapor.

Secador N 4. Las trampas N 30, 31 y 32 de pulgada todas del tipo de balde invertido se encuentran abiertas, con prdidas de 60 kg/h de vapor cada uno, lo que hace un total de 90 kg/h.

Secador N 3. Las trampas N 34 y 35 del tipo termosttico se encuentran inundadas de condensado dificultando el calentamiento del intercambiador de calor.

Vaporizador. La trampa N 44 tipo balde invertido de pulgada se encuentra inundada dificultando el calentamiento del equipo.

En total se puede observar que las prdidas de vapor por trampas es tal como se ve en el Cuadro N 4.17.En varios casos (ver plano vapor en ANEXO 7) se han encontrado trampas que no presentan filtro previo de vapor, si bien es cierto existen modelos de trampas (algunos modelos de temodinmicas o termostticas) que poseen un filtro incorporado siempre es recomendable utilizar uno previo que permita su rpida intervencin sin tener que abrir la trampa.

Cuadro N 4.17Prdidas de vapor por trampas

EQUIPO O MAQUINAKg/h

Secador N 1 10

Secador N 2 65

Secador N 4 90

Secador N 5 30

TOTAL 195

Tambin se recomienda en la instalacin de una trampa utilizar vlvulas de bloqueo de vapor antes y despus con el fin de realizar la labor de mantenimiento de manera rpida y segura, mientras que para evitar la falta de suministro de vapor se recomienda la utilizacin de un bypass, lgicamente estas recomendaciones pueden verse limitadas por falta de espacio en algunos casos. 4.5.5 Usuarios de vaporZona hmeda - Lavadoras

Las lavadoras BRAUN usan vapor directo a la presin de la caldera, solo las MILNOR de menor capacidad ubicadas en el laboratorio usan vapor a 80 psi de acuerdo a la vlvula de regulacin instalado. El trabajo tpico es el sistema batch con la participacin de 7 lavadoras simultneamente, que siguen un determinado proceso de calentamiento e enfriamiento que dura 4 horas y 30 minutos. El consumo de vapor es fuerte en este proceso cuando todas las lavadoras operan simultneamente.

El calentamiento del agua llega hasta los 90 C pero en forma intermitente con enfriamientos intermedios. La descarga de agua caliente y fra se hace al alcantarillado, de acuerdo al balance el consumo de vapor en lavadoras que constituyen la zona hmeda es de 1259 kg/h de vapor. Las descargas de agua caliente son en promedio 833 litros/h por cada lavadora pero con temperaturas que van de 40 a 90 C en diferentes tiempos cortos.

Zona Seca - Secadoras

Todas las secadoras trabajan con aire caliente para el secado de la ropa, dicho aire se obtiene a travs de un intercambiador de calor tipo haz de tubos por donde pasa vapor internamente. El calentamiento del aire se da por el flujo transversal de aire frio que cruza el haz de tubos calientes y que luego ingresa al secador.

Al igual que las lavadoras el proceso es tipo batch, entrando simultneamente 4 o mas secadoras al proceso de secado, cuando las lavadoras finalizan el proceso teido o pigmentado.

Cada secadora dispone de un intercambiador de calor Vapor aire constituido por tres filas de tubos radiantes, el aire frio ingresa al intercambiador y sale aproximadamente a 117 C, considerando una eficiencia del intercambiador de 62% segn mediciones realizadas, la temperatura de la cmara alcanza de 70 a 80 C

Hay algunas mquinas cuya succin de aire fresco est muy cerca de la salida del aire exhausto, por lo cual lo succiona en parte y al estar ms hmedo que el fresco, humedece a ste, con lo cual el proceso de secado en la mquina se alarga y consume ms vapor.Como ejemplo un aire fresco con una temperatura de 20C y una humedad relativa de 75% tiene una humedad de 1.07% en volumen. Un aire a la salida de un secador puede alcanzar una humedad de 10 a 15% en volumen. Por ello no conviene succionar aire exhausto hmedo en el ingreso de aire al tambor secador.

Efectos especiales tinas

En esta zona se dispone de dos tinas de calentamiento que cuentan con tubos de inyeccin de vapor directo a travs de perforaciones verticales hacia arriba. Por el diseo es evidente que hay prdidas de vapor por la elevada presin de inyeccin. En esta zona se realizan trabajos complementarios al teido, con acabados a criterio del cliente. Las tinas son utilizadas manualmente para humedecer las prendas con contenidos de soluciones acuosas en caliente.

4.5.6 Balance de vapor y condensadoLa red de distribucin de vapor en las reas de procesamiento de LAVINDUSTRIAS SA se encuentra actualmente a una presin de 120 lib/pulg2.

La demanda de vapor en planta se caracteriza por ser muy fluctuante debido a la naturaleza misma de la operacin de las diversas mquinas (en su mayora por ciclos batch). Dado que no se dispone de medidores de consumo de vapor por reas ni menos por mquinas, se ha estimado por clculo el consumo de vapor por mquinas bajo un escenario tpico; es decir bajo condiciones promedio de operacin en cuanto a temperaturas y carga de material, ver Cuadro N 4.18.De los resultados del cuadro anterior podemos decir que el mayor consumidor de vapor es la Zona Hmeda, pues el lugar donde se encuentran la mayor cantidad de mquinas que consumen vapor directo.

Cuadro N 4.18Distribucin del consumo de vapor en LAVINDUSTRIAS S A.reaEquiposkg/h%

Laboratorio6 Lavadoras MILNOR de 60 litros de capacidad cada uno, 2 lavadoras Colombianas de 15 litros cada una y una secadora CISSELL de 20 libras 341.3

Zona Seca5 secadoras CHALLENGE de 200 lib de capacidad cada una, una secadora CHALLENGE de 400 lib, una secadora NORMAN de 600 lib y una secadora CISSELL de 20 lb de capacidad107640.7

Zona Hmeda9 lavadoras BRAUN de 1400 litros de capacidad, una lavadora TROY de 1300 litros y una lavadora MILNOR de 60 litros125947.7

Efectos Especiales2 tinas de lavado de 0,73 m3 de capacidad cada uno y un horno BURNOUT a GLP.250.9

Otros2 secadoras de 20 lib de capacidad, una lavadora MILNOR en Zona hmeda, 2 planchadoras y un vaporizador.501.9

Prdida en lnea de distribucinTuberas, aislamiento, trampas197

TOTAL2641100

4.6 EVALUACIN DE EQUIPOS CONSUMIDORES DE ENERGA - ELCTRICOSSe realizaron registros continuos y mediciones puntuales en el totalizador de la planta y en equipos cuya operacin es continua a lo largo del da.

4.6.1 Registro de parmetros elctricos en el totalizador de la planta

Para analizar el comportamiento de la demanda diaria de la planta LAVINDUSTRIAS, se instal un analizador de redes, por un periodo de dos das, cuyo resultado se muestra a continuacin:

Grfico N 4.1Diagrama de carga Total Planta

Resumen de parmetros registrados y calculados

Potencia Activa (kW) Potencia Reactiva (kVAR)

HP104.5 HP32.7

HFP135.4 HFP48.1

Energa Activa (kWh) Energa Reactiva (kVARh)

HP238 HP61

HFP1092 HFP393

Total1330 Total454

Factor de Potencia0.93

Factor de Carga0.41

Grfico N 4.2Diagrama de carga Total Planta

Resumen de parmetros registrados y calculados

Potencia Activa (kW) Potencia Reactiva (kVAR)

HP92.5 HP42.6

HFP120.9 HFP45.0

Energa Activa (kWh) Energa Reactiva (kVARh)

HP280 HP101

HFP1026 HFP365

Total1306 Total466

Factor de Potencia0.95

Factor de Carga0.45

De los registros tenemos:

Segn los registros, la planta trabaja casi dos turnos por da.

El comportamiento de la potencia en el tiempo es muy variable, esto se debe al tipo de proceso de produccin, es decir son del tipo batch.

La mxima demanda se registrada fue de 135.4 kW (21/01/10).

El consumo de energa activa (kWh) en los das de registros son similares.

El factor de potencia promedio del da jueves fue 0.93 inductivo y el da viernes 0.95 inductivo.

Se observa que se tiene un consumo de potencia reactiva constante de 30 kVAR, en la mayor parte del proceso productivo.

4.6.2 Registro de parmetros elctricos en compresores

A continuacin, se muestra el diagrama de carga de consumo de potencia de los compresores:

Grfico N 4.3Diagrama de carga Compresor 1

Resumen de parmetros registrados y calculados

Demanda Mxima17.89 kW

Demanda Promedio16.25 kW

Demanda Promedio10.24 kVAR

Factor de potencia Promedio0.85 Inductivo

Energa Activa238.76 kWh

Energa Reactiva150.46 kVARh

Grfico N 4.4Diagrama de carga Compresor 2

Resumen de parmetros registrados y calculados

Demanda Mxima16.98 kW

Demanda Promedio15.31 kW

Demanda Promedio12.98 kVAR

Factor de potencia Promedio0.76 Inductivo

Energa Activa211.74 kWh

Energa Reactiva179.44 kVARh

De los registros realizados en cada compresor tenemos:

En el compresor 1, se registr una demanda mxima de 18 kW, y en el compresor 2 una demanda de 17 kW, en ambos caso los valores fueron similares.

La demanda promedio del compresor 1 fue de 16.25 kW, y del compresor 2 fue de 15.31 kW.

El consumo de energa activa da registrado en el compresor 1 fue de 238 kWh y en el compresor fue de 212 kWh, es importante mencionar, que el compresor 1 trabajo ms tiempo que el compresor 2, siendo el promedio diario de consumo de energa por generacin de aire comprimido de 225 kWh.

Con el consumo promedio diario (225 kWh), y tomando en cuenta que la planta opera 6 das a la semana, 50 semanas al ao, el consumo anual de energa para la generacin de aire comprimido es de 67500 kWh; este consumo representa el 15% del consumo total de la planta.

Segn los valores de potencia registrados, y tomando en cuenta la potencia nominal del motor de de cada compresor (30 HP = 22 kW) tenemos el factor de utilizacin de cada compresor:

Cuadro N 4.19Factor de carga CompresoresCompresorP. N.

(kW)P.P.M

(kW)F.C.

(%)

Compresor 12216.2573.8

Compresor 22215.3170.0

P.N.

: Potencia nominal del motor

P.P.M.: Potencia promedio registrado

F.C.

: Factor de carga

Con los resultados del factor de carga, podemos indicar que el compresor est trabajando a 70% de capacidad nominal.

4.6.3 Mediciones puntuales de parmetros elctricos

Para determinar el consumo de energa en las bombas, principalmente en la bomba de agua dura y blanda, dada que estas operan en forma continua, se realizaron mediciones de potencia en das y horas distintas.

En el caso de la bomba de pozo profundo, esta no opera en forma continua, su operacin es muy variable dependiendo del consumo de agua dura en la planta.

A continuacin se muestra las mediciones de potencia realizada en cada bomba:

Cuadro N 4.20Bomba de agua dura

EquipoPot. Nom.

(kW)Potencia

(kW)

Bomba de agua dura5.62.90

2.86

2.82

2.75

2.85

Promedio5.62.84

Cuadro N 4.21Bomba de agua blandaEquipoPot. Nom.

(kW)Potencia

(kW)

Bomba de agua blanda5.64.20

3.80

3.70

4.10

3.90

Promedio5.63.94

Cuadro N 4.22Pozo profundoEquipoPot. Nom.

(kW)Potencia

(kW)

Bomba de pozo profundo25.8

25.5

24.9

25.1

Promedio25.3

No se cuenta con informacin de la potencia nominal de la bomba de pozo profundo.

Observamos que el consumo de potencia para las bombas, son similares, es decir no varan en el tiempo.

Las bombas de agua dura y blanda, trabajan en forma continua sin parar, estas bombean agua en forma directa al circuito distribucin de agua para el rea hmeda. Es importante mencionar que estas bombas tienen arranque directo, lo que implica un alto consumo de corriente al encenderse.

Dependiendo el tipo de proceso (lavado o teido), se usa en forma indistinta agua dura o blanda en las lavadoras, por lo que todo el da se tiene disponible en las respectivas lneas de distribucin agua blanda o dura.

De acuerdo a las mediciones, el consumo de energa anual por bombeo de agua dura y blanda es:

Bombeo de agua dura:

Energa = 2.84 kW x 15 horas /da x 6 das/semana x 50 semanas/ao

Energa = 12 780 kWh/ao

Bombeo de agua blanda:

Energa = 3.94 kW x 15 horas /da x 6 das/semana x 50 semanas/ao

Energa = 17 730 kWh/ao

Respecto a la bomba de pozo profundo, de acuerdo a las inspecciones realizadas, esta opera de acuerdo al nivel establecido en la cisterna de agua dura, durante los trabajos de campo, se pudo comprobar que existen periodos en que la bomba esta parado. Es importante sealar que esta bomba cuenta con variador de velocidad.

Tambin ser realiz mediciones puntuales en las lavadoras, cuyos resultados se muestran a continuacin:

Cuadro N 4.23Mquinas lavadoras

EquipoPotencia

(kW)

Lavadora 84.0

Lavadora 94.2

Lavadora 103.9

Lavadora 113.1

Lavadora 123.7

Es importante mencionar que las lavadoras cuentan con variador de velocidad, la velocidad de los motores, son reguladas de acuerdo al tipo de proceso y materia prima a utilizar.

No se pudo realizar mediciones en las secadoras, debido a la dificultad de acceder a los circuitos de alimentacin, adems por seguridad.

4.6.4 Banco de condensador

Para verificar la operatividad de cada condensador del sistema de compensacin reactiva, se realizaron mediciones puntuales, cuyos resultados se muestran a continuacin:

Cuadro N 4.24Mquinas lavadorasCondensadorDatos NominalesParmetros medidos

Pot.

(kVAR)Tensin

(V)Corriente

(A)Tensin

(V)Corriente

(A)Potencia

(kVAR)

Condensador 1252406022150.819.4

Condensador 2292407022159.522.7

Condensador 3152403622133.012.6

Condensador 4152403622131.912.2

Condensador 572401722112.64.8 (*)

Condensador 6102402422123.89.0

Total10180.7

(*): Durante las mediciones se pudo comprobar que una de las fases del condensador tiene el fusible quemado.

De los resultados obtenidos podemos concluir, la potencia reactiva nominal instalada en la planta es de 101 kVAR, pero la potencia real que puede entregar el sistema es de 80.7 kVAR.

Esta diferencia se debe a la tensin de servicio, es decir para que el sistema entregue los 101 KVAR nominales, la tensin de servicio debera ser 240 voltios, pero la tensin real de servicio en la planta es de 221 voltios, esto hace que los condensadores no entreguen toda su potencia nominal.

Durante la inspeccin en el sistema de compensacin reactiva, pudimos notar que solo se conecta dos bancos al sistema, es decir solo conecta los condensadores de 25 kVAR y 29 kVAR.

Para descartar si el controlador automtico est operativo, se coordin con personal de planta para que se enciendan equipos en vaco, con la finalidad de que el sistema consuma ms potencia reactiva, estar prueba tenia como objetivo verificar si el controlador automtico ordenaba la conexin de ms condensadores.

Realizada la prueba por un periodo de 20 minutos, se comprob que el controlador automtico operaba correctamente.

A pesar que la instalacin cuenta con 80 kVAR de potencia que puede entregar al sistema, al suministro elctrico le facturan por concepto de energa reactiva, de lo anterior podramos deducir que la programacin del controlado automtico esta seteado para un factor de potencia menor a 0.97 inductivo, lo cual es necesario que se revise el controlador.4.7 ANTECEDENTES EN TEMAS ENERGTICOS DE LA EMPRESA En Lavindustrias S.A. se cuentan con una serie de proyectos de mejora energtica que han quedado truncos por falta de financiamiento, tales como:

1) Tanque calentamiento y desareador para agua de alimentacin a caldera.2) Recuperacin de calor con los gases de combustin de caldera.3) Sistema automatizado de purgas en calderas.4) Sistema de contabilizacin energtica en la generacin de vapor (medidores).5) Rediseo de sistema de lneas de vapor, condensado, recuperacin de calor.6) Sistema de estaciones reductoras de vapor a procesos.7) Aumento de eficiencia trmica en secadoras y control de polucin.8) Banco de condensadores inteligentes.9) Optimizacin de sistema de iluminacin.De acuerdo a la evaluacin energtica realizada en el presente estudio, se considera que los proyectos siguientes no son viables econmicamente debido a que los ahorros previstos no pagaran las inversiones dentro de un perodo de retorno atractivo:

Tanque calentamiento y desareador para agua de alimentacin a caldera.

Recuperacin de calor con los gases de combustin de caldera.

Sistema automatizado de purgas en calderas. Optimizacin de sistema de iluminacin.

Los dems proyectos son analizados y propuestos en el presente diagnstico energtico por tener rentabilidad tcnica y econmica.5.0 OPORTUNIDADES DE AHORRO Y EFICIENCIA ENERGTICAEn el presente captulo se proponen las mejoras que se desprenden del diagnstico energtico de las instalaciones trmicas y elctricas de la planta. Las mejoras que se proponen estn plenamente justificadas tcnica y econmicamente, por lo cual LAVINDUSTRIAS S.A. podr tener despus de su implementacin los ahorros previstos, en muchos casos conservadores, pues existen beneficios adicionales que son de difcil cuantificacin, pero que estn intrnsicamente dentro de las mejoras.

En los apartados siguientes se hace una descripcin de las mejoras energticas que se plantean, y en el Captulo 7 se incluye un anlisis econmico de las mismas junto con algunos indicadores de sus bondades.

Para efecto del clculo de los ahorros de energa y ahorros econmicos por las mejoras propuestas en este apartado, se ha considerado los siguientes consumos y costos de energticos (ver Capitulo 3):

Consumo gas natural

:479269 Sm3/ao

Consumo agua dura

:108664 m3/ao

Consumo electricidad

:465012 kWh/ao

Costo de gas natural

: 0.64 Sol/Sm3 (0.23 US$/Sm3) Costo de vapor

:61.5 Sol/ton (22 US$/t) Costo de electricidad

:0.266 Sol/kWh (0.095 US$/kWh) Costo de agua

:3.15 Sol/m3 (1.14 US$/m3) N de horas de operacin:3700 h/ao

Cambio de moneda

:1 US$ = 2.8 Sol Rendimiento de calderas :13 kg/Sm3

5.1 DESCRIPCIN DE LAS OPORTUNIDADES DE MEJORAS5.1.1 Uso eficiente de energa trmicaa) Mejora del control del exceso de aire en calderasUn elevado exceso de aire, o lo que es lo mismo un alto contenido de oxgeno (O2) en los gases de chimenea, disminuye la temperatura de llama de los gases de combustin en el quemador, debido a la captacin de calor por parte del exceso de aire para elevar su temperatura, dando como resultado una menor transferencia de calor por radiacin en el hogar de la caldera y un aumento de la temperatura del gas de escape, con el consiguiente aumento de las prdidas de calor por la chimenea y consumo de combustible.

Si el exceso de aire es reducido por debajo de cierto nivel, que suele ser del 10 al 15% (cuando se quema gas natural) se produce inquemados gaseosos, como CO, lo cual tambin trae consigo un incremento en el consumo de combustible.

La presin de inyeccin del combustible y la turbulencia del aire de combustin son muy importantes para lograr una buena mezcla aire-combustible y una combustin eficiente.

Una mezcla aire-combustible pobre da tambin como resultado una llama inestable; lo cual a su vez origina una transferencia de calor variable e incontrolada en el hogar de la caldera. Esto ltimo resulta finalmente en una produccin inestable de vapor, variacin de la presin del mismo y un elevado consumo de combustible.

Las calderas de Lavindustrias S.A. consumen 479269 Sm3/ao de gas natural (ao 2009). Considerando que trabajan alternadamente, entonces se considera un consumo de gas de 239635 Sm3/ao en cada caldera.

En la actualidad el control del exceso de aire en las calderas es realizado en forma automtica por el quemador mediante un sistema mecnico de varillas y levas que regulan en paralelo la posicin de la vlvula de ingreso de gas y la compuerta de aire de combustin en el quemador, mediante un modutrol gobernado por el presuretrol de la caldera. El sistema es similar en ambas calderas.

Cada 2 o 3 meses un tcnico externo a la planta realiza ajustes del sistema de combustin del quemador de cada caldera con la finalidad de lograr un mnimo de exceso de aire.

Segn los resultados de las mediciones de combustin efectuadas se ha notado que la Caldera 1 presenta altos excesos de aire (especialmente en llama alta y media) lo mismo que la Caldera 2 (especialmente en llama baja). Ello significa que bien no se est realizando un buen ajuste a los sistemas de combustin o que los quemadores se desajustan con facilidad, lo que no es muy comn.Para mejorar el control de la combustin en ambas calderas hay dos caminos: automatizar el control de la combustin introduciendo un sensor de oxigeno mejorar el sistema de control actual. Veamos a continuacin el detalle:

Automatizar el control del exceso de aire:Consiste en regular el flujo de aire y combustible en el quemador mediante un sistema de control automtico que permite mantener un nivel de oxgeno de 2 a 3% en el gas de chimenea, con una mnima produccin de CO. El sistema consiste bsicamente de un sensor de oxigeno (xido de Zirconio) instalado en chimenea, un controlador electrnico y un posicionador diferencial.Es posible conseguir un ahorro de energa de 2% por mantener una combustin eficiente controlando el exceso de aire entre 10 a 15% (2 a 3% de Oxigeno en chimenea) en forma permanente. Un 2% de ahorro significa que por cada caldera se ahorra 4793 Sm3/ao, es decir 3068 Sol/ao (1096 US$/ao).

El costo de un sistema de control automtico de combustin es de US$ 17000 (incluye instalacin) por caldera. El sistema tiene gastos de mantenimiento bsicamente por reemplazo del sensor de oxgeno y calibraciones. Dado que la inversin se pagara en 15 aos, resulta onerosa la inversin para el tamao de caldera de la planta, por lo cual esta alternativa, inicialmente mencionada en el Prediagnstico Energtico (cuando el consumo de la planta era un 40% mayor), se descarta.Mejorar el control de exceso de aire actual:

Esta alternativa consiste en optimizar el actual modo de operacin, pero con una menor inversin, logrando un ahorro casi igual al sistema de control automtico antes descrito.Para tal efecto las medidas a adoptar sern las siguientes:

1) Mantenimiento del quemador poniendo especial nfasis en los siguientes puntos:

Limpieza y buen estado del difusor de aire, pues ste elemento garantiza una adecuada turbulencia y distribucin del aire de combustin y su mezcla con el gas.

Limpiar regularmente la tobera del quemador de gas. Inspeccionar las puntas de los electrodos y ajustarlas cuando sea necesario.

Mantener limpia la fotocelda.

Mantener en buen estado el cono refractario, ello incluye su integridad y ngulo para dar forma a la llama. Las varillas deben estar correctamente ajustadas y lubricadas (no deben tener juego).

Las levas deben funcionar correctamente en todo el rango de modulacin.2) Dotar a las calderas de instrumentacin adecuada para realizar ajustes de la combustin, tales como:

Manmetro calibrado en la linea de entrada de gas al quemador Termmetro calibrado en la chimenea de gases

3) Una vez que el mantenimiento del quemador ha sido realizado completamente, recin podr efectuarse ajustes del exceso de aire. Esto consiste en regular los flujos de aire y combustible mediante el ajuste del mecanismo de varillas y levas que regulan la apertura del damper del ventilador y la vlvula de ingreso de gas al quemador respectivamente, y de ser necesario la presin de gas al ingreso al quemador; de tal manera que se mantenga una relacin aire-combustible que logre un mnimo de exceso de aire, (reflejado por la concentracin de O2 en chimenea), en todo el rango de fogueo del quemador. El ajuste del exceso de aire debe ser realizado por una persona calificada con la ayuda de un analizador de gases electrnico (capacidad de medir O2, CO, temperatura) debidamente calibrado. Se debe reportar anlisis de gases antes y despus del ajuste de combustin.4) Los ajustes de combustin se realizarn cada 3 meses por caldera. Los valores objetivo a alcanzar para el quemado de gas natural en cada caldera sern: Exceso de aire: 10 a 15%

O2 = 2 a 3% CO = 50 ppm mximo Opacidad con Indice Bacharach =0 (cero opacidad) Temperatura de gases en chimenea: alrededor de 220 C en llama alta (tubos de la caldera limpios).

Llama uniforme y azulada.

Considerando las eficiencias actuales de las calderas y teniendo en cuenta el nivel mximo de eficiencia de 83% (sin economizador) que se puede conseguir, la aplicacin de las medidas antes mencionadas permitirn un ahorro por caldera de:

Ahorro Caldera 1 = (1 81.72/83) x 100 = 1.5%

Ahorro Caldera 2 = (1 79.52/83) x 100 = 4.2%

Debido a que el control del exceso de aire no est corregido por oxigeno en forma permanente (tal como en el sistema automatizado) ocurre que entre los perodos de ajuste hay una ligera reduccin de la eficiencia de la caldera, por lo que se estima que el ahorro de energa puede alcanzar en promedio un 1.5% del consumo actual de gas en calderas. Esto significa:

Ahorro gas = 0.015 x 479269 Sm3/ao Ahorro gas = 7189 Sm3/aoAhorro econmico = 7189 Sm3/ao x 0.64 Sol/Sm3Ahorro econmico = 4600 Sol/ao (1643 US$/ao)

Para lograr el ahorro previsto, se requiere realizar una inversin en manmetros en la lnea de ingreso a los quemadores y termmetros de gases calibrados en las chimeneas (ver item 2), lo cual se estima en unos US$ 180.Por otro l