Calor residual industrial, cómo utilizar la energía desaprovechada en los procesos productivos

Publicado el: 21 / 08 / 2021 | 0 Comentarios | Etiquetas: Calor residual industrial, Energía desaprovechada, energía térmica

La energía desaprovechada en los procesos productivos podría tener una nueva vida y contribuir a la lucha contra el cambio climático. El calor residual industrial generado en el País Vasco podría ser reutilizado y supondría un ahorro energético considerable en el tejido empresarial. Investigadores de la UPV/EHU identifican el potencial de estas fuentes de energía desaprovechada hasta ahora en los procesos productivos y proponen su recuperación y reutilización en otros procesos. En un contexto de alto coste de los combustibles fósiles y el gran impacto ambiental que representan se hace impensable derrochar la energía térmica.

Muchos de los procesos industriales tradicionales generan calor que normalmente es evacuado a la atmósfera y que sin embargo podría reutilizarse. En procesos productivos tales como la fundición, siderurgia, papel o cemento, muy presentes en el País Vasco, se pierde entre un 35 % y un 50 % del calor generado. La reutilización de manera eficiente de ese calor residual industrial o su recuperación para ser empleado en otros procesos muestra un importante potencial para aumentar la eficiencia energética en la industria. Sin embargo, para diseñar estrategias que aprovechen este potencial, es necesario disponer de datos sobre la cantidad y las características de los flujos de este calor residual industrial. Esta información no siempre es fácil de conseguir y muchas empresas ni siquiera tienen un registro sistemático de los flujos de energía presentes en sus procesos productivos.

Energía desaprovechada en los procesos industriales

El grupo de investigación ENEDI de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) ha realizado una estimación del calor residual que se podría aprovechar y volver a reutilizar en la industria del País Vasco. Se ha comprobado que, para los flujos de calor residual superiores a 400 °C, más del 90 % de las empresas estudiadas presentan periodos de retorno inferiores a cinco años para inversiones en recuperación de este calor habitualmente desechado.

“En este trabajo se aplican cuatro métodos diferentes para determinar el potencial de recuperación de calor residual industrial en la Comunidad Autónoma del País Vasco. Estas estimaciones se basan en dos indicadores de referencia: el consumo de combustible (gasóleo y gas natural) y las emisiones de CO2”, según señala Pello Larrinaga, investigador del grupo de investigación ENEDI de la UPV/EHU.

«Hemos observado que Vizcaya es la provincia vasca con mayor potencial. Esto se explica por el hecho de que tiene una industria más intensiva en energía que las otras dos provincias, en las que el tejido industrial tiene otras características: en Guipúzcoa hay muchas empresas relacionadas con la fabricación de máquinas-herramienta y la industria auxiliar del automóvil, sectores en los que no se han identificado datos de calor residual industrial relevantes; en el caso de Álava, las fuentes de calor residual se concentran en áreas industriales muy concretas”, indica Larrinaga.

Temperatura de salida del calor residual

Un dato importantes es conocer la temperatura de salida de ese calor residual para evaluar el uso que se le puede dar. Así, si ese calor sale a altas temperaturas puede dar más partido y se recupera con mayor facilidad. En el estudio mencionado, el 36 % del potencial de recuperación estimado se emite a más de 500 °C y el 7 % concretamente a más de 1.000 °C. Con el calor residual a temperaturas más bajas (menos de 200ºC), es más difícil darle continuidad a este calor residual puesto que el rango de aplicaciones es mucho más acotado”.

En este trabajo, los investigadores han observado que en las empresas estudiadas el 37 % del calor residual estimado se encuentra a temperaturas inferiores a 200 °C. Por ello, los materiales con los que trabajan y los dispositivos de almacenamiento térmico que están diseñando actualmente están pensados para recuperar este tipo de calor. Esto ocurre así porque si dicha reutilización no se puede llevar a cabo de forma inmediata, es necesario un sistema de almacenamiento que acumule ese calor hasta que pueda ser utilizado en otro momento.

Recuperar la energía desaprovechada en los procesos productivos

El grupo de investigación ha comprobado que “para los flujos de calor residual superiores a 400 °C, más del 90 % de las empresas estudiadas presentan periodos de retorno de la inversión inferiores a cinco años. En el caso de las industrias con temperaturas de calor residual inferiores a 200 °C, la proporción disminuye hasta alrededor del 40 %, un valor todavía notable. Las estimaciones muestran una importante oportunidad de implementar soluciones para recuperar esta energía desperdiciada, especialmente en el sector siderúrgico y en la industria petroquímica. Pero claro, todo esto requiere en la mayoría de las ocasiones una modificación en las infraestructuras o en los procesos productivos. Dicho de otra manera, las empresas tienen que tener ambición para realizar este tipo de inversiones. Por ello, el desarrollo de políticas públicas que fomenten estas medidas también sería beneficioso».

Para el equipo de investigación, compuesto por Pello Larrinaga, Álvaro Campos-Celador, Jon Legarreta y Gonzalo Diarce, este estudio es solamente una estimación, ya que están seguros de que hay más calor residual de lo observado. En una segunda fase, el siguiente paso del equipo consiste en realizar una evaluación más exhaustiva que incluya información detallada de los procesos productivos, las características de los flujos de residuos, sus caudales y temperaturas. «Los trabajos futuros implicarán la validación de la metodología propuesta mediante la colaboración con empresas locales de diferentes sectores industriales”, comenta Pello Larrinaga.

Contribución de EMC para recuperar la energía térmica

La ingeniería E&M Combustión desarrolla tecnologías de combustión innovadoras adaptados a las necesidades de sus clientes, que aportan soluciones específicas en los procesos de Combustión Industrial con el objetivo de obtener quemadores industriales con bajas emisiones contaminantes que permiten, al mismo tiempo, importantes ahorros de energía. La compañía lleva a cabo auditorías y estudios de ahorro energético en las plantas que incorporan equipos de combustión y quemadores industriales. Estos estudios ayudan a los clientes a determinar si pueden recuperar energía residual con el fin de reducir aún más los costos operativos, y permiten evaluar el retorno de la inversión con la instalación de quemadores más eficientes, así como equipos de optimización de combustión, variadores de frecuencia para los ventiladores, etc.

Entre las soluciones para mejorar la eficiencia energética en instalaciones industriales, E&M Combustión, además de recomendar el aislamiento térmico para evitar las pérdidas de calor, plantea al sector industrial la utilización de sistemas de recuperación del calor como los precalentadores de aire de combustión, un equipo consumidor típico alimentado por el calor residual. Este equipo mejora el rendimiento de las instalaciones de calderas u hornos, al permitir la transferencia de calor de los gases de combustión salientes hacia la atmósfera que entra así hacia el quemador u hogar de combustión, reduciendo la temperatura de salida de chimeneas. Igualmente, los sistemas F.G.R., Flue Gas Recirculation, hacen posible la recirculación de gas reduciendo al mismo tiempo las emisiones de NOx.