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Estudio sobre la gestión energética en el área de generación de vapor de la fábrica de conservas Los Atrevidos




Introducción

Desde el surgimiento del hombre la energía ha sido fundamental para su desarrollo económico, entendiendo este en su más completo sentido e íntimamente relacionado con la calidad de vida de las poblaciones.

Toda actividad productiva es viabilizada con la utilización de la energía por ejemplo, en el medio rural que constituye la base de la alimentación mundial, la aplicación de la energía ha permitido una diversificación de las producciones y una mayor disponibilidad acorde con las crecientes demandas de la población.

Un aspecto muy importante es la disponibilidad de energía eléctrica, la cual ha permitido en comunidades rurales apartadas la realización de actividades domesticas de forma más fácil con un apreciable incremento de la calidad de vida de esas localidades. Sin embargo casi toda la infraestructura energética mundial descansa sobre el uso de los combustibles fósiles (petróleo y sus derivados), que constituyen la fuente principal para la generación de electricidad.

Los combustibles fósiles sin embargo no son una fuente inagotable y sus reservas además de ser finitas están restringidas a algunas zonas muy localizadas del planeta. Teniendo en cuenta los niveles actuales de crecimiento, se pronostica una importante disminución de la producción de combustibles fósiles, llegando a su fin para las últimas décadas del siglo XXI. Respecto a lo anterior, hay criterios más o menos optimistas, sin embargo la realidad es el carácter finito de estas fuentes.

Por otro lado esta el aspecto ambiental, el empleo de combustibles fósiles genera diferentes óxidos de carbono, nitrógeno y azufre, hidrocarburos y sólidos en suspensión los cuales dañan a la salud humana. La solución a este problema esta dada por el uso racional de los recursos, el cual solo es posible a partir del levantamiento de las potencialidades y el planeamiento a largo plazo en beneficio de la sociedad.

Los análisis realizados en numerosas empresas ponen de manifiesto el insuficiente nivel de gestión energética existente en muchas de ellas, así como las posibilidades de reducir los consumos y costos energéticos mediante la creación en las empresas de las capacidades técnico organizativo para administrar eficientemente la energía.

La eficiencia energética, entendida como la eficiencia en la producción y los servicios, distribución y uso de la energía, necesaria para garantizar calidad total, es parte del conjunto de problemas que afectan la competitividad de las empresas o instituciones, la misma implica lograr un nivel de producción o servicios, con los requisitos establecidos por el cliente, con el menor consumo y gasto energético posible, y la menor contaminación ambiental por este concepto.

Actualmente muchos países han buscado diversas vías para lograr solucionar las dificultades antes mencionadas, entre ellas están los diagnósticos energéticos, que permiten determinar las vías; procedimientos o medidas a aplicar para lograr un aprovechamiento mayor del poder energético de los portadores tradicionales como el gas y el fuel-oil. Las posibilidades de estas medidas son numerosas debido a que con operaciones sencillas se pueden obtener ahorros considerables.

Nuestro país dentro de sus procesos industriales emplea tecnologías de conservación de alimentos idéntica en todos los territorios que lo componen, en el caso de la provincia Villa Clara, uno de los establecimientos especializado en el tema se ubica en el Municipio Remedios, dicha fabrica "Los Atrevidos" produce dulces en a partir de frutas naturales, para lo cual utiliza un equipamiento cuyo funcionamiento depende de portadores energéticos como la electricidad, diesel, fuel oil y otros.

Planteamiento del problema científico:

La utilización de los portadores energéticos en la entidad lleva consigo una serie de medidas de control e inversiones en recursos y tiempo no lográndose siempre resultados satisfactorios en la actividad, esta es una de las razones por las cuales no se cuenta con una evaluación de la misma.

En la actualidad no es posible efectuar un dictamen objetivo del tema analizado sin fundamento técnico económico adecuado.

Hipótesis:

"Es posible mejorar la gestión energética en el establecimiento "Los Atrevidos" a partir de la aplicación y evaluación de los resultados que se obtengan en el diagnóstico energético del área de generación de vapor".

Objetivo General:

"Realizar un estudio técnico – económico de las principales pérdidas que se producen en la operación del generador de vapor y que se encuentran estrechamente relacionados con las medidas recomendadas, que resultaron de aplicar la Tecnología de gestión eficiente de la energia, en la fabrica "Los Atrevidos"; para conocer el impacto de estas luego de ser acometidas"

Objetivos específicos:

-Lograr una fundamentación objetiva a partir del estudio de la literatura e información científico técnica existente, que permita un conocimiento más actualizado de los aspectos esenciales de la gestión energética en la generación de vapor durante el procesamiento industrial de frutas en conservas.

-Realizar un análisis estadístico del uso de los portadores energéticos en un periodo de 10 años relacionados con la producción de vapor en la industria de conservas de frutas mediante el empleo del sistema de gestión total eficiente de la energía para establecer las acciones inmediatas que mejoren la eficiencia energética del centro.

-Evaluar las principales pérdidas en la operación del equipo desde el punto de vista técnico- económico para determinar la factibilidad y efectividad de las medidas necesarias a aplicar en un periodo a corto y mediano plazo.

Desarrollo

Materiales y Métodos.

El estudio realizado se fundamenta en la determinación del área y puestos claves en el consumo energético del centro que se analiza, utilizando la secuencia de trabajo siguiente:

1. Realizar una revisión bibliográfica de los aspectos relacionados con el tema objeto de estudio.

2. Aplicar la Tecnología de gestión eficiente de la energía al establecimiento.

3. Evaluar técnica y económicamente las medidas que permitan lograr mejorar la gestión energética en el centro.

Capitulo 1.

Marco teórico referencial.

Caracterización del estado del arte.

Desde el punto de vista científico – metodológico cualquier investigación que se pretenda realizar debe estar precedida por estudios literarios e informáticos que permitan a la persona, conocer sus fundamentos básicos, pero además tener una cultura relacionada con el tema en cuestión; lo cual es de primordial importancia en el desarrollo del trabajo y sobre todo en el momento de emitir las conclusiones finales.

Teniendo en cuenta lo anterior, este trabajo abordara aspectos relacionados con la utilización de la energía, la importancia que la misma tiene para el hombre y en especial el uso de esta a partir de los procesos de generación de vapor en industrias como la de producción de alimentos en conservas.

En su desarrollo histórico, el hombre ha necesitado de las diferentes fuentes energéticas pero debido a su propio egoísmo las ha destruido a tal punto , que en la actualidad existe una preocupación general no solo de la comunidad científica, los políticos y estadistas se han vinculado al tema puesto que la supervivencia de la especie humana esta en peligro.

Explotar los portadores energéticos con eficiencia, racionalidad e inteligencia es imprescindible, vital y necesario para la estabilidad económica, política y social de cualquier país, ya sea pobre o desarrollado.

Por tanto la aplicación de los resultados científicos, así como el empleo de tecnologías mas ahorrativas e incluso con un menor impacto ambiental, que las que se utilizan actualmente es uno de los aspectos mas importantes en los próximos años .Téngase en cuenta además que no solo el aspecto económico es fundamental, la actividad del hombre en su interacción con los medios de producción puede conllevar a una disminución de dichos consumos sin realizar inversiones o gastos adicionales.

Epígrafe 1.1. El hombre, la energía y el medio ambiente.

Desde el surgimiento del hombre la energía ha sido fundamental para su desarrollo económico, entendiendo este en su más completo sentido e íntimamente relacionado con la calidad de vida de las poblaciones. (24)

Toda actividad productiva es viabilizada con la utilización de la energía por ejemplo, en el medio rural que constituye la base de la alimentación mundial, la aplicación de la energía ha permitido una diversificación de las producciones y una mayor disponibilidad acorde con las crecientes demandas de la población.

Un aspecto muy importante es la disponibilidad de energía eléctrica, la cual ha permitido en comunidades rurales apartadas la realización de actividades domesticas de forma más fácil con un apreciable incremento de la calidad de vida de esas localidades. Sin embargo casi toda la infraestructura energética mundial descansa sobre el uso de los combustibles fósiles (petróleo y sus derivados), que constituyen la fuente principal para la generación de electricidad. (14)

Los combustibles fósiles sin embargo no son una fuente inagotable y sus reservas además de ser finitas están restringidas a algunas zonas muy localizadas del planeta. Teniendo en cuenta los niveles actuales de crecimiento, se pronostica una importante disminución de la producción de combustibles fósiles, llegando a su fin para las últimas décadas del siglo XXI. Respecto a lo anterior, hay criterios más o menos optimistas, sin embargo la realidad es el carácter finito de estas fuentes.

Por otro lado esta el aspecto ambiental, el empleo de combustibles fósiles genera diferentes óxidos de carbono, nitrógeno y azufre, hidrocarburos y sólidos en suspensión los cuales dañan a la salud humana. La solución a este problema esta dada por el uso racional de los recursos, el cual solo es posible a partir del levantamiento de las potencialidades y el planeamiento a largo plazo en beneficio de la sociedad.

Para alcanzar el desarrollo económico y social, la energía constituye un elemento imprescindible, pero considerando la protección del medio ambiente como la mejor estrategia para resguardar la salud humana y garantizar la supervivencia o mejorar la calidad de vida de las presentes y futuras generaciones. (39)

Una de las principales metas que se pretende en la actualidad envuelve conceptos como el de desarrollo sostenible, donde los beneficios del crecimiento económico y social se reproduzcan constantemente.

Las fuentes renovables de energía (FER), como alternativa al empleo de los combustibles fósiles tuvieron su primer impulso en la década del 70 del siglo XX, durante la crisis del petróleo. En la actualidad ha vuelto a alcanzar un nuevo auge motivado por el deterioro ambiental.

Al estudiar la historia del uso de la energía, se obtienen algunas conclusiones de mucho interés. Los países desarrollados han efectuado ya dos grandes transformaciones energéticas, las cuales llevaron de la leña y el carbón vegetal al carbón mineral, entre 1700 y 1800 aproximadamente, coincidiendo con la primera gran Revolución Industrial y la invención del telar, la maquina de vapor, el ferrocarril, etc., del carbón mineral al petróleo, entre 1800 y 1900 coincidiendo con la segunda Revolución Industrial y el advenimiento de la siderurgia, la electrificación y los vehículos automotores. (8)

La segunda transformación energética permitió y también impulso el establecimiento del primer sistema global para el suministro de hidrocarburos, sus derivados y las tecnologías asociadas, de esta forma los hombres identificaron el consumo de petróleo con el nivel de vida y se convirtió dicho portador en el energético de referencia.

El agotamiento previsible de los hidrocarburos, hace pensar en una probable tercera transformación energética hacia las fuentes renovables de energías, son muy diferentes las situaciones en los países desarrollados y en los subdesarrollados en cuanto al acceso a los servicios energéticos y al consumo de energía comercial. Cerca de 2000 millones de personas no tienen acceso a la electricidad. Una cifra similar continúa cocinando con combustibles convencionales. Son abismales las diferencias en el consumo de energía por habitante. Mientras que un norteamericano consume más de

14000 Kwh./año de electricidad, un indio no llega a 300 Kwh./año, o sea 43 veces menos. Sin hablar de otros países más pobres aún como el caso de Bangla Desh, en donde el consumo de electricidad per. cápita no alcanza los 100 Kwh. /año. (38)

Después de las dos transiciones energéticas que efectuaron los países industrializados, el petróleo se convirtió en el energético de referencia (los hidrocarburos representaron mas de 60% del consumo total de portadores energéticos comerciales durante el año 2003).

Los portadores energéticos sumados promedian un consumo anual de 9405 millones de toneladas equivalentes a petróleo de ellos el 87% son combustibles fósiles, además el portador que experimento mayor crecimiento en los últimos años fue el carbón mineral, cuyo consumo creció un 7%, el gas natural creció un 2,8%.

Sin embargo, dos circunstancias relacionadas con la hegemonía petrolera evidencian la necesidad objetiva de modificar esa situación mediante una transición hacia las fuentes renovables de energía derivadas del flujo solar, esas circunstancias son:

a) El consumo de petróleo contamina el entorno, amenazando la supervivencia misma de la especie humana.

b) El carácter no renovable del petróleo anuncia su desaparición física en una perspectiva más o menos lejana.

La necesidad objetiva de esa transición esta condicionada también por razones de carácter geográfico (los fósiles existen solo en ciertas regiones del planeta), económico- financiero ( los precios de los combustibles fósiles no tienen en cuenta sus costos sociales reales, pero además incluyen subsidios cuantiosos que los benefician y constituyen al mismo tiempo barreras para la introducción de las fuentes renovables),social ( casi un tercio de la humanidad carece de acceso a fuentes energéticas de alta calidad -como la electricidad- y se ve obligada a emplear leña u otras fuentes tradicionales con tecnologías ineficientes que agraden el entorno y la salud de las personas que las utilizan ) y político (nuevas guerras de conquista para garantizar el acceso y control del petróleo y gas natural ) entre las mas importantes ,que avalan la conveniencia de sustituir los combustibles fósiles como fuentes dominantes de energía.

Desde los años setenta se previo la necesidad, la conveniencia y la posibilidad de la tercera transición energética y se propusieron la electricidad y el hidrogeno como los nuevos portadores de referencia, después se ha confirmado su factibilidad. (29)

Desde 1987 se habla con insistencia del desarrollo sustentable, para lograrlo se necesita energética sustentable, que puede definirse como un sistema capaz de satisfacer la demanda de servicios energéticos a partir de fuentes renovables (FER).

La energética sustentable podría comenzar a materializarse desde ahora mismo con tecnologías maduras para generar electricidad y producir alcohol, mediante la biomasa y otro portadores renovables, con lo que se sustituyen combustibles fósiles y se evitan las correspondientes emisiones de gases de efecto invernadero, acercando el momento, lo que constituye un paso ineludible para mitigar el cambio climático y evitar el calentamiento global. (16)

Los portadores energéticos sumados promedian un consumo anual de 9405 millones de toneladas equivalentes a petróleo de ellos el 87% son combustibles fósiles, además el portador que experimento mayor crecimiento en los últimos años fue el carbón mineral, cuyo consumo creció un 7%, el gas natural creció un 2,8%.

En cuanto a los precios desde el año 2001 este ha crecido un 6% anual, coincidiendo con la reducción en la oferta de la OPEP, mientras los países no miembros incrementaron su producción en setenta millones de toneladas solo en el 2002.Esas cifras confirman el carácter insostenible del Sistema Energético Global, no solo porque depende casi 90% de portadores de energía de origen fósil y no renovable, sino porque los combustibles fósiles constituyen la fuente principal de los gases invernadero.(9)

En nuestro país los incrementos del consumo de los portadores energéticos que se produjeron fundamentalmente en los derivados del petróleo a partir del Triunfo de la Revolución el 1ro de enero de 1959 debido al desarrollo económico y social, provocaron que, de una cifra de consumo de algo más de 3 millones de combustible equivalente en el año 1959, se llegó en la década de los 80 a unos 12 millones de toneladas.

La caída del campo socialista y la consecuente perdida de mercados trajo consigo una reducción drástica de estos consumos, lo cual nos permitió adquirir una conciencia de la necesidad de mantener una política de ahorro consecuente con nuestras necesidades. En estos momentos se presta atención especial al desarrollo de fuentes de energía renovables y a la búsqueda de un incremento en la eficiencia energética en las actividades fundamentales: industria, transporte, sector residencial y de servicio; una muestra evidente de esto es la Revolución energética en que esta inmerso el país. (50)

Como parte de esta tarea se han venido realizando una serie de trabajos como son: renovación de equipos electrodomésticos por otros de menor consumo, sustitución de luminarias, intensificación en el desarrollo de fuentes de energía renovables como la utilización de la energía eólica, desarrollo de los calentadores solares a una mayor escala, o sea generalizado su uso en sectores de la salud, la educación y la industria, reemplazo de grupos electrógenos por algunos ya existentes de menor rendimiento y montaje de otros nuevos como una forma alternativa de suministro de energía eléctrica en casos necesarios como catástrofes y apoyo a la red nacional de generación eléctrica en momentos picos.

Se hace necesario e impostergable la utilización eficiente y racional de los combustibles fósiles, así como un cambio en la mentalidad de los hombres puesto que lo que no seamos capaces de hacer con inteligencia hoy, mañana será demasiado tarde.

Epígrafe 1.2. La generación y uso del vapor, un aspecto esencial en el desarrollo tecnológico de la humanidad. Particularidades del procesamiento industrial de las conservas de frutas.

El vapor ha sido durante siglos un medio para la calefacción y (o) para la obtención de energía mecánica a través de la conversión de la energía calórica de los combustibles fósiles del planeta. Esta fuente de energía ha tenido un amplio uso y en la actualidades difícil que exista una industria donde no se utilice. Sin embargo, debido al creciente déficit que presentan en la actualidad los recursos energéticos no renovables, poseen una significativa importancia los trabajos encaminados a lograr un uso racional y eficiente de dichos recursos.

La forma más común de producir vapor es a partir de los generadores de vapor (calderas). Un generador de vapor es un equipo capaz de transformar en energía térmica, la energía contenida en los combustibles fósiles mediante su combustión y transferirla al agua para generar vapor, el cual en lo adelante se utilizará como tal o como sustancia de trabajo en otros equipos o procesos. Los generadores de vapor se subdividen en dos grandes grupos: los de tubos de fuego o pirotubulares y los de tubos de agua o aereotubulares. (42)

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