Introduccion a la termodinamica, aplicaciones y usos en la industria

1. Uso de la energía
en el sector industria
Manual para estudiantes

2. Edición
ES 1.0 - Octubre 2010
Versiones actualizadas en la página web del proyecto IUSES www.iuses.eu
Descargo de responsabilidad
Este proyecto ha sido financiado con el apoyo de la Comisión Europea.
Esta publicación refleja únicamente las opiniones del autor y la Comisión no se hace responsable del uso que
pueda hacerse de la información contenida en él.

3. Autores:
Tadhg Coakley (Clean Technology Centre - Cork Institute of Technology ), Noel Duffy (Clean
Technology Centre - Cork Institute of Technology ), Sebastian Freiberger (Stenum), Johannes
Fresner (Stenum), Jos Houben (University of Leoben), Hannes Kern (University of Leoben),
Christina Krenn (Stenum), Colman McCarthy (Clean Technology Centre - Cork Institute of
Technology ), Harald Raupenstrauch (University of Leoben)
Traducción y adaptación:
Giuseppe Pugliese (CIRCE), Sergio García Beltrán (CIRCE)
Layout
Fabio Tomasi (AREA Science Park)
A cerca de este manual y IUSES
Este manual se ha desarrollado en el marco de IUSES (Uso Inteligente de la Energía en los
Centros Escolares de Educación Secundaria) y ha sido financiado por la Comisión Europea-
Programa de Energía Inteligente para Europa.
Los socios del programa son : AREA Science Park (Italia), CERTH (Grecia), CIRCE (España),
Clean Technology Centre - Cork Institute of Technology (Irlanda), Enviros s.r.o. (República
Checa), IVAM UvA (Holanda), Jelgava Adult Education Centre (Letonia), Prioriterre
(Francia), Science Centre Immaginario Scientifico (Italia), Slovenski E-forum (Eslovenia),
Stenum GmbH(Austria), University “Politehnica” of Bucharest (Rumanía), University of
Leoben (Austria), University of Ruse (Bulgaria)
Derechos de autor
Este libro puede ser copiado y distribuido libremente, a condición de incluir siempre las notas
de derechos de autor. Los profesores, formadores y cualquier otro usuario debe siempre citar a
los autores, al proyecto IUSES y al Programa de Energía Inteligente para Europa. El libro
también puede ser libremente traducido a otros idiomas. Los traductores deben incluir los
derechos de autor presentes y enviar una copia del texto traducido al coordinador del proyecto
(iuses@area.trieste.it), que la publicará en la página web del proyecto IUSES para su libre
distribución.
.
I

5. 1
Índice de contenidos
……………………………………………………
PREFACIO........................................................................................................................ 3
CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN A LA ENERGÍA.................................................... 5
¿Qué es la energía?..................................................................................................... 5
Problemas asociados a la energía.............................................................................. 5
Fuentes de energía...................................................................................................... 5
Consumo de Energía.................................................................................................. 6
Energía y potencia...................................................................................................... 7
Potencia humana ........................................................................................................ 7
CAPÍTULO 2: FUENTES DE ENERGÍA.................................................................... 10
Problemas asociados a las fuentes de energía no renovables (fósil y nuclear) ... 13
Energía renovable .................................................................................................... 15
Uso de energía renovable en la industria............................................................... 15
CAPÍTULO 3: TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA Y SU USO EN LA
INDUSTRIA .................................................................................................................... 19
3.1 TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA (PORTADORES DE ENERGÍA).......... 19
Tipos de energía y portadores................................................................................. 19
Producción de combustible...................................................................................... 20
Producción electricidad ........................................................................................... 20
Centrales de ciclo combinado.................................................................................. 22
Plantas de cogeneración........................................................................................... 23
Balances energéticos nacionales e intensidad energética...................................... 24
3.2 USOS FINALES DE LA ENERGÍA EN LA INDUSTRIA Y OPTIMIZACIÓN DE
EQUIPOS......................................................................................................................... 27
Funcionamiento de las calderas.............................................................................. 27
Ventiladores y soplantes (Motores eficientes)........................................................ 30
Aire comprimido ...................................................................................................... 32
Fluido para calefacción y refrigeración ................................................................. 34

6. 2
CAPÍTULO 4: GESTIÓN DE LA ENERGÍA..............................................................37
Objetivos de un sistema de gestión de la energía...................................................38
Elementos de un sistema de gestión de la energía..................................................39
Política energética.....................................................................................................40
Planificación ..............................................................................................................41
Aplicación y operación .............................................................................................45
Auditoría....................................................................................................................47
Revisión de la gestión................................................................................................48
CAPÍTULO 5: USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA EN LA INDUSTRIA DEL
PAPEL ..............................................................................................................................50
Introducción ..............................................................................................................50
Ciclo de vida del papel..............................................................................................51
Materias primas para la fabricación de papel .......................................................52
Proceso de producción del papel .............................................................................55
Papel reciclado vs. El uso de fibras nuevas ............................................................59
Funcionamiento de la máquina de papel................................................................64
.

7. 3
Prefacio
¡La energía está en todas partes! Es lo que hace que las cosas sucedan y se muevan. Es aquello que
proporciona luz y calor. Es lo que utilizamos para viajar, para cocinar, para conservar los alimentos
frescos, etc.
Acerca de este manual
Este manual, “Uso de la Energía en la Industria” forma parte del curso denominado Uso Inteligente de la
Energía en la Escuela. Este curso está dirigido a ayudar a los estudiantes a aprender los principios básicos
de la eficiencia energética.
La lectura del manual te enseñará qué es la energía y cómo se utiliza, sobretodo en el sector de la
industria. En el manual se explican muchos de los términos relacionados con la energía, las diferentes
fuentes de energía, cómo se genera la electricidad y cómo se utiliza la energía en las operaciones
industriales.
Uno de los principales objetivos de este manual y de este curso es mostrar cómo se puede generar la
energía de una manera más limpia, cómo se puede utilizar de una forma más eficiente y también cómo se
puede mejorar la gestión, especialmente en relación con la reducción de residuos.
¿Cómo está estructurado el Manual?
Este manual está elaborado para presentarte la información de una manera interesante e interactiva, para
ello, dentro del manual podrá encontrar textos, imágenes, gráficos, definiciones, sugerencias, puntos
clave, etc. El manual también contiene diferentes actividades como ejercicios, preguntas y alguna
pequeña práctica. A continuación se presenta un pequeño resumen de cada capítulo.
Capítulo 1: Introducción a la Energía
Este capítulo le explicará qué es la energía y lo que significa, cómo se mide y en qué unidades. También
se explicará el concepto de potencia y la diferencia entre energía y potencia. Se explicará la dependencia
que la industria y la sociedad tiene del uso a gran escala de la energía, donde la energía humana en sí
misma no es suficiente. La producción de energía a gran escala causa problemas ambientales y además
provoca el agotamiento de las principales fuentes convencionales de energía.
Capítulo 2: Fuentes de Energía
Este capítulo explica el origen de la energía. Las principales fuentes de energía que usamos son fuentes de
energía no renovables que únicamente se utilizan una vez, principalmente combustibles fósiles como el
petróleo, carbón y gas. La producción de energía a partir de estos combustibles fósiles lleva asociada una
serie de emisiones de gases de efecto invernadero (sobretodo CO2) que tienen una importante
contribución al cambio climático. Además de las ya mencionadas, existe otro tipo de fuentes de energía,
dichas fuentes tienen un origen renovable por lo que siempre están a nuestra disposición para ser
utilizadas y además no emiten gases contaminantes por lo que no tienen ningún efecto negativo sobre el
medio ambiente. Estas fuentes de energía renovable son el sol, el viento, la biomasa o el agua de los ríos
y mares. Otra fuente de energía y que también se considera renovable son los residuos, tanto residuos
agrícolas como residuos sólidos urbanos o residuos de depuradoras. Por tanto, la energía se puede obtener
de diferentes formas, unas más limpias que otras.
Capítulo 3: Transformación de la Energía (portadores de energía y uso en la industria)
Este capítulo explica cómo la energía, a menudo, se transforma en combustibles transportables (en
refinerías petrolíferas) o en electricidad (en plantas generadoras). Algunas veces se puede producir tanto
electricidad como calor útil que será utilizado en determinados procesos. Dentro de la energía consumida
en un país, la industria es uno de los mayores consumidores junto con el transporte y la energía
consumida en los hogares. Por último se introduce la idea de intensidad energética.
Capítulo 4: Gestión de la Energía
Este capítulo describe cómo se puede aplicar un sistema de gestión de la energía en la industria. Un
enfoque similar puede ser adoptado por una escuela para proporcionar una estructura para la gestión de la
energía. Este enfoque puede ser adoptado tanto por pequeñas como por grandes empresas u
organizaciones.
Capítulo 5: Estudio de un caso de la industria papelera

8. 4
El capítulo 5 presenta el proceso de fabricación del papel. Se ha elegido este tipo de industria como un
ejemplo que ilustra los diferentes procesos energéticos que tienen lugar en la industria. También se
incluyen instrucciones sobre cómo los estudiantes pueden hacer su propio papel.
Algunos de los iconos y consejos del manual
En la estructuración del manual se ha tratado de separar la información en partes manejables e
interesantes. No únicamente se trata de leer página tras página, se pretende presentar la información de
una manera sencilla y divertida, por eso cuando aparezcan definiciones, actividades, objetivos de
aprendizaje, una nota importante o una referencia, se marca con icono.
A continuación se presentan los iconos que nos acompañarán a lo largo de nuestra lectura:
Definición: explica lo que un término
significa.
Nota: muestra que algo es importante, un
consejo o una pieza clave de información.
¡Cuidado con ellos!
Objetivo de aprendizaje: aparece al
principio de cada capítulo y explica lo que
se aprenderá en dicho capítulo.
Experimento, ejercicio o actividad:
indica algo para hacer en base a lo que has
aprendido.
Enlace web: muestra una dirección de
internet donde se puede obtener más
información.
Referencia: indica de donde proviene la
información.
Estudio del caso: cuando se muestra un
ejemplo o una situación real.
Puntos clave: se trata de un resumen de
todo lo explicado, por lo general aparece
al final de cada capítulo.
Preguntas: son preguntas que se efectúan
al alumno al final de cada capítulo para
comprobar los conocimientos adquiridos.
Nivel 2: indica el nivel de aprendizaje.

9. 5
Capítulo 1 Introducción a la Energía
Objeto de aprendizaje:
 Qué es y qué significado tiene la energía.
 Un vistazo general de alguno de los principales problemas relacionados al uso
de la energía, sus fuentes y la forma en que se consume.
 Las principales unidades de medida de energía y potencia
 A partir de un experimento se mostrará cómo se transforma la energía de una
forma a otra
¿Qué es la energía?
La energía existe en todas partes y sin ella no podríamos vivir ya que se utiliza todos los días y
de muchas maneras diferentes. Los alimentos que comemos contienen energía; este manual se ha
originado consumiendo energía; la luz que utilizas diariamente también es energía, etc.
Pero, ¿de dónde proviene toda esta energía? y, ¿qué hacemos con ella?, ¿la usamos sabiamente o
por el contrario la estamos malgastando?, ¿qué ocurrirá cuando se agoten los combustible
fósiles? Estas son sólo algunas de las preguntamos que intentaremos responder en este manual.
También tenemos que pensar sobre las consecuencias del uso y la transformación de la energía.
¿Has oído hablar de la emisión de gases de efecto invernadero y del cambio climático? Son
problemas muy graves para el planeta y una de las principales causas que los provocan es la
producción y consumo de energía. Pero no es necesario continuar de esta manera, existen formas
mejores y más limpias de producir y usar la energía que aprenderemos según se vaya
profundizando en este manual.
Definición: la energía se define como la capacidad para hacer un trabajo. La cantidad
de energía que tiene algo, es la cantidad de trabajo que puede hacer. .
Problemas asociados a la energía
La emisión de contaminantes debida a la producción de energía a partir de combustibles fósiles
es la principal causa del cambio climático. La extracción y uso de estos combustibles también
provoca contaminación y además su incontrolada explotación está llevándolos hasta la extinción.
Lo que significa, que para un país, la seguridad en el suministro es algo muy importante hoy en
día ya que somos totalmente dependientes de los combustibles fósiles y una falta de suministro
podría provocar el colapso de un país entero.
El fomento del uso de las energías renovables y la aplicación de medidas de eficiencia energética
son la mejor manera de reducir el daño provocado al planeta. Esto no sólo es de aplicación
importante en la vida cotidiana sino también en la industria y los negocios. La eficiencia
energética en la industria o conseguir la autosuficiencia mediante energías renovables, no sólo
conduce a una mejora del medio ambiente sino también puede incrementar la rentabilidad de una
empresa, lo que se puede conseguir a través de reducciones en costes de energía y, en general, en
aumentos en la eficiencia del proceso. Aprenderemos más acerca de estas posibilidades más
adelante.
Fuentes de energía
La naturaleza nos ofrece numerosas fuentes de energía, incluida la radiación del sol, el agua de
ríos y pantanos, las olas del mar, el viento o el calor de la tierra. Además de todas estas fuentes
de energía renovable, como bien se ha comentado anteriormente, también existen otras fuentes

10. 6
de energía que nos presenta la naturaleza pero que no son renovables ya que se necesitan muchos
miles de años para que se vuelvan a formar. Estas fuentes son los combustibles fósiles (carbón,
petróleo y gas natural) y el uranio (energía nuclear). Las fuentes renovables de energía se derivan
de varias maneras:
 Las fuerzas gravitacionales del sol y la luna que crean las mareas;
 La rotación de la Tierra combinada con la energía del sola que genera las corrientes
marinas y las corrientes de viento;
 La desintegración de minerales radiactivos y el calor interior de la Tierra que proporciona
la energía geotérmica;
 La producción fotosintética de la materia orgánica (biomasa);
 Y el calor directo del sol (energía solar).
Éstas son las llamadas fuentes de energía renovable, ya sea porque están continuamente en
reposición o, para todos los efectos prácticos, porque son inagotables. Por el contrario, los
combustibles fósiles son fuentes de energía muy extendidas en la mayor parte del mundo
industrial, de servicios públicos y del transporte.
Consumo de Energía
Según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), el consumo de energía mundial, en
promedio, sigue aumentando en un 2% al año, lo que da lugar a una duplicación del consumo
cada 35 años.
El consumo de energía está ilógicamente relacionado con los resultados económicos ya que
existe una gran diferencia entre la energía utilizada en la mayoría de los países altamente
desarrollados y los más pobres. ¿Sabía usted que el consumo promedio de energía de una
persona que vive en Estados Unidos es 57 veces mayor que el consumo de una persona de
Bangladesh?
Los Estados Unidos consumen el 25% de la energía mundial (con una cuota de la producción
global de un 22% y una proporción de la población mundial del 5%).
Note: el crecimiento más significativo del consumo de energía está teniendo lugar hoy
en día en China, que ha estado creciendo en un 5,5% por año durante los últimos 25
años. En Europa, la tasa de crecimiento fue tan sólo del 1%.
Pregunta: ¿Qué indican las cuatro imágenes expuestas arriba? Escribe un párrafo
sobre cada imagen en relación al tipo de fuente de energía.
Enlace web
International Energy Agency (IEA): http://www.iea.org
European Environment Agency: http://www.eea.europa.eu/themes/energy

11. 7
Energía y potencia
Definición: la potencia es la cantidad de trabajo que se efectúa por unidad de tiempo.
Esto equivale a la velocidad de cambio desde una forma de energía a otra, por ejemplo,
desde energía química (carbón) a energía eléctrica en una central térmica y desde energía
eléctrica a energía mecánica en un motor.
Potencia humana
Pero, ¿cuál es el significado de julios y vatios en realidad?, ¿cuánta energía y
potencia utiliza nuestro cuerpo? y, ¿es suficiente para nosotros vivir de esta forma?
Un deportista olímpico que levanta pesas podría alcanzar una potencia de 1500-1800
W pero sólo durante un tiempo inferior a un minuto.
Un ciclista profesional puede alcanzar una potencia de 500 W durante varias
horas y una persona sentada utilizará alrededor de 100 W de potencia para realizar
las funciones básicas del metabolismo: respirar, pensar, etc.
“Caballo” es una antigua unidad de medida de potencia que equivale a
745 W, y se le asignó este nombre porque es la potencia que podría llegar a
desarrollar un caballo.
Pero, en realidad, la potencia desarrollada por el cuerpo humano o por un caballo no es suficiente
para realizar los trabajos de hoy en día. Se trata de cantidades muy pequeñas en comparación con
lo que se necesita para producir nuestra electricidad, poner en marcha las fábricas, mover
nuestros vehículos, etc. Ésta es la razón por la que se necesita petróleo, carbón, gas, energía
solar, energía hidráulica, energía eólica, etc.
Unidades de energía y potencia
Julio (J) – es la unidad para medir la
energía térmica, mecánica y eléctrica.
Como la energía es la capacidad de hacer
un trabajo, un julio (J) es el trabajo
realizado por la fuerza de 1 newton en un
desplazamiento de 1 metro en dirección a
la de la fuerza. También equivale al
trabajo realizado cuando 1 amperio de
corriente pasa a través de una resistencia
de 1 ohmio durante un segundo.
Vatio (W) – es la unidad de potencia y
equivale a la transferencia de 1 julio de energía
por segundo.
Múltiplos de unidades: ya que 1 julio y 1
vatio son unidades bastante pequeñas, a
menudo se habla en múltiplos de miles, mil
julios (1 kilojulio, kJ), 1 millón de julios (1
megajulio, MJ), mil millones de julios (1
gigajulio, GJ). Del mismo modo se habla de
potencia, mil vatios (1 kilovatio, kW), 1
millón de vatios (1 megavatio, MW), mil
millones de vatios (1 gigavatio, GW).

12. 8
Ejercicio – Experimento:
 Consideraremos cómo la energía se puede transformar de una forma a otra (de
energía eléctrica a energía térmica);
 Se formulará un simple balance de energía;
 Se evaluará cómo de grande es un julio y un vatio realmente.
Cuando el agua se coloca en un hervidor eléctrico, la energía eléctrica se convierte en energía
térmica, aumentando la temperatura del agua. La capacidad de calor específico de una sustancia
es la cantidad de energía necesaria para aumentar 1 grado celsius (o kelvin) la temperatura de 1
kilogramo de esa sustancia. Posee unidades de J/kg.K. El calor específico del agua es
aproximadamente 4180 J/kg.K.
A modo de ejemplo, a continuación se calcula la energía necesaria para calentar 1 kg de agua
desde 20ºC hasta 60ºC:
Energía = 1 kg x 4180 J/kg.K x (60 – 20) K = 167.200 J = 167,2 kJ
La energía necesaria es 167,2 kJ por lo que se puede ver que un Julio no es una gran cantidad de
energía.
Para este experimento se necesita:
Agua, una balanza, un hervidor eléctrico, un termómetro, un vatímetro y un cronómetro.
¿Qué tenemos que hacer?
1. Introducir una cantidad conocida de agua en el hervidor y medir la temperatura del agua.
2. Poner el cronómetro en marcha a la vez que se enciende el hervidor. Medir la potencia
absorbida por el hervidor en vatios.
3. Cuando el hervidor se apague, detener el cronómetro y medir la temperatura del agua
cuidadosamente (¡Ojo el agua caliente puede producir quemaduras!).
4. Calcula el aporte de energía mediante el uso de la lectura del vatímetro y el tiempo utilizado
en el calentamiento.
5. Usando la masa conocida de agua, el incremento de temperatura y el calor específico del agua,
calcula la energía en forma de calor absorbida por el agua.
Nota: aunque la conversión de la energía en el hervidor de agua puede ser muy
eficiente, la electricidad probablemente ha sido generada en una central eléctrica cuya
fuente son combustibles fósiles, con una eficiencia menor del 50%
Unidades de energía y potencia
Kilovatio-hora (kWh) es una unidad de energía
asociada generalmente a la electricidad, aunque
también se puede utilizar para describir otras formas
de energía. Si la energía se consume a una
velocidad de 1000 julios por segundo (1000 W)
durante una hora, se habrá consumido 1 kWh.
Por ejemplo, si una bombilla incandescente de 100
W de potencia se mantiene encendida durante 10
horas, se consume 1 kWh (100 x 10horas =
1000 Wh = 1 kWh).
1 kWh equivale a 3,6 millones de julios.
Tonelada equivalente petróleo (tep) es
una medida de energía convencional
normalizada y se define sobre la base de
una tonelada de petróleo con un valor
calorífico neto de 41.868 kJ,
aproximadamente 42 GJ. Esta unidad es
útil para comparar diferentes tipos de
combustibles cuando las unidades son
elevadas.
1 tep = 11.630 MWh

13. 9
Pregunta:
 Si una persona con una gran capacidad de trabajo puede alcanzar una potencia
de 200 W de promedio, ¿cuánta energía (en julios) puede producir esa persona
trabajando a lo largo de un año? ¿Cuál es ese valor expresado en kWh?
 Un vatímetro es capaz de medir la cantidad de energía empleada para realizar
una determinada tarea. ¿Podrías utilizarlo para medir la energía que se necesita
para lavar la ropa en la lavadora o los platos en el lavavajillas? ¿Cuál es el valor
de esta energía?
 Los sistemas de vapor se utilizan normalmente en la industria, debido a qué,
para evaporar agua tú necesitas proporcionar el calor latente que es liberado
una vez que el vapor condensa. El calor latente se define como la cantidad de
energía en forma de calor liberada o absorbida por una sustancia química
durante un cambio de estado (p.e. sólido, líquido o gas) o una transición de
fase. Sabiendo la definición de calor latente, ¿sabrías calcular el calor latente de
1 kg de agua a la presión atmosférica? y, ¿cómo se compara con el calor
necesario para elevar la temperatura del agua líquida hasta 80 ºC?
Definición: calor latente es la cantidad de energía en forma de calor liberada o
absorbida por una sustancia química durante un cambio de estado (es decir, sólido,
líquido o gas), o una transición de fase.
Puntos clave:
 La energía es importante para nuestras vidas.
 La producción y el consumo de energía está causando enormes daños al planeta,
por lo que se tiene que encontrar una solución que está en las energías
renovables y en la eficiencia energética.
 La energía proviene tanto de fuentes no renovables (petróleo, carbón, gas
natural) como de fuentes renovables (sol, agua, viento, etc.), siendo estas
últimas la única perspectiva de garantizar el suministro de energía en el futuro.
 Las unidades de energía y potencia son el julio y el vatio respectivamente.
Debido a que estas unidades son muy pequeñas, se utilizan múltiplos como
medidas normales.
 La energía consumida diariamente es muy superior a la capacidad humana de
producir energía.
Enlace web:
International Energy Agency (IEA) website: http://www.iea.org
European Environment Agency: http://www.eea.europa.eu/themes/energy

14. 10
Capítulo 2 Fuentes de energía
Objeto de aprendizaje:
 Conocer las principales fuentes de energía, tanto renovables como no
renovables.
 Conocer las perspectivas de las energías renovables.
Definición: La energía primaria es aquella energía que no ha sido sometida a ningún
proceso de transformación o conversión, es decir, es la energía tal cual se encuentra
en la naturaleza. Por lo tanto esta energía primaria puede ser tanto renovable (solar,
eólica, hidroeléctrica, geotérmica) como no renovable (carbón, petróleo crudo, gas
natural, uranio).
Las tendencias de la oferta de cada una de estas fuentes de energía han sufrido un aumento
global en el suministro de energía a nivel mundial en los últimos 35 años. Dentro de este
crecimiento global, el gas y la energía nuclear ha tenido una mayor proporción de aumento, a la
vez que la tendencia del petróleo se quedaba estancada.
Nota: Europa, al igual que España, es todavía muy dependiente de los combustibles
fósiles. En Europa, entre 1990 y 2005, la proporción de energía procedente de
combustibles fósiles en relación al total de energía producida disminuyó sólo
ligeramente, pasando de alrededor de 83% a 79%. La figura 1 muestra la demanda
de energía primaria en Europa desde 1990 hasta 2005.
Figura 1: Contribución de las fuentes de energía renovables al consumo de energía primaria en EU-27 (Fuente: EEA)
Obviamente, los distintos países utilizan diferentes cantidades de energía primaria ya que varía
en función de la población, la intensidad energética de su industria, el clima, etc. Además cada
país utiliza diferentes fuentes de energía ya que unos deciden apostar por la energía nuclear o el
carbón mientras otros prefieren el gas natural y las energías renovables. Según datos del 2005, en
Europa, el 79% de la energía primaria proviene de combustibles fósiles, correspondiendo un
36,7% al petróleo, 24,6% al gas natural y 17,7% al carbón y siendo importado el 54% de todos

15. 11
ellos. La figura 3 muestra la contribución de cada fuente de energía al consumo de energía
primaria de distintos países europeos.
Figura 2: Contribución de cada fuente de energía al consumo de energía primaria de los distintos países europeos,
2005. (Fuente: EEA, Energy & the Environment, 2008)
Obviamente, los distintos países utilizan diferentes cantidades de energía primaria ya que varía
en función de la población, la intensidad energética de su industria, el clima, etc. Además cada
país utiliza diferentes fuentes de energía ya que unos deciden apostar por la energía nuclear o el
carbón mientras otros prefieren el gas natural y las energías renovables. Según datos del 2005, en
Europa, el 79% de la energía primaria proviene de combustibles fósiles, correspondiendo un
36,7% al petróleo, 24,6% al gas natural y 17,7% al carbón y siendo importado el 54% de todos
ellos. La figura 3 muestra la contribución de cada fuente de energía al consumo de energía
primaria de distintos países europeos.
Figura 3: Evolución de la demanda de energía primaria en España, 2008. Fuente: Ministerio de Industria, Turismo
y Comercio

16. 12
Nota: Según los datos del 2008, en España la energía primaria procedente de
combustibles fósiles representa aproximadamente el 81,7% de la energía total
mientras que la energía nuclear representa el 10,7% del total. Toda esta energía se
importa del exterior a excepción de la energía renovable y parte de carbón que es de
producción nacional. En total, España tiene una dependencia energética del exterior
de 79,1%.
La figura 4 muestra la evolución de la demanda de energía primaria en España desde el año 2001
al 2008, mientras que la figura 5 presenta la contribución de las distintas fuentes de energía
primaria en el año 2008.
Figura 4: Evolución de la demanda de energía primaria en España, 2008. Fuente: Ministerio de Industria, Turismo
y Comercio
A lo largo de la evolución se observa que tanto el petróleo como la energía nuclear tienen una
aportación casi constante, mientras que el gas natural ha experimentado un importante
incremento en detrimento del carbón que ha disminuido su aportación. Este hecho se debe, como
se comentó en párrafos anteriores, a la mayor eficiencia de las centrales de gas natural y al alto
índice de contaminación de las centrales de carbón.
Figura 5: Contribución de las distintas fuentes de energía primaria en España, 2008. (Fuente: Ministerio de
Industria, Turismo y Comercio)

17. 13
Los 3 grandes consumidores de toda esta energía son la industria, el transporte y el hogar. Se
debe tener en cuenta que dentro del transporte está incluido el uso del coche privado que
representa un 15% del total, por lo que si se añade este consumo al consumo del hogar, se tiene
que alrededor del 32% del consumo de la energía primaria se debe a las personas (hogar + coche
privado). La figura 6 muestra el consumo de energía final por sectores en España en el año 2006.
Figura 6: Consumo de energía por sectores en España, 2006 (Fuente: IDAE)
En España las industrias del cemento, del vidrio y cerámica junto con la siderúrgica y fundición
son las de mayor consumo energético. Previsiblemente reducirán su actividad al frenarse el ritmo
de construcción de viviendas, aunque esto incidirá negativamente en la evolución del empleo y la
economía. La figura 7 muestra el reparto del consumo de energía por la industria.
Figura 7: Reparto del consumo de energía por la industria en España en el año2006 (Fuente: IDAE)
Problemas asociados a las fuentes de energía no renovables (fósil y nuclear)
Los combustibles fósiles al quemarse para producir energía emiten CO2, gas de efecto
invernadero que contribuye al cambio climático. Además, dependiendo de las condiciones de
combustión, del equipo de limpieza de los gases de escape y especialmente de la composición
del combustible, se puede producir humo, partículas y gases que dan lugar a procesos de
acidificación (SO2 y NOx producen lluvia ácida). Otro inconveniente de los combustibles fósiles
es que se encuentran en la naturaleza de una forma limitada y además están muy lejos de España.

18. 14
Todas estas soluciones tienen sus propios problemas, por lo que un aumento de la eficiencia y el
uso de energías renovables es un objetivo de mayor importancia para el futuro.
Pico de explotación del petróleo: el consenso actual entre los 18 estimó que en los perfiles de
extracción de petróleo se produciría un pico en el año 2020, a razón de 93 millones de barriles
por día (mbd). El consumo actual de petróleo está en la tasa de 0,18 ZJ por año (31,1 billones de
barriles) o 85 mbd. Por lo que existe una preocupación generalizada ya que hemos llegado al
“pico de explotación del petróleo”, donde la tasa de nuevos descubrimientos no es suficiente para
satisfacer nuestra creciente demanda. (Fuente: www.peakoil.com).
Figura 8: Producción mundial vs. Tiempo. Fuente: ASPO, 2005
En 1956 M. King Hubbert, un geólogo de Shell Oil, predijo que el pico de la producción de
petróleo de Estados Unidos se produciría a finales de la década de los 60. A pesar de que la
mayoría de la industria se burló de él, este hombre tenía razón. Fue el primero en afirmar que el
petróleo algún día desaparecería y, por tanto, la explotación del mismo a lo largo del tiempo
Problema Solución
Recursos
limitados
Es una verdad absoluta, el carbón, petróleo y gas natural se encuentran en
la naturaleza de forma limitada. Se puede explorar las profundidades del
mar, el Ártico y la Antártida para obtener más combustibles fósiles, pero a
mayor coste financiero y ecológico.
Seguridad de
suministro
Además de estar limitados, estos combustibles fósiles no se disponen en
España y hay que importarlos desde el extranjero por lo que la
incertidumbre política puede resultar en la pérdida de acceso a estos
recursos.
Emisión de gases
de efecto
Existen planes para desarrollar tecnologías de captura de CO2 y
almacenarlo, pero existe una incertidumbre acerca de la viabilidad
Emisión de
contaminantes
Los costosos equipos de limpieza de gases, la preparación del combustible
y el control sofisticado de combustión han tenido exitosos resultados en la

19. 15
seguirían una curva en forma de campana.
Energía renovable
Según la Agencia Internacional de la Energía (2007), las energías renovables representan el
13,1% del total de la demanda mundial de energía primaria en 2004, con la biomasa
representando un 79,4% y la energía hidráulica el 16,7% entre las principales fuentes. Las
“nuevas” fuentes de energía renovable (solar, eólica y las mareas) constituyen menos del 0,1%
del suministro total de energía primaria. En su Escenario de Políticas Alternativas (políticas
impulsadas por la preocupación por la seguridad energética, la eficiencia energética y el
medioambiente, bajo discusión pero aún no adoptadas, que podrían frenar el crecimiento de la
demanda de energía), la AIE (2007) predice que para el 2030 las energías renovables
representarán alrededor del 14% del consumo mundial de energía y su proporción en la
producción de electricidad aumentará de 18% a 25%. (Fuente: http://www.iea.org/
weo/2007.asp).
En Europa, la energía renovable tiene la mayor tasa de crecimiento anual en el consumo total de
energía primaria, con un promedio del 3,4% entre 1990 y 2005, aunque el estado actual muestra
una amplia variación entre países, como se muestra en la figura 9:
Figura 9: Producción de energía primaria a partir de fuentes renovables en 2006 (biomasa, geotérmica, hidráulica,
eólica y solar en ktep). Fuente: Eurostat
Uso de energía renovable en la industria
Energía hidráulica
Los molinos de agua son uno de los primeros ejemplos de la
utilización de las energías renovables, capturan la energía
producida por el movimiento del agua y la transforman en
energía mecánica para mover una maquinaria. Más tarde, la
generación de electricidad se convirtió en una práctica
habitual. Existen centrales hidráulicas de bombeo que se
utilizan para almacenar energía, de esta forma el agua fluyente
es bombeada a un depósito de alta durante la noche cuando la
demanda y el precio de la electricidad son menores. Se
produce un consumo de electricidad en el bombeo para almacenar el agua, pero que luego se
verá recompensado ya que durante las horas de máxima demanda, cuando el precio de la
electricidad sea más caro, el agua almacenada es liberada para producir energía eléctrica. Dado

20. 16
que muchas de las fuentes de energía renovables son variables, se trata de una tecnología útil
para almacenar grandes cantidades de energía. De esta manera la energía cinética del agua no se
pierde en las horas en que la demanda es baja ya que se puede almacenar para cuando la
demanda aumente.
Energía eólica
Una vez más, los molinos de viento eran comunes para
aprovechar la energía que nos ofrece el viento, y obtener así
energía mecánica que moviese una maquinaria para moler el
grano. Actualmente, es muy normal ver parques eólicos
llenos de aerogeneradores para producir electricidad.
Debido a la complicación de encontrar buenos
emplazamientos para la construcción de un parque eólico
(los mejores emplazamientos ya están escogidos) se está
rápidamente desarrollando la tecnología necesaria para
construir estos parques en medio del mar. Estos emplazamientos presentan la ventaja de que no
existen obstáculos y que el viento es mayor y más uniforme, pero en cambio presentan las
complicaciones de montar los aerogeneradores en medio del mar. Algunas industrias situadas en
un lugar muy ventoso y con terrenos disponibles, presentan aerogeneradores que contribuyen a
disminuir el consumo eléctrico de la red pública.
Energía solar
Los sistemas de aprovechamiento de la energía solar se
clasifican en dos tipos: sistemas solares fotovoltaicos y sistemas
solares térmicos. Los primeros captan la radiación solar
mediante paneles fotovoltaicos para producir electricidad. Esta
captación solar para producir electricidad se puede realizar en
sistemas aislados para autoconsumo (edificios de montaña
aislados donde no llega el suministro de electricidad), y a gran
escala, formando huertas solares donde la producción de
electricidad se vende a la red eléctrica. La otra posibilidad que
existe de aprovechar la energía solar mediante sistemas solares térmicos, se basa en captar la
radiación del sol mediante colectores solares para calentar un fluido y producir calor que se
utiliza en la producción de agua caliente y en calefacción. También existen plantas solares
térmicas que concentran la radiación del sol consiguiendo temperaturas muy elevadas para
producir vapor que luego se utiliza para mover una turbina y producir electricidad.
Energía mareomotriz
Este tipo de centrales incluye el aprovechamiento de las mareas y
de las corrientes marinas. Para explicar el aprovechamiento de las
mareas se nombrará como ejemplo la central mareomotriz de Rance
en Francia. El sistema de la central es sencillo y sigue el mismo
principio que los antiguos molinos de mareas. Cuando la marea
sube, se abren las compuertas y se deja pasar el agua hasta que
llega a su máximo nivel. Entonces se cierra el dique para retenerla y
se espera a que el mar vaya bajando al otro lado. Esto produce un desnivel que es aprovechado
para hacer pasar agua a través de turbinas que generan electricidad.
El aprovechamiento de las corrientes marinas consiste en aprovechar la energía cinética del agua

21. 17
mediante turbinas submarinas para convertirla en energía mecánica que a su vez se transformará
en energía eléctrica. Un ejemplo es la central de Strangford Lough en Irlanda del Norte.
Geotérmica
La energía geotérmica es aquella que aprovecha el calor interior de la
Tierra y a menudo se asocia a aguas termales, géiseres y actividad
volcánica. En 1904 se construyó la primera planta geotérmica de vapor
seco en Larderello, Italia. Esta planta proporciona electricidad a un
millón de hogares.
Biomasa
Existen diferentes tipos de biomasa que se puede utilizar para la
producción de energía, bien sea para producir calor como para producir
electricidad o combustibles gaseosos y líquidos. La biomasa vegetal,
tanto la residual como los cultivos energéticos se puede quemar en una
central térmica y obtener electricidad y calor, pero también se puede
obtener biocombustibles a través de procesos bioquímicos. La biomasa
se considera una fuente de energía renovable ya que el carbono
liberado en su combustión ha sido previamente fijado por la planta
durante su crecimiento. Si las cosechas son replantadas existe la
posibilidad de lograr un ciclo cerrado. La plantación de árboles y
cultivos específicos destinados a ser fuente de combustible se ha
aplicado durante siglos, y su uso moderno es una extensión de esta
tradición. La biomasa tiene la ventaja sobre otras fuentes renovables de energía que se puede
almacenar, pero se han producido muchas críticas sobre el cultivo de cereales destinados a la
producción de electricidad ya que según algunos sectores esto ha llevado al aumento del precio
del cereal en el sector alimenticio.
Energía procedente de residuos
La materia orgánica residual puede ser usada para producir
energía térmica y eléctrica. Los residuos sólidos urbanos
biodegradables, se utilizan en los vertederos para producir el
llamado biogás que se puede quemar, normalmente, para
producir electricidad, aunque también se produce calor y por lo
general se pierde. Las aguas residuales urbanas, los lodos de
depuradora, residuos ganaderos y los lodos residuales
biodegradables de cervecerías, mataderos y otras industrias
agroalimentarias se pueden descomponer biológicamente para
producir un combustible rico en metano. Por otro lado, los residuos urbanos, industriales y
comerciales no biodegradables como por ejemplo los embalajes, se pueden quemar en un
incinerador o en un horno de una cementera para producir calor y energía eléctrica. Muchas
industrias, además de las agroalimentarias, por ejemplo, fabricación de papel, fabricación de
muebles, producen importantes cantidades de residuos biodegradables o combustibles que
pueden utilizarse como fuente de energía. Sin embargo, cada uno de estos casos debe analizarse
por separado ya que la combustión de estos residuos puede producir emisión de CO2, gases
contaminantes y partículas por lo que entonces ya no estaríamos hablando de energía renovable.

22. 18
Pregunta:
¿Cuáles son las fuentes de energía más comunes en España? Determina el porcentaje
de distribución de energía renovable y energía no renovable de España, y a
continuación haz lo mismo para las distintas fuentes de energía. Compara esta
distribución con la de otros países de Europa.
Puntos clave:
 La UE al igual que España sigue siendo muy dependiente de los combustibles
fósiles (causantes de la emisión de gases de efecto invernadero), y gran parte
de estos son importados (planteando cuestiones acerca de la seguridad del
suministro).
 Existe un gran potencial e interés en las energías renovables, pero aún queda
mucho por aplicar.
Enlaces web
Portal de información medioambiental:
http://earthtrends.wri.org/searchable_db/index.php?action=select_variable&theme=6
Agencia Europea del Medioambiente:
http://themes.eea.europa.eu/indicators/
Eurostat:
http://epp.eurostat.ec.europa.eu/portal/page?
_pageid=0,1136239,0_45571447&_dad=portal&_schema=PORTAL

23. 19
Capítulo 3 Transformación de la Energía y su uso en la Industria
3.1 Transformación de Energía (portadores de energía)
Objetivo de aprendizaje:
 Cómo se transforma la energía primaria en formas más útiles para su consumo:
combustibles líquidos y electricidad.
 La importancia que tiene el consumo de energía en la industria en el contexto
del consumo total de energía.
 Cuáles son los principales portadores y usuarios de energía en la industria.
Tipos de energía y portadores
El siguiente diagrama ilustra la idea de energía primaria, transformación, energía final y uso
final. .
Figura1: Diagrama que muestra la transformación de energía primaria (carbón, viento, etc.) a energía final
(electricidad, gasolina, etc.) y su uso en calefacción, iluminación, motores, etc.( Fuente: EU BREF)
Utilizar la energía primaria en su forma natural es una tarea difícil y complicada por
lo que se tiene que transformar a energía final para adecuarla a su uso final. Por lo
tanto, la energía final es aquel tipo de energía que ya está lista para ser consumida,
como por ejemplo la electricidad o la gasolina. La electricidad es el ejemplo más
común, siendo producida a partir de carbón, petróleo, gas natural, eólica,
hidroeléctrica, etc., en una central eléctrica. La conveniencia de la electricidad como
un portador de energía ha dado lugar en nuestro desarrollo a una amplia “red” para
distribuir la electricidad desde las estaciones de generación centralizada hasta los
puntos de consumo. El uso de energías renovables ha promovido una mayor
distribución y generación por lo que la transformación de energía primaria a energía
final que puede ser distribuida con relativa facilidad está demandando sistemas de
distribución más sofisticados.
La electricidad se puede transportar pero su almacenamiento es una tarea muy

24. 20
complicada. En cambio, los combustibles líquidos son fácilmente almacenados y
transportados. El petróleo crudo puede ser refinado en una serie de combustibles que
nos son familiares: gasóleo, gasolina, etc. Todos ellos se pueden transformar en
energía térmica, por ejemplo, el sistema de calefacción que funciona con gasóleo, o
también se transforman en energía mecánica, por ejemplo, para mover vehículos de
transporte. Sin embargo, debemos recordar que los procesos de refino y transporte
también consumen energía.
Como se verá más adelante, una industria puede transformar electricidad o combustible en otro
portador de energía, como son el aire comprimido y el vapor. Los usuarios finales de la energía
pueden usar tanto energía primaria como energía final para fines tales como procesos de calor,
proporcionar movimiento, iluminación, etc.
Producción de combustible.
Definición: Los principales combustibles líquidos se producen por destilación
fraccionada del petróleo crudo (mezcla de hidrocarburos y derivados de
hidrocarburos que van desde el metano hasta asfaltos pesados).
Normalmente, los combustibles ligeros y medios (gasóleo y queroseno) se utilizan en la industria
para producir calor y vapor de agua. La gasolina y el gasóleo son los principales combustibles
usados en el transporte de vehículos.
Los biocombustibles se producen a partir de fuentes renovables como es la biomasa. Esta
biomasa ya sea cultivada especialmente para la obtención de biocombustibles o aprovechada a
partir de residuos forestales, se puede transformar en combustibles tales como metanol, etanol,
esteres metílicos (biodiesel) o éteres metílicos.
Producción electricidad
Definición: La electricidad se puede producir a partir de fuentes renovables: eólica,
solar, hidroeléctrica, biomasa y geotérmica, aunque la mayoría se genera mediante
la combustión de combustibles fósiles o mediante reacciones nucleares.
La figura 2 muestra la evolución de la generación de electricidad para Europa en las dos últimas
décadas. La proporción de generación a partir de gas en la UE ha aumentado debido a que es el
combustible fósil que menos contamina y las centrales son más eficientes, pero la preocupación
por la seguridad de suministro y el aumento de los precios están replanteando la cuestión.
Figura 2: Generación de electricidad, UE 27. Fuente: EEA website

25. 21
La figura 3 muestra el reparto de generación eléctrica en España para las distintas fuentes de
energía en el año 2008.
Figura 3: Mix de generación eléctrica español 2008. Fuente: UNESA
Más concretamente, y dentro de la aportación renovable, el 10,85% de la electricidad consumida
en España en 2008 salió de los parques eólicos; el 7,5% tuvo su origen en las grandes presas
hidroeléctricas; y el resto hay que adjudicárselo a la fotovoltaica, biomasa y minihidráulica.
Comparando las dos figuras anteriores, se observa que el gas natural y las energías renovables
tienen una aportación mayor en la generación eléctrica en España que la que tienen en Europa.
Por el contrario, en Europa la aportación de la energía nuclear y el carbón es mayor.
La contribución de las energías renovables a la producción de electricidad en los distintos países
europeos se puede ver en la figura 4, indicando que muchos países aún tienen un amplio margen
de mejora para conseguir los objetivos fijados.
Figura 4: Producción de electricidad a partir de energías renovables (%) en 2005 y los objetivos marcados para el
2010. Fuente: EEA, Energía y Medioambiente 2008
Nota: La mayoría de las centrales convencionales generadoras de electricidad están
diseñadas únicamente para producir electricidad quemando combustibles fósiles y
obteniendo energía térmica. La energía nuclear es una tecnología diseñada para

26. 22
extraer energía útil en forma de calor de los núcleos atómicos a través de reacciones
de fisión nuclear controlada. A su vez, esta energía térmica (tanto la proveniente de
combustibles fósiles como nucleares) convierte el agua líquida en vapor
sobrecalentado a alta presión, el cual mueve una turbina produciendo energía
mecánica de rotación. Esta rotación provoca un movimiento relativo entre un campo
magnético y un conductor produciéndose así la energía eléctrica. Después de
abandonar la turbina, el vapor se encuentra a baja presión y condensa (cambia a
estado líquido) por medio de refrigeración externa, antes de volver al inicio del ciclo
(para transformarse en vapor nuevamente).
Un aspecto crítico de esta operación es que la eficacia global puede ser baja: 40-50%. Existen
pérdidas de calor a través de los gases de escape a la atmósfera, pérdidas en el edificio y los
equipos, pero las más importantes, se deben al calor que se transfiere al sistema de enfriamiento
cuando el vapor se condensa. Esta refrigeración es esencial, y en condiciones de verano en
Europa, algunas centrales eléctricas han tenido que reducir la producción a causa de los límites
de refrigeración. Otro 5-10% de la energía se pierde en el transporte de electricidad a través de la
red de distribución.
Centrales de ciclo combinado
Definición: Una planta de ciclo combinado es una central que utiliza gas natural
como combustible, se quema y los gases resultantes pasan a través de una turbina de
gas para producir electricidad, después estos gases calientes son utilizados para
producir vapor que pasará por una turbina de vapor para producir electricidad.
Este tipo de plantas son más eficientes pero su uso se limita en gran medida a la generación de
nuevas plantas con acceso a suministro de gas, aunque otras fuentes de combustibles fósiles,
como por ejemplo el carbón, también se puede gasificar y utilizar esta tecnología. El balance
térmico total se muestra a continuación:
Figura 5: Diagrama de flujo de energía de un ciclo combinado. Fuente: Progress in Energy and Combustion Sci-
ence 33 (2007)

27. 23
Plantas de cogeneración
Definición: La cogeneración consiste en una producción combinada de calor y
electricidad.
Normalmente, las plantas de cogeneración suelen ser para autoconsumo (generación solo para
uso propio), aunque también pueden vender el calor producido a alguna industria cercana a la
planta de cogeneración y la electricidad generada se puede verter a la red de distribución. Las
plantas de cogeneración tienen una alta eficiencia energética, mientras la eficiencia media de
generación de electricidad es menos del 50%, las plantas de cogeneración presentan eficiencias
superiores al 75%.
Figura 6: Contribución de la Cogeneración a la generación de electricidad en 2006. Fuente: Eurostat
Preguntas:
 ¿Cuáles son las formas más comunes para producir electricidad en España?
¿Cuánta electricidad (en GWh y en porcentaje del total) se genera a partir de
fuentes renovables en España?
 Compara los valores de España con el resto de países europeos.

28. 24
Balances energéticos nacionales e intensidad energética
Balances de energía
Pregunta:
 Busca en internet y obtén datos similares para la Comunidad de Aragón.
Dibuja el correspondiente diagrama de Sankey para la Comunidad de Aragón.
 ¿Qué fracción de energía procede de fuentes no renovables?
 ¿Qué porcentaje del consumo de energía le corresponde a la industria en
Aragón?
 Calcula la energía consumida por persona (intensidad energética) en España y
en Aragón
 Conociendo la aportación de cada combustible, ¿cuál es la cantidad de CO2
emitido por persona? Necesitarás obtener información adicional sobre las
emisiones de CO2 asociadas al petróleo, el gas y el carbón.
 Compara el diagrama de flujo correspondiente a España y el de Aragón,
¿encuentras alguna diferencia entre ambos? Coméntalo.
Caso de estudio: un balance nacional de energía
Considera el siguiente diagrama que ilustra los flujos de energía en España, 2008.
Este tipo de diagrama utilizado se denomina diagrama Sankey. La anchura de las
flechas en el diagrama es proporcional a la magnitud del flujo de energía. La
energía primaria se ha previsto para que coincida con la energía consumida.
Algunas observaciones se pueden hacer rápidamente:
España es muy dependiente de los combustibles fósiles y nucleares y la aportación
de energía renovable está en aumento. La mayor parte de la energía se consume en
el transporte y en la industria.
Figura 7: Flujo de energía en España, 2008. Fuente: Elaboración propia. Datos de Ministerio de
Industria

29. 25
Intensidad energética. ¿Cuál es su significado?
La intensidad energética es una medida del consumo total de energía en relación a la actividad
económica. Es decir cuanta energía hace falta para producir una unidad económica. El consumo
total de energía en la UE-27 creció según una tasa anual de poco más del 0,8% en el periodo
comprendido entre 1990 y 2005, mientras que el Producto Interior Bruto (PIB, medida
económica) a precios constantes creció en una tasa media anual del 2,1% durante el mismo
periodo. Como resultado, el total de la intensidad energética en la UE-27 disminuyó a una tasa
promedio de -1,3% por año. Esto significa que hace falta menos energía para generar
crecimiento económico.
Ejercicio: la figura 8 representa el consumo final de energía para diferentes países
europeos. Dibuja una gráfica similar donde aparezca el consumo de energía por
habitante para cada país.
Figura 8: Consumo final de energía para diferentes países europeos en 1995 y 2006. Fuente: Eurostat
Tabla.1 Consumo final de energía (ktep) para diferentes países en 1995 y 2006. Fuente: Eurostat.

30. 26
Estos datos pueden no reflejar el comportamiento energético de los individuos, sino más bien la
naturaleza de la industria, el transporte, así como las prácticas de consumo de energía en los
hogares.
Enlaces web:
European Environment Agency:
http://themes.eea.europa.eu/indicators/
Eurostat, Environment and Energy Homepage:
h t t p : / / e p p . e u r o s t a t . e c . e u r o p a . e u / p o r t a l / p a g e ?
_pageid=0,1136239,0_45571447&_dad=portal&_schema=PORTAL

31. 27
3.2 Usos finales de la energía en la industria y optimización de equipos
Objeto de aprendizaje:
 Conocer los principales equipos consumidores de energía de a industria
 Como localizar las pérdidas y mejorar la eficiencia energética de equipos y
procesos industriales
Los principales usos finales de energía en la industria son:
Tabla 2: Principales usos finales de energía
Más del 85 % de la electricidad consumida en la industria se debe al consumo de motores
eléctricos. Éstos convierten la energía eléctrica en energía mecánica, accionan bombas y ponen
en marcha ventiladores, cintas transportadoras, compresores, etc. Los motores, normalmente
funcionan durante muchas horas a lo largo de varios años, por lo tanto seleccionar motores de
alta eficiencia y garantizar su correcto funcionamiento, será importante para minimizar el
consumo de electricidad.
La iluminación es otro gran consumidor de electricidad en la industria. Se pueden tomar una
serie de medidas para reducir el consumo, como por ejemplo ajustar correctamente el nivel de
iluminación para cada área y tarea a realizar, utilizar siempre un sistema de iluminación eficiente
y aprovechar al máximo la luz natural.
Los ventiladores y las soplantes de aire se utilizan en determinados procesos industriales o
simplemente se usan para proporcionar ventilación, extrayendo aire de los edificios e
intercambiándolo con el aire del exterior
Funcionamiento de las calderas
Definición: una caldera es un dispositivo que se utiliza para producir agua caliente o
vapor. Normalmente, se utiliza un combustible fósil como fuente de energía. Si la
caldera es muy pequeña se puede incluso usar electricidad.
Tal y como has aprendido en un ejercicio anterior, el vapor contiene el calor latente necesario
para evaporar el agua, y es un portador de mayor concentración de calor que un líquido caliente.
El vapor se utiliza en calefacción y también para accionar equipos mecánicos tales como
sistemas de vacío, compresores centrífugos y turbinas de vapor para mover maquinaria o generar
electricidad. Una vez que el vapor se ha condensado, normalmente es devuelto a la caldera para
evitar la pérdida de agua y la pérdida del calor residual que contiene el agua.
Térmica Electricidad
Hornos
Calefacción
Procesos de frío
Refrigeración
Panificación
Secado
C a l e f a c c i ó n y
refrigeración de espacios,
incluyendo ventilación
Motores
Bombas
Ventiladores
Transportadores
Trituración, molienda
Mecanizado, formación,
fabricación
Sistemas de vacío

32. 28
Figura 9: Corte de una caldera de gas
En la figura siguiente se puede ver el diagrama de flujo de una caldera. Las principales
pérdidas se deben al escape de los gases de combustión. Las pérdidas debido a la
radiación y convección, así como las debidas a la purga se contabilizan en un 4% y 3%
respectivamente.
Figura 10: Balance de energía de una caldera.

33. 29
Programa de mejora de la eficiencia en calderas
Figura.11: Programa de mejora de la eficiencia de calderas
Un enfoque sistemático para mejorar la eficiencia energética de las calderas implica
algunos pasos simples a seguir, como se muestran en la figura anterior.
Sin embargo el funcionamiento eficiente del sistema de calderas no debería ser examinado
de forma aislada. Para aumentar las oportunidades de ahorro y recuperación de energía, se
debería analizar lo siguiente:
 Las necesidades de calefacción y los aspectos relacionados con la eficiencia energética de
los procesos consumidores de calor, de los productos y de los equipos;
 Los sistemas de distribución de calor (tales como vapor y condensados).
Las pérdidas de energía y calor de una caldera se pueden reducir de varias maneras.
Alguno de estos sistemas son sofisticados y complejos, y otros pueden ser fácilmente
aplicados y además ofrecen un buen retorno de la inversión. Una de ellas consiste en
combinar producción de calor y producción eléctrica (cogeneración).
Las principales prioridades para mejorar la eficiencia energética son las siguientes.
 Reducción de la presión de vapor y de la temperatura
del agua de los sistemas
 Evitar fugas
 Mantener limpia la caldera ya que excepto para el gas,
todos los combustibles dejan una cierta cantidad de
cenizas en los tubos.
Nota: recuerda, una capa de un milímetro de cenizas
puede aumentar el consumo de combustible un 2%.
Figura12: Fugas de vapor

34. 30
 No permitir la entrada de aire no deseado
 La purga de agua son pérdidas que se van por el desagüe
 Maximizar el retorno de condensados calientes
 Control gases de escape
Nota: una reducción de temperatura de 20ºC en los gases de escape, mejora la
eficiencia de la caldera en un 1% aproximadamente.
Pregunta:
 ¿Cuáles son las principales pérdidas en un sistema de calderas?
 ¿Qué posibilidades pueden mejorar la eficiencia y evitar las pérdidas?
Ejercicio:
1. Lo más probable es que tu escuela tenga una caldera para la producción de
agua caliente y para calefacción en invierno. Consulta con mantenimiento si se
puede realizar una visita a la sala de calderas, tal vez durante el verano, cuando
la caldera sea limpiada o esté en un proceso de mantenimiento. Échale un ojo
al control de la caldera, los indicadores, al hogar (habitáculo donde se quema
el combustible), las tuberías y la chimenea.
2. Piensa en una visita a una empresa y trata de encontrar respuestas a las
siguientes preguntas:
 ¿Cuál es el valor de la temperatura de los gases de escape?
 ¿Cuál es el valor de la presión del vapor?
 ¿Quiénes son los consumidores de vapor? ¿Cuánta distancia existe entre
los consumidores y la caldera?
 ¿Están las tuberías bien aisladas? ¿Hay alguna fuga evidente?
 ¿Cuánta energía registra la caldera? A partir de la figura 2: Balance de
energía de una caldera, intenta calcular las pérdidas.
Ventiladores y soplantes (Motores eficientes)
Los ventiladores y soplantes son movidos por motores, por lo tanto la clave del ahorro energético
aquí está en conseguir motores eficientes.
La relevancia de las medidas está marcada por un simple análisis. Como referencia se utiliza el
llamado “Coste de Ciclo de Vida”, que es el total de los costes de inversión, servicio y
mantenimiento y los costes de energía consumida a lo largo de toda la vida útil del motor (10-20
años).
Ejemplo: na fábrica de productos químicos está ahorrando $500.000 por año,
únicamente controlando y reparando todas las fugas de vapor. Otra planta de
madera contrachapada redujo su carga de vapor en 2700 kg/h mejorando el
aislamiento de tuberías.

35. 31
A continuación se detallan los tres criterios seguidos por un test de eficiencia para saber si un
motor es eficiente: la edad del motor, las horas de operación y la eficiencia promedio.
Criterio 1: La edad del motor. El año
de fabricación se puede leer en la placa
de identificación o preguntando al
fabricante.
Criterio 2: Potencia nominal. También
tiene que estar anotada en la placa de
identificación.
Criterio 3: Horas de funcionamiento.
El consumo de energía se puede
calcular mediante asistencia técnica o
leyendo el contador de horas de
funcionamiento.
Procedimiento: Se asigna un valor
entre 1 y 5 para cada rango de edad, de
potencia nominal y de número de
horas de funcionamiento. La
importancia de las medidas para
inspeccionar el motor se establece
mediante el cálculo de la suma de los
tres valores:
Resultados de acuerdo a la tabla
Área roja: Si la puntuación es mayor de 10, se recomienda un cambio rápido del motor.
Área amarilla: Si la puntuación está entre 6 y 10, se recomienda prestar una atención especial al
motor.
Área verde: Si la puntuación es inferior a 6, no será necesario tomar ninguna medida.
El ahorro de electricidad no se produce únicamente por el mero hecho de cambiar los motores
por otros nuevos más eficientes, por lo que se recomienda el siguiente proceso para optimizar el
consumo de energía:
Fase 1: Análisis de consumo.
Esta fase es la etapa más importante para ahorrar el máximo de energía. Analiza la demanda de
energía de los procesos, debate e identifica los parámetros relevantes del proceso con las
personas responsables del mismo. Luego identifica la variación del consumo requerido por el
proceso realizando alguna medición. Las mediciones se pueden tomar incluso si el proceso no se
ha optimizado aún, debido a que la variación relativa tendrá que ser la misma después de la
optimización, a no ser que el análisis muestre que el proceso en sí no es el mejor y debiera ser
cambiado.
Fase 2: Análisis de la máquina de proceso
El proceso puede ser: vapor, aire comprimido, aire, agua, etc. Las preguntas que se deben hacer
son: ¿el tamaño de la máquina es adecuado al consumo (o está sobredimensionada)? En caso de
sobredimensionamiento, la máquina (bomba, ventilador, compresor, etc.) trabaja a cargas
parciales lo que conduce a una reducción de la eficiencia.
Fase 3: Control correcto de la máquina
El manejo de la máquina ha de ser adaptado óptimamente a los requisitos de máxima eficiencia.
Por regla general se trata de una unidad de frecuencia controlada por bombas, soplantes y
compresores.
Tabla 3: Test de eficiencia de motores

36. 32
Fase 4: Optimización del motor eléctrico
Existen tres reglas importantes para esta fase: a) la adaptación ideal del tamaño del motor a la
exigencia de potencia efectiva, b) la eficiencia del motor ha de ser máxima y c) el control tiene
que ser adaptado a las características del consumo.
Ejercicio
Imagínate una excursión a una empresa y encontrarás varios motores eléctricos (no
olvides las bombas de agua y la bomba de la calefacción)
Aquí tienes un interesante experimento para ti:
 Haz una lista del número de motores/bombas iguales.
 Anota la capacidad de cada uno de los motores/bombas (ver las características
de la máquina, kW)
 Averigua las horas de funcionamiento (multiplica los días de funcionamiento
por las horas de funcionamiento al día) de cada uno de los motores/bombas.
1 Tabla 4: Como ejemplo, el cuadro muestra los datos de las instalaciones de un distribuidor de coches
Pregunta: verdadero o falso
 Si la puntuación del test de eficiencia está entre 6 y 10, todo está correcto y no es
necesario tomar ninguna medida.
 Hacer un listado de consumo [kWh] por el consumidor es esencial.
 Comparar la potencia de un componente con la potencia necesaria es realmente
esencial.
 Comprar un nuevo motor todos los años es absolutamente necesario.
 Un criterio importante es la etiqueta del componente. Únicamente los más grandes
y más caros son los mejores motores.
Aire comprimido
1 Por lo general, los compresores están impulsados por motores eléctricos, aunque los
compresores muy grandes pueden ser impulsados por turbinas de vapor o gas y los pequeños
compresores pueden funcionar con gasolina o diesel. Los compresores son elementos muy
ineficientes ya que hasta el 90% de la energía puede perderse como calor residual. El aire
comprimido se almacena en un tanque, que actúa como un reservorio o tanque de suministro a
una red de tuberías que se encuentran por encima de la presión atmosférica al igual que los
instrumentos a los que están conectados.
2 En la figura se muestran las pérdidas producidas en un compresor. Sólo el 5% del total de la
energía se almacena en el aire a presión. El 95% de la energía se convierte en calor (las pérdidas
mecánicas también se convierten finalmente en calor).
3
4
Component
e
Número de
elementos
Potencia por
elemento
Potencia total
[kW]
Horas de
funcionamient
Consumo
energía
Autoelevad
or
2 2,2 4,4 182 800.8
Compresor 1 4 4 1600 6400

37. 33
5 Figura 13: Balance de energía de un compresor
6
7 A continuación se muestra el potencial de ahorro mediante la optimización de un sistema de
aire comprimido.
8 Figura 14: Ahorro energético de un sistema de aire comprimido
9
10 Con el propósito de ayudar a minimizar las pérdidas, a continuación
se presenta un procedimiento a seguir para tal fin. Dicho procedimiento
consta de 4 fases:
1. Evitar las fugas
Uno de los principios fundamentales es que la eficiencia de toda
instalación de aire comprimido se puede mejorar reduciendo las
fugas. Si bien se debe hacer todo lo posible para mantener el
sistema sin fugas, siempre existe alguna. Sin embargo, existen
varias maneras de reducir la posibilidad de aparición de fugas:
 ¿Dónde se localizan las fugas?
Principalmente las fugas se localizan en la recogida de condensados, accesorios y tuberías,
bridas, colectores, filtros, tubos flexible, puntos de drenaje y purga, etc.
1. No generar más presión de la necesaria, cuanta más alta sea la presión, más pérdidas se
producirán ya que el aire tendrá más facilidad de escapar por poros o pequeños agujeros.
2. No mantener todo el sistema presurizado durante horas no productivas ya que algunos

38. 34
elementos de la maquinaria requieren un suministro constante de aire comprimido.
4. Aislar las partes del sistema que requieren de aire en distintos momentos. Las válvulas de
aislamiento pueden accionarse manual o automáticamente usando simples dispositivos de
control como temporizadores o interruptores o también se puede controlar utilizando un
sistema de gestión de la energía del edificio, si se tuviera uno.
Recuperación de calor
Más o menos el 80-93% de la energía eléctrica consumida por un compresor se convierte en
calor. En muchas ocasiones, un buen diseño de la unidad de recuperación de calor puede
recuperar alrededor de 50-90% de toda esta energía térmica residual y usarla para calefacción
por aire o agua.
Ejercicio:
Imagina una visita a una fábrica que utilice aire comprimido (por ejemplo una
fábrica de pinturas o de carpintería). Prepara una lista de todos los dispositivos que
utilizan aire comprimido.
 ¿Puedes identificar las fugas?
 Utiliza la tabla anterior para estimar el coste de la electricidad debido a las
fugas.
 ¿Tienen algún sistema de recuperación de calor?
 ¿Se puede estimar el potencial de recuperación de calor? Ayúdate con la
figura: Balance de energía.
Fluidos para calefacción y refrigeración
Todos estos fluidos reciben el nombre de fluidos caloportadores ya que transportan el calor de un
lugar a otro. El agua, tanto para refrigeración como para calefacción, es el fluido caloportador
más comúnmente utilizado. Otros fluidos caloportadores son el glicol (una mezcla de agua y
alcohol usada en refrigeración) y el aceite (mineral o silicona para calefacción y refrigeración).
La ventaja de los fluidos distintos al agua es que ofrecen un mayor rango de temperatura de
trabajo, ya que se pueden enfriar por debajo de 0ºC y se calientan por encima de 100ºC sin
comenzar a hervir (o aumentar la presión en un sistema cerrado). Estos fluidos tienen
propiedades muy ventajosas para determinados procesos de la industria donde las temperaturas
se encuentran fuera del intervalo entre 0º y 100ºC.
Caso de estudio:
Tabla 5: Pérdidas de energía debido a fugas
Diámetr
o del
agujero
(mm)
Fuga de aire Pérdida de energía Coste anual
6 bar
(l/s)
12 bar
(l/s)
6 bar
(kWh)
12 bar
(kWh)
6 bar
(€)
12 bar
(€)
3 11,1 20,8 3,1 12,7 1.488 6.096
5 30,9 58,5 8,3 33,7 3.984 16.176
10 123,8 235,2 33 132 15.840 63.360

39. 35
Mejoras de eficiencia
Los procesos de calefacción y refrigeración pueden alcanzar una mayor eficiencia si se llevan a
cabo las siguientes acciones:
 Regular la formación de incrustaciones y se reducirán las pérdidas por bombeo.
 La energía recuperada de los fluidos caloportadores se puede utilizar en otras partes del
proceso.
 Recubrir las tuberías con aislante reduce las pérdidas de calor
Figura 15: Sistema de refrigeración de circuito cerrado
Puntos clave:
 Las centrales eléctricas son relativamente ineficientes ya que tienen una
eficiencia inferior al 50%
 Las centrales de cogeneración que producen tanto calor como electricidad son
mucho más eficientes
 La contribución de las energías renovables todavía representa una pequeña
parte, pero su contribución en la producción de electricidad está creciendo
considerablemente.
 El consumo de energía de la industria es una parte importante del consumo
energético total de todo un país.
 La energía se utiliza en la industria de muy diferentes maneras y para fines muy
diversos.

40. 36
Referenciass:
A. Martinez, A. Valero, A. Usón, I. Zabalza, S. Scarpellini, Disminución de costes energéticos
en la empresa, FC Editorial, 2006.
Meilner Mechanical Sales, Inc. www.boilersource.com
Dockrill P., Friedrich F., Federal Industrail Boiler Program, Natural Resource Canada, CAN-
MET Energy Technology Centre, 1 Haanel Drive, Nepean ON K1A 1M1, Boilers and Heaters:
Improving Energy Efficiency, Catalogue No: M92-299/2001E, 2001
Initiativ Energieeffizienz in Industrie und Gewerbe www.industrie-energieeffizienz.de
Top Motors www.topmotors.ch
Heat Recovery with Compressed Air Systems http://www.compressedairchallenge.org/library/
factsheets/factsheet10.pdf
Enlaces web:
www.topmotors.ch
www.compressedairchallenge.org
www.boilersource.com

41. 37
Capítulo 4: Gestión de la energía
Objetivos de aprendizaje:
 Qué es, por qué se usa y cómo funciona un sistema de gestión de la energía.
La actividad industrial de todo tipo está cada vez más preocupada en lograr y demostrar el
desempeño medioambiental mediante el control de los impactos de sus actividades, productos y
servicios sobre el medioambiente.
Para ser eficaces es necesario que se lleve a cabo un sistema de gestión estructurado y que esté
bien integrado dentro de la empresa.
Existen normas internacionales que tienen por objeto proporcionar a las empresas, los elementos
de un sistema eficaz de gestión que les ayuden a lograr metas ambientales y económicas.
Un sistema de este tipo permite a una empresa desarrollar una política, establecer objetivos y
procesos para alcanzar los compromisos marcados y tomar las medidas necesarias para mejorar
su rendimiento. Las empresas deben atenerse a las normas, de otro modo no obtendrían la
Certificación.
El objetivo general de un sistema de gestión es apoyar la calidad, la protección del
medioambiente y las necesidades socioeconómicas.
Pero, ¿por qué una empresa debe aplicar un sistema de gestión?
En la figura 1 se puede ver la respuesta. Existen varios puntos que argumentan la implantación
de un sistema de gestión.
Definición:
ISO 9001: Gestión de la calidad
ISO 14001: Gestión medioambiental
ISO 16001: Gestión de la energía
ISO 9001: Es una norma internacional que establece las bases que garantizan que los clientes
obtengan la calidad que esperaban.
ISO 14001: Un Sistema de Gestión Medioambiental es un conjunto de procesos y prácticas que
permiten a una empresa reducir sus impactos ambientales y aumentar su eficiencia operativa.
ISO 16001: El objetivo general de esta norma es ayudar a las empresas a establecer sistemas y
procesos necesarios para aumentar la eficiencia energética. Una gestión sistemática de la
energía debería originar una reducción de los costes energéticos y de las emisiones de gases de
efecto invernadero.

42. 38
Figura 1: Beneficios de un sistema de gestión ( ISO 14001)
Tal y como indica el título de este manual, vamos a dirigir nuestra atención a la gestión de la
energía.
Objetivos de un sistema de gestión de la energía
El objetivo de la aplicación de un sistema de gestión de la energía es producir una mejora de la
eficiencia energética de la empresa.
La empresa, periódicamente, debe identificar oportunidades de mejora y control de su aplicación.
El tipo, el alcance y el calendario de este proceso de mejora continua, está determinado por la
empresa según circunstancias económicas y otras prácticas, como el tamaño de la organización,
la intensidad energética de sus actividades ó los cambios en la producción.
Nota: En general, todos los sistemas de gestión consisten en sólo unos pocos elementos
importantes que son comunes para todos.
Nota: Algunas preguntas importantes que debe formularse la empresa son las siguientes:
 ¿Qué tipos de energía se utilizan? (Electricidad, gas natural, carbón, gasóleo…)
 ¿Cuál es el tipo de energía que predomina?
 ¿Una parte de la energía consumida es producida por fuentes de energía renovable?
(Energía eólica, fotovoltaica, geotérmica, etc.)
 ¿Cuál es la demanda diaria/anual de energía?
 ¿Cómo llega la energía hasta la empresa? (Suministro eléctrico desde la red pública,
gasoducto propio (gas natural), camión o barco (carbón y keroseno).
 ¿Cuál es el valor del coste diario/anual de la energía?
 ¿Qué parte de la empresa está más concienciada en cuanto al consumo de energía? ¿Qué
parte de la empresa tiene un mayor consumo?
 ¿Cuál es la proporción del coste de la energía sobre el total de costes de explotación?

43. 39
Ejerccicio
Trata de responder las preguntas anteriormente citadas como si fueran dirigidas a tu
escuela. Habla con el conserje y hazle una entrevista preguntando las cuestiones de
arriba.
Elementos de un sistema de gestión de la energía
En la figura 2, se presentan los
principales puntos de un sistema de
gestión de la energía.
El objetivo de un sistema de gestión de
la energía es mejorar la eficiencia
energética y no repetir comportamientos
ineficientes anteriores. La consecución
de este objetivo debería conducir a la
reducción de los costes y de las
emisiones de gases de efecto
invernadero a través de la gestión
sistemática de la energía. La totalidad de
los requisitos de un sistema de gestión
de la energía se definen en las normas
internacionales (ISO 14001, ISO
16001).
Los apartados que se presentarán más
adelante, tratarán las fases de un sistema
de gestión de energía con más detalle.
Ejercicio:
Trata de encontrar los documentos relativos a la norma ISO 14001 o EMAS en
internet y realiza algún comentario sobre ellos.
Pregunta:
 ¿Alguna vez has considerado la cantidad de papel que se utiliza en un sólo día
en la escuela o en tu casa?
 Explica cómo se podría reducir el consumo de papel. ¿Cómo se podrían
organizar todas estas ideas dentro de un programa para toda la escuela?
 ¿Qué consume electricidad en tu escuela?
 ¿Qué sistema de gestión conoces? ¿Cuál es su contenido?
 ¿Cuál ha sido la evolución de los costes energéticos durante los últimos años?
 ¿Qué planes tiene la empresa para el futuro suministro de energía?
 ¿Cuál es la demanda energética de la producción? Paralelamente, ¿qué parece tener una
mayor demanda energética? (Alumbrado, calefacción, cafetería, etc.)
Figura 2: Ciclo de gestión de la energía

44. 40
Política energética
La política energética de una empresa es una declaración
escrita mediante la cual la empresa manifiesta que quiere
ahorrar energía, mejorar la empresa continuamente y
comunica que está dentro del marco legal.
Esta política energética debería adoptar la forma de una declaración oficial de compromiso de
las empresas y estar a disposición del público para alcanzar los objetivos de la gestión energética
y reducir las emisiones asociadas al consumo de energía.
Caso sometido a estudio:
Figura 3: Política energética (Star Paper Mills Limited)

45. 41
Pregunta:
 Cómo debería estar estructurada una política energética?
 Busca empresas productoras de papel en Aragón a través de internet.
 ¿Se trata de empresas certificadas según la norma ISO 14001 o ISO 16001?
 ¿La empresa expone la política energética/medioambiental en la página web?
 Trata de encontrar una política de empresa (energética/medioambiental).
 ¿Tiene tu escuela desarrollada alguna política? Por ejemplo, relacionada con la
minimización de residuos, la conservación de agua o la reducción del consumo
energético.
Planificación
El éxito de la gestión de la energía se basa en una buena planificación:
Figura 4: Pasos importantes de la planificación
Nota: la política energética debe:
 Estar disponible en un documento escrito
 Estar firmada por el mando superior de gestión
 Proporcionar un marco para la definición de objetivos medioambientales
 Estar actualizada
 Ser comunicada a todos los empleados
Nota: la planificación recoge los siguientes aspectos:
 Aspectos medioambientales
 Requisitos legales y otros (leyes, decretos, acuerdos voluntarios y obligaciones,
requisitos del cliente, requisitos de otras partes interesadas y la consideración de
estos requisitos)
 Metas y objetivos: establecer objetivos y metas proporciona medios para
transformar las políticas en acciones. Los objetivos garantizan que la compañía
ha definido los criterios de éxito a fin de que el progreso hacia la mejora de la
eficiencia energética puede ser medida.

46. 42
El análisis de entradas y salidas del proceso (análisis del flujo de materiales y balance de
energía) conduce hacia los objetivos y éstos hacia las medidas. Es importante revisar los
procedimientos para una buena planificación (Figura 4: Pasos importantes de la planificación).
La transparencia de los flujos de materiales ofrece una base para la sensibilización y creación de
conciencia. Las herramientas como los análisis de entradas y salidas, análisis de flujo de
materiales y análisis de flujo de energía construyen la base de un sistema de información que
permite determinar la eficiencia de los materiales, los flujos de energía y la eficacia de las
medidas. Esto los convierte en una valiosa herramienta para medir la mejora del comportamiento
medioambiental.
Entradas-salidas del proceso
El primer paso en el análisis inicial se trata de identificar las zonas de importante consumo de
energía. En la figura 5 se visualiza un diagrama general de las entradas y salidas en el sector
industrial.
Figura 5: Principio del análisis de entradas y salidas de los procesos industriales
Inicialmente, la empresa necesita tener una idea de la cantidad y naturaleza del consumo de
energía. El análisis debería incluir un historial del consumo de energía producido en el pasado y
en el presente para poder estudiar la evolución del mismo.
El grado de detalle dependerá del tamaño de la empresa y del consumo energético, pero debería
incluir, como mínimo, las entradas de energía (electricidad, gasóleo, gas natural u otras) y las
estimaciones del uso final de la energía (secado, bombeo, aire acondicionado, iluminación u
otros).
Como se ha comentado anteriormente, se debería revisar las tendencias del consumo de energía
en los años anteriores y crear una base de datos para la fijación de objetivos. La información que
ya está disponible se debería usar para efectuar una revisión, por ejemplo, facturas de
electricidad, lectura de contadores, creación de informes de gestión de energía u otro tipo de
información existente.
A menudo, las mayores oportunidades para mejorar el rendimiento energético resultarán de
medidas de gestión interna sin coste alguno, por ejemplo, formación y sensibilización del
personal a cerca de prácticas de eficiencia energética para hacer un buen uso de la energía.
La empresa debería actualizar anualmente la revisión. Las revisiones deberían, cuando sea
posible, estar basadas en mediciones actuales y se debe tener en cuenta los cambios producidos
en la empresa, por ejemplo, la expansión de la producción, modificaciones en la planta,
cualificaciones del personal, descripciones de puestos de trabajo, etc.

47. 43
Ejercicio: Intenta realizar un análisis de entradas y salidas en tu escuela
 Haz una lista del número de equipos que existen en tu escuela (bombillas,
ordenadores, televisores, etc.)
 Identifica la potencia de cada uno de estos equipos (mira en las características)
 Averigua o estima las horas de funcionamiento de cada equipo.
 Luego, pregunta a tu director acerca del consumo energético de la escuela (por
ejemplo en todo un año). Entonces, compara los resultados obtenidos en nuestro
cálculo con los proporcionados por el director. ¿Son casi iguales o existe alguna
diferencia?
Caso de estudio: Un ejemplo de una revisión anual de una fábrica de papel
Figura 6: Análisis de entradas y salidas

48. 44
Objetivos
En primer lugar, la empresa tiene que fijar unos objetivos que deberían ser:
 Específicos
 Apreciables
 Ambiciosos
 Realistas
 Finalizados
Tal y como se ha comentado anteriormente, el objetivo de la aplicación de un sistema de gestión
de energía es mejorar la eficiencia energética. Para ello, la empresa debe identificar
periódicamente oportunidades de mejora y control de la aplicación. El tipo, el alcance y el
calendario de este proceso de mejora continua, está determinado por la organización según
circunstancias económicas y otras prácticas, como el tamaño de la organización, la intensidad
energética de sus actividades ó los cambios en la producción.
Algunos ejemplos de posibles objetivos de un plan de gestión de la energía son:
 Conseguir ahorros energéticos en áreas bien definidas, por ejemplo, reducir las pérdidas de
aire comprimido en un 10%;
 Introducción de nuevas tecnologías de conservación de energía (por ejemplo, limitadores
de flujo de agua para reducir el consumo de agua caliente, intercambiadores de calor para
recuperar el calor residual de los gases de escape, etc.) para la reutilización del 20% de las
antiguas pérdidas de calor;
 Formación, sensibilización y motivación de los empleados para reducir el agua caliente de
limpieza en un 20%;
 Mejorar y ampliar las actividades de vigilancia para reducir el consumo total de energía en
un 5%;
 Establecer y aplicar nuevos procedimientos, instrucciones de trabajo, etc., para reducir las
pérdidas de aire en un 10%.

49. 45
Medidas
Después de fijar los objetivos, tienes
que ser capaz de tomar decisiones
acerca de la forma en que quieres
conseguir estos objetivos. La
siguiente tabla muestra un ejemplo
de medidas tomadas por una
empresa:
Ejercicio:
 Haz una lista mostrando la entrada de materiales y energía de las empresas que
buscaste en los ejercicios anteriores.
 Compara los consumos de energía de las distintas empresas.
 ¿La lista de los aspectos energéticos es actualizada periódicamente?
 Haz una tabla como la del ejemplo (tabla 1) que incluya los objetivos y las
medidas de ahorro de energía.
Aplicación y operación
La dirección de la empresa debería designar una persona
con autoridad como responsable de la aplicación del
programa de gestión de la energía. El representante del
programa también debe informar a la dirección sobre el desempeño y los resultados del sistema
de gestión.
Figura 7: Estructura organizativa
Tabla1: Ejemplo de objetivos y medidas

50. 46
Equipo
Un elemento central de una organización eficaz es el equipo:
El equipo trabaja durante la aplicación y después de la misma, analizando los
efectos sobre el medioambiente, creando conciencia, desarrollando opciones
de mejora, etc. Por eso es mejor nombrar a los miembros del equipo con el
fin de cubrir las principales operaciones. Al seleccionar a los miembros del
equipo, asegúrese de que cubren las áreas siguientes:
 Experto en derecho
 Comercial
 Jefe técnico
 Jefe de mantenimiento
 Técnico de seguridad
Ejercicio: Perdido en la luna:
Imagínate que eres un astronauta náufrago en la luna. La nave que te puede llevar de
vuelta a la Tierra está a 300 km de distancia. Debes decidir los elementos que
llevarás contigo (cerillas, brújula, balsa, bengalas señalizadoras, medicamentos,
agua, comida, armas…):
 Primero individualmente razonando tus decisiones
 En segundo lugar como resultado de un equipo de debate
Pregunta: Debate las siguientes preguntas:
 ¿Quién es el responsable de la administración de tu escuela?
 ¿Quién es el responsable de la gestión de las instalaciones?
 ¿Quién recoge los datos del consumo de energía e informa al director acerca
de los mismos?
Comunicación, educación y formación
Una comunicación eficaz es esencial para garantizar el éxito del sistema de gestión de la energía.
Se puede distinguir entre dos tipos de comunicaciones: comunicación interna y externa.
Comunicación interna.
La comunicación interna ayuda a los trabajadores a entender la visión, los valores y la cultura de
la empresa. La comunicación puede ser tanto oral como escrita, cara a cara o virtual
(videoconferencias, teléfono), entre dos personas o en grupo. La comunicación interna si es clara
y concisa ayuda a establecer oficialmente las funciones y responsabilidades de los empleados y a
mantener la empresa y la claridad dentro de lo establecido.
El procedimiento debería incluir lo siguiente:
 Asignación de un responsable de la comunicación interna sobre el programa de
conservación de la energía;
 Información pertinente sobre el establecimiento, la aplicación y el funcionamiento del
sistema de gestión de la energía;
 Medios de comunicación de la información (reuniones internas, seminarios, intranet,
correo electrónico, paneles informativos, etc.);
 El procedimiento en que las propuestas de los empleados se revisan y se responden.

51. 47
Comunicación externa
La comunicación con agentes externos es importante para un sistema de gestión medioambiental
efectivo.
Documentación
La documentación es necesaria para describir y apoyar el sistema de gestión. La documentación
debería incluir todas las operaciones y procesos ya que es el punto de referencia para la
aplicación y mantenimiento del sistema general.
Para supervisar y controlar los impactos que ciertos procesos o materiales pueden tener sobre el
medioambiente, se deberían definir y poner a disposición de todos y en todo momento unos
procedimientos. Estos procedimientos documentados, que debieran ser fácilmente actualizables
cuando fuera requerido, garantizarán el buen funcionamiento del sistema de gestión de la
energía.
Ejercicio: En cuanto a las empresas identificadas en ejercicios anteriores:
 ¿Existe una lista de conocimientos técnicos y experiencia de los empleados?
 ¿Hay presentaciones sobre las actividades de sensibilización para la
conservación de la energía?
Auditoría
No se debe confundir una auditoría con una revisión de la
gestión.
Figura 8: Auditoría
Las auditorías internas implican una inspección sistemática y una comparación de los métodos
operativos con los procedimientos especificados en el manual del sistema de gestión de energía/
medioambiente. El objetivo es evaluar si el sistema de gestión está funcionando bien. Por otra
parte, la auditoria debe identificar y destacar las áreas donde los objetivos del sistema de gestión
se han cumplido, así como detectar incumplimientos y sugerir posibles mejoras. Una auditoría
puede centrarse en un procedimiento (por ejemplo, la respuesta a la señal de emergencia) o en un

52. 48
área de operación o línea de producción. La clave para el éxito del sistema de gestión es el
compromiso de todos los empleados, ya que si los empleados no están comprometidos, el
sistema de gestión será difícil de aplicar o mantener. Las auditorías constituyen una herramienta
valiosa para medir el compromiso dentro de las distintas partes de la empresa.
Frecuencia
La frecuencia de las auditorías depende de la importancia de los aspectos medioambientales,
pero todos los procedimientos y todas las áreas deberían ser auditadas por lo menos una vez al
año. El representante de la gestión energética es responsable de establecer el programa de
auditoría y comunicar los resultados de las mismas a la dirección de la empresa.
 Áreas de alto riesgo;
 Áreas en las que la empresa no pudo cumplir los requisitos legales en el pasado.
Basándose en la información de las áreas anteriormente citadas, el calendario de una auditoría se
elabora indicando qué áreas y procedimientos se van a auditar y cuando.
Revisión de la gestión
El paso final de la aplicación del sistema de gestión es la
revisión de la propia gestión.
Considera:
 ¿El sistema de gestión es práctico, operativo y efectivo?
 ¿Qué logros se han conseguido?
 ¿Cuáles son las razones de cualquier deterioro o mejora?
 ¿La empresa está cumpliendo con los requisitos legales?
La revisión debería basarse en los documentos pertinentes, tales como el informe de auditoría de
gestión.
Dependiendo de los resultados de la revisión de la política o de las especificaciones del sistema
de gestión, puede que necesite ser revisada. La frecuencia con que se hacen estas revisiones
depende de la organización.
Ejercicio:
Presentación:
¡¡¡Enhorabuena!!!: ahora conoces los pasos principales de un sistema de gestión de la
energía.
Utilizando los ejercicios y preguntas que realizaste anteriormente, trata de configurar
una presentación que incluya objetivos y medidas que ayuden a ahorrar energía en tu
escuela.
Nota: El propósito de una auditoría interna es llevar a cabo una inspección sistemática
del sistema de gestión de la energía y evaluar si el sistema funciona de acuerdo con las
necesidades de la propia empresa.

53. 49
Puntos clave: Un sistema de gestión está formado por cinco pasos:
 Política energética.
 Planificación: Análisis de entradas y salidas, objetivos, medidas.
 Aplicación y operación: equipo, comunicación, documentación.
 Auditoría.
 Revisión de la gestión.
Referencias:
[1] ISO 14001
[2] Energy policy (Star Paper Mills Ltd.) http://www.energymanagertraining.com/banner/
EMP2005_pdf/Star_Paper_Mills_EMP.pdf
[3] M-real’s Environmental Declaration 2007
http://www.m-real.com/ilwwcm/resources/file/eb7e914b0803b58/M-real%20EMAS%202007%
20E_ENDI_08082007.pdf
[4] http://www.southbirminghampct.nhs.uk/_services/rehab/Images/AuditCycle.jpg
Enlace web:
www.sappi.com
www.m-real.com
www.iso.org
www.nsai.ie

54. 50
Capítulo 5 Uso eficiente de la energía en la industria del papel
Introducción
¿Quién podría imaginar un mundo sin papel? Es uno de los materiales más versátiles y más
utilizados en nuestra vida cotidiana. Incluso en tiempos de la comunicación electrónica, el papel
sigue siendo insustituible, no sólo en el ámbito de la educación y la transferencia de información,
sino también para miles de otros productos que usamos a diario.
Figura 1: Productos de papel.
La idea de la fabricación del papel tuvo su origen hace aproximadamente 2.000 años en China y
se hizo popular en Europa a mediados del siglo XIII. En estos tiempos, las fibras de la corteza
de morera, los papiros, la paja o el algodón fueron utilizadas como materia prima para la
fabricación de papel. La industrialización de la producción de papel se inició sólo a mediados del
siglo XIX cuando se comenzó a extraer las fibras de la madera para utilizarlas como materia
prima.
La energía siempre ha desempeñado un rol importante en la producción de papel. Durante su
comienzo, la fabricación siempre tuvo lugar junto a grandes ríos para garantizar el
abastecimiento de agua y de energía hidroeléctrica utilizada en la operación de los procesos. El
poder energético del sol y el viento ayudó a secar y blanquear el papel. El uso extensivo de los
combustibles fósiles también empezó con la industrialización de la fabricación de papel.
Actualmente, el 48% de la energía primaria utilizada en la industria europea de la pasta de papel
se genera a partir de combustibles fósiles.
Datos europeos sobre papel1
 El consumo de papel en Europa aumenta de media un 2,6% anual, siendo la capacidad de
producción anual de los países europeos algo superior a 100 millones de toneladas. Los
documento gráficos representan alrededor del 48%, los envases de papel el 40% y el papel
destinado a higiene junto con otros papeles especiales representa el 12% de la cantidad de
papel producida.
 Alemania es el mayor productor de papel, seguido por Finlandia, Suecia, Italia y Francia.
 La industria papelera proporciona empleo directo e indirecto a más de 2 millones de
personas y comprende 1200 fábricas de pasta2
y papel y otras 800 empresas en toda
Europa.
 La industria de pasta y papel tiene una facturación anual de 79 billones de euros que
1 Datos de CEPI (Confederación de Países Papeleros Europeos). Miembros en 2007: Austria, Bélgica, República
Checa, Finlandia, Francia, Alemania, Hungría, Italia, Noruega, Polonia, Portugal, República Eslovaca, España,
Suecia, Suiza, Holanda y Reino Unido.
2 Solución acuosa formada principalmente por fibras de madera y de papel reciclado que son utilizadas para la
fabricación de papel.

55. 51
representa el 1,4% del total de la facturación de la industria manufacturera europea.
 El consumo de madera de la CEPI fue superior a 119 millones de toneladas.
 La fabricación de pasta y papel representa el cuarto mayor consumo de energía primaria en
la industria. Más de la mitad de energía térmica y eléctrica consumida se genera a partir de
la combustión de biomasa mientras que, el resto de energía se obtiene a partir de los
combustibles fósiles. La figura 2 muestra el origen de la energía primaria consumida por la
industria de pasta y papel.
Figura 2: Fuentes de energía primaria utilizadas en la industria de pasta y papel (CEPI).
La producción de pasta y papel provoca graves impactos sobre el medioambiente, ya que el
proceso requiere un uso intensivo de madera, productos químicos, agua y tiene una alta demanda
de energía. En este contexto, este manual describe los métodos de fabricación de papel y da una
visión de la eficiencia energética y del ahorro de energía en el sector de la industria papelera.
Ciclo de vida del papel
Bajo ciertas premisas, el ciclo del papel es un ciclo integrado y sostenible. Los árboles producen
madera fijando dióxido de carbono y éste queda almacenado en el papel. Con la recuperación y
el reciclaje de los productos papeleros una vez usados, se prolonga la vida útil de las fibras de
celulosa obtenidas de la madera, optimizando el aprovechamiento de este recurso natural. Por
otra parte, la biomasa y los residuos del proceso de fabricación pueden ser valorizados material o
energéticamente. De este modo se cierra y equilibra el ciclo sostenible del papel, que parte de
una fuente renovable y natural de materia prima: el bosque. La figura 3 muestra los pasos básicos
del ciclo de vida del papel.
Antes de explicar la fabricación de papel, se deben distinguir 2 procesos principales. El primero
es la producción de pasta que consiste en separar las fibras de celulosa de los otros componentes
de la madera con el propósito de conseguir una suspensión de fibras. El segundo es la propia
fabricación de papel, donde se utiliza la pasta como materia prima y se obtiene papel.
La madera, así como los subproductos de la industria maderera, se transporta a la planta de
celulosa donde se separan las fibras del resto de componentes de la madera. Las fibras extraídas