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02
Manual de eficiencia energética para pymes
Fabricación de productos cerámicos
para la construcción
CNAE 23.3

present

El IDAE, como miembro del patronato de la Fundación EOI, no puede menos que felicitar a la misma por la
oportunidad en la edición del presente Manual de eficiencia energética para pymes. La volatilidad registrada
por los precios energéticos durante buena parte del año pasado ha continuado también en 2008, y a ella se ha
añadido una crisis financiera mundial que afecta al conjunto de la economía. Por ello, la mejora de la eficiencia
energética como instrumento de apoyo a la competitividad es básica en nuestro actual tejido industrial.

El tejido empresarial español cuenta con mayor presencia de las pequeñas y medianas empresas (pymes) que
en la Unión Europea, ocupando al mismo tiempo un mayor volumen de empleo: de un total de 3,3 millones
de empresas, el 99,9% son pymes que representan el 82% del empleo empresarial. La economía españo-
la es, por lo tanto, una economía de pymes, en la que, además, el tamaño medio empresarial es reducido:
6,6 trabajadores por empresa.

Si a esta situación habitual de las pymes españolas se añade la actual coyuntura económica, el resultado es un
incremento en la fragilidad de este tipo de compañías. En este contexto, mejorar su nivel de innovación, tanto
tecnológica como no tecnológica, su productividad y su competitividad se convierte en la estrategia apropiada
que permitirá la persistencia y adaptación de nuestras pymes a los nuevos entornos y desafíos planteados por
unos mercados cada día más globalizados.

La energía es un bien que incide directamente sobre el desarrollo de la sociedad. A su vez, el desarrollo cons-
tituye un factor fundamental de seguridad, en tanto que aporta estabilidad, cohesión social y una mejor o
peor posición estratégica. El sector industrial, en general, y las pymes, en particular, han venido mostrando
históricamente un gran interés en la utilización efectiva de la energía. Baste decir que desde el comienzo de
las primeras crisis energéticas, en la década de los años 70 del siglo pasado, el sector mejoró su intensidad
energética en un 7%, gasificando sus suministros energéticos en detrimento de los productos petrolíferos,
55% del consumo industrial en 1973 frente al 11% en 2007 y, en menor medida, el carbón, 19% del consumo
,
industrial en 1973 frente al 8% en 2007 .

Pese a estas mejoras en los consumos energéticos, los primeros años del presente siglo muestran cierta sa-
turación en lo que a incrementos de eficiencia energética se refiere. Si se añaden a la reciente evolución de la
intensidad energética, prácticamente estabilizada desde el año 2000, la actual coyuntura económica y la alta
volatilidad de los precios energéticos, se hace necesario incrementar las actuaciones que permitan continuar
aumentando la eficiencia energética de las pymes.

Las mejoras de los procesos productivos, con la incorporación de tecnologías más eficientes y sostenibles, la
renovación de equipamientos obsoletos y la adecuada gestión de los procesos y servicios productivos serán los
ejes básicos de actuación que conducirán a una disminución de las intensidades energéticas.

tación
La incorporación de estas actuaciones al mercado cuenta, desde las administraciones públicas, con un conjunto
de herramientas específicas destinadas a ayudar a las pymes a mejorar su competitividad a través de un mejor,
más racional y sostenible uso de la energía.

La Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España 2004-2012 (E4), aprobada por el Consejo de Ministros
de 28 de noviembre de 2003, establece el marco de desarrollo para las actuaciones de eficiencia energética en
el periodo 2004-2012. El desarrollo de la E4 se implementa a través de los planes de acción para el pasado pe-
riodo 2005-2007 y el actualmente vigente 2008-2012, así como el Plan de Activación 2008-2011, recientemente
aprobado por el Gobierno. En conjunto, la E4, sus planes de acción y el plan de activación tienen como objetivo
lograr un ahorro energético, en términos de energía primaria, de cerca de 88 millones de toneladas equivalentes
de petróleo, de las cuales al sector industrial le corresponden alrededor de 25. Para ello, el Plan de Acción 2008-
2012 proveerá de unos incentivos públicos de 370 millones de euros, equivalentes a una intensidad de ayuda
del 22%, a las inversiones para la mejora de la eficiencia energética que se realicen en el sector industrial, que
se estima que alcancen un volumen de 1.671 millones de euros.

La incorporación de tecnologías renovables al mercado empresarial dispone de un instrumento adicional de
apoyo: el Plan de Energías Renovables 2005-2010, aprobado por el Consejo de Ministros de 26 de agosto de
2005. Los usos térmicos finales de las pymes y empresas de comercio y servicios cuentan en este plan con un
marco de apoyo a la diversificación energética sostenible a través, básicamente, de las tecnologías de biomasa
térmica y solar térmica de baja temperatura.

Desde el prisma de la innovación tecnológica, el instrumento por excelencia es el Plan Nacional de I+D+i
que tiene como objetivo, entre otros, situar España a la vanguardia del conocimiento, promoviendo un tejido
empresarial altamente competitivo.

A las anteriores actuaciones y herramientas se añade el presente Manual de eficiencia energética para
pymes, que deberá convertirse en una guía básica que oriente a las empresas sobre las posibles actuaciones
energéticas existentes que les permitan mejorar sus productos y procesos, aumentando la competitividad de
las mismas.

Es de agradecer la dedicación de la Fundación EOI y del Centro de Eficiencia Energética de Gas Natural
Fenosa en la elaboración de este Manual de eficiencia energética para pymes que, estamos seguros,
redundará en beneficio, no solo del tejido empresarial del país, sino también de la sociedad en su conjunto,
posibilitando un consumo energético responsable y sostenible.

índic
Contexto energético general e introducción a la situación sectorial

0. Introducción 6

1. Identificación de servicios, sistemas y equipos consumidores 6
1.1. Proceso productivo 6
1.2. Procesado y preparación de las materias primas 6
1.3. Fabricación de productos finales 7
1.4. Distribución de los consumos de energía 7
1.4.1. Consumo de energía térmica 7
1.4.2. Consumo de energía eléctrica 7
1.5. Descripción de los equipos de proceso 7
1.5.1. Secaderos 8
1.5.2. Hornos 8
1.6. Tecnologías horizontales 9
1.6.1. Motores eléctricos 9
1.6.2. Bombas 9
1.6.3. Soplantes 10
1.6.4. Compresores, aire comprimido y equipos auxiliares 10
1.6.5. Iluminación 10

2. Ineficencia energética 10
2.1. Servicios y procesos energéticamente ineficientes 12
2.1.1. Hornos y secaderos 12
2.1.2. Combustión 12
2.1.3. Sistema de aire comprimido 12
2.1.4. Iluminación 12
2.1.5. Sistema de distribución eléctrica 13
2.1.6. Sistemas de gestión y control 13

ce 02 Manual de eficiencia energética para pymes

Fabricación de productos
cerámicos para la construcción
CNAE 23.3

2.2. Equipos ineficientes 13
2.2.1. Hornos y secaderos 13
2.2.2. Quemadores 13
2.2.3. Motores 13
2.2.4. Compresores, soplantes, ventiladores y bombas 13
2.2.5. Lámparas luminarias y balastos 13
2.3. Características constructivas y cerramientos 14

3. Mejoras tecnológicas y de gestión 14
3.1. Mejoras en procesos 14
3.1.1. Sustitución y renovación de hornos y secaderos 14
3.1.2. Recuperación de calores residuales 14
3.1.3. Sustitución de quemadores 16
3.1.4. Sustitución/diversificación de combustibles 16
3.1.5. Materiales de baja inercia térmica 17
3.1.6. Automatización, regulación y control 17
3.2. Mejoras en tecnologías horizontales 17
3.2.1. Ahorro energético en motores eléctricos 18
3.2.2. Uso de variadores de frecuencia 18
3.2.3. Ahorro energético en sistemas de aire comprimido 19
3.2.4. Ahorro energético en sistemas de iluminación 21
3.2.5. Compensación de energía reactiva 22
3.2.6. Cogeneración 23
3.2.7 Sistemas de gestión
. 25

4. Bibliografía 25

Fabricación de productos cerámicos para la construcción (CNAE 23.3)

0 Introducción Figura 2. Distribución de empresas por tamaño en
la Comunidad Valenciana.
La industria cerámica, dependiendo de la aplicación del
producto final obtenido, se clasifica en las siguientes
8%
familias: 51 a 100
10% 9%
26 a 50 Más de 100
• Ladrillos y tejas.

28%
• Cerámicas técnicas. 11 a 25
33%
1a5
• Cerámica de uso (o de mesa).

• Cerámica artística (o decorativa).

12%
• Cerámica sanitaria. 6 a 10
Fuente: AVEN y elaboración propia.

• Baldosas (pavimentos y revestimientos).

Dentro de este sector, el subsector de fabricación de El sector cerámico se caracteriza por el elevado consumo
ladrillos, tejas y productos de tierras cocidas para la cons- de energía requerido para la elaboración del producto
6
trucción, objeto del presente manual, cuenta en España final. Debido a que el coste energético representa una
con unas 360 empresas distribuidas por comunidades, fracción mayor del coste final que en otros productos
como se muestra en la siguiente figura: industriales, la optimización de dicho consumo adquiere
una importancia muy relevante para las empresas. En
este sentido, las medidas de ahorro de energía (nuevas
Figura 1. Distribución de empresas por comunidades. tecnologías, sustitución de combustibles o incorpora-
ción de sistemas de generación combinada de energía
térmica y eléctrica de alta eficiencia -cogeneración-)
5%
La Rioja representan un imprescindible marco de actuación.
2%
Navarra
3%
Madrid
Identificación de servicios,
1
1%
Murcia
7%
Galicia
sistemas y equipos consumidores
15%
Valencia
1%
Extremadura
19%
Andalucía 1.1. Proceso productivo
7%
Castilla
y León
La fabricación de los productos cerámicos es un proceso
4% complejo cuya elaboración se basa en: combinación de
Aragón
materias primas, modelado y cocción.
20% 1%
Castilla- Cantabria
La Mancha
10% 4%
Cataluña Asturias
1.2. Procesado y preparación
1% de las materias primas
Baleares

Fuente: elaboración propia.
La mezcla, tratamiento y preparación de las materias
primas originales dan lugar a la pasta. En función de las
características físicas y químicas deseadas se mezclan
En la siguiente figura se muestra la distribución por las arcillas y otras especies minerales. Para conseguir la
tamaños (para todos los sectores cerámicos) en la Comu- homogeneidad y tamaño de grano deseado, sigue una
nidad Valenciana: molturación y posterior tamizado.

1.3. Fabricación de productos finales asociado en españa en el año 2006 a la cerámica estruc-
tural se estima en 1.246 GWh/año. El consumo especí-
fico se cifra entre 32 kWh/t y 49 kWh/t, en función del
La fabricación de las cerámicas varía sustancialmente tipo de horno empleado. La distribución de consumos por
en función del artículo fabricado. En este apartado se fuentes y procesos es, aproximadamente, la siguiente:
describe el proceso genérico, por ser el que requiere un
mayor número de etapas: extracción de la materia prima
y almacenamiento; trituración y ensilado; molienda fina, Figura 3. Distribución de consumos térmicos.
con tamices de reciclo; amasado de la materia prima con
adición de agua (o vapor); extrusión y cortado de la masa;
empaquetado estanterías y carga de éstas al secadero; 0,1%
Extracción 1,6%
secado en el secadero hasta un 2% - 4% de humedad; Preparación
presecado y precalentado del material en el prehorno 0,4%
0,5%
Expedición
(opcional); cocción, y empaquetado-paletizado y almace- Moldeo

namiento.
33,9%
Secado
63,4%
Cocción
1.4. Distribución de los consumos de energía

7
En el sector cerámico es especialmente complicado
Fuente: EREN.
establecer una distribución de consumos energéticos
estándar. Son muy pocas las empresas que realizan
todas las partes del proceso, y muchas las que desarro-
llan solo una parte del mismo. Figura 4. Distribución de consumos eléctricos.

1,5%
1.4.1 Consumo de energía térmica Extracción

Los principales equipos de consumo de energía térmica 0,6% 17,6%
Expedición Preparación
en la industria cerámica son los hornos y los secaderos.
La distribución de los consumos energéticos entre los 30,3%
Cocción
equipos depende del tipo de equipos empleados y de
la naturaleza de la empresa. En cuanto a combustibles, 17,6%
Moldeo
el gas natural es la fuente energética empleada por
excelencia para usos térmicos en el sector cerámico. El
consumo de energía térmica asociado en España en el
32,4%
año 2006 a la cerámica estructural se estima en 13.677 Secado Fuente: EREN.
GWhpci/año (1.176.784 Tep pci/año). El consumo especí-
fico se cifra en 560 kWhpci/t, si bien existe variabilidad
en función del tipo de horno empleado.
1.5. Descripción de los equipos de proceso

1.4.2 Consumo de energía eléctrica
La elección de los equipos de una fabricación tan variada
El consumo de energía eléctrica puede tener lugar en y compleja (según producto final deseado) se debe
casi la totalidad de las operaciones, y en múltiples y muy basar en:
variadas aplicaciones. La curva de carga de la instalación
(evolución de la demanda de energía eléctrica a lo largo • Composición del producto.
del día) es de gran utilidad para optimizar la factura eléc-
trica de la empresa y conocer el consumo de los equipos • Rango de tamaños y formas.
eléctricos que se encuentran en funcionamiento en
cada fase del proceso. El consumo de energía eléctrica • Capacidad de proceso.


• Compatibilidad con el resto del proceso de fabricación. 1.5.1.2. Tipos de secaderos

• Costes de operación, incluyendo el coste energético. La tecnología de secado depende de factores como la
temperatura, humedad y caudal de aire.
• Valor del producto fabricado.
Los secaderos transfieren energía a la masa húmeda vía
• Tecnologías disponibles. un gas caliente (aire o productos de combustión del gas
natural). Este gas actúa como portador del vapor que se
Los secaderos y hornos son, sin duda, los elementos evacua del producto.
más intensivos en consumo de energía.
Los secaderos más utilizados se pueden dividir en:

1.5.1 Secaderos • Intermitentes o de cámara.

1.5.1.1. El proceso de secado • Continuos (túnel o rodillos). Para grandes produc-
ciones. Produce un secado más uniforme a un
El secado provoca la deshidratación que permite menor coste unitario.
eliminar el contenido en agua de la pasta cerámica.
Por su parte, el agua permite dar a la pieza cerámica la • Secado al aire.
forma deseada. Los rangos de contenido en humedad
8
varían entre un 5% - 7% (piezas prensadas) y hasta un Cabe indicar que la tendencia ha sido la paulatina intro-
30% - 40% (piezas coladas). ducción de hornos automáticos y continuos de tipo túnel,
y de elevada capacidad productiva, en lugar de los tradi-
El secado tiene lugar bien por convección, de modo cionales discontinuos no automáticos, de baja capacidad
natural o de manera forzada. y con menor eficacia energética.

En un secado ideal se producen tres procesos básicos:
transferencia de calor al artículo secado, evaporación del 1.5.2 Hornos
agua en la pieza y extracción del vapor de agua.
1.5.2.1. El proceso de cocción
La reacción ante el secado depende de: características
de modelado, y parámetros de operación del proceso de La principal función de un horno cerámico es suministrar
secado. un calentamiento (cocción) y enfriamiento uniforme

de un determinado producto siguiendo un perfil de 1.5.2.4. Hornos continuos de rodillos y de cinta
temperatura-tiempo.
Los hornos de rodillos se pueden emplear para la cocción
La mayoría de los hornos actuales emplean técnicas de en una o varias capas. El horno de rodillos puede tener más
cocción por contacto directo del producto con los gases de una cámara, las cuales pueden disponerse de forma
de combustión (hornos no muflados). horizontal (multicámara) o verticalmente (multinivel).

Además, los materiales de baja inercia térmica, fibras
cerámicas y control electrónico han ayudado a incre- 1.6. Tecnologías horizontales
mentar la eficiencia térmica y la velocidad y control de
la cocción.

Los hornos utilizados mayoritariamente son: hornos 1.6.1 Motores eléctricos
intermitentes o discontinuos, hornos continuos túnel (de
vagonetas) y hornos continuos de rodillos y de cinta. En el sector cerámico existen motores eléctricos en la
práctica totalidad de procesos o subprocesos, y más
1.5.2.2. Hornos intermitentes o discontinuos específicamente en:

Son cargados cíclicamente. Son adecuados para produc- • Equipos de molturación (molinos).
ciones a pequeña escala y para productos especiales que
9
presenten dificultades de cocción en hornos continuos. • Extrusoras.
Son apropiados para curvas de temperatura complejas,
elevada precisión o control de la atmósfera. • Cintas transportadoras.

1.5.2.3. Hornos continuos túnel (de vagonetas) • Trenes de rodillos o cintas en hornos continuos.

Permiten un flujo continuo de material a través de los • Soplantes o extracciones en hornos y secaderos.
mismos y, así, los productos se desplazan por su inte-
rior y desarrollan cada una de las fases de la cocción • Bombas de trasiego de aguas.
en función de la posición ocupada. El gas natural es el
combustible por excelencia en estos hornos. Aunque • Sistemas de aire comprimido.
se pueden utilizar diversos combustibles como, por
ejemplo, fuelóleo. • Otros usos.

El motor asíncrono trifásico es el más empleado en apli-
Figura 5. Balance energético térmico en horno de túnel caciones industriales debido a su simplicidad construc-
con recuperación de calor hacia secaderos tiva, robustez y bajo coste.

18,5% 1.6.2 Bombas
Calor recuperado
para secadero
18,5%
Calor recuperado En este sector se encuentran en diversos usos o aplica-
para secadero
11,7%
ciones, entre ellos:
Pérdidas
por paredes
31,2% • Circulación de agua en circuitos hidráulicos de
Pérdidas propósito general.
por chimenea

• Cortinas de agua en serigrafía a pistola.

16,1%
Pérdidas calor
22,5%
Reacciones
• Evacuación/depuración de aguas residuales.
acumulado en endotérmicas
los materiales
• Circulación de la barbotina o caldo en mezcladores
Fuente: EREN.
por vía húmeda.


• Usos auxiliares: circuitos de calefacción, grupos • Lámparas fluorescentes.
antiincendio, etc.
• Lámparas de halogenuros metálicos.

1.6.3 Soplantes Como ya se ha indicado, todas ellas presentan la caracte-
rística de requerir equipos auxiliares y, por tanto, un cierto
En el sector de la cerámica, las soplantes encuentran su tiempo de encendido hasta alcanzar las condiciones
aplicación en: nominales de funcionamiento. Además, presentan un
factor de potencia inferior a la unidad que, en caso de no
• Inyección de aire a quemadores en hornos y estar compensado internamente, deberá ser corregido
secaderos. mediante condensadores.

• Extracción de gases de combustión.

• Sistemas de recuperación de calores residuales.
2 Ineficiencia energética
A la hora de considerar las ineficiencias energéticas
• Aspiración de polvo o partículas de proceso. en este sector, se deben tener en cuenta una serie de
factores propios de él, así como otros más genéricos.
• Sistemas de ventilación/calefacción/climatización.
En primer lugar, que el consumo energético principal es
10
• Refrigeración de compresores y otros equipos. el térmico asociado a secadero y hornos. Por un lado,
determina la fuente de energía a emplear y, por otro, el
conjunto de mejoras más importantes en la instalación.
1.6.4 Compresores, aire comprimido Además de las fuentes energéticas tradicionales ha sido la
y equipos auxiliares biomasa el combustible más importante en esta actividad
productiva: en el consumo de orujillo de aceituna, por
Los sistemas de aire comprimido tienen como función ejemplo, la industria de la cerámica tiene un papel de
el suministro de un determinado caudal de aire a una primer plano junto con las destilerías e industrias pastero-
presión superior a la atmosférica. Aunque estos sistemas papeleras y de tablero.
no intervienen directamente en los procesos de produc-
ción del sector de la cerámica estructural, su empleo Con el paso de biomasa a gas natural (debido al precio
sí suele ser frecuente en aplicaciones complementa- competitivo en la década de los noventa, la manejabilidad,
rias, como accionamiento de herramientas neumáticas, la disponibilidad de más soluciones técnicas, etc.), esta
limpieza, etc. biomasa quedó libre para otros usos. Sin embargo, últi-
mamente se ve una vuelta en determinadas empresas
(en principio, pequeñas compañías que utilizaron siempre
1.6.5 Iluminación tecnologías mixtas) a la biomasa, y, por supuesto, el aban-
dono de otro tipo de combustible derivado del petróleo.
En el sector de la cerámica estructural, resulta arriesgado
ofrecer un dato generalizado sobre el consumo de los Este hecho marca al sector como limpio, ya que los
equipos de iluminación, si bien se puede estimar en un combustibles mayoritarios de sustitución empleados
10% - 15% del consumo eléctrico global. son, como se ha comentado, el gas natural y la biomasa.
Además, es un sector en que la cogeneración tiene una
De entre todos los grupos, son las lámparas de gran relevancia, por lo que se mejora el factor exergético
descarga las que encuentran su mayor aplicación en (parte de la energía utilizable) en la generación, transporte
la industria. Dentro de este grupo se pueden encon- y distribución de la electricidad.
trar diferentes tecnologías, siendo las de mayor uso
en alumbrado de naves industriales las indicadas a Efectivamente, los procesos térmicos son determinantes
continuación: en el proceso general, tanto desde el punto de vista ener-
gético como desde el punto de vista de la propia produc-
• Lámparas de vapor de sodio a alta presión. ción. En cuanto al aspecto energético, existe una suce-
sión ideal de consumos de calor. El alejamiento de esta
• Lámparas de vapor de mercurio a alta presión. situación ideal avisa de posibles ineficiencias (energéticas

y también productivas) que podrían ser solucionables. Pero sobre todo es destacable elmás novedoso UNE 216301
Sin embargo, suelen ser las más complejas y costosas, a (de noviembre de 2007) Sistemas de gestión energética,
pesar de su rentabilidad. herramienta que facilita la reducción de los consumos de
11
energía, con todos los beneficios asociados.
Desde el punto de vista del proceso, la gestión de los
rechazos puede dar lugar a sustanciales ahorros de Se puede distinguir entre dos tipos de soluciones a los
energía y materias primas. En industrias en las que el retos que se presentan en planta. Por un lado, solu-
precio de la materia prima es relativamente alto frente a ciones correctivas, preventivas o proactivas, asociadas a
otros precios (metalurgia de metales no férreos, industria la disminución del consumo, adecuación de la demanda
del tabaco, etc.), el control de estos rechazos de produc- y reutilización, con ahorros e inversiones claramente
ción es muy estricto, pero en la cerámica, en especial cuantificables; por ejemplo, un cambio de luminaria por
la estructural, a estos rechazos no se les da la debida otra más eficiente. Por otro lado, existen acciones que
importancia, cuando pueden suponer hasta un 15% de generan ahorros energéticos más difícilmente cuantifica-
la energía consumida, independientemente de la reutili- bles, como es el caso de la implantación de sistemas de
zación de la materia prima. control y gestión energéticos.

Enlazando con lo anterior, cabe destacar la importancia de En este último caso, debe tomarse la decisión de su
la implantación de diversos sistemas de control que, por implantación o no, no sobre criterios únicamente econó-
diversos motivos, afectan más o menos directamente al mico-energéticos, sino valorando otros factores como la
empleo de la energía en la planta. facilidad de mantenimiento de la instalación, mejora de la
operabilidad, ídem de la fiabilidad, etc.
Los más conocidos son los de calidad (ISO 9000), que
interviene básicamente eliminando rechazos en la produc- Aunque se profundizará en este concepto en el apartado
ción debido a su filosofía de mejora constante y de homo- de mejoras, en el caso de determinados cambios de
geneidad en la producción (es conveniente recalcar que el equipos (como ejemplo ya se había mencionado las lumi-
sistema de gestión de la calidad no mejora la calidad del narias) puede ocurrir que el mencionado cambio no sea
producto en sí, sino la homogeneidad en la producción), y rentable inmediatamente, pero sí cuando sea necesario
los de medio ambiente (ISO 14000). Este último sistema renovar ese equipo. A pesar de las opiniones en contra de
permite la reubicación de residuos como subproductos y determinados sectores que señalan como una mala prác-
la adopción de medidas para la disminución de emisiones tica energética el no cambio, debe tenerse en cuenta el
a la atmósfera y a las aguas, medidas todas que influyen ciclo de vida del equipo. Si éste no acaba cuando debe, no
más o menos directamente en el consumo energético. solo no se habrá amortizado económicamente, sino que
Por ejemplo, uno de los principales contaminantes de tampoco se habrán amortizado la energía, las materias
las aguas industriales es su temperatura, por lo que para primas y contaminantes que intervinieron en su fabrica-
reducirla se pueden emplear métodos recuperativos, con ción. No sirva, sin embargo, como argumento comodín
el consiguiente ahorro energético. para evitar cambios y mejoras que sí sean posibles y que


acaben siendo rentables desde varios puntos de vista. no se requieren complicados sistemas de transporte y
Es importante que los materiales sustituidos reciban almacenamiento de estas energías.
un tratamiento adecuado para minimizar los impactos
12
ambientales de su reposición.
2.1.2 Combustión

2.1. Servicios y procesos Por los mismos motivos que los expuestos en el apar-
energéticamente ineficientes tado anterior, la combustión es crítica en los procesos de
estas industrias. Una combustión ineficiente produce:

• Aumento de consumo de combustibles.
2.1.1 Hornos y secaderos
• Aumento de contaminantes.
Como ya se ha comentado, son los hornos y secaderos
los elementos que mayor consumo hacen de energía. • Aumento de rechazos.
Existe la posibilidad, en los procesos que se dan en esta
industria, de hacer un uso bastante ideal de la energía • Ensuciamiento del producto.
de forma teórica. Esto es debido al orden que sigue el
material, los gases y sus curvas de temperatura:
2.1.3 Sistema de aire comprimido
• Durante el enfriado del material, el aire de enfriado
se precalienta. El aire comprimido puede presentar problemas y opor-
tunidades de mejora en la propia generación, como se
• El aire de aporte al horno ya está precalentado. describe en el apartado correspondiente de ineficacia de
equipos individuales, y en la distribución, almacenamiento
• Si existe prehorno, cuando sale del horno se enfría, y uso. Resulta de especial interés minimizar las fugas y
aportando calor al material. adecuar los niveles de presión al uso que se le da.

• A su vez, los gases al salir del prehorno o del horno
se emplean en el secadero. 2.1.4 Iluminación

Cuanto más se aleje un proceso de este flujo ideal de Lo mismo que en el caso anterior, existen ineficiencias
gases y materiales,más ineficaz probablemente sea el en los propios equipos que se describen posteriormente,
proceso. Por lo expuesto, suelen resultar más eficaces pero considerando la iluminación como sistema, las
los procesos en continuo, en los que las energías resi- ineficiencias aparecen, sobre todo, por uso inadecuado.
duales se producen justamente cuando se necesitan y Como por ejemplo:

• Exceso de iluminación. 2.2.1 Hornos y secaderos

• Rendimiento de color indebido. En el apartado anterior ya se revisaron estos elementos
incluidos dentro del proceso industrial completo. Pero,
• Lámparas no adecuadas al uso. además, existe la posibilidad de asumir nuevas tecno-
logías renovando por completo o modificando los exis-
• Empleo de iluminación cuando no es necesaria. tentes (por ejemplo, con recuperación de calor de la refri-
geración de los raíles).

2.1.5 Sistema de distribución eléctrica
2.2.2 Quemadores
Entre los retos más comunes caben mencionar:
Aparte del mal mantenimiento como posible causa de
• Falta de información (planos unifilares, básicamente). pérdidas energéticas, la principal mejora posible es
su cambio hacia nuevas tecnologías de quemado que
• Obsolescencia. permitan, por un lado, una mejor combustión, y por otro,
que adecue la combustión al proceso.
• Montaje con equipos inadecuados recuperados de
otros lugares.
2.2.3 Motores
13
• Pérdidas en generación transporte y distribución de
la red eléctrica. Estos elementos pueden presentar rendimientos infe-
riores a los nominales por diversas causas, entre las
Los tres primeros son, además, aplicables a otros tipos cuales cabe destacar: obsolescencia,mal mantenimiento,
de energía y vectores (por ejemplo, el agua). uso inadecuado y falta de limpieza.

2.1.6 Sistemas de gestión y control 2.2.4 Compresores, soplantes,
ventiladores y bombas
En este caso, el reto suele ser la ausencia de un meca-
nismo integrado por los sistemas de control de los dife- Además de las posibles ineficiencias en el motor eléc-
rentes equipos. trico o en el sistema de control del motor, en los compre-
sores pueden aparecer ineficiencias en:
También es cierto que no produce ahorros claramente
cuantificables, pero no es menos cierto que o se controla • Control de la producción de aire (caudal y presión
o no se conocen ni las posibilidades de ahorro ni los adecuados al consumo).
ahorros conseguidos con modificaciones en la planta.
• Recuperación del calor producido en la compresión.

2.2. Equipos ineficientes En cuanto a soplantes, ventiladores y bombas, además
del motor eléctrico, se pueden eliminar ineficiencias con
cambio de tecnología (por ejemplo, cambio de bomba
En este apartado se hace una relación de equipos que, centrífuga con rendimiento del 30% a bomba de pistones
de forma aislada, sin considerar el proceso al que perte- rotativos con eficiencia del 70%) cuando sea posible
necen, pueden adolecer de ineficiencias energéticas. cambio en el control individual del equipo (por ejemplo,
En casi todos los casos, se logra aumentar el rendimiento ventiladores de álabes móviles).
de la instalación en general y de los equipos en particular:

•Mejorando el mantenimiento y el uso. 2.2.5 Lámparas luminarias y balastos

•Mejorando la tecnología. Las ineficiencias o posibles mejoras tienen su causa
en: obsolescencia tecnológica; imposibilidad de control;
• Aprovechando o recuperando energías perdidas. suciedad, y uso inadecuado.


Sobre este último apartado conviene recordar que un Los hornos y secaderos continuos de rodillos son hornos de
fluorescente disminuye mucho su rendimiento y su vida cocción/secado rápido, normalmente alimentados con gas
útil con las temperaturas muy altas o muy bajas. natural, que realizan ciclos mucho más cortos, con fuego
directo por encima y por debajo de la carga, que origina un
Aunque no sea estrictamente una mejora de origen ener- calentamiento homogéneo de la misma. La regulación de
gético, en estos equipos es paradigmático el ahorro por las curvas de temperatura, presión y atmósfera se realiza
aumento de vida útil. Este fenómeno se da también en de forma automática, proporcionando una gestión integral
otros equipos, pero en luminarias la duración de la vida útil de todo el proceso.
puede llegar a ser diez veces la de la lámpara original.
Los hornos de vagonetas aligeradas presentan un compor-
tamiento análogo al de rodillos, aunque en este caso la
2.3. Características constructivas carga se deposita sobre vagonetas construidas con mate-
y cerramientos riales de baja inercia térmica.

No obstante, puesto que se trata de los componentes prin-
Por la forma constructiva de este tipo de instalaciones cipales del proceso, el cambio de tecnología supone, en
(nótese que muchas son pequeñas empresas que han todos los casos, un cambio en el proceso productivo en sí
ido creciendo sobre lo anterior) se hallan deficiencias en mismo, por lo que se debe realizar un estudio minucioso de
varios campos. De manera especial cabe mencionar: las consecuencias que se deriven de este cambio.
14
• Aislamiento/aireación entre zonas y con el exterior. La sustitución de hornos y secaderos por otros de tecno-
logías más eficientes no siempre es posible, debido princi-
• Conectividad entre procesos. palmente a condicionantes del proceso productivo, restric-
ciones de espacio, inversiones elevadas, etc.

3 Mejoras tecnológicas y de gestión
3.1.2 Recuperación de calores residuales
El sector de la cerámica es muy intensivo en el uso de
energía térmica, y en menor medida de energía eléctrica. El aprovechamiento de calores residuales es una medida que
Este hecho, principal característica del sector desde el puede suponer considerables ahorros de energía en el sector
punto de vista energético, va a condicionar las estrate- de la cerámica estructural. Existen múltiples y muy variadas
gias de ahorro y eficiencia más interesantes para cada posibilidades de uso de los calores residuales, la aplicación
proceso. de las cuales dependerá tanto del proceso productivo como
de los equipos que intervengan en el mismo.
En este sentido, las medidas de ahorro aplicadas sobre
los mismos son las que mayor repercusión tendrán sobre Partiendo de esta idea general, se pueden plantear
el consumo energético total del sector. diversas variantes, en función de las características de
los gases residuales y de los equipos que intervienen
en el proceso. En este apartado, se analizan algunas
3.1. Mejoras en procesos posibilidades que se han implementado con éxito en las
empresas del sector, entre las que cabe destacar:

• Recirculación de aire en secaderos.
3.1.1 Sustitución y renovación de hornos
y secaderos • Utilización en secaderos del aire caliente de hornos.

Los hornos y secaderos son los responsables de la mayor • Recuperación del aire de enfriamiento en hornos.
parte del consumo energético de una empresa, por lo que
un diseño efectivo y una operación eficiente de los mismos 3.1.2.1. Recirculación de aire en secaderos
resultan críticos. Como regla general, teniendo en cuenta
los procesos de secado y cocción que se llevan a cabo en el Existe un considerable potencial de transferencia de calor
sector, se aconseja el uso de hornos y secaderos continuos desde la salida de gases del secadero hacia la entrada de
de rodillos frente a los intermitentes. aire al mismo.

En la mayoría de las operaciones de secado, la El aire caliente de los hornos procede generalmente
humedad del aire de salida es muy inferior a su valor de la chimenea de enfriamiento, aunque podría
de saturación con relación al contenido en humedad pensarse en recuperar el calor de los humos mediante
del material secado. Esto significa que se ha extraído un intercambiador humos-aire, lo cual encarecería
menos agua del material de lo que sería posible y la instalación.
que se ha empleado más energía de la necesaria para
calentar el aire. Cuando se considera el uso en secaderos del calor
residual procedente de los hornos (proceso de cocido)
La técnica consiste en recircular una fracción del aire resulta esencial plantearse las siguientes cuestiones:
de salida mezclando directamente con aire de entrada
previamente calentado, siendo el equipamiento fácil- • ¿Pueden contener los calores residuales contami-
mente amortizable. La recirculación del aire de escape nantes que puedan dañar las piezas cerámicas o
tiene las siguientes ventajas: algún componente del secadero?

• Los costes de inversión son menores, ya que no se • ¿Está siempre disponible la fuente generadora del
requieren intercambiadores de calor. calor residual cuando lo requiere el secadero?

• Los ahorros obtenidos por la aplicación de esta • ¿Los ahorros obtenidos justifican la inversión a
medida dependen de las características del seca- realizar?
dero y del material secado, encontrándose en el
15
rango del 10% - 15% para secaderos intermitentes Pueden llegar a obtenerse ahorros de hasta el 60% - 70%
convencionales. del consumo del secadero. Se trata de una medida que
presenta una alta rentabilidad, con un periodo de retorno
3.1.2.2. Utilización en secaderos del aire caliente de la inversión de entre 1 y 3 años.
de hornos
3.1.2.3. Recuperación del aire de enfriamiento en hornos
En la cámara de combustión del secadero existen dos
entradas de aire: aire primario de combustión y aire de La recuperación del aire de enfriamiento del horno,
recirculación. Por tanto, las posibilidades de ahorro ener- como aire primario de combustión en los quemadores
gético que se pueden plantear por recuperación de aire del propio horno, representa un ahorro energético que,
caliente procedente de los hornos son: por lo general, es muy fácil de lograr.

• Sustitución del aire primario por aire caliente de La inversión requerida consiste en la conducción calorifu-
recuperación. gada desde la zona de enfriamiento a la soplante del aire
de combustión, así como el calorifugado del anillo del
• Sustitución de parte del aire de recirculación. aire de combustión.


La rentabilidad de esta medida es muy elevada, con tibles sólidos (carbón o coque), líquidos (gasóleo o fuel),
periodos de retorno de entre 1 y 2 años, siendo habitual gaseosos (gas natural, butano o propano) o bien eléctricos
que los hornos de nueva adquisición ya lleven incorpo- (calentamiento por efecto Joule, mediante resistencias).
rada esta recuperación.
En la últimas dos décadas se ha producido una migración
progresiva desde los combustibles sólidos y líquidos
3.1.3 Sustitución de quemadores hacia los combustibles gaseosos. En la actualidad, es
el gas natural el combustible gaseoso más empleado,
Los quemadores son los dispositivos en los que se lleva debido sobre todo a sus ventajas económicas y ambien-
a cabo la mezcla entre el combustible y el comburente tales, quedando relegado el uso de otros combustibles
(habitualmente aire) y donde se produce la combustión. a pequeños talleres o a emplazamientos que todavía no
Son, por tanto, los generadores de energía térmica en han sido gasificados.
hornos y secaderos. Los quemadores tienen tres compo-
nentes fundamentales: toma de combustible; toma de • Alta relación H/C (menores emisiones de CO2), por
comburente (aire), y sistema de encendido (bujía). su alto contenido en metano.

En el mercado existen diversos tipos de quemadores en • Menor coste de la unidad energética (euros/kWh).
función de su aplicación, entre los que se encuentran:
convencionales, de alta velocidad, autorrecuperadores, • Mejor rendimiento de equipos que funcionan con
vena de aire, de infrarrojos, de tubos radiantes, de llama este combustible.
16
directa, compactos...
Finalmente, se debe señalar que el cambio a gas natural
Los quemadores y las técnicas de combustión de mayor puede suponer desembolsos importantes si los quemadores
empleo en el sector cerámico que permiten obtener de hornos, secaderos y demás equipos no son compatibles
ahorros energéticos respecto a los quemadores conven- con el nuevo combustible. Por esto, resulta necesario un
cionales son: quemadores de alta velocidad; quemadores estudio detallado para analizar la viabilidad técnica y econó-
autorrecuperadores, y combustión a impulsos. mica de la medida, si bien en la mayoría de los casos se
obtienen periodos de retorno de la inversión más que acep-
tables, sobre todo si se consideran otras ventajas adicio-
3.1.4 Sustitución/diversificación de combustibles nales, como la mejora de la calidad del producto, etc.

Tanto los hornos como los secaderos empleados en el Existe también la posibilidad de emplear biomasa como
sector cerámico pueden estar alimentados con combus- combustible. Si bien tanto económica como técnica-

mente es algo más desfavorable que el gas natural, cialmente interesantes, se pueden encontrar sistemas
permite una diversificación económica y una cierta inde- de regulación y control de última generación que actúan
pendencia energética, además de todos los beneficios sobre todas las variables del proceso. Estos sistemas
ambientales conocidos para estos combustibles. presentan, entre otras, las siguientes características:

• Quemadores autónomos con control y regulación
3.1.5 Materiales de baja inercia térmica de potencia individual.

Se pueden identificar dos categorías de materiales • Medidores de temperatura y presión y analizadores
refractarios: de atmósfera a lo largo de la longitud del horno.

• Aislamientos. Se utilizan en las paredes y techos • Zonas independientes de regulación de tempera-
del horno, con el objeto de minimizar las fugas de tura en calentamiento, de temperatura en enfria-
calor al exterior. miento, de regulación de atmósfera y de regulación
de presión.
• Soportes. Se utilizan para mantener la carga en su
posición durante el proceso de cocción. Bajo esta • Bucles de regulación de la velocidad de giro en los
categoría se puede incluir tanto las soleras de los rodillos.
hornos de base fija como las bases de las vago-
netas móviles, si bien este elemento ejerce igual-
17
mente una función aislante. 3.2. Mejoras en tecnologías horizontales

Por lo general, la masa de los materiales refractarios, tanto
estructurales como de soporte, puede suponer hasta Si para las tecnologías de proceso las medidas se centran
cinco veces la masa del producto cerámico cocido, lo que en el ahorro de energía térmica, en el caso de las tecno-
incrementa el consumo de energía y limita tanto la capa- logías horizontales las actuaciones se basan en el ahorro
cidad de carga del horno como la velocidad de cocción. de energía eléctrica.

Además, con el uso de materiales de baja inercia térmica Las ventajas que conlleva el ahorro de energía eléctrica
se pueden lograr ahorros sustanciales, tanto en la cons- se pueden analizar desde un triple enfoque: autosufi-
trucción de hornos como en los mecanismos de trans- ciencia, economía y medio ambiente.
porte y los soportes para la carga.
En primer lugar, es bien sabido que la energía eléctrica
Aligerando la carga de refractario mediante el uso de experimenta múltiples procesos de conversión, con sus
materiales ligeros, es posible disminuir estas pérdidas, consiguientes pérdidas, hasta que llega al usuario final.
consiguiéndose ahorros del 1% - 2%. En segundo lugar, y debido igualmente a sus múltiples
procesos de transformación, la energía eléctrica se
El alto coste de los refractarios ligeros no justifica el considera una energía noble, con un coste elevado si se
cambio inmediato de los mismos, por lo que es reco- compara con otros suministros energéticos.
mendable hacer la sustitución paulatinamente tal y como
se vaya renovando el refractario. Finalmente, desde el punto de vista medioambiental,
la promoción y establecimiento de medidas de ahorro
y eficiencia energética suponen una incalculable apor-
3.1.6 Automatización, regulación y control tación al cumplimiento de los compromisos derivados
de la ratificación del Protocolo de Kioto por parte de la
Según se ha indicado, los modernos diseños de hornos Unión Europea.
y secaderos suelen incorporar sistemas avanzados de
regulación y control que suponen mejoras tanto en el En el caso de la compensación de energía reactiva, si
control del proceso como en la eficiencia energética del bien no se trata de una medida de ahorro energético
mismo. propiamente dicha, sí puede suponer un considerable
ahorro económico para la empresa al reducir el importe
En el caso concreto de los hornos continuos de rodi- anual de su factura eléctrica, lo que justifica su inclusión
llos, cuyos aspectos de regulación y control son espe- en este texto.


La compensación de energía reactiva favorece además La instalación de motores de alto rendimiento resulta
la estabilidad de la red eléctrica con beneficio para todos especialmente interesante en el caso de renovación
los usuarios. o compra de nuevos equipos, ya sea por averías o por
cambios en los requisitos de la máquina accionada.

3.2.1 Ahorro energético en motores eléctricos Por otro lado, las ventajas de los motores de alto rendi-
miento no son solo energéticas. Estos equipos poseen
Aunque tradicionalmente se han considerado los motores sistemas de refrigeración más eficientes y menores cargas
eléctricos como equipos que ofrecen limitadas posibili- electromecánicas, por lo que son mucho más silenciosos.
dades de ahorro energético, existen diversas medidas, Adicionalmente, su factor de potencia es mayor que en los
fácilmente aplicables, que conducen a ahorros sustanciales motores convencionales, con el consiguiente ahorro econó-
de su consumo las cuales se describen en este apartado. mico en la facturación eléctrica y en el tamaño de los dispo-
sitivos de compensación de energía reactiva necesarios.
3.2.1.1. Selección correcta del motor
Regulación de tiros con variadores de velocidad de
Los motores modernos están diseñados general- motores. Debido a los cambios en la circulación de gases
mente para ofrecer su rendimiento máximo a un 75% en el horno que se producen con la apertura y cierre de
de su carga nominal. Además, funcionando entre un puertas, el cambio en el tipo de productos y encañados y
50% - 100% de la misma, solo existe una mínima varia- los cambios en las condiciones atmosféricas de presión y
ción de este parámetro. Sin embargo, a cargas menores temperatura es necesario llevar a cabo un control de tiro.
18
del 25%, el rendimiento sufrirá una caída y debe ser
tomada en consideración la sustitución del motor por Implantando un sistema de control automático con
uno de menor potencia nominal. medida de presión en el horno y variación de velocidad
en el motor del ventilador de tiro es posible disminuir
3.2.1.2 Motores de alto rendimiento el consumo eléctrico del motor, gracias al mejor rendi-
miento del ventilador y el consumo térmico del horno
En octubre de 1998, la Comisión Europea alcanzó un debido a la disminución de las perdidas por chimenea.
acuerdo con la cemep (European Commite of Manufac-
turers of Electrical Machines and Power Electronics) para
introducir un nuevo sistema de clasificación sobre la base 3.2.2 Uso de variadores de frecuencia
de tres niveles de eficiencia para motores eléctricos.
3.2.2.1 Conceptos básicos y aplicaciones
El nuevo sistema de clasificación establece el etiquetado de
los motores eléctricos atendiendo a tres tipos o niveles de El motor de corriente alterna, a pesar de ser un motor
eficiencia: motores de alto rendimiento; motores de rendi- robusto, de poco mantenimiento, liviano e ideal para la
miento mejorado, y motores de rendimiento estándar. mayoría de las aplicaciones industriales, tiene el inconve-

Tabla 1. Rendimiento y factor de potencia en motores

Rendimiento H (%) Factor de Potencia COSF

GRAN POTENCIA PEQUEÑA POTENCIA % GRAN POTENCIA PEQUEÑA POTENCIA

0 0 0 0 0

0,25 92 54 0,68 0,3

0,5 96 67 0,84 0,46

0,75 97 71 0,9 0,6

1 97 70 0,92 0,7

1,25 97 67 0,92 0,77
Fuente: elaboración propia.

niente de ser un motor rígido en cuanto a su velocidad. 3.2.3 Ahorro energético en sistemas
La velocidad del motor asíncrono depende de la forma de aire comprimido
constructiva del motor y de la frecuencia de alimentación.
19
Los compresores de aire son equipos que no intervienen
El método más eficiente para controlar la velocidad de directamente en el proceso productivo. Este hecho, unido
un motor eléctrico es por medio de un variador electró- a que su uso no es continuado, hace que su consumo
nico de frecuencia.No se requieren motores especiales, energético sea relativamente pequeño en el conjunto de
son mucho más eficientes energéticamente que otros los consumos energéticos de la empresa.
sistemas y tienen precios cada vez más competitivos.
En el sector de la cerámica estructural, los variadores Por otro lado, ya se indicó igualmente que tanto los
de frecuencia tienen sus principales aplicaciones en los compresores de aire industriales como los sistemas
siguientes tipos de máquinas: de refrigeración asociados a los mismos se encuentran
accionados pormotores eléctricos, por lo que son de apli-
• Bombas y soplantes. Mediante el uso de varia- cación las medidas ya expuestas.
dores de frecuencia se logra controlar el caudal de
fluido en sistemas de presión constante y volumen Aunque el empleo de variadores de frecuencia en compre-
variable. En este caso, se obtiene un gran ahorro sores ya se ha estudiado con detalle, los sistemas de aire
de energía porque el consumo varía con el cubo comprimido presentan otras posibilidades de ahorro.
de la velocidad del motor, o sea, que para la mitad
de la velocidad, el consumo es la octava parte de 3.2.3.1 Recuperación de calor en la refrigeración
la nominal.
La recuperación del calor de sistemas de aire compri-
• Compresores de aire. Se obtienen arranques mido constituye una operación interesante desde el
suaves con par máximo y menor consumo de punto de vista energético, a partir de un cierto tamaño
energía en el funcionamiento. del compresor. Del 100% de la energía eléctrica o mecá-
nica que absorbe el compresor, solamente un 4% queda
• Molinos. Permiten el ajuste de la velocidad de rota- asociado al aire comprimido, aumentando su entalpía. El
ción del molino en función de la curva de moltura- resto pasa, de una forma u otra, al ambiente. La mayor
ción de la materia prima. parte de esta energía (el 96% restante) se pierde con el
fluido refrigerante en las etapas de refrigeración inter-
• Cintas transportadoras. Controlan y sincronizan media y postrefrigeración.
la velocidad de producción de acuerdo al tipo de
producto que se transporta, para dosificar, para En los compresores refrigerados por aire, el aire caliente
evitar ruidos y golpes en transporte de piezas, para de refrigeración puede ser utilizado de forma directa para
arrancar suavemente y evitar la caída del producto la calefacción de las plantas de fabricación, aprovechando
que se transporta, etc. parte de las pérdidas térmicas del proceso. Evidente-


mente, esta solución presenta el inconveniente de que es de penalizaciones en la facturación. Por ello, habría
estacional, puesto que solo existirá demanda durante los que analizar la posibilidad de desconectar los compre-
meses invernales. Una solución mucho más apropiada en sores cuando trabajen en vacío, teniendo en cuenta el
el sector de la cerámica estructural sería el uso de estas número de arranques y paradas que tendría que soportar
corrientes de aire caliente, que no contienen ningún tipo el motor.
de impurezas, en secaderos u hornos, disminuyendo así
el consumo de combustible de estos equipos. Otra medida fácilmente aplicable es mantener la mínima
presión posible en la red de aire comprimido, con lo que se
Existiría la posibilidad de transformar dicha energía para consigue disminuir el consumo por una doble vía: reduc-
climatizar durante los meses estivales, a través de un ción de la potencia necesaria para la compresión y dismi-
sistema de absorción. Por su elevado coste, esta medida nución de las fugas. Como regla general, una reducción
no sería viable excepto en algunos casos muy concretos, del 20% en la presión de trabajo significa una disminución
cuyas condiciones es difícil que se den en las empresas del 15% en el consumo de energía del compresor.
del sector estudiado.
Finalmente, otra medida de aplicación sencilla es instalar
En cuanto a los compresores refrigerados por agua, ya la toma de aire en zonas frías. En muchas salas de
se vio que, en esencia, el sistema es el mismo que en máquinas suele ser habitual que se alcancen tempera-
la refrigeración por aire, a excepción del fluido que porta turas del aire ambiente elevadas, como consecuencia del
el calor. En este caso, se puede tomar el calor del agua calor liberado por los equipos. Un aumento de la tempe-
por medio de un intercambiador (agua-aire) y cedér- ratura del aire supone una reducción de su densidad o,
20
selo al aire de ventilación para calentar la nave u otros dicho de otro modo, un aumento de su volumen especí-
espacios, o bien enviarlo a secaderos u hornos, según fico. Si el aire de aspiración de los compresores está a
se explicó anteriormente. Otra opción sería aprovechar temperaturas elevadas, aumentará su consumo energé-
directamente el agua para usos sanitarios, ya sea con tico para un mismo caudal y presión de descarga. Por ello,
un circuito simple (abierto) o, preferentemente, doble es recomendable que los compresores siempre aspiren
(cerrado, con ínteracumulador), pudiéndose almacenar aire del exterior a la temperatura más baja posible.
en un acumulador en forma de agua caliente sanitaria
(ACS), como ocurre en los sistemas solares. Un aumento de la temperatura del aire de entrada de
4 ºC implica un aumento del consumo de energía del
3.2.3.2 Eliminación de fugas 1% para elmismo caudal. Cada 3 ºC de disminución de
temperatura en el aire aspirado implica un 1% más de
En líneas de aire comprimido en mal estado de conser- aire comprimido para el mismo consumo de energía.
vación se pueden producir pérdidas muy elevadas por
fugas, de hasta un 30%. La eliminación total de las fugas 3.2.3.4 Mantenimiento
es prácticamente imposible, pero, con un mantenimiento
adecuado, dichas pérdidas pueden llegar a reducirse Al igual que ocurre con muchos equipos industriales, las
hasta aproximadamente un 5%. acciones de mantenimiento y la frecuencia con que se
realizan tienen una clara repercusión en su consumo
Normalmente, en las fábricas apenas se presta atención energético.
a las fugas de aire comprimido. Sin embargo, el coste de
mantenimiento para evitarlas es muy bajo en compara- En el caso de los compresores, puesto que son dispo-
ción con el ahorro que se consigue. sitivos que trabajan con un fluido en movimiento, cual-
quier tipo de resistencia al paso del aire implica pérdidas
3.2.3.3 Control y gestión de energía que se disiparán en forma de calor.

Una primera estrategia de control para reducir el consumo A continuación se indican unas operaciones básicas de
de los compresores es la parada de aquellos que trabajen mantenimiento para compresores alternativos, aunque
en vacío. El trabajo en vacío supone unos consumos de también son aplicables a otros tipos de compresores:
energía innecesarios que se puede evaluar en un 20%-
25%, en función de la potencia de los equipos. Por otra • Reducir las pérdidas en la aspiración.
parte, el trabajar en vacío se traduce igualmente en un
mayor consumo de energía reactiva, con la consiguiente • Revisar los filtros. Las pérdidas en ellos no deben
incidencia en el coste de la energía eléctrica, a través exceder el 0,5% del volumen del compresor.

• Comprobar la refrigeración. Para un buen funcio- 3.2.4.2 Adaptación del nivel de iluminación
namiento, el calor producido debe eliminarse tan
rápidamente como se produzca. En el momento de proyectar un sistema de alumbrado,
resulta de vital importancia ajustar el nivel luminoso a las
• Comprobar pérdidas por accionamiento mecánico. necesidades reales de cada zona.

• Lubricar adecuadamente. Los niveles de iluminación recomendados para una nave
industrial dependen de las actividades que se vayan a
• Comprobar las válvulas de entrada y salida. realizar en él tomando como base la legislación actual
vigente.
• Mantener la tubería de descarga en buenas condiciones.
3.2.4.3 Sustitución de lámparas o luminarias
• Eliminar tiempos muertos.
Los tipos de lámparas que se suelen emplear en aplica-
• Mantenimiento preventivo. En cualquier caso, ciones industriales son las de descarga, y más concreta-
deberán seguirse las normas especificadas por el mente las siguientes: vapor de sodio a alta presión, vapor
fabricante. de mercurio a alta presión, fluorescentes y halogenuros
metálicos.

3.2.4 Ahorro energético en sistemas Las lámparas de vapor de sodio de alta presión destacan
21
de iluminación sobre todas las demás por su alto rendimiento y larga
vida útil. Evidentemente, la sustitución no debe estar
3.2.4.1 Aprovechamiento de la iluminación natural basada únicamente en criterios energéticos, sino que
habrá que tener en cuenta otros aspectos, como que
El aprovechamiento de la iluminación natural es una de las características mecánicas de las luminarias sean
las medidas de aplicación más sencilla, siempre y cuando adecuadas para albergar la nueva lámpara o que los
se haya tenido en cuenta este aspecto en el momento equipos auxiliares sean compatibles, lo cual no es
del diseño de la planta de fabricación. habitual.

En este sentido, no hay que olvidar que en el seno de De este modo, las lámparas de sodio de alta presión
la Unión Europea se efectúa cada año el cambio horario deberían ser las instaladas en nuevas plantas con alma-
verano/invierno, que tiene como principal objetivo la opti- cenes y habitáculos de techo alto (alturas superiores a
mación de la jornada laboral para lograr un mejor aprove- 6 m), siempre que no se exija una reproducción cromá-
chamiento de la luz natural. tica elevada. Por lo que se refiere a las lámparas fluores-


centes, encuentran su ámbito de aplicación en edificios la temperatura de las lámparas, lo cual influye en su
de altura media (entre 3 m y 6 m). rendimiento luminoso y en su vida útil.
22
3.2.4.4 Utilización de balastos electrónicos
3.2.5 Compensación de energía reactiva
Los balastos electrónicos de alta frecuencia para
lámparas fluorescentes ofrecen las ventajas que se 3.2.5.1 Ventajas de la compensación de energía reactiva
indican a continuación:
La corrección del factor de potencia, o compensación
• Aumento de un 20% - 25% en la eficiencia del de energía reactiva, de una instalación ofrece incuestio-
conjunto de la lámpara con los equipos auxiliares. nables ventajas, tanto desde un punto de vista técnico
como económico. Aunque históricamente se han apli-
• Mayor número de encendidos y mejor factor de cado diferentes técnicas para lograr este objetivo, en la
conservación de las lámparas. actualidad es la puesta en marcha de condensadores en
paralelo con la instalación el método más empleado.
• Encendido prácticamente instantáneo.
A continuación se realiza una descripción de las principales
• Menor tensión de encendido. ventajas que esta medida supone para una empresa.

• Factor de potencia próximo a la unidad. • Reducción en el importe del recibo de electricidad.
En general, las compañías eléctricas penalizan
• Fácil regulación del flujo luminoso. el consumo de energía reactiva con el objeto de
incentivar su corrección.
• Eliminación del efecto estroboscópico.
• Aumento de la potencia disponible. Un factor de
3.2.4.5 Control, gestión y mantenimiento potencia elevado optimiza los componentes de
una instalación eléctrica mejorando su rendimiento
Un buen sistema de control de alumbrado proporciona eléctrico. La instalación de condensadores reduce
una iluminación de calidad sólo cuando es necesario y el consumo de energía reactiva entre la fuente y
durante el tiempo que es preciso. los receptores. Los condensadores proporcionan la
energía reactiva descargando a la instalación desde
Para un buen aprovechamiento de las instalaciones de el punto de conexión de los condensadores aguas
alumbrado es necesario realizar un correcto manteni- arriba. Como consecuencia, es posible aumentar la
miento de las mismas. Si las lámparas y luminarias no se potencia disponible en el secundario de un transfor-
encuentran suficientemente limpias, disminuye en gran mador MT/BT, instalando en la parte baja un equipo
medida el flujo luminoso emitido, además de aumentar de corrección del factor de potencia.

• Reducción de la sección de los conductores. tiva (Ir) está presente en la instalación desde el nivel prin-
El montaje de un equipo de corrección del factor cipal hasta los receptores, por lo que las pérdidas por
de potencia en una instalación permite reducir la efecto Joule en los cables no quedan disminuidas.
sección de los conductores a nivel de proyecto, ya
que para una misma potencia activa la intensidad Por el contrario, en instalaciones de gran tamaño se suele
resultante de la instalación compensada es menor. optar por sistemas híbridos parciales–individuales. De
esta forma, se compensan individualmente las cargas de
• Disminución de las pérdidas. La puesta en marcha mayor consumo de reactiva (motores) y adicionalmente
de condensadores permite la reducción de pérdidas se colocan baterías automáticas de condensadores en
por el efecto Joule (calentamiento) en los conduc- las secciones que lo requieran.
tores y transformadores. Estas pérdidas son conta-
bilizadas como energía consumida (kWh) en el En cuanto al dimensionado de las baterías de conden-
contador. Dichas pérdidas son proporcionales a la sadores necesarias, existen diferentes métodos cuya
intensidad elevada al cuadrado. elección depende del grado de exactitud que se desee
alcanzar. Así, por ejemplo, para receptores individuales
• Reducción de las caídas de tensión. La instala- suelen utilizarse los valores recomendados por los fabri-
ción de condensadores permite la reducción de cantes de losmismos. En el caso de baterías automá-
las caídas de tensión aguas arriba del punto de ticas centralizadas, se puede realizar un diseño básico a
conexión del equipo de compensación. partir de los recibos mensuales de la compañía eléctrica,
si bien se obtiene un resultado más exacto mediante la
23
3.2.5.2 Métodos de compensación de energía reactiva medida de las curvas de carga horarias de energías activa
y reactiva de la instalación, obtenidas mediante equipos
La localización de los condensadores en una red eléctrica analizadores de redes eléctricas.
se determina según diferentes criterios, entre los que
cabe citar: supresión de las penalizaciones económicas,
descarga de las líneas y transformadores, aumento de la 3.2.6 Cogeneración
tensión en el final de la línea, régimen de carga, coste de
la instalación, etc. Según esto, la compensación puede 3.2.6.1 Conceptos básicos
ser global, parcial e individual.
Se denomina cogeneración a un sistema de generación
En la práctica, la elección de uno u otro método de simultánea y combinada de electricidad y energía térmica útil,
compensación dependen del tipo y la potencia de los a partir de un único combustible. Este sistema ha supuesto,
receptores instalados, régimen de carga y dimensiones para las empresas que lo han implantado, una reducción
de la instalación. En instalaciones de tamaño pequeño, notable de su factura energética, debido al menor coste de
con regímenes de carga variables, el sistema más habi- la energía generada con relación a los métodos tradicionales.
tual es la compensación global mediante un equipo auto- Esta tecnología supone, además, una mayor calidad y conti-
mático de corrección del factor de potencia. nuidad del suministro eléctrico. Por otra parte, la cogenera-
ción permite un uso más racional de la energía respecto a
Estos dispositivos presentan la ventaja de poseer varios las tecnologías convencionales, lo cual conlleva un beneficio
escalones de compensación, produciéndose su conexión claro para la sociedad, ya que disminuye la demanda ener-
o desconexión de forma automática en función de la gética y se reducen las emisiones de dióxido de carbono a
demanda de energía reactiva de la instalación y del valor la atmósfera.
de consigna previamente programado, obteniéndose
resultados más que satisfactorios, con ahorros econó- Debido al aprovechamiento del calor residual, los
micos que garantizan periodos de retorno de la inversión sistemas de cogeneración presentan rendimientos
muy reducidos. globales muy elevados, en algunos casos del 85%, lo
cual implica un importante ahorro de energía primaria
Esta compensación se realiza en cabecera de la instala- debido a un uso más eficiente de la energía. Este ahorro
ción. Con este sistema se suprimen las penalizaciones de energía primaria supone una reducción del impacto
por un consumo excesivo de energía reactiva, se ajusta ambiental de esta tecnología.
la potencia aparente (S en kVA) a la necesidad real de
la instalación y se descarga el centro de transformación Si se considera que para producir una unidad eléctrica
(potencia activa en kW). Sin embargo, la corriente reac- por medios convencionales se necesitan tres unidades


térmicas, mientras que en cogeneración se necesitan de energía eléctrica, mediante el accionamiento de
1,5 unidades, la cantidad total de agentes contaminantes un alternador.
emitidos se verá disminuida en un 50%. La cantidad de
cada uno de los contaminantes dependerá del combus- En cuanto a rango de potencias, existen en el
tible utilizado. Debido a que frecuentemente se utiliza el mercado pocas turbinas de gas por debajo de 3 MW,
gas natural como combustible en las plantas de cogene- umbral de potencia a partir del cual se consideran
ración, la reducción en las emisiones de óxidos de azufre competitivas.
y cenizas provocadas por el uso del carbón y de fuel en
las centrales eléctricas es prácticamente total. Asimismo, • Turbina de vapor. En estas turbinas, la energía
el efecto invernadero asociado a las emisiones de CO2 se mecánica se produce por la expansión del vapor
reduce notablemente, dependiendo el nivel de reducción de alta presión procedente de una caldera conven-
del combustible utilizado y siendo la reducción más alta cional. Este sistema genera menos energía eléctrica,
cuando el combustible es el gas natural. por unidad de combustible, que el equivalente con
turbina de gas. Sin embargo, el rendimiento global de
3.2.6.2 Componentes principales de un sistema la instalación es superior, pudiendo alcanzar valores
de cogeneración de hasta el 85% - 90%.

Los componentes básicos de un sistema de cogenera- • Ciclo combinado. Consiste en la aplicación
ción son:máquinamotriz, alternador, sistema de recupe- conjunta de una turbina de gas y una turbina de vapor
ración de calor, sistema de control y conexión a la red y para la producción de energía eléctrica. Los gases
24
eléctrica. de escape de la turbina de gas se utilizan para la
producción de vapor a alta presión. Este vapor es el
3.2.6.3 Tecnologías de cogeneración que alimenta la turbina de vapor, obteniéndose vapor
a baja presión directamente aprovechable por el
Los sistemas de cogeneración se clasifican habitualmente usuario. El sistema presenta, como principal ventaja,
dependiendo de la máquina motriz responsable de la un mayor rendimiento en la producción de energía
generación de energía eléctrica. A continuación se realiza eléctrica, en comparación con los otros sistemas, y
una breve descripción de cada una de las tecnologías. comienza a resultar interesante para potencias eléc-
tricas por encima de los 3,5 MW.
• Turbina de gas. En estos sistemas, se quema el
combustible en una cámara de combustión, intro- • Motor alternativo. Los motores alternativos, sean
duciéndose en la turbina los gases resultantes, en diésel o de ciclo Otto, también pueden emplearse
donde se extrae elmáximo de su energía, transfor- en centrales de cogeneración. Aunque conceptual-
mándola en energía mecánica. La energía mecánica mente el sistema no difiere mucho del basado en las
generada se utiliza normalmente para la producción turbinas de gas, presenta, sin embargo, diferencias

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