MEJORES PRACTICAS DE LOS SISTEMAS

DE REFRIGERACION POR AMONIACO EN

LA INDUSTRIA CERVECERAISMAEL CRUZ BURITICA

DIVISION DE INGENIERIA- BAVARIA

INTRODUCCION

• Como consecuencia de la crisis de combustibles, la

conservación de energía es un tema muy importante

para la sociedad industrializada, así mismo

adquieren gran importancia las limitaciones a la

polución del medio ambiente causada por la

liberación de CO2, NOX y SOX a la atmósfera y las

perdidas de energía significativa en forma de calor

residual.

DESARROLLO SOSTENIBLE

• SABMiller ha desarrollado una nueva estrategia de cambio climático que se enfoca en siete elementos:– Cuatro relacionadas con nuestras operaciones

• Eficiencia energética.

• Cambio a combustibles fósiles más limpios.

• Energía renovable

• Intercambio de bonos por emisiones de carbono.

– Tres relacionadas con el manejo de las emisiones en nuestra cadena de valor en cuanto a:

• Refrigeración.

• Transporte.

• Fabricación de envases.

DESARROLLO SOSTENIBLE

• Reducir nuestra huella energética y de carbono.

– Como un compromiso con el medio ambiente y con la sociedad, Bavaria ha establecido como meta del F11 consumir 139.6 MJ/Hl, lo que corresponde a dejar de emitir 3.714 toneladas de CO2 a la atmósfera, si se mantiene el mismo volumen de producción.

DESARROLLO SOSTENIBLE

• Particularmente en Colombia, hemos formado a 23 auditores energéticos para realizar un diagnóstico y detectar oportunidades de mejora en el consumo de energía. Asímismo, participamos en el programa de Autorregulación Ambiental para Automotores de Bogotá y en el Proyecto Sombrilla, este último en cooperación con Gas Natural y otras seis empresas, logrando una reducción en nuestra operación de 5.000 toneladas anuales en Mecanismo de Desarrollo Limpio. (cambio de combustible a gas natural).

• Entre otras acciones a destacar, en el 2009 reemplazamos 11.000 neveras de todo el país por nuevos modelos eficientes que cuentan con ahorradores de energía, condensadores de bajo mantenimiento y luces LED (Light Emitting Diode).

COMPORTAMIENTO PRECIO DEL KWH

ISA 1995 - 2003 Informe Mercado eléctrico colombiano 2009

MEDICION DE ENERGIA SECTORIZADA

Energía del equipo de envase Junio de 2010

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Envase

MEDICION DE ENERGIA SECTORIZADA

ENERGIA SALA DE MAQUINAS JUNIO DE 2010

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Kwh

COMPORTAMIENTO TIPICO DE ENERGIA

0

1000

2000

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4000

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6000

7000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

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21

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23

24

Other Facilities

Others (OFFICE et al)

CO2íYé_ÉKÉX

Air compressor/ãÛãCà�

Room cooling/ãÛíŠ

Refrigeration/ó‚ìÄã@

Waste water treatment/îrêÖèàóù

Packaging/ ½Øš�º¼›�¼

Filtration/ÇÎâ½

Water Treatment/êÖèàóù

C.I.P.

Brew house/édçûÇ›

Mill/–Ÿ

Silo/ªŠ¤

CONSUMO DE ENERGIA EN UNA CERVECERIA

TIPICA

CONSUMO DE REFRIGERACION EN CERVECERIA

• Las necesidades de refrigeración de una

cervecería típica están distribuidas así:

– Cocinas 26%

– Ferment. y Maduración 52%

– Filtración 21%

– Otros 1%

CARGA DE ENFRIAMIENTO

Cooling load Shift/Process

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

6.Warehouse/ï®ó¨

5.Bottling/Œ¼ƒÿ›

4.Filtration/ÇÎâ½

3.Yeast/çyïÍ

2.Fermentation/î°çy

1.Brewhouse /édçû

CIRCUITO BASICO REFRIGERACION

ANALISIS SISTEMA REFRIGERACION

• La efectividad del sistema se expresa por el

coeficiente de funcionamiento (C.O.P.):

C.O.P.C.O.P. ==Efecto refrigerante Efecto refrigerante úútiltil

EnergEnergíía neta suministrada por fuentes a neta suministrada por fuentes externasexternas

C.O.P.C.O.P. ==QQ

WWC.O.P. C.O.P. Ideal RevIdeal Rev ==

TTevev

TTconcon -- TTevev

ANALISIS SISTEMA REFRIGERACION

4

Com

pres

ión

2

1

Exp

ansi

ón

Evaporación -10 ºC3

Condensación 35 ºC

= COP Energía de Compresión

Calor de Evaporación

Entalpía

Pre

sión

AMONIACO

TANQUES UNIPROCESO

DIFUSORES ENFR. DE CORTINA ENFR. INUNDADOS

COMPRESOR

CONDENSADOR

TK.

SEPARADOR

TK. ALTA

ESTACION DE

BOMBEO

APLICACION EN CERVECERIA

APLICACION EN MALTERIA

• Para maltería, en lugar de tanques Cilindro-

cónicos de fermentación y Maduración

tenemos torres de germinación.

• En las torres de germinación se lleva a cabo

todo el proceso de maltaje, la cebada se

remoja con agua a temperaturas entre 10 C

y 16 C, y mediante aireación alternada se

inicia la germinación.

APLICACION MALTERIA

CARACTERISTICAS DEL AMONIACO (NH3)

• El amoniaco anhidro grado refrigeración se

define como aquel que tiene:

– Contenido mínimo de NH3 99.95%

– Residuo máximo 0.05%

• 500 ppm de agua máximo

• 5 ppm de aceite.

FUENTES DE CONTAMINACION DEL AMONIACO

• Cuando ocurren cambios en el sistema de

refrigeración sin previo aviso, dando como

resultado disminución en el rendimiento de

los equipos, son síntomas de la

contaminación del amoníaco.

FUENTES DE CONTAMINACION DEL NH3

• AGUA

• AIRE

• ACEITE (SEPARADORES DE ACEITE EN

COMPRESORES)

FUENTES DE CONTAMINACION CON AGUA

• En las plantas de refrigeración industrial con

amoniaco, las fuentes de contaminación con

agua pueden estar divididas en dos grupos:

– Contaminación en la construcción y fase de

arranque inicial.

– Contaminación después que la planta ha sido

puesta en operación normal.

CONTAMINACION EN LA CONSTRUCCION Y

ARRANQUE INICIAL

• Agua remanente en recipientes de presión.

• El agua puede entrar por tuberías y juntas soldadas.

• Inadecuado procedimiento de evacuación de la humedad del aire usado en la prueba de presión final.

• El uso de amoniaco impuro cuando cargan el sistema.

FUENTES DE CONTAMINACION EN OPERACION

NORMAL

• La contaminación con agua puede ser muy

difícil de evitar y muy a menudo esto pasa

sin que sea detectado.

• El amoniaco y el agua tienen una gran

afinidad el uno por el otro.

FUENTES DE CONTAMINACION EN OPERACION

• Ruptura de tubos en enfriadores de agua.

• Fugas en válvulas, empaques y juntas, en plantas que operan por debajo de la presión atmosférica o en paradas cuando se hace vacío.

• Procedimientos inapropiados de drenaje.

• Reacciones químicas complejas entre el amoniaco, oxigeno, aceite y lodos que pueden dejar libre agua en el sistema.

• Falta de una purga de aire adecuada.

EFECTOS DE LA DILUCION DE AGUA EN NH3

• La relación Presión-Temperatura para una

solución de agua- amoniaco es diferente a

la de amoniaco anhidro.

• Pérdida de Capacidad

• Aumento del consumo de energía

(Disminución del C.O.P.)

EVALUACION CONSUMO ENERGIA POR

DILUCION DE AGUA EN NH3

COP VS. TEMPERATURA DE EVAPORACION

FUENTES DE CONTAMINACION CON AIRE

• Sistemas que operan por debajo de la presión

atmosférica.

• Inapropiado cargue de amoniaco y aceite.

• Drenaje de aceite

• Reparaciones de equipos.

• Descomposición de aceite en gases de

hidrocarburo y otros, sales, ácidos y lodos.

OTROS EFECTOS DE CONTAMINANTES

• AIRE

– Incremento en la presión de condensación.

– El coeficiente de transferencia de calor se reduce

(Alta).

• ACEITE

– El aceite ocupa el espacio del refrigerante

– Pérdida de Capacidad de evaporadores (Baja)

COP VS. TEMP. DE CONDENSACION

DONDE ESTAN LOS CONTAMINANTES ?.

• El aceite se deposita en los componentes en los que el refrigerante tiene baja velocidad, tales como tanques.

• El agua permanece en solución, en el tanque de baja y evaporadores.

• El aire presente, evoluciona eventualmente hasta el condensador en el cual permanece atrapado por el liquido.

PRESENCIA DE AGUA Y ACEITE

PRESENCIA DE AGUA Y ACEITE

PRESENCIA DE NO CONDENSABLES

REFRIGERANTE

GASES NO

CONDENSABLES

REMOCION DE NO CONDENSABLES

• Los puntos de purga deben estar localizados donde

el refrigerante esté en estado de vapor y su

velocidad sea baja.

• La necesidad de purgar el condensador puede

establecerse midiendo la temperatura del líquido, si

la presión es más alta que la correspondiente a la

temperatura de saturación, debe entonces purgarse.

REMOCION DE NO CONDENSABLES

• Los tres conceptos principales de purga de aire son:

– Purga directa de la mezcla Refrigerante-Aire.

– Compresión de la mezcla, condensación del

refrigerante y venteo de la mezcla.

– Condensación del refrigerante en la mezcla con

alto contenido de aire utilizando un evaporador y

venteo posterior.

REMOCION DE NO CONDENSABLES

REMOCION DE NO CONDENSABLES

REMOCION DE NO CONDENSABLES

MEJORAS REALIZADAS EN CERVECERIA

• POR PRESENCIA DE AGUA.

– Deshidratación con gas caliente:

• Nuevos equipos.

• Reforma equipos

Objetivo: Optimizar temperatura de evaporación

REMOCION DE AGUA

REMOCION DE AGUA

MEJORAS REALIZADAS EN CERVECERIA

• POR PRESENCIA DE ACEITE

– Modificación de separadores de aceite:

• Consumo de 572 Gls/mes se pasó a 55

Gls/mes (Aguila)

Objetivo: optimizar temperatura de

evaporación.

MEJORAS REALIZADAS EN CERVECERIA

MEJORAS REALIZADAS EN CERVECERIA

RECOMENDACIONES

• La contaminación con agua durante la

construcción y el arranque inicial, puede y debe

ser evitada así:

– Usando amoniaco anhidro puro.

– Aplicar procedimientos apropiados en la

construcción y pruebas de presión.

• Toda el agua que entre al sistema permanece allí

y la concentración se incrementará todo el

tiempo si no se evacua.

RECOMENDACIONES

RECOMENDACIONES

– ACTIVIDADES A DESARROLLAR

• Revisión y análisis de los servicios.

• Revisión del estado de operación de los equipos.

• Presentación de :

– Plan de mantenimiento.

– Plan de modificación.

– Plan de ampliación.

– Plan de sistema de manejo energético.

RECOMENDACIONES

• Plan de capacitación:

– Que deben saber los operarios

• Los fundamentos básicos de refrigeración.

• Como funcionan y que regulan las válvulas

• Que pasa si una válvula es bloqueada o aislada

• Cuales son las causas y los efectos de un

cambio en temperatura o presión.

RECOMENDACIONES

• Cada industria debe fomentar un plan de

ahorro de energía a todos los niveles con el

fin de adelantar las actividades que se

requieran para lograr la reducción en los

consumos energéticos.