Sustitución eficiente del gas por biomasa en la industria alimentaria
La caldera de biomasa de 3,48 MW instalada por IMARTEC en la fábrica de Liven en Berga (Barcelona), ahorra euros y emisiones en comparación con el gas natural al que sustituyó.
Tras un año y medio de funcionamiento, la caldera de biomasa Uniconfort, encargada de producir 5.000 kg/hora de vapor saturado a 8/12 bar para los procesos industriales de la fábrica de aperitivos salados de en Liven, S.A., consigue su propósito de ahorrar euros y emisiones en comparación con el gas natural al que sustituyó.
Isidre Alférez, socio fundador de IMARTEC ENERGÍA, S.L., empresa que ha diseñado y realizado la instalación de una de las calderas de vapor más grandes de Cataluña, nos explica la tecnología empleada y sus pormenores.
Garantizar 8.000 h de operación
Para garantizar un servicio continuo de vapor de proceso a la fábrica 24 horas al día, todos los días del año, el diseño de la instalación debía asegurar sin compromiso el suministro de biocombustible al silo y prácticamente 8.000 h/año de trabajo sin incidentes, con el mínimo coste de mantenimiento.
Toda la instalación se ha diseñado teniendo esta premisa fundamental en mente. El equipo es una caldera UNICONFORT, modelo Global, que Imartec seleccionó, entre otros aspectos, por su capacidad para operar las 8.000 h/año que requiere Liven S.A., y el menor tiempo de mantenimiento, y por tanto coste, en comparación con tecnologías similares.
Materia prima 100% forestal
La caldera consume 6.000 t/año de astilla 100% de pino. La humedad media es del 35%, pero de cada entrega Ester Tarrés, técnica de gestión de la calidad, recoge varias muestras para conocer el contenido energético exacto y ajustar el precio con el proveedor. El aprovisionamiento se efectúa en la comarca del Berguedá, en un radio de hasta 150 km.
Imartec se encarga del suministro de astilla durante los primeros 4 años. Su objetivo es asegurar siempre el biocombustible a un precio competitivo, para ello han instalado una cámara IP que permite al suministrador ver en tiempo real el estado de abastecimiento del silo.
Cada semana descargan material hasta 3-4 camiones de piso móvil de 90 m3 (22 t), pero el suministrador puede realizar entregas adicionales optimizando su ruta de reparto gracias a la información que recibe de la cámara IP.
El silo de recepción de astilla tiene una capacidad de 220 m3. Isidre destaca que su tamaño se calculó acorde a la potencia de caldera y a una optimización del transporte del combustible. El suministrador principal es la empresa Productes Forestals del Pla, S.L. (PFP, S.L.), que produce la astilla en el monte y la conduce directamente al silo. Para pesar los camiones se utiliza la báscula municipal.
Alimentación sin atascos
El fondo del silo está dividido en 3 bastidores accionados por 3 pistones hidráulicos que mueven la astilla hacia el canal de entrada al hogar de la caldera. Isidre destaca que todo el movimiento de material (astilla y cenizas) sigue una lógica técnica y se realiza mediante transportadores de cadena o redlers en lugar de tornillos sin fin para evitar atascos y paradas indeseadas. “El sistema es hasta 3 veces más caro, pero garantiza el funcionamiento sin incidentes; es una de las claves del proyecto”, apostilla.
Los pistones están gobernados por sensores de movimiento que detectan la carga de astilla que se eleva hasta la entrada a caldera. Una guillotina hidráulica aísla el redler de alimentación, y por tanto el silo, del retorno de llama cuando la astilla entra en el hogar empujada por un pistón horizontal que dosifica de forma exacta la demanda de caldera en cada momento.
Previo al ingreso en el hogar, dos cuchillas de acero bonificado se encargan de triturar cualquier material de tamaño excesivo.
Caldera de alto rendimiento
La caldera Uniconfort puede entregar hasta 5.000 kg/h de vapor saturado a 170 ºC y 8/12 bar de presión de ejercicio. La caldera cuenta con tres pisos en los que tienen lugar las diferentes fases de producción de energía.
La cámara de combustión, en el piso bajo, está integrada por una parrilla móvil escalonada con 3 zonas de combustión accionadas de forma independiente por pistones hidráulicos: presecado, combustión y recogida de cenizas. Aunque la biomasa es reducida antes de entrar, la parrilla acepta biomasas de hasta 25 cm de longitud. En su interior se alcanzan temperaturas de hasta 800 ºC.
El hogar está recubierto en su interior por una triple pared de material refractario, lo que posibilita trabajar con astilla húmeda, con hasta un 45%, sin que la potencia nominal varíe, garantizando un rendimiento del 87%. Esta garantía amplía el rango de biomasas accesibles, abaratando los costes en combustible de manera sustancial.
En la cámara de postcombustión, recubierta por una pared simple de refractario, los humos permanecen durante 3 segundos contribuyendo de manera crucial a reducir los compuestos NOx contenidos en los gases de escape.
En la zona superior de la caldera se dispone el intercambiador de calor donde los humos ceden su energía a un depósito de agua para generar el vapor de trabajo y reducen su temperatura a 180ºC antes de salir a la atmósfera, valor que demuestra el elevado rendimiento de la instalación.
A lo largo del equipo hay 4 pases de humos: uno en cada una de las cámaras de combustión y postcombustión y dos en la zona de producción de vapor.
El agua que entra en contacto con el intercambiador ya está a 90 ºC, puesto que proviene de la mezcla de agua de red con el retorno de condensados una vez aprovechada su energía en el proceso industrial. Estos condensados se acumulan en un depósito, controlado por sensores que garantizan que siempre haya disponibilidad para la mezcla.
Cenizas
La combustión de biomasa en la caldera genera un 3% de cenizas sobre el material de partida, alrededor de 180 toneladas al año. Existen 3 puntos de recogida a lo largo del proceso, que conducen la ceniza hasta un piso móvil; de éste a un redler de salida hasta un depósito exterior con ruedas, que va rellenando un contenedor destinado a un gestor de residuos externo.
Asegurar el volumen de gases en el intercambio
Los sensores de nivel de la caldera modifican de forma automática las variables de combustión en función de la humedad de la biomasa para asegurar en todo momento la carga de humo necesaria para el intercambio. Si la astilla llega seca, la mezcla de la cámara de combustión se empobrece mediante la recirculación de un cuarto de humos, antes de que salgan por la chimenea.
Los humos, una vez realizado el intercambio de energía, entran al multiciclón donde se decantan las partículas antes de que el ventilador genere el tiro en la chimenea. En la zona de tiro existe una bifurcación con compuerta de mariposa que puede obligar a parte de los humos a retornar a la caldera para empobrecer la mezcla de aire de combustión.
En caso de que la astilla llegue muy húmeda es necesario un aporte extra de aire precalentado, que se consigue aprovechando el aire que circula entre la pared de refractario y la chapa exterior de 12 mm. De esta manera se logra que la caldera se auto-regule de forma automática, sin necesidad de un operario que cambie los parámetros en el PLC de control.
Seguridad y limpieza
La caldera dispone de una P.E.D. de 72 horas, por lo que sus sistemas de seguridad están doblados.
Todos los componentes y conductos en contacto con humos y agua están fabricados en acero inoxidable; las piezas que componen la parrilla móvil, que se refrigera por agua, llevan aleación de níquel para evitar la formación de klinker o escorias que reducen su vida útil.
La limpieza de los intercambiadores se lleva a cabo mediante 24 sopladores de aire comprimido a 9 bar, controlados por electroválvula y colocados a ambos lados del intercambiador, sin alterar el flujo natural de los gases.
DATOS ECONÓMICOS:
- Facturación LIVEN: 70 M€ en 2015
- Producción de aperitivos salados: 51-56.000 t/año
- Plantilla: 269 trabajadores
- Inversión en la nueva caldera: 595.000€
- Amortización: 3,5 años
- Precio del combustible: 0,017€/kWh
- Emisiones evitadas: 3.400 tCO2/año
El coste energético ha descendido, según Isidre, de 38 €/MWh con gas natural a unos 17 €/MWh, gracias al cambio a biomasa.
DATOS TÉCNICOS:
- Ingeniería: IMARTEC ENERGÍA, S.L.
- Caldera: UNICONFORT, modelo Global G 300 de 3,48 MW (5.000 kg/hora de vapor)
- Necesidades: 2500 kg/h de vapor de proceso y 2.500 kg/h de agua sobrecalentada a 120ºC para un proceso interno de cocción.
- Entrega de vapor: en la salida del vapor de caldera existe un contador que permite controlar de forma instantánea el consumo de vapor y el rendimiento de la caldera.
