XXI Congreso ATACA Agosto 2017 San Pedro Sula, Honduras Simulaciones de procesos para el ahorro de vapor en la industria azucarera XXI Congreso ATACA Agosto 2017 San Pedro Sula, Honduras

Compañía Azucarera Salvadoreña – CASSA

BAGAZO SOBRANTE POST-ZAFRA Generación de energía eléctrica y consumo de vapor AZÚCAR Y MELAZA ENERGÍA ELÉCTRICA CAÑA BAGAZO VAPOR EXTRACCIÓN A FÁBRICA BAGAZO SOBRANTE POST-ZAFRA

Potencia del turbogenerador Curva de eficiencia de un turbogenerador Extracción 78.3 t/h 203 t/h Flujo de vapor vivo 50.6 MW Potencia del turbogenerador

Importancia económica del consumo de vapor en el ingenio Caña: 1.2 MM ton/zafra Molida: 8,000 TCD Precio energía eléctrica: $75 / MWh Vapor vivo 1,500 psi y 538 °C Turbogenerador condensación/extracción 62.5 MW

Procesos y equipos para el ahorro de vapor 5 efectos de evaporación vs. 4 efectos Calentador líquido-líquido de jugo mixto Calentamiento de jugo alcalizado con vapores vegetales de efectos posteriores Evaporadores de película descendente Calentador de jugo mixto – vapor 5 Tachos continuos Zepelín de condensos

Balances de materia y energía de la planta Procesos y equipos para el ahorro de vapor ¿ Cómo evaluar cuáles presentan factibilidad económica? Balances de materia y energía de la planta

Balances de materia y energía con Sugars™ Sugars™ es un software de simulación de procesos de la industria azucarera. Permite realizar balances de materia y energía de toda la planta de forma rápida en una interfaz gráfica basada en Microsoft Visio®. [Weiss, W. Process Modeling using Sugars™ - Cane Factory. 2015]

Procesos / Equipos para el ahorro de vapor Simulaciones de proceso para el ahorro de vapor Procesos / Equipos para el ahorro de vapor Balances de materia y energía en Sugars para determinar consumo de vapor Evaluación del impacto del cambio en consumo de vapor en la generación de energía eléctrica Validación del modelo Evaporadores de película descendente Tachos continuos Calentador de jugo mixto – vapor 5 Calentador de jugo mixto – vapor tacho continuo Zepelín de condensos Planta con consumo de vapor de 26.1 % caña

Validación del modelo: Ingenio Chaparrastique

Validación del modelo: Ingenio Chaparrastique

Validación del modelo: Ingenio Chaparrastique

Validación del modelo: Ingenio Chaparrastique

Validación del modelo: Ingenio Chaparrastique

Validación del modelo: Ingenio Chaparrastique Parámetro Modelo Sugars Realidad Consumo de vapor tiempo efectivo 37.5 % caña Rendimiento azúcar 117.6 Kg/ton caña 116.2 kg /ton caña Pérdidas totales 2.71 % caña 2.53% caña Potencia generada 48.5 MW 48.4 MW

Evaporador de película descendente Evaporadores de película descendente (FFE) Mayor coeficiente de transferencia de calor que evaporadores Roberts Permite operar con ΔT (calandria/vaso) más pequeños Produce vapores vegetales de mayor temperatura Permite el uso de vapores de efectos posteriores en la fábrica Evaporador de película descendente [Falling film evaporators, BMA]

Evaporadores de película descendente (FFE) Operación VAPOR C. Primario V4 C. Secundario V3 Rectificador V2 Tachos AHORRO DE VAPOR 4.5 % CAÑA

Tacho continuo vertical VKT Tachos continuos verticales No requieren agua de movimiento Uso de vapor de calentamiento de baja presión Agitadores mejoran circulación de la masa Nivel de trabajo ligeramente por encima de la calandria Tacho continuo vertical VKT [Instalaciones de cristalización, BMA]

Tachos continuos verticales AHORRO DE VAPOR 3.6 % CAÑA

Calentador de Jugo mixto – V5 AHORRO DE VAPOR 1.2 % CAÑA

Calentador de Jugo mixto – Vapor tacho continuo AHORRO DE VAPOR 0.1 % CAÑA

Zepelín de condensos AHORRO DE VAPOR 0.4 % CAÑA

Modelo de planta con consumo de vapor 26.1 %caña

Modelo de planta con consumo de vapor 26.1 %caña

Modelo de planta con consumo de vapor 26.1 %caña

Modelo de planta con consumo de vapor 26.1 %caña

Modelo de planta con consumo de vapor 26.1 %caña

Reducción en consumo de vapor (% caña) Proceso / Reducción en consumo de vapor / Incremento en generación eléctrica Proceso Reducción en consumo de vapor (% caña) 1. Evaporadores FFE 4.5 % 2. Tachos continuos verticales 3.6 % 3. Calentador Jugo mixto – V5 1.2 % 4. Calentador Jugo mixto – Vapor tacho continuo 0.1 % 5. Zepellín de condensos 0.4 %

Proceso / Reducción en consumo de vapor / Incremento en generación eléctrica + Zepelín de condensos +Calentador JD/vapor VKT +Calentador JD/V5 + Tachos continuos verticales +Evaporadores de película descendente ESCENARIO BASE

Evaluación económica de proyectos de ahorro de vapor Valor actual neto del proyecto (VAN) Indica cuánta riqueza genera el proyecto para la organización. VAN >0 el proyecto es rentable; es conveniente ejecutar el proyecto ya que se incrementa la riqueza. Tasa interna de retorno (TIR) Es la tasa de descuento que hace cero el VAN de un proyecto. Sirve para comparar con la tasa de descuento del inversionista: TIR > tasa de descuento el proyecto es rentable.

Evaluación económica de proyectos de ahorro de vapor Molida: 8,000 TCD Evaluación del proyecto a 10 años Tasa de descuento: 10% Precio de venta: $85/MWh Impuestos: 30% Valor de rescate: perpetuidad

VAN vs. Reducción en consumo de vapor a distintos niveles de inversión inicial Zona de rentabilidad VAN >0

VAN vs. Reducción en consumo de vapor a distintos niveles de inversión inicial Zona de rentabilidad VAN >0 Ejemplo Proyecto de $1.0 MM de inversión debe reducir el consumo de vapor en más de 1.4 % caña 1.4 %

TIR vs. Reducción en consumo de vapor a distintos niveles de inversión inicial Ejemplo Proyecto de $1.0 MM con reducción en consumo de vapor en 1.4 % caña  TIR 10%

Impacto del precio de venta de energía en rentabilidad del proyecto $60/MWh $85/MWh $160/MWh

Impacto del precio de venta de energía en rentabilidad del proyecto

Conclusiones Las herramientas de simulación de procesos junto con las técnicas de evaluación de proyectos son indispensables para determinar la rentabilidad de proyectos de ahorro de vapor en la industria azucarera. Tecnologías como evaporadores de película descendente y tachos continuos generan un ahorro de vapor importante en la fábrica. A un precio de venta de $85/MWh la inversión máxima para lograr rentabilidad debe ser ~$700,000 por cada 1% caña de reducción en consumo de vapor.