Utilización de Desechos Industriales en la Generación
de Energía
Caso CCU
Compañía Cervecerías Unidas
Planta Temuco
2009
Antecedentes generales
CCU, División Industrial
Plantas cerveceras:
•
Antofagasta (5,9%)
•
Santiago (75,0%)
•
Temuco (19,2%)
Archivo CCU Planta Temuco
Instalada el año 1999 y ubicada en el Fundo San Luís Km 658, Ruta 5 Sur
•
Producción nominal: 120.000 HL/mes *
•
Cobertura:
Centro Sur (Talca, Chillan y Talcahuano)
Sur (Los Angeles, Temuco, Osorno, Castro y Coyhaique)
* 1 HL=100 L
2
Antecedentes generales
Planta Temuco
• Elaboración cervezas
• Envasado
• Suministros
– Planta de producción de vapor
– Planta de tratamiento de RILes
3
Antecedentes generales
Materias primas :
• Malta
• Lúpulo
• Adjunto
• Agua
• Elaboración
– Recepción de materias primas
– Enfriamiento *
– Molienda
– Fermentación *
– Maceración
– Reposo *
– Filtración *
– Filtración
– Cocción *
– Dilución
* Procesos generadores de RIL
4
Antecedentes generales
Planta de tratamiento de RILes
Residuo
Orujo residual
Rejilla
estática
Cárcamo de
bombeo
Cribas
estáticas
Tanque
ecualizador
Desarenador
ciclónico
Reactor
anaerobio
Reactor
aerobio
Tanque
clarificador
Tanque de
cloración
Canal
parshall
Incinerador
de biogás
Filtro prensa
tornillo
biogás
Lodo desaguado
Agua
Tratada
5
Antecedentes Generales
Biogás
• Definición:
…producto de la degradación anaerobia de la materia orgánica presente
en el sustrato (Montalvo y Guerrero, 2004)
Es un gas cuya composición depende de la composición del sustrato y
de las condiciones bajo las cuales se lleve a cabo el proceso de
digestión (Degrémont y Layonnaise,1991)
• Composición:
Contenido de Metano 79,11 %
Contenido de H2S
2,90 ppm
Contenido de CO2
18,02 %
Poder Calorífico
7.160 kcal/m3
6
Combustibles derivados de petróleo
• Contribuyen en un 90% al calentamiento global (reporte IPCC)
• Son agotables
• Aumentan en precio.
7
Combustibles derivados del petróleo
A nivel corporativo
$/Ton Petróleo
350.000
300.000
200.000
150.000
100.000
50.000
0
fe
b00
ag
o00
fe
b01
ag
o01
fe
b02
ag
o02
fe
b03
ag
o03
fe
b04
ag
o04
fe
b05
ag
o05
fe
b06
ag
o06
fe
b07
ag
o07
fe
b08
Pesos
250.000
Fuente: Historial de precios de compra. CCU Planta Temuco
8
Utilización de biogás
Objetivo:
Analizar la factibilidad técnica y económica de utilizar el biogás generado en
reactores anaerobios, en las calderas de la Planta Temuco.
Fuente: Vista aérea Sector Suministros y Riles CCU Temuco. Google Earth v4.3. 25-05-2008
9
Sistema de recuperación de biogás
Propuesta para un sistema de transporte de biogás
• Equipos principales de una instalación de biogás
• Quemadores de las calderas y modificaciones
• Diagrama de piping & equipos
Evaluación económica del proyecto
• Inversión inicial
• Flujo de caja
Fuente: Registro fotográfico de elaboración propia
10
Comportamiento actual del sistema
2009
E n e ro
F e b re ro
M a rz o
Ab ril
M a yo
J u n io
J u lio
Ag o s to
S e p tie m b re
O c tu b re
N o v ie m b re
V o lú m e n d e
re s id u o m 3
2 5 .9 2 2
2 2 .1 1 4
2 4 .3 9 0
1 5 .9 0 2
1 9 .3 6 7
2 0 .1 7 0
1 3 .2 8 6
2 2 .4 0 5
2 5 .7 3 4
1 4 .2 7 1
1 8 .5 0 8
E fic ie n c ia
B io g á s e n
E n e rg ía d e
E q u iv a le n c ia
re m o c ió n
c a ld e ra
B io g á s
P e tró le o
%
92
92
90
93
91
91
89
92
91
92
91
[m 3 ]
3 1 .1 0 4
2 3 .0 4 6
2 4 .1 8 6
1 7 .3 7 1
1 7 .4 0 2
1 7 .4 4 2
1 2 .1 5 0
1 7 .5 3 8
3 1 .1 5 2
1 1 .8 6 5
1 8 .2 8 1
[K c a l]
2 2 2 .6 8 9 .0 8 8
1 6 4 .9 9 7 .8 3 7
1 7 3 .1 5 9 .6 6 7
1 2 4 .3 6 7 .6 7 5
1 2 4 .5 8 9 .6 1 9
1 2 4 .8 7 5 .9 9 9
8 6 .9 8 7 .9 2 5
1 2 5 .5 6 3 .3 1 1
2 2 3 .0 3 2 .7 4 4
8 4 .9 4 7 .4 6 8
1 3 0 .8 8 2 .8 2 0
[k g ]
2 0 .4 4 3
1 5 .1 4 7
1 5 .8 9 6
1 1 .4 1 7
1 1 .4 3 8
1 1 .4 6 4
7 .9 8 6
1 1 .5 2 7
2 0 .4 7 5
7 .7 9 8
1 2 .0 1 5
- Con precio de Kg de petróleo FO#6 el ahorro de 2009 a fecha es: MM$ 58,5
- Equivalente al 8,9 % del gasto energético de la planta.
11
Utilización de Desechos Industriales en la Generación
de Energía
Caso CCU
Compañía Cervecerías Unidas
Planta Temuco
2009
Análisis del comportamiento histórico del reactor
anaerobio (UASB)
Tablas para evaluación
2006
2006
Dias
Enero
31
Febrero
28
Marzo
31
Abril
30
Mayo
31
Junio
30
Julio
31
Agosto
31
Septiembre
30
Octubre
31
Noviembre
30
Diciembre
31
Total 365
Caudal
Afluente
[m3/mes]
DQO
Afluente
[mg/L]
DQO
Efluente
[mg/L]
DQO
VCO
Biogás
Removida [KgDQO/m3/ producido
[mg/L]
día]
[m3/mes]
43.197
45.124
40.624
32.733
32.603
29.061
32.371
33.978
37.089
39.192
38.391
44.616
448.979
1.963
2.139
1.753
1.710
2.155
1.571
2.060
2.366
2.418
2.475
2.707
2.710
2.169
140
142
132
120
136
125
152
163
185
184
192
255
160
1.823
1.997
1.621
1.590
2.019
1.446
1.908
2.204
2.233
2.291
2.514
2.456
2.009
2,0
2,5
1,7
1,3
1,6
1,1
1,6
1,9
2,2
2,3
2,5
2,8
1,9
44.629
41.397
41.100
36.048
31.122
26.799
32.664
34.981
34.827
32.401
36.231
42.605
434.804
2.280
2.187
2.196
1.768
2.307
2.296
1.978
2.161
2.378
2.167
1.790
2.523
2.169
266
275
244
200
223
231
197
189
195
220
226
263
227
2.013
1.912
1.952
1.568
2.083
2.065
1.782
1.972
2.183
1.947
1.563
2.261
1.942
2,4
2,3
2,1
1,5
1,7
1,5
1,5
1,8
2,0
1,6
1,6
2,5
1,9
Energía
generada por
Biogas [kcal]
FO6
equivalente
[kg]
Gasto FO6
[$]
Precio FO6
[$/kg]
Ahorro
Equivalente
[$]
% Equ.
Ahorro
40.955
46.858
34.252
27.060
34.236
21.849
32.120
38.937
43.059
46.699
50.193
56.975
468.936
293.216.749
335.481.437
245.224.682
193.739.595
245.109.084
156.427.866
229.965.424
278.770.953
308.278.715
334.344.780
359.353.928
407.909.622
3.357.348.390
26.918
30.798
22.512
17.786
22.502
14.360
21.111
25.592
28.301
30.694
32.989
37.447
308.212
63.031.431
63.074.512
50.875.889
41.900.710
37.235.589
31.313.879
46.576.224
51.983.513
54.726.537
66.444.700
61.771.942
62.292.549
631.227.475
212,86
214,85
228,95
216,53
196,44
191,92
223,42
240,10
244,39
232,25
210,69
177,70
215,84
5.729.684
6.616.806
5.154.245
3.851.136
4.420.245
2.756.067
4.716.741
6.144.516
6.916.395
7.128.677
6.950.515
6.654.493
66.525.109
9,1%
10,5%
10,1%
9,2%
11,9%
8,8%
10,1%
11,8%
12,6%
10,7%
11,3%
10,7%
10,5%
46.724
41.152
41.719
29.393
33.717
28.774
30.264
35.877
39.533
32.807
29.450
50.084
439.031
334.517.774
294.625.729
298.684.928
210.441.152
241.393.847
206.004.690
216.674.557
256.861.062
283.036.935
234.881.110
210.844.654
358.576.193
3.143.244.285
30.709
27.047
27.420
19.319
22.160
18.912
19.891
23.580
25.983
21.563
19.356
32.918
288.556
61.979.570
55.966.113
48.490.396
39.006.807
40.365.366
30.319.068
42.845.049
48.733.172
56.482.579
49.414.956
68.804.000
92.937.138
635.344.214
187,30
176,30
174,70
180,45
187,32
201,47
215,87
217,69
219,60
220,49
229,12
278,40
207,39
5.751.887
4.768.418
4.790.390
3.486.087
4.151.170
3.810.113
4.293.954
5.133.098
5.705.875
4.754.422
4.434.794
9.164.517
59.844.587
9,3%
8,5%
9,9%
8,9%
10,3%
12,6%
10,0%
10,5%
10,1%
9,6%
6,4%
9,9%
9,4%
2007
Enero
31
Febrero
28
Marzo
31
Abril
30
Mayo
31
Junio
30
Julio
31
Agosto
31
Septiembre
30
Octubre
31
Noviembre
30
Diciembre
31
Total 365
13
Análisis del comportamiento histórico del reactor
anaerobio (UASB)
Dias
2008
Enero
31
Febrero
29
Marzo
31
Abril
30
Mayo
31
Junio
30
Julio
31
Agosto
31
Septiembre
30
Octubre
31
Noviembre
30
Diciembre
31
total 366
Caudal
Afluente
[m3/mes]
DQO
Afluente
[mg/L]
DQO
Efluente
[mg/L]
42.609
42.055
37.295
32.345
35.364
27.371
31.867
33.790
35.239
35.081
36.565
42.738
432.319
3.240
2.816
2.936
3.042
2.495
3.106
2.677
2.924
3.217
2.932
2.421
3.414
2.935
296
273
261
236
230
254
216
207
214
242
249
289
247
DQO
VCO
Biogás
Removida [KgDQO/m3/ producido
[mg/L]
día]
[m3/mes]
2.944
2.543
2.675
2.806
2.264
2.852
2.460
2.716
3.003
2.690
2.172
3.125
2.688
3,2
3,0
2,6
2,4
2,1
2,0
2,0
2,3
2,7
2,4
2,1
3,4
2,5
65.233
55.607
51.878
47.197
41.642
40.593
40.772
47.727
55.024
49.073
41.301
69.452
604.195
Energía
generada por
Biogas [kcal]
FO6
equivalente
[kg]
Gasto FO6
[$]
Precio FO6
[$/kg]
Ahorro
Equivalente
[$]
% Equ.
Ahorro
467.036.831
398.116.923
371.419.439
337.906.583
298.138.393
290.626.639
291.910.521
341.700.896
393.943.097
351.340.348
295.697.377
497.238.427
4.325.732.568
42.875
36.548
34.097
31.021
27.370
26.680
26.798
31.369
36.165
32.254
27.146
45.648
397.111
91.884.336
84.495.247
79.829.634
68.125.952
71.357.851
48.075.728
62.819.138
68.673.290
75.651.089
80.868.922
92.504.473
107.022.193
931.307.854
295,65
293,02
298,97
301,74
343,41
306,56
308,74
311,88
314,47
317,01
311,73
312,77
309,66
12.675.879
10.709.283
10.193.832
9.360.133
9.399.037
8.178.968
8.273.566
9.783.379
11.372.575
10.224.783
8.462.122
14.276.961
122.969.829
13,8%
12,7%
12,8%
13,7%
13,2%
17,0%
13,2%
14,2%
15,0%
12,6%
9,1%
13,3%
13,2%
Prod PPTO
[hL]
Dias
Caudal
Afluente
[m3/año]
DQO
Afluente
[mg/L]
DQO
Efluente
[mg/L]
DQO
Removida
[mg/L]
Eficiencia
VCO
Biogás
Energía
Remoción [KgDQO/m producido generada por
%
3/día]
[m3/año] Biogas [kcal]
FO6
equivalente
[kg]
Precio
FO6
[$/kg]
Ahorro
Equivalente
[$]
año 1
1.000.427
365
439.774
2.935
247
2.688
91,58
2,56
614.613
4.400.322.912
403.959
310
125.090.247
año 2
1.014.096
365
445.782
2.935
247
2.688
91,58
2,59
623.011
4.460.444.172
409.478
310
126.799.345
Año 3
998.103
365
438.752
2.935
247
2.688
91,58
2,55
613.186
4.390.102.094
403.020
407
164.111.599
Año 4
1.000.552
366
439.828
2.935
247
2.688
91,58
2,55
614.690
4.400.869.995
404.009
407
164.514.126
Año 5
1.005.214
365
441.878
2.935
247
2.688
91,58
2,57
617.554
4.421.378.977
405.892
407
165.280.797
Año 6
997.341
365
438.417
2.935
247
2.688
91,58
2,55
612.717
4.386.749.749
402.713
535
215.641.959
Año 7
982.379
365
431.840
2.935
247
2.688
91,58
2,51
603.525
4.320.937.935
396.671
535
212.406.810
Año 8
973.643
366
427.999
2.935
247
2.688
91,58
2,48
598.158
4.282.512.750
393.144
535
210.517.921
Año 9
973.643
365
427.999
2.935
247
2.688
91,58
2,49
598.158
4.282.512.750
393.144
704
276.831.067
Año 10
973.643
365
427.999
2.935
247
2.688
91,58
2,49
598.158
4.282.512.750
393.144
704
276.831.067
14
Propuesta para un sistema de transporte de
biogás
Principales equipos de una instalación de biogás
Extracción e inyección directa
Se tiene dos opciones de transporte
Utilización de un gasómetro
• La PTR produce biogás durante los fines de semana y en momentos en que la caldera
está detenida.
• El sistema térmico no funciona durante detenciones de planta
15
Propuesta para un sistema de transporte de
biogás
Gasómetro
Corresponde a un “globo” de doble membrana flexible cuyo volumen depende de la cantidad
de horas de almacenamiento que se requieren cuando no existe demanda de biogás
Su función es almacenar biogás y mantener constante la presión en la red hasta los
sopladores de biogás (zona de baja presión)
Aire
Aire
Aire
Biogás
Biogás entrada
Biogás salida
Esquema de funcionamiento de un gasómetro
16
Propuesta para un sistema de transporte de
biogás
Gasómetro
Debido
a
la
adición
de
levaduras, la producción de
biogás aumenta un 37,8 %
entre 2007 y 2008
Como
valor
se
toma
la
cantidad de biogás producido
como promedio día.
1980 m3 de biogás al día
Se opta por un gasómetro de
780 m3
Diagrama con medidas del gasómetro propuesto por MB Ingénierie
17
Propuesta para un sistema de transporte de
biogás
Sopladores de biogás
Son necesarios para entregar la
presión suficiente que permita
propulsar el biogás hacia las
calderas
Soplador planta de aguas servidas de Talagante
18
Propuesta para un sistema de transporte de
biogás
Cámaras de purga
Permite retener el agua que se acumula en las tuberías
Esquema de funcionamiento de una cámara de purga
Arrestallamas
Su función es impedir la evolución de una llama
al interior de la tubería de biogás
Fuente: Registro fotográfico de elaboración propia
19
Propuesta para un sistema de transporte de
biogás
Quemadores de las calderas y sus modificaciones
Los quemadores de las calderas están diseñados para utilizar los siguientes combustibles:
• Sólo gas natural
• Sólo petróleo pesado (FO#6)
• Mezcla de gas natural y biogás
• Mezcla de petróleo pesado y biogás
Quemador de la caldera N° 1 de la Planta Temuco
20
Propuesta para un sistema de transporte de
biogás
Diagrama de piping & equipos
Simbología
A
Entrada de biogás
B
C
D
Salida a antorcha
Salida a Caldera 1
Salida a Caldera 2
Gasómetro
AIT01
Soplador de aire
Soplador de biogás
Desde
UASB
TP
TT
TP
Conexión flexible
IF
A
Arrestallama
ALV
01
MS
Quemador
1
C
Válvula de bola
Purgador
MS
B
Quemador
1
D
MS TP
TT
Transmisor de
temperatura
AIT01
IF
Manómetro:
Simple (MS)
Transmisor(TP)
Analizador de gas
Indicador de flujo
Válvula mariposa
Revisión N°1
Diagrama de Flujo
red de biogás
Fecha: 05 de Julio de 2008
Diseño: AS&D Consultores
Dibujo: Daniel Godoy G.
Nota: No es a escala
21
Evaluación económica del proyecto
Inversión Inicial
Se solicita cotización a una empresa consultora, los valores son los siguientes
INGENIERIA
Proceso
Mecánica
Civil
Eléctrico
$ 7.178.000
$ 628.000
$ 2.750.000
$ 1.000.000
$ 2.800.000
EQUIPOS & PIPING
Equipos grandes
· Gasómetro DMS3-780 m3 (Stgo)
· Sopladores biogás con retención y filtro
Equipos y accesorios seguridad
Valvulas
Instrumentos
Cañerías&Fittings
$ 79.980.360
$ 63.734.360
$ 51.811.240
$ 11.923.120
$ 5.108.000
$ 1.050.000
$ 4.280.000
INSTALACIONES DE FAENA
Oficina para personal técnico
Bodegas para
materiales para
y herramientas
Servicios
higiénicos
obreros
personal
Personal ITO
$ 10.975.000
$ 750.000
$ 1.150.000
$ 875.000
$ 5.808.000
y
$ 8.200.000
22
Evaluación económica del proyecto
Inversión Inicial
OBRAS CIVILES
Movimientos de tierra
OO.CC
Obras Mecánicas
MONTAJE
Montaje mecánico
Montaje eléctrico
PUESTA EN MARCHA
Zona Calderas
Zona Gasómetro
$ 11.345.840
$ 2.694.610
$ 5.651.230
$ 3.000.000
$ 13.400.000
$ 8.100.000
$ 5.300.000
$ 4.800.000
$ 1.800.000
$ 3.000.000
La suma corresponde a $127.679.200
10% gastos generales: $12.767.920
25% gastos de contingencia: $25.535.840
Inversión Inicial: $165.982.960 ~ 7.500 UF
23
Evaluación económica del proyecto
Año 0
Año 1
Año 2
Año 3
Año 4
Año 5
Año 6
Año 7
Año 8
Año 9
Año 10
-25.660.674
-25.660.674
-25.660.674
-25.660.674
-25.660.674
-25.660.674
-1.716.988
-1.716.988
-1.716.988
-1.716.988
Maquinarias/Equipo
-19.714.020
-19.714.020
-19.714.020
-19.714.020
-19.714.020
-19.714.020
0
0
0
0
Obras Civiles
-1.716.988
-1.716.988
-1.716.988
-1.716.988
-1.716.988
-1.716.988
-1.716.988
-1.716.988
-1.716.988
-1.716.988
Ingenieria y puesta en marcha
-4.229.667
-4.229.667
-4.229.667
-4.229.667
-4.229.667
-4.229.667
0
0
0
0
Inversión inicial
-165.982.960
Maquinarias/Equipo
-118.284.120
Obras Civiles
-22.320.840
Ingenieria y puesta en marcha
-25.378.000
Depreciación
Valor de liquidación fin periodo
9.169.210
Gastos de operación
115.490.590 116.973.057 154.051.880 153.597.208 154.123.506 204.229.592 199.940.593 197.771.654 263.815.512 262.501.546
Energía eléctrica
-2.045.279
Energía Térmica
-2.045.279
-2.045.279
-2.662.046
-2.654.772
-2.654.772
-3.445.894
-3.455.335
-3.445.894
-4.472.771
125.090.247 126.799.345 164.111.599 164.514.126 165.280.797 215.641.959 212.406.810 210.517.921 276.831.067 276.831.067
Mantención
-7.554.378
-7.781.009
89.829.916
91.312.382
128.391.205 127.936.533 128.462.831 178.568.918 198.223.606 196.054.666 262.098.525 269.953.768
Impuestos a las utilidades
-15.271.086
-15.523.105
-21.826.505
Resultado Neto
74.558.830
75.789.277
106.564.701 106.187.323 106.624.150 148.212.202 164.525.593 162.725.373 217.541.775 224.061.628
Resultado antes de Impuestos
-165.982.960
Flujo de caja Neto
-165.982.960
VAN
$ 703.377.881
TIR
69%
-8.014.440
-8.254.873
-21.749.211
-8.502.519
-21.838.681
-8.757.595
-30.356.716
-9.020.322
-33.698.013
-9.290.932
-33.329.293
-9.569.660
-44.556.749
-9.856.750
-45.892.141
100.219.504 101.449.952 132.225.375 131.847.997 132.284.824 173.872.876 166.242.580 164.442.361 219.258.763 225.778.615
24
Descargar

Diapositiva 1