Unidad de Planeación Minero Energética

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1 Unidad de Planeación Minero Energética Determinación de la Eficiencia Energética del Subsector Industrial de Pulpa y Papel Octubre de 2001

2 RESUMEN DE LA INVESTIGACION DETERMINACION DE EFICIENCIA ENERGETICA EN EL SUBSECTOR INDUSTRIAL COLOMBIANO DE PULPA Y PAPEL 1.0 ANTECEDENTES La confirmación de que el uso racional y eficiente de energía produce beneficios económicos y ambientales, viene estimulando la investigación y desarrollo de nuevas tecnologías y métodos para obtener mejores rendimientos en el uso de los distintos energéticos. Al mismo tiempo, la búsqueda constante de la eficiencia en todos aquellos procesos que consumen energía tiene un carácter estratégico al potenciar la mejora en la productividad de las industrias mediante la reducción de la factura energética y la mejora de garantías y calidad de suministro, dentro de la filosofía de desarrollo sostenible. Detectar las oportunidades que brinda la eficiencia en el uso de la energía ya sea en la producción de bienes y servicios, o en el sostén de confort, requiere de evaluaciones pormenorizadas del estado de los equipos, sistemas o tecnología que la utilicen, tipo de energéticos empleados y hábitos de consumo, todo ello conducentes a la valoración y cuantificación del potencial técnico y económico de ahorro de energía. Bajo tales consideraciones, la Unidad de Planeación Minero Energética viene realizando en el sector industrial estudios desagregados por subsectores y ramas industriales acorde con la clasificación C.I.I.U. (código industrial internacional uniforme). Tales estudios se enmarcan dentro de los objetivos de la política energética propuestos en el Plan Energético Nacional , definidos como la gestión eficiente de la demanda y del uso racional de energía (URE). Han sido cuatro los estudios realizados hasta el año 2000, los cuales incluyen los sectores de cementos, hierro, acero y metales no ferrosos, ladrillo vidrio y cerámica, además del aquí presentado. Este documento detalla el análisis de la situación energética y tecnológica del subsector industrial de pulpa y papel y se desarrolló con el apoyo de la Universidad Pontificia Bolivariana. 2.0 ESTUDIO DE LA PROBLEMATICA 1

3 La notable incidencia que tiene la energía en las actividades económicas, sociales, ambientales y en la competitividad industrial, hace necesario el planteamiento de una política energética que concilien las necesidades energéticas de la población, con la disponibilidad relativa de los recursos, la paulatina introducción de competencia en el sector y nuevas posibilidades del establecimiento de un mercado de servicios energéticos, entre otras. De ahí que la intención del Gobierno sea la de desarrollar programas de uso racional y eficiente de energía con los cuales coadyuve a la reducción del consumo de energía para el mismo nivel de producto interno bruto generado. Ello implica el diseño de proyectos específicos evaluando potenciales de eficiencia, mediante la incorporación de las mejores e innovadoras tecnologías, determinando la viabilidad de su implementación y considerando la posibilidad de inclusión de sistemas de cogeneración. Considerando el sistema energético colombiano, el proceso de internacionalización de nuestra economía y la representatividad del sector industrial en el consumo final de energía, se precisa de un esfuerzo técnico, económico y de gestión tanto del lado del gobierno como del sector privado. Todo ello encaminado al aprovechamiento de oportunidades que ofrece URE, a promover las inversiones en mejora de la eficiencia energética, promover prácticas operativas favorables y hábitos adecuados, así como fomento del uso de tecnologías más eficientes. 3.0 SECTOR INDUSTRIAL El sector industrial en Colombia es uno de los principales motores de la dinámica económica situación que se refleja en su participación en el producto interno bruto y en el consumo total de energía. La estructura de consumo energético muestra en este sector una importante participación del carbón (26%), biomasa (23%) y petróleo y sus derivados (23%). Entre tanto la cuota de participación del gas natural comienza a ser importante y se espera que en el futuro inmediato sea mayor la participación de este energético sobre la base de la autosuficiencia energética. Acorde con el Plan Nacional de Desarrollo, la política del gobierno está enfocada hacia una mejora de la eficiencia, aprovechando de una parte la localización geográfica de la gran industria en unas pocas áreas del país, la diversidad de la oferta energética y por otra parte el reducido número de industrias. 2

4 No obstante, la eficiencia energética en la industria presenta una evolución menos favorable que la de países de condición similar al nuestro, propiciada posiblemente por la recesión económica, por la carencia de política coherente de precios de los energéticos y la utilización de tecnologías con baja eficiencia. Aún así, se espera que con la definición y puesta en marcha de un programa de uso racional y eficiente de energía, se proporcionen soluciones en forma integral de problemas tanto de orden energético como económico. Subsector de Pulpa y Papel Considerando que el consumo de energía y los costos que ello representa en la producción de pulpa y el papel participan en alto porcentaje de la factura total de insumos, se deben fomentar medidas en torno al ahorro de energía, teniendo en cuenta que existen altas posibilidades de ahorro energético. Este grupo industrial correspondiente a los códigos CIIU (Clasificación Internacional Industrial Uniforme) 3400, 3410, 3411, 3412, 3419 y 3420 comprenden las empresas dedicadas a la fabricación de pulpa de madera, bagazo y otras fibras, a la fabricación de papel y cartón, envases y cajas. El subsector es altamente dependiente del comportamiento de la demanda interna del segmento editorial y de empaques, ya que cerca del 48% de la producción total de papel es destinado al segmento inicial y el 11.2% a la elaboración de sacos de papel para la construcción (cemento). Es una industria intensiva en el uso de agua y energía, participa con alrededor del 4.2% del PIB industrial y 10% de la energía consumida por la industria manufacturera. Esta rama industrial, está compuesta en su mayoría por grandes empresas particularmente en la producción y transformación de pulpa, papel y cartón, mientras que en la franja de empaques las empresas existentes son de tamaño mediano. Para efectos del presente estudio, la gran y mediana industria colombiana, está conformada por 31 empresas distribuidas en las principales ciudades del país, distribuidas así: 24 empresas grandes de las cuales 4 empresas son integradas, 20 productoras de papel y cartón y 7 empresas medianas productoras de papel y cartón Para el caso de la industria de pulpa y papel en nuestro país, las empresas integradas son aquellas donde su producto final es el papel y cartón partiendo de materia prima de madera, de bagazo y papel recuperado. Las no integradas 3

5 hacen referencia a aquellas industrias productoras de los diferentes tipos de papel utilizando como materia prima la pulpa ya preparada. Durante el año 2000, la producción nacional de pulpa abasteció poco más o menos el 79% del mercado interno y el restante 21% fue importado. De acuerdo con información de ANDI (Asociación Nacional de Industriales), de la producción total, la pulpa de madera constituye el 58% de la materia prima para la producción de papel, cartón y demás tipos de artículos, mientras que la pulpa de bagazo y la de otras fibras, totalizan el 43% distribuidos en 41% y 1% respectivamente, tal como lo muestra la gráfica No 1. En los últimos años, las importaciones de pulpa de madera se ha incrementado debido probablemente a la insuficiente disponibilidad de bosques plantados, ya que la producción de pulpa a partir de la madera se está efectuando con recursos de dicho tipo de bosques, con fines protectores, lo cual no garantiza la sostenibilidad del recurso forestal. Gráfica No1 PARTICIPACION DE TIPOS DE PULPA PULPA OTRAS 1% PULPA BAGAZO 41% PULPA M ADERA 58% En el mismo año 2000, las ventas y producción mostraron un incremento con respecto a años anteriores. Este crecimiento se explica, en buena medida, por el dinamismo exportador, ya que persiste la debilidad en la demanda interna. No obstante la deficiencia de materia prima para la producción de papel y sin que ello constituya una amenaza para el sector, las exportaciones de papel han mostrado tendencia creciente, habida cuenta de la alta calidad de los productos obtenidos, los cuales fueron vendidos en el exterior y representados básicamente en: artículos sanitarios, papel y cartón sin recubrir y cajas de papel y de cartón. 4

6 Para el sector papelero colombiano la energía es un componente crítico de los costos totales de producción, que ha incidido notablemente en la pérdida de competitividad. El consumo energético del subsector durante el 2000, ascendió a 7,057 teracalorías, de las cuales el 11.69% corresponde a energía eléctrica y el restante 88.31% a consumo térmico. La gráfica No 2 refleja el consumo de energía total, en las industrias de pulpa y papel. Gráfica No 2 CONSUMO TOTAL DE ENERGIA AÑO 2000 (Teracalorías) ,69% 88,31% E. ELECTRICA E.TERMICA Para el análisis del subsector se determinaron parámetros correspondientes a consumos totales, consumos específicos en los distintos tipos de empresas 4.0 INDICADORES Con el fin de determinar la situación real del subsector de estudio y efectuar comparaciones con otros entornos geográficos, a partir de los datos obtenidos en las encuestas, se determinaron indicadores relacionados directamente con la eficiencia energética los cuales permiten calcular consumos energéticos 5

7 específicos, así como relaciones entre consumo final de energía y producto interno bruto y posteriormente se compararon con estándares internacionales. Se presentan a continuación indicadores relacionados directamente con la eficiencia energética que permiten determinar consumos energéticos específicos, el cual relaciona el consumo de energía y el valor de la producción a obtener. En la siguiente tabla se presenta el consumo de energía eléctrica, agua y energía térmica para las distintas empresas, considerando la industria integrada, industria no integrada y mediana industria no integrada. Tabla 1. CONSUMOS ENERGÉTICOS Y PRODUCCIÓN EN DIFERENTES INDUSTRIAS DEL PAÍS Integradas, Gran Industria Empresa E. Eléctrica GWh/año E. Térmica Tcal/año Agua Milesm3/año Producción ton/año 2 95, ,5 961, ,2 81, , , No integradas, Gran Industria 1 47,1 92, ,4 37, ,5 69, ,8 112, ,0 13, , No integradas, Mediana y Pequeña 22 0, , ,2 0, ,2 600 Con base en los consumos energéticos y la producción se determinó el valor de los consumos específicos, tanto para la energía como para el agua. Es importante resaltar el uso de carbón, de crudo de Castilla y fuel oil en las diferentes industrias; mientras la utilización de combustibles gaseosos es aún incipiente en el sector y el uso de residuos es bajo. La tabla 2. resume los consumos específicos, destacándose el consumo específico de energía eléctrica, puesto que la gran mayoría de empresas presenta un valor óptimo respecto a los índices internacionales utilizados como 6

8 patrón de comparación para este estudio. Incluso algunas de ellas reportan valores inferiores, solo una de ellas se encuentra con un valor superior al reportado internacionalmente, representando un potencial de ahorro del orden de 0,5 MWh/ton. Tabla 2. CONSUMO ESPECÍFICO DE ENERGÍA Y AGUA EN COLOMBIA Integradas, Gran Industria Empresa E. Eléctrica MWh/ton C.E Agua m3/ton E. Térmica Mcal/ton 2 0,9 163,9 6370,7 29,8 3 0,3 139,4 9779,4 41,8 7 1,2 33,6 2497,0 14,6 15 1,2 4280,2 22,0 Promedio 0,9 149,7 5731,8 27,1 No integradas, Gran Industria 1 1,3 38,5 2604,5 15,6 11 1,8 209,7 3012,7 19,1 14 0,6 2580,9 13,0 8 0,6 6227,0 28,2 12 0,3 4281,0 19,1 5 0,7 2218,8 11,8 Promedio 0,9 124,1 3487,5 17,8 No integradas, Mediana y Pequeña 22 0,2 0,0 0,7 21 0,3 0,0 1,2 20 0,3 43,6 1540,7 7,6 19 0,3 0,0 1,3 Promedio 0,27 43,6 385,2 2,7 Energía Total GJ/ton 5.0 CALCULO DE POTENCIALES Para evaluar la situación de consumo energético, en el subsector de estudio se determinaron los indicadores de intensidad energética nacional (cantidad de energía para fabricar o procesar una unidad de producto) y se compararon con los indicadores internacionales que para este caso se tomaron como referencia fueron los encontrados en la industria española, por cierta similitud entre las industrias, esto permitió la determinación y cuantificación del potencial técnico. La tabla 3 presenta indicadores utilizados como patrón para comparación. 7

9 Tabla 3. INDICADORES ENERGÉTICOS ESPAÑOLES SECTOR DE PULPA Y PAPEL- AÑO 2000 Tipo industria Producción (kton) Consumo energía Consumo Específico (tep) tep/ton GJ/ton Integrada 1005, ,3 0,4 16,7 Fabricación pulpa 902, ,79 33,4 Producción papel 2683, ,37 15,5 Fuente: IDAE, 1997 El análisis comparativo de los resultados evidencia un alto potencial de ahorro de energía. Las empresas no integradas que pertenecen a la mediana industria, poseen como característica especial el uso de tecnología de tambor rotativo para la formación de la hoja. Solo una de las empresas encuestada consume energía térmica para el proceso, las otras realizan el proceso de secado con aire ambiente. El consumo especifico de energía de estas industrias no es comparable con índices internacionales; puesto que, la tecnología empleada por estas no la permite por los volúmenes de producción bajos y el tipo de tecnología. En la tabla 4, se presentan estos indicadores. Los consumos específicos promedios para las empresas integradas son del orden de 0.9 MWh/ton (3.2 GJ/ton) y de Mcal/ton(23.9 GJ/ton) para la energía eléctrica y térmica respectivamente y de 27.1 GJ/ton para la energía total (eléctrica más térmica). El consumo específico global es supremamente superior al reportado internacionalmente de 16.7 GJ/ton para empresas del mismo tipo, lo cual representa un potencial de reducción del consumo especifico del 60%. Para las empresas no integradas, los consumos específicos promedios son del orden de 0.9 MWh/ton (3.2 GJ/ton) para la energía eléctrica, Mcal/ton (14.6 GJ/ton) para la energía térmica y de 17.8 GJ/ton para la energía total. El consumo específico global es ligeramente superior al reportado internacionalmente de 15.5 GJ/ton. Lo anterior representa un potencial de reducción del consumo especifico del 15%. El consumo especifico de agua puede estar en valores cercanos a 40 m 3 /ton e incluso en plantas con sistemas totalmente cerrados en valores de 8 m 3 /ton. En algunas de las empresas se cuenta con sistemas de recuperación y recirculación de aguas en algunos procesos. Este punto sirve de comparación a las empresas que exceden esta referencia; las cuales, poseen grandes posibilidades de ahorro 8

10 por reaprovechamiento del agua en los propios procesos, además de la disminución del impacto ambiental por el vertimiento de aguas con contaminantes y sólidos. CONSUMO ENERGETICO Tabla 4. INDICADORES ENERGETICOS INDUSTRIA ESPAÑOLA GJ/Ton Industria Integrada Consumo Eléctrico 0.9 Consumo Térmico 23.9 CONSUMO TOTAL INDUSTRIA COLOMBIANA GJ/Ton Industria Integrada Producción de Papel Consumo Eléctrico 0.9 Consumo Térmico 14.6 CONSUMO TOTAL Industria No Integrada Los resultados ponen de manifiesto la clara desventaja de nuestro país en términos de eficiencia energética al compararnos con el entorno internacional, en lo referente al índice de consumo en empresas integradas. El potencial de ahorro estimado a partir de los estudios realizados por la Universidad Pontificia Bolivariana en 5 diferentes empresas del sector, representa 2112 millones de pesos por año. Para lograr los anteriores ahorros se evaluaron inversiones por un monto de 530 millones de pesos, recuperables en menos de cinco meses en promedio. Las inversiones se discriminan así: Un 30% para compara de equipos de medición de variables eléctricas y térmicas para la implementación de programas de administración del recurso energético, un 27% para la sustitución de motores estándar por los de alta eficiencia, un 23% de la inversión se debe a modificaciones en la máquina de papel (mejoramiento de campanas, desalojo de condensados, ajuste de los sistemas de vacío y de prensa mecánica, mantenimiento en cilindros secadores, mejoramiento en los sistemas de extracción, soplado de aire, entre otras) y el 20% restante para la recuperación de condensados, aprovechamiento de agua residuales calientes, sustitución de luminarias de baja eficiencia e implementación de aislamientos. Si se extrapolan estos potenciales de ahorro estimados para las cinco empresas auditadas por la UPB a todo el subsector, se podrían lograr ahorros de energía 9

11 térmica del orden de 5 millones de GJ/año equivalentes a 205 mil toneladas de carbón, las cuales representan un ahorro en dinero de 7379 millones de pesos por año. Con respecto a la energía eléctrica, se tendría la posibilidad de un ahorro de 39.7 GWh/año equivalentes a 3968 millones de pesos por año. De otro lado, considerando la posibilidad de alcanzar el índice de España existen potenciales de ahorro respecto a la producción total anual de papel en plantas integradas en el país (503 mil toneladas, equivalentes al 69% de la producción total nacional) de toneladas de carbón por año o un potencial de 7850 millones de pesos por año. Tabla 5. POTENCIAL DE AHORRO DE ENERGÍA TÉRMICA CONSUMIDA. Tipo de Empresa Reducción de Consumo Específico (%) Reducción de Consumo Específico (GJ/ton) Ahorro Referido al Carbón (Millones ($/año) Integrada 38,3 10, Productora de papel 12,9 2,3 796 Ahorro Total 8646 Para el caso de las plantas no integradas, la producción de papel anual es del orden de 231 mil toneladas por año, lo cual genera un potencial de ahorro de toneladas de carbón equivalentes a 796 millones de pesos al año, para un potencial total de ahorro a nivel nacional por lograr la eficiencia de 8646 millones de pesos año, como se aprecia en la tabla 5. En consecuencia, se puede concluir que el potencial de ahorro de energía térmica del subsector en estudio, oscila alrededor de una cifra cercana al 20%. 6.0 RECOMENDACIONES TECNOLOGICAS Como se puede observar, con el fin de lograr la máxima eficiencia del uso de los energéticos y alcanzar los estándares internacionales, se deben controlar e implementar acciones que en muchos casos, no requieren inversión representativa y en otros casos, la recuperación del capital invertido es inferior al año o ligeramente superiores. Entre estas acciones se tienen las siguientes: 1. Optimización en el secado térmico de la hoja. Con La implementación de campanas cerradas, se obtienen ahorros de vapor del 10% en promedio, 10

12 debido a la evaporación del aire a mayor temperatura dentro de la campana y por el menor intercambio calórico con el aire ambiente. Debe tenerse en cuenta para la optimización que esta está también relacionada con el manejo del espesor de la capa de condensado en el interior de los cilindros secadores y con la rugosidad y suciedad, tanto interna como externa a la superficie de los cilindros puesto que la resistencia térmica al flujo de calor desde el interior aumenta. También, se debe controlar la humedad del papel a la entrada de la zona de secado térmico y a la salida de esta, puesto que ellas son variables que influyen en el consumo de vapor para secado. 2. Se debe controlar la extracción de condensado, evitar las pérdidas de vapor, usar soplador de aire ya sea por medio de rodillos o de bolsillos ( pocket ). 3. Controlar estrictamente los parámetros de operación de los sistemas de generación de vapor para evitar altos excesos de aire y altos niveles de inquemados, es una de las grandes posibilidades de ahorro de energía térmica con respecto a lograr los estándares internacionales. Por lo tanto, es indispensable controlar la composición de los gases en los equipos generadores de vapor (calderas) para mantener los niveles de exceso de aire permitidos entre el 10 y el 30% dependiendo del tipo de combustible. 4. Un buen aislamiento de la red representa una condensación entre 0.5 y 1 Kg de vapor/m 2 h, mientras que un sistema no aislado puede condensar entre 4 y 5 Kg de vapor/m 2 h. 5. La recuperación de condensados representa, no solo una optimización en el consumo de agua en la planta, sino que además representa ahorros económicos en el uso de químicos para el tratamiento de agua de las calderas y un ahorro de 1% en el consumo del combustible en la caldera por cada 5 C de incremento de la temperatura del agua de alimentación de esta. 6. El mal funcionamiento y/o deterioro de las trampas puede producir pérdidas del 10% del vapor producido en las calderas, por lo cual es importante un chequeo y mantenimiento periódico de estas, para la verificación del estado de operación. 7. El consumo de energía eléctrica en el proceso de desfibrado en los hidrapulpers es significativo, por ello es recomendable emprender acciones que permitan disminuir dicho consumo. Para un equipo con un consumo especifico de 47 MWh/ton fibra, la disminución del tiempo de residencia en un minuto, representa un ahorro aproximado de 75 KWh/día. 11

13 8. Otra posibilidad en el manejo energético por disminución del tiempo de residencia en hidrapulpers, el cual consiste en la operación de los sistemas con consistencias del 6%. Incrementar la consistencia del 3 al 6% puede reducir el tiempo de trabajo a la mitad. Por lo tanto, es recomendable estudiar la posibilidad de efectuar la agitación con consistencias elevadas y rebajarlas para la descarga del hidrapulper. 9. Las empresas no integradas pertenecientes a la gran industria poseen diferentes alternativas para la optimización del consumo térmico en las máquinas de secado. El porcentaje de la humedad en la salida de la sección térmica es una variable fundamental para el consumo de energía. Se recomiendan valores del orden del 50% a la entrada de los secadores con miras a un ahorro en el consumo térmico, la humedad de salida después del secado térmico es otra variable fundamental, puesto que el proceso de secado no debe exceder la humedad de equilibrio del papel con el ambiente para evitar el gasto energético secando más de lo debido. 10. El incremento de la humedad de salida hasta la humedad de equilibrio del ambiente permite un aumento en la velocidad de la máquina permitiendo mayor producción a la salida de operación de algunos cilindros secadores en la última sección del equipo. 11. Los sistemas de medición de las variables energéticas en las industrias no integradas se caracterizan principalmente por ser medidores globales de energía eléctrica, combustibles y agua. Algunas de ellas cuentan con sistemas de medición de estas variables por procesos específicos o zonas de la empresa. El manejo de la información energética es importante para el control global del consumo energético. Esta información se puede manejar con una metodología adecuada para la administración energética, la cual permite definir acciones de control en el consumo energético y en la producción. Otras acciones con el fin de lograr la máxima eficiencia del uso de los energéticos y alcanzar los estándares internacionales, requieren inversión representativa, la recuperación del capital invertido es superior al año. Entre estas acciones se tienen las siguientes: 1. La tendencia a la implementación de sistemas de generación o de cogeneración y a sustituir energéticos es poco probable en el mediano plazo, debido al alto costo que presenta la tecnología y el gas natural en la zona centro del país. No obstante, la proyección de los costos energéticos a futuro, le representarían posibilidades a estos sistemas para entrar a formar parte de las industrias. 12

14 2. La implementación de un sistema de cogeneración conlleva a posibilidades de ahorro del 20% de la energía primaria que consume la empresa. En consecuencia si se implementara la cogeneración, al nivel del potencial técnico establecido por la UPME (UPME, 1997), de 72 MW para el subsector de la pulpa y papel, se obtendría un ahorro equivalente a 5000 millones de pesos frente a una inversión de millones de pesos, con un periodo de recuperación de la inversión de 9 años en promedio. Es importante resaltar que se trata en este caso de un cálculo macro, que podría tener resultados más satisfactorios con un estudio detallado para cada empresa, en el cual se incluya análisis de mercado, venta de energía y otros ítems que puedan hacer viable el proyecto. Las nuevas tecnologías de secado con gases calientes presentan un potencial de ahorro energético del 7% aproximadamente frente a los sistemas tradicionales. Sin embargo, se estima que la inversión se recupera a largo plazo (más de tres años), debido a que los sistemas actuales ya poseen su sistema de calentamiento con vapor y no es simple el cambio tecnológico. Con respecto al nivel de tecnología utilizado en la industria de la pulpa y papel en Colombia, se puede decir que hay una gran diversidad así: 1. Algunas empresas ya han instalado campanas cerradas y aisladas, otras faltan por ello. 2. Las empresas del sector pulpa y papel poseen un sistema diversificado para la extracción de humedad de las máquinas de papel, eficiente en algunos casos y deficiente por la falta de control en otros, como el caso de los sistemas de cascada y la extracción con turbo eyectores. 3. Se aprecia en algunas empresas mejoras sustanciales en el prensado mecánico, sin embargo aún falta por alcanzar los índices internacionales de 50% de humedad antes de secado térmico. 4. Ninguna empresa posee sopladores de aire caliente en la hoja de papel durante el secado térmico, que pueden mejorar sustancialmente el rendimiento de las máquinas. Tampoco se observo la instalación de sistemas de calentamiento de la hoja de papel por medio de infrarrojo o de soplado de vapor en la zona de secado mecánico, las cuales pueden mejorar sustancialmente la consistencia de las hojas de papel en el secado. 5. En ninguna empresa existe un aprovechamiento de la energía latente de los aires húmedos que salen de las máquinas de papel. Esto requiere de una investigación que debe ser patrocinada por entidades externas para lograr el aprovechamiento de este calor de desecho, v.g. mediante el uso de bombas de calor. 6. La recuperación de condensados de los sistemas de secado térmico ha alcanzado valores del orden del 80% en algunas de las empresas, no 13

15 obstante algunas de ellas requieren mejorar los sistemas para el aprovechamiento de éstos hasta niveles similares o superiores. 7. Algunas empresas del sector pulpa y papel cogeneran hasta cierto nivel, sin embargo se recomiendan estudios profundos de estos sistemas con miras a una repotenciación e incrementar el nivel de autogeneración y de generación. 8. El aprovechamiento del agua de procesos por medio de sistemas cerrados que permitan su optimización presenta un porcentaje bajo en las empresas colombianas. Sin embargo, se aprecia el gran esfuerzo en algunas de las empresas en la recuperación de aguas e plantas de tratamiento y reutilización de aguas de desecho. 9. En las empresas integradas existe en Colombia un gran interés por el aprovechamiento de los residuos sólidos como fuente energética y para ello, han emprendido numerosos programas de investigación que deben ser apoyados por entidades externas a las empresas. 10. Los sistemas de medición empleados en las empresas del sector están principalmente encaminados a la medición de variables de producción del papel como la humedad y flujos de producción de este y la medición de consumos a entrada de fabrica de los diferentes energéticos. Se requiere de la implementación de sistemas de medición puntuales y/o por zonas específicas de proceso para un mayor control de las variables energéticas. 7.0 EMISIONES ATMOSFERICAS La industria papelera tiene un impacto ambiental tanto en el agua como en el aire, siendo el primero el ambiente, el más afectado debido a la gran cantidad de descargas acuosas que son necesarias en el proceso de obtención de papel. Las descargas de agua del proceso de la pulpa para la producción de papel son coloreadas, contienen lignitos, material suspendido y substancias que requieren una alta demanda de oxígeno para su asimilación por parte de los microorganismos. Tabla 6. EMISIONES CONTAMINANTES EN SUBSECTOR Integradas, Gran Industria Empresa Emisión CO 2 Emisión SO 2 Emisión Material Particulado ton CO2/ton Kg SO2/ton kg MP/ton 2 2,7 17,0 3,7 3 6,0 17,1 5,7 14

16 7 0,9 2,7 1,4 15 1,4 5,3 2,5 No integradas, Gran Industria 1 1,5 6,2 1,5 11 1,3 6,3 1,7 14 0,7 9,4 0,6 8 2,8 15,2 3,6 12 1,3 16,4 1,0 5 0,7 8,5 0,5 No integradas, Mediana y Pequeña ,5 0,4 19 Las emisiones promedio para las diferentes empresas con base en los consumos específicos superan los valores permitidos por la norma ASTM, de ahí la gran importancia de emprender un riguroso programa de uso eficiente de la energía que permita la reducción de los consumos específicos y por ende de las emisiones. En el caso del material particulado, el problema se soluciona mejorando los sistemas de control en chimeneas. Las emisiones de CO 2, SO 2 y material particulado (MP) se presentan en la tabla 6 Los factores de emisiones utilizados para el cálculo de las emisiones fueron: 0.12 kg/10 6 kcal para equipos que funcionan con fuel oil, de 0,24 kg/10 6 kcal para equipos que funcionan con crudo de Castilla, de 0,528 kg/10 6 kcal para equipos que funcionan con carbón pulverizado, de 0,58 kg/10 6 kcal para equipos que funcionan con carbón en parrilla, de 0,35 kg/10 6 kcal para equipos que funcionan con mezcla de carbón y fuel oil, y de 0,4 kg/10 6 kcal para equipos que funcionan con carbón y crudo de Castilla. Tabla 7. EMISIONES POR UNIDAD DE ENERGIA Integradas, Gran Industria Empresa Emisión SO 2 Emisión Material Particulado lb/10 6 BTU lb/10 6 BTU

17 No integradas, Gran Industria No integradas, Mediana y Pequeña Con el objetivo de comparar las emisiones de oxido de azufre y de material particulado con las normas existentes se construyo la tabla 7 donde se presentan las emisiones por unidad de energía. La norma ASTM estipula que los valores permisibles para las emisiones de óxidos de azufre y material particulado son de 1,2 lb/10 6 BTU y 0,05 lb/10 6 BTU. Es importante resaltar que los valores aquí reportados corresponden a los promedios ponderados con base en los consumos específicos de energía térmica globales, en consecuencia algunas empresas generan emisiones por debajo de los limites permitidos y otros que las superan. Indices de Eficiencias en Equipos Macro consumidores Los equipos macro consumidores en el sector de pulpa y papel corresponden a las calderas y las máquinas de secado. La eficiencia de operación de las calderas reportadas por algunas empresas es del orden del 75% al 90%. Los equipos que operan en eficiencias del orden del 75% presentan las posibilidades de incrementar la eficiencia a valores del 80% aproximadamente. Los combustibles empleados por estos equipos de baja eficiencia son principalmente carbón y crudo, los cuales requieren de un manejo adecuado para garantizar niveles de eficiencia de combustión óptimos, de allí la importancia del pretratamiento del combustible. Otro factor importante a tener en cuenta es el porcentaje de carga de la caldera, el cual tiene gran influencia en las pérdidas adicionales de energía en estos equipos. 16

18 En cuanto a la autogeneración y cogeneración, en el ámbito nacional se cuentan con cinco plantas que operan de manera continua para abastecimiento energético en sus propios procesos. Solo una de estas plantas genera la capacidad requerida por la planta, las demás, compran al sistema eléctrico el faltante de energía para cubrir la demanda interna de sus procesos. En la zona norte del país el energético usado es gas natural y se emplean turbogeneradores para su transformación. En otras regiones, el uso de carbón y licor negro proveniente de los sistemas de recuperación sirven como energéticos para la generación con turbogeneradores. 8.0 CONCLUSIONES En términos generales, las industrias del subsector de la pulpa y del papel en Colombia, aún tienen posibilidad de ahorrar energía con poca inversión, controlando las condiciones de operación, siguiendo un riguroso plan de mantenimiento e implementando innovaciones al proceso. Las nuevas tecnologías aplicables al subsector, están enfocadas a mejorar el secado mecánico, por medio de calentamiento de la hoja de papel en el momento de efectuarse el prensado, de nuevos tipos de prensa y por incrementar el número de estas. También, las nuevas tecnologías están enfocadas al mejoramiento del secado térmico, por medio de la implementación de campanas de alta humedad, de sopladores de aire caliente y de campanas aisladas y cerradas. De otro lado, los sistemas de cogeneración, bajo ciertas condiciones, son tecnologías que deben implementarse en las plantas integradas primordialmente, para lograr ahorros de energía significativos 17