El objetivo principal de este proyecto fue reducir los costes energéticos, las emisiones contaminantes y garantizar el funcionamiento continuo de los procesos de producción, evitando paradas por averías.
El punto de partida inicial fue calcular la demanda de calor para cada proceso, ignorando la potencia de las calderas de combustión, ya que la tecnología actual de producción de calor con electricidad es más eficiente y la potencia de los equipos eléctricos es menor, al igual que la potencia solicitada a la compañía eléctrica.
Los procesos térmicos analizados: Pasteurización de la cerveza; Fermentación de la cerveza; Limpieza de las botellas; y Limpieza de los tanques de fermentación.
PASTEURIZACIÓN Y FERMENTACIÓN DE LA CERVEZA
La potencia del proceso de pasteurización se calcula multiplicando los litros pasteurizados por hora por el aumento térmico de 10 a 70 °C, con un coeficiente de corrección del 60 %. La cerveza saldrá del pasteurizador a 33 °C.
Como ejemplo de cálculo, si se pasteurizan 10.000 litros de cerveza por hora, la potencia necesaria es de 279 kW. Otros procesos se calculan de manera similar, considerando volúmenes, temperaturas y tiempo de operación.
LIMPIEZA DE LAS BOTELLAS Y DE LOS TANQUES DE FERMENTACIÓN
Para el lavado de botellas con agua a 80 °C, se utilizan 10 cubas con agua, cada una con un caudal de 2,5 litros por minuto. El total necesario es de 104 kW.
El lavado de los tanques de fermentación, con 3 cubas de 25 litros por minuto y un tiempo de limpieza de 20 minutos, requiere 26 kW. Se recomienda instalar un depósito de 1.500 litros que será calentado de 20 a 80 °C en 4 horas, necesitando 26 kW.
EJEMPLOS DE CÁLCULOS
Pasteurización (279 kW): 10.000 litros/hora x 60 °C = 600.000 kcal/h. El 40 % del calor debe ser suministrado (240.000 kcal/h o 279 kW).
Fermentación (697 kW): Varios tanques de 200.000 litros a 33 °C, con pérdida de 3 °C/hora. 200.000 litros x 3 °C = 600.000 kcal/h o 697 kW.
Lavado de botellas (104 kW): 10 cubas con 2,5 litros/minuto cada una a 80 °C. 1.500 litros/hora x 60 °C = 90.000 kcal/h o 104 kW.
Lavado de tanques de fermentación (26 kW): 3 cubas con 25 litros/minuto durante 20 minutos. Se recomienda un depósito de 1.500 litros, calentado de 20 a 80 °C. 22.500 kcal/h o 26 kW.
PARA ESTOS PROCESOS TÉRMICOS, HAY DOS ALTERNATIVAS
Equipos separados: Equipos distintos con potencias específicas para cada proceso.
Equipo único: para los procesos de pasteurización, fermentación y lavado de botellas con una potencia total de 1.080 kW.
Al instalar un solo equipo de producción de calor, es necesario añadir un 10 % de pérdidas en las redes. Los equipos pueden ser de producción de vapor o de circuito cerrado de agua sobrecalentada, ambos funcionando a 3 bar y 137 °C. Los equipos de agua sobrecalentada son más económicos y tienen menores costes de mantenimiento.
CONCLUSIÓN
En resumen, la modernización de los procesos térmicos en la fábrica contribuirá a la sostenibilidad ambiental, ahorrará energía y reducirá los costes operativos.
Este caso práctico resalta la importancia de modernizar los procesos térmicos en instalaciones industriales, no solo con vistas a la eficiencia energética, sino también para alcanzar objetivos medioambientales y de sostenibilidad a largo plazo.
