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Utilización de Desechos Industriales en la Generación de EnergíaCaso CCU
Compañía Cervecerías UnidasPlanta Temuco
2009
2
Antecedentes generales
CCU, División Industrial
Plantas cerveceras:
• Antofagasta (5,9%)
• Santiago (75,0%)
• Temuco (19,2%)
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
Archivo CCU Planta Temuco
3
Antecedentes generales
Planta Temuco
• Elaboración cervezas
• Envasado
• Suministros
– Planta de producción de vapor
– Planta de tratamiento de RILes
4
Antecedentes generales
• Malta• Lúpulo• Adjunto• Agua
Materias primas :
• Elaboración
– Recepción de materias primas – Enfriamiento *
– Molienda – Fermentación *
– Maceración – Reposo *
– Filtración * – Filtración
– Cocción * – Dilución
* Procesos generadores de RIL
5
Antecedentes generales
ResiduoResiduo
Rejilla Rejilla estáticaestática
Cárcamo de Cárcamo de bombeobombeo
Cribas Cribas estáticasestáticas
Tanque Tanque ecualizadorecualizador
Desarenador Desarenador ciclónicociclónico
Reactor Reactor anaerobioanaerobio
Reactor Reactor aerobioaerobio
TanqueTanqueclarificadorclarificador
Tanque de Tanque de cloracióncloración
Filtro prensa Filtro prensa tornillotornillo
Incinerador Incinerador de biogásde biogás
Canal Canal parshallparshall
Lodo desaguadoLodo desaguado
Agua Agua TratadaTratada
Orujo residualOrujo residual
biogásbiogás
Planta de tratamiento de RILes
6
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
7
Combustibles derivados de petróleo
• Contribuyen en un 90% al calentamiento global (reporte IPCC)
• Son agotables
• Aumentan en precio.
8
Combustibles derivados del petróleo
$/Ton Petróleo
0
50.000
100.000
150.000
200.000
250.000
300.000
350.000
feb-
00
ago-
00
feb-
01
ago-
01
feb-
02
ago-
02
feb-
03
ago-
03
feb-
04
ago-
04
feb-
05
ago-
05
feb-
06
ago-
06
feb-
07
ago-
07
feb-
08
Pes
os
Fuente: Historial de precios de compra. CCU Planta Temuco
A nivel corporativo
9
Utilización de biogás
Objetivo:
Analizar la factibilidad técnica y económica de utilizar el biogás generado en reactores anaerobios, en las calderas de la Planta Temuco.
Fuente: Vista aérea Sector Suministros y Riles CCU Temuco. Google Earth v4.3. 25-05-2008
10
Sistema de recuperación de biogás
Propuesta para un sistema de transporte de biogás
Evaluación económica del proyecto
• Equipos principales de una instalación de biogás
• Quemadores de las calderas y modificaciones
• Diagrama de piping & equipos
• Inversión inicial
• Flujo de caja
Fuente: Registro fotográfico de elaboración propia
11
Comportamiento actual del sistema
- Con precio de Kg de petróleo FO#6 el ahorro de 2009 a fecha es: MM$ 58,5
- Equivalente al 8,9 % del gasto energético de la planta.
2009Volúmen de residuo m3
Eficiencia remoción
%
Biogás en caldera
[m3]
Energía de Biogás [Kcal]
Equivalencia Petróleo
[kg]Enero 25.922 92 31.104 222.689.088 20.443Febrero 22.114 92 23.046 164.997.837 15.147Marzo 24.390 90 24.186 173.159.667 15.896Abril 15.902 93 17.371 124.367.675 11.417Mayo 19.367 91 17.402 124.589.619 11.438Junio 20.170 91 17.442 124.875.999 11.464Julio 13.286 89 12.150 86.987.925 7.986Agosto 22.405 92 17.538 125.563.311 11.527Septiembre 25.734 91 31.152 223.032.744 20.475Octubre 14.271 92 11.865 84.947.468 7.798Noviembre 18.508 91 18.281 130.882.820 12.015
Utilización de Desechos Industriales en la Generación de EnergíaCaso CCU
Compañía Cervecerías UnidasPlanta Temuco
2009
13
2006 Dias Caudal
Afluente [m3/mes]
DQO Afluente [mg/L]
DQO Efluente [mg/L]
DQO Removida
[mg/L]
VCO [KgDQO/m3/
día]
Biogás producido [m3/mes]
Energía generada por Biogas [kcal]
FO6 equivalente
[kg]
Gasto FO6 [$]
Precio FO6 [$/kg]
Ahorro Equivalente
[$]
% Equ. Ahorro
Enero 31 43.197 1.963 140 1.823 2,0 40.955 293.216.749 26.918 63.031.431 212,86 5.729.684 9,1%Febrero 28 45.124 2.139 142 1.997 2,5 46.858 335.481.437 30.798 63.074.512 214,85 6.616.806 10,5%Marzo 31 40.624 1.753 132 1.621 1,7 34.252 245.224.682 22.512 50.875.889 228,95 5.154.245 10,1%Abril 30 32.733 1.710 120 1.590 1,3 27.060 193.739.595 17.786 41.900.710 216,53 3.851.136 9,2%Mayo 31 32.603 2.155 136 2.019 1,6 34.236 245.109.084 22.502 37.235.589 196,44 4.420.245 11,9%Junio 30 29.061 1.571 125 1.446 1,1 21.849 156.427.866 14.360 31.313.879 191,92 2.756.067 8,8%Julio 31 32.371 2.060 152 1.908 1,6 32.120 229.965.424 21.111 46.576.224 223,42 4.716.741 10,1%Agosto 31 33.978 2.366 163 2.204 1,9 38.937 278.770.953 25.592 51.983.513 240,10 6.144.516 11,8%Septiembre 30 37.089 2.418 185 2.233 2,2 43.059 308.278.715 28.301 54.726.537 244,39 6.916.395 12,6%Octubre 31 39.192 2.475 184 2.291 2,3 46.699 334.344.780 30.694 66.444.700 232,25 7.128.677 10,7%Noviembre 30 38.391 2.707 192 2.514 2,5 50.193 359.353.928 32.989 61.771.942 210,69 6.950.515 11,3%Diciembre 31 44.616 2.710 255 2.456 2,8 56.975 407.909.622 37.447 62.292.549 177,70 6.654.493 10,7%
Total 365 448.979 2.169 160 2.009 1,9 468.936 3.357.348.390 308.212 631.227.475 215,84 66.525.109 10,5%
Enero 31 44.629 2.280 266 2.013 2,4 46.724 334.517.774 30.709 61.979.570 187,30 5.751.887 9,3%Febrero 28 41.397 2.187 275 1.912 2,3 41.152 294.625.729 27.047 55.966.113 176,30 4.768.418 8,5%Marzo 31 41.100 2.196 244 1.952 2,1 41.719 298.684.928 27.420 48.490.396 174,70 4.790.390 9,9%Abril 30 36.048 1.768 200 1.568 1,5 29.393 210.441.152 19.319 39.006.807 180,45 3.486.087 8,9%Mayo 31 31.122 2.307 223 2.083 1,7 33.717 241.393.847 22.160 40.365.366 187,32 4.151.170 10,3%Junio 30 26.799 2.296 231 2.065 1,5 28.774 206.004.690 18.912 30.319.068 201,47 3.810.113 12,6%Julio 31 32.664 1.978 197 1.782 1,5 30.264 216.674.557 19.891 42.845.049 215,87 4.293.954 10,0%Agosto 31 34.981 2.161 189 1.972 1,8 35.877 256.861.062 23.580 48.733.172 217,69 5.133.098 10,5%Septiembre 30 34.827 2.378 195 2.183 2,0 39.533 283.036.935 25.983 56.482.579 219,60 5.705.875 10,1%Octubre 31 32.401 2.167 220 1.947 1,6 32.807 234.881.110 21.563 49.414.956 220,49 4.754.422 9,6%Noviembre 30 36.231 1.790 226 1.563 1,6 29.450 210.844.654 19.356 68.804.000 229,12 4.434.794 6,4%Diciembre 31 42.605 2.523 263 2.261 2,5 50.084 358.576.193 32.918 92.937.138 278,40 9.164.517 9,9%
Total 365 434.804 2.169 227 1.942 1,9 439.031 3.143.244.285 288.556 635.344.214 207,39 59.844.587 9,4%
2006
2007
Análisis del comportamiento histórico del reactor anaerobio (UASB)
Tablas para evaluación
14
Análisis del comportamiento histórico del reactor anaerobio (UASB)
Dias Caudal
Afluente [m3/mes]
DQO Afluente [mg/L]
DQO Efluente [mg/L]
DQO Removida
[mg/L]
VCO [KgDQO/m3/
día]
Biogás producido [m3/mes]
Energía generada por Biogas [kcal]
FO6 equivalente
[kg]
Gasto FO6 [$]
Precio FO6 [$/kg]
Ahorro Equivalente
[$]
% Equ. Ahorro
Enero 31 42.609 3.240 296 2.944 3,2 65.233 467.036.831 42.875 91.884.336 295,65 12.675.879 13,8%Febrero 29 42.055 2.816 273 2.543 3,0 55.607 398.116.923 36.548 84.495.247 293,02 10.709.283 12,7%Marzo 31 37.295 2.936 261 2.675 2,6 51.878 371.419.439 34.097 79.829.634 298,97 10.193.832 12,8%Abril 30 32.345 3.042 236 2.806 2,4 47.197 337.906.583 31.021 68.125.952 301,74 9.360.133 13,7%Mayo 31 35.364 2.495 230 2.264 2,1 41.642 298.138.393 27.370 71.357.851 343,41 9.399.037 13,2%Junio 30 27.371 3.106 254 2.852 2,0 40.593 290.626.639 26.680 48.075.728 306,56 8.178.968 17,0%Julio 31 31.867 2.677 216 2.460 2,0 40.772 291.910.521 26.798 62.819.138 308,74 8.273.566 13,2%Agosto 31 33.790 2.924 207 2.716 2,3 47.727 341.700.896 31.369 68.673.290 311,88 9.783.379 14,2%Septiembre 30 35.239 3.217 214 3.003 2,7 55.024 393.943.097 36.165 75.651.089 314,47 11.372.575 15,0%Octubre 31 35.081 2.932 242 2.690 2,4 49.073 351.340.348 32.254 80.868.922 317,01 10.224.783 12,6%Noviembre 30 36.565 2.421 249 2.172 2,1 41.301 295.697.377 27.146 92.504.473 311,73 8.462.122 9,1%Diciembre 31 42.738 3.414 289 3.125 3,4 69.452 497.238.427 45.648 107.022.193 312,77 14.276.961 13,3%
total 366 432.319 2.935 247 2.688 2,5 604.195 4.325.732.568 397.111 931.307.854 309,66 122.969.829 13,2%
2008
Prod PPTO [hL]
Dias Caudal
Afluente [m3/año]
DQO Afluente [mg/L]
DQO Efluente [mg/L]
DQO Removida
[mg/L]
Eficiencia Remoción
%
VCO [KgDQO/m
3/día]
Biogás producido [m3/año]
Energía generada por 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
15
Propuesta para un sistema de transporte de biogás
Principales equipos de una instalación de biogás
Se tiene dos opciones de transporte
Extracción e inyección directa
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
16
Gasómetro
Propuesta para un sistema de transporte de biogás
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)
Biogás
Aire
Aire Aire
Biogás entrada Biogás salida
Esquema de funcionamiento de un gasómetro
17
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
18
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
19
Propuesta para un sistema de transporte de biogás
Cámaras de purga
Permite retener el agua que se acumula en las tuberías
Arrestallamas
Su función es impedir la evolución de una llama
al interior de la tubería de biogás
Fuente: Registro fotográfico de elaboración propia
Esquema de funcionamiento de una cámara de purga
20
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
21
Propuesta para un sistema de transporte de biogás
Diagrama de piping & equipos
Desde UASB
Quemador 1
Quemador 1
A
B
C
D
Simbología
A
BCD
TP
MS
MS
TPMS
TPTT
TT
AIT01
AIT01
IF
IF
Entrada de biogás
Salida a antorcha
Salida a Caldera 1
Salida a Caldera 2
Gasómetro
Soplador de aire
Soplador de biogás
Conexión flexible
Arrestallama
Válvula de bola
Purgador
Manómetro:Simple (MS)Transmisor(TP)
Transmisor de temperatura
Analizador de gas
Indicador de flujo
Válvula mariposa
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
Revisión N°1
ALV01
22
Evaluación económica del proyecto
Inversión Inicial
Se solicita cotización a una empresa consultora, los valores son los siguientesINGENIERIA $ 7.178.000
Proceso $ 628.000
Mecánica $ 2.750.000
Civil $ 1.000.000
Eléctrico $ 2.800.000
EQUIPOS & PIPING $ 79.980.360
Equipos grandes $ 63.734.360
· Gasómetro DMS3-780 m3 (Stgo) $ 51.811.240
· Sopladores biogás con retención y filtro $ 11.923.120
Equipos y accesorios seguridad $ 5.108.000
Valvulas $ 1.050.000
Instrumentos $ 4.280.000
Cañerías&Fittings $ 5.808.000
INSTALACIONES DE FAENA $ 10.975.000
Oficina para personal técnico $ 750.000
Bodegas para materiales y herramientas $ 1.150.000Servicios higiénicos para obreros ypersonal $ 875.000
Personal ITO $ 8.200.000
23
Evaluación económica del proyecto
Inversión InicialOBRAS CIVILES $ 11.345.840Movimientos de tierra $ 2.694.610
OO.CC $ 5.651.230
Obras Mecánicas $ 3.000.000
MONTAJE $ 13.400.000Montaje mecánico $ 8.100.000
Montaje eléctrico $ 5.300.000
PUESTA EN MARCHA $ 4.800.000
Zona Calderas $ 1.800.000
Zona Gasómetro $ 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
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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
Inversión inicial -165.982.960
Maquinarias/Equipo -118.284.120
Obras Civiles -22.320.840
Ingenieria y puesta en marcha -25.378.000
Depreciación -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
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 -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
Energía Térmica 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 -8.014.440 -8.254.873 -8.502.519 -8.757.595 -9.020.322 -9.290.932 -9.569.660 -9.856.750
Resultado antes de Impuestos -165.982.960 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 -21.749.211 -21.838.681 -30.356.716 -33.698.013 -33.329.293 -44.556.749 -45.892.141
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
Flujo de caja Neto -165.982.960 100.219.504 101.449.952 132.225.375 131.847.997 132.284.824 173.872.876 166.242.580 164.442.361 219.258.763 225.778.615
VAN $ 703.377.881
TIR 69%
