Optimización Energética y Operacional en una Planta Láctea con Vapor y Condensado

Aquí te presentamos un caso de aplicación, donde exploramos cómo la implementación de soluciones innovadoras, como bombas-purgador automáticas y sistemas de control avanzados, ayudaron a transformar las operaciones de una planta de productos lácteos.

Descubre cómo estas mejoras no sólo resolvieron problemas críticos, sino que también generaron ahorros anuales de $22,000, con un periodo de amortización de sólo dos años.

Sigue leyendo para conocer los retos, las soluciones implementadas y los resultados alcanzados en este inspirador ejemplo de optimización industrial.

Situación

Una destacada empresa láctea ubicada en Carolina del Norte, Estados Unidos, operaba como una instalación de mediana escala especializada en la producción de leche pasteurizada, helados y otros productos lácteos derivados. La planta estaba diseñada inicialmente para gestionar una capacidad limitada, pero con el tiempo experimentó un crecimiento significativo en sus volúmenes de producción debido al aumento de la demanda en el mercado regional.

Este crecimiento exponencial fue un motor de éxito para la empresa, pero también puso en evidencia limitaciones importantes en los procesos operativos. Con una única caldera para suministrar vapor a todas las aplicaciones críticas (incluyendo pasteurización, sistemas de limpieza en sitio (CIP) y otros procesos térmicos), la planta enfrentaba problemas relacionados con el control de costos y la sostenibilidad operativa.

Las características demográficas y de mercado de la empresa también desempeñaron un papel importante. Al operar en un entorno competitivo en Carolina del Norte, donde la eficiencia y la sostenibilidad son factores clave para mantener la rentabilidad, la empresa identificó que sus sistemas de vapor y condensado no eran óptimos y requerían mejoras significativas.

Problemas y retos

El principal desafío de la empresa era la creciente presión sobre su sistema de vapor, que había alcanzado su capacidad máxima debido al aumento de la producción. Esto resultó en una serie de problemas operativos:

• Costos excesivos: Los gastos en productos químicos para tratamiento de agua, combustible y consumo de agua de reposición se dispararon debido a la ineficiencia del sistema.
• Ineficiencia del sistema de condensado: Los sistemas de condensado dependían de bombas eléctricas que sufrían problemas de cavitación y no devolvían el condensado eficientemente a la caldera, lo que aumentaba el desperdicio de energía.
• Daños a los equipos: Los intercambiadores de calor utilizados en las aplicaciones de pasteurización y CIP sufrían daños frecuentes debido a un control deficiente de la temperatura y a una eliminación inadecuada del condensado.
• Estancamiento del proceso: Algunos intercambiadores de calor experimentaban «estancamientos» de condensado que interrumpían los ciclos de producción y limpieza, afectando la eficiencia general del proceso.

Estos problemas no solo representaban altos costos operativos, sino que también amenazaban con limitar la capacidad de producción futura y la capacidad de la planta para competir en el mercado.

Razones

Las razones que contribuían a estos problemas estaban relacionadas principalmente con el diseño y el estado de los sistemas existentes:

• Dependencia de una sola caldera: La planta utilizaba una única caldera que funcionaba cerca de su capacidad máxima, lo que no dejaba margen para manejar cargas adicionales sin comprometer el rendimiento.
• Sistemas de control obsoletos: Las válvulas solenoides de vapor operaban en un modo de encendido/apagado (on/off) que no permitía un control preciso de la temperatura, lo que contribuía al desgaste de los intercambiadores de calor.
• Purgadores de vapor ineficientes: Algunos purgadores de vapor no devolvían el condensado a la caldera, mientras que otras no podían manejar las altas temperaturas, lo que generaba pérdidas de energía y problemas de mantenimiento.
• Bajo rendimiento de las bombas eléctricas: Las bombas eléctricas utilizadas para el retorno de condensado eran insuficientes para manejar el flujo requerido y sufrían problemas frecuentes de cavitación y mantenimiento.

La combinación de estos factores creaba un sistema de vapor y condensado ineficiente, costoso y poco sostenible.

Capacidades técnicas

Para abordar los problemas identificados, era necesario implementar un enfoque técnico sólido que incluyera las siguientes capacidades:

• Diagnóstico completo del sistema: Realizar una auditoría detallada de los sistemas de vapor y condensado para identificar puntos de mejora y diseñar soluciones específicas.
• Capacidades de ingeniería personalizada: Desarrollar e instalar sistemas que se adapten a las necesidades únicas de la planta, como módulos de trampas de bombeo montados en skid.
• Soluciones de control avanzado: Reemplazar las válvulas solenoides de encendido/apagado por sistemas que permitan un control más preciso de la temperatura y el flujo de condensado.
• Sistemas de condensado robustos: Implementar trampas de bombeo capaces de manejar altas temperaturas y garantizar el retorno eficiente del condensado a la caldera.
• Minimización de interrupciones: Diseñar soluciones que se integren fácilmente en los procesos existentes sin afectar la operación continua de la planta.

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La solución

Spirax Sarco proporcionó e instaló una solución integral que abordó los problemas existentes en la planta:

1. Instalación de sistemas de bombas purgador automáticas (APT): Se reemplazaron las bombas eléctricas defectuosas con sistemas APT14 en los intercambiadores de calor de las aplicaciones de pasteurización y CIP. Estos sistemas aseguraron la eliminación eficiente del condensado y evitaron el estancamiento del proceso.
2. Configuración de módulos montados en skid: Los sistemas de  bombas purgador se instalaron como paquetes montados en skid, lo que simplificó la instalación y minimizó interrupciones en la producción.
3. Optimización del control de temperatura: Las válvulas solenoides de vapor on/off fueron reemplazadas por sistemas que permitieron un control más preciso de la temperatura, mejorando el rendimiento de los intercambiadores de calor.
4. Ampliación de la solución: Basándose en los beneficios iniciales, se instalaron sistemas similares en otras aplicaciones, como el lavador de cajas y los intercambiadores de calor para jugo de naranja y producción de leche, que también enfrentaban problemas de estancamiento e ineficiencia.

Resultados

La implementación de las soluciones propuestas generó resultados cuantificables y mejoras significativas en la operación de la planta:

• Ahorros energéticos: Se lograron ahorros anuales de $22,000 en las aplicaciones de pasteurización y CIP, debido a la reducción del consumo de energía y agua de reposición.
• Periodo de recuperación corto: El retorno de la inversión se estimó en aproximadamente dos años, haciendo que la solución fuera altamente rentable.
• Reducción de costos operativos: Se disminuyeron los gastos en mantenimiento y productos químicos para tratamiento de agua, gracias a la eficiencia mejorada del sistema.
• Mayor confiabilidad del sistema: Los problemas de cavitación y mantenimiento frecuentes de las bombas eléctricas se eliminaron, lo que redujo significativamente el tiempo de inactividad del proceso.
• Sostenibilidad mejorada: Al devolver el condensado a la caldera y reducir las emisiones de vapor flash, la planta mejoró su huella ambiental y avanzó hacia operaciones más sostenibles.
• Capacidad de expansión: La optimización del sistema de vapor permitió a la planta manejar mayores volúmenes de producción sin necesidad de invertir en una caldera adicional.

¿Quieres reducir costos, mejorar la eficiencia y aumentar la sostenibilidad de tu planta? Este caso de éxito demuestra cómo una planta láctea optimizó su sistema de vapor y condensado, resolviendo problemas críticos y logrando ahorros anuales de $22,000 con un periodo de recuperación de solo dos años.

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