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1. EFICIENCIA ENERGÉTICA Y USO RACIONAL DE LA ENERGIA EN EL MARCO DEL PROGRAMA DE PRODUCCION MAS LIMPIA DEL AREA METROPOLITANA DEL VALLE DE ABURRA www.metropol.gov.co

2. Módulo 6: Energía, economía y medio ambiente

3. Objetivos • Analizar la relación energía y economía, particularmente en los procesos industriales • Analizar las interacciones entre los sistemas energético y el ambiente, teniendo como referencia los procesos industriales

4. Contenido • Importancia de la energía en el desarrollo histórico de la humanidad • Formas en que se incorpora la energía en la economía y la sociedad • La energía en los procesos industriales • Energía y economía • Energía y ambiente

5. Importancia de la energía en el desarrollo histórico de la humanidad • Existe correlación directa entre la energía y el crecimiento económico y calidad de vida de una sociedad. • Su acceso se constituye en un factor de equidad social. • Elemento dinamizador de la geopolítica mundial. • Su examen ha motivado importantes desarrollos científicos y tecnológicos. • Referente ineludible cuando se plantea el tema del desarrollo sostenible.

6. Visión sistémica de la energía

7. Formas en que se incorpora la energía en la economía y la sociedad • Energía primaria • Energía secundaria • Energía final • Energía útil

8. Energía primaria: Son aquellas energías provistas por la naturaleza, ya sea en forma directa, como la hidráulica, eólica y solar, o después de atravesar un´proceso minero, como el petróleo crudo, el gas natural, el carbón mineral, los minerales fisionables y la geoenergía, o a través de la fotosíntesis, como es el caso de la leña y los otros combustibles vegetales y de origen animal. • Energía secundaria: Son aquellos productos energéticos resultantes de los diferentes centros de transformación, que tienen como destino los diversos sectores de consumo y eventualmente otro centro de transformación.

9. Energías primarias Combustible nuclear: uranio

10. Energía disponible en fósiles y biomasa

11. Combustibles fósiles y paradigmas de conversión energética • Combustión → liberación de calor → conversión a otras formas de energía. • Conversión directa de la energía química de un combustible a electricidad y calor: de la era del fuego a la era de la electroquímica.

12. Paradigma basado en la combustión

13. Energía final: Es la energía transformada, de tal manera que ya se encuentra disponible para un servicio especifico. • Energía útil: Es la forma que adquiere la energía al momento de utilizarse durante un proceso determinado, iluminación, locomoción, tracción, refrigeración, calentamiento, etc..

14. Configuración de los sistemas energéticos Cadena Energética

15. Canasta energética nacionalConsumo final por fuente Fuente UPME

16. Canasta energética nacionalConsumo por sectores Fuente UPME

17. Consumo Final Sector Industrial Principales Ramas (2003) Tomado de “OFERTA Y DEMANDA DE ENERGÍAEN EL SECTOR INDUSTRIAL”, II Conferencia Internacional Expoenergia Bogotá Septiembre de 2004. Ismael A. Concha P. - UPME

18. Formas en que se incorpora la energía en la economía y la sociedad: otros conceptos • Fuentes renovables de energía: Son las fuentes naturales de energía que por su propia condición y característica se renuevan permanentemente como producto de los ciclos normales de la naturaleza. Comúnmente, se aceptan como fuentes renovables de energía las siguientes: solar, eólica, hídrica, geotérmica y biomasa. • Fuentes no renovables de energía: Son aquellos productos de ciclos naturales antiguos, que tienen una existencia limitada, y no se renuevan dentro del lapso de tiempo aceptable para ser aprovechada permanentemente por la humanidad. Normalmente se aceptan como fuentes no renovables de energía al petróleo, el gas y el carbón.

19. Formas en que se incorpora la energía en la economía y la sociedad: otros conceptos • Fuentes no convencionales de energía : Son aquellas fuentes de energía disponibles a nivel mundial que son ambientalmente sostenibles, pero que en el país no son empleadas o son utilizadas de manera marginal y no se comercializan ampliamente. Estas fuentes pueden ser renovables o no renovables. • Fuentes alternas de energía: Se entenderá como energía alternativa las fuentes no convencionales de energía y las fuentes renovables de energía.

20. Energía y procesos industriales

21. Tipos de energía final en procesos industriales: Energía mecánica rotacional • ElectricidadIluminación Sistemas computacionales Generación de calor Proceso de alta temperatura • CalorGeneración de frío Procesos de baja temperatura Inducción Efecto Joule Secado Calentamiento H2O

22. Procesos típicos consumidores de energía en la industria • Accionamiento de motores eléctricos. • Iluminación. • Procesamiento y almacenamiento de la información. • Calentamiento de materiales. • Generación de vapor. • Calentamiento de fluidos térmicos. • Fusión de materiales. • Generación de frío. • Secado. • Acondicionamiento de aire.

23. Perfil energético en la industria • Muestra la relación de la utilización del calor y la electricidad en los procesos de una industria en función del tiempo. • Permite identificar si una industria es intensiva en calor o electricidad. • Permite identificar las posibilidades de sustitución entre el calor y la electricidad. • Permite identificar las posibilidades de utilizar sistemas de cogeneración o trigeneración.

24. Representación de un perfil energético

25. Algunos perfiles energéticos en el Valle de Aburrá

26. Caso 1: Industria Textil - Acabado Diagrama de procesos E.E.(Iluminación, Fuerza motriz) E.E.(Iluminación, Fuerza motriz) E.E.(Iluminación) ALMACENAMIENTO M.P. TEÑIDO Y LAVADO EXPRIMIDO Agua Carbón (Vapor) E.E.(Iluminación, Fuerza motriz) E.E.(Iluminación, Fuerza motriz) E.E.(Iluminación, Fuerza motriz, AC) ESTAMPADO SECADO CENTRIFUGADO Gas Natural (Vapor) Carbón (Vapor) Carbón (Vapor) Gas Natural (Aceite Térmico) E.E.(Iluminación, Fuerza motriz) Carbón (Vapor) E.E.(Iluminación, Fuerza motriz) E.E.(Iluminación, Fuerza motriz) SECADO TERMOFIJADO ACABADOS ESPECIALES Gas Natural (Productos de combustión) E.E.(Iluminación) ALMACENAMIENTO Y DESPACHO

27. Caso 1: Industria Textil - Acabado Consumo de energía mensual

28. Caso 1: Industria Textil - Acabado Relación Energía Térmica (ET) a Energía Eléctrica (EE)

29. Caso 2: Industria Textil - Confecciones Diagrama de proceso E.E. (Iluminación, motores, AC) E.E. (Iluminación) E.E. (Iluminación, motores, AC) E.E. (Iluminación) Almacenamiento de M.P. Extendido Trazo y Corte Revisión de Tela Confección E.E. (Iluminación, motores, AC) E.E. (Iluminación, motores, AC) Colocación de Cremalleras Colocación de Accesorios Colocación de Botones E.E. (Iluminación, motores, AC) E.E. (Iluminación, AC) Control de Calidad E.E. (Iluminación, motores, AC) ET (GN)

30. Caso 2: Industria Textil - Confecciones Consumo de energía mensual

31. Caso 2: Industria Textil - Confecciones Relación Energía Térmica (ET) a Energía Eléctrica (EE)

32. Alimentos y bebidas Tomado de la revista “Applied Thermal Engineering” 26 (2006) 2079-2086 pg 2080. Department of Mechanical Engineering San Diego State University

33. Intensidad energética y relación T/E por SIC en California Intensidad energética (kWh/$1000) Relación T/E Tomado de la revista “Applied Thermal Engineering” 26 (2006) 2079-2086 pg 2080. Department of Mechanical Engineering San Diego State University

34. Intensidad energética (kWh/$1000) Relación T/E Curado Pintura Curado Cocción Secado Enfriado Moldeado Extrusión Mezclado Horneado Soldadura Prensado Fundición Soldadura Impresión Bondeado Sinterizado Galvanizado Rectificado Maquinado Laminación Incineración Ensamblado Inyección y moldeado Prensado, troquelado Tratamientos térmicos Relación T/E e Intensidad energética por proceso Tomado de la revista “Applied Thermal Engineering” 26 (2006) 2079-2086 pg 2081. Department of Mechanical Engineering San Diego State University

35. Relación entre el calor y la electricidad en la industria del cemento

36. Clasificación según la temperatura del proceso • Baja temperatura: • Calentamiento de líquidos industriales y producción de agua caliente: 45 – 100ºC. • Calentamiento de aire para secado industrial: 70 – 120ºC. • Alta temperatura: • Fusión de metales: 232ºC, 657ºC, 1083ºC, 1530ºC. • Forja: 1000ºC. • Tratamientos térmicos: 450ºC, 600ºC, 900ºC, 1000ºC. • Procesos cerámicos: 1110 – 1370ºC • Producción de cemento: 1400 °C • Fusión de vidrio: 1500 °C

37. Parámetros para el manejo de la energía en la industria • Intensidad energética • Factor de carga o utilización de los procesos • Relación calor – electricidad Nuevos criterios de clasificación de las industrias del SIC POEIC SIC: Standard Industrial Classification POEIC: Process Oriented Energy Intensity Classification

38. Potencia de RCD (termias/año) Relación T/E Secado Extrusión Rectificado Laminación Fundición Galvanizado Curado Incineración Mezclado Proceso Intensidad energética (kWh/$1000) Reducción porcentual del factor de carga Secado Extrusión Rectificado Laminación Fundición Galvanizado Curado Incineración Mezclado Proceso Tomado de la revista “Applied Thermal Engineering” 26 (2006) 2079-2086 pg 2082. Department of Mechanical Engineering San Diego State University

39. Energía y economía

40. Energía y economía: categorías básicas para entender su relación. • Intensidad energética. • Impacto de la energía en la competitividad industrial • Energía en la función de producción. • La energía en los costos de producción • Funciones de demanda de energía.

41. Intensidad energética en términos macroeconómico

42. La intensidad energética de un país depende de: • Nivel de crecimiento de la economía. • Tecnología utilizada en los diferentes eslabones de la cadena energética. • Estructura productiva: - Industria con alta intensidad sectorial. - Transporte masivo vs. individual. • Comportamiento de los usuarios en materia de: calefacción, climatización, grado de informatización y automatización. • Situación geográfica y climatológica.

44. Conceptos para la valorización económica de la producción de una industria Volumen de producto (Q). Denota la cantidad física de producto, generalmente dado en toneladas. Valor de venta. Es el valor comercial del producto en moneda corriente dividido por un índice de precio Valor de venta del producto en moneda constante Valor de venta del producto en moneda corriente Indice de precio

45. Valor de producción. En moneda constante es el de la cantidad física de producto por precio unitario en moneda corriente, dividido por el índice de precio Valor de la producción en moneda constante Cantidad física de producto Precio unitario en moneda corriente Indice de precio Valor agregado. Es el valor comercial de la producción menos los costos variables, dividido por el índice de precio Valor agregado en moneda constante Valor de venta de la producción en moneda corriente Costos variables en moneda corriente Indice de precio

46. Intensidad energética en procesos industriales Energía (E) Productos (Outpat: O) Materiales (m) Dada una medida de la energía (E) que entra al proceso y una medida del producto obtenido (O), la intensidad energética (I) se define: I :en unidad de energía : KJ, Btu, kwh, Kcal E :es la energía total que usa el proceso La unidad del Output puede estar dada en: - En un indicador económico: valor agregado, valor comercial y valor de la producción - En un indicador físico: peso del producto, unidades de producto y otras Fuerza laboral (L)

47. Indicador económico: f (Valor de producción o el valor agregado) Indicador físico de intensidad energética (Phisical Energy Intensity: PEI) Si

48. Intensidades energéticas en términos económicos SEC promedio anual en las PyMES en Indonesia, 1996 Intensidad energética de algunos sectores industriales pequeños de Indonesia, 1993

49. Relación entre la intensidad energética y la eficiencia técnica de un proceso • La energía útil necesaria para transformar un material depende de la naturaleza física, química y mecánica. • Debido a que en toda transformación energética, ocurre degradación de energía, se requiere una cantidad de energía mayor que la útil • Dadas las características del bien a producir, la energía total (E) depende de la eficiencia de conversión energética del proceso o equipo usado: E e Eu

50. Intensidad energética en función de la eficiencia - Dadas las características y cantidad del bien a producir (Eu y O son constantes)