El incremento continuo del costo de la canasta energética para las empresas de sectores como el Petroquímico, Refino, Industrial, Comercial, Educación, Salud, Hotelero, edificios de sectores oficiales, Edificios emblemáticos, entre otros, acompañados de cambios tecnológicos constantes, la alta competitividad propia de la globalización de los mercados hace necesaria una gestión energética óptima, que involucre un plan de eficiencia energética, con soluciones técnico-económicas adecuadas.
Soluciones integrales
De eficiencia energética
Helios Consulting S.A.S. brinda soluciones integrales de eficiencia energética, acordes a las necesidades de las empresas, tales como:
Estudios Energéticos
La clave de una gestión energética óptima en la organización es una ejecución sistemática, esto es, soportada por un sistema de gestión, y una ejecución integral, esto es, que tenga en cuenta todas las variables que influyen en el gasto energético. Las empresas deben valorar si se cuenta internamente con los recursos necesarios para llevar a cabo una gestión energética óptima. De no ser así, existe un sector cada vez más especializado en servicios de eficiencia energética que puede prestarle el apoyo necesario. El estudio consiste en la realización de un análisis de nivel básico. Obtenemos un diagnóstico generalizado acerca de los consumos más relevantes y que suponen un importante porcentaje en nuestro coste energético.
1. Calidad de la energía y optimización de sistemas energéticos
Identificamos los potenciales de ahorro en las áreas de alto impacto en el consumo energético de su empresa. Proveemos soluciones integrales de ahorro y eficiencia energética.
2. Asesoramiento energético
Para lograr gestionar de manera eficiente las instalaciones energéticas se hace imprescindible la creación de la figura del “ASESOR ENERGÉTICO”, encargado de velar por la eficiencia energética a través de actuaciones de mejora y mantenimiento de las instalaciones eléctricas, de alumbrado y térmicas y potenciando medidas de ahorro y eficiencia con la finalidad de una reducción de la facturación energética y una mejora medioambiental.
El asesor energético debe iniciar su trabajo después de la realización de un estudio energético previo* sobre la situación actualizada de consumo y coste energético del cliente, y sus principales acciones para esta oferta son:
I. Adecuaciones sobre tarifas energéticas eléctricas y térmicas.
II. Control y seguimiento de facturaciones energéticas.
III. Representación del cliente frente a terceros en materia energética.
IV. Información / formación especifica
V. Recomendaciones en eficiencia energética.
3. Optimización de potencia
- Optimización de potencia eléctrica de contratación
- Compensación de energía reactiva
- Beneficios para el cliente
- Analizador de redes
La gestión energética, es la mejor arma para mejorar la competitividad de una empresa, reducir sus gastos y mejorar sus balances. “La gestión energética es un ahorro”.
Desde Helios Consulting somos conscientes de la importancia de la eficiencia energética en las instalaciones y queremos ayudarle a reducir sus costes de factura eléctrica entre el 5%-10%.
Ahorro en las facturas eléctricas
Eliminación penalizaciones
Aumento de la intensidad de corriente
Aumento vida útil de los equipos
El correcto dimensionamiento del sistema eléctrico y del equipo
Reducción de temperaturas y caídas de tensión
Soluciones para un mejor aprovechamiento de energía y producción de electricidad
Helios Consulting de forma mancomunada con sus socios estratégicos, desarrolla e implanta soluciones energéticamente más eficientes que contribuyan a la generación de fuentes de ingresos adicionales o al ahorro energético para nuestros clientes, apoyando con ello el conseguir una mejora competitiva en su negocio principal.
Helios Consulting posibilita producir más electricidad y energía por cada recurso empleado, reciclando y usando al mismo tiempo lo que anteriormente se desperdiciaba, haciendo que una solución aplicada a un proceso lateral sea económicamente atractiva y contribuya a la competitividad del negocio principal.
Para ello, Helios Consulting ofrece una solución a medida, acorde con las necesidades reales de cada cliente, valorando diferentes alternativas que permitan obtener rentabilidades superiores a la media de su negocio, en breves espacios de tiempo.
Helios Consulting apoya al cliente de forma integral, en el desarrollo y valoración de estas alternativas realizando desde el primer análisis económico y viabilidad hasta la puesta en marcha de los equipos. Igualmente ofrece fórmulas para favorecer la inversión al cliente y/o reducir a cero los riesgos asociados al proceso de mejora.
Aprovechamiento del calor residual (HR)
Los elevados y crecientes costes energéticos, así como la necesidad de reducir las emisiones de CO2, han incrementado el interés por soluciones que minimicen las pérdidas energéticas y que posibiliten el aprovechamiento de calor residual.
Las aplicaciones directas son el aprovechamiento tanto del calor disipado en procesos de industrias intensivas en consumos de energía, como el aprovechamiento de gases de escape en motores y turbinas de grandes cogeneraciones, combustión de biomasa, procesos de secado, disponibilidad de agua caliente termal, geotermia, solar. En cualquier caso, procesos industriales, cogeneración, etc., en los que se produce más electricidad sin consumir más combustible. Por ejemplo, en plantas de cogeneración con turbinas de gas el rendimiento eléctrico puede elevarse a valores próximos al 50% utilizando una tecnología adecuada de recuperación de calor.
Tecnologías disponibles con Helios Consulting
Helios Consulting a través de sus socios estratégicos, pone a disposición de sus clientes servicios de ingeniería, gestión de compras, construcción y puesta en marcha.
Se cuenta con múltiples referencias de proyectos exitosamente realizados y por ello se puede ofrecer desde la ingeniería básica o conceptual hasta la ejecución y puesta en marcha de la más compleja de las instalaciones. Son especialmente relevantes nuestros diseños con:
Recuperaciones de calor con precalentadores de aire AITESA.
Instalaciones que aprovechan la energía térmica residual contenida en los humos a la salida de Hornos de proceso y Calderas para precalentar el aire de combustión. Son instalaciones muy robustas y fiables, con periodos de amortización cortos. Estos sistemas de recuperación de calor suponen la mejor forma de ahorro energético y reducción de emisiones.
Su principal equipo, el precalentador de aire, se fabrica con el tubo de fundición DEKA que actualmente es el más requerido por las grandes compañías petroquímicas.
Instalaciones que aprovechan el calor de los gases de escape de salida de Hornos, Turbinas de gas y Motores Alternativos, para producir vapor o sobrecalentar vapor, aceite térmico o agua.
Nuestras calderas son diseñadas a medida, y se ajustan a las necesidades del cliente como son: producción, implantación, utilización de gases limpios o sucios y con la posibilidad de instalación de equipos en áreas clasificadas.
Somos especialistas en Calderas acuotubulares con o sin post-combustión:
De circulación natural (con tubos verticales).
De circulación forzada (con tubos horizontales).
Y de calderas de aceite térmico para circuitos cerrados de baja presión y media presión. Nuestras calderas pueden llevar incorporados sistemas de limpiezas automáticos para gases sucios tales como rampas de lavado o sopladores de vapor o de aire comprimido que pueden utilizarse sin tener que parar la caldera. Realizamos un diseño optimizado para cada turbina, motor, incinerador u horno adaptando el diseño a las necesidades de vapor del cliente, pudiendo sobrecalentar vapor saturado de planta y generarlo a la vez. Podemos dar un servicio llave en mano incluyendo: Desgasificador, sistema de dosificación química, y todos los sistemas auxiliares que necesita la caldera.
Las partes principales de una caldera de recuperación de calor diseñados por AITESA son:
Calderín
Desgasificador
Vaporizador
Sobrecalentador
Calentadores de agua
Economizador
Recuperaciones de calor con precalentadores de aire AITESA.
- De etapa única y multietapa
- Rango Potencia: 500 kWe a 80 MW, RPM hasta 14,000
- Presión/Tª de entrada: hasta 950 psig (65 bar), hasta 900ºF (480ºC)
Unidades ORC (Organic Rankine Cycle) TURBODEN. De etapa única y multietapa
- Rango Potencia: 500 kWe a 10 MW.
Ahorro energético en Sector Refino
Acciones en refinerías para ahorro energético:
Diseño eficiente
Integración térmica de unidades de proceso
Optimización de trenes de intercambio de calor
Intercambio de calor aire/humos en hornos de proceso, calderas de recuperación, etc.
Suministramos hornos industriales y calderas de recuperación para la transmisión de calor de un determinado proceso en las refinerías. Los hornos y calderas suelen alcanzar eficiencias térmicas de 85%. Cada vez es más frecuente la incorporación de precalentadores de aire para enfriar los humos a temperaturas próximas a su punto de rocío llegando a alcanzar un 92% de eficiencia.
Sistemas de Cogeneración y Trigeneración
Cogeneración
Sistema de producción de calor y electricidad, de alta eficiencia. La eficiencia reside en el aprovechamiento del calor residual de un proceso de generación de electricidad para producir energía térmica útil (vapor, agua caliente, aceite térmico, agua fría para refrigeración, etc.). Por este motivo la cogeneración está ligada a un centro consumidor de esta energía térmica.
Si además se produce frío (hielo, agua fría, aire frío, por ejemplo) se llama trigeneración.
Ventajas de la cogeneración
- Al ser sistemas distribuidos, aporta disminución de pérdidas en el sistema eléctrico e inversiones en transporte y distribución. Aumento de la garantía de potencia y calidad del servicio eléctrico (seguridad de suministro).
- Disminución de los consumos de energía primaria,
- Disminución de las importaciones de combustible (ahorros en la balanza de pagos del país)
- Reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (herramienta para el cumplimiento del Protocolo de Kyoto)
- Aumento de la competitividad industrial y de la competencia en el sistema eléctrico.
- Promoción de pequeñas y medianas empresas de construcción y operación de plantas de cogeneración.
- Motivación por la investigación y desarrollo de sistemas energéticos eficientes.
- Reducción de la dependencia de las pequeñas y medianas industrias.
Tecnologías disponibles con Helios Consulting
- Motor Dresser-Rand / Guascor:
- Diésel: 395 – 1200 kWm, RPM 1500 – 1800
- Gas: 150 – 1350 kWm, RPM 1200, 1500, 1800
- Dual Fuel: 360 – 1100 kWm, RPM 1500, 1800
- Turbina de Gas Dresser-Rand / KG2-3G:
- Rango Potencia: 2,000 kwm, RPM 1500, 1800
- Tª gases de escape (ºC, ºF): 583, 1081
- Unidades de Micro-Mini cogeneración: ALTARE
- Rango Potencia: 30 kWe a 500 kWe
Cogeneración a pequeña escala para uso en sector terciario e industrial-ALTARE.
Integración
- Recuperación de calor de motor y primer intercooler a producción de agua caliente para procesos a través de intercambiador de placas.
- Gases de escape a generador de vapor con by-pass integrado.
- Aerorefrigeradores para garantizar refrigeración del motor si el consumo de agua caliente no basta y para el segundo intercooler.
Trigeneración
Interés
La demanda de refrigeración complementa a la demanda de calefacción – aumenta la demanda base.
La mayor demanda base permite instalar plantas mayores: más eficientes y baratas (coste específico).
Permite introducir cogeneración en edificios sin consumo relevante de ACS (Oficinas, comercios, etc…).
Producimos frío con calor residual: ahorramos energía y descargamos el sistema eléctrico en horas punta.
Instalaciones – Plantas de Cogeneración
Helios Consulting junto con sus socios estratégicos Aitesa-España y Altare-España, somos especialistas en diseño y suministro de Plantas de Cogeneración con motores de gas, motores diésel o turbinas de gas.
Plantas de Cogeneración con motores:
Estas plantas de cogeneración utilizan como combustible gas, gasóleo o fuel-oil. El sistema de recuperación térmica se diseña en función de los requisitos de la industria y en general se basan en la producción de vapor a baja presión, aceite térmico y en el aprovechamiento del circuito de alta temperatura del agua de refrigeración del motor.
Plantas de Cogeneración con turbinas de gas:
En las plantas de cogeneración con turbinas de gas se quema combustible en un turbogenerador produciendo energía mecánica que se transforma en energía eléctrica. Estas plantas con turbina de gas permiten una recuperación fácil del calor y son económicamente rentables. La caldera puede llevar incorporado un sistema de postcombustión para dar mayor flexibilidad en la producción de vapor.
Diseñamos, optimizamos y suministramos equipos para diferentes tipos de ciclos en plantas de cogeneración:
Ciclo simple (industrias químicas, alimentación, papeleras):
El sistema consta de una turbina de gas y una caldera de recuperación, generándose vapor directamente a la presión de utilización en la planta de proceso asociada a la cogeneración. Su aplicación es adecuada cuando las necesidades de vapor son importantes.
Ciclo combinado
Los gases de escape de la turbina atraviesan la caldera de recuperación, donde se produce vapor de alta presión. Este vapor se expande en una turbina de vapor produciendo una energía eléctrica adicional. El escape de la turbina será vapor de baja presión, que puede aprovecharse como tal o condensarse en un condensador presurizado, produciendo agua caliente o agua sobrecalentada, que será utilizada en la industria asociada. En este tipo de ciclo, si la demanda de calor disminuye, el vapor sobrante en el escape de la turbina puede condensarse, con lo que toda energía de los gases no se pierde, sino que al menos se produce una cierta cantidad de electricidad.
Trigeneración
Las plantas de Trigeneración generan conjuntamente calor, electricidad y frío.
Ciclos Orgánicos Rankine (ORC)
En Helios Consulting de la mano de nuestro socio estratégico Turboden-Italia especialista y desarrollador de esta tecnología ORC (Organic Rankine Cycle), presentamos esta alternativa como particularmente apropiada para aplicaciones de aprovechamiento de calor residual cuyo objeto sea el de producir electricidad. Estos sistemas son sencillos, fiables, silenciosos y tienen una fácil integración en instalaciones existentes, con un buen funcionamiento a cargas parciales, detalle este de gran trascendencia en comparación con los ciclos rankine tradicionales empleados en generación.
En términos económicos hay que añadir otras ventajas como la gratuidad del combustible, la larga duración de los equipos y los bajos costes de mantenimiento y operación, lo que contribuye a bajos periodos de retorno y altas rentabilidades.
Los sistemas ORC mejoran el rendimiento energético (REE) produciendo electricidad a partir de cualquier fuente de calor aprovechable como gases de escape en chimeneas, turbinas o motores, excedente de cogeneraciones existentes, combustión de biomasa, procesos de secado, disponibilidad de agua caliente termal, geotermia, solar. La electricidad producida por estos sistemas puede ser consumida directamente en las instalaciones a las que da servicio, independizando de la red al consumidor y aportando un ahorro económico.
Un Ciclo ORC funciona, al igual que un ciclo de refrigeración convencional, por medio de un proceso de evaporación simple que no produce ningún tipo de emisiones. El calor disponible (procedente de calor residual de proceso, gases escape, biomasa, fuentes geotérmicas, biogás, etc.) se utiliza en el evaporador del sistema ORC para calentar el fluido de trabajo. Cuando este fluido se ha vaporizado entra en el módulo de potencia y se expande en una turbina, cuyo eje hace funcionar un generador para producir electricidad. Es necesaria la acción de un condensador para devolver el fluido de trabajo a su fase líquida. Para impulsar el fluido de trabajo se emplea una bomba.
Las tecnologías ofrecidas son eficientes y robustas, que derivan en mayores periodos de amortización de los equipos ya que las partes mecánicas trabajan en condiciones favorables (bajas rpm y temperaturas). Se consigue el funcionamiento directo del generador eléctrico sin equipo de reducción y se emplea un fluido de trabajo que no sea corrosivo para las válvulas, los conductos o la turbina, y supone una mejora respecto a los sistemas de vapor convencionales porque su curva de rocío es menos crítica en la expansión.
Enfriamiento de Aire de Entrada a Turbina (TIAC)
El uso de turbinas a gas para generación eléctrica está muy extendido. Sin embargo, el principal inconveniente de las turbinas a gas es que la potencia se reduce cuando aumenta la temperatura ambiente.
El enfriamiento de aire de entrada a turbina (TIAC) es un grupo de tecnologías cuyo objetivo es enfriar el aire de admisión al compresor y como consecuencia aumentar la potencia generada por la turbina. Con el sistema ARANER TIAC (Turbine Inlet Air Coooling) el efecto negativo de las altas temperaturas se evita y la turbina tendrá una temperatura de entrada de aire constante (15ºC-ISO o incluso menor); se aumentará la potencia generada y se mantendrá constante a pesar de la temperatura exterior. De esta forma se producirá un beneficio económico directo de dos maneras: (a) aumentando la producción media anual de MW y (b) ahorrando en costes en comparación con la instalación de una turbina adicional o nueva.
Además, con la posibilidad de modificar en cualquier momento la temperatura de entrada al compresor, la potencia generada puede ser variada en función de las necesidades del cliente aumentando así la eficiencia de la planta.
Pero los sistemas de TIAC no sólo son la mejor solución para aumentar la potencia de la turbina sino también mejorar la eficiencia de la propia turbina de gas. Al mejorar la eficiencia, el sistema TIAC aumenta la potencia generada por litro de combustible, reduciendo el consumo de combustible y reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero.
Algunos de los beneficios más importantes del enfriamiento de aire de entrada a la turbina (TIAC) son:
Es posible refrigerar los elementos auxiliares de la planta (transformador, generador…)
Posibilidad de variar o mantener constante la temperatura de aire con el sistema Araner Adaptative Temperature (AAT)
Menor precio por MW generado en comparación con una nueva planta de potencia
Evita las variaciones de potencia generada producidas por condiciones ambientales cambiantes
Entrega e instalación de equipos más rápida que para una nueva planta de potencia
Posibilidad de obtener créditos de carbono debido a la disminución de las emisiones
Mejora de la eficiencia de hasta un 5%
Aumento de la potencia de la turbina entre un 10% y un 30%
Breve comparación entre tecnologías TIAC
Enfriamiento Evaportavio
Fogging
Enfriamiento con Chillers
Procesos Psicométricos:
El enfriamiento evaporativo y el fogging se denominan tecnologías mojadas porque consisten en agregar agua al aire de entrada de la turbina para aumentar la proporción de humedad y la humedad relativa. De esta manera, el aire se enfría en un proceso isoentálpico. La temperatura mínima del aire de entrada que se puede alcanzar está relacionada con las condiciones ambientales y la temperatura de bulbo húmedo. La temperatura mínima será unos pocos grados más alta que la temperatura ambiental de bulbo húmedo, dependiendo de la eficiencia del sistema.
En la tecnología de enfriamiento con chillers, se usan intercambiadores de calor de tubos y aletas para enfriar el aire por medio de agua fría. Sin embargo, no hay contacto directo entre el agua fría y el aire de entrada. Con esta tecnología no hay limitación en la temperatura mínima del aire de entrada a la turbina. En este caso no hay limitación en la temperatura de enfriamiento del aire, por lo que la potencia extra y la eficiencia será mayor.
Enfriamiento Evaporativo:
En el enfriamiento evaporativo, se introduce un panel humidificador en la caja de filtros de la turbina para añadir agua al aire de entrada. Este panel humidificador generalmente consiste en piezas de cartón o de plástico unidas por pegamento.
En el enfriamiento evaporativo, se introduce un panel humidificador en la caja de filtros de la turbina para añadir agua al aire de entrada. Este panel humidificador generalmente consiste en piezas de cartón o de plástico unidas por pegamento.
El principal problema de esta tecnología es la acumulación de contaminantes. Incluso a corto plazo, la suciedad del aire de entrada se mezcla con el panel humedecido creando una capa de barro que aumenta la caída de presión y que puede ser transportada por el flujo de aire hasta el compresor de la turbina. Este problema se magnifica especialmente cuando la turbina se coloca en un ambiente sucio o salado (áreas cercanas al mar). Los contaminantes del agua también se pueden acumular en el fondo de la caja de filtros como residuo.
Otra desventaja de esta tecnología es la baja robustez de los materiales. El pegamento utilizado para unir las partes del panel humidificador se deteriora generalmente debido a las características ácidas del agua desmineralizada utilizada. De esta manera, el panel humidificador necesita ser reemplazado muy a menudo aumentando los costes de operación y mantenimiento de esta solución.
Dependiendo de la disponibilidad de agua en el lugar, la gran cantidad de agua consumida por el enfriamiento evaporativo podría ser un obstáculo crucial para la implementación de esta tecnología.
Ventajas:
Bajo coste de capital y bajo tiempo de entrega
Desventajas:
- Alto consumo de agua
- Sustitución frecuente del panel humidificador
- Alta acumulación de incrustaciones y contaminantes
Fogging:
Los sistemas de niebla saturan de humedad el aire de la entrada a la turbina rociando gotitas muy finas del agua en la corriente de aire. La eficiencia del fogging es mayor que el enfriamiento evaporativo, lo que significa que las temperaturas del aire de entrada a la turbina son más bajas.
Sin embargo, rociar agua en el compresor de la turbina de gas no es una práctica recomendable. Incluso si las boquillas de nebulización están diseñadas apropiadamente y el agua está totalmente nebulizada a la salida de las boquillas, las gotas de agua se engrandecerán cuando entren en contacto con las paredes del conducto de entrada y podrán ser transportadas hacia el compresor.
Ventajas:
Bajo coste de capital y bajo tiempo de entrega
Desventajas:
- Alto consumo de agua
- Degradación de los álabes de la turbina
Enfriamiento con Chilling:
El enfriamiento con Chilling consiste en reducir la temperatura de flujo de aire de entrada a la turbina por medio de un refrigerante y un intercambiador de calor de tubos y aletas. De esta manera se evita el contacto directo entre el flujo de refrigerante y el aire de entrada a la turbina. Los intercambiadores de calor se colocarán después de los filtros, evitando problemas de ensuciamiento. El flujo de refrigerante será producido por un compresor o máquina de absorción.
Esta tecnología es la solución más robusta ya que en ningún momento se añade agua a la entrada de aire de la turbina. Además, la temperatura del aire se puede regular con total precisión con el fin de evitar condensación innecesaria.
Si se selecciona condensación seca para los chillers, el sistema no tendrá consumo de agua.
En cuanto a la operación y mantenimiento de los intercambiadores en la caja de filtro, no se requiere ningún tipo de mantenimiento. Las únicas actividades de operación y mantenimiento requeridas están relacionadas con los compresores y otros equipos rotativos y pueden ser realizadas fácilmente por el personal de mantenimiento disponible en la planta.
Ventajas:
- Mayor incremento adicional de la potencia y la eficiencia
- Solución robusta sin necesidad de inyección de agua
- Incremento de los periodos de mantenimiento y esperanza de vida de la turbina
- Opción con CERO consumo de agua
Desventajas:
Coste de capital medio-alto y tiempo de entrega medio
Comparación Financiera:
Caso Práctico: DEWA Jebel Ali Station
Tecnología de limpieza acústica (GMF)
Helios Consulting colabora con PYGMALION SL y GMF Components & Consulting SA para la introducción en el mercado Colombiano de los sistemas avanzados de limpieza acústica NIRAEUS.
Campos de aplicación y características
Proyectos de iluminación natural y artificial
Diseño y desarrollo de sistemas de iluminación profesional de alta eficiencia con aplicación de tecnologías de iluminación natural, artificial y sistemas automáticos de control.
Asesorías en comercialización de energía
Asesoría en negociación de compra de energía, buscando la mejor tarifa y condiciones del mercado.