fabricación de productos de panadería y pastas alimenticias

Fabricación de productos de panadería y pastas alimenticias

CNAE 10.7

Manual de eficiencia energética para pymes

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presentaciónManual de eficiencia energética para pymes

El IDAE, como miembro del patronato de la Fundación EOI, no puede menos que felicitar a la misma por la oportunidad en la edición del presente Manual de eficiencia energética para pymes. La volatilidad registrada por los precios energéticos durante buena parte del año pasado ha continuado también en 2008, y a ella se ha añadido una crisis fi nanciera mundial que afecta al conjunto de la economía. Por ello, la mejora de la eficiencia energética como instrumento de apoyo a la competitividad es básica en nuestro actual tejido industrial.

El tejido empresarial español cuenta con mayor presencia de las pequeñas y medianas empresas (pymes) que en la Unión Europea, ocupando al mis mo tiempo un mayor volumen de empleo: de un total de 3,3 millones de empresas, el 99,9% son pymes que representan el 82% del empleo em pre sarial. La economía españo-la es, por lo tanto, una economía de pymes, en la que, además, el tamaño medio empresarial es reducido: 6,6 trabajadores por empresa.

Si a esta situación habitual de las pymes españolas se añade la actual coyuntura económica, el resultado es un incremento en la fragilidad de este tipo de compañías. En este contexto, mejorar su nivel de innovación, tanto tecnológica como no tecnológica, su productividad y su competitividad se convierte en la estrategia apropiada que permitirá la persistencia y adaptación de nuestras pymes a los nuevos entornos y desafíos planteados por unos mercados cada día más globalizados.

La energía es un bien que incide directamente sobre el desarrollo de la sociedad. A su vez, el desarrollo cons-tituye un factor fundamental de seguridad, en tanto que aporta estabilidad, cohesión social y una mejor o peor posición estratégica. El sector industrial, en general, y las pymes, en particular, han venido mostrando históricamente un gran interés en la utilización efectiva de la energía. Baste decir que desde el comienzo de las primeras crisis energéticas, en la década de los años 70 del siglo pasado, el sector mejoró su intensidad energética en un 7%, gasificando sus suministros energéticos en detrimento de los productos petrolíferos, 55% del consumo industrial en 1973 frente al 11% en 2007, y, en menor medida, el carbón, 19% del consumo industrial en 1973 frente al 8% en 2007.

Pese a estas mejoras en los consumos energéticos, los primeros años del presente siglo muestran cierta sa-turación en lo que a incrementos de eficiencia energética se refiere. Si se añaden a la reciente evolución de la intensidad energética, prácticamente estabilizada desde el año 2000, la actual coyuntura económica y la alta volatilidad de los precios energéticos, se hace necesario incrementar las actuaciones que permitan continuar aumentando la eficiencia energética de las pymes.

Las mejoras de los procesos productivos, con la incorporación de tecnologías más eficientes y sostenibles, la renovación de equipamientos obsoletos y la adecuada gestión de los procesos y servicios productivos serán los ejes básicos de actuación que conducirán a una disminución de las intensidades energéticas.

presentaciónLa incorporación de estas actuaciones al mercado cuenta, desde las administraciones públicas, con un conjunto de herramientas específicas destinadas a ayudar a las pymes a mejorar su competitividad a través de un mejor, más racional y sostenible uso de la energía.

La Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España 2004-2012 (E4), aprobada por el Consejo de Ministros de 28 de noviembre de 2003, establece el marco de desarrollo para las actuaciones de eficiencia energética en el periodo 2004-2012. El desarrollo de la E4 se implementa a través de los planes de acción para el pasado pe-riodo 2005-2007 y el actualmente vigente 2008-2012, así como el Plan de Activación 2008-2011, recientemente aprobado por el Gobierno. En conjunto, la E4, sus planes de acción y el plan de activación tienen como objetivo lograr un ahorro energético, en términos de energía primaria, de cerca de 88 millones de toneladas equivalentes de petróleo, de las cuales al sector industrial le corresponden alrededor de 25. Para ello, el Plan de Acción 2008-2012 proveerá de unos incentivos públicos de 370 millones de euros, equivalentes a una intensidad de ayuda del 22%, a las inversiones para la mejora de la eficiencia energética que se realicen en el sector industrial, que se estima que alcancen un volumen de 1.671 millones de euros.

La incorporación de tecnologías renovables al mercado empresarial dispone de un instrumento adicional de apoyo: el Plan de Energías Renovables 2005-2010, aprobado por el Consejo de Ministros de 26 de agosto de 2005. Los usos térmicos finales de las pymes y empresas de comercio y servicios cuentan en este plan con un marco de apoyo a la diversificación energética sostenible a través, básicamente, de las tecnologías de biomasa térmica y solar térmica de baja temperatura.

Desde el prisma de la innovación tecnológica, el instrumento por excelencia es el Plan Nacional de I+D+i que tiene como objetivo, entre otros, situar España a la vanguardia del conocimiento, promoviendo un tejido empresarial altamente competitivo.

A las anteriores actuaciones y herramientas se añade el presente Manual de eficiencia energética para pymes, que deberá convertirse en una guía básica que oriente a las empresas sobre las posibles actuaciones energéticas existentes que les permitan mejorar sus productos y procesos, aumentando la competitividad de las mismas.

Es de agradecer la dedicación de la Fundación EOI y del Centro de Eficiencia Energética de Gas Natural Fenosa en la elaboración de este Manual de eficiencia energética para pymes que, estamos seguros, redundará en beneficio, no solo del tejido empresarial del país, sino también de la sociedad en su conjunto, posibilitando un consumo energético responsable y sostenible.


Contexto energético general e introducción a la situación sectorialíndice0. Introducción 6

1. Identificación de servicios, sistemas y equipos consumidores 6

1.1. Fabricación del pan y productos de bollería, pastelería y repostería 6

1.1.1. Proceso productivo 7

1.1.2. Consumo de energía 10

1.2. Fabricación de pastas alimenticias 13

1.3. Otros sistemas consumidores de energía 14

1.3.1. Sistema de iluminación 14

1.3.2. Sistema de climatización/ventilación y ACS 14

1.3.3. Sistema de aire comprimido 14

1.3.4. Sistema de producción de vapor 14

2. Ineficencia energética 15

2.1. Ineficiencias de la cadena productiva 15

2.1.1. Consumo excesivo en túneles de congelación 15

2.1.2. Combustión ineficiente en hornos de cocción 15

2.1.3. Generación de frío descentralizada 15

índice2.2. Servicios auxiliares 15




2.2.4. Sistema de producción de vapor 17

3. Mejoras tecnológicas y de gestión 18

3.1. Optimización de la cadena productiva 18

3.1.1. Buenas prácticas 18

3.1.2. Optimización de los procesos 19

3.2. Optimización del resto de sistemas y equipos consumidores de energía 20




3.2.4. Sistema de generación de vapor 25

4. Bibliografía 26


Fabricación de productos de panadería y pastas alimentariasCNAE 10.7

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Manual de eficiencia energética para pymes Fabricación de productos de panadería y pastas alimentarias (CNAE 10.7)

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0 Introducción

El presente manual sobre eficiencia energética en los sectores de la fabricación de pan y pastas alimenticias tiene como objetivos:

• Identificar los servicios, los sistemas y los equipos consumidores de energía típicos de este tipo de industrias.

• Mostrar las posibles ineficiencias desde un punto de vista energético.

• Proponer mejoras tecnológicas y de gestión que permitan reducir el consumo y el coste energético.

La presente guía incluye las industrias de fabricación del pan (incluyendo productos de bollería, pastelería y repostería) y de pastas alimenticias. Ambas tienen procesos productivos semejantes. Como se verá, al menos en las primeras etapas, ambos procesos son prácticamente análogos, apareciendo las divergen-cias en las etapas finales (conformado de las piezas, cocción, secado, etc.).

Se analiza inicialmente en detalle el caso de la industria panadera, incluyendo todas las fases del proceso, y se hace un desglose del consumo por sistema consumidor y fuente de energía, distinguiendo entre industrias con producción y sin producción de pan precocinado. Dada la similitud entre ambos procesos, para el caso de la industria de pastas alimenticias se identifican las pecu-liaridades del proceso productivo que difieren del de las panificadoras.

Dado que dichos procesos productivos y desgloses energéticos dependen en gran medida del nivel de producción, fundamentalmente, se ha preferido usar como modelo los procesos productivos de industrias de tamaño medio, al considerarse éstas como las más representativas.

Es necesario entender que, dada la enorme cantidad de productos que se fabrican en ambas industrias, tratar de analizar todos los procesos posibles invo-lucrados requeriría desarrollar una ingente cantidad de información. Dado el carácter introductorio y divulgativo del presente manual, ha sido necesario esquematizar dichos procesos sin poder profundizar demasiado en ninguno de ellos. A pesar de todo, como el lector podrá comprobar, se presta más aten-ción a aquellos procesos o sistemas cuyo consumo energético específico sea mayor, en los cuales se proponen mejoras que permitan un uso más racional de la energía sin afectar a la calidad del producto final.

1 Identificación de servicios, sistemas y equipos consumidores

1.1. Fabricación del pan y productos de bollería, pastelería y repostería

Se entiende por pan el producto resultante de la cocción de una masa obtenida por mezcla de harina de trigo, sal comestible y agua potable, fermentada por la adición de levaduras activas.

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Se consideran productos de bollería los preparados alimenticios que han sido elaborados con una masa de harinas comestibles fermentadas. Esta masa puede ser cocida o frita y puede llevar añadidos otros alimentos o complementos panarios, así como aditivos autorizados.

Finalmente, se entiende por productos de pastelería y repostería aquellos integrados fundamentalmente por harinas, féculas, azucares, grasas y otros productos alimentarios. En su elaboración puede estar incluida o no la fermentación. A su vez pueden ser dulces o salados.

Englobando, por simplicidad, la producción de bollería, pastelería y repostería en un mismo proceso, distin-guimos dos métodos productivos principales: proceso de fabricación de pan (tanto pan cocido como preco-cido) y proceso productivo de bollería, pastelería y repostería. Este último es bastante similar al de la elaboración del pan (al menos en las primeras etapas), estando las últimas fases del mismo generalmente poco mecanizadas.

1.1.1 Proceso productivo

El proceso de fabricación del pan se divide en una serie de etapas que se representan en el siguiente gráfico:

Se han representado únicamente los procesos funda-mentales, sin incluir los otros sistemas que lo apoyan: generadores de vapor y sistema de aire comprimido.

En este tipo de industria, al menos a nivel de la pequeña y mediana empresa, la producción no suele ser continua. Se suele dividir por turnos, por lo que los equipos se paran y arrancan diariamente. En cuanto a los horarios, estos son muy variables en función de la demanda existente.

El arranque de los distintos equipos habitualmente es secuencial. La instalación de vapor (generadores de vapor) es la primera generalmente en entrar en funcionamiento. Posteriormente, con el fin de que alcancen la temperatura de régimen, se conectan los hornos y las cámaras de fermen-tación. Finalmente, se conectan el resto de equipos necesa-rios para el proceso: amasadoras, formadoras, etc.

A continuación se describe de forma somera en qué consisten las etapas más importantes del proceso:

1.1.1.1. Fase I. Recepción, almacenamiento de las materias primas y pesado.

En la elaboración del pan intervienen los siguientes ingre-dientes fundamentales que han de ser almacenados previamente:

• Harina: materia prima principal. La harina es sumi-nistrada generalmente desde camiones y por medio

Figura 1. Esquema simplificado del proceso productivo de la fabricación de pan cocido y precocido.1

1 Recordar que debemos entender el proceso representado a continuación como orientativo.

AmasadoRecepción y almacenamiento

de materias primasRefinado Dividido Boleado Reposado Formado Fermentación

Peros nulput

Producto terminado

Expedición

Precocción

Expedición

Congelación

Cocción

Producto terminado

Cortado

Envasado

Expedición

Producto terminado

Cocción

Producto terminado

Expedición


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de un sistema de transporte (típicamente tornillos sin fin y elevadores de cangilones) es llevada hasta los silos de alimentación. Es común encontrar sistemas de agitación mecánicos en los mismos para evitar la formación de canales y puentes. El pesado es el siguiente paso, por el que la harina es transportada hasta la báscula para, después de ser pesada, verterse en los receptores/agitadores.

• Agua: dependiendo de la calidad de agua dispo-nible podrá requerirse un proceso de purificación como paso previo a su uso en el proceso produc-tivo. Como regla general, la purificación consiste en hacer pasar el agua por tres filtros distintos. En primer lugar se tiene que descalcificar. Una vez descalcificada, pasa por un segundo filtro donde se desioniza (eliminación de los iones) y, por último, llega al tercer filtro que está compuesto por un cilindro con una resina sintética, la cual actúa a manera de tampón de acidez para neutralizarla. Cuando el agua ha pasado por los tres filtros está desionizada y neutra, lista para su uso.

• Levaduras y sal: del mismo modo, se deberá hacer acopio de sal y levaduras se utilizan diversas especies de saccharomyces, particularmente el saccharomyces cerevisiae.

1.1.1.2. Fase II. Mezclado y amasado.

Los objetivos en esta fase son mezclar de forma homo-génea los ingredientes y desarrollar la estructura de la masa. Generalmente, se añaden, por cada 100 kg de harina, unos 35 kg - 50 kg de agua, 1,5 kg - 2,5 kg de sal y de 0,5 kg a 1,75 kg de levadura. En esta fase comienza la fermentación de la masa, por lo que se deberá prestar especial atención a las condiciones en las que esta se encuentra. Es nece-sario que la temperatura oscile entre los 24 ºC y 29 ºC y la humedad tiene que estar en torno al 75%.

Dependiendo de dónde se encuentre situada la fábrica, puede darse la circunstancia de que la temperatura del agua de red o, más importante, la temperatura de la harina del silo, sea excesivamente alta, lo cual impediría alcanzar esa temperatura objetivo en la mezcla. Es preciso por tanto disponer de un sistema de enfriamiento de agua (e incluso de producción de hielo) para alcanzar la temperatura de proceso en la mezcla. Se requiere, dadas las proporciones de agua con respecto a la cantidad de harina, enfriar agua

a una temperatura del orden de los 2 ºC. Este proceso se lleva a cabo generalmente por sistemas de refrigeración por compresión mecánica en etapas.2

El amasado se realiza en depósitos dotados de brazos que giran mecánicamente por accionamiento eléctrico. La masa continúa desarrollándose durante el reposo después del amasado en algunos procesos de panificación, mien-tras que en otros se consigue el desarrollo total de la masa ya en el amasado. Existen diferentes máquinas amasa-doras: máquinas de alta velocidad y espirales gemelas, de baja velocidad, continuas, etc.

1.1.1.3. Fase III. Dividido.

Con el fin de conseguir el tamaño y la forma de producto que deseamos, se debe, en primer lugar, dividir la masa obtenida en la amasadora en porciones individuales y, después, darles la forma adecuada para que sirva de base al producto final que queremos conseguir después de la fermentación y el horneado. La masa suele divi-dirse volumétricamente, o lo que es lo mismo, la masa se divide en porciones de un tamaño dado. Dos son las tecnologías más empleadas: llenar una cámara elimi-nando su exceso (divisoras de pistón) y empujar la masa a través de un orificio con una velocidad determinada y cortando porciones rectangulares de su extremo a inter-valos determinados (divisora de extrusión).

1.1.1.4. Fase IV. Boleado.

Es aquí donde se le da forma esférica a la masa previa-mente dividida y pesada en las divisoras. Se persigue dar a los pastones un exterior liso y seco y además una corteza relativamente continua alrededor del pastón. Se consigue, además, darle dureza y ordenar la orien-tación del gluten. Esto último nos facilitará las opera-ciones posteriores. Existen muchos tipos de boleadoras: cónicas, cilíndricas, recíprocas, etc.

1.1.1.5. Fase V. Reposo, laminado y moldeo final.

Una vez boleada la masa, ésta se introduce en los trenes de reposo. La razón por la que se le da reposo después de la división a las piezas es para conseguir recuperar la extensibilidad y conseguir la reagrupación del gluten, así como lograr que la parte exterior de la masa sea menos pegajosa. La duración del reposo depende del estado de la masa. Es importante tener en cuenta las propiedades

2 En circunstancias extremas (meses de verano) puede ser incluso necesario incorporar a la mezcla hielo. Éste, dependiendo de la cantidad requerida, puede producirse por medio de distintos sistemas.

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físicas de la masa (fuerza, tenacidad y temperatura de la masa), que a su vez dependen de las características de la harina utilizada. En la laminación se consigue extender la estructura alveolar y cerrar las burbujas relajadas y abiertas formadas en el reposo o primera fermentación. El moldeo final consiste en dar a la pieza su forma concreta y defini-tiva. Por ejemplo, forma de barra, lo que implica, después de laminar la masa, plegarla en forma de capas y unirlas posteriormente entre sí.

1.1.1.6. Fase VI. Fermentación.

El proceso de fermentación consiste en la degradación, por parte de las levaduras de los azúcares contenidos en la harina, en gas carbónico y alcohol, acompañados de ácidos. Esta parte se lleva a cabo en unas cámaras de fermentación, donde se deben dar las condiciones óptimas de temperatura y humedad.

1.1.1.7. Fase VII. Cocción.

En esta última etapa, la masa es conducida a los hornos para su cocción (los dos tipos de hornos empleados son de línea y rotativos). Dependiendo del tipo de proceso que se lleve a cabo, el resultante de la cocción es producto terminado (el cual se conduce al almacén de productos terminados) o pan precocinado que se conduce a los túneles de congelación y posteriormente a las cámaras.3

1.1.1.8. Fase VIII Enfriamiento y ultracongelación.

Se emplea en el caso de la producción de pan precocido. En el horno, las piezas se cuecen justo hasta el punto en que se fija la estructura del producto, sin dejar que la corteza

se coloree. Estos panes tienen un alto contenido de agua y la congelación evita la formación de mohos y detiene el proceso de envejecimiento. Este pan debe ultracongelarse en unos túneles de congelación (del orden de los –35 ºC) y posteriormente conservarlo en unas cámaras frigoríficas a –22 ºC hasta que es vendido. Normalmente, una buena práctica es modular la producción en función de la demanda para no sobrepasar los tres días de permanencia del pan en las cámaras.

El consumo de este sistema de producción supone aproximadamente los 2/3 del consumo eléctrico total.

El proceso productivo en la elaboración de bollería, paste-lería y repostería es, en esencia, bastante similar al de la producción de pan. Se detallan las etapas que lo forman brevemente a continuación:

1. Almacenamiento de las materias primas: éstas son principalmente harina, huevos, azúcar, aceite de girasol y manteca de cerdo.

2. Procesado de la masa: dependiendo de si se trata de masa u hoja, pasarán por una artesa de amasado o directamente a la mesa de trabajo.

3. Hornos: donde se cocina la masa previamente amasada o cortada, según el proceso.

4. Terminación del producto: dependiendo del mismo, puede ser necesario volver a manipu-larlo para introducirle natas, cremas, etc. Queda fuera del alcance de este manual la descripción detallada de esta fase.

3 Aunque las operaciones anteriores son en esencia iguales para ambos tipos de pan, sí es recomendable llevar a cabo algunas modificaciones en el proceso.


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5. Almacenamiento en cámaras de frío y distri-bución: dependiendo nuevamente del producto, estos pueden ser temporalmente almacenados en las cámaras de frío o puestos a disposición de los encargados de su transporte y distribu-ción a los distintos puntos de consumo.

1.1.2 Consumo de energía

Una panificadora/pastelería tipo consume fundamen-talmente dos tipos de suministros energéticos: electri-cidad y algún tipo de combustible fósil (gas natural o gasóleo).

En el caso de una panificadora con producción de productos precocinados y ultracongelados (tipo bake-off ), tendencia que progresivamente se está imponiendo en el sector, el consumo eléctrico puede llegar a tener un peso predomi-nante. En la siguiente gráfica se puede observar como, al aumentar el peso del producto precocinado con respecto al total de producto producido, el consumo eléctrico específico por kilogramo aumenta sustancialmente. Esto es debido al mayor consumo eléctrico en el sistema de frío industrial.

Figura 2. Ratio de consumo eléctrico por unidad de masa de pan producido para distintos porcentajes de producción de pan.

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

kWhcf/kg

Ratio total eléctrico (kWh/kg) Potencial (ratio total eléctrico [kWh/kg]) kWhcf= kWh de combustible fósil suministrado

10 20 30 40 50 60 70 80

% Precocinado sobre total

Fuente: Socoin.

Del mismo modo, al producir un mayor porcentaje de pan precocinado, se reduce el tiempo de cocción por unidad de masa en hornos. Esto produce un descenso

en el consumo de combustibles fósiles en hornos y generadores de vapor.

Figura 3. Ratio de consumo de combustibles fósiles por unidad de masa de pan producido para distintos por-centajes de producción de pan precocinado.

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,40

kWhcf/kg

Ratio total combustibles fósiles (kWh/kg) Potencial (ratio total combustibles fósiles [kWh/kg])

10 20 30 40 50 60 70 80

% Precocinado sobre total

1,20

Fuente: Socoin.

En términos económicos, en una panificadora con una producción media de un 60% de pan precocinado y un 40% de pan cocido, el peso de la electricidad en el coste energético total puede representar del orden del 60%. Esto es debido, en gran parte, al importante consumo del sistema de frío industrial, el cual puede suponer del orden del 65% de dicho consumo eléctrico.

Se analiza a continuación la distribución de consumos para cada uno de los sistemas consumidores de energía para el caso de una panificadora que combine la producción de pan cocido con la producción de pan precocinado.4 Este tipo de industria, como se ha comentado, es sin duda más representativo y será el que se describirá más detallada-mente. Sin embargo, finalmente se incluirán unas reseñas acerca del consumo en una industria tradicional en la que no se produzca pan precocinado con el fin de comprender las diferencias más significativas. La figura 4 representa la distribución de consumo eléctrico por sistema.

Obsérvese que el mayor consumidor de electricidad es el sistema de frío industrial, seguido por los equipos de proceso (boleadoras, hornos, amasadoras, etc.). Esta distribución puede variar fundamentalmente en función del porcentaje de producto precocinado que se produzca en relación con el producto total.

4 Los datos aportados son aproximados para una industria cuya producción de pan precocinado representa el 60% del total de la producción.

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Se representa a continuación el desglose de consumo para estos dos sistemas consumidores principales:

Figura 5. Desglose del consumo eléctrico en la fase de congelación de la masa precocida.

49%Túneles de

congelación

51%Cámaras deconservación

Fuente: Socoin.

El consumo eléctrico en frío industrial se distribuye en la misma proporción entre túneles de congelación y cámaras frigoríficas. Dentro de los equipos de proceso, podemos distinguir tres grandes subgrupos: maquinaria de procesos (equipos mecánicos como amasadoras, cintas transporta-doras, etc.), hornos y maquinaria de pastelería. Dado lo escasamente mecanizado que suele ser el proceso en

pastelería, el mayor consumidor es el subgrupo de hornos, seguido por la maquinaria de procesado.

Figura 6. Desglose del consumo eléctrico en equipos de proceso.

61%Hornos

35%Maquinariade proceso

4%Maquinariade pastelería

Fuente: Socoin.

Los combustibles fósiles son empleados en proporciones similares para la cocción de la masa de los hornos y para la generación de vapor. Las principales demandantes de vapor son las fases de fermentación y cocción de la masa. A continuación se representa una distribución típica del consumo energético de combustibles fósiles de las industrias del sector:

Figura 4. Distribución del consumo eléctrico en una panificadora con producción de precocinado (proporción aproxi-mada del 60% de pan precocinado sobre el total).

Fríoindustrial

10

20

30

40

50

60

70

Equipos deproceso

Climatización Iluminación Airecomprimido

Otros

%

Fuente: Socoin.


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Figura 7. Desglose del consumo de combustibles fósiles.

48%Hornos

52%Generadoresde vapor

Fuente: Socoin.

En panificadoras cuya única producción es pan cocido, la distribución de consumo varía sustancialmente, siendo en este caso los dos procesos más consumidores de energía la cocción en hornos y la fermentación de la masa. En términos globales de energía, ambos pueden suponer del orden del 80% a 85% del consumo total.

En la figura 8 se incluye una distribución de consumo energético total por servicio, mientras que la distribución por fuente energética se representa en la figura 9.

El estudio del proceso de panificación consiste en comprender que, como otros muchos procesos, está constantemente cambiando a medida que las opera-ciones tecnológicas se hacen más sofisticadas pero, al mismo tiempo, hay que comprender que se trata de un producto alimenticio tradicional.

Figura 8. Distribución del consumo energético total en una panificadora sin producción de pan precocinado.

Alumbradoy servicios

10

20

30

40

50

60

70

Equiposmecánicos

ACS Sistemas defermentación

Hornosde cocción

%

Fuente: Socoin.

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Figura 9. Distribución del consumo energético total por tipo de fuente.

0,1%Leña

26,1%Gasoil

7,3%Fueloil

49,4%Gas natural

17,1%Energía eléctrica

Fuente: Socoin.

1.2. Fabricación de pastas alimenticias

Se conoce como pastas alimenticias a los productos obtenidos por desecación de una masa no fermentada elaborada con harinas, sémolas finas o sémolas proce-dentes de trigo duro, trigo candeal o sus mezclas, y agua potable.

Como ya se ha dicho, dada la semejanza entre ambas industrias, mucho de lo indicado anteriormente para la fabricación del pan es perfectamente extrapolable a la industria de la pasta alimentaria. Dado el carácter intro-ductorio de la guía, nos limitaremos a citar brevemente

las peculiaridades de su proceso productivo y que la distinguen de la industria del pan.

El proceso productivo es sustancialmente más simple que el del procesado del pan.

En esencia, las primeras etapas son muy semejantes. Se recepciona el material y se almacena. La preparación del agua sigue el mismo proceso que en el caso de la fabrica-ción del pan. Ya en la fase de amasado (se suelen mezclar unos 30 kg de agua por cada 100 kg de harina y sémola), con las diferencias pertinentes en cuanto a tipo de maqui-naria empleada obviamente, se lleva a cabo a la mezcla a condiciones de homogeneidad suficientes para su refi-nado. El nivel de hidratación de las sémolas es próximo al 48% de la materia seca y la duración del mezclado es próxima a diez minutos. Una vez refinada y eliminadas las partículas gruesas, y sin entrar en un detalle que no aplica en el presente manual, se la conduce a los equipos de moldeado, donde se la da forma. Dos son las alterna-tivas más comunes: pastas planas (proceso de laminado) y pastas en forma de fideos (procesos de extrusión). En el caso de la extrusión, la pasta es conducida por medio de un conducto, en el que se hace vacío para evitar la formación de burbujas de aire y limitar las reacciones de oxidación, hasta el extrusor. Dicho proceso de extrusión puede durar del orden de dos minutos.

Una vez moldeada la masa en la forma requerida, se corta en troqueles. Se conducen a la sección de secado (esta fase puede durar 24 horas y requerir aire a moderada velocidad y temperatura de 50 ºC - 60 ºC). Finalmente, una vez secado se lleva a la zona de empaquetado.

Recepción y almacenamiento de materias primas

Amasado y refinado

Fideos

Laminado

Pasta plana

Secado Envasado

Extrusionado

Figura 10. Esquema simplificado del proceso productivo de la fabricación de pastas alimenticias.


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1.3. Otros sistemas consumidores de energía

A continuación se describen brevemente los sistemas que generalmente están presentes en estos tipos de industria y que dan un servicio auxiliar al proceso productivo.

1.3.1 Sistema de Iluminación

La iluminación en la zona de producción suele ser la típica de entornos polvorientos dada la naturaleza de los procesos desarrollados. Es por esto por lo que las lumina-rias instaladas habitualmente son de tipo estanco (tanto colgantes como adosadas). Se acostumbra a emplear tubos fluorescentes salvo en las zonas donde la tempe-ratura ambiente es elevada, ya que dichos tubos dismi-nuyen su eficiencia al elevar dicha temperatura. En estas zonas se suelen emplear lámparas incandescentes. En zonas administrativas, la variedad de luminarias puede ser muy alta (fluorescentes compactas, fluorescentes en luminarias de aluminio especular, etc.).

1.3.2 Sistema de Climatización/Ventilación y ACS

La refrigeración cobra especial importancia dada las altas temperaturas que se pueden alcanzar en ciertas áreas de la fábrica (por ejemplo, cerca de los hornos para la cocción). Los sistemas aquí empleados pueden ser muy variados: enfriadora de agua, climatizadores evapo-rativos, cumbreras y ventiladores mecánicos, etc. Sin embargo, es necesario remarcar que, dado el ambiente polvoriento, es importante distribuir el aire climatizado a baja velocidad y evitar corrientes de aire. Es por esto por lo que es habitual la distribución del aire por medio

de mangas. La calefacción tiene una importancia menor, siendo habitual que este tipo de industria no disponga de sistemas de calefacción centralizado.

El uso de agua caliente sanitaria (ACS) es residual en este tipo de industria. Es común encontrar instalaciones en las que esta agua caliente sanitaria es generada por medio de vapor procedente de los generadores de vapor, lo cual se debería evitar dado que se trata de calor a alta temperatura y aprovechable en otros procesos.

1.3.3 Sistema de Aire Comprimido

Este tipo de industria cuenta con un sistema de aire comprimido que da servicio a distintos procesos/equipos como las cámaras de fermentación, cilindros neumáticos del sistema productivo, etc. El sistema suele componerse de los siguientes equipos: secador de aire, compresores (principal y secundarios) y un anillo cerrado para su distribución.

1.3.4 Sistema de Producción de Vapor

Dos son los sistemas principales que demandan vapor en el proceso productivo: las fermentadoras y los hornos de cocción (o para calentamiento de agua para la masa alimenticia). Tal y como se comentó, podría darse el caso en el que también se hiciera uso del vapor vivo para el sistema de ACS, lo cual es desaconsejable. El vapor se genera en generadores de vapor y se distribuye a los consumidores. El condensado resultante se reconduce a los generadores de vapor por medio de un conjunto de tuberías y una/ bomba/s de retorno. Generalmente, el sistema se completa con un subsistema de tratamiento

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químico (formado por sus correspondientes tanques de descalcificación) y los correspondientes elementos de seguridad y control. Puede darse la circunstancia de que la producción de vapor no se encuentra centrali-zada, al menos completamente, pudiendo existir equipos que generan vapor de forma independiente.

2 Ineficiencia energética

En este apartado se enuncian las situaciones más frecuentes que se pueden encontrar en el sector de la fabricación de pan y pasta alimenticia que supongan evidentes ineficiencias energéticas. La resolución de una posible ineficiencia no debe conllevar una disminu-ción de la calidad del servicio prestado o del producto producido, sino que debe servir para obtener los mismos resultados con un menor consumo energético.

Se detallan a continuación una serie de ineficiencias en las cuales se distinguirá entre aquellas propias de la cadena productiva (equipos y tareas específicas de producción) y el resto de sistemas consumidores de la fábrica que, a pesar de que apoyan al proceso produc-tivo, se pueden entender como sistemas con identidad propia. Dada la similitud entre ambas industrias (pan y pastas), las ineficiencias que a continuación se detallarán deberán entenderse como típicas de ambas, especifi-cándose claramente en casos en que no es así.

2.1. Ineficiencias de la cadena productiva

2.1.1 Consumo excesivo en túneles de congelación

Procedente de los hornos de cocción, el pan es conducido a los túneles de congelación, donde permanece durante un tiempo hasta que la temperatura de la masa es lo sufi-cientemente baja como para introducirla en las cámaras. Es por esto por lo que se espera que dichos túneles no trabajen de continuo, existiendo intervalos grandes de tiempo en que su consumo debiera ser bajo. Suele ocurrir que ciertos túneles de congelación presentan un consumo en vacío excesivamente elevado. Las razones pueden ser muy variadas. Las más habituales son que el túnel tenga un problema de funcionamiento (generación de frío inefi-ciente, resistencias de desescarche mal programadas o en mal estado, que las compuertas no hermeticen bien la cámara, etc.) o que se mantenga material en la cámara en periodos en los que no se requiere.

2.1.2 Combustión ineficiente en hornos de cocción

Los hornos son junto con los generadores de vapor los principales consumidores de calor en una panificadora. Según sean alimentados, existen dos tipos fundamentales de hornos: los de alimentación continua y los de alimenta-ción discontinua. Dentro de los primeros, los más comunes son los de tipo túnel y son empleados para la producción masiva de piezas del mismo tamaño.

Con los hornos de alimentación discontinua se gana en flexi-bilidad, siendo empleables en cocer productos distintos. Dentro de estos, los más habituales son los hornos rota-tivos, al ser muy versátiles, fáciles de manejar y gozar de un elevado rendimiento. Dado el importante peso especí-fico de los hornos de cocción en el consumo de energía en este tipo de industria, es imprescindible controlar perió-dicamente cómo realizan la combustión sus quemadores. En este sentido, suele ocurrir que los gases de combustión presenten una elevada temperatura y un exceso de aire, lo que redunda en un rendimiento ineficiente de los mismos.

2.1.3 Generación de frío descentralizada

La operación de congelación de la masa precocida suele ser el mayor consumidor de electricidad de la instalación, por lo que todas las medidas aplicables en este ámbito suelen tener efectos muy beneficiosos en términos de ahorro energético y económico.

Dado que la producción de pan precocido se ha ido impo-niendo al tradicional en los últimos años, es habitual que las cámaras y túneles de congelación que requieren se hayan ido instalando de forma progresiva en las fábricas. Como resultado, la generación de frío en cada una de ellas es independiente de las otras. Este crecimiento progresivo tiene como consecuencia una generación distribuida ineficiente de frío.

2.2. Servicios auxiliares

2.2.1 Sistema de iluminación

Los elementos básicos de un sistema de iluminación son:

• Lámpara o fuente de luz.

• Equipo auxiliar de conexión que necesitan algunas


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lámparas para su correcto funcionamiento, ya que no se pueden conectar directamente a red.

• Sistema óptico. Es el objeto destinado a contener la lámpara y proporcionar una distribución adecuada de la radiación luminosa de la lámpara. Al conjunto de lámpara más sistema óptico se le denomina luminaria.

El sistema de iluminación, dado su pequeño peso con respecto al global (del orden del 5%) no suele estar sufi-cientemente optimizado. A pesar de ello, existen multitud de posibles mejoras. Es habitual que el tipo de lámparas, equipos auxiliares y luminarias no sean los adecuados para cada una de las zonas a las que dan servicio dentro de las fábricas. Es común el uso de lámparas ineficientes y de equipos auxiliares electromagnéticos que producen un consumo innecesario.

2.2.1.1. Luminarias con escaso flujo luminoso

Como consecuencia principal de la acumulación de polvo y la degradación con el tiempo de las mismas, los niveles de iluminancia disminuyen alejándose de los de diseño.

2.2.1.2. Lámparas poco eficientes

Los dos tipos de lámparas más extendidos en la indus-tria son los fluorescentes de 36 W y las lámparas incan-descentes. Los fluorescentes de 36 W, por ejemplo, se sustituyen por los de 32 W.

2.2.1.3. Presencia de equipos auxiliares electromagnéticos

Es muy común encontrar balastos de tipo electromagné-tico que reducen la vida útil de las lámparas (del orden del 50%) y tienen un elevado consumo.

2.2.1.4. Escaso aprovechamiento de la luz natural

Dentro de una nave industrial es habitual encontrar zonas en las que la luz natural no se aprovecha existiendo esa posibilidad.

2.2.1.5. Escasa difusión de equipos de control automático de encendido y apagado

En zonas de uso intermitente, ya sean aseos, vestuarios, almacenes, etc., es raro encontrar equipos de control automático de encendido y apagado, lo que aumenta el consumo y reduce la vida útil de las lámparas y equipos.

2.2.1.6. Lámparas de cámaras y túneles de congela-ción controlados por interruptores manuales

El control de encendido en cámaras frigoríficas y túneles de congelación suele ser de tipo manual, lo que ocasiona que habitualmente éstas trabajen más tiempo de la cuenta produciendo un gasto innecesario. A su vez, debido a que un altísimo porcentaje de la potencia consumida en las lámparas se disipa en forma de calor, el usarlas más tiempo de lo necesario ocasiona un aumento en el consumo de las mismas al tener que hacer frente a cargas térmicas adicionales.

2.2.2 Sistemas de climatización/ventilación y ACS

Al igual que ocurre con el sistema de iluminación, la entidad del consumo del sistema de climatización/venti-lación sobre el total de consumo es pequeño.

La producción de ACS tiene un peso residual, siendo empleada básicamente para la higiene personal de los empleados de la fábrica.

Las ineficiencias más comunes que pueden encontrarse son éstas:

2.2.2.1. Empleo de vapor vivo para el calentamiento de agua caliente sanitaria

Es habitual el empleo de vapor vivo de los generadores de vapor para la producción de ACS, lo cual, desde un punto de vista energético, no es muy aconsejable al ser calor de alta calidad pudiéndose emplear otros calores residuales en su lugar.

2.2.2.2. Escaso aprovechamiento de calores residuales

Un sistema productivo en el que se requiere el empleo de vapor en las fases de cocción y fermentación, calor en el secado (en el caso de la pasta alimenticia), en el que se emplean hornos de cocción, y en el que típicamente existe una instalación de aire comprimido, presenta importantes posibilidades de recuperación de calor para estos sistemas residuales.

2.2.2.3. Aislamiento térmico insuficiente en zonas no productivas

Suele suceder que las zonas de uso no productivo (por ejemplo, zonas de oficinas) se encuentran insuficiente-mente aisladas térmicamente. Recuérdese que, dado que la naturaleza del proceso requiere el empleo de

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multitud de hornos los cuales desprenden abundante calor, las temperaturas alcanzadas en planta suelen ser elevadas. Si el aislamiento térmico de zonas no produc-tivas es insuficiente, puede suponer un consumo ener-gético extra para su refrigeración.

2.2.3 Sistemas de aire comprimido

2.2.3.1. Red de distribución mal mantenida

Una red de distribución de aire comprimido supone un muy considerable coste energético en el compresor. Éste deberá trabajar más horas y a mayor carga para compensar las pérdidas en el sistema.

Los puntos de fuga más frecuentes están en los equipos, las válvulas de seguridad de los depósitos de acumula-ción, las herramientas neumáticas, las juntas de tuberías y mangueras, enchufes rápidos, válvulas de corte con un mal cierre, etc.

2.2.3.2. Escaso aprovechamiento del calor despren-dido en la generación de aire comprimido

Una central de compresión de aire disipa más de un 90% de la energía consumida por el compresor en forma de calor, que normalmente no se aprovecha.

2.2.3.3. Compresor ineficiente

Debido a que el consumo eléctrico en el sistema de aire comprimido es menor (del orden del 3%), no se le presta la atención necesaria cuando se podrían obtener intere-santes ahorros con poca inversión. Habitualmente son instalaciones en las que los compresores son antiguos

y de velocidad constante estando continuamente arran-cando y parando, lo que implica altos picos de consumo y bajos factores de potencia.

2.2.4 Sistemas de generación de vapor

Dada la similitud entre los sistemas de combustión y de evacuación de humos de generadores de vapor y los hornos de cocción, lo visto en el apartado relativo a ineficiencias en el proceso productivo es aplicable en los generadores de vapor.

2.2.4.1. Desaprovechamiento de calor de gases de escape

Dependiendo de la tecnología empleada, puede ocurrir que gran parte de la energía consumida por los gene-radores de vapor sea expulsada en forma de calor por los gases de escape. Es frecuente encontrar que dicho calor no se aprovecha para otros procesos (por ejemplo, para la producción de ACS o para precalentar el agua de alimentación a la caldera).

2.2.4.2. Generadores de vapor con bajo rendimiento estacional

Los generadores de vapor son los responsables de aproximadamente el 50% del total de consumo en combustibles fósiles en este tipo de industrias, por lo que cualquier mejora que introduzcamos en su eficiencia puede conllevar ahorros económicos considerables.

Suele ocurrir que los generadores de vapor tengan un escaso rendimiento estacional (incluye el rendimiento no solo de la combustión sino del global de generación debido


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al empleo de tecnología obsoleta, no corresponder su dimensionamiento a las necesidades de la planta, etc.

3 Mejoras tecnológicas y de gestión

En este apartado se incluyen las diferentes actuaciones que se pueden llevar a cabo para resolver las ineficien-cias detectadas e identificadas en el capítulo anterior.

Se incluyen tanto mejoras tecnológicas y de gestión como buenas prácticas en el uso de los equipos para un menor consumo energético. Las soluciones escogidas se basan en criterios de optimización tanto técnica como económica, de tal forma que se puedan conseguir unos periodos cortos de retorno de las inversiones.

3.1. Servicios auxiliares

3.1.1 Buenas prácticas

Cada una de las fases del proceso productivo implica un consumo energético que, en muchos casos, se puede reducir adoptando una serie de buenas prácticas que a continuación se detallan:

• Un suministro eficiente de materias primas será aquel en el que:

- La calidad esté asegurada antes de la descarga del material, para evitar recoger un producto defectuoso.

- La descarga se realizará en periodos en los

que el coste energético sea el menor posible (horas valle).

• En el almacenamiento se deberá prestar espe-cial atención a que las condiciones sean las apro-piadas, asegurándose de que las mercancías que entraron primero sean aquellas que primero pasen al proce so productivo. En este sentido:

- En silos se aconseja emplear equipos de al-macenaje específicos para cada producto de grado alimentario, con el fin de evitar mezclas innecesari as que aumenten el riesgo de con-taminación cruzada.

• Se limitará el consumo de las amasadoras si se evita que funcionen en vacío o con una carga excesiva (con respecto a su carga de diseño), por lo que se puede hacer uso de temporizadores que controlen su funcionamiento (esta recomendación es exten-sible al resto de equipos del proceso: boleadoras, etc.).

• Si es posible, realizar las tareas de amasado y refi-nado conjuntamente en la misma operación.

• En las fermentadoras es importante:

- Conocer el funcionamiento de las fermenta-doras, tiempos de calentamiento y/o enfria-miento, capacidad nominal, etc. Esto permite ajustar los tiempos de fermentación y optimi-zar la carga de masa, logrando de esta manera reducir el tiempo de operación y el consumo energético.

- Si el tiempo entre cargas es alto (superior a

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media hora), podría ser interesante desconec-tarla y cerrar las puertas para conservar su temperatura.

- Asegurarse la ubicación de las cámaras. Si es posible, deberán situarse cerca de los hornos para aprovechar el calor disipado por estos.

- Ubicar adecuadamente las cámaras para que el calor se distribuya de forma homogénea. Una mala distribución del producto o una mala difusión del vapor provocan un mayor consumo de energía e incluso defectos en la masa.

- Asegurarse de que el aislamiento y sellado de las máquinas es el correcto. Puede ser intere-sante el uso de cámaras termográficas para determinar los puntos calientes.

• Los hornos deberán funcionar siempre a plena carga, evitando esperas entre hornadas largas. El consumo energético específico por kg horneado es mínimo cuando este trabaja a carga nominal. En todo caso, se deberá evitar cargar el horno con más del 110% de la masa nominal.

• Las cámaras frigoríficas deberán estar correcta-mente mantenidas (es conveniente realizar perió-dicamente medidas de temperatura ambiente y del producto), limpias y con los cerramientos en buen estado, asegurando que los evaporadores no se encuentren bloqueados por el material almace-nado, favoreciendo así una correcta distribución del frío en la misma. Si es posible, es aconsejable el uso de cortinas de PVC que aíslen la puerta.

En cuanto a su disposición en planta, se primarán aque-llas zonas más alejadas de fuentes de calor (generadores de vapor, hornos...) y que no reciban radiación directa.

3.1.2 Optimización de los procesos

3.1.2.1. Preenfriamiento de la masa precocida antes de introducirla en los túneles

La medida consiste en la instalación de un sistema de preenfriamiento de la masa precocida en los hornos como paso previo a su ultracongelación en los túneles de enfriamiento. El objetivo es evitar introducir la masa en los túneles a una temperatura inadecuada, evitando el despilfarro en la generación de frío al disminuir el salto térmico. Se debe asegurar que dicho sistema no altera la calidad del producto elaborado (descascarillado de la corteza).

3.1.2.2. Optimización de la combustión en hornos

La mejora consiste en el control periódico de la combus-tión de los quemadores de los hornos. El control perió-dico posibilita la detección de posibles desviaciones de los valores alcanzados por los diferentes parámetros que intervienen en la combustión de un quemador con respecto a los valores de referencia.

En concreto, se verificarán, por medio de equipos de análisis de gases, los siguientes parámetros: temperatura de humos, contenido del monóxido de carbono, contenido de oxígeno, contenido de dióxido de carbono y rendimiento de la combustión. Esto se puede automatizar incorporando equipos de análisis y regulación automáticos.

Como fruto de los resultados de dicho análisis, se puede ajustar la combustión de acuerdo a los valores de refe-rencia, obteniéndose rendimientos de combustión mayores. Esta mejora es extensible a los generadores de vapor y calderas del resto de instalaciones.

3.1.2.3. Centralización de la generación de frío para túneles y cámaras: instalación de una central de frío

La generación de frío centralizada pretende mejorar el rendimiento estacional de la instalación y la coordinación del sistema de control, ahorrando energía eléctrica. Esta medida es interesante toda vez que, además de suponer un ahorro económico y energético, coincide con la nece-sidad de renovación de los equipos que emplean refrige-rante R-22, antes de enero de 2010.

Una central frigorífica es una unidad compresora donde funcionan conjuntamente dos a más compresores. El objetivo es centralizar la compresión de un circuito compuesto por una serie de evaporadores repartidos por las distintas cámaras de una instalación con un flujo indi-vidual proporcional a la demanda de frío. Se encargará pues de suministrar fluido refrigerante a caudal variable para abastecer las cargas térmicas de cada una de las cámaras/túneles de congelación. La modulación se puede hacer de forma escalonada (por medio de compresores alternativos) o continua (compresores a tornillo). Esta última opción es la mas aconsejable.

La ventaja respecto a la generación distribuida o descen-tralizada radica fundamentalmente en su versatilidad. En función de las necesidades frigoríficas, los compre-sores irán entrando de forma escalonada, funcionando únicamente los estrictamente necesarios. Los compre-sores son accionados por motores eléctricos integrados


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o acoplados. En ellos, el rendimiento efectivo máximo, esto es, la relación de potencia frigorífica entregada frente al consumo eléctrico consumido, depende de la utilización a plena carga. Al lograrse un rendimiento eléctrico por compresor máximo con estas centrales, el consumo eléctrico se reduce.

Otra importante ventaja de las centrales frigoríficas es que, al trabajar varios compresores en paralelo, un fallo en alguno de ellos no produce la falta de frío a una deter-minada cámara, al poder reemplazarse la producción de este por otros.

El coste de la instalación también es menor. Esto se debe a que, al instalar equipos independientes, estos deberán ser dimensionados para una producción de frío máxima. Sin embargo, normalmente, la demanda de frío no es siempre a cargas máximas, por lo que, de optar por un sistema descentralizado, la potencia frigorífica a instalar será superior. La central frigorífica permite jugar con la no simultaneidad de cargas frigoríficas pudiendo diseñar una central de capacidad inferior, más económica.

También es importante destacar la modularidad de este tipo de sistemas, permitiendo la ampliación de potencia en función de la demanda. Además, la recuperación de calor de los compresores puede ser más sencilla y rentable.

3.1.2.4. Sustitución de los hornos de túnel por hor-nos en espiral con cinta transportadora de fila única y superficies radiantes más finas

La sustitución de los hornos de túnel tradicionales por hornos en espiral con cinta transportadora de fila única tiene importantes beneficios energéticos. El proceso se simplifica, mejorando la fiabilidad y la uniformidad del horneado de la masa de pan. Las puertas de entrada y salida de la masa son más pequeñas y, junto con la baja absorción térmica de la cinta trasportadora, tienen como resultado un aprovechamiento mayor de la energía consumida en el proceso.

Otra tendencia sería optar por hornos que primen la transmisión de calor por convección forzada frente a la radiante. Esto se consigue diseñando las superficies radiantes del horno para que sean más finas, de tal forma que el porcentaje de transferencia por convec-ción aumente respecto a la transferencia por radiación. El resultado son superficies radiantes con menor inercia térmica, con lo que la energía absorbida por estos es menor, pudiéndose calentar más rápidamente y dotán-dole de una mayor flexibilidad ante cambios de productos

e intervalos de producción. Esto redunda, por tanto, en un menor consumo energético.

Otra ventaja es que el horneado por convección produce un color superficial más uniforme que la radiación, acen-tuando los contrastes.

3.1.2.5. Optimización de las operaciones de transpor-te de masa entre fase de amasado y dividido

En el caso de las panificadoras, los sistemas de amasado pueden tener diferentes modos para descargar la masa hacia la siguiente etapa de procesado. Quizá el más empleado en el uso de cubas móviles o artesas conte-nedoras de la masa, llevándolas desde la amasadora a una tolva de recepción que, a su vez, alimenta de masa a la divisora o al extrusor. Existen sistemas alternativos de amasado que disponen de medios adecuados para lograr el flujo continuo de masa a la divisora bien directa-mente o bien mediante un sistema de transporte. Puede ocurrir que algunas combinaciones de equi pos fuercen a predividir la masa proveniente de la amasadora debido a que la capacidad de la tolva de alimentación de la divi-sora es menor. Lo ideal es dimensionar ambos equipos de tal forma que sean compatibles en cuanto a capa-cidad, evitando cuellos de botella y discontinuidades en el proceso productivo. Del mismo modo, la disposición en planta de ambos equipos debiera ser de tal forma que se limitasen al mínimo los desplazamientos. Un desajuste en esta fase obliga a trabajar a la amasadora más tiempo del debido, con el consecuente consumo energético innecesario.

En el caso de la industria de la pasta alimenticia, las fases de mezclado y extrusionado suelen realizarse en un mismo equipo, en una prensa, por lo que no se apli-caría en este caso la solución planteada.

3.2. Optimización del resto de sistemas y equipos consumidores de energía

3.2.1 Sistema de iluminación

Aun siendo un consumidor menor, las medidas en este sistema son rápidas, directas de fácil evaluación y barata implementación.

En iluminación es fundamental una mayor conciencia-ción de los operarios para hacer un uso más responsable de la misma. Se estima que el ahorro potencial en el

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consumo para iluminación simplemente adoptando una conducta más responsable podría rondar el 15%.

3.2.1.1. Optimización de los sistemas de control

Un buen sistema de control de alumbrado proporciona una iluminación de calidad sólo cuando es necesario y durante el tiempo preciso. Con un sistema de control apropiado pueden obtenerse sustanciales mejoras en la eficiencia energética de la iluminación de una fábrica.

Se pueden así programar los encendidos y apagados de ciertos sectores de la fábrica cuando no se está produciendo (es lo que se conoce como sistema de control de tiempo); y en zonas de uso intermitente, por medio de detectores de presencia, la conexión y desconexión de la iluminación en función de la exis-tencia o no de usuarios en las estancias controladas (sistema de control de ocupación). Esto sería aplicable en aseos, almacenes, etc.

Con estos sistemas se podría incluso lograr un mayor aprovechamiento de la luz natural. Básicamente, esto

se consigue mediante la instalación de una serie de fotocélulas que se utilizan para apagar o atenuar la iluminación cuando la luz natural es suficiente. Solo cuando a su vez los puntos de luz están equipados con balastos regulables electrónicos, es posible ajustar la intensidad de las lámparas en función de la luz natural disponible.

Se estima que la adopción de este tipo de medidas pueden conducir a ahorros del orden del 10% del consumo eléctrico en iluminación, con una inversión moderada. Sin embargo, si además se va un paso más allá y se integra todo el sistema por medio de un PLC (controladores lógicos programables), el cual pudiera no solo controlar la iluminación sino otros sistemas, como la climatización, estos ahorros serían incluso mayores, si bien la inversión sería superior.

Es necesario llegar a un compromiso entre ahorro e inversión de manera que el periodo de retorno de la inversión sea razonable. Normalmente, este tipo de sistemas implica un coste solo asumible en la fase de diseño de la fábrica, siendo difícilmente aplicable en factorías ya asentadas.


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3.2.1.2. Lámparas, equipos auxiliares y luminarias eficientes

Las lámparas fluorescentes son, generalmente, las lámparas más utilizadas para las zonas donde se nece-sita una luz de buena calidad y pocos encendidos. Este tipo de lámparas encuentra una buena aplicación en el alumbrado general de un local, donde las exigencias en cuanto a rendimiento de color no son tan elevadas.

Como ya se ha comentado, estas lámparas son aplica-bles siempre a excepción de las zonas en las que las altas temperaturas limiten su iluminancia (zona de hornos, fermentación, etc.).

Del mismo modo, las lámparas fluorescentes compactas resultan muy adecuadas en sustitución de las lámparas de incandescencia tradicionales (igualmente en zonas donde las temperaturas no sean un problema), pues presentan una reducción del consumo energético del orden del 75%, así como un aumento en la duración de la lámpara de entre 8 y 10 veces respecto a las lámparas de incandescencia. Esta sustitución será aplicable en zonas en las que los apaga.

Tienen el inconveniente de que no alcanzan el 80% de su flujo luminoso hasta pasado un minuto de su encendido, por lo que encuentran una buena aplicación en aquellos sitios donde han de estar en funcionamiento de forma continua o no haya muchos encendidos y apagados.

Su uso se encuentra muy difundido en las luminarias denominadas down-lights, las cuales llevan incorporado este tipo de lámpara.

La luminaria es el elemento donde va instalada la lámpara y su función principal es la de distribuir la luz producida por la fuente, en la forma más adecuada a las necesi-dades. Muchas luminarias modernas contienen sistemas reflectores cuidadosamente diseñados para dirigir la luz de las lámparas en la dirección deseada.

Por ello, la remodelación de instalaciones viejas, utili-zando luminarias de elevado rendimiento generalmente conlleva un sustancial ahorro energético, así como una mejora de las condiciones visuales. Como ya se ha indi-cado, en este tipo de industrias, dado el tipo de proceso productivo desarrollado, el envejecimiento de las lumi-narias suele ser más rápido, además de ensuciarse con mayor rapidez. Por ello, es imprescindible mantenerlas adecuadamente.

Las lámparas fluorescentes deben venir acompañadas de unos equipos auxiliares llamados balastos. El balasto convencional que se utiliza en la mayoría de luminarias de tubo fluorescente es de tipo electromagnético, y consiste en un gran número de espiras de hilo de cobre arrolladas sobre un núcleo y que, por su concepción, tiene elevadas pérdidas térmicas, lo que se traduce en un consumo energético que, en muchos casos, puede alcanzar el 50% de la potencia del tubo utilizado.

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Se debe primar la sustitución de estos balastos por otros de tecnología eficiente. Los balastos electrónicos no tienen pérdidas debidas a la inducción ni al núcleo, por lo que su consumo energético es notablemente infe-rior. Así, los tubos fluorescentes de 26 mm de diámetro con regulación mediante balastos electrónicos de alta frecuencia son un 25% más eficientes que los tubos tradicionales de 38 mm con regulación convencional mediante balastos electromagnéticos.

La tecnología de los balastos energéticos de alta frecuencia permite, además, la regulación de la inten-sidad de la lámpara, lo que a su vez facilita adaptar el nivel de iluminación a las necesidades, con la consi-guiente optimización del consumo energético. Esta posi-bilidad resulta de especial interés en sistemas de ilumi-nación con control fotosensible que dejan ajustar el nivel de iluminación en función de la luz natural del local.

A la hora de sustituir equipos se pueden plantear dos posibilidades: sustituir solo lámparas y/o balastos o sustituir puntos de luz completos incluyendo las lumina-rias. Puede ocurrir que las luminarias se encuentren en buen estado y se opte por sustituir solo los equipos de su interior. Sin embargo, dado que el coste de instalación puede ser mayor, puede ser más interesante cambiar equipos completos.

3.2.2 Sistema de climatización/ventilación y ACS

El consumo en climatización se puede reducir haciendo un control más exhaustivo de la temperatura progra-mada. Hay que tener en cuenta que los niveles reco-mendados se sitúan entorno a los 20 ºC - 21 ºC y que incluso en algunas zonas, como almacenes y talleres, esas temperaturas pueden ser incluso menores. El IDAE estima que se puede producir un ahorro medio del 7% por cada grado que se baje la calefacción en invierno, y del 8% por cada grado que se suba el aire acondicionado en verano.

3.2.2.1. Recuperación y uso de calores residuales

En este tipo de industrias, en las que hay una alta demanda de calor de proceso (hornos de cocción, gene-radores de vapor, etc.), existe generalmente la posi-bilidad de recuperar calor para el sistema de ACS y en caso de que se requiera para calefacción. En ningún caso se empleará para producción de agua caliente sanitaria (ACS) calor en forma de vapor. Este calor de alta calidad no debe ser empleado para calentar agua a baja tempe-ratura. Deberán analizarse los procesos y determinar en

qué punto se puede obtener o realizar esa recuperación (sistema de aire comprimido, calor disipado por equipos de proceso, etc.).

3.2.2.2. Aislamiento de zona no industrial/productiva

Puede ocurrir que, dado que los hornos y generadores de vapor disipan una alta cantidad de calor al ambiente, las zonas administrativas o de no producción se sobre-calienten y sea necesario un sobreconsumo para su refrigeración.

Una medida interesante es dotar de un aislamiento extra a las paredes de las oficinas que estén en contacto con la nave e incorporar vidrios dobles en las ventanas interiores.

El tratamiento de los muros consiste en un aisla-miento térmico de lana de roca y barrera de vapor en cámaras. La aplicación consiste en un tratamiento inicial del cerramiento de fachada (con o sin enfoscar) con el adhesivo y posterior adherido de los paneles con el mismo producto a modo de cola de contacto, y el sellado de todas las uniones con cinta adhesiva para dar continuidad a la barrera de vapor. Este panel incluye una placa de yeso de 10 mm de espesor al que se le aplica la capa de terminación.

3.2.2.3. Instalación solar térmica

En el caso de que no se pueda recuperar calor de otros procesos para la producción de ACS interesa la instala-ción de una planta solar térmica.

Una instalación solar consiste en un campo de colec-tores solares a través de los cuales circula agua o agua con algún tipo de anticongelante típicamente. Especial-mente para bajas temperaturas, como es el caso de la producción de ACS, estos sistemas presentan altos rendimientos, además de tratarse de un suministro fiable, limpio, seguro y rentable.

Estos sistemas podrían incluso abastecer otras nece-sidades dentro de la fábrica como precalentamiento de agua de proceso, secado de pastas, etc., aunque su dimensionamiento y concepción cambiarían radical-mente.

3.2.3 Sistema de aire comprimido

El sistema de aire comprimido es empleado en este tipo de industria en diferentes operaciones. Depen-


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diendo de las dimensiones del sistema, los compresores empleados pueden ser distintos.

Pero la instalación no la compone solo el compresor. El sistema se compone fundamentalmente de: compre-sores principal y secundarios, red de distribución, tanque de almacenamiento, secador, red de distribución, además de otros elementos secundarios de regulación, control y seguridad.

El rendimiento energético de una instalación de aire comprimido está afectado fundamentalmente por el compresor y por la red de distribución. A continuación se recoge cómo optimizar cada uno de estos elementos:

3.2.3.1. Optimización del compresor principal: compresores de flujo continuo

En primer lugar, se debe asegurar que el factor de carga, entendiendo éste como la relación entre el suministro de aire comprimido real y el suministro teórico de diseño, debe situarse en el rango del 50% al 80% (nunca alcan-zando el 100%).

La ubicación del compresor de aire comprimido deberá ser tal que se minimice la red de distribución. De esta forma se logra disminuir el coste de operación al redu-cirse las pérdidas.

Del mismo modo, para obtener un mejor rendimiento del compresor, el aire aspirado debe estar limpio. Se estima que cada 4 ºC de aumento de temperatura en el aire aspi-rado aumenta el consumo de energía en un 1% para el mismo caudal. Este aire aspirado deberá provenir prefe-riblemente del exterior, con una tubería corta y con un filtro. Estos, tanto la tubería como el filtro, deberán ser optimizados debido a que la reducción del rendimiento de su mal dimensionamiento puede ser sustancial. De hecho, de nuevo se estima que cada 25 milibares de pérdida de carga en la succión provoca una reducción de un 2% en el rendimiento.

En cuanto al tipo de compresor a utilizar, se demuestra que los compresores de velocidad variable son más eficientes que los compresores continuos. En un compresor de velocidad variable, el caudal es variable y se regula automáticamente por variación de velocidad del motor, de manera que el consumo de energía es propor-cional a la capacidad requerida en cada momento, lo cual representa un considerable ahorro energético cuando existen fluctuaciones en el consumo de aire comprimido. La presión permanece fija y se ajusta continuamente el caudal de aire al consumo real, manteniéndose estable

la presión de descarga fijada en el módulo de control. El motor se para automáticamente cuando la presión de la red sube por encima de la presión máxima preestable-cida y arrancará cuando vuelva a existir demanda de aire en la red. El compresor no trabaja en vacío.

3.2.3.2. Optimización de la red: disminución de pérdidas por fugas y recuperación de energía térmica

Una red bien dimensionada debe ir acorde con la capa-cidad del compresor y los consumos. Un tamaño defi-ciente causa un aumento en las pérdidas y una caída del rendimiento.

En la red deberemos limitar en la medida de lo posible las fugas. Al requerirse energía para comprimir el aire, las fugas suponen directamente un derroche de energía, por lo que es fundamental identificarlas y reducirlas.

El mantenimiento de la red de distribución del aire comprimido es fundamental para minimizar las pérdidas. Se estima que mientras que en una instalación bien mantenida las pérdidas pueden suponer del orden del 5% - 10%, en una red mal mantenida este porcentaje puede multiplicarse hasta por 5. Es fundamental este aspecto, ya que los costes de llevar a cabo un mante-nimiento de la instalación compensarían con creces el coste energético debido al aumento de las fugas.

Algunas de las medidas que se pueden llevar a cabo son, aparte de dimensionar correctamente la red en función de la capacidad requerida: dimensionar los acoples y mangueras de conexión generosamente al producirse en estos las mayores caídas de presión; instalar seca-dores en la red con el fin de retirar la humedad presente en el aire; en los puntos más alejados, si se presenta una alta caída de presión, instalar tanques pulmones, o mantener un rango de velocidades adecuado (para líneas de distribución del orden de los 6 m/s -10 m/s, en líneas secundarias entorno a los 15 m/s y en mangueras 30 m/s).

Una opción interesante sería intentar recuperar parte de la energía que se desperdicia en la producción de la energía neumática.

Se estima que hasta un 94% de la energía consumida se transforma en calor. En el caso de compresores refrige-rados por agua, el calor que se podría recuperar podría alcanzar hasta el 90% de la energía de entrada en forma de agua caliente una temperatura de unos 75 ºC. Esta agua podría emplearse como alimentación de calderas u otros sistemas.

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3.2.4 Sistemas de generación de vapor

Los generadores de vapor son los principales consumi-dores junto con los hornos (en el caso de las panifica-doras) de consumo de fuentes fósiles. Es imprescin-dible optimizar el sistema debido a que cualquier acción correctora que se realice al respecto implicará unos ahorros energéticos considerables.

A continuación se recogen dos posibles mejoras. Éstas, obviamente, no son las únicas, y se recomienda que se haga un estudio técnico-económico para evaluar cual sería la mejor alternativa posible.

3.2.4.1. Instalación de un recuperador de calor de los humos de la combustión

Puede ocurrir que tras la realización del estudio de los valores de los parámetros medidos en el diagnóstico se concluya que las pérdidas de calor en humos del gene-rador de vapor sean elevadas. En esta circunstancia, puede ser interesante intentar aprovechar ese calor que de otra manera sería evacuado al exterior a través de la chimenea.

La mejora consiste en aprovechar el calor que se pierde a través de los humos por medio de un recuperador de calor. Estos equipos se conectan en el conducto de escape de los humos del generador mediante un conducto de bypass, como se muestra en la figura siguiente, lo que permite elevar la temperatura del agua de alimentación de la caldera, produciendo un ahorro de combustible considerable.

3.2.4.2. Sistema de cogeneración

El sistema se basa en el aprovechamiento del calor resi-dual de un proceso de producción de electricidad. Así pues, el calor residual se aprovecha para producir energía térmica útil (como vapor, agua caliente, etc.). Por este motivo, los sistemas de cogeneración están ligados a un centro consumidor de energía térmica. En el caso de panificadoras e industrias de pasta alimenticia, en

Figura 11. Esquema de principio conexión de recuperador de calor de humos de la combustión.

Figura 11. Intercambiador de calor.

Recuperador de calor de los humos

A consumo

Caldera 1

Caldera 2

Retorno de condensados

Tanque de condensados

Agua tratada


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las cuales se demanda calor, electricidad e incluso frío, debería estudiarse esta posibilidad. La cogeneración de alta eficiencia produce importantes beneficios:

1. La autogeneración permite, en función de las nece-sidades reales de la fábrica, su utilización como potencia de base o para recortes de picos.

2. La planta dispondrá de la posibilidad de conectarse y desconectarse de la red de suministro eléctrico, aprovechando así la autogeneración de energía a un coste más bajo durante las horas pico, que es cuando la compañía eléctrica cobra dicha energía más cara.

3. Se evitan las interrupciones y aumenta la calidad del suministro eléctrico.

4. Son sistemas generalmente con periodos de retorno bajos y muy rentables.

5. Puede permitir mejorar la operación de la planta, reducir costes de mantenimiento y controlar el uso de la energía disponible.

4 Bibliografía

• Plan de Acción 2008-2012 (2007). IDAE.

• Memoria anual IDAE 2006 (2007).

• BREF Refrigeración y vacío (2007). Comunidad Europea.

• Guías prácticas para ahorrar energía en la indus-tria del pan. Comisión Nacional para el Ahorro de la Energía (México).

• Mejores tecnologías disponibles en la industria de elaborados vegetales. AINIA.

• Technology of breadmaking (1998). S. P. Cauvain and L. S. Young. Blackie Academic & Professional, London.

• Advances in baking technology (1993), Kamel, B. S. and Stauffer C. E. Blackie Academic & Profes-sional. London.

• Manual de gestión energética en la industria de fabricación de pan (1997). IDAE.

• Guía técnica: contabilización de consumos ahorro y eficiencia energética en climatización (2007). IDAE.

• Guía práctica de la energía. Consumo eficiente y responsable (2004). IDAE.

• Guía técnica: aprovechamiento de la luz natural en la iluminación de edificios. IDAE.

• Informe Mundial de Energía: La energía y el reto de la sostenibilidad. Visión global (2001). IDAE.

• Archivo documental Socoin-Gas Natural Fenosa.

03 Fabricación de productos de panadería y pastas alimentarias

(CNAE 10.7)

Mario Bonaut Prieto

Socoin Ingeniería y Construcción

Industrial, S.L.U. Empresa Colaboradora de EOI

Escuela de Negocio

Obra realizada por:

Con la colaboración del Centro de Eficiencia Energética de:

Impreso en papel ecológico y libre de cloro.

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Diseño y maquetación: Global DiseñaImpresión: División de Impresión

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fabricación de productos de panadería y pastas alimenticias

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