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Determinación de la Eficiencia Determinación de la Eficiencia Energética del Subsector Energética del Subsector

Industrial de Hierro Acero y Industrial de Hierro Acero y Metales No FerrososMetales No Ferrosos

Unidad de Planeación Minero Energética

Octubre de 2001Octubre de 2001

REPÚBLICA DE COLOMBIA MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA

UNIDAD DE PLANEACIÓN MINERO-ENERGÉTICA

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RESUMEN DE LA INVESTIGACION

DETERMINACION DE EFICIENCIA ENERGETICA EN EL SUBSECTOR INDUSTRIAL COLOMBIANO DE HIERRO, ACERO

Y METALES NO FERROSOS 1.0 ANTECEDENTES Como consecuencia del periodo de crisis energética en la década de los setenta, la primera reacción de aquellos países, cuyo abastecimiento energético dependía de la importación de petróleo, fue realizar una política severa de sustitución de energéticos, así como la conformación de programas para la optimización del uso de la energía. Desde entonces los gobiernos han definido políticas de ahorro y conservación de los recursos naturales y programas de promoción y adecuada utilización de la energía en los procesos productivos, mediante la incorporación de nuevas tecnologías y el uso de energéticos escasos por otros más abundantes desde el punto de vista económico, y/o energéticos más “ineficientes” por otros más eficientes desde la óptica energética. Todo ello con el propósito de reducir la energía necesaria para producir una unidad de valor agregado o PIB, como medida efectiva para lograr la reducción de los costos de producción de bienes y servicios, permitiendo incrementar los niveles de productividad de las empresas y beneficiar también a usuarios finales de energía por disminución de gastos en el presupuesto de las familias. 2.0 ESTUDIO DE LA PROBLEMATICA Por constituirse la energía en un insumo básico, necesario para desarrollo económico de cualquier país, así como soporte del mejoramiento de la calidad de vida de sus habitantes, debe ser utilizada de la forma más racional y óptima bajo la perspectiva de autosuficiencia y sostenibilidad, para asegurarle a cada agente de la sociedad la cantidad y calidad mínima requerida para su integración y productividad en el sistema social. En este sentido, el Gobierno Nacional a través de la UPME viene desarrollando la estrategia de uso racional y eficiente de energía (URE), como un proceso de



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índole cultural, económico, tecnológico y ambiental, para adecuar la estructura productiva del sector energético según la disponibilidad de sus recursos. El desarrollo de esta estrategia, ha permitido detectar la existencia de grandes obstáculos que en forma imperceptible vienen obstruyendo la realización de proyectos de ahorro de energía, tales como la escasez de personal capacitado para abordar los problemas específicos que plantea la optimización del uso de la energía, ausencia de información técnica que proporcione a Gobierno el conocimiento necesario para diseñar políticas de URE y para orientar sus intervenciones, ausencia de estímulos financieros específicos para este tipo de proyectos, etc Para el caso particular de la ausencia de información veraz y oportuna, del conocimiento de la situación tecnológica del sector industrial, su grado de desarrollo y nivel de competitividad y productividad, la UPME inició un proceso evaluativo de los distintos grupos industriales con el propósito de buscar recomendaciones que favorezcan al sector productivo, al igual que contribuyan a los objetivos de integración e inserción en la economía de globalización Con el apoyo del consultor HEMBR SAMIGUEL, se realizó el estudio de la industria del hierro acero y metales no ferrosos y se determinó sul potencial técnico y económico de URE cuyo contenido se describe en este documento 3.0 SECTOR INDUSTRIAL Sectorialmente, la industria manufacturera colombiana representa el 18% del PIB; y el consumo energético durante el 2000 fue el 29.2% del total nacional, cifra superior a su participación en el PIB. A pesar de haberse establecido en los últimos años algunas políticas sobre eficiencia energética, la intensidad energética es desfavorable para la industria ya que la mayoría de los subsectores industriales experimentan tendencias crecientes de este indicador (cuya definición hace referencia a la producción de la misma cantidad de bienes y servicios al sistema socioeconómico consumiendo menor cantidad de energía), situándose en general en niveles superiores al de países con condición económica similar al nuestro. Existe una situación de recesión económica donde se ha originado escasas acciones en la mejora de la eficiencia energética; en otras palabras, la retracción económica no ha permitido inversiones para modernizar y renovar el equipo industrial, ocasionando que el sector productivo haya perdido mercado y en consecuencia disminución de la utilización de la capacidad instalada.



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Uno de los subsectores industriales más afectados por la crisis ha sido el de hierro, acero y metales no ferrosos, el cual consume cerca del 8.7% de la energía total consumida por la industria y constituye un grupo industrial de particular interés energético, debido a la gran variedad de tecnologías en sus procesos de producción, a la amplia gama de energéticos que se emplean y a las posibilidades de concentrar altos potenciales de ahorro energético, dado los retrasos tecnológicos del sector, que a su vez condicionan al uso de energéticos menos eficientes y más contaminantes. Subsector de Hierro Acero y Metales no Ferrosos Este grupo industrial correspondiente a los códigos CIIU (Clasificación Internacional Industrial Uniforme) 3710, 3720, 3721 y 3722 abarca las empresas que producen, transforman o recuperan hierro, acero, aluminio, cobre, plomo, zinc, estaño y níquel. La gran y mediana industria colombiana objeto del estudio, está conformada por 59 empresas distribuidas así: hierro y acero 37, aluminio 14, cobre 4, níquel 1, zinc 4, plomo 2 y estaño, precisando que 6 de estas industrias operan más de un metal. Se resalta que este sector en Colombia trabaja básicamente hierro, acero, aluminio y cobre, utilizando materias primas que van desde el mineral en estado natural como el caso del hierro y del acero hasta el metal en lingotes, tochos y palanquillas, además de chatarra nacional e importada. Las empresas de hierro y acero conforman el grupo de mayor representatividad dentro del subsector, no sólo por la cantidad de industrias, sino por disponer de una empresa integrada, 6 semi-integradas y 30 sin integrar. En el caso del níquel, se procesa el mineral hasta a la obtención de la ferro-aleación como materia prima para industria metalúrgica, sin procesos posteriores de refinación para la obtención de níquel. En lo relacionado con los minerales de zinc y estaño, los volúmenes utilizados en el país son muy bajos y las industrias que los trabajan son de tipo mediano a pequeño. Los procesos realizados se concentran en la recuperación de materia prima metálica para posterior utilización o procesamiento y en otras ocasiones se importa la materia prima para fines muy específicos. El consumo energético del subsector durante el 2000, ascendió a 9,432 teracalorías, de las cuales el 16% corresponde a energía eléctrica y el restante 84% a consumo térmico. La gráfica No 1 refleja el consumo de energía total, en las industrias de aluminio, cobre, níquel, plomo y zinc.



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Gráfica No 1 CONSUMO TOTAL DE ENERGIA AÑO 2000 (Teracalorías)

52 73 12 5 8

2 , 3 0 9

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

A L U M I N I O C O B R E N I Q U E L P L O M O Z I N C

TIPO DE INDUSTRIA

TER

AC

ALO

RIA

S

E. TERMICA E. ELECTRICA

Gráfica No 2 CONSUMO DE ENERGIA AÑO 2000 SECTOR SIDERURGICO (Teracalorías)

529

6.239

0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

E. TERMICA E. TERMICA

TE

RA

CA

LO

RIA

S

Habida cuenta de la representatividad del grupo siderúrgico dentro del subsector industrial en estudio, el mayor consumo de energía se concentra en éste, al emplear el 72% del total, equivalente a 6.770 teracalorías. Como se observa en la gráfica No 2.



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Para el análisis del subsector se determinaron parámetros correspondientes a consumos totales, consumos específicos e índices de productividad para cada una de las empresas. En el Anexo A se consigna la información pertinente. 4.0 INDICADORES TECNICO ECONOMICOS Con el fin de determinar la situación real del subsector de estudio y efectuar comparaciones con otros entornos geográficos, a partir de los datos obtenidos en las encuestas se determinaron varios indicadores y se compararon con estándares internacionales y/o empresas compañías que poseían procesos similares para los mismos productos. Cuando no se dispuso del indicador internacional, se tomó la empresa o proceso colombiano más eficiente como patrón de comparación. En primera instancia se presentan indicadores relacionados directamente con la eficiencia energética que permiten determinar consumos energéticos específicos, así como relaciones entre consumo final de energía y producto interno bruto. Posteriormente se presentan indicadores económicos, que precisan la relación existente entre consumo final de energía y personal ocupado. 4.1 Intensidad Energética Este indicador se utiliza básicamente para medir la eficiencia energética en los sectores que no se puede describir la naturaleza de la actividad mediante indicadores físicos. 4.1.1 Hierro y Acero En siderúrgica se diferenciaron tres tipos de industrias que presentan características propias y de difícil comparación entre sí: la industria integrada, la semi-integrada y la no-integrada. Para evaluar su situación de consumo energético, se determinaron los indicadores de intensidad energética nacional (cantidad de energía para fabricar o procesar una unidad de producto) y se compararon con los indicadores internacionales encontrados para los mismos procesos presentados en la siguiente tabla:



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Los resultados muestran que en la producción de acero integral los indicadores nacionales están muy por encima de los internacionales, particularmente en los procesos de acería, alto horno, coquería y laminación. Para el caso de las empresas semi-integradas, se puede anotar que existen desviaciones con respecto a los patrones internacionales, básicamente en los procesos de acería, laminación y tratamiento térmico, debido posiblemente a baja utilización de capacidad productiva.

INDICADORES ENERGETICOS HIERRO Y ACERO (GJ/T)

PROCESO IND. INTERNAL IND.NAL NOTA

Acería Integrada 1.57 2.07 1 Acería no Integrada 5.84 7.00 1 Coquería 3.47 45.85 1 Alto Horno 12.66 26.20 1 Laminación Caliente (Integrad.) 2.40 9.50 1 Laminación Caliente (No Integrada) 3.69 6.49 1 Laminación en Frío 1.01 1.92 1 Tratamiento Térmico 1.57 2.07 1 Fundición 5.84 7.00 2 Moldeo 3.47 45.85 2 Trefilación 12.66 26.20 2 Laminación Caliente (Sem-integ.) 2.40 9.50 1 Tratamiento Electrolítico 3.69 6.49 1 1: U.S. Departement of Energy-Agosto 2000 2: Proceso nacional más eficiente

Comparable a los dos casos anteriores, es la situación de las empresas no integradas, donde existen índices internacionales. Los datos obtenidos reflejan un consumo específico superior al reportado internacionalmente, lo cual representa un vasto potencial de aprovechamiento, asociados a cambios de tecnologías ineficientes, a baja utilización de la capacidad productiva o a los cambios estructurales que ha soportado el sector industrial en términos generales. Los procesos de fundición, moldeo y trefilación, no disponen en el ámbito internacional de índices que permitan identificar opciones de ahorro con respecto a otros países. No obstante, los resultados muestran grandes consumos de energía en estos procesos que se ven reflejados que la intensidad energética, debido quizá al bajo aprovechamiento de la capacidad productiva. 4.1.2 Aluminio



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Las industrias de aluminio existente en el país, inician los procesos partir del tratamiento del aluminio importado y/o recuperación del metal usado (chatarra), es decir son industrias semi-integradas. Al igual que en la industria siderúrgica, el análisis comparativo se realizó en procesos con índices nacionales e internacionales.

INDICADORES ENERGETICOS ALUMINIO (GJ/T)

PROCESO IND. INTERNAL IND.NAL NOTA

Fundición 5.92 17.34 1 Laminación 6.43 38.67 1 Extrusión 5.84 10.77 2 Secado 6.76 6.86 2 Tratamiento Térmico 0.85 6.14 2 1: U.S. Departement of Energy-Julio 1997 2: Proceso nacional más eficiente Los resultados ponen de manifiesto la clara desventaja de nuestro país en términos de eficiencia energética al compararnos con el entorno internacional, en los procesos de correspondientes a laminación y fundición. En cuanto a los métodos utilizados nacionalmente para el procesamiento de este metal (extrusión, secado, y tratamiento térmico), no se encontraron índices internacionales quizá debido a nuevos procedimientos de transformación y en consecuencia, se tomó como patrón el nacional de mayor eficiencia, señalando que existe un buen potencial de optimización para el aprovechamiento energético en algunas industrias. 4.1.3 Cobre y Níquel Las industrias procesadoras de cobre, en forma similar a las de Aluminio, no son integradas, e inician las actividades de transformación utilizando como materia prima chatarra y cobre recuperado. En el entorno internacional los índices encontrados hacen alusión particularmente a procesos de extracción y producción del mineral, mas para su transformación y/o procesamiento, no hay reporte del consumo específico



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La industria del níquel en Colombia es integrada y su producto final Ferro-níquel, se exporta en su totalidad. Infortunadamente no se dispone de indicadores a nivel internacional y en el ámbito nacional se evaluó tan solo una industria.



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INDICADORES ENERGETICOS COBRE Y NIQUEL (GJ/T)

PROCESO IND. INTERNAL IND.NAL NOTA INDUSTRIA DEL COBRE

Trefilación 18.25 26.27 1 Producción 42.42 2

INDUSTRIA DEL NIQUEL Fundición - 364.21 3 Secado - 250.58 3 1: Proceso nacional más eficiente 2: Técnicas de conservación energética en la industria 3: Producción nacional 4.2 Indicador Económico Este indicador que por definición vincular el rendimiento de una industria y su personal ocupado, tiene como objetivo energético medir la variación de la eficiencia energética y el personal utilizado para la producción de una tonelada de producto. En este indicador se conjugan varios efectos como la eficiencia energética, cambios estructurales el sector, la gestión empresarial entre otros factores.

INDICES DE PRODUCTIVIDAD AÑO 2000

SUBSECTOR DE HIERRO, ACERO Y METALES NO FERROSOS

INDUSTRIA

INDICE DE PRODUCTIVIDAD

t/h-año INDUSTRIA DEL HIERRO Y ACERO

Empresas Integradas 116.46 Empresas Semi-integradas 346.11 Empresas No integradas 94.09

INDUSTRIA DEL ALUMINIO Empresas Semi-integradas 37.44

INDUSTRIA DEL COBRE Empresas Semi-integradas 31.52

INDUSTRIA DEL NIQUEL Empresas Integradas 43.75



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El índice de productividad para la industria colombiana de hierro y acero ha aumentado de 166,8 a 204,4 toneladas-hombre/año (t/h-a) de 1998 al 2000, mostrando incremento en la gestión empresarial, aunque es inferior al índice de América Latina calculado por ILAFA (Instituto Latinoamericano del Fierro y Acero) en 391 t/h-a para 1998. Es importante resaltar el índice calculado para las empresas semi-integradas (346,11 t/h-1) comparado con el de la empresa integrada (116,47 t/h-a), o con el de empresas no integradas (94,09 t/h-a). Las compañías procesadoras de los metales no ferrosos muestran índices de productividad que varían entre 31,52 y 52,80 t/h-a, dependiendo del metal. La empresa productora de níquel presenta un índice de productividad de 43,75 t/h-a, infortunadamente no se tiene patrón internacional para comparar. 5.0 POTENCIAL TECNICO DE AHORRO DE ENERGIA Además de los objetivos de conservación de los recursos, optimización del uso de energía, los proyectos de URE están encaminados al aprovechamiento de tecnologías eficientes, reposición de equipos y sustitución energética deben cumplir también con expectativas de los consumidores de energía relacionadas con la efectividad desde dos puntos de vista así: disminución del consumo energético, sin sacrificio de utilidad obtenida de la energía disponible y reducción de costos de producción de bienes o servicios. Esto implica que cualquier estrategia que se desee implementar, deberá surgir de un proceso de valoración y cuantificación técnicamente posible para mejorar los consumos específicos de energía en instalaciones nuevas y existentes. Con el fin de cuantificar el ahorro energético potencial en el subsector de hierro, acero y metales no ferrosos, se analizaron los consumos de energía por proceso en cada una de las compañías e industrias de tamaño grande y mediano. Para estimar el ahorro se tomó como referencia los índices energéticos internacionales para procesos iguales o similares y el nacional más eficiente cuando no se dispuso de los mismos a nivel internacional. La estimación fue realizada tanto para la capacidad actual de operación, así como la obtenida a plena carga. El ahorro potencial de energía se muestra en la tabla anterior y asciende a un valor de 3.27 millones de barriles equivalentes de petróleo al año, que a precios de hoy representarían cerca de 28 millones de dólares.



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AHORRO POTENCIAL DE ENERGIA POR INDUSTRIA Y PROCESO

PROCESO(1)

Producción

Actual T/A

Producción

Máxima T/A

Diferencia (Nal–Inter)

GJ/t

Ahorro Potencial

Cap. Actual KTJ/A

Ahorro Potencial

Cap.Máxim KTJ/A

INDUSTRIA DE HIERRO Y ACERO Acería (Integrada) 279.500 340.000 0.50 0.14 0.17 Acería (otras) 516.400 1’305.250 1.16 0.60 1.51 Coquería 232.700 360.000 43.38 10.09 15.61 Alto Horno 275.500 340.000 13.54 3.73 4.60 Laminación caliente: (integrada)

215.000 360.000 7.10 1.52 2.55

Laminación caliente: (otras)

193.600 268.200 2.80 0.54 0.75

Laminación en frío 201.200 300.400 0.91 0.18 0.27 Tratamiento térmico 24.640 40.320 4.36 0.11 0.17 Fundición 17.030 36.450 9.31(2) 0.16 0.34 Moldeo 648 864 50.56(2) 0.01 0.01 Trefilación 14.400 21.600 3.20(2) 0.05 0.07 SUBTOTAL 17.13 26.05

INDUSTRIA DE ALUMINIO Fundición 36.720 63.840 11.42 0.42 0.73 Laminación 15.600 21.320 32.24 0.50 0.68 Extrusión 12.240 31.800 4.93(2) 0.06 0.16 Secado 18 54 14.80(2) 0.01 0.01 Tratamiento térmico 4.800 7.200 5.29 0.02 0.04 SUBTOTAL 1.01 1.62

INDUSTRIA DE COBRE Trefilación 12.000 16.800 9.54(2) 0.11 0.16 TOTAL AHORRO 18.25 27.83

Ahorro Total (BEP/A) (3) M 3.27 4.99 Ahorro Total (BEP/D) (4) K 9.08 13.86 Ahorro Total (US$/A) (5) M 91.52 139.7

1. No se incluyen en la industria de hierro y acero los procesos de laminación en caliente (empresas semi-integradas) y tratamiento electrolítico, por presentar índices menores a los internacionales.

2. Referenciado a la empresa nacional más eficiente. 3. Factor de Conversión: 1 TJ = 179.34003 BEP para 1998 (UPME). 4. A=360 días 5. BEP=US$28.0

Esta cifra podría incrementarse en cerca de 1.000.000 barriles equivalentes de petróleo/año, cuando termine la recesión y las industrias operen con el 100% de su capacidad.



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Para alcanzar estos ahorros será necesario realizar ajustes operacionales e inversiones que permitan capitalizar la innovación tecnológica y que de acuerdo con la situación real de nuestra industria, son efectivas desde el punto de vista de los costos. El numeral 8 de este documenta analiza el potencial económico factible desde el punto de vista de las utilidades y cuyos resultados muestran las distintas posibilidades de aprovechamiento de proyectos URE. 6.0 TECNOLOGIA EN COLOMBIA Y EN EL MUNDO Los cambios tecnológicos ocurridos a nivel mundial han tenido gran influencia en la industria del acero y son variados los métodos desarrollados y con buenos resultados, para la conversión del mineral de hierro. La tendencia es la de incentivar plantas semi-integrales, las cuales mejoran su productividad con el empleo de hornos eléctricos de mayor capacidad y potencia. Igualmente se han desarrollado nuevos métodos de conversión de mineral de hierro como: la tecnología de oxígeno básico (BOF), procesos de reducción directa (DRI), briquetas de hierro caliente (HBI) o carburo de hierro (Iron Carbide), reducción directa (HyL utilizando gas como agente reductor), reducción directa con carbón (Hismelt), etc., algunos de ellos en período de experimentación, otros ya probados suficientemente en nuevas acerías. La colada continua es otro proceso en el que la moderna industria del acero y aluminio ha encontrado beneficios al obviar varios pasos en el proceso de laminación, todos con altos consumos energéticos. Produce un acero de alta calidad con menos desperdicio de chatarra y se puede conseguir un incremento en capacidad de producción superior al 10%. En la industria integrada la preocupación mundial ha sido mejorar el proceso de obtención de coque empleando nuevas tecnologías que incluyen el uso de carbones térmicos como materia prima. Los nuevos altos hornos se han diseñado para obtener arrabio de más alta calidad, mayor extracción por tonelada de mineral, mejores métodos de combustión y control más exigente de contaminantes atmosféricos. Infortunadamente en Colombia las nuevas tecnologías no tendrán aplicación por lo menos en el corto y mediano plazo, debido principalmente a los altos costos de capital y a otros aspectos que influyen en las decisiones gerenciales al momento de proyectar nuevas inversiones, como son: políticas económicas variables o no definidas, inseguridad, falta de apoyo estatal en la inversión industrial, etc.



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Sin embargo, algunas industrias han realizado o proyectan inversiones para mejorar sus procesos de producción. Estos cambios tecnológicos, que representan ahorro energético y de costos en combustibles, básicamente son: - Precalentamiento de aire de combustión. - Mejoramiento de la calidad de sus refractarios. - Precalentamiento de la materia prima con gases efluentes. - Sustitución de combustibles (gas natural por combustibles líquidos). - Automatización de hornos de calentamiento. - Reducción en tiempos de carga y descarga de hornos eléctricos. - Mejoras en el factor de potencia de la empresa. - Uso de oxigeneradores en hornos eléctricos de arco. - Control de combustión. - Nuevos hornos eléctricos de inducción y de arco. El denominador común de los industriales de este subsector sobre el crecimiento futuro de sus empresas, se basa principalmente en la necesidad de que se tengan reglas claras en materia económica de impuestos, de seguridad, en políticas definidas de apoyo a la industria y en el manejo objetivo y concordante con la realidad nacional del precio de los combustibles y la energía eléctrica. Este es el marco en el que según los industriales se darían las condiciones para invertir en tecnología en el mediano y largo plazo. 7.0 RECOMENDACIONES TECNOLOGICAS Las recomendaciones tecnológicas se orientan a la producción de hierro y acero y al procesamiento de hierro y acero, aluminio, cobre, plomo, zinc y níquel. Estas recomendaciones se dividen en: 7.1 Tipo operativo Se pueden efectuar en forma inmediata mediante la optimización de las instalaciones y la mejora en la programación y control de las operaciones. 7.2 Mejoras en las instalaciones. Las principales son:

♦ Aprovechamiento del calor sensible de los gases efluentes.



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♦ Mejoras en los sistemas de combustión. ♦ Mejoras en los sistemas de instrumentación y control. ♦ Intercambiabilidad de combustibles. ♦ Sustitución de equipos. ♦ Utilización de aislamientos. ♦ Mejoras en los sistemas de alumbrado y fuerza.

7.3 Tipo tecnológico Se orientan a los siguientes procesos, recomendaciones que, dependiendo del tipo de tecnología, son válidas para las industrias integradas, semi-integradas y el procesamiento de metales no ferrosos. Estas recomendaciones requieren inversiones importantes de capital, puesto que se refieren a la implantación de nuevas tecnologías y/o sustitución de equipos.

♦ Producción de coque. ♦ Producción de arrabio. ♦ Acería. ♦ Hornos de tratamiento térmico. ♦ Recuperación de chatarra.

8.0 POTENCIAL ECONOMICO Para determinar cuáles son las alternativas de optimización aplicables y sus respectivos costos bajo la luz de nuevas tecnologías y procesos, debe estimarse la cantidad de potencial técnico de ahorro que es efectivo desde el punto de vista de los costos para varias perspectivas de inversión. Ello llevó a efectuar un análisis técnico–económico de los procesos y equipos que podrían mejorarse en el sector metalúrgico colombiano para optimizar el consumo energético. Los datos de las inversiones analizadas fueron suministrados por fabricantes de equipos, productores y algunos asesores de la industria metalúrgica. Los siguientes procesos analizados representan los mayores ahorros de energía, involucran directamente sustitución de energéticos y son capital intensivos: 1. Proceso de colada continua. 2. Proceso de fundición de chatarra. 3. Hornos de calentamiento de palanquilla en el área de laminación. En este último proceso se analizaron los siguientes casos:



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3.a. Cambio de revestimiento en los hornos. 3.b. Precalentamiento del aire de combustión. 3.c. Automatización. 3.d. Cambio de combustible líquido a gas natural. Los parámetros utilizados para definir el caso básico de todos los procesos evaluados son los siguientes: - Se trabaja en pesos constantes del año 2.000. - El análisis se efectúa para una vida útil de 10 años. - Se considera un valor de salvamento de la inversión del 20%. - Se usa una tasa de cambio de $2.150/US$. - Se considera una tasa impositiva de renta del 35% sobre las utilidades netas

del proyecto. Con el fin de visualizar el efecto de una posible financiación que incentive la optimización energética de este subsector, se tomó como referencia una de las líneas de financiación del IFI cuyas condiciones se resumen así: - Plazo de amortización 8 años con dos años de gracia. - Inflación anual 10%. - Tasa efectiva anual descontando inflación: 13%. - DTF: 12% anual. Para efectuar los cálculos se elaboraron una serie de modelos sistematizados que le permitan a la UPME cambiar fácilmente cualquiera de los parámetros que el analista desee investigar. 8.1 Proceso Colada Continua Para analizar este proceso, se efectuó la comparación del proceso de cochadas o moldeo de lingotes contra el proceso de colada continua. La inversión requerida es de MUS$ 30,4 y para su evaluación se calculó el caso básico con los parámetros enumerados anteriormente y se analizaron las siguientes sensibilidades: - Financiamiento del 70% de la inversión. - Financiamiento del 50% de la inversión. - Incremento del 30% en la inversión.



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Valor Presente Neto

-100000

-50000

0

50000

100000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Período

M$

Caso Básico

Sensibilidad 1

Sensibilidad 2

Sensibilidad 3

0.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

90.00%

Caso Básico Sensibilidad 1 Sensibilidad 2 Sensibilidad 3

Tasa Interna de Retorno

Los resultados obtenidos de valor presente neto, tiempo de recuperación de la inversión y tasa interna de retorno se muestran en los gráficos anteriores. 8.2 Proceso Fundición de Chatarra Para el análisis de este proceso se compararon los hornos instalados en Colombia en los años 70, con los hornos existentes hoy en día con nuevas tecnologías, que conllevan a ahorros de energía del orden del 40%. La inversión requerida para este cambio se estima del orden de US$620.000. Sobre el caso básico se efectuaron dos sensibilidades así: • Financiamiento del 70% de la inversión.



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• Menor valor de energía eléctrica de $110/Kwh contra $140/Kwh establecida en el caso básico.

Los resultados de esta valoración se presentan en los gráficos que a continuación se presentan.

Valor Presente Neto

-1400

-1200

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Período

M$

Caso Básico

Sensibilidad 1

Sensibilidad 2

0.00%

5.00%

10.00%

15.00%

20.00%

25.00%

30.00%

Caso Básico Sensibilidad 1 Sensibilidad 2


8.3 Hornos de Calentamiento de Palanquilla en el Area de Laminación



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Con el fin de disminuir las pérdidas térmicas y optimizar la eficiencia energética, se analizaron las siguientes alternativas: • Cambio de revestimiento del horno con una inversión de M$ 30. • Precalentamiento del aire de combustión con una inversión de M$ 200. • Automatización de los hornos de calentamiento con una inversión de M$ 500. Con el fin de visualizar las tres alternativas en conjunto, se efectuó el análisis correspondiente con los siguientes resultados: Tasa Interna de Retorno: 23,1% Tiempo de Recuperación de la Inversión: 4 años. • Cambio de combustible a gas natural con una inversión de M$ 600. • Financiamiento del 70% del cambio a gas natural. Los resultados se muestran a continuación:

Valor Presente Neto

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Período

M$

Revestimiento

Precalentamiento

Automatización

Total

Cambio a GN

Finan cambio GN



19

0.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

90.00%

100.00%

Revestimiento Automatización Cambio a GN


Siendo los procesos de colada continua, fundición de chatarra y calentamiento de palanquilla en el área de laminación, los de mayor posibilidad de optimizar, en la producción y procesamiento de hierro y acero, se analizaron las empresas encuestadas para determinar la viabilidad tecnológica y económico-financiera de los proyectos de inversión. Este análisis determina que, con una inversión aproximada de MUS$ 150, se lograría un ahorro energético de 808 kBEP/año, equivalentes a MUS$ 22,54 anuales, con índices financieros atractivos para el inversionista ( VPN-TIR). 9.0 EMISIONES ATMOSFERICAS La emisión de gases y partículas sólidas a la atmósfera es un parámetro que sirve para medir la eficiencia de procesos que involucran combustión de energéticos líquidos, sólidos ó gaseosos, así como del equipo de combustión utilizado. Para determinar la cantidad de emisiones de la industria metalúrgica, se tuvo en cuenta los procesos y equipos utilizados por cada una de las industrias visitadas. De acuerdo con los cálculos efectuados y el análisis de los energéticos empleados, son, once las industrias que representan más del 95% del consumo



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total energía. Estas industrias, con sus respectivas emisiones atmosféricas se discriminan en la siguiente tabla:

Industrias Metalúrgicas de Mayores Emisiones Atmosféricas en Colombia

Empresa

Código Cons. C. kg/h

Cons. E Gcal/h

CO kg/h CO2 kg/h Ceniza kg/h

SO2 kg/h

NOX kg/h

23 242.817,7 899,1 5.512,5 385.169,2 10.491,4 2.624,4 940,7

32 19.051,4 177,7 495,0 49.446,2 1.211,5 183,0 69,1

Otras 3.222,8 34,9 97,2 9.615,8 55,3 63,1 12,0

19 1.582,1 16,3 42,1 4.860,9 15,5 47,0 6,2

40 1.122,6 12,3 21,9 3.322,0 8,0 24,3 4,8

34 909,5 11,6 4,7 2.415,0 1,0 0,2 4,7

33 744,1 9,5 3,8 1.975,9 0,8 0,2 3,9

11 688,5 7,5 13,0 2.011,0 6,7 21,5 3,0

46 650,9 6,7 15,5 2.005,1 6,0 19,5 2,6

35 624,2 7,9 3,2 1.657,6 0,7 0,1 3,2

6 595,0 7,6 3,3 1.580,5 0,7 0,1 3,1

25 588,2 6,0 22,8 1.790,8 7,4 17,6 2,3

Total 272.596,9 1.197,1 6.234,9 465.850,0 11.805,1 3.001,0 1.055,6

Evaluada la tabla anterior se infiere que la mayor producción de SO2 y de cenizas obedece a la combustión de aceite quemado, crudo de Castilla y fuel oil; los que sumados al ACPM, son los mayores generadores de CO. Entre tanto los mayores generadores de Nox provineen de aquellas industrias que utilizan gas natural, aceite quemado y fuel oil y en menor escala se encuentra el GLP. 10.0 CONCLUSIONES A continuación se presentan las principales conclusiones que sobre el subsector del hierro, acero y metales no ferrosos, se pueden extraer del estudio, de las visitas, de las entrevistas y de la bibliografía consultada, para mejorar tanto en el consumo energético como en el adelanto tecnológico que éste requiere para competir eficientemente en condiciones de globalización y mercados abiertos. ♦ Como resultado de la comparación de los indicadores nacionales calculados,

contra los establecidos a nivel internacional, se observa que en nuestra industria de hierro y acero hay un potencial de ahorro notable debido a la poca



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eficiencia en los procesos de coquería, alto horno y laminación en caliente. En la industria del aluminio las mayores ineficiencia se originan en los procesos de fundición y laminación.

♦ A pesar de que en la industria nacional del hierro y acero el índice de

productividad para el periodo 1998-2000, paso de 167 a 204 t/h-año, se encuentra aún muy por debajo del índice reportado para Latinoamérica de 391 t/h-año.

♦ Se han desarrollado nuevas tecnologías para la conversión del mineral de

hierro, ya probadas suficientemente en acerías de otros países con buenos resultados. Uno de ellos es la colada continua, en la cual se han encontrado extraordinarios beneficios al eliminar varios pasos en el proceso de laminación que requieren altos consumos energéticos.

♦ La cuantificación del ahorro energético potencial del sub-sector, es del orden

de 3.3 millones de barriles equivalentes de petróleo por año, que a precios actuales de US$ 28/barril representan una economía cercana a los MUS$ 92/año en términos de energía. Cifra que ascendería a MUS$ 141 si las industria operáran a plena capacidad, con inversiones estimadas en MUS$ 150.

♦ Mostrando grandes bondades el aprovechamiento de URE, además de bajos

periodos de recuperación de la inversión, debería existir menos aversión a la inversión, buscando con ello mayores niveles de productividad y por sobre todo mejores oportunidades de competitividad.

♦ Existe alta dependencia del uso del petróleo y sus derivados, mostrando de

esta forma cierta irracionalidad con la disponibilidad de recursos energéticos. Así como una baja automatización de los procesos.

♦ La industria nacional del subsector de hierro, acero y metales no ferrosos, es

altamente contaminantes. El mayor aporte de SO2 proviene del gas del alto horno, seguido del crudo de Castilla y fuel oil. El carbón mineral y el coque generan la mayor producción de CO y cenizas. Por su parte el gas natural y el del alto horno son los mayores generadores de NOx.



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ANEXO ESTADISTICO

determinación de la eficiencia energética del …...que producen, transforman o recuperan hierro,...

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