Justificación de la sustitución de una caldera de bunker por una caldera de biomasa por Eco Solutions en Bridgestone de Costa Rica. - Miranda-Gamboa, Yonder Alberto (Instituto Tecnológico de Costa Rica, 2014)
La justificación de la sustitución de una caldera de bunker por una caldera de biomasa en Bridgestone de Costa Rica es el objetivo de la oficina de ambiente, ingeniería y proyectos en conjunto con Eco Solutions. Se necesita realizar un estudio que contemple los aspectos básicos de la sustitución teniendo en cuenta las expectativas tanto de Bridgestone como EcoSolutions en cuanto a las necesidades de energía del proceso de producción de vapor, las características técnicas del equipo a instalar, el impacto medio ambiental de realizar dicho cambio y finalmente la rentabilidad económica de ejecutar un proyecto de eficiencia energética de este tipo. Mediante el desarrollo del proyecto se determinan los aspectos básicos de cada una de las áreas a estudiar como parte de la justificación incluyendo: i) selección y dimensionamiento de los sistemas de abastecimiento de agua de la caldera y almacenamiento de pellet, ii) Dimensionamiento de la caldera necesaria para sustituir la anterior caldera de bunker, iii) Determinación de la cantidad de energía necesaria requerida por el proceso de fabricación de llantas, iv) cálculo de la cantidad de toneladas de dióxido de carbono emitidas a la atmosfera comparando la generación de vapor con bunker y con biomasa, v) análisis económico general sobre el proyecto, rentabilidad, periodo de retorno de inversión, entre otros. El estudio contempla procedimientos y cálculos de ingeniería de acuerdo con las normas y reglamentaciones aplicables para calderas de biomasa. Se determinó que la demanda de energía mensual promedio de Bridgestone es de 10.697.154,40 MJ lo cual corresponde a 263.594,87 litros de bunker y 528,91 toneladas métricas de pellets. Se selecciona una caldera de 600 BHP o 6 MW y una generación de vapor de 9,2 toneladas de vapor por hora. Se determina que el ahorro propuesto de bunker por el concepto de uso de biomasa para generación de vapor es de 1890,21 galones por día para una sustitución de la necesidad total de vapor del 40%. Se calcula que la caldera según su capacidad consume un aproximado de 32 727,32 Kg de pellet por día, instalándose un silo de 153 192 Kg para una autonomía de funcionamiento de la caldera de 4,8 días. Se dimensionan las bombas de agua necesarias para el abastecimiento de líquido de la caldera, las mismas deben contar con un caudal mínimo de 63,7 galones por minuto, una presión de descarga de 287 psi y una cabeza de succión neta positiva requerida menor o igual a 10,55 metros de columna de agua. Se calcula la disminución de emisiones de dióxido de carbono a la atmosfera por una sustitución de la generación de vapor de un 40% sobre el proceso, las toneladas de dióxido de carbono evitadas son de aproximadamente un 60% respecto de la producción de vapor usando solamente bunker, anualmente se liberan 696,94 toneladas de CO2 al año. Se determina que existe una diferencia de precio de un 20% del pellet respecto al bunker lo que genera ahorros mensuales mayores a los 22 millones de colones, generando ingresos anuales de más de 500 millones de colones.

The justification for the replacement of a bunker boiler by a biomass boiler at Bridgestone de Costa Rica is the objective of the office of environment, engineering and projects in conjunction with Eco Solutions. It is needed to conduct a study that addresses the basics of substitution considering the expectations of both Bridgestone and EcoSolutions as to the energy needs of the steam production process, the technical characteristics of the equipment to be installed, the environmental impact associated to that change and ultimately the profitability of running a energy efficiency project of this type. Through the project development the basics of each of the areas to be studied as part of the justification are determined including: I) selection and sizing of the water supply systems of the boiler and pellet storage, ii) sizing of the boiler needed to replace the old bunker boiler, iii) Determine the required amount of energy needed by the tire manufacturing process, iv) calculation of the number of tons of carbon dioxide emitted into the atmosphere by comparing the steam generation with bunker and biomass, v) general economic analysis of the project, profitability, payback period, among others. The study provides procedures and engineering calculations according to the rules and regulations for biomass boilers. It was determined that the average monthly energy demand of Bridgestone is 10,697,154.40 MJ which corresponds to 263,594.87 liters of bunker and 528.91 metric tons of pellets. 600 BHP boiler of 6 MW with a steam generation of 9.2 tons of steam per hour is selected. It is determined that the proposed bunker by the concept of using biomass to generate steam savings is 1890.21 gallons per day for a total need replacing steam of 40%. It is estimated the boiler pellet consumption by approximately 32 727.32 kg of pellets per day, installing a silo of 153 192 kg for a range of boiler operation 4.68 days. Water pumps needed for the liquid supply of the boiler must have a required minimum flow of 63.7 gallons per minute, a discharge pressure of 287 psi and a net positive suction head lower than or equal sized to 10.55 meters water column. Decreasing emissions of carbon into the atmosphere by replacing steam generation 40% of the process are calculated to be approximately 60% less compared to the steam production using only bunker, 696.94 tons of CO2 annually per year are released. It is determined that there is a price difference of 20% between pellet and bunker which generates monthly savings greater than 22 million colones, generating annual revenues of more than 500 million colones.
Proyecto de Graduación (Licenciatura en Mantenimiento Industrial) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería Electromecánica, 2014.
Keywords: Recursos renovables; Energía; Radiación; Eficiencia; Costos de producción