Introducción

En 2015 se puso en marcha en Monterrey, México, una planta de cogeneración destinada a abastecer las instalaciones metalúrgicas y de producción de cartoncillo de nuestro cliente. Con una capacidad instalada de 14,4 MW, esta planta se consolidó como un pilar energético esencial para el funcionamiento de las distintas unidades industriales del complejo.

La instalación fue diseñada bajo un esquema de ciclo combinado, lo que permite generar de forma eficiente tanto el vapor requerido para los procesos térmicos como la energía eléctrica necesaria para operar la planta papelera y la instalación metalúrgica asociadas.

AITESA participó en el proyecto como proveedor y responsable del montaje de la caldera de recuperación de calor, un equipo clave en el sistema de cogeneración. Esta caldera aprovecha la energía térmica contenida en los gases de escape de la turbina de gas para producir vapor de proceso, maximizando así la eficiencia global del sistema energético.

El reto principal consistió en integrar un sistema de cogeneración que maximice la eficiencia energética, aprovechando al máximo el calor residual generado en el proceso de producción del cartón. La meta era dirigir este calor a una planta de cogeneración capaz de producir vapor tanto para consumo interno como para generación eléctrica, optimizando así el uso del combustible.

Solución AITESA

La solución aportada por AITESA pasa por la instalación de una caldera de circulación natural diseñada para la generación de vapor a dos niveles de presión: 40 bar y 6 bar. Está equipada con un sistema de postcombustión mediante quemadores auxiliares de 10 MW, lo que permite alcanzar una producción máxima de 32,6 t/h de vapor sobrecalentado a 400 °C y 40 bar, junto con 2 t/h de vapor saturado a 6 bar para servicios auxiliares.

La caldera se estructura en los siguientes módulos funcionales:

• Sobrecalentador de alta presión: encargado de elevar la temperatura del vapor saturado hasta las condiciones de sobrecalentamiento requeridas.
• Evaporador de alta presión: módulo donde se produce la evaporación del agua mediante circulación natural, conectado a su respectivo calderín de alta presión.
• Economizador de alta presión: precalienta el agua de alimentación antes de su entrada en el calderín de alta presión, mejorando la eficiencia térmica.
• Evaporador de baja presión: transforma el agua en vapor saturado a baja presión, con su calderín asociado.
• Economizador común para alta y baja presión: precalienta el agua de alimentación y la distribuye hacia el calderín de baja presión y hacia el economizador de alta presión, optimizando el reparto térmico.

Además del sistema de postcombustión y los módulos principales, AITESA también suministró todos los equipos auxiliares necesarios para el correcto funcionamiento del sistema: bombas de alimentación, tanque flash de purga continua, tanque de enfriamiento de purgas, silenciadores de vapor y la instrumentación completa para el control y supervisión de la caldera.

Este diseño permite no solo alimentar procesos térmicos, sino también impulsar una turbina para producción eléctrica, incrementando significativamente la eficiencia global de la planta.

Resultados

• Ahorro energético: Reducción del consumo de combustibles fósiles al integrar cogeneración.
• Generación eléctrica in situ: Contribución a la autogeneración de electricidad con la turbina de vapor.
• Optimización de procesos térmicos: Vapor disponible a dos niveles de presión mejora la versatilidad operativa.
• Disminución de emisiones: Uso más eficiente de la energía reduce la huella ambiental.

En junio de 2013 se adjudica el contrato para el suministro de la caldera y sus equipos auxiliares, cuya entrega se realiza a lo largo de 2014. La planta entra en operación en 2015 y desde entonces continúa funcionando de forma satisfactoria.