I N D I C E...7.4 Análisis de inversiones para optimización de procesos 186 7.5 Financiación 187...
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i
I N D I C E
Página
1. Introducción 1
2. Estadísticas mundiales 3
2.1 Hierro y acero 3
2.2 Aluminio 17
2.3 Cobre 23
2.4 Níquel 26
2.5 Plomo 29
2.6 Zinc 31
2.7 Consumo de energía del sector de hierro, acero y no
ferrosos en Colombia 32
3. Universo 35
4. Indicadores 69
4.1 Indicadores internacionales 69
4.2 Comparativo de la industria nacional con indicadores
internacionales 84
4.3 Indices de productividad 93
4.4 Potencial de ahorro de energía 98
5. Nuevas tecnologías 100
5.1 Producción de acero 100
5.2 Fundición directa 113
5.3 Otros procesos 120
5.4 Industria del aluminio 129
5.5 Industria del zinc, cobre y plomo 130
6. Recomendaciones tecnológicas 136
6.1 Producción de hierro y acero 136
6.2 Producción de níquel, procesamiento de hierro, acero,
aluminio, cobre, plomo, zinc y níquel 181
7. Análisis económico 183
7.1 Proceso colada continua 183
7.2 Optimización de los hornos utilizados en la industria
siderúrgica y de metales no ferrosos 185
7.3 Optimización de otros procesos 186
7.4 Análisis de inversiones para optimización de procesos 186
7.5 Financiación 187
8. Emisiones atmosféricas 229
8.1 Consumo de combustibles/cantidad de emisiones 229
8.2 Emisiones promedio por combustible y equipo de
combustión 230
8.3 Emisiones por zona y tipo de combustible 231
ii
Página
8.4 Emisiones atmosféricas por proceso 232
8.5 Indices de emisión 233
9. Sistemas de información 252
9.1 Modelos para la evaluación económica de las inversiones 252
9.2 Sistema de información de encuestas 253
9.3 Procedimiento para mantener actualizada la información 256
10. Conclusiones y recomendaciones 260
10.1 Conclusiones 260
10.2 Recomendaciones 262
Glosario
Abreviaturas
Factores de Conversión
Anexos
iii
INDICE DE TABLAS
Tabla N° Nombre Página
2.1 Consumo aparente de acero 1993-1999 3
2.2 Países productores de más de 2 millones de
toneladas/año
5
2.3 Compañías más grandes productoras de acero 7
2.4 Consumo mundial de acero proyectado 2000-2001 8
2.5 Consumo mundial de acero proyectado 2000-2005 9
2.6 América Latina: consumo aparente de acero 11
2.7 América Latina: consumo de arrabio 11
2.8 América Latina: consumo de chatarra 12
2.9 América Latina: consumo aparente de acero por
habitante
12
2.10 América Latina: producción de mineral de hierro 13
2.11 América Latina: produución de mineral de hierro
concentrado
14
2.12 América Latina: producción de sínter 14
2.13 Producción de acero bruto en América Latina 15
2.14 América Latina: producción siderúrgica 1999 17
2.15 Aluminio recuperado de scrap 18
2.16 Capacidad de producción de alúmina 19
2.17 Producción mundial de alúmina-grados 20
2.18 Fuentes de energía en 1998 21
2.19 Energía utilizada por tonelada producida de alúmina 21
2.20 Producción de alúmina metalúrgica 1998 22
2.21 Capacidad de producción anual de aluminio primario 22
2.22 Producción de cobre y aleaciones semimanufacturadas
en los países miembros de IWCC y USA
24
2.23 Consumo de cobre y aleaciones semimanufacturadas en
los países miembros de IWCC y USA
25
2.24 Producción mundial de níquel primario 28
2.25 Demanda mundial de níquel primario 28
2.26 Producción de mineral de plomo 29
2.27 Producción de plomo refinado 30
2.28 Consumo de plomo refinado 30
2.29 Producción de mineral de zinc 31
2.30 Producción de zinc refinado 31
2.31 Consumo de zinc refinado 32
iv
3.1 Código de compañías visitadas 36
Tabla N° Nombre Página
3.2 Clasificación compañías según consumo energético 38
3.3 Consumos energéticos actuales e índices por compañía 42
3.4 Consumos energéticos actuales e índices por compañía
para hierro y acero
47
3.5 Consumos energéticos para cada compañía de hierro y
acero
50
3.6 Consumos energéticos actuales e índices por compañía
semi-integrada de hierro y acero
53
3.7 Consumos energéticos por proceso para cada compañía
semi-integrada de hierro y acero
54
3.8 Consumos energéticos actuales e índices por compañía
de hierro y acero sin integrada y semi-integradas
55
3.9 Consumos energéticos por proceso para cada compañía
de hierro y acero sin integrada y semi-integradas
57
3.10 Consumos energéticos actuales e índices por compañía
de aluminio
59
3.11 Consumos energéticos por proceso para cada compañía
de aluminio
60
3.12 Consumos energéticos actuales e índices por compañía
de cobre
61
3.13 Consumos energéticos por proceso para cada compañía
de cobre
62
3.14 Consumos energéticos actuales e índices por compañía
de níquel
63
3.15 Consumos energéticos por proceso para compañía de
níquel
64
3.16 Consumos energéticos actuales e indices por compañía
de plomo
65
3.17 Consumos energéticos por proceso para compañía de
plomo
66
3.18 Consumos energéticos actuales e índices por compañía
de zinc
67
3.19 Consumos energéticos por proceso para cada compañía
de zinc
68
4.1 Requerimiento energéticos - 1998 69
4.2 Consumo de energía en sinterización - 1998 70
4.3 Energía utilizada en el alto horno para la producción de
hierro - 1998
70
4.4 Energía requerida en el horno básico de oxígeno - 1998 71
v
4.5 Energía empleda en hornos eléctricos - 1998 71
Tabla N° Nombre Página
4.6 Consumos energéticos para producción de lingotes y
colada continua - 1998
72
4.7 Consumos de energía en laminado y procesos
terminados
73
4.8 Consumos energéticos de la industria de acero y hierro
en USA - 1998
73
4.9 Consumos energéticos para procesos de producción
primaria de aluminio
75
4.10 Consumos energéticos para procesos de producción de
aluminio y semifabricación
75
4.11 Porcentajes de combustibles utilizados por proceso 76
4.12 Energía utilizada en la refinación de alúmina 76
4.13 Energía requerida para producción de coque y brea 77
4.14 Requerimientos energéticos para la producción de
ánodos
77
4.15 Indice de consumos para celdas reductoras 78
4.16 Energía utilizada en producción de aluminio - 1995 78
4.17 Energía utilizada en el pretratamiento de chatarra 79
4.18 Energía utilizada en fundición/refinación secundarias 79
4.19 Requerimientos de energía de procesos de fundición de
chatarra
80
4.20 Indices energéticos para moldeo de lingotes 80
4.41 Energía utilizada en laminación de aluminio 81
4.22 Consumo de energía en la obtención del cobre 82
4.23 Consumos energéticos para la obtención del cobre de
alta pureza
83
4.24 Consumo de energía en obtención de zinc por método
electrolítico
83
4.25 Industrias integradas 84
4.26 Industrias semi-integradas 86
4.27 Otras industrias (procesadores) 87
4.28 Proceso de fundición (índices energéticos por
compañía)
89
4.29 Procesadores de aluminio 90
4.30 América Latina: personal ocupado en la industria
siderúrgica
93
4.31 Producción de acero bruto 94
4.32 Indices de productividad en América Latina 95
4.33 Indices de productividad - resultados de encuestas 96
vi
4.34 Ahorro potencial de energía por industria y proceso 99
Tabla N° Nombre Página
5.1 Procesos de reducción directa 105
5.2 Diferentes tipos de procesos de fundición directa 113
5.3 Comperación de tecnologias para producción de hierro y
acero
128
5.4 Cobre reciclado en USA 133
6.1 Algunas deficiencias encontradas en las visitas 182
7.1 Inversiones colada continua 184
7.2 Inversiones horno cuchara 184
7.3 Inversiones otros equipos 184
7.4 Consumo de energía eléctrica y térmica, proceso actual
- colada continua
185
7.5 Ahorros operacionales cochada vs colada continua 189
7.6 Resultados - caso básico 189
7.7 Resulatdos - financiación del 70% de inversión 190
7.8 Resultados - financiación del 50% inversión 190
7.9 Resultados - inversión 30% adicional 190
7.10 Resultados - caso básico, fundición de chatarra 201
7.11 Resultados - financiación del 70% inversión 202
7.12 Resultados - según costo de energía eléctrica 202
7.13 Resultados - horno de calentamiento de palanquilla 211
7.14 Resultados - precalentamiento del aire de combustión 212
7.15 Resultados - automatización 212
7.16 Resultados - análisis total de inversiones anteriores 213
7.17 Resultados - cambio de combustible 213
7.18 Resultados - financiación cambio de combustible 213
8.1 Emisiones atmosféricas por compañía y proceso 234
8.2 Industrias metalúrgicas de mayores emisiones
atmosféricas
237
8.3 Consumos de combustibles, energía y emisiones 238
8.4 Total de emisiones por zonas 245
8.5 Emisiones atmosféricas por proceso de las industrias
metalúrgicas, exceptuando la del aluminio
247
8.6 Emisiones atmosféricas por proceso de las industria de
aluminio
248
8.7 Emisiones atmosféricas de las industrias del aluminio 249
8.8 Emisiones atmosféricas por proceso de Acerías Paz del
Río
250
8.9 Indices de emisiones 251
vii
INDICE DE GRAFICAS
Gráfica N° Nombre Página
2.1 Consumo aparente de acero 1993-1999 5
2.2 Prosucción mundial de acero 7
2.3 Consumo aparente de acero 10
2.4 Producción de acero bruto 16
2.5 Países productores de aluminio primario 18
2.6 Distribución primaria de níquel 27
2.7 Usos finales de níquel 27
2.8 Consumo efectivo de energía 33
2.9 Consumo de energía en el sector industrial 34
4.1 Comparación de índices energéticos hierro-acero 88
4.2 Comparación de índices energéticos aluminio 91
4.3 Indices de productividad 95
4.4 Indices de productividad en Colombia para el sector de
hierro y acero
97
4.5 Indices de productividad hierro, acero y no ferrosos 97
5.1 Cambios en las tecnologías del acero 100
5.2 Producción de acero por ruta tecnológica 101
5.3 Producción mundial de DRI 104
5.4 Proceso Iron Carbide 108
5.5 Colada continua 109
5.6 Proceso HyL 110
5.7 Proceso Inmetco (Redsmelt) 111
5.8 Proceso Midrex 112
5.9 Proceso Corex 115
5.10 Proceso Hismelt 116
5.11 Proceso Dios 118
5.12 Proceso CCF 119
5.13 Proceso Circofer 120
5.14 Proceso Circored 121
5.15 Proceso Fastmet 122
5.16 Proceso Finmet 123
5.17 Proceso Fior 124
5.18 Proceso Romelt 125
5.19 Proceso Ausmelt 126
5.20 Proceso Technored 127
6.1 Fracción del calor generado que se pierde con los
humos
138
viii
Gráfica N° Nombre Página
6.2 Aumento de rendimiento por calentamiento del aire de
combustión
139
6.3 Ahorro de combustible por disminución de exceso de
aire
141
6.4 Incidencia del exceso de aire en el calor disponible 142
6.5 Apagado en seco de coque 147
6.6 Variación del consumo de coque y la producción de
arrabio con sínter
150
6.7 Aprovechamiento del calor sensible del sínter 152
6.8 Aprovechamiento de la energía de expansión del gas
del alto horno
156
6.9 Sistema de enfriamiento del alto horno con produccción
de vapor
158
6.10 Sistema de combustión parcial 161
6.11 Sistema sin combustión (OG) 163
6.12 Aprovechamiento del calor sensible de la escoria líquida 164
6.13 Precalentamiento de chatarra a baja temperatura 169
6.14 Precalentador de chatarra a alta temperatura para horno
de arco
170
6.15 Instalación de precalentador de chatarra 171
6.16 Aprovechamiento del calor sensible de los productos de
laminación en caliente
176
6.17 Optimización en la producción de los hornos 179
7.1 Precio de los combustibles líquidos - 2000 187
8.1 Emisiones promedio por combustible - equipos 1, 2, 3, 6
y 7
239-241
8.2 Emisiones por combustible y equipo de combustión -
zona 1
242
8.3 Emisiones por combustible y equipo de combustión -
zona 2
242
8.4 Emisiones por combustible y equipo de combustión -
zona 3
243
8.5 Emisiones por combustible y equipo de combustión -
zona 4
244
8.6 Emisiones por combustible y equipo de combustión -
zona 5
244
8.7 Emisiones sin CO2 y con CO2 245
8.8 Emisiones sin CO2 predominante por zonas 246
8.9 Indices de emisiones por contaminante y zona 251
8.10 Emisión de CO2 por zonas 251
8.11 Indices globales 251
ix
RELACION DE ANEXOS
Anexo 1 - Energy and Environmental Profile of the U. S. Iron and Steel Industry.
U. S. Department of Energy USA - August 2000
Anexo 2 - Energy and Environmental Profile of the U.S. Aluminum Industry.
U. S. Department of Energy USA - July 1997
Anexo 3 - Steel Technology Roadmap. Chapters 2, 3 and 4.
Anexo 4 - The International Environment for Iron and Steel
Anexo 5 - The Steel Making Industry
Anexo 6 - Direct Reduction and Smelting Processes
J. Feinman.
1998 The Steel Foundation
Anexo 7 - The Role of Hydrometallurgy in the Recycling of Zinc, Copper and Lead
Anexo 8 - Electric Arc Furnace Steel Making
Jeremy A. T. Jones, Nupro Corporation
1
CAPITULO 1
Introducción La inversión en la eficiencia de la energía ofrece la oportunidad más grande y efectiva en costo para las naciones tanto industrializadas como las que se encuentran en vías de desarrollo para limitar los grandes costos financieros, ambientales y de la salud asociado con la combustión de combustibles fósiles. En 1995, por ejemplo, los norteamericanos dedicaron casi tres mil millones de dólares anuales en equipos dedicados a la eficiencia en edificaciones comerciales y públicas para ahorrar dinero y conservar la energía. Desafortunadamente, esto únicamente cubre una pequeña fracción de las oportunidades financieramente atractivas para las inversiones de ahorro de energía. Si todas las oportunidades de inversión eficientes en cuanto al costo se midieran en las edificaciones comerciales y públicas de los Estados Unidos, el gasto en proyectos de eficiencia se triplicaría, aproximadamente $10 mil millones anuales. Tan sólo esta inversión en una década daría como resultado un ahorro de $20 mil millones anuales en costos de energía, crearía más de 100 mil empleos permanentes y se reduciría significativamente la contaminación. Para los países en vías de desarrollo con un crecimiento económico rápido y consumo de energía fluctuante, el diseño de eficiencia de energía ofrece una forma económicamente positiva para controlar los costos de construcción de plantas de energía, al tiempo de limitar el gasto de futuras importaciones de energía y los daños ambientales y de salud así como los costos generados por el quemado de los combustibles fósiles. Lo anterior sugiere la importancia de evaluar la necesidad de estimar índices representativos de eficiencia energética, como una guía para mejorar los procesos y tecnologías que le permitan a la industria disminuir sus costos operacionales y mejorar su competitividad. En este documento se abordan estos temas en la industria del Acero, Hierro y Metales No Ferrosos. Este subsector consume cerca del 8.7% de la energía total del sector industrial y es de gran importancia dado el punto de vista energético no sólo por el alto porcentaje de energía que consume, sino debido a la gran variedad de tecnologías en sus procesos de producción y a la amplia gama de energéticos que emplean: energía eléctrica, Carbón, gas natural, combustibles líquidos como Crudo de Castilla, Fuel Oil, ACPM. Este estudio tiene por objeto detectar las ineficiencias del subsector en materia energética, procesos obsoletos, equipos que pueden optimizar su consumo
2
energético, comparación de la industria nacional con parámetros o indicadores internacionales, determinación de indicadores medioambientales en el subsector mencionado. Adicionalmente se analiza la factibilidad de efectuar inversiones tendientes a optimizar el desempeño energético de nuestra industria, involucrando en el análisis la posibilidad de una financiación con “tasas blandas” que incentiven a la industria a efectuar estas mejoras en sus procesos y equipos.
35
CAPITULO 3
Universo
En este capítulo se detallan las actividades realizadas para el desarrollo del
presente estudio cuyo objetivo es la “Determinación de los Consumos
Energéticos en la Industria Colombiana del Hierro, Acero y Metales No Ferrosos”
y su comparación con índices internacionales para recomendar acciones que,
siendo económicamente viables, le permitan al país tomar medidas encaminadas
al uso racional de los diferentes energéticos y que le facilitará a la industria
nacional trabajar con estándares internacionales para lograr competitividad en un
proceso de economía global generando beneficios directos para el país.
En este orden de ideas se plantea como premisa fundamental la visita a las
empresas medianas y grandes desde el punto de vista energético y que están
cobijadas bajo los códigos CIIU 3710, 3720, 3721 y 3722, estimando el universo
a encuestar en cincuenta empresas aproximadamente.
Para el cumplimiento de este compromiso se visitaron un total de cincuenta y
nueve (59) empresas distribuidas geográficamente en los departamentos de
Antioquia, Atlántico, Boyacá, Caldas, Cauca, Córdoba, Cundinamarca, Risaralda,
Tolima, Valle del Cauca y el Distrito Capital de Bogotá.
Estas empresas nos permitirán abarcar los siguientes metales:
Hierro y acero
Aluminio
Cobre
Níquel
Plomo
Zinc
Estaño
que son los metales cubiertos por los códigos CIIU antes mencionados.
De este total de empresas se excluyeron, del análisis energético, por no
suministrar ningún tipo de información las siguientes empresas, a pesar de los
esfuerzos tanto de los consultores como de la UPME para que se entregase
dicha información:
Empresa Ciudad Metal
Fundiciones de Lima Barranquilla Hierro y acero
Cobral Medellín Cobre
Cobrecol Cali Cobre
36
Por no encontrarse en operación se eliminaron:
Empresa Ciudad Metal
Siderúrgica de Zipaquirá Zipaquirá Hierro y acero
Colombiana de Arrabio Zipaquirá Hierro y acero
Por último Umco de Barranquilla quedó fusionada con Aluminio Reynolds de la
misma ciudad.
En resumen, quedan cincuenta y tres (53) empresas cuyos datos se encuentran
consignados en el sistema de información que se describe en el Anexo 1 y que
ha sido diseñado para este estudio.
Seguidamente en la Tabla 3.1 se muestran las compañías integrantes del
universo con su código único de identificación en el estudio.
Tabla 3.1
Código de Compañías Visitadas
Código Nombre o Razón Social 1 Productos de Aluminio Munal
2 Productora de Alambres Colombianos - Proalco S.A.
3 Acerías de Caldas - Acasa S.A.
4 Siderúrgica Colombiana - Sicolsa S.A.
5 MAC S.A.
6 Aluminio Nacional - Alumina
7 Consorcio Metalúrgico Nacional - Colmena
8 Fundiciones Torres Ltda.
9 Siderúrgica de Occidente - Sidoc S.A.
10 Fundiciones Universo Ltda.
11 Siderúrgica del Pacífico - Sidelpa S.A.
12 Aluminio Lehner S.A.
13 Cables de Energía y Telecomunicaciones - Centelsa S.A.
14 Aluminio del Pacífico S.A.
15 Talleres Gaitán Ltda.
16 Aluminio Cosmos Ltda.
17 Propulsora S.A.
18 Aceros Boyacá y Procesos S.A.
19 Siderúrgica Boyacá S.A. Planta Tuta
20 Laminados Andinos S.A.
21 Aceros del Pacifico S.A.
37
22 Industria Militar Fábrica Santa Bárbara
23 Acerías Paz del Río S.A.
24 Industrias Metalúrgicas La Macarena Ltda.
25 Aceros Sogamoso Ltda. (Hornasa)
26 Fábrica de Moneda (Banrepública)
27 Metalúrgicas Bogotá - Metalbogotá
28 Industria Colombiana de Herramientas - Incolma
29 Herramientas Agrícolas - Herragro S.A.
30 Bellota Colombia S.A.
31 Metalúrgica Construcel Colombia - Metacol
32 Cerromatoso
33 Siderúrgica del Norte - Sidunor S.A. (Pta. Aluminio)
34 Siderúrgica del Norte - Sidunor S.A. (Acería)
35 Aluminio Reynolds Santodomingo
36 Industrias de Cobre y Aluminio - Incoal S.A.
37 EMMA y Cía Ltda.
38 Metalúrgica de los Andes
39 Sociedad de Fabricación de Automotores - Sofasa S.A.
40 Siderúrgica de Medellín - Simesa S.A.
41 Fundiciones de Colombia - Fucol S.A.
42 Industrias Metalúrgicas Apolo
43 Industrias Metálicas Corsan S.A.
44 Hojalata y Laminados - Holasa S.A.
45 Landers & Cía
46 Siderúrgica de Boyacá S.A. Planta Muña
47 Hidromac Ltda.
48 Acerías de Colombia - Acesco S.A.
49 Empresa Colombiana de Cables - Emcocables S.A.
50 Fundiciones y Componentes Automotores - Fundikom S.A.
51 Talleres Díaz
52 C.A. Mejía
54 Imusa
A las empresas anteriores se les calcularon los consumos energéticos a la
capacidad actual de producción y a la capacidad total instalada de la misma tanto
en las unidades originales, es decir, dadas por la empresa como en gigajoules
(GJ) que es la unidad internacional de medición de energía. Los datos
correspondientes se encuentran incluidos en el sistema de información.
De acuerdo con los parámetros de clasificación para empresas grandes,
medianas y pequeñas, establecidos para el presente estudio, los consumos
energéticos que permiten esta división son:
38
Equivalencia en
GJ/año
Empresas Grandes Consumo mayor de 80.000
gl/mes de combustible
líquido
> 155.000
Empresas Medianas Consumo entre 20.000 y
80.000 gl/mes de
combustible
< 155.000 > 38.800
Empresas Pequeñas Menos de 20.000 gl/mes de
combustible
< 38.800
Para esta clasificación se tomaron en cuenta las necesidades energéticas de la
industria de acuerdo con la capacidad instalada en el proceso principal de cada
empresa visitada.
En este orden de ideas en la tabla 3.2 se muestra el resultado correspondiente.
Cabe mencionar que, las empresas cuyo tamaño figura en blanco, se debe a que
ésta no suministró los datos de capacidad o no lo pueden estimar en t/año de
metal, razón por la cual también se eliminan del análisis energético.
Tabla 3.2
Clasificación Compañías según Consumo Energético
Id Nombre Código
CIIU
DANE
Energía Plena
Carga
Tamaño
GJ/año
23 Acerías Paz del Río S.A. 3710 304,607,205 Grande
32 Cerromatoso 3710 18,165,587 Grande
13 Cables de Energía y Telecomunicaciones - Centelsa S.A. 3839 5,103,080 Grande
19 Siderúrgica Boyacá S.A. Planta Tuta 3710 2,648,850 Grande
40 Siderúrgica de Medellín - Simesa S.A. 3710 1,664,280 Grande
25 Aceros Sogamoso Ltda. (Hornasa) 3710 1,415,006 Grande
11 Siderúrgica del Pacífico - Sidelpa S.A. 3710 1,110,850 Grande
6 Aluminio Nacional - Alumina 3720 910,750 Grande
48 Acerías de Colombia - Acesco S.A. 3710 624,600 Grande
9 Siderúrgica de Occidente - Sidoc S.A. 3710 508,550 Grande
3 Acerías de Caldas - Acasa S.A. 3710 483,760 Grande
20 Laminados Andinos S.A. 3710 429,400 Grande
39
35 Aluminio Reynolds Santodomingo 3720 408,600 Grande
46 Siderúrgica de Boyacá S.A. Planta Muña 3710 362,500 Grande
34 Siderúrgica del Norte - Sidunor S.A. (Acería) 361,700 Grande
33 Siderúrgica del Norte - Sidunor S.A. (Pta. Aluminio) 327,900 Grande
54 Imusa 3819 223,580 Grande
41 Fundiciones de Colombia - Fucol S.A. 179,560 Grande
37 EMMA y Cía Ltda. 159,650 Grande
15 Talleres Gaitán Ltda. 3824 Mediana
50 Fundiciones y Componentes Automotores - Fundikom S.A. 3710 143,200 Mediana
49 Empresa Colombiana de Cables - Emcocables S.A. 3819 128,751 Mediana
7 Consorcio Metalúrgico Nacional - Colmena 3710 115,800 Mediana
22 Industria Militar Fábrica Santa Bárbara 3829 114,780 Mediana
12 Aluminio Lehner S.A. 107,868 Mediana
52 C.A. Mejía 3819 105,570 Mediana
31 Metalúrgica Construcel Colombia - Metacol 103,440 Mediana
45 Landers & Cía 3819 98,940 Mediana
5 MAC S.A. 3839 91,200 Mediana
36 Industrias de Cobre y Aluminio - Incoal S.A. 3722 82,470 Mediana
18 Aceros Boyacá y Procesos S.A. 3710 69,335 Mediana
30 Bellota Colombia S.A. 3811 67,508 Mediana
17 Propulsora S.A. 3721 66,100 Mediana
44 Hojalata y Laminados - Holasa S.A. 3710 66,100 Mediana
10 Fundiciones Universo Ltda. 3826 60,945 Mediana
27 Metalúrgicas Bogotá - Metalbogotá 3843 60,643 Mediana
29 Herramientas Agrícolas - Herragro S.A. 3811 55,429 Mediana
4 Siderúrgica Colombiana - Sicolsa S.A. 3710 54,720 Mediana
1 Productos de Aluminio Munal 3819 45,609 Mediana
16 Aluminio Cosmos Ltda. 3819 43,120 Mediana
43 Industrias Metálicas Corsan S.A. 3819 31,530 Pequeña
14 Aluminio del Pacífico S.A. 3819 26,255 Pequeña
8 Fundiciones Torres Ltda. 3824 18,950 Pequeña
51 Talleres Díaz 3843 13,617 Pequeña
47 Hidromac Ltda. 3827 12,540 Pequeña
24 Industrias Metalúrgicas La Macarena Ltda. 3710 10,840 Pequeña
38 Metalúrgica de los Andes 3831 3,950 Pequeña
42 Industrias Metalúrgicas Apolo 3814 2,930 Pequeña
26 Fábrica de Moneda (Banrepública) Pequeña
2 Productora de Alambres Colombianos - Proalco S.A. 3819
21 Aceros del Pacifico S.A.
28 Industria Colombiana de Herramientas - Incolma
39 Sociedad de Fabricación de Automotores - Sofasa S.A. 3843
Con la información del consumo energético actual y con la producción actual de
las mismas en toneladas-año, recolectada en encuestas, se calculó para cada
una de las empresas el Indice Energético, expresado en gigajoules por tonelada.
40
Igualmente, basados en el número total de empleados de cada empresa, se
calculó el Indice de Productividad de las mismas, el cual se expresa en
toneladas/hombre-año.
En la tabla 3.3, que se presenta al final de este Capítulo, se muestran los
resultados incluyendo para cada compañía los equipos principales de la planta y
el consumo energético tanto eléctrico como térmico en cada una de ellos y el total
de consumo energético de la empresa. Igualmente se muestran estos valores
para el total del sector en estudio sin discriminación alguna por metales o
tamaños.
Las empresas mostradas en dicha tabla se clasificaron por metales teniendo en
cuenta que, aquellas que procesan varios de ellos, quedaron clasificadas por el
metal de mayor importancia para la industria exceptuando a Cerro Matoso S.A.
que se incluyó en el universo de Níquel a pesar de que su producto final, la
aleación ferro-níquel, tiene un 55% de hierro y sólo un 45% de Níquel y está
clasificada por el DANE en el código CIIU 3710 (hierro y acero). A continuación
se muestran los universos por metales, excluyendo las empresas que quedaron
clasificadas como “pequeñas”.
Adicional a lo anterior, para cada metal se presenta el índice energético por cada
proceso que tienen las empresas que trabajan el metal, aclarando que la
distribución de los equipos por proceso fue realizada directamente por las
empresas entrevistadas.
Hierro y Acero.
El resumen de las empresas medianas y grandes correspondientes a este metal
con sus respectivos índices energéticos y de productividad, así como su
agrupación en semi-integradas y otras, se presentan en las tablas 3.4 a 3.9 al
final de este Capítulo.
Aluminio.
Las tablas 3.10 y 3.11 muestran los resultados que se obtuvieron para las
empresas que trabajan el aluminio como metal principal. Dichas tablas se
encuentran en la parte final de este Capitulo.
41
Cobre.
Al final del Capítulo, en las tablas 3.12 y 3.13, se muestran las empresas que
trabajan el Cobre como metal principal.
Níquel.
Los resultados para este metal presentados al final de este Capítulo, se muestran
en las tablas 3.14 y 3.15.
Plomo.
A pesar de no existir empresas dedicadas a este metal y clasificadas en los
códigos CIIU ya mencionados se presenta el resultado de una empresa que como
parte de su objeto social, recupera plomo para su producto final y se encuentra
clasificada en el código CIIU 3839. Las tablas 3.16 y 3.17 en la última parte del
Capítulo muestran los resultados.
Zinc.
Los resultados, similares a los de los metales anteriores, se muestran en las
tablas 3.18 y 3.19 en la parte final del Capítulo.
Los análisis detallados de los resultados aquí mostrados se realizan en el
siguiente capítulo.
69
CAPITULO 4
Indicadores
En el presente capítulo se presentará lo relacionado con indicadores energéticos
y de productividad en la industria estudiada, tanto a nivel internacional como los
calculados a nivel nacional y su comparación.
4.1 Indicadores Internacionales.
4.1.1 Industria de Hierro y Acero.
Los índices para esta industria se tomaron del estudio “Energy and Environmental
Profile of the U.S. Iron and Steel Industry” de agosto del 2000, preparado por
Energetics, Incorporated para el US Department of Energy.
A continuación se presentan los índices para los siguientes procesos: Producción
de Coque, Producción de Hierro, Producción de Acero (Horno básico de
oxígeno), Producción de Acero (Horno eléctrico de acero), Refinación y Moldeo,
Formado y Terminado.
4.1.1.1 Producción del Coque (Cokemaking).
En la Tabla 4.1 se presentan los índices para este proceso, tomados en la
industria de USA en 1998.
TABLA 4.1
Requerimientos Energéticos - 1998
Combustible GJ/t de Coque (1)
Gas de Coquería 2.93
Gas del Alto Horno 0.20
Gas Natural 0.00
Electricidad 0.34
Total 3.47 (1) Factores de Conversión: Gas de Coque 500 BTU/ft3, Gas del alto horno 90 BTU/ft3, Energía
eléctrica 10.500 BTU/kWh.
4.1.1.2 Producción de Hierro (Ironmaking).
En la Tabla 4.2 se indican los requerimientos de energía para la producción de
sinterizado.
70
TABLA 4.2
Consumo de energía en Sinterización - 1998
Combustible GJ/t de Sinter (1)
Finos de Coque & otros
combustibles sólidos
1.26
Gas (2) 0.05
Energía eléctrica 0.30
Total 1.61 (1) Factores de Conversión: Finos de Coque 26 x 106 BTU/t, Gas Natural 1.000 BTU/ft3,
Electricidad 10.500 BTU/kWh.
(2) Principalmente gas de coque, gas del alto horno y gas natural.
En la Tabla 4.3 se detalla la energía requerida para producir hierro fundido por
tipo de combustible.
TABLA 4.3
Energía utilizada en el Alto Horno para la
producción de hierro - 1998
Combustible GJ/t de Hierro (1)
Coque 11.22
Gas de Coque 0.20
Gas del Alto Horno 1.04
Gas Natural 1.89
Fuel Oil 0.42
Carbón 1.57
Energía eléctrica 0.20
Oxígeno 0.31
Subtotal 16.85
Crédito por gases de cima (4.19)
Total 12.66 (1) Factores de Conversión: Fuel Oil 0.14 x 106 BTU/gal, Carbón 27 x 106 BTU/t, Oxígeno 175
BTU /ft3.
71
4.1.1.3 Producción de Acero (Horno Básico de Oxígeno).
Este proceso es autógeno y no requiere combustible para fundir y refinar. Sin
embargo, el proceso requiere oxígeno, adicionalmente pequeños consumos de
gas natural y electricidad se utilizan para algunos procesos auxiliares (se incluye
la generación de O2).
Algunos hornos de este tipo utilizan la post-combustión, que involucra la
inyección de O2 adicional para reaccionar con el CO generado. Esta reacción
produce energía térmica (exotérmica) para el proceso.
TABLA 4.4
Energía requerida en el Horno Básico de Oxígeno - 1998
Combustible GJ/t de Acero
Oxígeno 0.31
Gas Natural 0.31
Energía eléctrica 0.20
Gas de Coque 0.10
Total 0.92
4.1.1.4 Producción de Acero (Horno de Arco eléctrico).
Estos hornos son intensivos en el consumo de energía. Los requerimientos se
presentan en la Tabla 4.5.
TABLA 4.5
Energía empleada en Hornos de Arco Eléctrico - 1998
Combustible GJ/t de Acero
Energía eléctrica 4.81
Oxígeno 0.20
Gas Natural 0.20
Carbón 0.63
Total 5.84
72
Una encuesta reciente realizada sobre consumos de energía en hornos de arco
eléctrico (EAF) por la Steel Manufacturer’s Association indicó consumos de 5.51
GJ/t de acero y un promedio de 7.61 GJ/t de acero comercializada (incluye
fundido, laminado, producción de O2 y servicios industriales en general).
4.1.1.5 Refinación y Moldeo (Casting).
Las operaciones de hornos cuchara, calentamiento de los mismos, grúas,
casters, otros servicios auxiliares consumen aproximadamente 1.10 GJ/t de
acero. Los hornos cuchara son calentados típicamente por electricidad,
requiriendo 0.32 GJ/t de acero cargado, aproximadamente.
En la Tabla 4.6 se muestran los consumos energéticos.
TABLA 4.6
Consumos energéticos para producción de lingotes y colada
continua - 1998 - GJ/t de Acero
Combustible Producción de Lingotes Colada Continua
Energía Eléctrica 1.64 0.30
Otros combustibles 1.27 0.00
Total 2.91 0.30
Es importante observar la diferencia en consumo energético entre los dos
procesos.
4.1.1.6 Formado (Forming) y Terminado.
Los requerimientos de energía de laminación y procesos de terminación incluye
los combustibles utilizados en el calentamiento de las planchas (slabs),
tratamientos térmicos, rodillos de laminación y camas de enfriamiento. El proceso
de laminación en frío incluye la energía consumida por las bombas. Los hornos
de calentamiento tienen consumos que varían entre 1.5 a 1.7 GJ/t de producto.
Existen algunos hornos muy eficientes y modernos (con recuperadores,
quemador de bajo NOx, controles de combustión computarizado, etc.) que tienen
consumos de 1.15 GJ/t de producto.
En la Tabla 4.7 se detallan estos requerimientos.
73
TABLA 4.7
Consumos de energía de Laminado y Procesos terminados
GJ/t de producto
Combustible Hornos de
Calentamiento
Hornos
Túnel
Laminación en
Caliente (1)
Tratamiento
Acido
Laminación en
frío (2)
Limpieza y
Templado
Varios Combustibles 1.67 0.73 --- --- 0.72 ---
Energía eléctrica --- --- 0.83 0.83 --- 0.94
Vapor --- --- 0.09 0.42 --- 0.09
Total 1.67 0.73 0.92 1.25 0.72 1.03
(1) No incluye calentamiento. (2) No incluye limpieza.
4.1.1.7 General.
En la siguiente Tabla (4.8) se presentan los índices o consumos energéticos
promedios, en general, para la industria del hierro y acero para 1998.
TABLA 4.8
Consumos energéticos de la Industria de Acero - Hierro en USA - 1998
GJ/t de acero
Industria Integrada Industria con Horno Eléctrico
de Arco
Proceso E.
Eléctrica
Otras
Energías Total E.
Eléctrica
Otras
Energías Total
Sinterización 0.30 1.31 1.61 --- --- ---
Producción de Coque 0.34 3.13 3.47 --- --- ---
Inyección de carbón pulverizado 0.01 0.00 0.01 --- --- ---
Producción de Hierro 0.20 12.46 12.66 --- --- ---
Producción de Acero (Horno Básico de Oxígeno)
0.23 0.69 0.92 --- --- ---
Producción de Acero (Horno Arco eléctrico)
--- --- --- 4.81 1.03 5.84
Degasificación al vacío y metalurgia de cuchara
0.34 0.31 0.65 1.01 0.09 1.10
Colada Continua 0.30 0.00 0.30 0.30 0.00 0.30
Producción de Lingotes 1.64 1.27 2.91 --- --- ---
Producción de Planchas 1.01 1.82 2.83 --- --- ---
Laminación en caliente (incluye calentamiento)
0.83 1.57 2.40 3.01 0.68 3.69
Remoción de Laminilla (laminado en caliente)
0.84 0.41 1.25 0.34 0.37 0.71
Galvanizado (baño caliente) 2.36 2.09 4.45 1.99 1.04 3.03
Temperado y Terminado (laminación en caliente)
0.34 0.09 0.43 0.34 0.00 0.34
Laminación en frío (incluye limpieza)
0.93 0.72 1.65 1.01 0.00 1.01
Templado y Terminado (laminación en frío)
1.18 0.20 1.38 0.34 0.00 0.34
74
Algunos de los procesos mencionados en este Capítulo no existen en Colombia,
pero se presentan en el estudio a título informativo y como una guía.
Las fuentes utilizadas y consultadas para presentar los índices indicados son:
American Iron and Steel Institute 1999, 1998 y 1996.
International Iron and Steel Institute 1998.
Energy Information Administration 1995.
Bouman 1983.
Stubbles 2000.
4.1.2 Industria del Aluminio.
Los índices para la industria del Aluminio (Al) se han tomado del estudio “Energy
and Environmental Profile of the U.S. Aluminium Industry” de julio de 1997,
preparado por Energetics, Inc. para el US Department of Energy.
Se presentan los índices para los siguientes procesos: Producción de Alúmina,
Producción de Anodos, Producción de Aluminio, Producción secundaria de
Aluminio (Pre-tratamiento de chatarra), Fundición y Refinación de chatarra,
Semifabricación. Igualmente, como en el caso de Hierro y Acero, algunos de
estos procesos no existen en Colombia, pero se presentan los índices a título
informativo.
4.1.2.1 Consumo de energía general:
La producción de Al radica en un proceso electrolítico y es intensivo en consumo
de energía eléctrica. Una tercera parte del costo del Al se debe a la energía
requerida para su producción (Evans 1995).
Los mayores ahorros de energía se deben al reciclaje de la chatarra de Al. El
reciclaje de Al requiere solamente 5-8% de la energía utilizada para producir Al
de la Bauxita (Huglen y Kuande 1994).
El consumo promedio para la reducción de Al en la celda electrolítica es de 15.18
kWh/kg de Al (Richards 1997). Plantas eficientes operan con consumos de 13
kWh/kg. Estas cifras disminuirán a medida que se vaya modernizando y
optimizando la industria fundidora de Al.
La renovación de la industria es lenta por los altos costos de inversión; pero se
espera que ocurra una pequeña reducción en el consumo de energía por mejoras
tecnológicas (Ejemplo: ánodos y cátodos más estables).
75
La Tabla 4.9 resume los requerimientos energéticos de los procesos de la
producción primaria de Al. La Tabla 4.10 presenta la misma información para el
pre-tratamiento de la chatarra, fundición y refinación secundarios y laminado en
frío y caliente. La Tabla 4.11 indica los porcentajes de cada combustible utilizado
en los diferentes procesos.
TABLA 4.9
Consumos de energía para procesos de producción primaria
de Aluminio - GJ/t
Proceso
Tipo de Energía Refinación de
Alúmina (1)
Producción
de Coque (2)
Producción
de Brea (3) (4)
Producción
de Anodos (3)
Producción
de Aluminio
(Fundición)
Moldeo de
Lingotes
E. Eléctrica 0.46 0.03 0.00 0.83 115.3 1.91
Gas Natural 23.34 0.76 0.02 0.69 0.75 2.41
Aceite Destilado --- 0.33 0.01 0.15 0.02 0.70
Aceite Residual 0.24 --- --- --- 0.005 0.70
LPG --- --- --- 0.15 0.01 0.46
Carbón 0.73 --- --- --- --- ---
Gasolina --- --- --- --- 0.005 0.37
Anodo de Carbón --- --- --- --- 17.32 ---
Total 24.77 1.16 0.03 1.82 133.41 6.55
(1) Se estima 1.88 t de Alúmina/t métrica de Al
(2) Se estima un contenido de Coque en el ánodo del 60% - Producto utilizado en la producción de electrodos.
(3) Producto utilizado en la producción de electrodos - Se estima un promedio de 0.45 t métricas de ánodo/t métrica de
Aluminio.
(4) Contenido de brea en electrodo promedio 15%.
TABLA 4.10
Consumos energéticos para procesos secundarios de producción
de Al y Semifabricación - GJ/t
Proceso
Tipo de Energía Tratamiento
de Chatarra
Fundición
secundaria /
refinación (1)
Laminación en
caliente / aleaciones
blandas
Laminación en
caliente /
aleaciones duras
Laminaciones
en frío
E. Eléctrica 0.3 1.52 3.53 3.80 5.39
Gas Natural 1.3 4.25 2.53 1.76 2.35
Diesel / Aceite Destilado --- 0.04 0.03 0.02 0.03
Aceite Residual --- 0.04 --- --- ---
Aceite Lubricante --- --- 0.14 0.10 0.13
LPG --- 0.07 0.03 0.02 0.03
Carbón --- --- 0.14 0.10 0.13
Gasolina --- --- 0.03 0.02 0.03
Total 1.6 5.92 6.43 5.82 8.09
(1) Incluye moldeo
76
TABLA 4.11
Porcentajes de combustibles utilizados por proceso
Proceso E.
Eléctrica
Gas
Natural
Aceite
Destilado
Aceite
Residual
Aceite
Lubricante
LPG Carbón Gasolina Anodo de
Carbón (1)
Refinación de
Alúmina
1.8 94.2 0.0 1.0 0.0 0.0 3.0 0.0 0.0
Producción de
Anodos
45.3 38.2 8.25 0.0 0.0 8.25 0.0 0.0 0.0
Producción de
Aluminio
85.9 0.2 0.2 0.0 0.0 0.1 0.0 0.1 13.5
Moldeo de
Lingotes
29.1 36.9 10.6 0.0 0.0 7.1 0.0 5.7 0.0
Pre-tratamiento
de Chatarra
18.8 81.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
Fundición de
chatarra /
refinación
25.7 71.7 0.75 0.0 0.0 1.1 0.0 0.0 0.0
Laminación en
caliente
65.2 30.3 0.3 0.0 1.8 0.3 1.8 0.3 0.0
Laminación en
frío
66.7 29.0 0.3 0.0 1.7 0.3 1.7 0.3 0.0
(1) Aproximadamente el 81% de la energía contenida del ánodo es de Coque de Petróleo, el 19% es de Brea.
4.1.2.2 Producción de Alúmina.
La Tabla 4.12 muestra los requerimientos de energía por tonelada de Alúmina y
tonelada de Aluminio. No incluye requerimientos energéticos para extracción de
Bauxita.
TABLA 4.12
Energía utilizada en la Refinación de Alúmina
GJ
Por tonelada de
Alúmina
Electricidad 0.43
Gas natural 23.34
Aceite (Residual y
Destilado) 0.24
Carbón 0.73
Total 24.77
77
4.1.2.3 Producción de Anodos.
La Tabla 4.13 presenta los consumos energéticos requeridos para la producción
de coque y brea utilizados en los ánodos. La Tabla 4.14 detalla los
requerimientos energéticos para la producción de los ánodos; el costo de esta
energía representa un 8% del costo total de producción del ánodo (Richards
1997). Adicionalmente se requiere 0.45 toneladas de ánodo/t de aluminio.
TABLA 4.13
Energía requerida para producción de Coque y Brea
Tipo de Energía Producción de Coque
GJ/t de Coque
Producción de Brea
GJ/t de Brea
Electricidad 0.13 0.00
Gas natural 2.96 0.31
Aceite Destilado 1.26 0.12
Total 4.35 0.43
TABLA 4.14
Requerimientos energéticos para la producción de Anodos
Tipo de Energía GJ/t de Anodo GJ/t de Aluminio
Electricidad 1.83 0.83
Gas natural 1.54 0.69
Aceite Destilado 0.33 0.15
LPG 0.33 0.15
Total 4.03 1.82
4.1.2.4 Producción de Aluminio.
Es un proceso intensivo en consumo de electricidad. Las celdas normalmente
tienen eficiencias entre 85 y 90%. En la Tabla 4.15 se indican los índices para
los dos tipos de celdas existentes.
78
TABLA 4.15
Indice de consumo para celdas reductoras
Tipo de Celda kWh/lb de Al (1) GJ/lb de Al (1)
Prebake 6.79 24.4 x 10-3
Södeberge 7.30 26.3 x 10-3 (1) Factor de Conversión kWh = 3.6 x 103 KJ = 3.6 x 10-3 GJ.
En la tabla 4.16 se presenta la energía consumida en fundición por tipo de
energía.
TABLA 4.16
Energía utilizada en Producción de Aluminio - 1995
Tipo de Energía GJ/t de Al
Electricidad 115.3
Gas natural 0.75
Aceite Destilado 0.02
Aceite Residual 0.005
LPG 0.01
Gasolina 0.005
Anodos de Carbón 17.32
Total 133.41
4.1.2.5 Producción secundaria de Aluminio: Pre-tratamiento de chatarra.
Las operaciones de pre-tratamiento de la chatarra de Aluminio comprenden:
clasificación, desmenuzamiento, limpieza antes de su fundición y refinación.
En la Tabla 4.17 se presentan los requerimientos específicos de energía para
este pre-tratamiento, incluido el proceso de descalado de las latas de bebida, el
cual consume de 0.46 a 0.70 GJ/t.
79
TABLA 4.17
Energía utilizada en el Pre-tratamiento de Chatarra
Tipo de Energía GJ/t de Chatarra(1)
Electricidad 0.3
Gas natural 1.3
Total 1.6 (1) Incluye clasificación, desmenuzado y calcinación.
4.1.2.6 Producción secundaria de Aluminio: Fundición y Refinación.
Después de ser pretratada, la chatarra es fundida y refinada. Estas operaciones
incluyen: fundición, remoción de Mg, degasificación, aleación, limpieza de
superficie. La mayoría de los hornos de fundido o derretido son de gas (aunque
hay algunos de combustibles líquidos). En la Taba 4.18 se detallan los índices
promedios de energía para este proceso (incluye moldeo). En la Tabla 4.19 se
indican algunos requerimientos típicos para varios equipos de fundido utilizados
en esta industria. Para los hornos rotatorios, se ha considerado una eficiencia
del 50%.
A las temperaturas típicas de los hornos de fundido (1093 a 1204 °C), solamente
una tercera parte de la energía añadida es utilizada en el horno, el remanente
sale con los gases de combustión.
TABLA 4.18
Energía utilizada en Fundición / Refinación secundarias (1)
Tipo de Energía GJ/t
Electricidad (2) 1.52
Gas natural 4.25
Aceite Destilado / Diesel 0.04
Aceite Residual 0.04
LPG 0.07
Total 5.92 (1) Incluye Moldeo.
(2) Factor de Conversión de 11530.6 KJ/kWh.
80
TABLA 4.19
Requerimientos de energía de procesos de fundido de Chatarra
Proceso / Equipo GJ/t de Chatarra
Horno Standard de reverberación 2.89 - 5.77
Horno de Inducción 3.46 - 4.62
Torre de Fundición 2.31
Fundición de Flotación 2.31
Horno rotatorio 7.39
4.1.2.7 Semi-fabricación.
Después de haber sido refinado y aleado con otros materiales, el Al fundido es
tratado en algunos de los siguientes procesos: fundición, decapado, raspado,
precalentamiento, laminado en frío o caliente, templado, estirado o extruido.
El Al fundido puede ser moldeado en lingotes o planchas y cargado a un tren de
laminación. De este punto el Al puede ser convertido en rollos, planchas, placas,
papel, perfiles, tubos, alambres, etc., utilizando gran variedad de procesos.
Cada producto final tiene sus propiedades propias e inherentes suministradas por
los procesos mencionados.
En la Tabla 4.20 se muestran los índices energéticos para la producción de
lingotes. La Tabla 4.21 indica consumos para laminación; requiere más energía
laminar un metal frío que uno que haya sido ablandado por temperatura.
TABLA 4.20
Indices energéticos para moldeo de lingotes de Al (1)
Tipo de Energía GJ/t
Electricidad 1.91
Gas natural 2.41
Aceite Destilado 0.70
Aceite Residual 0.70
LPG 0.46
Gasolina 0.37
Total 6.55 (1) Incluye tratamiento para remoción de metales alcalinos.
81
TABLA 4.21
Energía utilizada en laminación de Al - GJ/t (1)
Tipo de Laminación en Caliente Laminación
Combustible Aleaciones
blandas
Aleaciones
Duras
en frío
Electricidad 3.53 3.80 5.39
Gas natural 2.53 1.76 2.35
Aceite Destilado 0.03 0.02 0.03
Aceite Lubricante 0.14 0.10 0.13
LPG 0.03 0.02 0.03
Gasolina 0.03 0.02 0.03
Carbón y otros 0.14 0.10 0.13
Total 6.43 5.82 8.09 (1) Incluye decapado, raspado y enfriamiento.
4.1.3 Industria del Cobre.
A continuación se presentan los índices energéticos internacionales para la
producción de Cobre (Cu); no pudiéndose encontrar índices para le etapa de
procesamiento de este metal.
Infortunadamente en el país no existe producción de cobre, únicamente se limita
al procesamiento del mismo.
En la siguiente Tabla se indican los consumos de energía en las diferentes
etapas de la obtención del cobre: - obtención de la mata, - cobre blister, - cobre
electrolítico o catodo. Estos valores son promedios de las industrias modernas,
sin embargo, algunas dan consumos superiores a 54.24 GJ/t y otras valores
sensiblemente inferiores a las 41.8 GJ/t, por disponer de hornos tipo “flash” en
lugar de los de reverbero y partir de concentrados de mayor riqueza en cobre.
Los índices adjuntos contemplan los siguientes criterios:
No se contabiliza la energía necesaria para el transporte de material.
No se incluye la energía necesaria para la fabricación de ácido sulfúrico.
Se emplea un equivalente a 10.32 GJ/MWH.
82
El vapor producido con los gases del horno reverbero se distribuye
proporcionalmente en cada operación ya sea en forma de energía eléctrica
como en forma directa.
No se incluyen consumos derivados de medidas antipolución.
En los índices no se considera el consumo propio de la mina y de los procesos
de obtención de concentrado. Estos consumos varían tanto que en algunos
casos no llegan a 62.7GJ/t de cobre y en otros superan 125.4 GJ/tonelada de
cobre.
TABLA 4.22
Consumo de energía en la obtención del Cobre
Operación Consumo energía
(GJ/t de cobre)
Secado y preparación de concentrados
Energía Eléctrica
Combustibles
0.67
1.75
Hornos de Reverbero y convertidores
Energía Eléctrica
Combustibles
Vapor
1.21
31.43
5.76
Hornos de Refino Térmico y Electrolítico
Energía Eléctrica
Combustibles
Vapor
Acido Sulfúrico
3.17
9.86
0.29
0.041
Producción de Vapor y Electricidad - 11.76
Total 42.42
Los consumos energéticos totales para la obtención del cobre de alta pureza son:
83
TABLA 4.23
GJ/t cobre
Obtención de concentrados 62.7 - 125.4
Secado de concentrados aprox. 2.5
Fusión y oxidado de la mata aprox. 26.75
Afino térmico y electrolítico aprox. 12.90
4.1.4 Industria del Plomo y del Estaño.
No se encontraron índices energéticos internacionales para producción y/o
procesamiento de estos metales.
4.1.5 Industria del Zinc.
Los índices que se muestran en la tabla 4.24 son únicamente para el proceso de
obtención del Zinc. Se tienen en cuenta las siguientes consideraciones para la
formulación del índice energético:
Adicionar la energía consumida por transporte.
En la minería y producción de concentrados los consumos energéticos
específicos varían enormemente según sea el tipo de explotación, la clase y
ley del material llegando a oscilar entre 8.3 GJ/t Zinc a 16.7 GJ/t Zinc.
Se debe adicionar el valor anterior al consumo energético total para obtener
una tonelada de Zinc.
TABLA 4.24
Consumo de energía en obtención de Zinc por método electrolítico
Operación Consumo energía
(GJ/t de Zinc)
Secado de concentrados y tostación
Energía Eléctrica
Combustible
0.209
2.048
Lixiviación
Energía Eléctrica
Bioxido de Manganeso
0.25
0.501
84
Purificación de la polución
Energía Eléctrica
0.585
Electrólisis
Acido Sulfúrico
Energía eléctrica
Reactivos
0.083
40.96
0.083
Fusión y colada
Combustible
Energía Eléctrica
0.376
1.13
Total 46.23
4.2 Comparativo de la Industria Nacional con Indicadores Internacionales.
A continuación se realiza un análisis comparativo entre las eficiencias
energéticas de las empresas visitadas y los indicadores internacionales
mencionados anteriormente.
4.2.1 Comparativo de Indices Energéticos en la Industria del Hierro y Acero.
Para esta industria se encontraron índices energéticos para diversos procesos,
algunos de los cuales no existen en el país; por lo tanto, el análisis se ha
realizado únicamente en los procesos que cuentan con índices nacionales e
internacionales.
4.2.1.1 Industrias integradas.
La única empresa nacional que se clasifica como industria integrada es Acerías
Paz del Río S.A., en la cual se comparan los siguientes procesos:
TABLA 4.25
Industrias Integradas
Proceso
Indice Energético
(GJ/t Acero)
Nacional Internacional
Acería 2.07 1.57(1)
Alto Horno 26.20 12.66
Coquería 45.85 3.47
Laminación 9.50 2.40 (1) Incluye metalurgia de cuchara.
85
Como se observa, los indicadores de esta industria integradas están muy por
encima de los Indices Internacionales por las siguientes razones:
Acería: Actualmente este proceso se realiza a nivel internacional en hornos
eléctricos de arco (EAF) y/o en hornos básicos de Oxígeno (BOF) de alta
tecnología, muy eficientes energéticamente. Los equipos de Paz del Río son
de una tecnología anterior (1950), a los que se les han efectuado algunas
reformas a través del tiempo, pero sin embargo continúan con bajas eficiencias
térmicas (Convertidor Thomas con reformas como lanzas de O2 inyectadas por
la parte inferior para asimilarlo a un horno BOF).
Alto Horno: El índice nacional es un poco más del doble del internacional,
básicamente por ser un horno de diseño de 1954, con tecnología deficiente en
lo referente a energía. Hoy en día, la tecnología tiende a la sustitución parcial
en el uso del Coque, reemplazándolo por gas natural y carbones no
coquizables.
Coquería: Proceso altamente ineficiente en Paz del Río, actualmente se
emplean tecnologías más eficientes tales como la JCR - Jumbo Coking
Reactor (hornos que operan bajo presiones negativas eliminando
subproductos y generando vapor), The Coal Technology Co. (briquetas de
Coque a partir de carbones no coquizables), Scope 21 (utiliza igualmente
briquetas de carbón), Calderon (producción continua de Coque a partir de
carbones metalúrgicos). Estas tecnologías, en general, buscan desarrollos
eficientes como sellados herméticos, control de partículas, habilidad de uso en
carbones no coquizables, tecnología de nuevos refractarios, etc., que logran
altos índices de eficiencia.
Laminación: El alto consumo energético en Paz del Río se debe
principalmente a la no implementación de nuevas tecnologías como la colada
continua que evita altas pérdidas energéticas por enfriamiento y calentamiento
del material.
4.2.1.2 Industria semi-integradas.
Existen empresas semi-integradas en el país; ver tabla 3.6.
86
TABLA 4.26
Industrias Semi-Integradas
Proceso
Indice Energético
(GJ/t Acero)
Nacional Internacional
Acería 7.00 5.84 - 6.49(1)
Laminación 3.51 3.69(2)
Tratamiento Térmico 4.55 0.34 (1) Incluye metalurgia de cuchara.
(2) Incluye calentamiento.
En términos generales la industria semi-integrada cumple con los parámetros
internacionales; las desviaciones que se presentan no son considerables:
Acería: Por encima de los parámetros internacionales se encuentran Acasa,
Sidelpa, Sideboyacá (Planta Tuta), Aceros Sogamoso, generalmente por
ineficiencia en el horno de arco eléctrico (transformadores, líneas de
conducción, electrodos).
Por debajo del índice internacional están Siderúrgica de Occidente y Simesa
debido a que efectuaron cambio de refractarios, instalaron sellos en las tapas
y cambiaron combustibles).
Laminación: Sidelpa y Aceros Sogamoso presentan índices superiores a los
internacionales, por pérdidas en calentamiento; Acasa hoy presenta índice
ligeramente superior pero a corto plazo se espera que mejore este parámetro
considerando los cambios en el horno de calentamiento que se efectuaron
recientemente (cambio refractario, automatización, precalentamiento del aire,
control de flujo de combustible al quemador).
Con índices inferiores a los internacionales se encuentran Siderúrgica
Boyacá (Planta Tuta) y Simesa por mejoras en el horno de calentamiento.
Tratamiento térmico: La única empresa que cuenta con este proceso
(Sidelpa) presenta un índice por encima del parámetro internacional por tener
un horno sobrediseñado en capacidad sin tecnología de ahorro energético.
87
4.2.1.3 Otras Industrias (Procesadores).
Dentro de esta clasificación se consideran aquellas industrias que no tienen
acería (hornos eléctricos) pero tienen procesos con índices internacionales.
TABLA 4.27
Otras Industrias (Procesadores)
Proceso
Indice Energético
(GJ/t de Acero)
Nacional Internacional
Laminación en caliente 6.49 (1) 3.69
Laminación en frío 1.92 (1) 1.01
Tratamiento Térmico 4.85 0.34
Tratamiento Electrolítico 2.82 3.03 (1) El índice mostrado en la Tabla 3.9 para laminación se refiere a ambos tratamientos (caliente y frío), al
separarlos resultan los índices detallados en esta tabla.
Como se observa en la Tabla 3.9, Fundiciones Colombia supera altamente el
índice internacional (tratamiento térmico). En lo referente a laminación en
caliente muestran índices altos por ineficiencia del horno de calentamiento
(Sidunor y Laminados Andinos), del horno de recocido (C.A. Mejía) y del tren de
laminación (Laminados Andinos). Siderúrgica de Boyacá (Planta Muña) presenta
un índice por debajo del internacional, por mejoras en el horno de calentamiento.
Las Plantas con laminación en frío (Acesco y Acasa) tienen índices superiores al
parámetro internacional debido a la gran longitud de estos trenes.
En lo relacionado a tratamiento térmico, todas las industrias colombianas están
por encima de los estándares internacionales (Fundiciones Universo, Herragro,
Bellota y Fundiciones Colombia) por ineficiencias en los hornos de tratamiento.
Para el tratamiento electrolítico Emcocables presenta un índice superior al
internacional posiblemente por el diseño mismo del horno de calentamiento para
la solución electrolítica.
En la Gráfica 4.1 se presenta un comparativo entre los índices nacionales y los
internacionales para los diferentes procesos en la industria del hierro y del acero.
88
Gráfica 4.1
Acería (Int)
Acería (Otras)
Coquería
Alto Horno
Tto Electrolítico
Lam Caliente (Int)
Lam Caliente (Otras)
Lam en Frío
Tto Térmico
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Indice
Acería (Int)
Acería (Otras)
Coquería
Alto Horno
Tto Electrolítico
Lam Caliente (Int)
Lam Caliente (Otras)
Lam en Frío
Tto Térmico
Comparación Indices Energéticos
Nacional
Internacional
4.2.1.4 Procesos de fundición, moldeo y trefilación.
Para estos procesos no se encontraron índices internacionales, por lo tanto se
han realizado comparaciones contra la compañía más eficiente en el país.
Proceso de Fundición.
En el país ocho empresas cuentan con este proceso (Tabla 3.3), siendo la más
eficiente Metacol con un índice de 9.35 GJ/t; en la siguiente Tabla (4.28) se
indican los índices calculados para cada una de las compañías.
89
Tabla 4.28
Proceso de Fundición
(índices energéticos por compañía)
Compañía Indice (GJ/t)
Sicolsa S.A. 19.90
Fundiciones Universo 10.99
Industria Militar 81.20
Metalbogotá 52.37
Metacol 9.35
Fucol S.A. 16.35
Fundikom S.A. 17.76
Talleres Gaitán 8.11
La ineficiencia en esta operación depende generalmente de los hornos debido a
mala operación, controles deficientes y/o sobrediseñados para el proceso.
Tres empresas muestran índices demasiado altos con relación a la más eficiente;
Talleres Gaitán, Industria Militar y Metalbogotá.
Proceso de Moldeo.
Unicamente dos compañías tienen este proceso, Acesco S.A. y Landers y Cía.
Sin embargo, se observa una gran diferencia en los índices entre estas dos
compañías; mientras Acesco S.A. tiene un índice de 0.06 GJ/t, Landers y Cía.
presenta 50.62 GJ/t como indicador.
Lo anterior refleja un proceso manual y/o artesanal en Landers y tecnificado en
Acesco.
Proceso de Trefilación.
Igualmente, como en el caso anterior, solamente dos compañías cuentan con
este proceso, Simesa (índice 4.67 GJ/t) y Emcocables (índice 1.47 GJ/t), siendo
más eficiente esta última ya que es su especialidad.
4.2.2 Comparativo de la Industria de Aluminio.
Las plantas existentes en el país son procesadoras de este metal y similarmente
a lo explicado en la industria del acero, el análisis comparativo se ha realizado en
90
los procesos con índices nacionales e internacionales (fundición secundaria o
refinación y laminación en caliente).
En la Tabla 4.29 se indican los índices nacionales vs. índices internacionales
para esta industria:
TABLA 4.29
Procesadores de Aluminio
Proceso
Indice Energético
(GJ/t de Aluminio)
Nacional Internacional
Fundición 17.34 5.92
Laminación en caliente 38.67 6.43
Digno de mencionar los altísimos índices que presenta Imusa (laminación y
fundición), igualmente con índices muy superiores a los internacionales, Aluminio
Reynolds (laminación), Sidunor (laminación) y Aluminio Nacional (fundición y
laminación) (Tabla 3.11).
Fundición: presentan índices superiores a los estándares internacionales
Imusa, Aluminio Munal (ineficiencia en el horno de cubilote), Aluminio
Nacional, Sidunor y Aluminio Reynolds por ineficiencia en el horno de
fundición. Por debajo de los índices internacionales se encuentran Aluminio
Lehner y Emma y Cía.
Laminación en caliente: Por encima del índice internacional se encuentra
Imusa, Aluminio Reynolds Santo Domingo y Aluminio Nacional por ineficiencia
en los trenes de laminación y hornos de calentamiento. Con índices inferiores
a los internacionales se encuentran Aluminio Munal y Cosmos.
En la Gráfica 4.2 se comparan los índices internacionales con los nacionales
para los procesos de fundición y laminación en la industria del aluminio.
91
Gráfica 4.2
Fundición Laminación
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
Ind
ice
Fundición Laminación
Comparación Indices Energéticos
Internacional
Nacional
Procesos de Extrusión, Secado y Tratamiento Térmico.
Para estos procesos no se encontraron índices internacionales, por lo tanto se
han revisado comparaciones contra la compañía nacional más eficiente.
Proceso de Extrusión.
Tres compañías tienen este proceso, Emma y Cía. (12.23 GJ/t), Aluminio
Nacional (10.93 GJ/t, de indicador) y Aluminio Lehner (5.84 GJ/t).
Aluminio Lehner muestra más eficiencia en esta operación por contar con
equipos nuevos.
Proceso de Secado.
Igualmente Aluminio Lehner muestra mayor eficiencia en este proceso (6.76
GJ/t) que Aluminio Munal (21.56 GJ/t) por la misma razón anterior.
Proceso de Tratamiento Térmico.
92
La eficiencia en este proceso depende de los tipos de hornos donde se
efectúa el tratamiento y forma de operarlos, esencialmente.
La empresa más eficiente, a nivel nacional, es Munal (0.85 GJ/t) que
presenta altos diferenciales con relación a Aluminio Cosmos Ltda. (5.00
GJ/t) y Aluminio Lehner (10.33 GJ/t).
4.2.3 Comparativo de la Industria de Cobre, Zinc, Níquel y Plomo.
En el ámbito internacional los índices se refieren básicamente al proceso de
extracción y producción del mineral por tanto, los índices calculados por proceso
para las industrias visitadas en el país no tienen parámetro de comparación.
4.2.3.1 Industria del Cobre.
Al analizar las dos industrias que trabajan el cobre (Tabla 3.12) se encontró que
el proceso de trefilado en caliente (Incoal) es más eficiente, pero es importante
tener presente que Centelsa S.A., produce cables especiales de cobre que
requieren procesos más exigentes.
4.2.3.2 Industria del Plomo.
Los resultados de esta industria se muestran en la tabla 3.17. Consideramos que
el índice energético de la compañía Mac S.A. representa una buena eficiencia
teniendo en cuenta la visita la cual observó, que en la fabricación de baterías,
tanto la recuperación como la fundición, se realiza en equipos con tecnología
moderna sin mayores pérdidas energéticas.
4.2.3.3 Industria del Zinc.
Los resultados de esta industria se muestran en la tabla 3.19. Como en el caso
del Plomo y de acuerdo con la observación visual durante la visita realizada se
considera que Propulsora S.A. mantiene unos índices energéticos adecuados
para los dos procesos que presenta, fundición y trefilería.
93
4.2.3.4 Industria del Níquel.
El resumen de los datos se muestran en la tabla 3.15. Cerro Matoso presenta
unos índices bastante altos, desafortunadamente no se cuenta con parámetros
de comparación, pero si como industria integrada la comparamos con Acerías
Paz del Río, se observa que la segunda es más eficiente que Cerro Matoso,
(90.28 GJ/t en Paz del Río vs. 614.79 GJ/t de Cerro Matoso), Tabla 3.3.
4.3 Indices de Productividad.
En la Tabla 4.30 se muestra el personal ocupado en industria siderúrgica en
América Latina discriminado por países. Se observa que Colombia ocupa el
sexto lugar con 3.811 personas de un total de 131.629 para América Latina.
Mientras este rubro ha disminuido un 51.3% entre 1980 y 1998 para la región, en
Colombia ha decrecido un 53.3% para el mismo período; es decir, está en el
promedio del área.
Tabla 4.30
América Latina: Personal ocupado en la industria siderúrgica
Por países
Categoría ocupacional 1994 1995 1996 1997 1998
Argentina 15,321 15,206 14,889 14,846 12,872 Brasil 95,039 71,688 70,139 62,898 58,936 Centroamérica 6,907 7,599 7,624 7,847 6,181 Chile 3,864 3,793 3,643 3,545 3,414 Colombia 4,105 3,980 4,318 3,924 3,811 Ecuador 769 788 661 783 827 México 28,631 32,101 33,816 31,513 31,636 Paraguay 950 1,142 1,136 1,114 806 Perú 3,200 3,133 2,663 2,648 2,690 Uruguay 177 177 181 170 170 Venezuela 15,037 14,557 14,356 14,168 10,286
Total 174,000 154,164 153,426 143,456 131,629
Fuente: ILAFA
94
En lo referente a la producción de acero bruto (Tabla 4.31) Colombia ocupa la
sexta posición con 635.8 kt/año comparado contra un total de 51.473,5 kt/año
para América Latina en 1998.
Sin embargo, el crecimiento de este metal en el país ha sido de un 51.3% entre
1980 y 1998 y en el área ha sido de un 71.8%, es decir, que el aumento en la
producción nacional es inferior al de América Latina.
Tabla 4.31
Producción de Acero Bruto
miles de toneladas
1980 1985 1990 1995 1996 1997 1998
Argentina 2,684.9 2,942.1 3,635.6 3,580.8 4,075.1 4,169.2 4,215.9
Brasil 15,337.3 20,455.0 20,567.0 25,076.0 25,237.0 26,153.0 25,760.0
Centro América 138.8 273.6 483.9 867.2 823.4 864.7 905.7
Chile 703.8 689.0 771.8 1,014.1 1,178.3 1,167.5 1,171.4
Colombia 420.2 530.4 701.4 713.6 694.1 734.0 635.8
Ecuador 17.3 17.9 19.8 34.6 20.5 43.7 45.8
México 7,156.1 7,399.0 8,734.2 12,147.4 13,171.8 14,218.3 14,213.1
Paraguay 47.8 94.9 95.5 65.5 56.2
Perú 446.7 397.1 270.0 511.8 578.4 607.4 630.7
Uruguay 17.6 39.0 38.2 39.9 33.6 39.1 52.0
Venezuela 1,975.4 3,055.0 3,233.0 3,567.5 3,965.4 3,986.5 3,553.3
América Latina 28,898.1 35,798.1 38,455.2 47,754.0 50,050.6 52,389.5 51,473.5
Fuente: ILAFA
En la Tabla 4.32 se muestran los índices de productividad expresados en
t/hombre-año para América Latina.
Colombia continúa ocupando el sexto lugar con un índice de 166.8 (para 1998)
comparado con un índice promedio de 391 t/hombre-año para América Latina. El
crecimiento de este índice ha sido de un 265.7% para la región entre 1980 y 1998
y en Colombia este crecimiento es de un 225.8% inferior al promedio.
Lo anteriormente expuesto nos indica que este sector industrial en Colombia no
es lo suficientemente eficiente y requeriría de un gran esfuerzo tecnológico y
empresarial para alcanzar como mínimo los parámetros de la zona.
95
Tabla 4.32
Indices de Productividad en América Latina
tonelada/hombre-año
1980 1990 1996 1997 1998
Argentina 81.3 128.4 273.7 280.8 327.5
Brasil 116.0 178.1 359.8 415.8 437.1
Centro América 76.7 121.7 108.0 110.2 146.5
Colombia 51.2 118.0 160.9 187.1 166.8
Ecuador 21.3 19.2 31.0 55.8 55.4
México 110.6 178.5 389.5 451.2 449.3
Paraguay 63.1 84.1 58.8 69.7
Perú 75.1 39.5 217.2 229.4 234.5
Uruguay 21.5 56.7 185.6 230.0 305.9
Venezuela 114.2 178.8 275.6 281.4 345.5
América Latina 106.9 163.9 326.2 365.2 391.0
Fuente: ILAFA
En la gráfica 4.3 se compara este índice para Colombia y el promedio de América
Latina.
Gráfica 4.3
19801990
19961997
1998
Colombia
América Latina0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
300.0
350.0
400.0
t/h/a
Indice de Productividad
Colombia
América Latina
96
Los resultados de las encuestas presentan un índice de productividad para la
industria de Hierro y Acero (empresa integrada y semi-integradas) de 204.4
(Tablas 3.3 y 3.6), lo cual muestra un aumento de este indicador con relación a
los índices presentados por ILAFA para 1997 y 1998, para el país.
Al incluirse las otras compañías del sector, que presentan un índice de 94.09
(Tabla 3.8); el índice total de productividad baja a 148.60 (Tabla 3.3).
En la Tabla 4.33 se presentan los índices para la industria analizada en el
presente estudio.
TABLA 4.33
Indices de Productividad
Resultados de las Encuestas
(t/h-año)
Indice Referencia
Industria de Hierro y Acero:
Empresas integradas
Empresas semi-integradas
Otras Empresas
116.46
346.11
94.09
(tabla 3.3)
3.6
3.8
Total Industria 148.60 3.4
Industria de Aluminio 37.44 3.10
Industria de Cobre 31.52 3.12
Industria de Níquel 43.75 3.14
Industria del Plomo 34.15 3.16
Industria de Zinc 52.80 3.18
En la Gráfica 4.4 se muestra el comparativo entre los diferentes tipos de
empresas del sector hierro y acero: integradas, semi-integradas y otras. Se
resalta el alto índice de productividad para las industria semi-integradas.
97
Gráfica 4.4
Integradas Semi-
Integradas
Otras
0.00
50.00
100.00
150.00
200.00
250.00
300.00
350.00
t/h-a
Integradas Semi-
Integradas
Otras
Indices de Productividad en Colombia para el sector
del Hierro y Acero
La Gráfica 4.5 nos muestra el índice de productividad para todas las empresas
universo de este estudio, de acuerdo con el metal que trabajan.
Gráfica 4.5
Indice de Productividad - Hierro, Acero y No Ferrosos
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
120.00
140.00
160.00
Hierro y
Acero
Aluminio Cobre Níquel Plomo Zinc
t/h
-a
Para los metales aluminio, cobre, plomo y zinc, las empresas que los procesan y
la productora de níquel presentan índices de productividad relativamente bajos.
98
4.4 Potencial de Ahorro de Energía.
Con el fin de cuantificar el ahorro energético potencial en el subsector industrial
de hierro, acero y materiales no ferrosos, se analizaron los consumos de energía
por proceso en cada una de las compañías e industrias encuestadas. Para
calcular el ahorro, se tomaron como referencia los índices energéticos
internacionales para procesos iguales o similares, y en aquellos casos en los
cuales no se encontraron indicadores externos se tomó como referencia el
proceso nacional más eficiente.
Se ha calculado el ahorro potencial a la capacidad actual de operación y a
máxima producción, es decir, cuando las industrias operen al 100% de su
capacidad, que se espera ocurra cuando termine la actual recesión económica
del país.
En la Tabla 4.34 se muestra el total de ahorro potencial a la capacidad actual que
asciende a 3.27 millones de barriles equivalentes de petróleo al año, que a
precios de hoy representarían del orden de US$91.52 millones.
Este valor se incrementaría a 4.99 millones de barriles equivalentes de petróleo
al año (US$139.7 millones) si las industrias operan a máxima capacidad.
Como se observa en la tabla mencionada los procesos con mayor potencial de
ahorro de energía son: Coquería (en la industria integrada), Alto Horno (industria
integrada), Laminación en caliente (industria integrada), Acería (industria en
general, exceptuando la integrada).
No se ha considerado la producción de ferro-níquel por no contar con parámetro
de comparación, pero es preocupante los altos índices mostrados (Capítulo 3),
que indican posibilidades de ahorro altas.
Para conseguir estos ahorros es necesario realizar ajustes operacionales e
inversiones (pequeñas y/o grandes) que dependerán estas últimas, de factores
como: precios de los productos y de los combustibles, situación del mercado
nacional e internacional, situación económica del país, y políticas
gubernamentales serias y concordantes con el panorama nacional.
99
Tabla 4.34
Ahorro Potencial de Energía por Industria y Proceso
Proceso(1)
Producción
Actual
T/A
Producción
Máxima
T/A
de
Indices
(Nal. - Int.)
GJ/t
Ahorro
potencial a
Cap. actual
KTJ/A
Ahorro
potencial a
máx. Cap.
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 en caliente: (integrada)
215.000
360.000
7.10
1.52
2.55
Laminación en 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) 3.27 M 4.99 M
Ahorro Total (BEP/D) (4) 9.08 K 13.86 K
Ahorro Total (US$/A) (5) 91.52 M 139.7 M
(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.
100
CAPITULO 5
Nuevas Tecnologías
A continuación se presentan las nuevas tecnologías para los procesos de los
metales estudiados.
5.1 Producción de Acero.
Los cambios en la tecnología han tenido una gran influencia en la Industria
Mundial del Acero. Antes de 1860 el método seleccionado era el proceso
Puddle, luego se presentó el proceso Bassemer que se utilizó hasta mediados de
los años 50’s, a este proceso le siguió el de fabricación de acero en hornos de
cuchara. Hoy el método de cuchara produce cerca del 7% de la producción
mundial comparado con un 70% que producía en 1950. La tecnología de
Oxígeno Básico (BOF) surgió en los años 50’s, creció rápidamente en los 60’s y
70’s. Hoy en día el horno de arco eléctrico (EAF) está incrementando
notablemente su utilización.
Gráfica 5.1
Cambios en las tecnologías del Acero
Existen tres rutas principales para producir Acero (en orden de importancia):
101
Producción de hierro líquido del alto horno seguido por la producción de acero
en el horno básico de Oxígeno (BF/BOF).
El Horno de arco eléctrico (EAF) que procesa chatarra (tecnología de
pequeñas compañías) o sustitutos de chatarra provenientes de procesos de
reducción directa (DRI), briquetas de hierro caliente (HBI) o Carburo de Hierro
(Iron Carbide).
Producción de hierro líquido del alto horno seguido por la producción de acero
en hornos de cuchara.
Gráfica 5.2
Producción de Acero por ruta tecnológica
En 1996 la ruta BF/BOF contabilizó el 60% de la producción mundial del acero
pero por los altos costos de capital requeridos y otros factores se ha disminuido
la instalación de nuevas plantas o expansión de industrias ya existentes.
La producción de acero vía EAF está siendo aceptada ampliamente por el
mundo, contabilizando alrededor del 33.5% de la producción mundial
considerando que en 1976 la producción por esta vía fue únicamente 14%. Al
compararse con otros procesos, el EAF presenta menores costos de capital,
mayor flexibilidad de producción, menor impacto ambiental y operaciones más
eficientes a pequeña escala y puede presentar los grados diferentes de acero
que eran únicamente obtenibles por la ruta BF/BOF.
102
El proceso EAF es vulnerable a los precios de la chatarra y requiere de alta
calidad de este producto o de sus sustitutos tales como los que provienen de los
procesos DRI/HBI para la producción de algunas clases de barras o de productos
planos.
El proceso de cuchara no está siendo aceptado en la actualidad desde el punto
de vista de contaminación ambiental y de costos. En 1995, este proceso
contabilizó el 7% de la producción mundial.
La escogencia de cuál tecnología se debe emplear para una nueva planta no es
fácil. La ruta EAF es favorable cuando la chatarra es barata y accesible en
cantidad, costo y calidad deseadas. Igualmente la disponibilidad de energía
eléctrica en cantidad y precios bajos es otra consideración importante.
Adicionalmente es relevante considerar el rango de productos que se desean.
El proceso EAF cargado con efluentes de los procesos DRI/HBI se favorece
cuando la chatarra no se consigue fácilmente o no tiene un precio adecuado,
cuando hay disponibilidad de mineral de Hierro en grandes cantidades y de
buena calidad; y por último, cuando grandes cantidades de gas natural son
suministrados a bajos precios se reporta para este proceso un bajo costo de
energía.
Por el otro lado, a pesar de sus altos costos de capital, el proceso BF/BOF puede
ser la vía de escogencia cuando la demanda es grande, no hay chatarra
disponible fácilmente y el mineral de Hierro y el Carbón son fácilmente
accequibles. Como resultado nuevos altos hornos han sido recientemente
instalados en algunos países grandes productores de Acero. Sin embargo, en
una base general se muestra una clara tendencia mundial en contra de la
instalación de plantas con tecnología BF/BOF.
A continuación se esquematizan las nuevas vías tecnológicas que se están
desarrollando utilizando carbón o gas natural.
103
5.1.1 Reducción Directa de Hierro (DRI).
Las necesidades de una chatarra de alta calidad en el proceso EAF promovieron
el desarrollo de la tecnología DRI. Este proceso utiliza gas para convertir el
mineral de Hierro, sin alcanzar la fusión, con una gran calidad (92% de Hierro).
El material de hierro tiende a esponjarse y así puede ser usado en el EAF
diluyendo la escoria de baja calidad. Como el DRI es susceptible de combustión
espontánea se cuenta con un proceso posterior más conocido como HBI, con el
fin de evitar este riesgo.
Se ha considerado en la industria que el proceso DRI/HBI podría limitar los
precios de la chatarra y facilitar los productos que optimizan la mezcla de
104
materias primas con relación a la calidad y el precio. También podría
incrementar el uso de EAF en plantas de planchas delgadas para la fabricación
de productos planos, de construcción.
En el futuro la producción de DRI/HBI puede generar oportunidades para la
producción de mineral de hierro que proveen materia prima para la creciente
industria que utiliza EAF.
La producción mundial se ha incrementado en cerca de un 10% por año. Para
ser competitivo el proceso DRI generalmente requiere grandes cantidades de
mineral de hierro y gas a bajo costo.
Gráfica 5.3
Producción Mundial de DRI
En la Tabla 5.1 se presentan los diferentes procesos que se están utilizando
actualmente para la reducción directa del mineral.
105
TABLA 5.1
PROCESOS DE REDUCCION DIRECTA
PROCESO PRODUCCION
MUNDIAL EN 1995 COMENTARIO
UTILIZANDO GAS COMO AGENTE REDUCTOR
MIDREX 21.85 M t Tecnología ya probada. A gran
escala resulta ser económica.
HyL III 8.97 M t Similar a la tecnología MIDREX.
Utiliza monóxido de Carbono e
Hidrógeno como agentes
reductores.
UTILIZANDO GAS Y LECHO FLUIDIZADO
Fior 360000 t Tecnología ya probada.
Iron Carbide 110000 t Planta a escala industrial en
proyección.
UTILIZANDO CARBON
INMETCO 70000 t Planta a escala industrial en
proyección
SL/RN 1.12 M t Utiliza grandes cantidades de
carbón. Fuente: R.J. Fruehan, Carnegie Mellon University (1994)
Los primeros métodos de reducción directa implantados hace más de diez años
fueron el método MIDREX y el HyL los cuales alcanzan más del 85% de la
producción mundial por esta vía. En 1995, la producción total por el método
MIDREX fue de 21.85 millones de toneladas logradas principalmente en Estados
Unidos, mientras que por el método HyL se alcanzaron casi nueve millones de
toneladas de producto.
Las barreras que tienen que superar los nuevos métodos de lecho fluidizado son
principalmente mejorar la productividad y la implantación eficaz del equipo,
mientras que los procesos basados en uso de carbón producen aún un exceso de
escoria y el azufre asociado al carbón.
La productividad de los procesos de lecho fluidizado aún no es lo suficientemente
alta. El control de los pasos no está completamente comprendido y las variables
del proceso no se han optimizado. La adherencia provocada por la reducción del
mineral causa pérdidas en la fluidización. Hay problemas de ingeniería
asociados con el diseño del proceso de lecho fluidizado, incluyendo los
intercambiadores de calor y los sistemas de distribución de gas.
106
Hierro de Reducción Directa (DRI) por el Método Hyl III. Una planta de
reducción directa por el método HyL consta de una serie de reactores de
reducción del mineral y los reformadores de gas. Un reformador de gas puede
servir a dos reactores, y cada reactor está conectado al proceso de
calentamiento de gas. El equipo y sistema auxiliar de operación es el
siguiente:
Sistema de manejo y almacenamiento del mineral de hierro y del hierro
reducido directamente.
Unidad de generación del gas inerte.
Planta de tratamiento de aguas.
Sistema de enfriamiento de agua.
Sistema de aire.
Equipo eléctrico.
Sistema de control.
Ventajas del Proceso de Reducción Directa. Las principales ventajas de este
sistema de reducción de mineral de hierro son:
La disposición modular de la planta, que proporciona flexibilidad para la
operación e instalación compacta; la disposición integrada del calentador de
gas reformado, con una eficiencia superior al 91%; y la incorporación de un
sistema de control digital, lo cual contribuye a la efectividad del proceso.
Bajo costo de Inversión: dos reactores de reducción pueden compartir el
mismo reformador de gas, los equipos de manejo de materiales y los servicios.
Además, su capacidad de producción es mayor de 250.000 toneladas por año.
Estas plantas son de diseño simple y operación independiente, lo cual genera
eficiencia y alta disponibilidad.
Ventajas Operativas: el reformador de gas es de diseño estándar, el
catalizador de Níquel tiene larga vida, los costos de mantenimiento son bajos y
el reactor no requiere complicados mecanismos internos para lograr flujo de
producto, generando un hierro reducido más uniforme a la salida del reactor.
Bajo consumo de energía: el consumo de gas natural por tonelada de
producto es 6200 MJ o menos, y 62 kWh de energía eléctrica, prácticamente la
107
mitad de la requerida por otros procesos. La recuperación de energía se ha
optimizado para aprovechar el calor sensible de los gases.
Flexibilidad de insumos: además de gas natural, se puede utilizar gas de
Coquería, o gas de gasificación de carbono e hidrógeno. El mineral de hierro
se puede utilizar en péllets o trozos haciendo el proceso flexible en cuanto al
mineral a usar y permitiendo minerales con altos contenidos de azufre, por la
implantación de una planta de desulfurización.
Fácil Operación y Mantenimiento el control de los operadores es
computarizado, requiriéndose bajo mantenimiento y poca mano de obra, de
0,22 a 0,34 horas hombre por tonelada de producto.
Productos flexibles y de calidad: el producto presenta características físicas y
químicas uniformes que alcanzan porcentajes de hierro del 90 y 95% y de
carbono entre 1,2 y 4%. La ausencia de elementos residuales es total,
acabando con los efectos nocivos de la chatarra cuando ésta se carga en el
horno eléctrico. Aparte de ser fuente metálica para el horno eléctrico, también
lo es para Altos Hornos y fundiciones.
Desventajas del Proceso de DRI. Aún así, los anteriores procesos de reducción
directa tienen las siguientes barreras por superar:
Desarrollar un proceso de reducción directa que tenga baja producción de
ganga y sulfuros.
Determinar los efectos de las diversas variables en la velocidad de reducción y
la importancia de la carburización para el proceso de lecho fluidizado.
Investigar la cinética y los fenómenos de fluidos en los reactores de lecho
fluidizado para aumentar la productividad y la eficiencia energética.
Reducir la cantidad de material metálico particulado que se genera en el
proceso.
5.1.2 Proceso Iron Carbide.
Otra alternativa para la utilización de la chatarra es el proceso de Carburo de
Hierro. Un material de elementos finos del mineral de Hierro se utiliza como
suplemento a la carga de chatarra, se emplea gas natural en un proceso que es
similar al FINMET pero opera a temperaturas y presiones inferiores, requiriendo
108
mayores tiempos de reacción. El producto tiene un mayor contenido de carbón
que el producto de los procesos DRI, lo cual es una ventaja energética.
Este proceso requiere un rango muy estrecho del tamaño de las partículas del
mineral lo cual puede implicar la necesidad de facilidades para pulverizar
grandes partículas o aglomerar pequeñas partículas. Requiere bajos precios de
gas para ser competitivo.
Gráfica 5.4
Proceso Iron Carbide
5.1.3 Colada Continua.
El Acero fundido del horno tradicionalmente era moldeado en lingotes, enfriado y
después recalentado y convertido en planchas, tochos, barras.
En el proceso de Colada Continua las planchas, tochos, y/o barras se producen
directamente del efluente al horno de fundición (BOF-EAF) en una forma
continua. Este proceso ha reemplazo ampliamente el moldeo de lingotes ya que
evita el enfriamiento y recalentamiento de los mismos, siendo por lo tanto mucho
109
más eficiente energéticamente. Produce un Acero de alta calidad con menos
desperdicio de chatarra y se puede conseguir un incremento en capacidad de
producción superior al 10%.
La Colada Continua es ahora el método utilizado en la mayoría de las Acerías en
los últimos 15 años y es un indicador de la relativa sofisticación de la industria
acerera de un país.
Gráfica 5.5
Colada Continua
110
5.1.4 HyL.
Proceso con gas natural desarrollado por Hylsa. El mineral de hierro se reduce
en un horno vertical, que tiene dos zonas. En la zona superior se reduce el
mineral y en la inferior se enfría el DRI.
Gráfica 5.6
Proceso HyL
111
5.1.5 INMETCO (REDSMELT).
Proceso con Carbón desarrollado por INCO. En este proceso los finos de mineral
de hierro, Carbón y un material enlace son peletizados. Estos péllets son
cargados en un horno cuchara rotatorio por capas para su reducción. El horno
opera con gas natural.
Gráfica 5.7
Proceso INMETCO (REDSMELT)
112
5.1.6 MIDREX.
Proceso con gas natural desarrollado por la Surface Combustion Division de
Midland-Ross Corporation. Pellets de óxido de hierro son reducidos en un horno
vertical. El gas natural fluye hacia la parte media del horno y los gases de
combustión hacia la parte superior. La mitad superior del horno es la zona
reductora y la inferior es la zona enfriante.
Gráfica 5.8
Proceso MIDREX
5.1.7 SL/RN.
Proceso con Carbón. Mineral de hierro en péllets es reducido en un horno
rotatorio horizontal inclinado ligeramente. El mineral pasa inicialmente por una
zona de precalentamiento (40-50% de la longitud total del horno) y después a la
zona reductora.
113
5.2 Fundición Directa.
Fundición Directa del Mineral de Hierro. Este proceso se basa en la fundición del
mineral mediante el uso de carbón para la producción de hierro líquido. El
carbón tiene ventajas de tipo económico sobre el gas natural y el Coque, además
que se eliminan las etapas de coquización y aglomeración, reduciendo así los
costos de capital. Los principales métodos de esta tecnología se reseñan en la
Tabla 5.2.
Tabla 5.2
Diferentes Tipos de Procesos de Fundición Directa
PROCESO CARGA CONDICION ACTUAL
COREX Carbón y mineral de hierro Tres plantas operando, y
muchas otras en proyecto.
DIOS Carbón y finos de Mineral Planta piloto en Japón.
AISI Carbón y péllets u óxidos de
desecho
Pruebas ya finalizadas.
HIsmelt Carbón y finos de Mineral Pruebas piloto en operación.
ROMELT Carbón y mineral u óxidos
de desecho
Planta de tipo semicomercial.
CCF Carbón y finos de Mineral Pruebas con hornos ciclón.
Clean Smelt Carbón y finos de Mineral Pruebas combinando ciclón y
horno de fundición. Fuente: R.J. Fruehan, Carnegie Mellon University (1994).
Dentro de esta tecnología el proceso más desarrollado es el COREX, que hace
uso directamente del carbón. Esta tecnología tiene como objetivos la reducción
de los costos de inversión, la eliminación de la etapa de coquización y la
reducción de los requerimientos de la sinterización de las materias primas.
5.2.1 COREX.
En este proceso la reducción ocurre en dos etapas separadas, sin embargo, tiene
la desventaja de que depende económicamente del precio de la materia prima
como del precio que se dé al gas generado en el proceso.
114
El efluente del DRI producido mediante el proceso MIDREX y/o HyL es cargado a
un fundidor-gasificador. Gas reductor del horno se produce por la combustión
parcial de carbón con Oxígeno en el lecho fluidizado del fundidor-gasificador. La
energía requerida para completar la reducción del DRI y producir el metal
caliente y la escoria, es suministrada por la combustión parcial. Los productos
líquidos son extraídos periódicamente y parcialmente se exporta el gas efluente
del fundidor cuando se presenta exceso de gas.
El fundidor-gasificador opera de 3 a 5 bar de presión y a una temperatura de
1500°C en la parte superior del lecho fluidizado y en la inferior a 1550°C. Carbón
y caliza son alimentados en el hogar en la parte superior del lecho fluidizado en
donde se calienta de 1000 a 1200°C. La material volátil es evacuada del fundidor
y enviada al horno a la zona de gasificación a donde un gas con alto contenido
de Oxígeno es inyectado para convertir el carbón a CO.
La combustión exotérmica suministra la energía para completar la reducción del
DRI caliente y fundir la escoria y el metal caliente. El gas efluente del fundidor es
enfriado a 800-900°C y filtrado en un ciclón caliente para su reciclo. Una porción
del gas filtrado es inyectado en el horno como gas reductor conteniendo más del
94% de CO e H2. El gas remanente es mezclado con el gas efluente del horno, y
la mezcla utilizada como gas combustible.
COREX utiliza aproximadamente una tonelada de carbón por tonelada de metal
caliente empleando únicamente un 45% del total de la energía empleada en el
proceso de producción de hierro, exportando el remanente. El metal caliente
producido tiene contenidos de Carbón y Silice similares a los producidos en el
alto horno; sin embargo, tiene contenidos de azufre mucho menores debido a que
todo el azufre del Carbón pasa a la escoria del metal caliente.
115
Gráfica 5.9
Proceso COREX
5.2.2 HIsmelt
Proceso desarrollado hace algunos años por CRA, MIDREX Corp. Y KLOCNER
STAHLWERKE de Alemania. Este proceso utiliza finos de hierro y carbón
humeante. La base de este proceso es que el hierro y el carbón reaccionan con
un baño de metal y no con la escoria (como sucede en otros procesos). La carga
de material sólido es inyectada a través de tubos refrigerados con agua fría en el
baño de metal, esto permite unas muy altas ratas de reacción, especialmente la
reducción de Oxido de Hierro y crea una gran turbulencia en el baño. El Carbón
que es inyectado se disuelve en el baño metálico promoviendo la reducción de
Oxido de Hierro y produciendo CO e H2.
Aire precalentado a 1200°C que puede estar muy enriquecido en Oxigeno es
alimentado a través de una lanza de agua fría (tubo refrigerado con agua fría) en
la parte superior del baño para generar post-combustión y producir CO2 y agua.
116
Esto libera gran cantidad de energía que puede ser utilizada para fundir más
material.
Gráfica 5.10
Proceso HISMELT
117
5.2.3 DIOS.
Fue desarrollado en el Japón en 1980 con un soporte fuerte del gobierno. Este
proceso involucra la pre-reducción de finos de hierro en un lecho fluidizado y la
fundición en un recipiente con formación de espuma de escoria. Carbón es
agregado directamente al baño y se quema con producción de gases.
El mineral de hierro es precalentado en el proceso en dos reactores de lecho
fluidizado en serie, pre-reducido a un 15-25% en el segundo reactor utilizando
gas efluente limpio del fundidor. Las partículas removidas de los gases de los
reactores se reinyectan al fundidor. Adicionalmente una pequeña cantidad de
finos del carbón del orden de 50 Kgs./ton de metal caliente producido es
inyectado al fundidor para suministrar CO e H2 adicional para la reducción.
La mayor parte del Carbón (600-700 Kgs/t de metal caliente) es alimentado por
gravedad al fundidor. Oxígeno se inyecta para la combustión primaria del Carbón
para la post-combustión. La lanza de Oxígeno es diseñada para suministrar alta
velocidad al Oxígeno en la oxidación del Carbón y baja velocidad al Oxígeno para
la post-combustión, simultáneamente. El consumo de Carbón es de
aproximadamente de 700-800 Kgs/t de metal caliente, dependiendo del tipo de
Carbón. En general se presenta mayor consumo de Carbón con carbones
volátiles.
118
Gráfica 5.11
Proceso DIOS
5.2.4 SIROSMELT.
Consiste en una lanza sumergida en la escoria fundida en el horno la cual es
mezclada por los gases inyectados por la boquilla de la lanza. El material
cargado, el cual no necesita ser secado o dividido finamente, es alimentado al
horno por la parte superior o inyectado como fino a través de las lanzas. El grado
de oxidación es controlado ajustando el combustible, el aire de combustión y el
Carbón. Este proceso también ha sido utilizado para fundir Cobre, Zinc, Plomo y
Estaño.
119
5.2.5 AISI.
Este proceso es muy similar al proceso DIOS, excepto que se basa en péllets de
Oxido de Hierro con una reducción de un 30% en un horno similar al utilizado en
los procesos MIDREX y HyL.
5.2.6 CCF - Cyclone Converter Furnace.
Este proceso desarrollado por Hoogovens Staal BV en los inicios de los años
90’s. Es un proceso para producir finos de mineral de hierro cuando son
alimentados a un baño fundidor. Los finos cargados en la parte superior de un
horno vertical son inicialmente fundidos y después reducidos en un 15 ó 20% por
el gas de fundición. La fundición ocurre con la alta temperatura lograda por la
combustión al inyectar Oxígeno a través de unos inyectores. La reducción final
ocurre en un baño de fundido.
Gráfica 5.12
Proceso CCF
120
5.3 OTROS PROCESOS.
A continuación se mencionan otros procesos industriales que se están
desarrollando para el mejoramiento energético y ambiental de la industria
siderúrgica en el mundo.
5.3.1 CIRCOFER.
Proceso basado en Carbón, desarrollo por Lurgi. Los finos de mineral de hierro
son reducidos en dos etapas. Inicialmente un reactor de lecho fluidizado
circulante (CFB) reduce los finos en un 70%, posteriormente otro reactor de lecho
fluidizado reduce el Oxido de Hierro restante hasta un 93% de Hierro. Los finos
de DRI y las cenizas son descargados del segundo reactor.
Gráfica 5.13
Proceso CIRCOFER
121
5.3.2 CIRCORED.
Proceso basado en gas natural, también desarrollado por Lurgi, similar al
CIRCOFER. Los finos de hierro son reducidos en dos etapas, la primera un
reactor de lecho fluidizado circulante (CFB) y la segunda un reactor de lecho
fluidizado estándar. El producto final no contiene Carbón, debido a que el agente
reductor es Hidrógeno puro obtenido del gas natural.
Gráfica 5.14
Proceso CIRCORED
122
5.3.3 FASTMET.
Proceso con Carbón desarrollado por MIDREX y KOBE STEEL. Los finos de
Oxido de Hierro, Carbón y un material enlace forman péllets. Estos péllets se
cargan a un horno cuchara de gas, Fuel Oil o Carbón para su reducción.
Gráfica 5.15
Proceso FASTMET
5.3.4 FINMET.
Proceso con gas natural desarrollado por Voest-Alpine y Fior de Venezuela,
basado en el proceso Fior que ha mejorado la tecnología de lecho fluidizado. Los
finos de mineral de hierro son reducidos en una serie de cuatro reactores de
lecho fluidizado. Los gases reductores ascienden a través de cada uno de los
reactores. Los finos son compactados en briquetas cuando salen del último
reactor.
En la Gráfica 5.16 se presenta el proceso FINMET tal como va a operar para el
proyecto de Sidor en Venezuela y a continuación el diagrama de flujo para este
proceso.
123
Gráfica 5.16
Proceso FINMET
124
5.3.5 FIOR.
Proceso con gas natural desarrollado por Exxon. Finos de mineral de hierro son
reducidos en una serie de cuatro reactores de lecho fluidizado. Gas rico en
Hidrógeno en contraflujo reduce el mineral de hierro. Los finos son compactados
en briquetas.
Gráfica 5.17
Proceso FIOR
5.3.6 PUROFER.
Proceso con gas natural desarrollado por August Thyssen-Hoyte. El mineral de
hierro se carga a un horno reductor por una doble campana. El DRI es enfriado y
convertido en briquetas una vez sale del horno.
125
5.3.7 ROMELT.
Proceso de una etapa desarrollado por el Instituto de Acero y Aleaciones de
Moscú, que utiliza carbón no coquizable como combustible y reductor para
convertir óxidos de hierro en pequeños terrones de hierro del alto horno. El
material ferroso a ser reducido puede ser mineral de hierro virgen o materiales de
desecho como recortes de laminación o viruta de hierro. Este material de hierro y
carbón se carga en un horno horizontal, donde el hierro se reduce en una piscina
de fundición con agitación. Aire enriquecido con oxígeno se sopla a través del
fondo del horno y agita el material fundido suministrando calor. Oxígeno puro se
sopla a través de boquillas superiores produciendo calor de post-combustión.
Gráfica 5.18
Proceso ROMELT
5.3.8 AUSMELT.
El proceso Ausmelt se basa en un horno completamente aislado por refractario,
que utiliza una lanza para la inyección de combustible y aire en el baño de
fundido. El combustible arde en la punta de la lanza calentando el horno mientras
126
que los gases inyectados causan una vigorosa agitación y se efectúan,
rápidamente, las reacciones del proceso. Las cargas se alimentan en el horno a
través de una compuerta en el techo del mismo y los gases efluentes se evacuan
a través de un ducto situado en el techo del horno.
Debido a que las reacciones en el horno son rápidas el tiempo de residencia,
requerido para procesar la mayoría de los metales, es muy corto. Esto significa
que estos hornos pueden ser mucho más pequeños que los de diseño
convencional, presentando ventajas operativas y económicas. Las condiciones
operacionales del horno se pueden controlar de forma más precisa mediante
ajustes en la carga y el flujo de aire y combustibles.
Gráfica 5.19
Proceso AUSMELT
127
5.3.9 TECHNORED.
El diagrama de este proceso se muestra en la gráfica 5.20.
Gráfica 5.20
Proceso TECHNORED
5.3.10 Procesos para formación de briquetas.
Existen el CBI (en frío) y el HBI (en caliente) que forman briquetas con los finos
del DRI cuando son demasiados pequeños para ser utilizados en forma granular.
Los productos del CBI tienen un contenido ligeramente inferior de Hierro que los
productos del DRI.
La tabla 5.3 resume las principales ventajas y desventajas de las diferentes
tecnologías de proceso.
128
Tabla 5.3
Comparación de Tecnologías para Producción de Hierro y Acero
Tecnología Principales Ventajas Principales Desventajas
Tecnologías Establecidas
Integrada Las materias primas son
relativamente estables en
precio y composición vs.
chatarra.
Economía de escala.
Pueden producir todos los
productos.
Muy altos costos de capital.
Requiere como carga el
efluente de la planta de
sinterización (costos altos y
problemas ambientales).
Requiere hornos de Coque y
Carbón coquizable (costos
extras y problemas
ambientales).
Altos costos administrativos.
Pequeñas
Acerías Economía de escala.
Bajos costos de capital.
Bajos costos administrativos.
La tecnología de producción
de planchones delgados
facilita la producción de
productos planos.
Costos de operación
variables con el precio de la
chatarra.
Calidad de los productos
depende de la carga.
El costo de transporte de la
chatarra incide altamente.
DRI/EAF No limitado por el suministro
de chatarra.
No requiere de Coque.
Tecnología para usar finos
de mineral de hierro.
Permite uso económico del
gas que de otra manera se
quemaría.
No hay limitaciones por
calidad.
Costos de capital para el DRI
son significantes.
Limitados a la compactación
del material fino.
Requiere bajos costos de
capital para ser económico.
Los costos de operación del
EAF son mayores con una
carga del DRI que con
chatarra.
El DRI requiere mineral con
alto contenido de hierro.
Más intensivos
energéticamente.
Tecnologías Recientemente Comercializadas
EAF /
Producción
de
Planchones
Delgados
Ahorros en costos de capital
y operacionales al eliminar
algunos procesos de
laminado en caliente.
La calidad no es tan buena
como la de los productos de
la tecnología integrada.
Carburo de Similares a las del DRI. La primera planta comercial
129
Hierro / EAF Aproximadamente con un
contenido de Carbón del 6%
se tienen ahorros
energéticos con relación al
DRI.
ha requerida muchas
modificaciones.
COREX Menores costos de capital
que los requeridos en la
integrada.
Produce exceso de gas para
generación de energía.
No requiere de Coque.
La economía depende de los
créditos conseguidos por el
exceso de gas.
Menos eficiente que el
proceso HISMELT u otra
tecnología de fundición
directa.
Tecnologías a Comercializar
HIsmelt /
otras
tecnologías
de fundición
directa
No requiere de hornos de
Coque.
Usa finos de mineral de
hierro.
No probado aún
comercialmente.
Pequeñas
Acerías con
producción
de barras
delgadas
Se podría eliminar toda la
laminación en caliente.
Economía de escala y bajo
costo de capital.
No probado aún
comercialmente.
5.4 Industria del Aluminio.
Realmente no se pudo encontrar nuevos procesos tecnológicos ni para la
producción ni para el procesamiento de este metal. Se sabe que la renovación
tecnológica de los procesos en esta industria es lenta, debido principalmente a
los altos costos de inversión requeridos, sin embargo, se está dando una
pequeña pero estable reducción en el promedio industrial de consumo
energético. A continuación se describen algunos comentarios encontrados en la
literatura sobre nuevos desarrollos tecnológicos en el proceso de metalurgia del
Aluminio.
Se espera algunos ahorros de energía en el proceso electrolítico de obtención
de Aluminio por innovaciones tecnológicas en la elaboración de los electrodos
(formalización de ánodos dimensionalmente estables y cátodos más
eficientes).
130
Se han logrado reducciones en los índices energéticos en la producción de
Alúmina durante los últimos veinte años como resultado de: mayores
presiones en los digestores, extracciones en los digestores más efectivas, uso
de lechos fluidizados en los calcinadores y mayor utilización de gas caliente en
estos equipos.
En la producción de Aluminio la criolita (Na3AlF6) es el principal componente
del baño electrolítico y el AlF3 es el aditivo más utilizado. La criolita tiene un
alta solubilidad de la Alúmina pero requiere de altas temperaturas. Se están
utilizando aditivos para mejorar la eficiencia eléctrica reduciendo la solubilidad
del metal y permitiendo menores temperaturas de operación. Aditivos como
CaF2, LiF y MgF2 son utilizados para tal efecto.
En la producción del Aluminio normalmente las celdas electrolíticas tienen
unas eficiencias de 85-95%. Las celdas más modernas operan con rangos de
94-96% debido a mejoras realizadas en el diseño magnéticos de los
componentes del conductor eléctrico y a aplicaciones de sistemas de control
de la operación por computador; controles sistematizados en la carga de
Alúmina y operaciones con bajas proporciones de AlF3.
La aplicación de mejoras tecnológicas en los equipos y la implementación de
buenas prácticas y sistemas de medición pueden reducir los consumos de
energía en un 10%. La utilización de sistemas ánodo inerte/cátodos permiten
reducciones en el consumo de energía en electrolisis.
5.5 Industria del Zinc, Cobre y Plomo.
Utilización de la Hidrometalurgia en el reciclaje de Zinc, Cobre y Plomo.
Metales como el Hierro, Cobre y Plomo se han producido desde la antigüedad, y
a causa de su gran valor intrínseco, siempre se han reciclado. Las prácticas de
reciclaje han estado basadas en técnicas pirometalúrgicas como reforjado y
refundido, para obtener un metal de características similares al producido
inicialmente. Actualmente el reciclaje de estos metales sigue siendo importante
tanto por razones económicas como ambientales.
Sin embargo, técnicas de hidrometalurgia son utilizadas actualmente en el
reciclaje de algunos metales y su importancia aumentará a medida que nuevas
tecnologías se desarrollen.
131
5.5.1 Plantas de Lodos de Zinc - Acero.
La mayoría del Hierro y Acero que se recircula se refunde en hornos EAF y/o
BOF. La presencia de acero galvanizado en la chatarra, contiene Zinc y no
puede ser reprocesado en una planta de acero.
Existen dos alternativas generales para resolver los problemas de la presencia
del Zinc. La primera es su remoción de la chatarra antes de su fundición; la
segunda es eliminar el Zinc de los Lodos de los hornos antes de su recicle.
Inicialmente la remoción de los recubrimientos de Zinc de la chatarra de acero se
enfocaba en procesos de lixiviación con H2SO4. Actualmente es más promisorio
el uso de soluciones de NaOH que disuelven rápidamente el Zinc, Plomo y
Aluminio, sin afectar el acero.
Se utiliza un tambor rotatorio simple para este proceso (NaOH) por
aproximadamente dos horas a 85°C en una solución 5-10M para remover hasta el
99% del Zinc contenido. La chatarra sin Zinc, después de ser lavada está
disponible para su reciclaje. El Zinc se recupera de la solución de Sincato de
Sodio, como un polvo fino y puede ser fundido nuevamente. El costo de este
proceso se estima en US$35/t de acero (incluyendo crédito por el Zinc
recuperado), pero este costo puede incrementarse si el contenido de Zinc en el
acero es menor.
El otro método es el tratamiento de los hornos de las plantas de acero.
Los Lodos de los hornos EAF son tratados comercialmente por procesos
pirometalúrgicos en hornos electrotérmicos, hornos de fundición imperial o
reactores de llama. De estos procesos se obtiene ZnO rico en haluros. A causa
de sus impurezas no es fácil utilizar el Oxido de Zinc producido.
Se han desarrollado algunos procesos hidrometalúrgicos para el tratamiento de
estos Lodos, especialmente basados en el H2SO4 pero se han presentado
inconvenientes por el contenido de haluros que dificultan la electrolisis del
Sulfato de Zinc.
Lixiviaciones alcalinas tienen la ventaja potencial de que el Hierro permanece
insoluble, pero son limitadas, por la inhabilidad para recuperar el Zinc de la
Ferrita de Zinc a menos de que se lleve a cabo, inicialmente, una calcinación
reductora del mineral. Ambos procesos (ácido y alcalino) producen soluciones
con altos contenidos de haluros, problemáticos para su procesamiento.
132
A causa de los contenidos de Cloruro en los Lodos de EAF, las tecnologías con
procesos en base a Cloruros ofrecen ventajas sobre los mencionados
anteriormente. Hoy en día la actividad hidrometalúrgica para el tratamiento de
Lodos, se está enfocando en sistema de lixiviación con base Cloruros.
El proceso ZIMCEX fue desarrollado originalmente para recuperar Zn de
soluciones Sulfato-Cloruro generadas durante la lixiviación de minerales de pirita
calcinada, produciendo soluciones ricas en Zinc el cual es extraído con H2SO4
obteniéndose un Sulfato que puede ser tratado en una electrolisis convencional.
Al aplicarse este proceso en los Lodos de EAF se produce ferrita de Zinc.
Otro proceso más reciente es el EZINEX de Engitec Impianti. Los Lodos de EAF
son lixiviados por una hora a 70-80°C en una solución alcalina de Cloro-Amonio;
produciendo otra solución rica en metales (Zn, Pb, Cu, Cd, Ni, Ag) que se
electroliza para recuperar el Zinc que se deposita.
Un proceso similar ha sido desarrollado por Hoogovens Ijmuden y la Delft
University of Technology para el tratamiento de los Lodos del alto horno. Los
Lodos son lixiviados en condiciones oxidantes a 125-140°C en Acido Clorhidrico
o en Cloruro Ferroso; el Zn y el Pb son disueltos fácilmente y precipitados por la
disolución de varias soluciones (NaOCl, NaOH). El Zinc obtenido como ZnO es
un producto de fácil comercialización y su recuperación es de aproximadamente
del 95% del contenido en los Lodos.
El proceso TERRA-GAIA se basa en la disolución de ZnO y ZnF2O4 en FeCl3-HCl
a 175°C. Los Lodos de EAF son agitados y mezclados con una solución de
Cloruro Férrico y posteriormente cargados a un autoclave a 175°C, al cual se le
inyecta Oxígeno; como resultado de la reacción se obtiene la precipitación de
ZnO y ZnFe2O4. La recuperación del Zinc es del 98% aproximadamente.
5.5.2 Hidrometalurgia en el Reciclaje de Cobre.
Este tratamiento está altamente desarrollado y contabiliza un 20% de la
producción primaria de Cobre. El éxito de este tratamiento ha sido el desarrollo
de agentes solventes selectivos para recuperar el metal de las soluciones
lixiviadas. Los materiales solventes utilizados son extraídos con H2SO4 para
obtener una solución adecuada para la electrolisis del metal de alta pureza.
A pesar del éxito de la hidrometalurgia en la industria primaria del Cobre, la
pirometalurgia continúa siendo dominante en el reciclaje de este metal. Como
ilustración la siguiente Tabla No. 5.4 indica el destino de varios tipos de chatarra
(de Cobre) en USA. Chatarra de alto grado, consistente en metal casi puro, se
133
utiliza directamente para la producción de latón o bronce; este material es
simplemente fundido y mezclado con otros metales en las proporciones
requeridas. Material de ligeramente menor calidad es procesado en las refinerías
de Cobre, donde se mezcla, funde y moldea para producir ánodos. Material de
grado inferior es procesado en hornos pequeños. Los lingotes resultantes de
Cobre negro pueden ser refinados o vendidos a fundidores para cargarlos a
hornos convertidores.
Como se observa, todo el Cobre es tratado, por lo menos inicialmente, por
métodos pirumetalúrgicos para obtener un producto comerciable o ánodos para
electrorefinación.
Cuando la chatarra es procesada en fundidores primarios, los ánodos obtenidos
en este proceso tienen las mismas propiedades de los ánodos primarios (del
metal puro). Cuando el Cobre es procesado en una refinería secundaria
(electrorefinación), los ánodos resultantes tienen propiedades resultantes a los
ánodos primarios.
Tabla 5.4
Cobre Reciclado en USA
Tipo de Reciclador Toneladas
tratadas
Porcentaje Típico
de Cobre (peso)
Fábricas de Latón 600.000 99.8
Primario o Secundario:
Refinerías de Cobre
Productores de Lingotes
Fundidores de Cobre
430.000
270.000
250.000
96.0
70.0
25 - 35
5.5.3 Hidrometalurgia en el Reciclaje de Plomo (Pb).
Aproximadamente el 70% de la demanda total de Pb se debe a la producción de
baterías Acido-Plomo, las cuales son utilizadas principalmente en la industria del
transporte. Estas baterías son fácilmente recolectadas y recicladas obteniéndose
como resultado una mayor alimentación a la gran industria secundaria del Plomo.
En efecto, la mitad del consumo anual proviene de fuentes secundarias a nivel
mundial, en USA aproximadamente el 70% del consumo es de material
secundario principalmente baterías.
Durante el proceso de las baterías gastadas, la fase rica en Plomo es separada y
concentrada por separación magnética para remover el hierro. Las rejillas de las
134
baterías tienen más del 90% de Plomo metálico y son fácilmente refundidas. La
pasta de la batería es más compleja y contiene PbSO4.
La utilización de procesos pirumetalúrgicos para la recuperación del Plomo de las
baterías tiene problemas ambientales por la generación de SO2.
Una solución para estos problemas ambientales es lixiviar el Plomo asociado (en
la pasta) y posteriormente recuperarlo electrolíticamente.
La mayoría de los procesos eliminan el PbSO4 reaccionando con soluciones de
Carbonato de Sodio o de Carbonato de Amonio, para eliminar el Sulfato; el
producto resultante se lixiviliza con H2SiF6 y HBF4 o soluciones de Sulfato de
Amonio o Cloruros concentrados; de esta forma el Plomo se electrodeposita
como una placa compacta.
En resumen, la disolución de la pasta de la batería en un adecuado proceso de
lixiviación, seguido por la recuperación electrolítica del Plomo es un proceso
atractivo.
Otra opción es hacer reaccionar la pasta con una solución de Carbonato de
Sodio para eliminar los Sulfatos y posteriormente fundir el producto en presencia
de un agente reductor.
5.5.4 Conclusiones.
El reciclaje de metales es una industria bien establecida basada en la utilización
de técnicas pirumetalúrgicas. Procesos hidrumetalúrgicos han sido desarrollados
para lixiviar Zinc de chatarra galvanizada antes de su refundición en un EAF, y
varios procesos existen para lixiviar Zinc de los Lodos de EAF.
Debido a que los Lodos de EAF son ricos en haluros, sistemas de lixiviación
basados en Cloruros pueden ofrecer algunas ventajas.
Aunque el proceso lixiviación-extracción con solvente-electrolisis para el Cobre
ha sido ampliamente desarrollado, la hidrometalurgia juega un papel menor en el
reciclaje de chatarra de Cobre.
La mayoría de la chatarra de Cobre es fundida, refinada y moldeada para
producir ánodos.
135
La hidrometalurgia juega un papel importante para asegurar que las impurezas
presentes en el ánodo no contamine el Cobre depositado en el cátodo.
La mayoría del Plomo se utiliza para producir baterías Acido-Plomo, y el reciclaje
de las baterías gastadas es una industria importante a nivel mundial.
La hidrometalurgia juega un papel resaltante en el tratamiento de los
componentes de la pasta de las baterías gastadas.
Una información más amplia sobre las nuevas tecnologías, medio ambiente,
hidrometalurgia y demás temas asociados, se muestran en los anexos ???? que
se adjuntan al presente estudio así:
Anexo I Energy and Environmental Profile of the U.S. Iron and Steel
Industry.
Anexo II Energy and Environmental Profile of the U.S. Aluminum Industry.
Anexo III Steel Technology Roadmap Chap 2-3 and 4.
Anexo IV The International Environment for Iron & Steel.
Anexo V The Steel Making Industry.
Anexo VI Direct Reduction and Smelting Processes.
Anexo VII The role of hydrometallurgy in the recycling of Zinc, Cooper and
Lead.
136
CAPITULO 6
Recomendaciones Tecnológicas
A continuación se presentan las recomendaciones de carácter técnico tanto para los
procesos de producción de hierro y acero como para el procesamiento de Aluminio,
Cobre, Plomo y Zinc.
No se efectúan recomendaciones para la producción de estos metales No Ferrosos
debido a que en el país no existen plantas de producción.
Adicionalmente, estas recomendaciones se aplican para la producción y
procesamiento de Níquel.
A pesar de que en el presente año este subsector industrial ha mostrado altos
índices de recuperación, incrementos en producción del 19.4% (Hierro y Acero) y
22.4% (Metales No Ferrosos) para Enero-Julio del 2000 con relación al mismo
período del año anterior (Encuesta Industria Manufacturera de la ANDI), debido
principalmente a las exportaciones y a la inversión pública, en los últimos cinco
años el país ha estado en crisis por exceso de oferta en el mercado internacional,
bajos precios de los productos, recesión en el sector de la construcción, exagerado
aumento en los precios de los combustibles (excepto el Carbón) y sobre todo la
actual situación económica del país.
Por lo tanto, las recomendaciones que se realizan deben estar soportadas por
políticas serias y concordantes con el panorama actual del país y con el entorno
internacional teniendo siempre como premisa una mentalidad abierta e innovadora
de parte de los industriales.
6.1 Producción de Hierro y Acero.
Se considera la única empresa integrada en el país, Paz del Río, así como las
llamadas semi-integradas y otras como se estableció en el Capítulo 3.
Las principales recomendaciones para optimizar el consumo de energía en esta
industria son:
6.1.1 Recomendaciones de Tipo Operativo.
Mejoras de tipo operativo que se pueden efectuar en forma inmediata mediante la
optimización de las instalaciones y la mejora en la programación y control de las
operaciones. Esta política se logra con una adecuada formación del personal
involucrado, lográndose importantes beneficios en la eficiencia operativa.
137
Ejemplo de lo anterior puede ser la desconexión de los transformadores durante los
períodos de funcionamiento en vacío o ajuste en los tiempos de operación y parada
de los equipos de funcionamiento discontinuo.
6.1.2 Mejoras en las Instalaciones.
Estas recomendaciones no requieren grandes inversiones y sin embargo se
consiguen ahorros importantes.
6.1.2.1 Aprovechamiento del calor sensible de los gases efluentes.
Se refiere a la recuperación de parte del calor sensible de los gases producidos en
hornos de calentamiento, tratamientos térmicos y hornos de arco eléctrico (Gráfica
6.1). Esta gráfica, así como las demás de este capítulo, se tomaron del texto
“Técnicas de Conservación Energética en la industria - Tomo II, Ministerio de
Industria y Energía de España.
Las opciones son las siguientes:
Instalar recuperadores de calor para precalentar el aire de combustión. Se tienen
importantes ahorros por el menor consumo de combustibles y se incrementa el
rendimiento del horno (ver Gráfica 6.2).
Estas economías son mayores cuando la temperatura de los gases son más
elevadas.
El aire precalentado implica un menor exceso de aire en la combustión, una llama
más corta y una mayor temperatura en el hogar obteniéndose adicionalmente una
mejor combustión.
Instalación de recuperador para precalentar el combustible.
Esta práctica se utiliza básicamente en hornos de calentamiento que operan con
combustibles pesados, los cuales requieren para su correcta automatización y
pulverización de cantidades importantes de energía para conseguir las
condiciones de viscosidad del combustible requeridas por el quemador.
Calentamiento de la carga.
En la medida que la carga del horno se alimente a mayor temperatura, menor
será el diferencial de temperatura requerida para alcanzar las condiciones de
proceso, necesitándose por consiguiente menores cantidades de energía.
138
Gráfica 6.1
Fracción del calor generado que se pierde con los humos
139
Gráfica 6.2
Aumento de rendimiento por calentamiento del aire de combustión
140
6.1.2.2 Mejoras en los Sistemas de Combustión.
En este tópico se puede actuar sobre los siguientes puntos:
Optimización o sustitución de quemadores por otros de mejor rendimiento
térmico.
Mantenimiento adecuado de las boquillas de los quemadores.
6.1.2.3 Mejoras en los sistemas de instrumentación y control.
Los siguientes puntos deben tenerse en cuenta:
Control de la combustión (relación aire-combustible).
Reducción del exceso de aire (ver gráficas 6.3 y 6.4)
Instalación de sistemas de regulación de presión, así como indicadores de CO,
O2, y CO2.
Los sistemas de instrumentación y control son un tema que cada vez está cobrando
más importancia, debido precisamente a una mayor atención al problema de la
energía y al constante aumento de los precios de ésta.
Parámetros esenciales que deben medirse y controlarse, como base para una
utilización más racional de la energía, son, entre otros, el consumo de combustibles
y energía eléctrica, así como el exceso de aire en cada horno.
Un método muy adecuado para controlar la relación combustible-aire consiste en
instalar un analizador continuo de Oxígeno. Debe trabajarse con el mínimo exceso
de aire, con tal de que no se produzcan pérdidas por inquemados. En caso del Fuel
Oil, normalmente se opera con un 2% de Oxígeno (medido a la salida de los humos
del horno antes de entrar en el equipo de recuperación de calor).
Así mismo se está prestando actualmente una mayor atención al control del poder
calorífico de combustibles gaseosos, utilizando calorímetros de muestreo continuo,
con ajuste automático del caudal del combustible, de acuerdo con los valores de
aquel.
De todos modos, lo ideal sería optimizar la automatización y controlar por
Ordenador todos los parámetros que intervienen en la operación del horno, así
como el resto de las operaciones de la línea de fabricación. El principal problema
141
Gráfica 6.3
Ahorro de combustible por disminución de exceso de aire
142
Gráfica 6.4
Incidencia del exceso de aire en el calor disponible
143
es de tipo económico, pues la inversión es muy elevada y los beneficios resultantes
no siempre pueden apreciarse claramente.
6.1.2.4 Intercambiabilidad de Combustibles.
Consiste básicamente en la sustitución de combustibles teniendo en cuenta su
poder calorífico, facilidad de combustión y precio. Considerando preferencialmente
a los combustibles generados en el propio proceso o industria.
6.1.2.5 Sustitución de Equipos.
Sustitución de equipos que actualmente estén en servicio por otros con un
rendimiento energético mayor o que presenten avances tecnológicos.
Esto puede ocurrir bien porque las actuales condiciones de trabajo han originado un
cambio en las constantes para las que se proyectó el equipo o bien porque los
equipos han quedado obsoletos.
La tendencia a seguir en la fundición de acero es mejorar esta operación con
nuevos hornos eléctricos.
Los hornos de tratamiento térmico deberán seleccionarse de acuerdo con las
siguientes características:
Aislamiento de paredes y empleo de refractarios ligeros.
Solera (piso) fija y con carga mecánica.
Regulación automática de temperatura y presión.
Quemadores de alta velocidad y recirculación de gases para obtener
temperaturas más homogéneas.
Con estas características para equipos medianos se pueden conseguir ahorros en
los consumos específicos de hasta 0.1175 GJ/ton.
6.1.2.6 Utilización de Aislamientos.
El calor perdido por conducción a través de las paredes del horno representa una
pérdida apreciable de las pérdidas totales de calor incidiendo negativamente en la
eficiencia térmica total del horno.
144
Por tal motivo se deben fabricar los hornos con materiales que presenten no sólo un
coeficiente de conductividad térmica muy reducido sino también que sean altamente
refractarios.
Actualmente se tiende a utilizar diversos materiales aislantes en capas, de tal
manera que la refractariedad vaya disminuyendo en la medida en que nos
acercamos al exterior del horno.
En general se utilizan ladrillos refractarios en la cara caliente del horno por tener
excelentes propiedades termomecánicas, resistencia al choque térmico, alto poder
de aislamiento y de temperatura en el interior del horno en caso de una parada
imprevista por un lapso de tiempo prudencial.
Debido al creciente costo de la energía térmica, está surgiendo la tendencia en el
sector siderúrgico de emplear materiales aislantes de alta calidad para la
fabricación de los hornos. Entre éstos están las fibras cerámicas y los materiales
aislantes a base de Silicato de Calcio, los cuales presentan las siguientes ventajas:
Alto poder de aislamiento.
Gran capacidad aislante.
Baja inercia térmica, lo que facilita las paradas y puestas en marcha.
Buena resistencia al choque térmico, y
Baja densidad.
La combinación de este tipo de materiales en un horno, hace que el conjunto
presente las siguientes ventajas con respecto a los antiguos hornos fabricados en
materiales comunes:
Bajas pérdidas de calor a través de las paredes, expresadas en BTU/hr-ft2.
Espesores de paredes muy reducidos, con bajo peso total del horno.
Costos iniciales de instalación bajos, y
Altas temperaturas de operación, lo que les permite quemar diversidad de
materiales.
145
6.1.2.7 Mejoras en los Sistemas de Alumbrado y Fuerza.
Un resumen de estas mejoras es el siguiente:
Comprobar el factor de potencia de la planta, sobre todo en aquellos casos en
que las cargas inductivas sean elevadas.
Sustituir los sistemas de iluminación por unos más eficientes.
No iluminar partes altas de materiales apilados.
Utilizar al máximo la luz natural.
Limpiar periódicamente los tejados transparentes y ventanas.
Optimizar el tiempo de funcionamiento de las máquinas y proceder a su
desconexión cuando no estén en uso.
6.1.3 Recomendaciones de Tipo Tecnológico.
A continuación se relacionan algunas recomendaciones que requieren inversiones
importantes de capital, puesto que se refieren a implementar nuevas tecnologías y/o
sustitución de equipos o mejoras en los mismos.
Algunas de estas recomendaciones, dependiendo de los equipos, son válidas para
las industrias integradas, semi-integradas y de procesamiento de los metales
Ferrosos y No Ferrosos.
6.1.3.1 Producción de Coque.
A continuación se enumeran algunos de los procesos para la producción de Coque.
6.1.3.1.1 Apagado en seco del Coque.
El procedimiento tradicionalmente utilizado para el apagado del Coque es mojarlo
con agua, con lo que se apaga en algunos segundos, produciéndose gran cantidad
de vapor, que cargado de gran cantidad de polvo y agentes químicos nocivos se
expande en la atmósfera. El Coque queda con un 2-4% de humedad.
146
El Coque sale del horno a una temperatura de 950°C-1.050°C y se debe enfriar
rápidamente para evitar su combustión en el aire. Una tonelada de Coque que pase
de 1.000°C a 20°C cede 1.46 GJ. Este valor tan importante ha conducido a
investigar la obtención de un proceso que recupere gran parte de dicha energía con
objeto de mejorar el rendimiento térmico de la coquería.
En esencia, el apagado en seco consiste en introducir el Coque a su salida del
horno, en una cámara de apagado por la que circula un gas inerte -con alto
contenido en Nitrógeno- que actúa como vehículo y que previa depuración, utiliza el
calor así recuperado para producir vapor en una caldera. El gas inerte a depurar,
por la gran cantidad de polvo que arrastra, trabaja en circuito cerrado.
El rendimiento del intercambiador es de un 85% y la temperatura a la que puede
llevar el Coque es de unos 300°C. Es decir, por este procedimiento se recupera del
orden del 60% de su calor sensible.
Una ventaja complementaria de este proceso es la eliminación de la contaminación
atmosférica que se produce en el apagado con agua, contaminación de muy difícil
control y de gran intensidad tanto en polvos como en gases sulforosos.
La influencia de este procedimiento en la calidad del producto es discutible, pero no
son pocos los técnicos que afirman que se obtiene un Coque de una mejor
granulometría, mejor densidad y con unas características físico-químicas mejoradas.
En la actualidad existen varias instalaciones industriales y en algunos países, como
la Unión Soviética, se ha generalizado su instalación, empleándose en el 90% de
sus baterías y en las de nueva construcción es obligatorio por disposición oficial.
Aunque el apagado en seco parece ser un sistema con gran porvenir, su instalación
en baterías existentes, presenta dificultades por lo que su implantación no es
posible hasta la sustitución de las baterías actuales, una vez amortizada la
instalación, al cabo de 20-25 años.
En Japón se encuentra igualmente desarrollada esta técnica.
El apagado en seco del Coque es tan importante que el calor recuperable por este
procedimiento puede alcanzar un 25% de la energía que se consume en la
fabricación de una tonelada de Coque seco.
La totalidad del vapor que consumiría una siderurgia puede llegar a producirse
gracias a este calor recuperado.
En la Gráfica 6.5 se representa un esquema simplificado del apagado en seco del
Coque.
147
Gráfica 6.5
Apagado en seco de coque
148
6.1.3.1.2 Precalentamiento del Carbón.
El precalentamiento del Carbón hasta una temperatura de 200°C en una instalación
separada del horno, antes de su carga, mejora notablemente el rendimiento térmico
de la batería, y permite utilizar carbones de más baja calidad.
El precalentamiento se puede realizar mediante el valor recuperado en el apagado
en seco (si existe esta instalación) o mediante un gas menos rico.
Este sistema, aunque exige una instalación industrial complementaria, podría
emplearse en baterías ya existentes.
En Japón existe ya una instalación industrial con precalentamiento del Carbón hasta
unos 220-230°C, previo a su alimentación al horno de Coque. Con este
precalentamiento se ha conseguido reemplazar un 20% de Carbón coquizable por
Carbón no coquizable, sin mermar la riqueza necesaria del Coque y, paralelamente
aumentar la productividad del horno de Coque en un 35%.
En este sistema el Carbón se pulveriza y luego se seca en una torre de secado en
la que se soplan gases calientes desde el fondo. Con ello se consigue eliminar la
humedad del Carbón. Una vez elevada la temperatura a unos 110°C, el Carbón se
envía a la torre de precalentamiento en que la temperatura se eleva más para
alcanzar los 220-230°C. De esta torre se envía al horno mediante una cinta
transportadora sin fin.
El Carbón así tratado se convierte en partículas fluidizadas de peso ligero similar al
de la arena seca. La densidad de la carga puede aumentar en un 18-20%. Esto
beneficia el proceso de coquización permitiendo obtener un Coque de gran riqueza,
y además reduce en un 15% aproximadamente el tiempo de cocción.
En Estados Unidos existen también instalaciones de precalentamiento que utilizan
procesos muy parecidos al descrito.
6.1.3.2 Producción de arrabio.
A continuación se presentan algunos comentarios sobre este tópico.
6.1.3.2.1 Sinterización.
Aunque la aglomeración de los minerales de hierro antes de su introducción en el
alto horno tiene por objetivo mejorar la productividad de los hornos, es en sí misma
un procedimiento de ahorro de energía ya que permite disminuir el consumo
149
específico de Coque en el alto horno. En la Figura 6.6 se presenta la variación del
consumo de Coque. Tanto este ahorro como la mejora de productividad vienen
determinados por la calidad del producto, por lo que cualquier medida tendiente a
reducir el consumo energético en la planta de sinterización, debe mantener y, de ser
posible, mejorar la calidad del sinterizado.
Entre las actualizaciones posibles cabe destacar las siguientes:
Enfriamiento del aglomerado en la propia cadena de sinterización.
Al final de la cadena, la torta de sinterizado presenta tres zonas claramente
diferenciadas:
Zona superior ya enfriada.
Zona intermedia.
Zona inferior en estado plástico.
En la descarga se mezclan las tres capas y el aglomerado pasa a las cribas en
caliente, donde la parte superior da una gran cantidad de finos y la inferior, trozos
mucho más gruesos reoxidados y difíciles de reducir posteriormente.
Si se enfría el sinter en la propia parrilla las ventajas son las siguientes:
Mayor regularidad del sinter, con un incremento de productividad en el horno alto.
Se consigue que todo el combustible (polvo de Coque) que se utiliza en la banda
sea quemado a todo lo largo de la misma, con lo que no existen pérdidas, con el
mismo resultado se puede reducir el consumo de combustible.
Menor cantidad de finos de retorno.
Disminución de costos y paradas de mantenimiento.
Con este procedimiento se ahorra aproximadamente un 10% del combustible, pero
se aumenta ligeramente el consumo de energía eléctrica. El balance térmico global
es favorable.
Aprovechamiento del calor sensible del sinter en el enfriado circular.
El producto sinterizado que llega de forma continua al enfriador circular, tiene una
temperatura media de unos 700°C y se enfría hasta 80°C, aproximadamente, con
aire aportado por un gran soplador.
150
Gráfica 6.6
Variación del consumo de coque y la producción de arrabio con sínter
151
Actualmente el aire que abandona el enfriador se envía a la atmósfera. Pero si el
enfriador se modificase oportunamente, podría aprovecharse este calor en el
precalentamiento del combustible y del aire de combustión del encendido o bien en
producir vapor.
Este último caso se ha recogido a modo de ejemplo en la Gráfica 6.7; el calor
sensible del sínter que llega al enfriador se emplea para producir vapor de agua en
una caldera.
Por este procedimiento puede llegar a recuperarse el 10% de la energía consumida
en la fabricación de una tonelada de sinter.
Mejoras en el encendido.
Es conocida la gran importancia del encendido en la buena marcha de la
sinterización en cuanto a mantener un frente de llama regular y evitar una
escorificación en la banda.
Se han realizado ensayos tendentes a reducir el consumo de gas rico o fuel
sustituyéndolo por gas de alto horno y aire precalentado. El resultado ha sido
favorable en cadenas de sinterización con enfriamiento; se obtiene el aire
precalentado utilizando un doble circuito de enfriamiento, al igual que se viene
haciendo en las plantas de pelletización.
6.1.3.2.2 Alto Horno.
La alta contribución del alto horno en el consumo energético por tonelada de
producto ha llegado en los últimos veinte años a la aparición de una serie de
nuevas técnicas de explotación de los hornos, y cuyas finalidades son: disminución
del combustible necesario por tonelada de arrabio producido y aprovechamiento de
la energía de los productos de salida.
Reducción del consumo de Coque.
La aplicación de medidas tendientes a esta reducción ha conseguido disminuir
desde unos 1.000 Kg de Coque por tonelada de arrabio hasta valores, hoy día
normales, de 500 Kg de Coque por tonelada.
Esta espectacular disminución del consumo específico se ha conseguido actuando:
Sobre la calidad de la carga.
152
Gráfica 6.7
Aprovechamiento del calor sensible del sínter
153
Preparación granulométrica. Enriquecimiento del lecho. Empleo de péllets y
sinterizado. Mejora de la calidad del Coque. Empleo de prerreductores, etc.
Sobre las condiciones de operación.
Elevación de la temperatura del aire. Enriquecimiento del aire con Oxígeno.
Contrapresión en el tragante. Inyección en el tragante. Inyección de combustibles
por toberas y de gases reductores a elevada temperatura por la parte baja de la
cuba.
Desulfurización del arrabio fuera del horno.
Aumento del tamaño de los hornos.
El empleo de un mayor porcentaje de aglomerados en la carga influye de manera
favorable en el consumo específico de Coque y en la productividad del horno. Hoy
se trabaja con éxito con porcentajes superiores a 90%.
Las ventajas inherentes a la mejora de la calidad del Coque, por disminución de
contenido en azufre y cenizas vienen condicionadas, en algunos casos, por la
máxima utilización de los carbones nacionales que pueden tener elevados
contenidos en esas impurezas.
La elevación de la temperatura del aire hasta valores de 1.350°C (hoy alcanzados
en alguna industria siderúrgica) mediante mejoras en las estufas a las que
posteriormente se hará referencia, supone un ahorro considerable en el consumo de
Coque. Debe tenerse en cuenta que por cada 100°C que se eleve la temperatura,
disminuye el consumo en 10/12 kg de Coque por tonelada de arrabio con lo que
solamente por este concepto se podrían lograr ahorros de hasta 30 kg de Coque por
tonelada de arrabio.
Para reducir el consumo de coque se inyectan combustibles líquidos o gaseosos por
las toberas y el aire impulsado se enriquece con Oxígeno. El empleo de este
método es ya habitual en todas las siderúrgicas, habiéndose conseguido sólo por
este concepto descensos de 50 kg de Coque por tonelada de arrabio. El empleo de
Oxígeno permite corregir ciertas irregularidades debidas a la naturaleza del Carbón
empleado en la fabricación de Coque, incluso cuando se fabrica en las mejores
condiciones técnicas.
Desde el punto de vista energético la utilización de Oxígeno permite un ahorro
importante, pudiendo usarse ocasionalmente para recuperar rápidamente la
temperatura del mineral fundido.
154
Con el mismo objeto se pueden introducir gases reductores a elevada temperatura
por la parte baja de la cuba; de esta manera el gas reduce parte de los óxidos de Fe
en la zona de reducción directa. Este gas reductor se puede obtener mediante el
reformado con vapor de hidrocarburos.
La desulfurización del arrabio fuera del alto horno cuya práctica se está
generalizando, aporta una disminución de 10 a 15 kg de Coque por tonelada de
arrabio, al disminuir el volumen de escoria en el horno.
El ahorro puede alcanzar las 28.2-32.9 GJ/t de metal fundido, suponiendo una carga
con un 30% de arrabio. La desulfurización es una operación que se realiza sin
aporte de energía ya que sólo necesita pequeñas adiciones de carburo cálcico.
Las ventajas inherentes al aumento de tamaño de los hornos, para producciones de
hasta 10.000 t/día, vienen determinadas por el consumo de acero.
Finalmente se debe insistir en la necesidad de un control automático de aquellos
parámetros que, como la temperatura del aire, caudal del aire, adición de humedad
al aire, inyección de combustible, etc., influyen decisivamente en el balance térmico
y en la calidad y uniformidad del arrabio.
Recuperación de energía de los productores de salida del alto horno.
Aprovechamiento de la energía de expansión del gas del alto horno.
En la actualidad, por las razones que anteriormente se expusieron, los altos hornos
trabajan con contrapresión en el tragante. Esto se realiza normalmente mediante
una válvula de expansión donde los gases pasan desde la presión de trabajo (0.9 a
2.5 kg/cm2) a la presión normal de distribución del gas en la red (600 a 1.500 mm de
columna de agua). Existe, por tanto, una pérdida de energía en la válvula de
expansión del gas. La idea es recuperar dicha energía que depende: de la
diferencia de presiones, del caudal y de la temperatura del gas produciendo la
expansión en una turbina.
La turbina exige un gas muy limpio, es decir, con previa depuración pro vía húmeda,
lo que hace descender notablemente su temperatura. Dada la influencia negativa
que este descenso tiene sobre el rendimiento, se puede mejorar éste recalentando
el gas antes de entrar en la turbina.
Con este sistema, y para valores hoy normales en las siderúrgicas europeas (1.5
kg/cm2 de contrapresión, 50 m3/s de caudal de aire y 90°C de temperatura del gas a
la entrada de la turbina) se podría recuperar un 40-45% de la potencia de soplado.
155
La recuperación de esta energía de contrapresión del horno está siendo objeto de
estudio por la Sociedad Francesa de Aerotermodinámica. Fruto de sus
investigaciones ha sido el procedimiento SOFRAIR, que ha superado con éxito la
etapa experimental y cuenta en la actualidad con realizaciones industriales que
alcanzan potencias de hasta 15 MW, instaladas la mayor parte de las mismas en
Japón.
En la Gráfica 6.8 se recoge de forma esquemática este principio de funcionamiento.
Recuperación del calor sensible de las escorias.
Las escorias líquidas de alto horno salen a temperaturas relativamente elevadas -
entre 1.400°C y 1.700°C- lo que unido a su importante volumen hace interesante la
recuperación de su calor sensible.
Esta recuperación debe hacerse mediante la pulverización en seco de la escoria.
En este procedimiento se utiliza una corriente de aire para pulverizar la escoria
líquida. La escoria se pulveriza al enfriarse y el aire caliente así obtenido se
aprovecha para producir vapor en una caldera.
Este método presenta dos inconvenientes importantes:
La influencia negativa que la granulación en seco tiene sobre la calidad de la
escoria. Para algunos de sus usos este hecho puede tener una importancia
decisiva, ya que la escoria pulverizada en seco contiene entre el 60 y 80% de
materia silícea mientras que la granulada por vía húmeda puede alcanzar del 90
al 95%.
El carácter discontinuo del proceso.
Para poder recuperar este calor, se necesita una cierta continuidad en la producción
y esto obliga a trabajar con varios altos hornos, para poder disponer de coladas en
intervalos cortos, aproximadamente una colada cada 45 minutos.
En la Unión Soviética y en algunos otros países se está realizando a escala
industrial obteniéndose un ahorro aproximado de 1.8% de la energía consumida por
tonelada de arrabio. En el procedimiento empleado sólo es necesario señalar que
tanto el aire como la escoria entran por la parte superior. El aire se distribuye
periféricamente con la finalidad de proteger la envolvente de las altas temperaturas
y la escoria cae sobre un plato giratorio que la proyecta contra las paredes
pulverizándose en contacto con el aire.
Aprovechamiento del calor del medio de enfriamiento del alto horno.
156
Gráfica 6.8
Aprovechamiento de la energía de expansión del gas del alto horno
157
El enfriamiento del alto horno ejerce una influencia decisiva sobre la conservación
del refractario y por tanto sobre la duración de la campaña, por lo cual los circuitos
de enfriamiento se estudian con el máximo interés, debiendo garantizarse en todo
momento una correcta refrigeración en las paredes del horno. Debe, por tanto,
supeditarse a este principio cualquier medida de ahorro energético en dicho circuito.
Las pérdidas por enfriamiento suponen el 3% del consumo total de energía, por lo
que se ha pensado en utilizarla para producir vapor que actúe como refrigerante.
La ventaja fundamental es evitar costes de bombeo, pues el agua de refrigeración
circula por convección natural y tan sólo es necesario bombear el agua de nuevo
aporte.
La recuperación de vapor producido a baja presión presenta pocas ventajas. En
general se prefiere su condensación y reciclado.
En la Unión Soviética se ha desarrollado un sistema de refrigeración con
evaporación de agua, instalado en algunos países de Europa y Japón.
El sistema tal como se refleja en la Gráfica 6.9 se ha empleado en un horno en
explotación de las siguientes características:
Volumen del horno 900 m3
Caudal de agua 0.2 m3/t arrabio
Producción de vapor 160 kg/t arrabio
Presión de vapor 4 a 6 kg/cm2
Utilización del gas de alto horno.
El gas del alto horno tiene un poder calorífico muy bajo (90 BTU/ft3) por lo que no
es un combustible adecuado para obtener altas temperaturas de llama y, por
consiguiente, necesita grandes volúmenes de cámaras de combustión. Por el
contrario, se trata de un combustible muy limpio, sobre todo en impurezas tan
perjudiciales como azufre y vanadio.
Las soluciones que presentan un idóneo aprovechamiento energético de este gas
son las siguientes:
Central térmica. Si es factible la venta de este gas a una central térmica mixta
cercana a la factoría, es la mejor solución para ambas partes.
Coquería. Se puede quemar dicho gas en la coquería de manera que se
aumenta la cantidad de color disponible, mediante la consiguiente inversión en la
coquería.
158
Gráfica 6.9
Sistema de enfriamiento del alto horno con producción de vapor
159
6.1.3.2.3 Estufas del alto horno.
Como se ha señalado anteriormente, uno de los factores que contribuyen a una
reducción del consumo específico de Coque en el alto horno es la elevación de la
temperatura del aire de soplado. Esto se consigue sin variaciones sustanciales en
la concepción de las estufas (tipo Cowper) pudiendo alcanzarse temperaturas del
aire de hasta 1.350°C lo que corresponde a una temperatura en la cúpula de
1.500°C. Las mejoras que se pueden introducir en las estufas son las siguientes:
Sustitución de los mecheros metálicos por otros cerámicos de alta turbulencia.
Enriquecimiento del gas de alto horno (90 BTU/ft3) con gas de coquería (500
BTU/ft3).
Precalentamiento del aire de combustión.
Regulación automática de la combustión.
Mejora de la transferencia térmica mediante la disminución de las secciones de
paso del gas en el apilado. Es preciso proceder previamente a una buena
depuración del gas.
Mejora de la calidad del refractario en la cúpula por lo menos, para conseguir
temperaturas de llama más elevadas.
Mejora en el aislamiento de las estufas.
6.1.3.3 Acería.
El procedimiento que actualmente se sigue en el sector integral para la
descarburación del arrabio es el convertidor con soplado de Oxígeno. En el sector
semi-integral se utiliza fundamentalmente el horno eléctrico de arco para la
producción de acero.
6.1.3.3.1 Convertidor con soplado de Oxígeno.
El afino del arrabio en el convertidor con Oxígeno produce un gas rico en CO que se
puede recuperar por los dos métodos siguientes:
Captación con combustión.
160
Los gases que se generan como un subproducto en las acerías, son gases
combustibles que se queman, en exceso de aire, a la salida del convertidor dando
lugar a los conocidos humos rojos.
Estos gases salen de la boca del convertidor a unos 1.700°C y arrastran gran
cantidad de partículas sólidas, por lo que es necesario tratarlos antes de su
evacuación a la atmósfera.
Los gases se queman total o parcialmente en una chimenea, dando lugar a lo que
se conoce por sistema de combustión total o parcial respectivamente.
Con el primer método no hay aprovechamiento de energía, ya que lo que se hace es
quemar con un fuerte exceso de aire para conseguir bajas temperaturas de llama y
facilitar con ello la refrigeración de los humos. El calor desarrollado por la
combustión no se aprovecha.
En el sistema de combustión parcial, tal como se representa en la Gráfica 6.10, la
chimenea de refrigeración ha sido transformada en una caldera de vapor y
normalmente la combustión parcial no supera el 30% de los gases producidos.
Por este procedimiento se puede llegar a obtener 100 kg de vapor de 6 kg/cm2 por
tonelada de acero líquido. Además los gases que se envían a la chimenea pueden
recuperarse llegando a alcanzar un poder calorífico medio de 100BTU/ft3.
Cualquiera que sea el sistema de depuración utilizado, estos gases deben enfriarse
después de la combustión. Los diversos sistemas de refrigeración son verdaderas
calderas de vapor a alta presión.
El carácter discontinuo del proceso y por tanto de producción de vapor, dificulta
notablemente la utilización racional del mismo. Un método de aprovechamiento
consiste en disponer unos acumuladores de vapor a alta presión con alimentación
irregular en la fase de producción, utilizándose el vapor de manera continua pero a
una presión inferior.
Una variante del procedimiento anterior consiste en disponer quemadores que
entren en funcionamiento, y generen vapor en el intervalo comprendido entre dos
coladas.
Captación sin combustión (Procedimiento O.G.).
En este sistema se coloca un faldón ajustable (Damper) que evita la entrada de aire
y no impide el movimiento del convertidor en el momento del vuelco evitándose la
combustión del gas en la boca del convertidor. El gas pasa por un sistema de
refrigeración y otro de depuración. Otro damper de gases regula el tiro y una
161
Gráfica 6.10
Sistema de combustión parcial
162
válvula triple envía el gas a un acumulador de gases, o a la atmósfera en función de
su contenido en CO.
Se obtiene por este método un gas con un 65% de CO y con un poder calorífico de
225 BTU/ft3. Las pérdidas de Fe por arrastre son menores.
Las dificultades que presenta esta recuperación son las siguientes:
La producción de gas es discontinua.
El gas de principio y fin de soplado contiene Oxígeno por lo que se debe
segregar y enviar directamente a la chimenea para quemar.
El cambio en la válvula triple, de circuito a chimenea, debe hacerse sin que se
tenga una repercusión notable en el tiro cuya regulación es complicada.
En la Gráfica 6.11 se recoge este sistema.
La tendencia actual es emplear el sistema O.G. (sin combustión), aunque el sistema
de combustión parcial es el de mayor aprovechamiento energético si se utilizan los
gases inquemados como combustible. Esta tendencia es debida a la total
eliminación de la contaminación por el método O.G.
El gas producido se puede utilizar con preferencia al de coquería, cuando tiene un
poder calorífico suficiente, ya que dicho gas no contiene azufre.
Precalentamiento de la chatarra.
El precalentamiento de la chatarra se efectúa mediante quemadores oxi-fuel. Con
este sistema es posible aumentar la proporción de chatarra respecto al arrabio en la
alimentación al convertidor, dotando al proceso de mayor flexibilidad.
El método presenta gran interés pero sólo para plantas con baja capacidad de
producción en el alto horno, ya que disminuye la producción diaria y aumenta
costos.
Aprovechamiento del calor sensible de las escorias de acería.
El procedimiento de recuperación es similar, en su totalidad, al expuesto
anteriormente al hablar de la escoria de alto horno.
En la gráfica 6.12 queda recogido este procedimiento tal y como se emplea en la
Unión Soviética.
163
Gráfica 6.11
Sistema sin combustión (O.G.)
164
Gráfica 6.12
Aprovechamiento del calor sensible de la escoria líquida
165
La viabilidad de esta recuperación está influenciada por la producción intermitente
de la escoria, no siendo un inconveniente en las acerías ya que con un solo
convertidor en servicio se realiza una colada cada cuarenta y cinco minutos
aproximadamente.
La recuperación de energía puede alcanzar el 4.5% de la energía consumida en
producir una tonelada de acero líquido en una acería.
6.1.3.3.2 Horno eléctrico de arco.
Minimizar las pérdidas térmicas.
En el horno eléctrico las pérdidas térmicas se producen por conducción, convección
y radiación en función de la temperatura determinada por la marcha del proceso.
Las pérdidas térmicas, en todo su conjunto, son en proporción menores para los
hornos de mayor capacidad (mayor diámetro), pudiéndose aceptar como función
válida que el aumento de pérdidas por la superficie crece en proporción a la
capacidad elevada a la potencia 2/3.
Las pérdidas térmicas se pueden clasificar en:
Pérdidas a través de las paredes del horno.
Pérdidas debidas a los circuitos de refrigeración por agua de la cuba y bóveda.
Pérdidas por radiación directamente al exterior del horno.
Pérdidas en la evacuación de gases y humos del interior del horno.
Pérdidas por apertura y cierre del horno.
Las pérdidas a través de las paredes son función de la superficie de la cuba y
bóveda en contacto con el aire exterior del horno, así como de la capacidad
calorífica del revestimiento.
Las pérdidas debidas a los circuitos de refrigeración de la cuba vienen impuestas
por la vida del refractario y posibilidad de mayor capacidad del horno.
Las pérdidas por radiación se producen de forma continua en el proceso a través de
cualquier punto de comunicación del interior del horno con el exterior (puertas de
desescoriado y trabajo, agujeros en la bóveda para paso de electrodos).
Existen también pérdidas importantes por dicho concepto cada vez que se produce
la apertura de la bóveda para: cargas de chatarra, operaciones de elementos
auxiliares del proceso, incidencias tales como roturas de electrodos, reparaciones
de solera, etc.
166
Las pérdidas por radiación continua citadas anteriormente dependen en primer lugar
del diseño del horno y, por tanto, inmodificables. Se ha de tratar que las
operaciones de desescoriado tengan la menor duración posible.
Las pérdidas por apertura de la bóveda son importantes, además de su efecto
negativo sobre la estabilidad del arco al degradar la atmósfera ionizada del interior
del horno. La operación de carga debe de estar perfectamente sistematizada con
objeto de reducir el tiempo entre la desconexión de la tensión del horno y conexión
con la nueva carga. Disminuir los tiempos de colada. Ahorros de 1 kWh/t de acero
por cada minuto de reducción.
Los sistemas de evacuación de gases y humos representan una pérdida térmica
impuesta por la necesidad de cumplir la reglamentación sobre contaminación
ambiental. La depresión que debe mantenerse en el interior del horno ha de
controlarse minuciosamente, ya que, si es excesiva, se produce una entrada
importante de aire exterior por puertas y huecos de electrodos lo cual produce un
efecto enfriador en el interior del horno, y con ello un aumento del consumo de
energía así como efectos negativos sobre electrodos y refractario. En definitiva, se
trata de que los sistemas de depuración cumplan estrictamente la misión de
evacuación de humos sin provocar una aspiración excesivamente enérgica e
innecesaria.
Quemadores de oxi-fuel u oxi-gas.
Secundariamente, se ha concebido la utilización de quemadores en el proceso de
fusión de los hornos de arco. Las dificultades de cebado y la inestabilidad relativa
del arco en el comienzo de la fusión, debido a la existencia de chatarra fría en los
bordes, han motivado dicha tecnología que, en definitiva, consiste en la colocación
de quemadores orientados hacia los puntos fríos de la cuba del horno.
Aunque las opiniones sobre este método son controvertidas se señalan a
continuación algunas de sus ventajas.
Ahorro de energía primaria (3 kWh/Nm3 utilizado).
Reducción del tiempo entre coladas con el consiguiente aumento de la
productividad.
Estabilidad del arco con menores oscilaciones de tensión.
Posibilidad de menor potencia contratada para una misma capacidad del horno.
Posibilidad de disminuir el consumo durante determinados períodos punta.
167
Como inconvenientes se pueden citar:
Aumento importante del volumen de humos que puede llevar a que el
dimensionado de la instalación de aspiración de humos sea insuficiente y obligue
a una fuerte inversión por este concepto.
Utilización de refractarios especiales o paneles refrigerados por agua.
La cámara de combustión, esto es la cuba del horno, no ha sido diseñada para
esta función.
Precalentamiento de las chatarras.
Uno de los medios que representa un ahorro potencial en el consumo energético del
horno eléctrico de arco, es el precalentamiento de las chatarras antes de
introducirlas en el horno.
Calentando la chatarra hasta temperaturas de 800°C su calor específico habrá
aumentado en función de la temperatura y supondrá haber reducido teóricamente a
la mitad el calor necesario para la fusión. Además, ésta se producirá en
condiciones inmejorables para conseguir una óptima ionización en la atmósfera del
horno y con ella la estabilidad del arco y reducción del tiempo y consumo en fusión.
La chatarra se puede precalentar en un tambor con mecanismo de giro de velocidad
variable, conectado con el interior del horno por medio de una abertura practicada
en la tapa, que dispone de varios quemadores en la parte inferior de su cara frontal.
El objetivo inicial del precalentamiento de la chatarra era simplemente eliminar la
humedad y el aceite contenido en la carga, para evitar explosiones al introducirlas
en el horno.
Es necesario constatar que precalentando la chatarra se produce además un
aumento de la productividad, ya que los tiempos entre vuelvo y vuelco se reducen
por entrar la carga caliente y porque el cebado del arco se efectúa con mayor
facilidad.
De lo anterior se desprenden dos mejoras conseguidas indirectamente: un menor
consumo de refractario y de electrodos, productos ambos de gran consumo
energético en su fabricación.
Las operaciones de precalentamiento de chatarra se pueden clasificar en dos tipos:
168
Precalentamiento a baja temperatura. La temperatura media en la carga no
supera los 400°C, los gases de combustión entran en la superficie de la cesta a
temperaturas comprendidas entre 600 y 750°C y salen de la misma a 120°C
aproximadamente.
Precalentamiento a alta temperatura. La temperatura media en la carga alcanza
los 700°C aproximadamente; en los gases de combustión se alcanzan los 1.000-
1.100°C en la entrada y 300°C aproximadamente a la salida.
En una instalación de este tipo se puede controlar automáticamente los propios
operadores del horno, el encendido, apagado, giro de la bóveda, abatimiento de la
misma, tiempo de precalentamiento, etc.
Debe conseguirse que el tiempo de precalentamiento de las cestas sea de un orden
similar al tiempo de fusión de la chatarra, con el objeto de evitar paradas en el horno
de arco.
En las gráficas 6.13 y 6.14 se representan los dos tipos de cestas mencionadas.
Así mismo en la gráfica 6.15 se indican los dispositivos de automatización de una
instalación de precalentamiento.
En la práctica se ha llegado a la conclusión de que el precalentamiento de la
chatarra a baja temperatura no representa un ahorro importante de energía; la
justificación de su empleo reside en el aumento de la productividad, al tener una
mejor preparación de la carga, con una reducción en los tiempos de fusión y un
menor consumo de electrodos.
El precalentamiento a altas temperaturas, consigue un aumento en la productividad
y un ahorro de energía.
En algunos casos, debido a las características de la chatarra, principalmente a la
oxidación superficial no puede alcanzarse la temperatura óptima de
precalentamiento comprendida entre 600 y 650°C.
La recirculación parcial de los gases que salen de la cesta, puede lograr una mejora
adicional del rendimiento térmico del orden de un 12%.
Aprovechamiento del calor sensible de los gases de salida del horno eléctrico de
arco para el precalentamiento de chatarra.
Se estima un ahorro de 50 kW/t de acero.
169
Gráfica 6.13
Precalentamiento de chatarra a baja temperatura
170
Gráfica 6.14
Precalentamiento de chatarra a alta temperatura para horno de arco
171
Gráfica 6.15
Instalación de precalentador de chatarra
172
En el apartado anterior el precalentamiento descrito corresponde a una instalación
convencional, es decir, utilizando una cesta a la que se aplica el calor por medio de
quemadores que emplean diversos combustibles.
Los gases de salida, que escapan a través de un conducto de aspiración forzada
para su enfriamiento y depuración antes de su salida a la atmósfera, pueden
alcanzar temperaturas de 1.200°C; la energía del gas es del mismo orden que la
utilizada para el precalentamiento de la chatarra. El aprovechamiento de esta
energía para el precalentamiento de la chatarra además de suponer un ahorro
energético puede dar lugar a otras ventajas adicionales.
La tendencia mundial actual es dedicar el horno de arco para fundir y realizar el
afino en una unidad adicional.
En estas condiciones se consigue un aumento en la productividad del horno de
arco, elevándose la temperatura de los gases de salida. Además cuando se utiliza
Oxígeno gaseoso, y/o quemadores se produce un mayor volumen de gases con un
enriquecimiento en elementos combustibles.
La temperatura de estos gases va siendo mayor para un mismo horno, en cada
nuevo ciclo de fabricación, dando lugar a una mejora de productividad, ya que con
ello se reducen las pérdidas por radiación y refrigeración. El aumento de
productividad disminuye la variabilidad de temperatura de los gases, porque un
mismo volumen de gases ha de salir del horno en menos tiempo.
En todo caso si no se aprovecha la energía térmica de los gases es necesario
consumir una cantidad importante de energía adicional para evitar que los gases
sucios pasen a la atmósfera, según los métodos existentes en la actualidad para la
depuración de gases.
La cantidad de energía de la que son portadores estos gases varía entre el 8 y el
20% de la energía total aplicada al horno, incluyendo la procedente de reacciones
exotérmicas. Dicho porcentaje depende fundamentalmente del tipo de horno, tipo
de chatarra y acero a fabricar.
Un 25% de la energía que llevan los gases de salida se va en pérdidas en el
momento de abrir la bóveda.
Los procedimientos clásicos de precalentamiento de chatarra con combustibles
adicionales, consiguen mayores rendimientos que si se utilizan gases calientes del
horno. Su nivel térmico es más constante y generalmente su temperatura es mayor.
El procedimiento puede ser mejorado, si se utilizan uno o varios quemadores, de
suficiente potencia aplicados al horno de arco o bien a la cámara de combustión del
173
sistema de depuración, con lo cual se eleva la temperatura de los gases y se hace
menos variable. Adicionalmente la instalación de depuración será más simple en su
control y con un costo de instalación probablemente menor. Con esta instalación
los gases saldrán de la cesta a una temperatura más uniforme e inferior (entre 100 y
300°C) que cuando salen directamente del horno de arco.
El consumo específico de energía en el sistema de aspiración será menor, debido al
efecto refrigerante que se produce en los gases que pasan a través de un recipiente
con chatarra introducido en el circuito de aspiración de aquellos.
Otras posibles líneas de actuación son:
Colocación de agitadores de baño.
Se mejora la homogeneidad del acero producido. Son altamente recomendables
para la producción de aceros especiales.
Sustitución parcial de la chatarra por lingotillo de arrabio o prerreducidos en la
carga.
Utilización de hornos de arco de mayor capacidad y sobre todo de mayor
potencia.
Utilizar transformadores de mayor potencia.
Instalar controladores de demanda eléctrica.
Vigilar constantemente el factor de potencia (0.8).
6.1.3.3.3 Colada Continua.
Los sistemas de Colada Continua permiten economizar energía, aumentar el
rendimiento y mejorar la calidad del producto.
En el diagrama de operaciones representado en la gráfica 5.5 se establece una
comparación entre la colada convencional en lingoteras y la colada continua.
Se puede añadir que se conseguiría un ahorro adicional si se carga el horno de
recalentamiento con los semiproductos en caliente a la salida de la máquina de
colada continua.
En el caso de que la concepción de la instalación no lo permitiera, se puede
concebir la recuperación del calor sensible de los semiproductos en enfriaderos que
actúan como calderas de generación de agua caliente o vapor.
174
6.1.3.4 Laminación.
Una importante fuente de ahorro de energía, o de reducción de gastos excesivos de
energía reside en la concepción general de la instalación de laminación.
La manipulación de los desbastes o lingotes hasta conseguir su transformación en
productos comerciales es costosa, por lo que una implantación bien estudiada,
donde los productos tengan un recorrido regular y corto, resulta muy importante.
Por otra parte, debe aprovecharse toda posibilidad de laminación en continuo, sin
recalentamientos intermedios, así como procurar la laminación de la carga de los
hornos en caliente.
Las posibilidades de ahorro en el proceso de laminación en instalaciones existentes
pueden referir a sus dos componentes: hornos de recalentamiento y trenes de
laminación.
Los trenes de laminación son unidades puramente mecánicas, por lo que el posible
ahorro de energía en los mismos es muy limitado, a no ser que se trate de sustituir
instalaciones completas por otras de mejor concepción. Sin embargo cabe citar la
conveniencia de empleo de ordenadores en los programas de laminación,
especialmente en los trenes de laminación en caliente, por su importancia.
En los hornos de recalentamiento contribuye a aumentar el rendimiento energético:
la mejora en el aislamiento de los hornos, su adecuado diseño, la optimización de la
combustión mediante una cuidada regulación y mantenimiento de los mecheros, el
empleo de ordenadores para regular la temperatura de los hornos y el
aprovechamiento del calor sensible de los humos en economizadores adecuados.
Aprovechamiento del calor sensible de los productos de laminación en caliente.
Los productos finales de la laminación en caliente, entran en los enfriadores a
temperaturas que oscilan entre 800 y 1.000°C. Por lo tanto llevan gran cantidad de
calor cuyo aprovechamiento puede resultar rentable.
Las principales limitaciones son:
Influencia de la velocidad de enfriamiento sobre la calidad del producto, La
recuperación térmica debe tener una importancia secundaria frente a la calidad
del producto.
Espesor del producto laminado. En los productos con tiempos de enfriamiento
corto carece de interés.
175
Carácter discontinuo del proceso. Puede solventarse con la instalación de dos
enfriadores en paralelo, para recuperar calor de uno de ellos mientras se carga el
otro.
Si las tres limitaciones quedan resueltas en una instalación dada puede pensarse
en el empleo de enfriaderos de ventilación forzada, con recuperación térmica del
calor en forma de agua caliente o producción de vapor. Estos enfriaderos habría
que construirlos de forma especial para garantizar siempre un manejo impecable de
los productos. En la gráfica 6.16 se presenta un posible esquema de principio
aplicable para esta recuperación.
Control de calidad en caliente.
Las técnicas de inspección superficial en caliente de tochos, planchas y palanquillas
se aproximan a su aplicabilidad práctica. Sin embargo todavía ningún método ha
alcanzado la exactitud requerida.
Las ventajas de la inspección en caliente, frente a la inspección en frío son
evidentes: los productos no precisarán consumir energía para alcanzar nuevamente
dicha temperatura.
El propósito de la inspección es extender el campo de aplicación a la alimentación
de la laminación en caliente y a la de la laminación en caliente.
Los métodos que se están desarrollando son los siguientes:
Método óptico.
Las señales ópticas transmitidas de la superficie del material inspeccionado, son
recibidas y analizadas para detectar anormalidades superficiales.
Como señales ópticas se utilizan aquellas que son generadas por radiación del
material a alta temperatura o aquellas que procediendo de una fuente luminosa
externa son reflejadas por la superficie del material.
Método ultrasónico.
Se transmiten a través del material ondas ultrasónicas. Los defectos del material
provocan cambios en el esquema de propagación de dichas ondas.
176
Gráfica 6.16
Aprovechamiento del calor sensible de los productos de la laminación en
caliente
177
Como inconvenientes de este método cabe citar: la incapacidad de detectar
defectos superficiales y la dificultad de acoplamiento de la prueba y el material,
especialmente cuando se manejan materiales a alta temperatura.
Método ultrasónico electromagnético.
Es una variante de la anterior; se envían corrientes circulares electromagnéticas al
material a inspeccionar utilizando una fuente externa.
Las ondas ultrasónicas transmitidas a través del material por las corrientes
circulares son recibidas por un detector. Las irregularidades en las ondas recibidas
indican los defectos del material.
Presenta la ventaja de permitir la inspección sin contacto entre el material y el
equipo de prueba.
Método de las corrientes circulares.
Permite inspeccionar los defectos superficiales, induciendo sobre la superficie del
material corrientes circulares.
Al detectar defectos superficiales se producen cambios en la impedancia.
Métodos de calentamiento por inducción.
Se caliente el material a inspeccionar por inducción mediante un arrollamiento
externo. Las temperaturas anormales detectadas están originadas por defectos del
material.
La principal ventaja de este método es permitir la inspección en caliente tanto de
defectos superficiales como internos.
Esta técnica actualmente orientada hacia las planchas calientes podrá aplicarse en
tochos y palanquillas calientes.
En Japón el método más avanzado en cuanto a su aplicación práctica es el óptico,
empleado para las planchas obtenidas a partir de lingotes.
Aprovechamiento del calor sensible de los desbastes de colada continua.
Al tratarse la colada continua de un proceso con una marcha muy regular, el
aprovechamiento del calor sensible de los desbastes resulta siempre interesante ya
que su temperatura alcanza como media los 950°C.
178
Esta recuperación exigirá una instalación similar a la descrita para el
aprovechamiento del calor sensible de los productos de laminación en caliente.
6.1.3.5 Hornos de tratamiento térmicos.
El rendimiento de los hornos de tratamiento térmico es relativamente bajo, sobre
todo cuando se trata de hornos de concepción antigua, con refractarios pesados,
utilizados en discontinuo.
Ello es debido a la duración del tratamiento, prolongada por la inercia térmica de la
carga, de la solera fría y de las paredes (en el caso de arranque en frío).
En los hornos continuos el rendimiento global es más elevado, pero el
calentamiento de los transportadores, que soportan las cargas absorbe una buena
parte del calor útil y finalmente el rendimiento intrínseco no es más elevado que el
de un horno de solera móvil, salvo si la relación entre el peso de los soportes y de
las cargas es bajo.
Cuando se dispone de un horno antiguo y se pretende obtener un óptimo
rendimiento térmico y una buena calidad del tratamiento, se deben seguir las
siguientes normas:
Aumentar la carga y operarlos a plena producción (Ver gráfica 6.17)
Realizar las cargas bastante aireadas, sobre todo en el contacto con la solera,
siempre conservando una densidad de carga de 1 t/m3.
Para hornos intermitentes evitar enfriamiento excesivo entre operaciones.
Regular la combustión con un mínimo de exceso de aire.
Precalentar el aire de combustión con el material a enfriar.
Mantener el horno en sobrepresión (atmósfera reductora).
Controlar la temperatura de la carga para ajustar el ciclo de calentamiento
teniendo en cuenta la diferencia entre la temperatura interior del horno y la de la
carga.
Secar con los gases de combustión de la zona de precalentamiento.
Aislar adecuadamente las paredes del horno y las conducciones calientes.
179
Gráfica 6.17
Optimización de producción de los hornos
180
Evitar al máximo que el calor salga del equipo.
Recuperar la energía sensible de los hornos en la chimenea.
Mantener la materia prima lo más seca posible. Una disminución en 1% en la
humedad de la caja, supone un ahorro de energía entre 3-20%.
La aplicación de estas reglas es más fácil en hornos modernos equipados con los
siguientes dispositivos automáticos:
Quemadores con aire total que mantienen la relación aire/combustible.
Regulación automática de presión.
Regulación automática de temperatura por zonas y por variaciones progresivas o
por escalones (todo, poco o nada) del consumo térmico de los quemadores.
6.1.3.6 Recuperación de chatarras.
El uso de desechos ferrosos en la fabricación de acero es un excelente método de
ahorro de energía además de contribuir, en parte, a disminuir la escasez de
minerales de hierro y su ley cada vez, más baja.
Se pueden distinguir tres categorías de este recurso:
Chatarra propia: Es la generada en la industria siderúrgica y que generalmente
se reutiliza en la propia factoría (En Estados Unidos representa un 35% del total).
Chatarra industrial: Es un subproducto de las plantas transformadoras de
productos finales del hierro y del acero (representa el 23% de toda la chatarra
generada anualmente en los Estados Unidos).
Chatarra obsoleta: Supone la acumulación de desechos ferrosos de años
anteriores (Representa el 42% del total).
Es preciso inventariar la chatarra, sobre todo las obsoletas, con vistas a comparar la
rentabilidad de obtenerla por métodos no convencionales.
Si bien existe en los procesos de fabricación de acero una sustitutividad entre la
chatarra y el mineral de hierro, se debe señalar que existen limitaciones impuestas
por la dificultad de establecer la calidad de la chatarra.
181
6.2 Producción de Níquel - Procesamiento de Hierro, Acero, Aluminio,
Cobre, Plomo, Zinc y Níquel.
Para estos procesos se aplican algunas de las recomendaciones detalladas
anteriormente que se relacionan a continuación:
Recomendaciones de tipo operativo (numeral 6.1.1 anterior).
Mejoras en las instalaciones (numeral 6.1.2 anterior).
Aprovechamiento del calor sensible de los gases efluentes (numeral 6.1.2.1
anterior).
Mejoras en los sistemas de combustión (numeral 6.1.2.2 anterior).
Intercambiabilidad de combustibles (numeral 6.1.2.3 anterior).
Sustitución de equipos (numeral 6.1.2.4 anterior).
Utilización de aislamientos (numeral 6.1.2.5 anterior).
Recomendaciones para laminación (numeral 6.1.3.4 anterior).
Recomendaciones para hornos de tratamiento térmico (numeral 6.1.3.5 anterior).
Recuperación de chatarras (numeral 6.1.3.6 anterior).
6.3 Deficiencias encontradas en las visitas.
Durante el desarrollo de las visitas que se llevaron a cabo para este estudio algunas
de ellas permitieron la observación directa de las plantas y procesos que la
componen. De estas visitas se tomó atenta nota de algunas “deficiencias” las
cuales pueden ser corregidas algunas con inversiones relativamente bajas y que
mejorarían la eficiencia térmica.
A continuación se presenta la Tabla 6.1 en la cual se muestran dichas deficiencias.
182
TABLA No. 6.1
Algunas deficiencias encontradas en las visitas
Compañía Precalent. de
chatarra
Tiempos de
Apertura Pérdidas Radiación
Entradas
Aire
Temp. salida
gases (°C)
Combustión
defectuosa
Deficiente
control Temp.
Fugas de
energía
Pérdidas
transp. interno
Propulsora NO Altos Gases / apertura
puertas
600 NO
Aluminios Cosmos NO Gases Puertas /
cargue
compuertas 800 SI
Metal Bogotá NO 15 mins. Cargue SI
Aluminios Pacífico NO 400 / 800 Gases
Sideboyacá NO 6 cargues Paredes / colector Tapas /
puertas
SI Aperturas SI
Aluminios Lehner NO Gases / puertas SI
Laminados Andino SI Puertas NO
Aluminios Reynolds NO 760
Talleres Gaitán NO Puertas 500
Aluminio Nacional NO 15 mins. Puertas
Bellota Col. NO Puertas / gases
Baterías Mac Aperturas SI
Sideboyacá Muña NO Puertas SI SI SI Gases
Munal NO Altos Carga / gases SI NO NO
Acerías Boyacá NO Gases / puertas /
aperturas
SI SI SI
Sicolsa NO
Sidoc NO 24 mins. No hay puertas de
cargue
SI SI Alta SI SI SI SI
Fundiciones Torres NO 20-40 mins. SI SI SI
Fundiciones
Universo
NO Carga abierta SI NO SI
Sidelpa NO Altos Paredes SI SI 850 NO NO Puertas
Herragro NO Gases / paredes /
puertas
SI SI 800 NO NO Puertas
183
183
CAPITULO 7
Análisis Económico
El presente Capítulo tiene como objetivo el análisis técnico-económico para
efectuar la optimización energética del sub-sector Acero, Hierro, y Metales No
Ferrosos.
Del Capítulo 4 “Indicadores Energéticos” se extractaron los parámetros de
eficiencia térmica de cada uno de los hornos existentes en la industria
Siderúrgica, Aluminio, Cobre y otros procesos, así como la eficiencia térmica para
la utilización de combustibles sólidos, líquidos y gaseosos.
Para llevar a cabo esta evaluación, se investigó con fabricantes y
transformadores de la industria mencionada, así como también se consiguió
información de asesores industriales e investigadores para conocer las
inversiones necesarias a fin de optimizar los diferentes tipos de hornos, procesos
y aditamentos de esta industria.
7.1 Proceso Colada Continua.
Este proceso ha venido reemplazando a los procesos por cochadas en la
fabricación de palanquilla, rollos de lámina, alambrón, barras, etc.
La diferencia básica entre los dos procesos consiste en que en el proceso por
cochadas el acero líquido que sale de los convertidores entra a un horno de
colada de lingotes sacando unos lingotes de un diámetro bastante grande, los
cuales de dejan enfriar para que puedan posteriormente entrar al proceso de
laminación.
El proceso de laminación se lleva a cabo en varias etapas, así: un primer tren
donde se obtiene planchón (palanquilla de 150 mm) y tochos de 7 toneladas.
Luego este tocho se pasa a otro tren de laminación para obtener una palanquilla
de 100 mm y posteriormente esta palanquilla pasa una parte a un tren
denominado Morgan para obtener alambrón o rollo y rollo corrugado, y otra parte
a otro tren de laminación para producir barras.
En el proceso de colada continua el acero líquido proveniente de los
convertidores se pasa por un horno cuchara para luego llevarlo a un proceso de
colada continua que impide su enfriamiento y lo envía directamente a un proceso
de laminación para sacar una palanquilla de 130 mm y luego a un segundo tren
laminador en el cual se obtiene una palanquilla de 100 mm para finalmente
enviarlo al tren Morgan y producir alambrón, barras y rollo corrugado.
184
Este último proceso tiene un incremento de producción de un 20% y un ahorro
energético superior al 50%.
Para efectuar el análisis económico de la comparación de estos dos procesos
hemos tomado el caso específico de Acerías Paz del Río que aún tiene el
proceso por cochadas y que para pasarlo al proceso de colada continua requiere
las siguientes inversiones:
TABLA 7.1
Equipos Colada Continua Millones US$
Máquina de colada 5.4
Tratamiento de agua 0.6
Ingeniería y Supervisión 0.5
Edificio y Fundiciones 3.2
Puente Grúa 3.7
Instalaciones de gas y electricidad 1.0
Obras Civiles 1.0
Total Colada 15.4
TABLA 7.2
Horno Cuchara Millones US$
Horno cuchara nuevo 3.1
Captación de humos 0.4
Acometida eléctrica 0.7
Obras Civiles 0.1
Montaje 0.3
Ingeniería y Montaje 0.4
Tolvas 0.5
Carros de transferencia y cucharas 1.2
Materiales y repuestos 0.3
Total 7.0
TABLA 7.3
Otros Equipos Millones US$
Horno de empuje 3.5
Transporte y montaje 1.0
185
Laminadores y montaje 1.5
Mesa de enfriamiento y montaje 2.0
Total 8.0
Total Proyecto 30.4
TABLA 7.4
Consumo de Energía Eléctrica y Térmica
Tipo de Energía Proceso Actual Cochadas Colada Continua
Energía Eléctrica 507.29 kW/t 299 kW/t
ACPM 3.99 gal/t 2.52 gal/t
Gas natural --- 63.13 m3/t
Crudo 23.93 gal/t ---
Total 56.98 x 106 BTU/t 3.56 x 106 BTU/t Fuente: Acerías Paz del Río
7.2 Optimización de los Hornos utilizados en la Industria Siderúrgica y de
Metales No Ferrosos.
En la mayoría de los procesos térmicos de la industria mencionada con
inversiones relativamente bajas se pueden mejorar la eficiencia energética de
estos procesos en los hornos de fundición. Las principales mejoras que pueden
hacerse son las siguientes:
Cambios en el material refractario de los hornos que incluya piso, techo y
paredes con materiales de alta conductividad térmica.
Uso de precalentadores para el aire de combustión.
Instalaciones de control de temperatura en los hornos de fundición.
Automatización para la inyección de combustibles.
Cambio de combustibles líquidos por gas natural.
Eliminación de las entradas libres de aire por aberturas, puertas y mirillas.
Optimización del tiempo de cargue en los hornos.
186
7.3 Optimización de otros procesos.
7.3.1 Manejo y precalentamiento de la chatarra.
Una forma de conseguir un ahorro considerable de energía es el poder hacer una
buena compactación de la chatarra y adicionalmente efectuar un
precalentamiento del aire con los gases del horno de fundición.
7.3.2 Mejora de los procesos de laminación.
Una buena distribución y ajuste entre el proceso de colada continua y los hornos
de laminación permite reducir el consumo de energía, evitando el enfriamiento de
la palanquilla y su posterior calentamiento para introducirla en los laminadores.
7.4 Análisis de inversiones para optimización de procesos.
Para efectuar el análisis de las inversiones requeridas en la mayoría de los
procesos o en algunos equipos se tomaron los siguientes parámetros para definir
el caso básico:
La evaluación se realiza en pesos constantes del año 2000.
Cuando la inversión se cotiza en dólares americanos se usará una tasa
representativa del mercado ($/US$) = 2.150.
El análisis se efectúa para una vida útil de 10 años.
Se considera un valor de salvamento del 20%.
Se considera una tasa impositiva de renta del 35% sobre las utilidades netas
del proyecto.
Se considera la devaluación del peso colombiano del 10% anual.
Los precios de los combustibles utilizados se muestran en la Gráfica 7.1.
187
Gráfica 7.1
Precio de los Combustibles Líquidos - 2000
500.00
700.00
900.00
1,100.00
1,300.00
1,500.00
1,700.00
1,900.00
2,100.00
Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
$/g
al
ACPM
Fuel
C. Castilla
7.5 Financiación.
Con el fin de que la industria de Siderúrgica y de Metales No Ferrosos tenga
incentivos para efectuar cambios tecnológicos que busquen como objetivo
ahorros energéticos de alguna magnitud es necesario que el gobierno nacional
les ofrezca algunos planes de financiación con tasas de interés “blandos” de tal
forma que el sector cuente con un apalancamiento financiero para efectuar las
inversiones correspondientes.
Con el fin de visualizar el impacto que tendría en esta industria una financiación
de las inversiones requeridas con tasas blandas se ha tomado como modelo una
de las líneas de financiación que tiene el Instituto de Fomento Industrial (IFI) para
la industria manufacturera.
7.5.1 Condiciones del Modelo IFI.
Inversión Financiable: Hasta un 70% de la inversión en activos fijos en pesos
colombianos.
Plazo: Se considera máximo ocho años.
188
Período de Gracia: Máximo tres años.
Amortización: Anual.
Tasa de redescuento: DTF trimestre anticipado más 2.3% trimestre anticipado
para el primer año, incrementada esta tasa en 0.15% trimestre anticipado por
cada año adicional de plazo y un 0.15% trimestre anticipado por el período de
gracia.
Tasa de Interés: Es igual a la tasa de redescuento adicionándole el costo de
intermediación a convenir con la entidad financiera. Se estima que el costo de
intermediación puede variar entre un 3% y un 9%.
Para efectuar un análisis de las inversiones de este sector con financiación en el
modelo matemático sistematizado se tomaron los siguientes parámetros:
Plazo de Amortización: Seis años.
Período de Gracia: Dos años.
DTF: 12% anual.
Inflación anual: 10%.
Tasa efectiva anual descontando inflación: 13%.
Sin embargo, es necesario aclarar que el modelo matemático sistematizado
permite el fácil cambio de cualquier parámetro financiero en el caso de que se
considere unas condiciones más ventajosas que las ofrecidas por la línea IFI.
7.5.2 Análisis Corridas Computacionales.
A continuación se presenta el análisis de las diferentes corridas para los casos
básicos y sus sensibilidades.
7.5.2.1 Cambio del Proceso de Cochada a Colada Continua “Acerías Paz
del Río”.
Seguidamente se presenta el caso concreto de Acerías Paz del Río que es uno
de los analizados en este estudio.
7.5.2.1.1 Caso Básico.
189
A continuación se presentan los parámetros utilizados para efectuar el análisis de
este caso.
Inversión requerida: MUS$30.4.
Materia prima procesada: 353.000 t/año
Tarifas de Energía:
Energía eléctrica $ 44 / kWh
ACPM $ 2.220 / gal
Fuel Oil $ 1.490 / gal
Gas natural $ 400 / m3
Ahorros operacionales “Cochada vs. Colada Continua”
TABLA 7.5
Ahorros Operacionales Cochada vs. Colada Continua
Ahorros Operacionales M$
Energía 7.523,3
Mano de Obra 3.157,0
Lingoteras 3.600,0
Otros 2.500,0
Bajo estas condiciones el proyecto tiene los siguientes resultados:
TABLA 7.6
RESULTADOS
Tasa Interna de Retorno 34.4%
Valor presente neto M$82.797
Tiempo de Recuperación de la
inversión
3 años
De las cifras anteriores se puede confirmar la alta rentabilidad que tiene este
proyecto con un ahorro energético superior al 50%.
7.5.2.1.2 Sensibilidades.
Los resultados de las sensibilidades se muestran a continuación.
Suponiendo una financiación del 70% de la inversión.
190
TABLA 7.7
Resultados
Tasa Interna de Retorno 82.8%
Valor presente neto M$67.221
Tiempo de Recuperación de la inversión 1 año
Financiando el 50% de la inversión en activos fijos.
TABLA 7.8
Resultados
Tasa Interna de Retorno 52.6%
Valor presente neto M$70.497
Tiempo de Recuperación de la inversión 2 años
Como puede observarse, las condiciones de financiación favorecen en forma
importante la rentabilidad del proyecto.
Inversión en Activos Fijos un 30% más elevada que el caso básico sin
financiación.
TABLA 7.9
Resultados
Tasa Interna de Retorno 25.3%
Valor presente neto M$65.568
Tiempo de Recuperación de la inversión 4 años
De acuerdo a esta sensibilidad se puede inferir que este proyecto es bastante
sensible a la inversión en activos fijos.
Se adjuntan las corridas del caso básico y sus sensibilidades del modelo
computarizado y las gráficas correspondientes.
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
7.5.2.2 Proceso Fundición de Chatarra.
Este proceso se lleva a cabo en unos hornos de inducción eléctrica. La mayoría
de la industria colombiana está utilizando hornos de fundición de chatarra
diseñados en los años 70’s, los cuales podrían ser sustituidos por hornos con
varias innovaciones tecnológicas que permiten mejorar:
Más eficiencia.
Más potencia.
Menos pérdidas en líneas de transmisión.
Más alta inducción.
Mayor utilización de la potencia instalada.
Se calcula un ahorro aproximado de energía del 40% al efectuar estas mejoras
en los hornos.
Para realizar el análisis económico de este cambio tecnológico se tomará un
horno típico con las siguientes características:
Capacidad instalada: 700 t/mes.
Capacidad utilizada actualmente: 350 t/mes.
Producción: 200 t de producto final.
Consumo de energía: 486.000 kW/hora-mes.
Se analiza el cambio por un horno con la misma capacidad pero con las ventajas
anotadas anteriormente.
7.5.2.2.1 Caso Básico.
Inversión: US$480.000 FOB USA.
Puesto en Colombia incluyendo montaje y puesta en marcha: US$620.000.
TABLA 7.10
Resultados
Tasa Interna de Retorno 14.6%
Valor presente neto M$276
Tiempo de Recuperación de la
inversión
7 años
202
7.5.2.2.2 Sensibilidades.
Financiando el 70% de la inversión en activos fijos.
TABLA 7.11
Resultados
Tasa Interna de Retorno 27.2%
Valor presente neto M$334
Tiempo de Recuperación de la
inversión
5 años
De acuerdo con los resultados anteriores el proyecto mejora sustancialmente con
el apalancamiento financiero debido a que la tasa interna de retorno sube del
14.6% al 27.3%.
Suponiendo un costo de energía eléctrica de $110/kWh.
La industria analizada ha reportado un costo de energía eléctrica de $140/kWh
con el fin de analizar el impacto con un costo de energía inferior se calcula esta
sensibilidad.
TABLA 7.12
Resultados
Tasa Interna de Retorno 9.6%
Valor presente neto ($26.000)
Tiempo de Recuperación de la
inversión No se recupera
Los resultados de esta sensibilidad muestran que con un costo de energía
eléctrica de $110/kWh el proyecto ya no sería atractivo para el inversionista.
A continuación se presentan las corridas del modelo sistematizado para este
proceso así como las gráficas de valor presente neto y tasa interna de retorno.
203
204
205
206
207
208
209
210
211
7.5.2.3 Hornos de Calentamiento de Palanquilla.
La palanquilla fría proveniente de los procesos de Colada Continua son
calentados en hornos hasta temperaturas de 1.100 a 1.200°C para poder
introducir la palanquilla a los trenes de laminación.
Un horno típico de calentamiento de palanquilla en Colombia tiene las siguientes
dimensiones: 25 pies de largo, 5 pies de ancho y 1 pie de altura. Con unas
pérdidas aproximadas entre 400 y 600 BTU/hora pie3 y con un consumo total de
combustible de 900.000 gal/año.
Con el fin de disminuir las pérdidas térmicas y optimizar la eficiencia energética
de estos hornos se analizan las inversiones requeridas.
7.5.2.3.1 Cambio de Revestimiento del Horno.
Inversión requerida: M$30.0.
Ahorro Fuel Oil: 26.000 gal/año.
TABLA 7.13
Resultados
Tasa Interna de Retorno 93.5%
Valor presente neto M$143.000
Tiempo de Recuperación de la
inversión
1 año
Como puede observarse, con una inversión baja se consigue una excelente
rentabilidad.
7.5.2.3.2 Precalentamiento del Aire de Combustión.
Con la instalación de un intercambiador de calor que utilizando los gases de
salida del horno precalienten el aire de combustión se estima un ahorro de
45.000 gal/año de Fuel Oil.
Inversión requerida: M$200.
212
TABLA 7.14
Resultados
Tasa Interna de Retorno 23.7%
Valor presente neto M$131
Tiempo de Recuperación de la
inversión
4 años
Como se puede observar, es un proyecto con buen incentivo económico.
7.5.2.3.3 Automatización.
La automatización de los hornos de calentamiento comprenden básicamente los
siguientes aspectos:
Control de la temperatura en las paredes de los hornos.
Control de la temperatura en la alimentación de la palanquilla.
Automatización de la relación aire-combustible.
Automatización de la inyección del combustible.
Inversión requerida: M$500.
Ahorro de energía térmica: 90.000 gal/año de Fuel Oil.
TABLA 7.15
Resultados
Tasa Interna de Retorno 18%
Valor presente neto M$183
Tiempo de Recuperación de la
inversión
6 años
Aunque la inversión es rentable, es bastante inferior a las dos anteriores ya que
requiere de una inversión muy superior. A fin de incentivar a los industriales para
efectuar este cambio se requeriría de una financiación con tasas blandas.
7.5.2.3.4 Análisis de todas las inversiones anteriores juntas.
Se analiza el caso de efectuar las tres inversiones presentadas anteriormente en
forma simultánea a saber: revestimiento, precalentamiento y automatización.
213
TABLA 7.16
Resultados
Tasa Interna de Retorno 23.1%
Valor presente neto M$456
Tiempo de Recuperación de la
inversión
4 años
Como se puede deducir de este análisis, se ve que es un buen proyecto con una
inversión requerida de M$730 que para incentivar al inversionista a efectuarla
requiere de financiación.
7.5.2.3.5 Cambio de Combustible.
Se analiza el cambio del Fuel Oil por gas natural.
Inversión requerida: M$600.
TABLA 7.17
Resultados
Tasa Interna de Retorno 16.8%
Valor presente neto M$186
Tiempo de Recuperación de la
inversión
6 años
7.5.2.3.6 Financiación del caso anterior.
TABLA 7.18
Resultados
Tasa Interna de Retorno 34%
Valor presente neto M$212
Tiempo de Recuperación de la
inversión
3 años
Como se puede observar, una financiación como la planteada en el análisis
ofrece un buen incentivo para sustituir combustibles líquidos a gas natural.
214
Se adjuntan las corridas del modelo computacional para cada uno de los casos,
así como los gráficos de valor presente neto y tasa interna de retorno.
Ante la difícil situación económica que atraviesa el país y que afecta al sector en
estudio, éste no está en capacidad de efectuar inversiones elevadas para
incorporar nuevas tecnologías, que permitan el logro de niveles de eficiencia
internacional; sin embargo, con inversiones estimadas de MUS$ 150, se podría
lograr un ahorro del 24.5% del potencial técnico calculado, lo que equivaldría a
un ahorro aproximado de 808.000 barriles equivalentes de petróleo por año.
229
CAPITULO 8
Emisiones Atmosféricas
La emisión de gases y partículas sólidas a la atmósfera es un parámetro muy
importante para medir la eficiencia en los procesos en los cuales existe
transmisión de calor utilizando combustibles. La cantidad de emisiones depende
principalmente de:
Cantidad de combustible
Tipo de combustible
Calidad de combustible
Equipo de combustión
Eficiencia de la combustión
Para propósito de este estudio se calculan las emisiones atmosféricas utilizando
un software llamado Combusem y el cual hace los cálculos por balance de
materiales y energía teniendo en cuenta la cantidad, tipo de combustible y equipo
de combustión en los diferentes procesos.
Para realizar los cálculos de emisiones en la industria metalúrgica se tuvo en
cuenta las compañías, los procesos y los equipos que se encuentran en el
sistema de información y que sirvieron de alimentación al programa.
Los resultados de las emisiones por industria y por cada una de los procesos se
presentan en la tabla 8.1. ( Por las características de las tablas y gráficas éstas se
presentan al final del capítulo.)
8.1 Consumo de combustibles / Cantidad de emisiones.
En la tabla No. 8.2 se presentan las 11 industrias metalúrgicas con mayores
consumos de combustible y su cantidad de emisiones. De dicha tabla se puede
comentar:
Acerías Paz del Río S.A. es la industria metalúrgica más grande de Colombia y
la única integrada, por lo cual presenta mayores emisiones hasta el punto que
todas las demás sumadas solo alcanzan a representar un poco más del 10%
del total.
El consumo de combustible de Paz del Río equivale al 89% del total de las
industrias analizadas y su consumo energético el 75% del total de este mismo
230
grupo. En segundo lugar aparece Cerro Matoso que con un 8% de consumo
de combustible.
En un rango similar de consumos de combustible (580 a 690 kg/h) y de energía
(6 a 8 Gcal/h) se encuentran 5 empresas, pero tres de ellas: Sidelpa S.A,
Sideboyacá (Muña) y Hornasa, muestran emisiones de CO, Cenizas y SO2,
apreciablemente superiores. La respuesta está dada fundamentalmente en el
combustible utilizado, Crudo Castilla en el primer caso y fuel oil en los
restantes.
La tabla 8.3 trae los consumos de combustibles y energético de todas las
industrias estudiadas así como también las emisiones de las mismas, por total de
compañía.
8.2 Emisiones promedio por combustible y equipo de combustión
La gráfica 8.1 nos muestra, por combustible y tipo de equipo utilizado para el
proceso, de acuerdo con la clasificación siguiente, los volúmenes promedio de
emisiones para CO, cenizas, SO2 y Nox y permiten expresar algunos comentarios.
Equipo Consumo
gal/mes k m3/mes
Equipo 1 hasta 20.000 hasta 35
Equipo 2 de 20.000 a 80.000 de 35 a 140
Equipo 3 mayor 80.000 mayor 140
Equipo 4 Equipo que trabaja con
carbón pulverizado
Equipo 6 Equipo de Coquería
Equipo 7 Hornos alimentados manualmente
a) La mayor producción de SO2 y de cenizas obedece a la combustión de
aceite quemado, el Crudo Castilla y fuel oil. Estos mismos combustibles
más el ACPM son los mayores generadores su vez, de CO.
Los mayores emisores de NOx son el Gas Natural, el aceite quemado y el
fuel oil. Por su parte el menor es el GLP.
b) En los equipos de los procesos identificados como equipo de combustión 6
y 7, sobresalen las cenizas emitidas, por el carbón, y el CO del ACPM. En
los niveles bajos, para destacar, SO2 y NOx en todos los combustibles.
231
c) La gráfica 8.1 muestra para el equipo de combustión 2, las emisiones del
Crudo Castilla, el fuel oil y el gas natural. Altos aparecen el CO y el SO2 de
las dos primeros combustibles mencionados.
d) Para el equipo de combustión 3 sobresalen las emisiones de SO2 para
alquitrán, Crudo Castilla y fuel oil, y similares niveles de CO (alrededor de 2.
kg/Gcal) para los mismos combustibles y el ACPM.
El gas de coquería y el gas natural para este mismo equipo de combustión ,
tienen sus mayores contaminantes en el NOX, en los niveles de 0.4 – 0.5 kg/
Gcal.
El caso particular del gas de alto horno, para este equipo de combustión 3,
presenta altos niveles de emisiones de SO2 (13. kg/Gcal) y de NOx (más de
11 kg/Gcal) y casi nulos de CO.
8.3 Emisiones por zona y tipo de combustible.
Las emisiones producidas por las industrias estudiadas se han agrupado por
zonas que se muestran a continuación
Zona 1 Costa Atlántica
Zona 2 Antioquía
Zona 3 Central
Zona 4 Viejo Caldas
Zona 5 Valle
Las gráficas 8.2 a 8.6, nos muestran las emisiones por combustible y equipo para
las zonas indicadas. De ellas se aprecia lo siguiente:
De las gráficas 8.2 se concluye para la zona 1 que el mayor aporte de
CO lo da el coque seguido del carbón mineral, como sucede igualmente
para el aporte de cenizas de estos combustibles.
De las gráficas 8.3 observamos que el mayor aporte de CO lo da el
ACPM mientras que el fuel oil lo da en SO2 y el gas natural en NOx .
En la gráfica 8.4 se encuentra la mayor variedad de combustibles. Se
confirma que el mayor aportante de CO lo son el coque y el carbón así
como también para las cenizas. Igualmente el gas de alto horno aporta
la mayor cantidad de NOx y SO2 en la región.
232
En la Zona 4 el mayor contaminante en cuanto a SO2 lo aportan el
aceite quemado y el fuel oil. El CO es aportado por ACPM seguido por
coque.
En la Zona 5 (gráfica 8.6) el mayor aporte de cenizas y de CO lo da el
coque. El SO2 lo aportan Crudo de Castilla y aceite quemado.
La aglomeración de los valores de la tabla 8.3 por zona geográfica permite la
construcción de la tabla 8.4 “Emisiones por zonas” que a su vez facilita la
elaboración de las gráficas 8.7, las cuales muestran por zona, circunstancias
diferentes así:
a) Emisiones totales sin CO2: predominio de la zona 3, principalmente por
cenizas y CO.
b) Emisiones totales, sin Paz del Río, ni CO2: sobresale la zona 1 (Costa
Atlántica con Cerromatoso)
c) Total de emisiones de CO2: prima la zona 3.
d) Emisiones de CO2 sin Paz del Río: prima la zona 1.
Dejando de lado el CO2, se ha querido detectar, por zona el mayor contaminante,
para lo cual se configuró la gráfica 8.8 “Emisiones, sin CO2 predominantes por
zona”. Y dando a la zona 3, central, un tratamiento particular, esto es,
presentándola dos veces, con y sin Paz del Río, por las condiciones especiales
de las dimensiones de este último.
Se distinguen claramente las cenizas en la zona 1 (Carbón de Cerro Matoso) y en
la zona 3 (con Paz del Río); SO2 en las zonas 2,3 (sin Paz del Río) y 4, y el CO en
la zona 5.
8.4 Emisiones atmosféricas por procesos
La discriminación de las emisiones totales por proceso permite identificar aquellas
operaciones de mayor producción de emisiones, lo cual a su vez orienta a los
operadores hacia donde deben dirigir sus mayores esfuerzos para aplicar
controles y correctivos en cuanto a medio ambiente se refiere.
8.4.1 Industrias metalúrgicas (menos aluminio)
Para las industrias metalúrgicas estudiadas se han reunido las emisiones
atmosféricas por proceso de producción tal como se muestra en la tabla
8.5. Allí figuran el consumo de combustible(siendo el mayor consumo el
correspondiente al proceso de secado, y el 2º lugar el de laminación); el
233
consumo de energía (los mayores en los 2 procesos inmediatamente
citados) y las distintas cantidades (peso/hora) de contaminantes. Como era
de esperarse, el secado y la laminación ocupan los primeros lugares.
8.4.2 Emisiones por proceso. Industria del Aluminio
Por su importancia en la era moderna se le ha dado tratamiento separado a
este sector metalúrgico, y los resultados se muestran en la tabla 8.6 y 8.7.
Entre los procesos identificados, la fundición aparece en 1º lugar en
consumo de combustible y en la producción, lógicamente, de
contaminantes.
8.4.3 Emisiones por proceso. Paz del Río.
Este es un caso que amerita ser tratado individualmente, dada su
dimensión, por ser la única siderúrgica integrada, y por la controversia que
ha generado en los últimos años. Los resultados se muestran en la Tabla
8.8.
La planta que más combustible consume es la planta de fuerza. Las
emisiones mayores provienen de “coquería” y “alto horno.
8.5 Indices de emisión
Utilizando la información recogida en la tabla 8.4, en lo que a “Emisiones
producidas” por la compañía estudiada, se refiere, se configuró la tabla 8.9
“Indices de emisión”, donde se muestran los diferentes contaminantes por
industria, expresados como cantidad en peso por unidad de energía. Figura
también el índice global de emisión, constituido por la adición de las cantidades
de los diferentes contaminantes y visualizado en las gráficas 8.9 “Indices de
emisión por contaminante y zona” y 8.10 “Emisión CO2 por zona geográfica”. Allí
se aprecia como el índice de cenizas para la zona 3 sobresale por mucho, y en
igual forma el CO2.
En cuanto a los “Indices de emisión globales” (Gráfica 8.11), como lógica
consecuencia, predomina el correspondiente a la zona 3 (incluyendo Paz del Rio).
252
CAPITULO 9
Sistemas de Información
Los sistemas de información que se entregan, como parte integral de este
estudio, hacen referencia a dos tópicos diferentes:
Modelos para evaluación económica de las inversiones
Sistema de información para registrar los datos obtenidos en las visitas a las
diferentes empresas.
9.1 Modelos para la evaluación económica de las inversiones
Para la evaluación económica de las alternativas de inversión, se elaboraron tres
modelos cuyo funcionamiento es similar. Estos son:
1. Modelo para evaluación de inversiones en sistemas de colada continua
(Mod Eco Acero).
2. Modelo para optimización de operaciones de fundición de chatarra (Mod
Eco Opt. Fundición Chatarra).
3. Modelo para optimización de operaciones en hornos de calentamiento
(Mod Eco Opt. Horno Calentamiento)
Cada una de las hojas electrónicas se compone de las siguientes secciones:
Datos de entrada: En ella el usuario teclea en las celdas sombreadas con
amarillo los datos de entrada para cada uno de los seis (6) casos que se
pueden correr (sensibilidades), datos que cubren las inversiones, financiación,
ingresos y egresos.
Una vez suministrados los datos de entradas el usuario se posiciona en la
celda ”caso para proceso” columna C, celda sombreada de color verde, e
introduce el número del caso que desea procesar (1 al 6) y presiona finalmente
la tecla “Enter”.
Automáticamente el modelo traslada los datos del caso seleccionado a la
columna C, en las celdas sombreadas con azul. Los datos de otros casos
continuarán en las celdas amarillas sin alteración ninguna.
Resultados
En esta sección se muestran los siguientes resultados:
253
Estado de Pérdidas y Ganancias
Flujo de Fondos
Valor Presente Neto
Tasa Interna de Retorno
Gráfica comparativa del VPN y la TIR para el caso base y sus sensibilidades
No se calculó explícitamente el tiempo de Pago de la Inversión ya que se deduce
de la gráfica del VPN y equivale al período en el cual la línea de VPN corta el eje
de las X o en el cambio de signo en el flujo acumulado del VPN.
Todos los modelos se desarrollaron utilizando EXCEL 2000.
9.2 Sistema de Información de Encuestas
Para entregar a la UPME, de manera sistematizada y fácil de consultar y utilizar,
la información contenida en las encuestas realizadas a las empresas visitadas, se
desarrolló un sistema de información – Datos fe – en ACCESS 2000.
Esta base de datos consta de 10 tablas de información, divididas así:
1. Tablas Principales:
a. Tabla Compañías: Contiene los datos generales de la compañía,
datos que se listan en la gráfica de relaciones entre tablas, adjunta.
b. Tabla Proceso: En esta tabla se incluyen los datos básicos del
proceso que se desarrolla (nombre, capacidad instalada y utilizada
y energía utilizada a las diferentes capacidades).
c. Tabla Equipo Principal: En esta tabla se incluyen los datos de los
equipos utilizados en los diferentes procesos (nombre, energéticos
utilizados y sus cantidades, capacidades de proceso).
Para comprender el funcionamiento del sistema es importante tener en
cuenta los siguientes aspectos:
Una compañía puede tener uno o varios procesos.
Un proceso puede tener uno o varios equipos.
Una compañía puede procesar hasta seis (6) metales diferentes, los
cuales se registran en la Tabla Compañía.
Un equipo puede utilizar hasta cinco (5) tipos diferentes de
energéticos. Estos energéticos se registran en la Tabla Equipo
Principal.
Cada compañía, proceso y equipo tiene un código único, asignado
de manera automática por sistema, que lo identifica dentro del
254
255
sistema. Este código, además de identificar al ítem en cuestión, se
utiliza para establecer las relaciones entre compañías, procesos y
equipos.
Estos códigos no se pueden ni se deben modificar para garantizar la
integridad referencial de la información.
2. Tablas Auxiliares: estas tablas se han incluido para facilitar la labor de
suministro de información y búsqueda de la misma, ya que se garantiza
nombres únicos para cada uno de los conceptos. Estas tablas son:
a. Tabla Ciudades: La componen el nombre de la ciudad, el código
DANE de la misma y el código DANE del departamento al que
pertenece.
b. Tabla Departamentos: La componen el nombre del departamento
y el código DANE del mismo.
c. Tabla Metales: La compone el nombre del metal en estudio.
d. Tabla Tipos de Energéticos: En ella se incluyen los diferentes
energéticos que se utilizan en la industria.
e. Tabla Tipos de Equipos: En esta tabla se incluyen los equipos
principales que utilizan las diferentes compañías del sector para
llevar a cabo los procesos de las mismas.
f. Tablas Tipos de Proceso: En esta tabla se listan los diferentes
procesos que se adelantan en las industrias o compañías que
pertenecen al sector en estudio.
g. Tabla Unidades de Medida: Se compone de las diferentes
unidades de medida utilizadas para caracterizar la producción, la
capacidad de los procesos y los equipos y los volúmenes de
energéticos usados.
Teniendo en cuenta que se aprovecharon las facilidades de ACCESS para la
documentación, la descripción detallada de las tablas antes mencionadas se
puede obtener del sistema usando la facilidad Tabla – Vista Diseño.
A manera de ejemplo y como una guía de lo que el usuario puede construir, una
vez diseñado el sistema, se han incluido las siguientes facilidades:
a. Consulta de compañías que utilizan un metal determinado.
b. Filtro (consulta) de compañías ubicadas en un determinado
departamento.
c. Formularios utilizados para visualizar información o suministrar
información:
d. Compañía y Código CIIU
e. Datos Generales de Compañía.
f. Procesos de cada Compañía.
256
g. Equipos por Proceso por Compañía.
Al utilizar estos dos últimos formularios se recomienda el siguiente
procedimiento: al cambiar de proceso, equipo o compañía los niveles
inferiores dentro del esquema COMPAÑÍAPROCESOEQUIPO
deben estar inicializados como si se fuesen a añadir procesos o equipos,
para lo cual se utiliza la tecla * de cada uno de las barras de ayuda de
las secciones del formulario.
Informes o listados de:
a. Compañía Datos Básicos.
b. Compañía y Código CIIU.
c. Consumos Energéticos.
d. Energía Plena Carga.
e. Equipos por Compañía.
f. Id Compañías.
g. Personal por Compañía
h. Procesos de cada Compañía.
9.3 Procedimiento para mantener actualizada la información.
El sistema de bases de datos se diseñó para que cada compañía suministre
anualmente la información requerida y, de esta manera, se pueda llevar la
historia de dicha compañía.
La utilización de los campos nombre de la compañía y año de la información de la
tabla principal Compañías le permite al usuario extractar de la base de datos las
compañías y los períodos de tiempo de su interés para análisis.
Teniendo en cuenta las características anteriores, se sugiere utilizar el siguiente
procedimiento para mantener actualizada la información de la base de datos.
1. Enviar anualmente a las compañías del sector el formato de encuesta
adjunto, tanto para compañías ya registradas en la base de datos como
para nuevas compañias.
Se recomienda que esta encuesta se realice hacia finales del año de
interés o comienzos del año siguiente para que la información
suministrada, en cuanto a consumo de energéticos y capacidad utilizada,
corresponda a promedios efectivos anuales.
2. Análisis de la información recolectada. Este incluye:
257
Revisión de la consistencia y coherencia de los datos. Ejemplo:
verificar que el tipo de energético sea el apropiado para el tipo de
equipo en el que se utiliza.
Verificación que todas las tablas auxiliares contienen los datos
reportados, es decir, todos los equipos descritos existen en su
tabla, etc.
Calcular la información necesaria que se puede inferir de los
datos recolectados (ejemplo: energía utilizada en el proceso en
GJ/año).
3. Actualizar las tablas auxiliares que sea necesario.
4. Alimentar la información recolectada y depurada a la base de datos,
utilizando las facilidades de ACCESS o los formularios diseñados para tal
fin.
258
ENCUESTA SUBSECTOR HIERRO-ACERO-NO FERROSOS
ANÁLISIS ENERGÉTICO
INFORMACIÓN GENERAL
Nombre de la empresa: ________________________________________
Dirección: ________________________________________
Ciudad: ____________________ Departamento: ________________
Teléfonos: ____________________ Fax: ________________________
Web Site: ___________________________
Dirección Fábrica: _____________________________________________
Productos Elaborados: ________________________________________
________________________________________
________________________________________
Gerente: __________________________________________________
Persona Encuestada: ________________________________________
Cargo: ___________________________________________________
Dirección e-mail: ______________________________________________
Personal: de Planta: __________
de Oficina: __________
Código CIIU DANE: ______________
Año de la Información: ______________
259
DATOS DE PROCESOS Y EQUIPOS
1. PROCESO:
Nombre: __________________________________
Capacidad: Instalada: ____________
Utilizada: ____________ (promedio)
Unidad: ____________
2. EQUIPOS PRINCIPALES UTILIZADOS PARA EL PROCESO:
Nombre Capacidad Energético
Instalada Utilizada Unidad Nombre Consumo Consumo Unidad
(Promedio) Cap. Utilizada Plena Carga
(Promedio)
Notas: Utilizar hojas adicionales en caso de que la tabla de equipos sea
insuficiente para los equipos del proceso descrito.
Utilizar una hoja por proceso.
260
CAPITULO 10
Conclusiones y Recomendaciones
En el presente capítulo se resumen las principales recomendaciones y
conclusiones que, sobre el subsector del hierro, acero y metales no ferrosos, se
pueden extraer del presente estudio, de las visitas, entrevistas y 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.
10.1 Conclusiones
En la actualidad la situación mundial del sector Acero es de un marcado
optimismo, y es así como en el ámbito latinoamericano arroja un crecimiento
entre el 12% y 14% en el año 2000 con respecto al año 1999; aspirando la
región a tener una participación del 10% en la producción mundial dentro de
cinco años. Entretanto Colombia participa con un 0.08% de la producción
mundial de acero y con 1.23% de la de Latinoamérica, alcanzando un sexto
lugar.
Colombia, que en las últimas décadas tuvo un importante crecimiento del sub-
sector en estudio, ha visto frenado su desarrollo como consecuencia de
dificultades de orden macroeconómico y social. Sin embargo se aprecian
interesantes oportunidades de recuperación teniendo en cuenta que para el
presente año se estima un crecimiento del 19% con respecto a 1999, debido al
incremento de exportaciones y estructura vial de Bogotá.
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 una notable ineficiencia en los procesos de
coquería, alto horno y laminación en caliente. En la industria del aluminio las
mayores ineficiencias están 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
261
extraordinarios beneficios al eliminar varios pasos en el proceso de laminación
que requieren altos consumos energéticos.
En la industria integrada la preocupación mundial ha sido la de mejorar el
proceso de obtención de coque empleando nuevas tecnologías que incluyen el
empleo de carbones térmicos no coquizables como materia prima. También los
altos hornos se han diseñado para obtener arrabio de más alta calidad, mayor
extracción por tonelada de mineral, mejores métodos de combustión y sobre
todo, un control más exigente en cuanto a la calidad y cantidad de
contaminantes atmosféricos producidos.
En lo relacionado con nuevas tecnologías para la fabricación de acero, la
tendencia mundial es la de incentivar plantas semi-integradas, las cuales
mejoran ostensiblemente la productividad, con el uso de hornos eléctricos de
mayor capacidad y potencia.
La cuantificación del ahorro energético potencial del sub-sector, es del orden
de 3.27 millones de barriles equivalentes de petróleo por año, que a precios
actuales de US$ 28/barril representan una economía cercana a los MUS$
91.52/año en términos de energía. Cifra que ascendería a MUS$ 139.7 si las
industrias operaran a plena capacidad.
Ante la difícil situación económica que atraviesa el país y que afecta al sector
en estudio, este no está en capacidad de efectuar inversiones elevadas para
incorporar nuevas tecnologías, que permitan el logro de niveles de eficiencia
internacional, sin embargo con inversiones estimada de MUS$ 150, se podría
lograr un ahorro del 24.5% del potencial técnico calculado, lo que equivaldría a
una economía aproximada de 808.000 barriles de equivalentes de petróleo por
año.
Las industria nacional del subsector de hierro, acero y metales no ferrosos son
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.
En la industria integrada, la mayor producción de agentes contaminantes
proceden de los procesos de coquería y alto horno. En la semi-integrada de
los procesos de laminación y fundición.
262
10.2 Recomendaciones
Durante las visitas realizadas a las industrias del subsector se encontró el
desconocimiento casi total que ellos tenían de la UPME, por lo tanto, siendo un
organismo tan importante para planeación energética a nivel nacional, debe
fomentar la realización de foros con los diferentes subsectores industriales en
los cuales se divulguen los objetivos generales y específicos que busca la
UPME, en particular los que atañen al uso racional y eficiente de la energía.
En concordancia con lo anterior, esta Unidad debería patrocinar un proyecto
demostrativo de ahorro de energía en el sector industrial y fomentar líneas de
crédito que permitan fomentar programas de ahorro energético en la industria.
Se recomienda que la UPME establezca una clasificación interna del tamaño
de las empresas para efecto de los estudios que adelanta, de acuerdo con su
consumo energético ya que en la actualidad no existe un criterio para ello.
Se sugiere que la UPME efectúe monitoreos periódicos en el subsector
estudiado, con el fin de actualizar y mantener vigentes los beneficios de este
estudio. Como aporte para buscar este objetivo se ha diseñado un formulario
de actualización con la información global de cada compañía del subsector.
Se recomienda que la UPME proponga al Gobierno Nacional políticas claras y
consistentes que guíen al sector industrial en el mediano y largo plazo, sobre
el tipo de energéticos a utilizar, ya que en los últimos años han sido un poco
confusas y desorientadoras.
Teniendo en cuenta el potencial carbonífero del país, unido a la gran
incertidumbre que existe sobre la producción de hidrocarburos para los
próximos 10 años, lo lógico sería que las industrias del subsector en estudio
consuman carbón como combustible y para efectos de disminuir las emisiones
contaminantes, el gobierno debe promover el empleo de tecnologías limpias
para este energético.
En caso de que el Gobierno Nacional continúe con el programa de
masificación del gas natural, se recomienda acciones concretas como:
seguridad en el suministro para los siguientes 20 años, definición de precios
competitivos frente a sus sustitutos y un incremento de precios razonables.
Las inversiones requeridas para aprovechar el potencial técnico de URE,
muestran bajos periodos de recuperación inferiores a tres años y altas
rentabilidades. Sin embargo, con el fin de incentivar los proyectos de URE es
fundamental que el gobierno promueva esta optimización con mecanismos de
263
financiación, en lo posible con tasas blandas, tal como lo hacen en otros
países de América Latina.
Siendo de tanta complejidad el desarrollo de los programas de Uso Racional y
Eficiente de Energía, se recomienda a la UPME trabajar en forma
mancomunada con las autoridades encargadas del medio ambiente, del
desarrollo industrial y de comercio exterior, con el propósito de tomar medidas
conjuntas y simultáneas que permitan un desarrollo sostenible.
Como la definición del precio de los energéticos no obedece a una política
coherente y no están contribuyendo a las premisas de rentabilidad y
competitividad en la globalización económica, se recomienda que la UPME
promueva la conformación de un comité en donde los principales organismos
estatales definan unos derroteros, sobre cuál debe ser la política de precios
para el sector industrial, antes que la situación se torne anómala.
Glosario ILAFA
ESPAÑOL ENGLISH Productos Products Acero aleado Alloy steel Acero común Common steel Acero en bruto Raw steel Aglomerados de hierro Iron ore agglomerates Alambres y sus manufacturas Wire and wire products
Alambrón Wire rod Angulos Angles Arrabio Pig iron Arrabio para fundición Foundry Pig iron Barras Bars Barras ángulo Angle Bars Barras de aceros especiales Spacial steel bars
Barras para concreto Reinforcing bars Barras planas Flat bars Barras redondas Round bars Barras y pérfiles livianos Bars and light sections Bobinas laminadas en caliente Hot rolled coils Bobinas laminadas en frío Cold rolled coils Bobinas para relaminar Coils for re-rolling
Cal Lime Caliza limestone Carbón de alto volátil High volatile coal Carbón de bajo volátil Low volatile coal Carbón de medio volátil Medium volatile coal Carbón metalúrgico Metallurgical coal Carbón mineral Coal
Carbón Vegetal Charcoal Chapas Plates Chapas al silicio Silicon sheets Chapas cincadas Galvanized sheets Chapas con otros revestimientos Sheets with other coatings Chapas cromadas Chrome sheets Chapas de aceros especiales Special steel sheets
Chapas delgadas laminadas en caliente Hot rolled sheets Chapas delgadas laminadas en frío Cold rolled sheets Chapas emplomadas Terne plates Chapas Gruesas Heavy plates Chapas inoxidables Stainless stell sheets Chapas laminadas en caliente Hot rolled plates Chapas medias Medium plates
Chapas negras Black plates Chapas revestidas Coated plates Chapas y bobinas en caliente y frío Hot and cold rolled sheets ans coils Chapas y bobinas laminadas en caliente Hot rolled sheets and coils Chapas y bobinas laminadas en frío Cold rolled sheets and coils Chapas y láminas Plates and sheets Chapas y bobinas láminas no revestidas Uncoated plates and sheets
Chatarra Scrap
Cintas, tiras y flejes Strips and hoops Coque Coke Dolmita Dolomite
En bobinas In coils En hojas In sheets Espatoflúor Fluorspar Ferroaleaciones Ferroalloys Finos de coque Coke fines Flejes Strips Flejes de acero especiales Special steel strips
Flejes laminados en caliente Hot rolled strips Flejes laminados en frío Cold rolled strips Frudentes Fluxing materials Hierro esponja Sponge iron Hierro esponja para acería Sponge iron for steelmaking Hierro primario primary iron (Pig iron and sponge
iron)
Hoja cromada T.F.S. (Chrome coated sheets) Hojalata Tinplate Hojalata electrolítica Electrolytic tinplate Laminados Rolled products Láminas Sheets Láminas cincadas Galvanized sheets
Láminas en caliente Hot rolled sheets Láminas en frío Cold rolled sheets Lingotes Ingots Lingotes y semielaborados Ingots and semi-finished products Mineral de hierro Iron ore Mineral de hierro concentrado Concentrated iron ore Mineral de hierro sin concentrar Non concentrated iron ore
No planos Non flat products Pelets Pellets Perfiles de aceros especiales Special steel sections Perfiles livianos Light Sections Perfiles pesados Heavy sections Petróleo Fuel oil Planos Flat products
Planos inoxidables Stainless steel flat products Rieles y accesorios Rails and track accesories Semielaborados Semi-finished products Sínter Sinter Tubos Tubes Tubos sin costura Welded steel pipes and tubes Tubos y accesorios Tubes, pipes and accesories
Inversiones Investments Acería y colada continua Steelmaking and continous casting En moneda extranjera in foreign currency En moneda nacional In national currency Laminación Rolling Recursos propios Internally generated funds Recursos de origen extranjero Foreign funds
Reducción Reduction
Tratamientos de materias primas Raw materials benefication Personal Personnel Categoría ocupacional Ocupational category
Coquería y anexos Coke plant and auxiliary facilities Desbastes Blooming Departamento metalúrgico Metallurgical department Empleados administrativos Clerical personnel Fundición Casting Forja Forging Ingenieros y técnicos Engineers and technicians
Laminación de no planos Rolling of non flat products Operarios calificados Trained workers Operarios no calificados Untrained workers Otras unidades de producción Other production units Otras unidades de servicio Other service units Personal directivo Management personnel Profesionales técnicos Professional and technical
personnel Reducción, hierro esponja y anexos Reduction, sponge iron and
auxiliary facilities Servicios de mantención Maintenance service Tráfico Interno de materiales In plant materials handling Energía y combustible Energy and fuels
Secciones Sections
ABREVIATURAS
ABARE Australian Bureau of Agricultural and Resource Economics
ABM Australian Bulk Minerals
ACCC Australian Competition and Consumer Commission
ACT Australian Capital Territory
AFK An Feng Kingstream
ANL Australian National Line
ASEAN Association of South East Asian Nations ie Brunei, Indonesia,
Malaysia, Philippines, Singapore, Thailand, Vietnam (from
1995), Laos (from 1997) and Myanmar (from 1997)
AWU Australian Workers’ Union
BF/BOF Blast furnace/basic oxygen furnace
BIE The former Bureau of Industry Economics
CIS Commonwealth of Independent States - Russia, Ukraine and
other countries formerly part of the Soviet Union
DC Developing country
DCS Developing countries specified as DCS in the Customs Tariff
Act 1987
DDR Deutsch (German) Democratic Republic, East Germany
DEETYA Australian Department of Employment, Education, Training and
Youth Affairs
DEST Australian Department of Environment, Sport and Territories
DIST Australian Department of Industry, Science and Tourism
DRD Western Australian Department of Resources Development
DRI Direct Reduced Iron
EAF Electric Arc Furnace
EC European Commission
EPA Environmental Protection Agency
Est Estimated
EU European Union
EU(12) European Union (12 countries) ie Belgium, Denmark, France,
Germany, Greece, Ireland, Italy, Luxembourg, Netherlands,
Portugal, Spain, United Kingdom
EU(15) European Union (15 countries) ie EU(12) plus Austria, Finland
and Sweden
FCCC Framework Convention on Climate Change
FI Forum Islands - various Pacific island nations
FTZ Foreign Trade Zone
HBI Hot Briquetted Iron
IISI International Iron and Steel Institute
JISF Japan Iron and Steel Foundation
ktpa thousand tonnes per annum
m million
MAS Multi-lateral Steel Agreement
MSSA Multi-lateral Specialty Steel Agreement
mt million tonnes
mtpa million tonnes per annum
NEM National Energy Market
NSW New South Wales
NSC Nippon Steel Corporation
NZ New Zealand
OECD The Organisation for Economic Cooperation and Development
PCI Pulverised Coal Injection
PNG Papua New Guinea
Qld Queensland
R&D research and development
ROA Return on Assets
SA South Australia
SASE South Australian Steel and Energy project
SEAISI South East Asia Iron and Steel Institute
SME small to medium enterprise
Tas Tasmania
tpa tonnes per annum
UNECE United Nations Economic Committee for Europe
Vic Victoria
VRA Voluntary Restraint Arrangement
VSC Vietnam Steel Corporation
WA Western Australia
WTO World Trade Organisation
