Convertir la producción de cerámica en más ecológica mediante nuevos materiales y la recuperación del calor residual
La industria cerámica desempeña un papel relevante en la economía de la Unión Europea, impulsado por 17 000 empresas que dan empleo a más de 240 000 personas y generan unos ingresos aproximados de 30 000 millones EUR. Sin embargo, esta industria también consume una gran cantidad de energía. De hecho, producir tan solo una tonelada de baldosas cerámicas requiere 1,67 MWh de energía. «Los procesos de producción de baldosas cerámicas consumen muchísima energía. El sector de la cerámica italiana gasta anualmente cerca de 1 500 millones EUR engas natural. Si pudiésemos aumentar en un 2-3 % la eficiencia energética para producir un metro cuadrado de baldosas, presenciaríamos una inmensa reducción de los costes anuales correspondientes al consumo de gas natural», señala Gabriele Frignani, coordinador del proyecto DREAM, financiado con fondos europeos.
Cómo podrían los caloriductos reducir drásticamente los costes del gas natural
Los socios del proyecto fueron pioneros en el diseño de caloriductos como intercambiadores de calor para recuperar la energía que se pierde en los hornos y transferirla a otro punto de la cadena de producción. «Los caloriductos recuperan el calor residual de la zona de enfriamiento (160-200 °C) asociada a los hornos de rodillos para suministrar aire a secaderos u otra maquinaria térmica, lo que aumenta también la eficiencia del proceso», explica Frignani. «Recuperar el calor residual de la zona de enfriamiento para calentar el aire destinado a secar las baldosas elimina la necesidad de quemar gas natural. En general, los caloriductos contribuyen a reducir el consumo de gas natural de un secadero en un 4-5 %. Esta cantidad puede parecer ínfima, pero se traduce en un gran ahorro en cuanto a energía y costes», añade Frignani. Otra ventaja importante que ofrece la tecnología de caloriductos es que el aire caliente que se mueve hacia el secadero está limpio, porque el aire proveniente del intercambiador de calor no se mezcla con los flujos de escape potencialmente contaminados o corrosivos que emite la chimenea de refrigeración del horno.
Materiales de recubrimiento y refractarios innovadores
Otro resultado interesante de DREAM es el desarrollo de materiales refractarios y aislantes innovadores para hornos de cerámica. Los socios del proyecto probaron formas y composiciones de materiales innovadores, que reducen la transmisión térmica que se produce a través de las paredes del horno. El resultado fue un descenso medio de 10 °C de la temperatura de la superficie de los hornos. «Las pérdidas de transmisión de calor en los hornos representan alrededor del 15 % de la energía térmica necesaria para cocer cada kilogramo de baldosas. Este calor representa más o menos 75 kcal/kg por encima de un consumo específico de 500 kcal/kg de producto. Al reducir la temperatura de la superficie de los hornos mediante los nuevos materiales refractarios y de recubrimiento, disminuimos las pérdidas de calor un 1,4 % de media», señala Frignani.
Alimentar máquinas térmicas a través de microturbinass
Por primera vez, los socios del proyecto investigaron cómo podía conducirse la energía térmica (gases calientes) generada por las microturbinas para alimentar el horno o el secadero. Usar microturbinas tiene sentido en países como Italia, donde el coste de la electricidad es significativamente más alto que el del gas natural. Las microturbinas eliminan la necesidad de quemar grandes cantidades de gas natural para poner en funcionamiento el horno después de apagarlo, puesto que no se necesita un ciclo de purga (la microturbina también alimenta los ventiladores eléctricamente durante el apagado). «Otro punto a favor es que el tamaño de la microturbina puede adecuarse a las necesidades eléctricas de una máquina térmica individual, por lo que, desde el punto de vista fiscal, una industria no necesita descargar electricidad a la red pública, con lo que se evita el impuesto sobre la energía», concluye Frignani.
Palabras clave
DREAM, gas natural, horno, caloriducto, microturbina, baldosa cerámica, refractario, intercambiador de calor, material de recubrimiento, recuperación del calor residual, eficiencia energética