Optimización de los consumos de agua y energía en la industria cerámica sanitaria y la reducción de emisiones de CO2

  1. Carlos Cuviella Suárez
Supervised by:
  1. Antonio Colmenar Santos Director
  2. David Borge Diez Director

Defence university: UNED. Universidad Nacional de Educación a Distancia

Year of defence: 2021

Committee:
  1. Francisco Javier Rey Martínez Chair
  2. Francisco Mur Pérez Secretary
  3. Jorge Juan Blanes Peiró Committee member

Type: Thesis

Abstract

Debido al aumento del precio de la energía y al interés mundial en la sostenibilidad y la reducción de emisiones, el desarrollo de la gestión de recursos está desempeñando un papel importante como función de apoyo en las empresas industriales. El impacto de la energía en el coste final determina una creciente relevancia en la gestión de costes. En la fabricación de cerámica, la energía puede representar hasta el 30% del coste total de producción. Debido a la gran demanda de recursos, su precio y la regulación de las emisiones de CO2, los fabricantes de cerámica se enfrentan a barreras económicas y legales para poder desarrollar su actividad con un modelo de negocio sostenible. Dentro de este contexto normativo, esta tesis aporta una herramienta de gestión medioambiental en un sector industrial intensivo en consumo de recursos energéticos e hídricos cuya contribución a las emisiones globales es relevante. Trata, asimismo de dotar a las instalaciones de producción de cerámica sanitaria con una metodología específica para la mejora continua de la eficiencia y sostenibilidad. El sector de producción de artículos sanitarios cerámicos presenta unas características especiales de consumo en su proceso de fabricación caracterizadas por los niveles de demanda de térmica a través de los diferentes subprocesos de modo que los residuos de calor de algunos de son muy adecuados para ser aprovechados en otros permitiendo una fácil reutilización de recursos. La presente tesis parte de la coyuntura de esta caracterización tan adecuada para integrar una serie de acciones complementarias e interrelacionadas con un objetivo final de aumentar la eficiencia de los recursos y disminuir el impacto ambiental. El planteamiento de la investigación parte de una concepción convencional de planta de producción donde no se han tenido en cuenta métodos de optimización. Mediante técnicas de análisis como la modelización fisicomatemática, el análisis exergoeconómico, la reingeniería de procesos, la tesis establece los consumos y residuos de los diferentes procesos y el balance global, tanto desde un punto de vista cualitativo como cuantitativo. Define un mapa de flujos de energía y de fluidos y las posibilidades de combinarlos de forma que los residuos de unos procesos sirvan como recursos en otros redundando en la reducción global de recursos y emisiones residuales finales e incrementando la eficiencia global del sistema en una configuración optimizada de planta industrial. Las decisiones industriales y económicas se toman teniendo en cuenta el consumo de recursos, los impactos ambientales de las mismas y, finalmente, la forma en que ambos conceptos están vinculados para una industria más eficiente y sostenible y un entorno más limpio a su alrededor. Y esta tesis pretende colaborar en este objetivo general como un medio para ayudar en el desempeño de una industria más limpia, eficiente y sostenible. Mediante la reducción de la energía primaria se mejora la sostenibilidad de la industria, ya que las emisiones de CO2 asociadas también se reducen. Se ha cuantificado el potencial porcentaje de ahorros de hasta el 50% para la energía y casi la totalidad del agua. Cuando de aplican estos factores a los consumos globales del sector se puede apreciar el marcado impacto de esta industria y la potencial mejora medioambiental. 116.641 TJ por año se dedican a artículos sanitarios en todo el mundo. El 80% de esta energía es energía térmica que podría reducirse en un 47,54%. Eso produce 44.361 TJ por año de combustible que se ahorrará además de las emisiones de CO2 correspondientes. Por lo tanto, existe un amplio campo para implementar esta tecnología en todo el mundo, proporcionando un negocio más sostenible y rentable a partir la fabricación de artículos sanitarios. Como punto final se considera importante mencionar y resaltar la aportación que esta tesis supone para el desarrollo de la competitividad y sostenibilidad en la industria moderna y futura dentro del campo de la producción de artículos sanitarios cerámicos y pretende estimular la realización de futuras investigaciones en la misma línea de estudio que desarrollen desarrollar nuevas técnicas para mejorar aún más la eficiencia. Según la OMS, 2.300 millones de personas de más de 7.300 millones no tenían instalaciones de saneamiento básicas como inodoros o letrinas en 2015. En 2013, el Vicesecretario General de la ONU emitió un llamamiento a la acción sobre saneamiento que incluye como objetivo en 2025 la eliminación de la defecación al aire libre. Lograr el acceso universal a una fuente básica de agua potable parece estar al alcance, pero el acceso universal al saneamiento básico requerirá esfuerzos adicionales (“WHO Sanitation,” June 19). Esto significa que se fabricarán miles de millones de artículos sanitarios a corto plazo, por lo que se deben diseñar mejores fábricas con las tecnologías más avanzadas y eficientes que sean capaces de optimizar el impacto ambiental en aquellos países en desarrollo donde más se desarrollará esta industria.