costos del control de la contaminación del aire

EFICIENCIAS Y COSTOS DE EFICIENCIAS Y COSTOS DE CONTROL DE CONTROL DE

CONTAMINACIÓN DEL AIRECONTAMINACIÓN DEL AIRE

Enrique PosadaMayos 2009

EXISTENCIA DE ZONAS ÓPTIMAS DE TRABAJO

La variable C se refiere al nivel de acción que se lleva a cabo con respecto a la eliminación de un problema ambiental

A el costo de la acción, B el costo de no actuar

El encontrar el nivel deseable de acción es algo complejo.

Los dos tipos de costos presentan comportamientos que no están totalmente definidos.

El costo de no actuar está sujeto a mucho debate, pues no se cuenta con estadísticas objetivas. Tiende a ser evaluado como muy alto para los amigos de la acción. Tiende a ser considerado como inexistente o imposible de evaluar por los enemigos de la acción. Entran en juego las ideologías de los que intervienen.

Los costos y sus comportamientos funcionales contra el nivel de la acción tienden a variar con el tiempo, como resultado de los desarrollos de la tecnología (especialmente en el caso de los costos de actuar) y como resultado del desarrollo de la conciencia de las personas (especialmente en el caso de los costos de no actuar)

COSTOS MARGINALES

El comportamiento funcional de los costos se puede entender de forma más integral si se estudia como cambio con respecto al nivel de acción (derivada del costo con respecto al nivel de acción)

Las curvas de los dos costos marginales permite aproximarse a lo que sería un punto óptimo de solución del problema para determinar el nivel correcto de la acción.

El punto de corte de estos costos marginales (las derivadas de los costos) viene a ser este punto óptimo.

Naturalmente que para llegar a estas curvas, se necesita contar con una base común para calcular los costos de actuar y de no actuar.

Los costos de actuar se pueden llevar con relativa facilidad a dinero. Se trata de los costos asociados con inversiones en equipos de control y en su operación.

Pero los costos de no actuar, que en general se refieren a efectos negativos o a beneficios que se dejan de percibir al no actuar, presentan dificultades para llevarlos a dinero. Muchas veces están ocultos o son difusos o intangibles.

ZONA AMPLIA DE SOLUCIONES ÓPTIMAS

Se ilustra que el amplio rango de variaciones al concebir el costo de no actuar, da lugar a que el punto óptimo de actuación varíe mucho.

COSTOS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL

• Costo de los equipos de tratamiento.• Terrenos• Costos de accesorios• Costos de evaluación y muestreos, ajuste de los procesos,

lucro cesante por instalaciones y puestas en marcha.• Costos de ingeniería, incluyendo selección, diseños y

dirección de montajes.• Costos de instalación y obras civiles.• Costos de operación, incluyendo mantenimiento, energía

eléctrica, agua, repuestos, etc.• Costos de equipo periférico para eliminación o

aprovechamiento de subproductos. • Posibles beneficios de la venta de los subproductos y de las

mejoras realizadas en los procesos.

Estos son los costos de las acciones

IMPACTOS MACROECONÓMICOS

• Empleo• Crecimiento Económico• Aumento de precios• Comercio Exterior• Mercadeo Verde

Estos son aspectos importantes que se pueden escapar a la visión de corto plazo de los que impulsan o niegan la acción.

COSTOS DE LOS DAÑOS

• Efectos sobre la salud• Efectos sobre los materiales• Efectos sobre el ecosistema• Calentamiento global• Deterioro del medio• Toxicidad• Pérdidas de oportunidades

Estos son los costos de no actuar

MIRADA ECONÓMICA A LAS INVERSIONES AMBIENTALES

Las inversiones industriales en el área ambiental deben mirarse como se mira cualquier otra inversión industrial:•¿Cuáles son las alternativas?•¿Cuánto cuestan?•¿Qué beneficios traen?•¿Cuál es el balance?

Esto obliga a contar con forma de medida económica de los costos (en dinero)

CAMBIOS DE PROCESO

• Cambio de combustible• Aumento de los pasos y contactos del

reactivo o de los materiales por el proceso para mejorar la eficiencia.

• Cambio de materias primas por otras equivalentes, mas limpias y abundantes.

• Rediseño de los productos o reemplazo por otras equivalentes.

• Cambio radical de la metodología y de los equipos.

La visión de proceso es la mejor visión y tiende a aportar beneficios importantes al actuar. A veces el cambio de proceso es conveniente.

MEJORAS DE PROCESO• Cambios de Materias primas• Calibración de instrumentos, reemplazo de instrumentación

dañada e instalación de medidores • Instalación de sistemas de transporte y descarga cerrados

para evitar escapes • Instalación de dosificadores y medición precisa de las

formulaciones • Experimentación con formulaciones nuevas • Mantenimiento adecuado • Medición de perdidas • Estudio y programación de los ciclos de carga • Estudio detenido de los flujos • Reparación del equipo de proceso • Uso de motores eléctricos de alta eficiencia y de sistemas de

regulación de velocidad electrónicos

La visión de proceso es la mejor visión y tiende a aportar beneficios importantes al actuar. Siempre la mejora de procesos es conveniente.

RECUPERACIÓN Y AHORRO

• Recuperación de calor• Reducción de gases para recuperar materias

primas• Integración de diversos procesos industriales

conjuntamente • Tratamiento de desechos orgánicos • Reciclaje de productos • Desarrollo de capacidad investigativa • Mejoras de calidad de productos y procesos

La recuperación está disponible para los que se atrevan a investigar ya buscar

GESTIÓN DE COSTOS AMBIENTALES

Cómo reducir costos produciendo menos

desperdicio, es decir, “menos salidas que no

son productos”

La administración o gestión es el cuidado amoroso de la casa, que conduce al orden, a evitar el desperdicio y el daño. Implica una visión maternal de las cosas.

PASOS PRÁCTICOS HACIA UN MANEJO CORRECTO DE COSTOS

• Establecer reglas internas de manejo ambiental (SGA, sistemas de gestión ambiental)

• Gestión de costos ambientales • Contabilidad ecológica• Responsabilidad por daños ecológicos• Prácticas de comparación y buenas prácticas• Análisis de costo beneficio para los proyectos• Programas de I&D• Manejo de los flujos de materiales y de energía

Estas son acciones que llevan a la dirección correcta y que pueden no ser muy costosas, pero aportan sabiduría y efecto positivo aún con bajas inversiones

LAS EMPRESAS Y EL MEDIO AMBIENTE

• Las empresas no tienen como objetivo intrínseco dañar el medio ambiente. Por ello, los conflictos no surgen de los objetivos sino de los métodos de trabajo utilizados

• Tomar en consideración los factores ecológicos no está necesariamente asociado con situaciones de aumento de los costos de producción sino también a un gran número de situaciones de reducción de costos

• Los intereses ecológicos y empresariales no están inevitablemente en conflicto

LOS COSTOS : UN LENGUAJE EMPRESARIAL

• El lenguaje medioambiental, a veces confuso, se puede traducir con base en conceptos de costos.

• En esta forma se pueden comunicar más efectivamente los gerentes de empresa y de medio ambiente.

• Los costos son un instrumento importante para traducir las necesidades ecológicas en necesidades económicas.

• Además, están establecidos como idioma oficial de las empresas.

SALIDAS QUE NO SON PRODUCTOS

• Gran parte de las materias primas y de la energía consumida se convierte en los productos finales deseados.

• El resto se transforma en desechos sólidos, aguas residuales y emisiones al aire.

• Estos residuos se agrupan bajo el concepto de “non- product output” o salidas que no son productos (SNP)

IMPACTO DE LAS SNP

• Generalmente, las SNP constituyen entre el 30 y el 50 % de las salidas totales en peso.

• Dan lugar a actividades que no generan valor añadido (generación y disposición de residuos).

• Los costos de las SNP están por lo general entre un 5 y un 15% de los costos totales de una empresa (insumos, materias primas, energía)

Minimizar estas salidas va ser muy rentable. No actuar puede ser muy costoso.

EJEMPLOS DE SALIDAS QUE NO SON PRODUCTOS

• Desechos sólidos, aguas servidas y emisiones provenientes de los procesos de producción, los cuales contienen materiales que fueron introducidos al proceso de producción

• Productos defectuosos• Emisiones de combustión• Desechos y aguas servidas originados actividades

administrativas• Materias primas o productos finales descartados.• Desechos sólidos resultantes del empaque de

materiales utilizados en la producción

EL PAPEL DE LA INFORMACIÓN EN LA GENERACIÓN DE SNP

• Para asegurar que se logre reducción de costos y disminución de las SNP es importante contar con información.

• Si la dirección de la empresa no está consciente de los costos totales de las salidas que no son producto, se pierden oportunidades para reducir costos por este concepto.

• Comunicarse bien es el mayor de los artes de la Gestión Ambiental

CON BUENA INFORMACIÓN SE PUEDEN TOMAR DECISIONES CONFIABLES

• Decisiones sobre formas de evitar la contaminación y de la generación de SNP y residuos, ya sea mediante medidas tipo fin de tubo o de mejoramiento de procesos.

• Entre los parámetros importantes para las decisiones se cuentan el diseño del producto, la selección de materias primas, la escogencia de procesos de producción (tecnología, formas administrativas), los tipos de procesos de disposición (recolección, tratamiento), el tipo de mercadeo, la política de ventas y de compras, los programas de I&D, entre otros.

LAS SNP AFECTAN LA ESTRUCTURA DE COSTOS Y LA COMPETITIVIDAD DE LA

EMPRESA

A los costos normales de producción de la empresa se agregan:•Los costos adicionales para controlar y evitar la contaminación•Los costos intrínsecos de producir SNP •Los costos de disposición de SNP

Las empresas en general no tienen en cuenta estos costos. Al tenerlos en cuenta, se impulsa la acción.

CÓMO LOGRAR LA REDUCCIÓN DECOSTOS

• Reducción de los consumos de energía (equipos de tamaño apropiado, disminución de pérdidas caloríficas, recuperación de calor)

• Reciclaje de materia prima contenida en las SNP.

• Cambios en el diseño de los empaques.

• Aprovechamiento de residuos para generar energía.

• Cambios en el proceso productivo y mejoras tecnológicas.

• Instrumentación mejorada

• Cambios en los sistemas de tratamiento de aguas residuales y de aire.

• Mejoras en la aplicación de químicos para el tratamiento de aguas

• Cambios en el manejo de las segundas o producciones defectuosas.

• Cambios en las materias primas y auxiliares.

RESULTADOS TÍPICOS DE UN PROGRAMA DE MANEJO DE LAS SNP

• Reducción de los costos totales en porcentajes significativos, por ejemplo entre un 2 y un 10 , con períodos de amortización bajos, de 0.5 a 3.5 años.

• Reducción notable de los consumos de energía • Reducción de las emisiones al aire y al agua. • Reducción de los desechos sólidos.• Reducción en los químicos de tratamiento.• Extrapolación de los resultados a otras áreas de la

empresa.• Reducción de consumos de agua.• Cumplimiento de la legislación más exigente.

Se trata de grandes ventajas y de resultados muy atractivos

CÓMO LOGRAR QUE SE LLEVEN A LA PRÁCTICA LAS MEDIDAS

Participación de las personas• Desarrollo de medidas con la colaboración de equipos

interdisciplinarios de empleados. • Trabajo integrado de los responsables directivos, por ejemplo

producción y contabilidad. Presencia de la alta dirección. Evaluación• Análisis cuantitativo de los costos de las medidas (ahorros, costos)• Evaluación por expertos de la empresa (áreas técnica, contable y de

medio ambiente)• Evaluación prudente de los beneficios esperadosPlanificación de la puesta en marcha• Debe existir planeación (los resultados se toman más en serio y se

pueden identificar a tiempo los obstáculos)• Las medidas necesitan ser entendidas, aceptadas y llevadas a la

práctica por los equipos técnico y administrativo y la gerencia

Con esto se mejora el ambiente de la organización y se logra que todos participen creativamente y con motivación.

CREATIVIDAD

• Reducir los costos de SNP en general significa el abandono de perspectivas y costumbres muy arraigadas.

• Las medidas se desarrollan con la participación colectiva, apoyada con técnicas de creatividad

La creatividad es la clave humana de la acción efectiva y de bajo costo.

EL PROCESO CREATIVO

Selección rápida de las acciones • Mediante técnicas de trabajo en grupo Planteamiento de distintos tipos de acciones • Tecnología de proceso, manejo de compras, acciones de control de fin de tubo, etc.Estudio detallado de medidasPlan de inversiones

Se trata de un proceso gradual y que retroalimenta

PLANTEAMIENTO DE OBJETIVOS

• Mejoras en los flujos productivos.• Disminución de inventarios • Rebaja de costos totales ( Por ejemplo

entre 1% y 5% )• Tiempos de amortización atractivos

(por ejemplo entre 12 y 24 meses)• Reducción de las SNP ( Por ejemplo

entre 20% y 40%)

Plantear objetivos atrae la creatividad de las personas. Se logro se debe celebrar.

SISTEMAS DE CONTROL DE EMISIONES

Se presentan a continuación varios ejemplos de acciones correctivas al fin del tubo, con las cuales se logar cumplir las normas de emisiones. Estos sistemas de control serán más efectivos y menos costosos si se ha trabajado previamente en los procesos para minimizar las emisiones

Controles para MaterialParticulado

Filtros talegas Lavadores

CONTROLES DE MP

Precipitadoreselectroestáticos

Ciclones

CONTROL DE MP

FILTROS TALEGAS

La eficiencia del filtro será baja hasta que se forme sobre la superficie del tejido filtrante una capa que constituye el medio filtrante para la separación de partículas finas.

Una vez superada la fase inicial, los filtros de mangas son equipos muy eficientes (sus eficiencias pueden alcanzar el 99,9%), por lo cual su aplicación en la industria es muy común.

CONTROL DE MP

FILTROS TALEGAS

Inversión estimada del equipo

La inversión estimada para un filtro de talegas es del orden 8,000 $/CFM.

Costo de operación:

- El consumo de energía es el costo más importante. Se estima con el flujo y la caída de presión

● Otros costos que se deben tener en cuenta son los costos de mantenimiento (reemplazos de talegas), de consumo de energía en el sistema de limpieza de talegas y los costo por disposición de desechos sólidos (en caso de que el equipo no sea para recuperación de material)

CONTROL DE MP

FILTROS TALEGAS

CONTROL DE MP

CICLONES

La eficiencia de un ciclón está determinada en gran parte por su tamaño y por la densidad y tamaño de las partículas a atrapar.

Los ciclones de menor diámetro son los que proporcionan mejores eficiencias en la separación de partículas.

Según este criterio se consideran los siguientes tipos:

- muy eficientes ( 98 - 99%)- moderadamente eficientes ( 70- 80%)- baja eficiencia ( 50%)

CONTROL DE MP

PRECIPITADORES ELECTROESTATICOS

Los precipitadores electrostáticos pueden recolectar los materiales según su resistividad eléctrica. Estos se cargan eléctricamente en un campo de corriente directa a través de un electrodo de descarga y se recolectan en los electrodos colectores.

Estos, al ser golpeados periódicamente, los dejan caer en unas tolvas localizadas debajo del cuerpo del precipitador.

Los PE, correctamente diseñados tienen eficiencias muy altas del orden del 99,99%.

CONTROL DE MP

PRECIPITADORES ELECTROESTATICOS

La inversión del equipo se puede determinar conociendo el área de la placa electroestática. La inversión del equipo puede estar del orden de 27,000 $/ft2 de área de placa.

También se puede estimar la inversión del equipo teniendo como promedio una inversión del orden de 20,000 $/cfm.

Controles de COVs

Recuperativos Destructivos

DestiladoresIncineradoresAdsorbedoresCondensadores

CONTROLES DE COVs

ADSORBEDORES

En este proceso, el gas es atraído y se adhiere a la superficie porosa del carbón activado, lográndose una eficiencia de remoción de 95 a 99%.

CONTROLES DE COVs

CONTROLES DE COVs

ADSORBEDORES

Inversión estimada del equipo

La inversión estimada para un adsorbedor depende de la concentración de las emisiones, pero se puede estimar que la inversión para este equipo puede estar por el orden de 34,000 $/CFM.

CONTROLES DE COVs

ADSORBEDORES

En los costos de operación se debe tener en cuenta el costo del vapor, del agua de enfriamiento, el costo de reemplazo del carbón, de disposición de residuos sólidos y de el consumo de electricidad.

INCINERADORES

CONTROLES DE COVs

Cuando se usa un incinerador se obtiene una eficiencia de destrucción mayor de 95%. Si se emplea un volumen mayor de catalizadores o temperaturas más altas es posible alcanzar una mayor eficiencia.

En estos equipos los costos importantes tiene que ver con los consumos de combustibles para lograr las temperaturas necesarias y con el costo del control y tratamiento de los gases resultantes por medio de equipos adicionales.

INCINERADORES

CONTROLES DE COVs

La inversión para este equipo depende del tipo de incinerador (térmico, catalítico) y la capacidad de recuperación de calor.

Se puede estimar en promedio que la inversión para este equipo puede ser del orden de 45,000 $/CFM.

Controles de NOx

Pre-Combustión Post-Combustión

Reducción catalítica selectiva

Reducción selectivaNo catalítica

Quemadores Lox- NOx

Cambio Combustible

Inyección devapor

Reducción catalítica No selectiva

RequemadoGas natural

CONTROLES DE COVs

REDUCCIÓN SELECTIVA NO CATALITICA

La RSNC puede lograr eficiencias de reducción de NOx de hasta 75% en ciertas demostraciones a corto plazo. En aplicaciones típicas de campo proporciona reducciones de NOx de 30% a 50%.

Los sistemas RSNC aplicados a unidades grandes de combustión (mayores que 3,000 MMBtu/hr), tienen típicamente, eficiencias de reducción de NOx más bajas (menos de 40%), debido a limitaciones de mezclado.

CONTROL DE NOx

REDUCCIÓN SELECTIVA NO CATALITICA

CONTROL DE NOx

Eficiencia según reactivo y temperatura

REDUCCIÓN SELECTIVA NO CATALITICA

CONTROL DE NOx

Eficiencia según tiempo de residencia y temperatura

REDUCCIÓN SELECTIVA NO CATALITICA

CONTROL DE NOx

La inversión estimada para una reconversión en la caldera a un sistema RSNC puede estar del orden de 3,400,000 $/(Mill Btu/hr)

CONTROL DE NOx

REDUCCIÓN CATALITICA SELECTIVA

Parámetros de rendimiento de RCS:

● Rango de temperatura de reacción● Tiempo de residencia disponible en el rango

óptimo de temperatura● Grado de mezclado entre el reactivo inyectado y

los gases de combustión● Razón molar de reactivo inyectado a NOx no

controlado● Nivel no controlado de concentración de NOx● Escabullimiento de amoníaco.

CONTROL DE NOx

REDUCCIÓN CATALITICA SELECTIVA

CONTROL DE NOx

REDUCCIÓN CATALITICA SELECTIVA

La inversión estimada para una reconversión en la caldera a un sistema RCS puede estar del orden de 15,500,000 $/(Mill Btu/hr)

Controles para SO2 yGas acido

Pre-Combustión Post-Combustión

Lavado de gas Efluente seco

Lavado de gas Efluente húmedo

Cambio Combustible

CONTROLES DE SO2