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  UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA  
 PROYECTO FIN DE CARRERA  INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL: ELECTRICIDAD   Consumo de energía eléctrica en el sector industrial: cemento, química y papel              
AUTOR: Javier Villanueva Regidor  TUTOR:  Fernando Soto Martos  
 
Consumo de energía eléctrica en el sector industrial: cemento, química y papel  
Contenido  Introducción: ............................................................................................................................... 4  Objetivos: .................................................................................................................................... 4  I.- DEMANDA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA ..................................................................... 5  1.1.- Introducción: ................................................................................................................... 6  1.2.- Descripción del sistema eléctrico español ...................................................................... 7  1.3.- Evolución de la demanda a lo largo del tiempo:............................................................. 9  1.4.- Demanda en verano y en invierno: ............................................................................... 12  1.4.1.- Curva característica de invierno ............................................................................. 13  1.4.2.- Curva característica de verano ............................................................................... 16  1.5.- Cobertura de la demanda: ............................................................................................. 19  II. DEMANDA INDUSTRIAL ................................................................................................ 21  2.2.-Desglose de la demanda nacional: ................................................................................. 22  2.3.-Desglose de la demanda industrial en los distintos sectores de la industria: ................. 23  III.- DEMANDA EN SECTORES INDUSTRIALES.............................................................. 25  3.1.- Introducción .................................................................................................................. 26  3.2.- Conceptos:..................................................................................................................... 26  3.3.- Sector cemento:............................................................................................................. 28  3.3.1.- Proceso tecnológico de elaboración del cemento................................................... 28  3.3.2.- Composición del cemento ...................................................................................... 30  3.3.3.- Demanda eléctrica en el sector cemento: ............................................................... 33  3.4.- Sector papel................................................................................................................... 38  3.4.1.- Proceso de fabricación del papel:........................................................................... 38  3.4.2.-Demanda eléctrica en el sector papel ...................................................................... 43  3.5.- Industria química: ......................................................................................................... 46  3.5.1.- Introducción ........................................................................................................... 46  3.5.2.- Ejemplo de proceso en industria química: Fabricación del PVC........................... 48  3.5.3.-Sector químico. ........................................................................ 54  ................................ IV.- SIMULACIÓN DEL EFECTO DE CADA TIPO DE DEMANDA................................. 59  4.- Aplicación Informática ........................................................................................................ 60  4.1.- Introducción: ................................................................................................................. 60  4.2.-Descripción y Funcionamiento: ..................................................................................... 60  4.3.- Ejemplo: ........................................................................................................................ 62  5.- Simulaciones........................................................................................................................ 65  5.1.- Introducción .................................................................................................................. 65  5.2.- Influencia de cada tipo de consumo en la demanda:..................................................... 65  5.2.1.- Influencia del consumo de las cementeras ............................................................. 66  2
 
Consumo de energía eléctrica en el sector industrial: cemento, química y papel  
5.2.2.- Influencia del consumo de las papeleras ................................................................ 68  5.3.- Influencia del consumo de plantas de distinto tipo conjuntamente .............................. 70  Conclusiones: ............................................................................................................................ 71  Recursos de información: ......................................................................................................... 73  ANEXO A:Esquemas de los procesos de fabricación del clínker ............................................ 75   
 
 
 
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Consumo de energía eléctrica en el sector industrial: cemento, química y papel  Introducción: La demanda eléctrica de cualquier sistema es un fiel reflejo de la actividad económica del mismo, tanto es así que se recurre con frecuencia a la curva de la demanda eléctrica de dicho sistema, su fiabilidad a la hora de hacer comparaciones o hacer estudios sobre la evolución de una determinada actividad económica o industrial a lo largo del tiempo. El motivo del presente proyecto fin de carrera es la realización de un estudio sobre la demanda eléctrica de algunos de los sectores industriales españoles, en concreto los sectores del cemento, del papel y el de la industria química. Previamente y como marco de referencia, para situar la demanda industrial, en una primera parte se comenzará con una descripción de la curva de la demanda nacional: su forma, sus componentes y los factores que le afectan. Posteriormente, en la segunda parte, se centrará el estudio en una de las componentes de la demanda: la componente industrial. Se tratará su importancia en la demanda total y, de forma general, como se reparte esta fracción de la energía entre los distintos sectores que la componen. En el tercer bloque se describirán con más detalle los tres sectores industriales: cemento, papel y química. Para el estudio de la demanda eléctrica de cada sector industrial, previamente se hará una breve descripción de los procesos de fabricación de cada uno de ellos para, de esta forma, intentar comprender mejor la forma de cada una de sus curvas. Además, se analizará la evolución de su actividad en los últimos años, utilizando como herramienta sus consumos eléctricos. A continuación con una aplicación informática desarrollada para el proyecto, se simularán las curvas de estos sectores con el objetivo de explicar y analizar su impacto en la demanda nacional. Finalmente, se comentarán las conclusiones del proyecto, tanto técnicas, asociadas a los estudios y análisis realizados, como de desarrollo personal.
Objetivos: El objetivo principal del proyecto es realizar un estudio de la demanda eléctrica de determinados sectores industriales: cemento, papel y química. A partir de este estudio, que incluye un análisis de los procesos industriales, se tratará de explicar qué factores intervienen en dicho consumo eléctrico, y que acciones se podrían llevar a cabo para mejorar la eficiencia del sistema eléctrico. Como objetivo secundario, se desarrollará una aplicación informática que simule los consumos de los sectores industriales a estudiar y poder comprobar el impacto que surtiría en el sistema.  
 
 
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Consumo de energía eléctrica en el sector industrial: cemento, química y papel         
 
 
  
 
 
I.- DEMANDA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA           
 
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Consumo de energía eléctrica en el sector industrial: cemento, química y papel  1.1.- Introducción:  La demanda eléctrica es constantemente variable en el tiempo, lo que acarrea una dificultad a la hora de predecirla ya que depende de muchos tipos de factores. Los gestores técnicos del sistema deben anticiparse previendo cual va a ser la energía requerida por el sistema, por lo que se hace necesario un estudio de cada una de las variables que impactan en la curva de demanda para reducir la incertidumbre. En general, la demanda eléctrica de un sistema es muy dependiente de la actividad económica del país, viéndose modificada por otras variables que tienen su peso específico. Las otras variables que junto con la actividad económica, principal variable explicativa de la demanda eléctrica, se han de tener en cuenta son: Temperatura ambiente, que varía a corto plazo, debido por ejemplo al consumo que se  deriva de la utilización de equipos de climatización. Su impacto puede ser significativo, si la temperatura ambiente es muy distinta de la del año anterior.  Laboralidad, que cambia la forma de la curva aunque no hay evidencias de que la demanda crezca o decrezca a lo largo de los años. Esta variable mide el impacto del efecto calendario, festividades, puentes, etc. Su impacto no es muy significativo.  Estacionalidad, que hace que la demanda sea distinta de unos meses a otros. La forma de consumir en verano es muy distinta de la de invierno, por ejemplo. Si se filtran de la curva de la demanda estas tres componentes, la demanda resultante, demanda corregida, muestra cómo evoluciona la actividad económica del sistema en cuestión. La curva resultante se conoce como SEDE y se define como señal de actividad económica en la demanda eléctrica. La SEDE y el PIB (Producto Interior Bruto) guardan relación, aunque no siempre es constante 1 . Esta señal tiene a su vez dos componentes:  Coyuntura, que refleja cambios en la demanda derivados de ajustes de la economía a corto plazo  Tendencia, que refleja el impacto sobre la demanda eléctrica del crecimiento y transformación de sistemas productivos y de los hábitos sociales del país.                                                            1 Extraído del Proyecto INDEL, de Red Eléctrica de España
 
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Consumo de energía eléctrica en el sector industrial: cemento, química y papel  1.2.- Descripción del sistema eléctrico español El sistema eléctrico español consta de cuatro bloques bien diferenciados: Generación, transporte, distribución y comercialización. Generación:  En España, en 2010, hay instalados 96.858 MW 2 de generación que se desglosan a continuación cia Tipo de generación InstaPloatdean (MW) Régimen ordinario 63834 Hidráulica 16657 Nuclear 7716 Carbón 11359 Fuel/Gas 2860 Ciclo combinado 25242 Régimen especial 33024 Eólica 19390 Resto R.E. 13634  
Figura 1.1.- Estructura de la generación en España. Potencia instalada de cada uno de los tipos en MW y en %. Extraído del “Boletín mensual Septie mbre de 2010”de Red Eléctrica de España.  . s centrales se consideraron una opción adecuada para complementar a las centrales nucleares después de la moratoria nuclear. La energía hidráulica tiene un alto porcentaje de la potencia instalada en el país; el problema de estas centrales es que no pueden suministrar esta potencia durante mucho tiempo ya que, en algunos tipos dependen del agua embalsada. La energía eólica es un tipo de generación creciente, pero su carácter impredecible hace que su disponibilidad no esté garantizada. Transporte y distribución El transporte de energía eléctrica se realiza mediante casi 35000 km de circuito de 400 y 220 kV. La red de distribución está constituida por mas de 500.000 km de BT y AT, hasta el 132 kV. La red de transporte tiene como objetivo la transmisión de energía eléctrica por la red interconectada con el fin de suministrarla a los distribuidores o, en su caso, a los consumidores                                                   2 A 30 de septiembre de 2010. Boletín mensual Septiembre de 2010 de Red Eléctrica de España .  7