MEJORES PRÁCTICAS PARA EL
AHORRO DE ENERGÍA EN LA
INDUSTRIA
Con la Eficiencia Energética no
solo se logra un mejor flujo de
Caja, también se ayuda al Medio
Ambiente.
Jorge E. Balaguera I.E.
PRESENTADO por:
CENTRALES ELÉCTRICAS
del NORTE de SANTANDER S.A. E.S.P.
RESEARCH & SERVICES Ltda.
Consultor Industrial
ANTECEDENTES
El consumo energético mundial es de
82.000.000 barriles de petróleo
2.000.000.000 pies cúbicos de gas
12.000.000 Toneladas de Carbón
cada 24 horas.
Para los próximos 20 años el consumo
de energía se incrementará en un 40%,
estima la Agencia Internacional de
Energía-AIE,
Esto nos obliga a tomar “medidas
especiales” para estimular el Uso
Eficiente de las Energías.
ANTECEDENTES
Con base en esta situación en Colombia
se tienen entre otras las siguientes
acciones:
Resolución 18-0919 de Jun-2010
Al 2015 el país debe hacer un ahorro
energético del 14,8% a la fecha.
8,66% sector Residencial
3,43% sector industrial
2,66% sector comercial, público y otros.
Adicional se ha adoptado la ISO50001
como guía para un Sistema de Gestión
Integral de Energía.
CONTENIDO
Introducción:
Conceptos generales
Primera parte:
Gestión administrativa para
manejo eficiente de la energía.
Segunda parte:
un
Gestión operativa para un manejo
eficiente de la energía.
Introducción :
Conceptos Generales.
El ahorro de energía debe ser un
proceso continuo que implica:
MEDICIÓN de insumos y productos.
EVALUACIÓN y valoración de las
condiciones actuales.
IMPLEMENTACIÓN de ideas propuestas
ANÁLISIS  de nuevos resultados,
comparados contra las condiciones
iniciales (mejoramiento)
Este proceso implica:
DECISIONES ADMINISTRATIVAS por las
implicaciones en el proceso.
EQUIPO DE TRABAJO, debe involucrar
los diferentes niveles de la empresa.
EVALUACIÓN de metas, inversiones y
ahorros a lograr.
DEFINICIÓN de prioridades.
IMPLEMENTACIÓN
de
actividades,
tiempo, recursos y personal.
El proceso de E.E. tiene dos elementos
fundamentales:
1.INDICADORES ENERGÉTICOS como la
herramienta de carácter gerencial que
permite el seguimiento y control a los
resultados del proceso de mejora.
2.CARACTERIZACIÓN ENERGÉTICA es la
medición ejecutada sobre los equipos
para saber cuanta energía se consume
y cuál es el grado de eficiencia en ese
consumo.
Indicadores de consumo energético
El indicador de consumo permite
medir el costo energético de la
producción
Los indicadores energéticos más
usuales son:
CONSUMO FIJO, es aquel que no está
dependiendo de la producción.
CONSUMO VARIABLE, es aquel que si
depende de la producción.
CONSUMO ESPECÍFICO, es la relación
entre el consumo de un insumo
energético contra la producción que
éste origina
El consumo específico se puede
aplicar a cada sección productiva de
la empresa, de tal forma que se realice
un mejor análisis a cada situación.
 Se debe detallar el seguimiento a los
procesos o equipos que tienen una
Mayor intensidad energética.
CONSUMO ESPECIFICO
C E
CE=
CONSUMO ENERGETICO
----------------------------------------UNIDAD DE PRODUCCION
CE
mínima
Producción
Optima
Producción
Indicadores de consumo energético
INDICADOR DE CONTROL debe ser
medible fácilmente y representar una
relación directa y dependiente entre dos
parámetros.
INDICE DE CONSUMO permite una
relación exacta entre unidades de energía
y unidades de producción.
INDICE DE GASTO ENERGETICO relación
entre el costo del consumo de energía
contra el total de gastos de la empresa.
HERRAMIENTAS
1. DIAGRAMA DE DISPERSIÓN:
• Presenta relación entre dos variables
• Precisa si el indicador es válido o no.
• Permite generar nuevos indicadores.
• Identifica la influencia de los factores
sobre los consumos energéticos.
2. GRÁFICO DE CONTROL:
Permite evaluar la estabilidad de un
proceso, tiene limites superior e inferior.
3. GRÁFICO ENERGÍA / PRODUCCIÓN
Permite establecer una relación
entre el consumo de energía y la
producción; de igual forma debe
permitir la identificación de aquella
energía NO asociada a la producción,
debe permitir separar la energía
consumida por producción.
Gráfico consumo / Producción, permite
analizar un comportamiento.
Gráfico consumo / Producción, permite
analizar un comportamiento.
519 Kw/T
602 Kw/T
533 Kw/T
753 Kw/T
658 Kw/T
Primera Parte :
Gestión administrativa
para un manejo
eficiente de la energía.
No muchas veces en el manejo de
los diferentes eventos productivos
se realiza Gestión de la Energía
consumida, esto debido a que no es
costumbre en nuestro medio.
Pero al realizar este tipo de Gestión,
se logra tener plena consciencia de
la magnitud del consumo y de la
forma como se utiliza esta energía.
Esta nueva visión lleva a relacionar
un consumo energético con una
producción lograda.
“La energía es un elemento fundamental para
las operaciones de una empresa y puede
representar un costo muy importante para las
mismas, independientemente de su actividad.
Se puede tener una idea, al considerar el uso de
la energía dentro de la cadena de suministro de
una empresa, desde las materias primas hasta
el reciclaje.”
(ISO 50001)
La optimización en el uso de los
recursos ENERGÉTICOS involucra el
consumo de insumos, su demanda,
su disponibilidad y la adaptabilidad
de los mismos.
Para llevar a cabo un programa de
EFICIENCIA, se debe entender que
este es continuo, que se debe medir
permanentemente y que implica un
ciclo de mejoramiento.
La energía más económica es la que
no se consume, para ello se define el
esquema de Eficiencia Energética de
una empresa en cuatro (4) factores.
Es importante tener identificadas
las condiciones actuales o iniciales
y la “causa raíz” que permitirá
obtener ahorros en el uso de los
diferentes energéticos.
Es igualmente importante poder
definir unos “indicadores” de fácil
medición para poder cuantificar los
diferentes logros.
Las diferentes acciones para la
optimización en el consumo de la
energía no deben afectar el proceso
productivo y las mismas se deben
proyectar consecuentemente:
•
•
•
•
•
Cambio de cultura en el personal
Uso de fuentes naturales.
Uso de nuevas tecnologías.
Cambio en los procesos.
Uso de tecnología fuerte.
El proceso de mejora para lograr
“ahorro de energía” debe identificar:
• Las nuevas condiciones operativas
a las cuales se quiere llegar.
• El tiempo en el cual se quiere
lograr resultados.
• Evaluar los ahorros a lograr.
• Estimar las inversiones
• Estimar el tiempo de recuperación.
El proceso inicial implica el uso de
una base de datos de por lo menos
24 meses de información de cada
día, donde se encuentre producción
y el consumo de los diferentes
energéticos relacionados.
El manejo estadístico de esta
información permite identificar la
Gestión Energética en el sistema
productivo.
Esta información genera un gráfico
de Energía (E) v/s Producción (P).
En el eje Y se ubica la Energía y en
el eje X se ubica la Producción.
Utilizando el método de los mínimos
cuadrados se puede determinar el
coeficiente de correlación entre las
dos variables.
E = mP + Eo
Donde,
E = Consumo de energía del periodo.
P = Producción asociada al periodo.
m = Pendiente de la recta.
Eo = Intercepto de la recta con eje Y
Esto significa la energía NO asociada
con la producción.
mP = Energía SI relacionada con la
producción.
1
2
4
3
Información inicial sin filtrar
Kw-h-día
Ton
Primer filtro, estudia y elimina CEROS
Se definen límites en el proceso
Se define Línea Base de Energía
¿Qué es la línea base?
Es un indicador que determina el
consumo energético actual. Es el
referente contra el cual se harán las
comparaciones de las mediciones
futuras.
Es una variable que determina el
consumo específico de energía de la
instalación evaluada.
Se puede definir una Línea base por
proceso o producto.
Análisis de las situaciones
Inicial  y = 2,8046x (Kw/h/d)
Final  y = 1,5606x + 2163,7 (Kw/h/d)
Esto proyecta un beneficio económico
2,8046 – 1,5606 = 1,244 Kw/Ton
Disminución de costos > $395,93/Ton
La UPME define en 2010 la “Línea
Base” en proyectos MDL con 0,2917
Kg de CO2 / kWh generado.
Por esta razón para esta empresa, se
tiene que puede disminuir su nivel de
contaminación en
1,244 Kw/Ton * 0,2917 Kg/Kw =
0,3629 Kg de CO2/Ton
En el análisis estadístico se acepta
una desviación, la cual se conoce
como “Desviación de Consumo-DC”.
Esta DC, determina la variación del
consumo
energético
planificado
respecto al consumo real y sus
causas, considerado en el mismo
período productivo.
DC = Cp – Cr = ICp ( Pp – Pr) + Pr ( ICp – ICr )
Donde:
Cp
= consumo planificado
Cr
= consumo real
ICp , Icr = Índice de consumo planificado y real
Pp , Pr = Producción planificada y real
ICp(Pp–Pr) = Define la variación por cambios en
la producción.
Pr(Icp–Icr) = Define la variación por cambios en
la eficiencia.
MANTENIMIENTO CENTRADO EN LA
EFICIENCIA ENERGÉTICA
Un correcto y eficiente mantenimiento
debe mantener el consumo de energía
dentro de un límite “razonable” hasta que
termine la vida útil de los equipos.
Un reemplazo oportuno de un equipo por
uno nuevo, más eficiente en el diseño
energético, ayuda a optimizar el consumo
de energía permitiendo al sistema
sostener su estándar de Eficiencia
Energética.
Existen cinco dimensiones para elaborar
un correcto Programa de Mantenimiento
dirigido a la Eficiencia Energética.
(OMETA)
1.
2.
3.
4.
5.
OPERATION
MAINTENANCE
ENGINEERING
TRAINING
ADMINISTRATION
Operación.
Mantenimiento.
Ingeniería.
Entrenamiento.
Administración.
OBJETIVOS DEL MANTENIMIENTO CENTRADO
EN LA EFICIENCIA ENERGÉTICA - EECM
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Reducción de costos energéticos.
Aumento de la confiabilidad energética.
Predicción de fallas funcionales simples.
Minimización de costos de mantenimiento.
Minimización de emisiones de GEI
Mejora del control y conocimiento de los
procesos y equipos.
Segunda Parte:
Gestión operativa para
un manejo eficiente de
la energía.
Se analizarán desde la óptica de E.E.
Los sistemas más incidentes en los
procesos industriales:







Sistema Eléctricos.
Sistemas mecánicos.
Sistemas térmicos.
Sistemas de aire comprimido.
Sistemas de refrigeración.
Sistemas de ventilación.
sistemas de iluminación.
SISTEMAS ELÉCTRICOS:
Para poder identificar como eficiente un
sistema eléctrico de potencia, se debe
hacer seguimiento al comportamiento de
los siguientes elementos:
 Cargabilidad en los transformadores.
 Coordinación de protecciones.
 Buen Sistema de Puesta a tierra.
 Balance del sistema de potencia.
 Control sobre la Regulación de voltajes
en los diferentes alimentadores.
 Calidad del sistema de Potencia.
Cargabilidad en los transformadores.
COORDINACIÓN
DE
PROTECCIONES.
Red de alimentación a
media Tensión:
13.200 voltios.
Medición en media
Tensión a 13.200 voltios.
PROTECCIONES.
Transformador de 13200
voltios a 440 voltios.
Carga en baja Tensión, a
440 voltios.
Buen Sistema de Puesta a tierra.
•La característica transitoria de una descarga atmosférica o
falla a tierra, son fenómenos transitorios.
•El CHOQUE TÉRMICO (kt = dDT/dt), y el CHOQUE
MECÁNICO (kv = dv/dt) son fenómenos ineludibles por la
magnitud de la corriente que se presentan en una descarga
en KA en tiempos cortos (microsegundos).
•El CHOQUE ELÉCTRICO (L.di/dt), obliga a la energía a
cambiar su forma pasando de alta corriente-bajo voltaje a
alto voltaje-baja corriente, ésto causa los siniestros.
El terreno no tiene capacidad de dar balance natural a la
energía potencial para convertirla en calor, dado su altísimo
incremento de temperatura con respecto al tiempo (dT/dt).
Lo que NO debe ser
Como SI
debe ser
Balance del sistema de potencia.
La norma americana IEEE 1159, recomienda un límite de
2% de desbalance entre líneas, su cálculo "aproximado" se
logra de la siguiente forma:
% de Desbalance =
(Max _ Desviación (D1, D2, D3) / Promedio)*100%
Promedio = (V1+V2+V3)/3
D1=Abs. (Promedio - V1)
D2=Abs. (Promedio - V2)
D3=Abs. (Promedio - V3)
La asimetría de tensiones, se conoce como el desequilibrio
de tensiones. Un sistema trifásico está equilibrado cuando
lo constituye tres señales sinusoidales de igual amplitud y
desfase de 120°.
Balance del sistema de potencia.
Desbalance de voltaje, produce para
sistemas polifásicos, dificultades en las
corrientes.
Las corrientes desbalanceadas origina
pulsaciones del Par motor; vibraciones;
pérdida de eficiencia; incremento de
temperatura.
Un desbalance de solo 3,5% puede
incrementar las pérdidas en un 20%
Desbalances superiores al 5% son ya
problemas mayores según.
Fuente NEMA MGI1-14.35
Regulación de voltajes en los
diferentes alimentadores.
Factor de carga = Demanda media / D. Máxima =
(Pot.medida.KW/0,746) / (Pot.nomin.HP/ŋ nominal)
El Factor de Carga define la eficiencia
operativa de un motor y el F de P de
funcionamiento del mismo .
Un motor con Fc. menor del 50% no
es aconsejable utilizar.
 Motores de Alta Efic. son 20% más
costosos pero 5% más eficientes y
con buen Mtto, pueden durar 10 años.
Veamos un ejemplo de F.C.
Un motor de 20 HP, tiene los siguientes
datos de placa:
Ŋ = 85%
In = 54 amperios
Vn = 220 voltios
Potencia de la red =220*1,732*32,8*0,81
= 10,12 Kw.
F.C. = (10,12/0,746) / (20/0,85) = 57,6%
Efectos de la variación del
voltaje en Motores Eléctricos
PARÁMETRO
VOLTAJE + 10 %
VOLTAJE - 10%
TORQUE
INCREMENTA 20 %
DISMINUYE 2 %
EFICIENCIA
INCREMENTA 1 %
DISMINUYE 2 %
FACTOR DE
POTENCIA
DISMINUYE 3 %
INCREMENTA 2 %
CORRIENTE DE
ARRANQUE
INCREMENTA 10 %
DISMINUYE 10 %
CORRIENTE A PLENA
CARGA
DISMINUYE 7 %
INCREMENTA 10 %
TEMPERATURA
DISMINUYE 4 %
INCREMENTA 7 %
Calidad del sistema de Potencia.
El caso de armónicas es originado por
sistemas electrónicos de control que
origina desperfectos en el sistema de
energía
Sistemas mecánicos.
POTENCIA PARA ACCIONAMIENTO DE TRASLACIÓN
P = (F x w x v) / (2 x 9,550 x  )
P = potencia en KW
F = Peso total en N
w = perdidas - 0,007 cojinetes de rodillo 0,020 cojinetes de fricción
v = velocidad de traslación m / minuto
 = rendimiento mecánico
Sistemas de Bombeo
H = hd + hs + fd + fs +( V.V / 2.g )
hd
hs
fd
fs
V.V/2g
= cabeza de descarga estática
= cabeza de succión
= perdidas por fricción en tuberías de descarga
= perdidas por fricción en tuberías de succión
= cabeza por velocidad del líquido
POTENCIA PARA UN BOMBA
P= Qxdxh/
P = potencia en KW
Q = caudal en m3/sgd.
d = peso específico N/m3
h = elevación del líquido en metros
 = rendimiento mecánico
Sistemas térmicos.
Sistemas térmicos.
Sistemas térmicos.
El ahorro de combustible obtenido con
una buena regulación de la combustión
puede aportar un 5 a 7 % de ahorro en
consumo de combustible.
Las pérdidas de calor sobre las
paredes pueden aportar un ahorro del
1 al 2 % del combustible.
Si la temperatura de los gases de
chimenea supera los 230°C, puede ser
por un deficiente intercambio de calor
en el interior de la caldera.
Sistemas térmicos.
El límite por debajo del cual no es
beneficioso enfriar los gases, está en
los 170°C, ya que se puede originar
corrosión en los conductos por la
condensación de ácido sulfúrico.
A esta temperatura se le denomina
temperatura de rocío.
Esta restricción no es aplicable en
combustibles con bajo contenido en
azufre, tales como gas natural o
gases licuados del petróleo (GLP).
Sistemas de aire comprimido.
MANTENIMIENTO AL SISTEMA
CENTRADO EN LA EFICIENCIA
MOTOR
COMPRESOR
CONSUMO
CAPACIDAD
ALMACENAMIENTO
PRODUCCIÓN
CONSUMO
Sistemas de aire comprimido.
•Cada 4º C de incremento de temperatura del aire
aspirado se incrementa el consumo de energía
en un 1% para el mismo caudal
•Cada 3º C de disminución en la temperatura del
aire aspirado origina un beneficio de un 1 % para
el mismo caudal
•El aire aspirado se debe tomar de un medio
abierto no cerrado
•Reducir 1 psig en la presión de descarga a 60
HP representa disminuir 1 Kwh de consumo.
•Se considera pequeño un compresor de menos
de 30 HP y grande a uno mayor a esta capacidad.
Sistemas de aire comprimido.
•Los puntos de fugas mas frecuentes son:
 Juntas de tuberías y mangueras
 conectores rápidos
 Herramientas neumáticas
•Evitar reducciones de alta relación en
los diámetros de tuberías
•Las salidas de la línea principal deben
ser siempre de arriba hacia abajo
•La velocidad en línea principal debe ser
entre 6 y 10 m/s. y en las secundarias,
máximo de 15 m/s., para mangueras se
admite hasta 30 m/s.
Sistemas de refrigeración.
EFICIENCIA
EN LA FUENTE
SEER / COP
FLUJO DE AIRE
Y CONFORT
MANTENIMIENTO
Y EFICIENCIA
FUGAS
Objetivos de la Ventilación & Aire Acondicionado
• PROMOCION DE LA SALUD  Mejora del aire
interno, eliminando toxinas, CO2 y sustancias
nocivas
• PROMOCION DE CONFORT  Temperaturas
promedio de 23°C y Humedad relativa de 60%
Se puede hablar de:
Mezcla, Cambio, Acondicionamiento de aire.
Manejando creativamente estos conceptos se
puede lograr ahorros significativos
Un sistema de Ventilación & Aire Acondicionado
se puede hacer más eficiente si:
 Se tiene presente el concepto del servicio.
 Se combina y maneja eficientemente efectos de
temperatura y velocidad de aire. Tipo de ductos.
 Se usa racionalmente el sistema. Eficiencia del
equipo.
 Se tiene presente el concepto de conservación
de la energía.
 Se utiliza estrategias lógicas de operación.
 Se efectúa un Mtto., Eficiencia del sistema.
Sistemas de ventilación.
Aspectos de Eficiencia
Tipo Axial
Tipo Centrífugo
POTENCIA PARA UN VENTILADOR
P = (Q x p x 981) / (1,000 x  )
P = potencia en KW.
Q = Caudal en mts.3 / sgdo.
p = presión en mm c.d.a (columna de agua)
 = rendimiento mecánico
Sistemas de iluminación.
Una fuente Luminosa, consume una
potencia eléctrica (vatios).
Produce un flujo medido en lúmenes.
Este flujo luminoso incide sobre una
superficie originando un nivel de
iluminación o Luminancia, medido en
Luxes.
Eficiencia de la Fuente se mide en:
Lúmenes / vatios
Sistemas de iluminación.
Una forma de medir la Eficiencia en el
sistema de iluminación de da por la,
Densidad de Potencia eléctrica de
alumbrado (vatios/metro cuadrado)-DPEA
AREA
DPEA
AREA
DPEA
CORREDOR
3,53
OFICINA
12,3
ESCALERAS
5,85
ESTUDIO
18,6
BODEGAS
5,6
BAÑO
4,1
REFLEXIONES
¿En su empresa SE CONOCE cuál es la
línea base energética?
¿Cuál es la cantidad de energía NO
asociada a la producción?
¿Cuál es la cantidad de energía SI
dependiente de la producción?
¿Cuál es el potencial de ahorro en cada
una de estas energías?
¿Cuál es el potencial de ahorro en los
PROCESOS?
¿Cuál es el potencial de ahorro en los
EQUIPOS?
REFLEXIONES
¿En su empresa SE CONOCE cuanto se
puede ahorrar en la factura de energía?
¿Cuánto se puede ahorrar sin hacer
inversión?
¿Cuánto se puede ahorrar con inversión
recuperable a SEIS (6) meses?
¿Cuánto necesita invertir para lograr
ahorros significativos y cuál su tiempo
de recuperación?
¿Cuántos Kgr. de CO2 dejaría de emitir
al realizar estas mejoras?
GRACIAS POR
SU ATENCIÓN
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