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II Seminario de Eficiencia Energética en Servicios Públicos
IMPLEMENTACIÓN DEL PLAN DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EL ACUEDUCTO METROPOLITANO DE BUCARAMANGA
USO RACIONAL DE ENERGÍA
INFRAESTRUCTURA
Tanques de Almacenamiento: 41 Plantas de Tratamiento: 4 Redes de distribución: 1.350 km Sistemas de Bombeo: 2 Distritos Hidráulicos: 32 Válvulas Reguladoras: 67 Sectores Homogéneos de Presión: 99 Cobertura servicio domiciliario: 98% Cobertura de micromedición: 100% Continuidad del servicio: 24 h
INDICADOR 2003 2011*
IANC (%) 32,15 22,81
Reposición anual de medidores 8069 12067
Reposición anual de redes (km) 10,6(20,65)2006 5,4
Fallas por rotura (Daños/km*año) 1,25(1,77)2005 0,86
No. de Ordenes atendidas por fraude 0 1404
Puntos remotos (SCADA) 0 35
Sectores homogéneos de presión 20 99
INDICADORES
4 Plantas de Tratamiento 3 Sistemas de Bombeo
1 Sede Administrativa Sistema SCADA, Otros.
amb
TOTAL 32,7 GWh
Potencia Instalada 15,72 MW Potencia Func.: 8,6 MW
Aproximadamente 9 % del Consumo de Bucaramanga
Dependencia Consumo 2011
[kWh/mes]
Bombeo Bosconia 2’547.632
Plantas de
Tratamiento 67.469
Otros 106.329
TOTAL [mes] 2’721.430
CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA [2011]
CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA [2011]
Series1; ILUMINACIÓN;
3,090%
Series1; FUERZA MOTRIZ; 94,432%
Series1; ACONDICIONAMIE
NTO TÉRMICO; 2,193% Series1; OTROS;
0,285%
7,6 MW Motores - Bombas
0,25 MW de Iluminación
0,023 MW otras aplicaciones
0,17 MW de sistemas de AA
Sistemas de Control
Equipos Eficientes Tecnologías
Productivas
Reingeniería de Procesos
Mantenimiento
Operación y Producción
Indicadores Eficiencia Energética
Gestión de Compra de
Energía
Gestión
Cambios Tecnológicos
URE
Uso Racional de Energía en el amb S.A.
UNE 216301 – IEEE: A Management System for Energy
Preliminares: Sistema de Gestión Energética
Mantenimiento
Medir
Diagnosticar
Modelar
Acciones preventivas y correctivas
1. Caracterización, Monitoreo y Diagnóstico
del sistema de distribución de la Estación de Bombeo Bosconia.
2. MDL: Minicentral Hidroeléctrica La Flora [1 MVA].
3. Automatización sistemas de iluminación Sede Administrativa.
4. Campañas de ahorro y cambio de sistemas de iluminación.
PLAN DE EFICIENCIA ENERGÉTICA
PLAN DE EFICIENCIA ENERGÉTICA
1. Caracterización, Monitoreo y Diagnóstico del sistema de distribución de la Estación de Bombeo Bosconia.
TIBB - SULZER
4 Bombas Horizontales de 700 l/s
Altura dinámica 397 m
4 Motores Asíncronos, rotor Jaula de Ardilla, 5000 HP, 1790 rpm, 4160 V, 597 A.
Paneles de control y servicios auxiliares.
Sistema lógica programable.
Consumo: 30,60 kWh/año
Costo: $ 6.566’682.708/año
Bombeo: 22’700.000 m3 /año
Subestación Eléctrica 115/4,16 kV
Potencia Instalada: 24 MVA
ESTACIÓN DE BOMBEO BOSCONIA
Estación de Bombeo Bosconia
8500
21002100
850078507850
26002600
Ba
rra
je tu
bu
lar
de
alu
min
io
Ø 6
3/5
5 m
m
Johanjaro
To
da
s la
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tra
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n m
ilím
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os
¿Costo Factura vs URE?
DISMINUCIÓN [ $/kWh ]
Banco de Capacitores
Comercializ.
Nivel de Tensión
Se puede lograr bajar el costo en la facturación, pero no significa una mejora en la eficiencia energética.
Sólo se puede realizar una
vez, y esto no lo hace sostenible, ni necesariamente eficiente. A veces inseguro.
Si el contrato de energía estuviese sujeto a la Bolsa de Energía, el amb habría cancelado un excedente de $ 75’436.980 respecto con el contrato a precio Fijo vigente.
Cambio Comercializador [2008]
¿Instalación Banco de Condensadores?
No pago de Reactiva $ 150 M
MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES
DE POTENCIA
URE: Estación de Bombeo Bosconia
Calidad Potencia S/E
Modelado Equipos
Eléctricos
Análisis de Eficiencia
Revisión de los SPT
Estudio de sistema de Iluminación
Caracterización Energética
PARÁMETRO EQUIPO NORMA VALOR
NORMA
VALOR
MEDIDO
RESISTENCIA DE AISLAMIENTO
Motores
ANSI-IEEE 43-2000 > 100 MΩ 353,5 MΩ
(mínimo)
HVF (FACTOR ARMÓNICO DE
TENSIÓN) NEMA MG1-1993/IEC 60034-26 ≤ 3 %
2,008 %
(máximo)
THD (DISTORSIÓN ARMÓNICA
TOTAL) CREG 024 de 2005 ≤ 5 %
1,981 7 %
(máxima)
DESBALANCE DE TENSIÓN IEC 60034-17/NEMA MG1-1993 < 2 % 1,3%
(máximo)
DESBALANCE DE CORRIENTE Adaptación IEC 60034-17/NEMA
MG1-1993 < 5 %
3,2%
(máximo)
DISTORSIÓN ARMÓNICA DE
CORRIENTE
Std IEEE 519-1992 (armónicos 5 y
7) < 4 %
2,213 3%
(máxima)
Std IEEE 519-1992 (armónicos 11 y
13) < 2 %
0,2310 %
(máxima)
DESVIACIÓN ESTACIONARIA DE
TENSIÓN
Transformadores
CREG 024 de 2005 < 10 % 6,190 6 %
(máxima)
THD CREG 024 de 2005 < 2,5 % 1,645 9 %
(máxima)
RELACIÓN Vab2/Vab1 CREG 024 de 2005 < 3 % 0,844 8 %
(máxima)
DESBALANCE DE CORRIENTE Banco de
condensadores
Adaptación IEC 60034-17/NEMA
MG1-1993 < 5 %
1,105 0 %
(máximo)
THD CREG 024 de 2005 ≤ 5 % 1,178 6 %
(máxima)
2
0
1
2
3
4
0 1 3 4 5 6 7 -4
-3
-2
-1
t
iq(t
)
CALIDAD DE LA POTENCIA: Medición
APPLUS NORCONTROL – ANDESCO Toma de decisiones. Aplazar Inversión
Modelamiento de Equipos
Transformadores de Potencia
Autotransformadores
Motores de 5000 HP
Bancos de Condensadores
Conductores. Acometidas de Alta y Baja Tensión
IEEE 112-2004: “Standard Test Procedure for Polyphase Induction Motors”
Modelamiento de Equipos
Tubería de Impulsión
Válvula de guarda
Cheque 7A
Válvula de control automático 9A
Tablero Local de
comando de la válvula
Juanta de dilatación 18-2A
Tablero local de control
Motor 2A
Válvula de entrada
de agua 108-A
Manómetro
Central Lubricación
Manómetro de
Impulsión PI-24
Reducción 18-IA
Termómetro TE-40
Grifos Ventilación
Captor Vibraciones
1A Bomba
Válvula de entrada
de agua 109-ABrida 16-3A
Yee 16-4A
Manómetro de Aspiración PI-23
Válvula de Aspiración 5A
Rueda de Maniobra
Boquerel
Pasamuro
Johanjaro
Modelamiento de Equipos
Error porcentual en potencia activa
Operaciones Modelos
Tres motores Dos motores Promedio
Operación Morrorico -3,9587 0,0430 -2,1224
Operación 75% Morrorico -0,7280 3,4084 1,1701
Operación 50% Morrorico -2,3736 1,6941 -0,5070
Operación 25% Morrorico -3,9297 0,0732 -2,0928
Operación Estadio 0,0802 4,2502 1,9937
ERRORES QUE EN NINGÚN CASO
SUPERAN EL 4,3 %
Análisis de Eficiencia
ANÁLISIS DE EFICIENCIA [Julio 2008]
Eficiencia [%]; UNIDAD 1;
73,466%
Eficiencia [%]; UNIDAD 2;
73,480%
Eficiencia [%]; UNIDAD 3;
69,293%
Eficiencia [%]; UNIDAD 4;
66,227%
1,342
Consumo Motor [kWh/m3];
UNIDAD 2; 1,331
Consumo Motor [kWh/m3];
UNIDAD 3; 1,3946
Consumo Motor [kWh/m3];
UNIDAD 4; 1,342 Eficiencia [%]
Consumo Motor[kWh/m3]
ACCIONES REALIZADAS
Diagnóstico predictivos, termografía, vibraciones y ultrasonido en las unidades 3 y 4. Cambio de acometidas eléctricas.
Evaluación y medición del sistema de Puesta a Tierra. Mantenimiento sobre los transformadores de potencia. Mantenimiento sobre los motores de las unidades 1 y 3. Programación de mantenimiento sobre Unidad 4. Cambio de acometida de media tensión sobre la Unidad N° 3. Reposición de material aislante en interruptores de media
tensión. Revisión del sistema de iluminación (12 kW instalados)
ANÁLISIS DE EFICIENCIA [ Abril 2011]
Eficiencia [%]; UNIDAD 1;
78,3%
Eficiencia [%]; UNIDAD 2;
79,1%
Eficiencia [%]; UNIDAD 3; 0,0%
Eficiencia [%]; UNIDAD 4;
76,4%
Consumo [kWh/m3]; UNIDAD
1; 1,2730
Consumo [kWh/m3]; UNIDAD
2; 1,2607
Consumo [kWh/m3]; UNIDAD
3; 0
Consumo [kWh/m3]; UNIDAD
4; 1,2930
Eficiencia [%]
Consumo[kWh/m3]
RESULTADOS OBTENIDOS C
on
su
mo
de
En
erg
ía [
kW
h/m
3]
2008: 1,3986 kWh/ m3
2009: 1,3471 kWh/ m3
2010: 1,3217 kWh/ m3
2011: 1,2822 kWh/ m3
CONCLUSIONES: Bombeo Bosconia
Con una inversión mínima, el modelo matemático mostró que era necesario realizar un cambio sobre el papel de los transformadores lo cual aumenta la vida útil de las máquinas y el amb dejo de cancelar aproximadamente $ 52 Millones anuales por pago de energía reactiva.
Aunque no es URE, el cambio de comercializador le trajo
ventajas al amb ya que dejo de pagar aproximadamente $ 75 millones de pesos al año [2008].
Se obtuvieron las funciones de energía para los diferentes
puntos de OPERACIÓN de cada una de las unidades de bombeo.
En promedio se dejó de consumir mensualmente (2008 vs
2011) 220.199 kWh mensuales (Aproximadamente el ahorro corresponde a un mes de bombeo).
La conceptualización técnica obtenida con la caracterización del bombeo Bosconia es útil para el desarrollo e implementación de un sistema de gestión energética (Energy Management System).
Los planes de mantenimiento obedecen no sólo a la
disponibilidad del servicio, sino también contemplan criterios de optimización energética y productiva.
Es muy importante tener en cuenta que el primer paso para
resolver un problema es hacer un buen diagnóstico del mismo. Resulta fundamental para el establecimiento de indicadores
energéticos una buena instrumentación y software que permitan detectar y cuantificar el problema detectado e implementar una solución correcta.
CONCLUSIONES: Bombeo Bosconia
PLAN DE EFICIENCIA ENERGÉTICA
2. Minicentral Hidroeléctrica La Flora [950 kVA]
Aprovechamiento Hidroeléctrico de la conducción del río Tona
Disponibilidad Recurso Hídrico 700 < Q < 1400 [ l/s ]
Cabeza de agua disponible: 70 m
Proximidad con la carga: 1.5 km (Bajo costo de transmisión)
Disponibilidad predios del proyecto
Calidad del agua: Libre de arenas y excelentes características fisicoquímicas
MINI CENTRAL
HIDROELÉCTRICA (670 kW, 818 kVA)
Suministrar energía Eléctrica a la Planta La Flora, Planta Envasadora, Planta Morrorico, Parque del Agua y Sede Administrativa.(60 % Generada)
Respaldo en el suministro por parte de la ESSA S.A. ESP.
Excedente: exportada y negociada bajo las condiciones del mercado de energía.
MINICENTRAL HIDROELÉCTRICA LA FLORA
DESCRIPCIÓN UNIDAD
CAUDAL l/s/ft3/s 670 23.66 670 23.66
ALTURA m/feet 70.34 230.77 70.34 230.77
ALTURA NETA m/feet 65.56 215.09 65.56 215.09
PARAMETRO m 1553 632 2334 950
VELOCIDAD ESPECIFICA (Ns) m. RPM 192 43 288 65
EFICIENCIA TOTAL DEL SALTO n 0.85 0.85
POTENCIA CV/HP 498 491 498 491
POTENCIA KW 366 366
VELOCIDAD DE GIRO RUEDA RPM 1,604 1,602 2,410 2,408
PARES DE POLOS CALCULADOS # 2.2 1.5
PARES DE POLOS AJUSTADOS N° 3.0 2.0
VELOCIDAD DE LA RUEDA RPM 1,200 1,800
VELOCIDAD ESPECIFICA AJUSTADA Ns 144 32 215 48
RESULTADOS
DIMENSIONES DE LA TURBINA TIPO FRANCIS
MINICENTRAL HIDROELÉCTRICA LA FLORA Aspectos Técnicos
POTENCIA CALCULADA UNIDAD CANTIDAD
POTENCIA ESTIMADA POR UNIDAD kW 380
POTENCIA ESTIMADA POR DOS UNIDADES kW 760
POTENCIA APARENTE KVA 950
Tubería de Carga Casa de Máquinas Generación Eléctrica Transmisión y Distribución
de Energía Eléctrica
MINICENTRAL HIDROELÉCTRICA LA FLORA Características Generales
RÍO
ECOSISTEMA
CAPTACIÓN
CONDUCCIÓN
TANQUE
TUBERÍA DE CARGA
CASA DE MÁQUINAS
CANAL DE DESCARGA
SUBESTACIÓN
LINEA DE TRANSMISIÓN
G Generador Eléctrico
670 kVA
Transformador Tridevanado 800 kVA
Línea Transmisión 34,5 kV
34,5 kV 13,2 kV
Acometida actual 34,5 kV (ESSA S.A.)
Acometida actual 13,2 kV (ESSA S.A.)
PLANTA LA FLORA PLANTA ENVASADORA
PARQUE DEL AGUA SEDE ADMINISTRATIVA
PLANTA MORRORICO
MINICENTRAL HIDROELÉCTRICA LA FLORA Diagrama Unifilar Eléctrico
Construcción Linea 34,5 kV Aérea (1,5 km)
Empalme subterráneo Línea
13,2 kV Excedente de Energía No pago por concepto de
transmisión, distribución, comercialización y generación.
•Se tienen los dos componentes principales para crear una generación hidroeléctrica cuales son: Un Caudal
y Una cabeza de agua constante.
•Se tiene un corredor de servidumbre propio de la empresa.
•La conducción actual en los últimos setecientos metros tiene tuberías de acero que ya cumplieron la “vida
útil”.
•La Minicentral Hidroeléctrica La Flora permitirá una confiabilidad mayor tanto para el suministro de agua
como para el suministro de energía así:
–Para el suministro de agua se tendría la actual conducción como de respaldo o by-pass en caso de
alguna falla o mantenimiento de la tubería de carga.
–Para el suministro de energía se tendría el respaldo de la energía de la ESSA, en caso de alguna salida
de operación de la minicentral.
•La ingeniería inicial del proyecto encontró la solución adecuada y económica a cada uno de los
componentes de la minicentral y definió su viabilidad en cada uno de los aspectos técnicos como son:
Topografía, geología, geotecnia, hidráulica electromecánica, transmisión de energía e interconectividad.
Según los estudios de factibilidad de ingeniería, El proyecto de la
Minicentral de Generación La Flora (MCH) es viable.
MINICENTRAL HIDROELÉCTRICA LA FLORA Observaciones