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MEJORES PRCTICAS PARA EL AHORRO DE ENERGA EN LA INDUSTRIACon la Eficiencia Energtica no solo se logra un mejor flujo de Caja, tambin se ayuda al Medio Ambiente.Jorge E. Balaguera I.E.

PRESENTADO por:

CENTRALES ELCTRICAS del NORTE de SANTANDER S.A. E.S.P.

RESEARCH & SERVICES Ltda.Consultor Industrial

ANTECEDENTES El consumo energtico mundial es de 82.000.000 barriles de petrleo2.000.000.000 pies cbicos de gas 12.000.000 Toneladas de Carbncada 24 horas.Para los prximos 20 aos el consumo de energa se incrementar en un 40%, estima la Agencia Internacional de Energa-AIE, Esto nos obliga a tomar medidas especiales para estimular el Uso Eficiente de las Energas.ANTECEDENTES Con base en esta situacin en Colombia se tienen entre otras las siguientes acciones:Resolucin 18-0919 de Jun-2010Al 2015 el pas debe hacer un ahorro energtico del 14,8% a la fecha.8,66% sector Residencial3,43% sector industrial2,66% sector comercial, pblico y otros.Adicional se ha adoptado la ISO50001 como gua para un Sistema de Gestin Integral de Energa.CONTENIDO Introduccin:Conceptos generales Primera parte:Gestin administrativa para un manejo eficiente de la energa. Segunda parte:Gestin operativa para un manejo eficiente de la energa.Introduccin :Conceptos Generales.El ahorro de energa debe ser un proceso continuo que implica:MEDICIN de insumos y productos.EVALUACIN y valoracin de las condiciones actuales.IMPLEMENTACIN de ideas propuestasANLISIS 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.EVALUACIN de metas, inversiones y ahorros a lograr.DEFINICIN de prioridades.IMPLEMENTACIN de actividades, tiempo, recursos y personal.El proceso de E.E. tiene dos elementos fundamentales:INDICADORES ENERGTICOS como la herramienta de carcter gerencial que permite el seguimiento y control a los resultados del proceso de mejora.CARACTERIZACIN ENERGTICA es la medicin ejecutada sobre los equipos para saber cuanta energa se consume y cul es el grado de eficiencia en ese consumo.9Indicadores de consumo energtico El indicador de consumo permite medir el costo energtico de la produccin Los indicadores energticos ms usuales son: CONSUMO FIJO, es aquel que no est dependiendo de la produccin. CONSUMO VARIABLE, es aquel que si depende de la produccin.CONSUMO ESPECFICO, es la relacin entre el consumo de un insumo energtico contra la produccin que ste origina El consumo especfico se puede aplicar a cada seccin productiva de la empresa, de tal forma que se realice un mejor anlisis a cada situacin. Se debe detallar el seguimiento a los procesos o equipos que tienen una Mayor intensidad energtica. C E

CONSUMO ENERGETICOC E = ----------------------------------------- UNIDAD DE PRODUCCION

C E mnima

Produccin Produccin OptimaCONSUMO ESPECIFICOIndicadores de consumo energticoINDICADOR DE CONTROL debe ser medible fcilmente y representar una relacin directa y dependiente entre dos parmetros.INDICE DE CONSUMO permite una relacin exacta entre unidades de energa y unidades de produccin.INDICE DE GASTO ENERGETICO relacin entre el costo del consumo de energa contra el total de gastos de la empresa.HERRAMIENTAS 1. DIAGRAMA DE DISPERSIN: Presenta relacin entre dos variables Precisa si el indicador es vlido o no. Permite generar nuevos indicadores. Identifica la influencia de los factores sobre los consumos energticos.

2. GRFICO DE CONTROL:Permite evaluar la estabilidad de un proceso, tiene limites superior e inferior.3. GRFICO ENERGA / PRODUCCIN

Permite establecer una relacin entre el consumo de energa y la produccin; de igual forma debe permitir la identificacin de aquella energa NO asociada a la produccin, debe permitir separar la energa consumida por produccin.Grfico consumo / Produccin, permite analizar un comportamiento.

Grfico consumo / Produccin, permite analizar un comportamiento.

519 Kw/T602 Kw/T533 Kw/T753 Kw/T658 Kw/TPrimera Parte :Gestin administrativa para un manejo eficiente de la energa.No muchas veces en el manejo de los diferentes eventos productivos se realiza Gestin de la Energa consumida, esto debido a que no es costumbre en nuestro medio.

Pero al realizar este tipo de Gestin, se logra tener plena consciencia de la magnitud del consumo y de la forma como se utiliza esta energa. Esta nueva visin lleva a relacionar un consumo energtico con una produccin lograda. La energa 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 energa dentro de la cadena de suministro de una empresa, desde las materias primas hasta el reciclaje. (ISO 50001)La optimizacin en el uso de los recursos ENERGTICOS 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 energa ms econmica es la que no se consume, para ello se define el esquema de Eficiencia Energtica de una empresa en cuatro (4) factores.Es importante tener identificadas las condiciones actuales o iniciales y la causa raz que permitir obtener ahorros en el uso de los diferentes energticos.

Es igualmente importante poder definir unos indicadores de fcil medicin para poder cuantificar los diferentes logros.Las diferentes acciones para la optimizacin en el consumo de la energa 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 tecnologas. Cambio en los procesos. Uso de tecnologa fuerte.El proceso de mejora para lograr ahorro de energa 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 recuperacin.El proceso inicial implica el uso de una base de datos de por lo menos 24 meses de informacin de cada da, donde se encuentre produccin y el consumo de los diferentes energticos relacionados. El manejo estadstico de esta informacin permite identificar la Gestin Energtica en el sistema productivo.Esta informacin genera un grfico de Energa (E) v/s Produccin (P).

En el eje Y se ubica la Energa y en el eje X se ubica la Produccin.

Utilizando el mtodo de los mnimos cuadrados se puede determinar el coeficiente de correlacin entre las dos variables.E = mP + Eo Donde,E = Consumo de energa del periodo.P = Produccin asociada al periodo.m = Pendiente de la recta.Eo = Intercepto de la recta con eje YEsto significa la energa NO asociada con la produccin.mP = Energa SI relacionada con la produccin.

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Informacin inicial sin filtrarKw-h-daTon

Primer filtro, estudia y elimina CEROSSe definen lmites en el proceso

Se define Lnea Base de Energa

Qu es la lnea base?Es un indicador que determina el consumo energtico actual. Es el referente contra el cual se harn las comparaciones de las mediciones futuras.Es una variable que determina el consumo especfico de energa de la instalacin evaluada.Se puede definir una Lnea base por proceso o producto.Anlisis de las situacionesInicial y = 2,8046x (Kw/h/d)Final y = 1,5606x + 2163,7 (Kw/h/d) Esto proyecta un beneficio econmico 2,8046 1,5606 = 1,244 Kw/Ton Disminucin de costos > $395,93/Ton

La UPME define en 2010 la Lnea Base en proyectos MDL con 0,2917 Kg de CO2 / kWh generado. Por esta razn para esta empresa, se tiene que puede disminuir su nivel de contaminacin en 1,244 Kw/Ton * 0,2917 Kg/Kw =

0,3629 Kg de CO2/Ton En el anlisis estadstico se acepta una desviacin, la cual se conoce como Desviacin de Consumo-DC.

Esta DC, determina la variacin del consumo energtico planificado respecto al consumo real y sus causas, considerado en el mismo perodo productivo.DC = Cp Cr = ICp ( Pp Pr) + Pr ( ICp ICr )

Donde:

Cp = consumo planificado Cr = consumo realICp , Icr = ndice de consumo planificado y realPp , Pr = Produccin planificada y realICp(PpPr) = Define la variacin por cambios en la produccin.Pr(IcpIcr) = Define la variacin por cambios en la eficiencia.MANTENIMIENTO CENTRADO EN LA EFICIENCIA ENERGTICA Uncorrecto y eficientemantenimiento debe mantenerel consumodeenerga dentrodeunlmite razonable hasta que termine la vida til de los equipos.Unreemplazooportuno de un equipo por uno nuevo, ms eficiente en el diseo energtico, ayuda a optimizar el consumo de energa permitiendo al sistema sostener su estndar de Eficiencia Energtica.Existencincodimensionesparaelaborar uncorrecto Programa de Mantenimiento dirigido a la Eficiencia Energtica.

(OMETA)

1. OPERATIONOperacin.2. MAINTENANCEMantenimiento.3. ENGINEERINGIngeniera.4. TRAININGEntrenamiento.5. ADMINISTRATIONAdministracin.OBJETIVOS DEL MANTENIMIENTO CENTRADO EN LA EFICIENCIA ENERGTICA - EECM

Reduccin de costos energticos. Aumento de la confiabilidad energtica. Prediccin de fallas funcionales simples. Minimizacin de costos de mantenimiento. Minimizacin de emisiones de GEI Mejora del control y conocimiento de los procesos y equipos.Segunda Parte:Gestin operativa para un manejo eficiente de la energa.Se analizarn desde la ptica de E.E. Los sistemas ms incidentes en los procesos industriales: Sistema Elctricos. Sistemas mecnicos. Sistemas trmicos. Sistemas de aire comprimido. Sistemas de refrigeracin. Sistemas de ventilacin. sistemas de iluminacin. SISTEMAS ELCTRICOS:Para poder identificar como eficiente un sistema elctrico de potencia, se debe hacer seguimiento al comportamiento de los siguientes elementos: Cargabilidad en los transformadores. Coordinacin de protecciones. Buen Sistema de Puesta a tierra. Balance del sistema de potencia. Control sobre la Regulacin de voltajes en los diferentes alimentadores. Calidad del sistema de Potencia.

Cargabilidad en los transformadores.

Red de alimentacin a media Tensin:13.200 voltios.Medicin en media Tensin a 13.200 voltios.Transformador de 13200 voltios a 440 voltios.Carga en baja Tensin, a 440 voltios.PROTECCIONES.COORDINACIN DE PROTECCIONES.Buen Sistema de Puesta a tierra.La caracterstica transitoria de una descarga atmosfrica o falla a tierra, son fenmenos transitorios. El CHOQUE TRMICO (kt = dDT/dt), y el CHOQUE MECNICO (kv = dv/dt) son fenmenos ineludibles por la magnitud de la corriente que se presentan en una descarga en KA en tiempos cortos (microsegundos). El CHOQUE ELCTRICO (L.di/dt), obliga a la energa a cambiar su forma pasando de alta corriente-bajo voltaje a alto voltaje-baja corriente, sto causa los siniestros.El terreno no tiene capacidad de dar balance natural a la energa potencial para convertirla en calor, dado su altsimo incremento de temperatura con respecto al tiempo (dT/dt).

Lo que NO debe serComo SI debe ser Balance del sistema de potencia.La norma americana IEEE 1159, recomienda un lmite de 2% de desbalance entre lneas, su clculo "aproximado" se logra de la siguiente forma: % de Desbalance = (Max _ Desviacin (D1, D2, D3) / Promedio)*100%Promedio = (V1+V2+V3)/3D1=Abs. (Promedio - V1)D2=Abs. (Promedio - V2)D3=Abs. (Promedio - V3) La asimetra de tensiones, se conoce como el desequilibrio de tensiones. Un sistema trifsico est equilibrado cuando lo constituye tres seales sinusoidales de igual amplitud y desfase de 120.Desbalance de voltaje, produce para sistemas polifsicos, dificultades en las corrientes.Las corrientes desbalanceadas origina pulsaciones del Par motor; vibraciones; prdida de eficiencia; incremento de temperatura.Un desbalance de solo 3,5% puede incrementar las prdidas en un 20%Desbalances superiores al 5% son ya problemas mayores segn. Fuente NEMA MGI1-14.35 Balance del sistema de potencia. Regulacin de voltajes en los diferentes alimentadores.

Factor de carga = Demanda media / D. Mxima =(Pot.medida.KW/0,746) / (Pot.nomin.HP/ 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% ms costosos pero 5% ms eficientes y con buen Mtto, pueden durar 10 aos.Veamos un ejemplo de F.C.

Un motor de 20 HP, tiene los siguientes datos de placa: = 85%In = 54 amperiosVn = 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%PARMETROVOLTAJE + 10 %VOLTAJE - 10%TORQUEINCREMENTA 20 %DISMINUYE 2 %EFICIENCIAINCREMENTA 1 %DISMINUYE 2 %FACTOR DE POTENCIADISMINUYE 3 %INCREMENTA 2 %CORRIENTE DE ARRANQUEINCREMENTA 10 %DISMINUYE 10 %CORRIENTE A PLENA CARGADISMINUYE 7 %INCREMENTA 10 %TEMPERATURADISMINUYE 4 %INCREMENTA 7 % Efectos de la variacin del voltaje en Motores ElctricosCalidad del sistema de Potencia.El caso de armnicas es originado por sistemas electrnicos de control que origina desperfectos en el sistema de energa

Sistemas mecnicos.

POTENCIA PARA ACCIONAMIENTO DE TRASLACIN 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 friccin v = velocidad de traslacin m / minuto = rendimiento mecnicoSistemas de Bombeo H = hd + hs + fd + fs +( V.V / 2.g ) hd = cabeza de descarga estticahs = cabeza de succinfd = perdidas por friccin en tuberas de descargafs = perdidas por friccin en tuberas de succinV.V/2g = cabeza por velocidad del lquido

POTENCIA PARA UN BOMBA P = Q x d x h / P = potencia en KWQ = caudal en m3/sgd. d = peso especfico N/m3 h = elevacin del lquido en metros = rendimiento mecnicoSistemas trmicos.

Sistemas trmicos.El ahorro de combustible obtenido con una buena regulacin de la combustin puede aportar un 5 a 7 % de ahorro en consumo de combustible.Las prdidas 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 230C, puede ser por un deficiente intercambio de calor en el interior de la caldera. Sistemas trmicos.El lmite por debajo del cual no es beneficioso enfriar los gases, est en los 170C, ya que se puede originar corrosin en los conductos por la condensacin de cido sulfrico. A esta temperatura se le denomina temperatura de roco. Esta restriccin no es aplicable en combustibles con bajo contenido en azufre, tales como gas natural o gases licuados del petrleo (GLP).Sistemas trmicos.Sistemas de aire comprimido.

PRODUCCINCONSUMOCAPACIDADALMACENAMIENTOMOTORCOMPRESORCONSUMOMANTENIMIENTO AL SISTEMACENTRADO EN LA EFICIENCIASistemas de aire comprimido.Cada 4 C de incremento de temperatura del aire aspirado se incrementa el consumo de energa en un 1% para el mismo caudalCada 3 C de disminucin en la temperatura del aire aspirado origina un beneficio de un 1 % para el mismo caudalEl aire aspirado se debe tomar de un medio abierto no cerradoReducir 1 psig en la presin de descarga a 60 HP representa disminuir 1 Kwh de consumo.Se considera pequeo un compresor de menos de 30 HP y grande a uno mayor a esta capacidad.Los puntos de fugas mas frecuentes son:Juntas de tuberas y manguerasconectores rpidosHerramientas neumticasEvitar reducciones de alta relacin en los dimetros de tuberasLas salidas de la lnea principal deben ser siempre de arriba hacia abajoLa velocidad en lnea principal debe ser entre 6 y 10 m/s. y en las secundarias, mximo de 15 m/s., para mangueras se admite hasta 30 m/s.Sistemas de aire comprimido.Sistemas de refrigeracin.

EFICIENCIA EN LA FUENTESEER / COPFLUJO DE AIREY CONFORTFUGASMANTENIMIENTOY EFICIENCIAObjetivos de la Ventilacin & Aire AcondicionadoPROMOCION DE LA SALUD Mejora del aire interno, eliminando toxinas, CO2 y sustancias nocivasPROMOCION DE CONFORT Temperaturas promedio de 23C y Humedad relativa de 60%Se puede hablar de:Mezcla, Cambio, Acondicionamiento de aire.Manejando creativamente estos conceptos se puede lograr ahorros significativosUn sistema de Ventilacin & Aire Acondicionado se puede hacer ms 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 conservacin de la energa.Se utiliza estrategias lgicas de operacin.Se efecta un Mtto., Eficiencia del sistema.Sistemas de ventilacin.Aspectos de Eficiencia

Tipo Axial Tipo CentrfugoPOTENCIA PARA UN VENTILADOR P = (Q x p x 981) / (1,000 x ) P = potencia en KW. Q = Caudal en mts.3 / sgdo. p = presin en mm c.d.a (columna de agua) = rendimiento mecnicoSistemas de iluminacin. Una fuente Luminosa, consume una potencia elctrica (vatios).Produce un flujo medido en lmenes.Este flujo luminoso incide sobre una superficie originando un nivel de iluminacin o Luminancia, medido en Luxes.

Eficiencia de la Fuente se mide en:

Lmenes / vatios Sistemas de iluminacin. Una forma de medir la Eficiencia en el sistema de iluminacin de da por la, Densidad de Potencia elctrica de alumbrado (vatios/metro cuadrado)-DPEA

AREADPEAAREADPEACORREDOR3,53OFICINA12,3ESCALERAS5,85ESTUDIO18,6BODEGAS5,6BAO4,1En su empresa SE CONOCE cul es la lnea base energtica?Cul es la cantidad de energa NO asociada a la produccin?Cul es la cantidad de energa SI dependiente de la produccin?Cul es el potencial de ahorro en cada una de estas energas?Cul es el potencial de ahorro en los PROCESOS?Cul es el potencial de ahorro en los EQUIPOS?REFLEXIONESEn su empresa SE CONOCE cuanto se puede ahorrar en la factura de energa?Cunto se puede ahorrar sin hacer inversin?Cunto se puede ahorrar con inversin recuperable a SEIS (6) meses?Cunto necesita invertir para lograr ahorros significativos y cul su tiempo de recuperacin?Cuntos Kgr. de CO2 dejara de emitir al realizar estas mejoras?REFLEXIONESGRACIAS POR SU ATENCIN