Proyecto Grado Electricidad

7/30/2019 Proyecto Grado Electricidad

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ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO

DEPARTAMENTO DE ELCTRICA Y ELECTRNICA

CARRERA DE INGENIERA EN ELECTRNICA,

AUTOMATIZACIN Y CONTROL

PROYECTO DE GRADO PARA LA OBTENCIN DELTTULO DE INGENIERA

INVESTIGACIN DE OPORTUNIDADES DE AHORRO

ENERGTICO EN EL SECTOR INDUSTRIAL TEXTIL EN

ECUADOR

VERNICA MELISSA CAJAS FLORES

SANGOLQU ECUADOR

2008


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II

INVESTIGACIN DE OPORTUNIDADES DE AHORRO

ENERGTICO EN EL SECTOR INDUSTRIAL TEXTIL EN

ECUADOR


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III

CERTIFICACIN

Se certifica que el trabajo titulado INVESTIGACIN DE OPORTUNIDADES

DE AHORRO ENERGTICO EN EL SECTOR INDUSTRIAL TEXTIL EN

ECUADOR , realizado por la Srta. Vernica Melissa Cajas Flores, ha sido

guiado y revisado peridicamente y cumple normas estatutarias

establecidas por la ESPE, en el Reglamento de Estudiantes de la Escuela

Politcnica del Ejrcito.

Ing. Wilson Ypez Ing. Pablo Martnez

DIRECTOR CODIRECTOR


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IV

RESUMEN

La presente investigacin pretende dar a conocer que en la actualidad se

han desarrollado Planes de Ahorro Energtico en el pas, ya que es una

herramienta de excepcional importancia para conseguir los objetivos de calidad,

eficiencia empresarial y el fortalecimiento de los procesos ambientalmente

viables.

Se intenta dar a conocer otras formas alternativas de generacin elctrica,

distintas a las tradicionales. Especialmente aquellas que no contaminan el medio

ambiente; con el objetivo de que las empresas del sector textil ecuatoriano

analicen la posibilidad de generacin propia en sus instalaciones, disminuyendo

de esta manera el consumo de energa elctrica nacional y consecuentemente la

contaminacin del ambiente.

En esta investigacin se realizar el diagnstico energtico del sectorindustrial textil de Ecuador, incluyendo el anlisis de la estructura de consumo, los

procesos de produccin, la determinacin de ndices globales y su anlisis

comparativo.

Se determinar tambin la matriz energtica del sector industrial Textil en

Ecuador y la posibilidad de optimizacin de los procesos e instalaciones.

Adems se realizar la identificacin de los principales potenciales evidentesde ahorro de energa y la formulacin de recomendaciones y proyectos de mejora

de la eficiencia energtica en los diferentes sistemas y equipos de uso final.


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V

DEDICATORIA

Dedico este proyecto principalmente a Dios por haberme permitido llegar hasta

este punto de la vida, con salud para lograr mis metas y rodeada de su infinita

bondad y amor.

A mis padres por todo su cario, consejos y valores que me han permitido ser una

persona de bien. Por haberme apoyado en todo momento, con perseverancia

para salir adelante con responsabilidad.

A mis hermanos quienes me apoyaron y participaron en la elaboracin de estatesis, y a mis amigos, que gracias al equipo que formamos nos apoyamos

mutuamente en toda nuestra formacin profesional y personal.


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VI

AGRADECIMIENTO

Agradezco a Dios por permitirme culminar esta etapa de la vida, y abrirme las

puertas de nuevas oportunidades y metas.

A mis padres y hermanos, por brindarme su apoyo en todo momento; por la

comprensin y paciencia que me ofrecieron a lo largo de mi carrera profesional.

A los maestros de la Escuela Politcnica del Ejrcito que con su tiempo,

motivacin y sabidura transmitida, impulsaron el desarrollo de esta tesis y mi

formacin profesional.

Y a la Universidad, en especial al Departamento de Elctrica y Electrnica, por

permitirme ser parte de una generacin de lderes productivos para pas.

Vernica Cajas


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VII

PRLOGO

El Uso Racional de la Energa es el aprovechamiento y utilizacin ptima de

la energa, con el objetivo de obtener la mayor eficiencia energtica, en cualquier

actividad de produccin, transformacin, transporte, distribucin y consumo de las

diferentes formas de energa; se incluye tambin su reutilizacin dentro del

desarrollo sostenible y el respeto a la normatividad sobre el medio ambiente y los

recursos naturales renovables, garantizando el normal funcionamiento de las

instalaciones, sin ningn tipo de interferencias en las mismas.

Cabe destacar que la actualidad se ha desarrollado Planes de Ahorro

Energtico en el pas, ya que es una herramienta de excepcional importancia

para conseguir los objetivos de calidad, eficiencia empresarial y el fortalecimiento

de los procesos ambientalmente viables.

Este trabajo se ha orientado a la caracterizacin energtica del sector textil

del Ecuador ya que demanda un consumo alto de energa y se pretende analizar

la matriz energtica como elemento de orientacin hacia el uso eficiente de la

energa.

Adems la identificacin de los principales potenciales evidentes de ahorro

de energa y la formulacin de recomendaciones y proyectos de mejora de la

eficiencia energtica en los diferentes sistemas y equipos de uso final.

En el capitulo 1 se indican los objetivos y alcances de la presente investigacin,

detallando los fundamentos del Uso Racional de la Energa.

De igual manera, se identifican los Sistemas de suministro de energa yprincipales consumidores de la misma en el pas.

Por otro lado en el captulo 2 se analiza la necesidad de realizan proyectos de

uso racional y recuperacin de energa en el pas y a nivel mundial.


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VIII

Adems se detallan los procedimientos a seguir para realizar un estudio de

caracterizacin y eficiencia energtica en el sector industrial.

En el capitulo 3 se describe la situacin actual del sector textil en Ecuador.

Tomando en consideracin el tipo de producto final y procesos de produccin, de

cada una de las empresas.

En el capitulo 4 se realiza un anlisis de la produccin de cada empresa.

Se inicia con el levantamiento de informacin de la carga instalada y se realiza el

cuadro comparativo de procesos de las plantas textiles.

Posteriormente se analizar la potencia elctrica instalada en las empresas y laestimacin de la energa elctrica consumida por las mismas.

Por otra parte el captulo 5 da a conocer el sistema de facturacin de energa

elctrica y de combustibles, de cada una de las empresas, de acuerdo a sus

proveedores de energa.

En el capitulo 6 se genera la matriz energtica de valores y costos, con la

participacin porcentual de cada uno de las energas utilizadas en el sector textil

ecuatoriano.

En el captulo 7 se detallan los potenciales visibles de ahorro y recomendaciones

de eficiencia que se recomienda implementar a corto, mediano y largo plazo, de

acuerdo a las necesidades y economa de la planta.

Finalmente, el captulo 8 muestra las conclusiones y recomendaciones obtenidas

a lo largo de la presente investigacin.


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IX

NDICE DE CONTENIDO

RESUMEN...............................................................................................................IV

DEDICATORIA ........................................................................................................VAGRADECIMIENTO...............................................................................................VI

PRLOGO .............................................................................................................VII

NDICE DE CONTENIDO........................................................................................IX

NDICE DE DIAGRAMAS......................................................................................XII

NDICE DE TABLAS..............................................................................................XII

NDICE DE FIGURAS...........................................................................................XIII

GLOSARIO DE TRMINOS Y LISTA DE SIGLAS, SMBOLOS YABREVIACIONES ................................................................................................ XV

CAPITULO 1 .......................................................................................................... 22

GENERALIDADES ................................................................................................ 22

1.1 ANTECEDENTES ...................................................................................... 221.1.1 Definicin.............................................................................................. 22

1.2 OBJETIVOGENERAL ............................................................................... 231.3 OBJETIVOSESPECFICOS...................................................................... 231.4 FUNDAMENTOSDELUSORACIONALDELAENERGA ....................... 24

1.4.1 Definiciones.......................................................................................... 241.4.2 Formas de generacin de energa elctrica ........................................ 25

1.5 SISTEMASDESUMINISTRODEENERGA............................................. 40

1.5.1 Energa elctrica .................................................................................. 411.5.2 Combustibles........................................................................................ 501.6 SISTEMASCONSUMIDORESDEENERGA ........................................... 52

1.6.1 Introduccin.......................................................................................... 521.6.2 Mquinas Elctricas............................................................................. 531.6.3 Iluminacin Industrial ........................................................................... 60

CAPITULO 2 .......................................................................................................... 78

EFICIENCIA ENERGTICA .................................................................................. 78

2.1 DEFINICIN............................................................................................... 782.1.1 Uso Racional de la Energa Elctrica .................................................. 782.1.2 Por qu desarrollar proyectos de uso racional y recuperacin de

energa? ........................................................................................................... 792.1.3 Clasificacin de los sistemas energticos ........................................... 802.1.4 Procedimiento para realizar un estudio de caracterizacin y EficienciaEnergtica. ....................................................................................................... 812.1.5 Registro de Datos ................................................................................ 842.1.6 Inconvenientes en el momento de implementar de proyectos URE ... 882.1.7 Aplicacin de Recomendaciones y mejoramiento conjunto con el UsoRacional de Energa......................................................................................... 88


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X

CAPITULO 3 .......................................................................................................... 92

DEFINICIN DE LA SITUACIN ACTUAL DEL SECTOR TEXTIL .................... 92

3.1 DESCRIPCINDELAINDUSTRIATEXTILENECUADOR..................... 923.1.1 Introduccin.......................................................................................... 923.1.2 Mercados.............................................................................................. 93

3.2 PROYECCINDELAINDUSTRIATEXTILENECUADOR...................... 953.2.1 Descripcin de las Empresas del Sector Textil del Ecuador............... 953.2.2 Productos fabricados y categoras a las que corresponde cada una delas empresas. ................................................................................................. 101

3.3 PROCESOSDEPRODUCCIN ............................................................. 1023.3.1 rea de Hilatura ................................................................................. 1033.3.2 rea de Tejedura .............................................................................. 1093.3.3 rea de Tinturado .............................................................................. 1153.3.4 Proceso de Acabado.......................................................................... 119

CAPITULO 4 ........................................................................................................124

SISTEMAS CONSUMIDORES DE ENERGA ....................................................124

4.1 INTRODUCCIN ..................................................................................... 1244.2 ANLISISDELAPRODUCCIN............................................................. 1244.3 LEVANTAMIENTODECARGAS............................................................. 1284.4 CUADROCOMPARATIVODEPROCESOS........................................... 1314.5 ANLISISDELAPOTENCIAELCTRICAINSTALADA......................... 1324.6 ANLISISDELAENERGAELCTRICACONSUMIDA......................... 139

CAPITULO 5 ........................................................................................................141

SISTEMAS DE FACTURACIN DE ENERGA.................................................. 141

5.1 RUBROSDELASPLANILLASDEPAGODEENERGAELCTRICA... 1415.2 CONSUMOYFACTURACINDEENERGAELCTRICAMENSUAL.. 145

5.3 COMBUSTIBLES..................................................................................... 150CAPITULO 6 ........................................................................................................154

RELACIONES ENTRADA (SUMINISTRO) SALIDA (UTILIZACIN)............. 154

6.1 MATRIZENERGTICA(VALORESYCOSTO) ...................................... 1546.2 GENERACINDENDICESDEEFICIENCIA......................................... 157

CAPITULO 7 ........................................................................................................161

FORMULACIN DE SOLUCIONES ................................................................... 161

7.1 INTRODUCCIN ..................................................................................... 1617.2 MEDIDASDEEFICIENCIADEACCININMEDIATACONMINIMA

INVERSIN.......................................................................................................1617.2.1 Sistemas de Motores Elctricos......................................................... 1617.2.2 Sistemas de Generacin y Distribucin de Vapor ............................. 1627.2.3 Sistemas de Aire Comprimido ........................................................... 1627.2.4 Sistemas de Bombeo Hidrulico........................................................1637.2.5 Sistemas de Iluminacin .................................................................... 1637.2.6 Sistemas de Computacin y equipos Ofimticos .............................. 1647.2.7 Factor de Potencia............................................................................. 165


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XI

7.3 MEDIDASDEEFICIENCIADEACCINAMEDIANOPLAZOCONBAJAINVERSIN....................................................................................................... 165

7.3.1 Sistemas de Motores Elctricos......................................................... 1657.3.2 Sistemas de Generacin y Distribucin de Vapor ............................. 1657.3.3 Sistemas de Aire Comprimido ........................................................... 1657.3.4 Sistemas de Bombeo Hidrulico........................................................166

7.3.5 Sistemas de Iluminacin .................................................................... 1667.3.6 Sistemas de Computacin y equipos Ofimticos .............................. 1667.3.7 Factor de Potencia............................................................................. 166

7.4 MEDIDASDEEFICIENCIADEACCINALARGOPLAZO,CONREEMPLAZODEEQUIPOS............................................................................. 167

7.4.1 Sistemas de Motores Elctricos......................................................... 1677.4.2 Sistemas de Aire Comprimido ........................................................... 1677.4.3 Sistemas de Bombeo Hidrulico........................................................1677.4.4 Sistemas de Iluminacin .................................................................... 1687.4.5 Reemplazo de Equipos de Energa Trmica..................................... 1687.4.6 Substitucin de Fuentes de Energa.................................................. 168

7.5 CONSIDERACIONES DEGERENCIA ....................................................169

7.6 EVALUACINDELAINVERSIN .......................................................... 1707.6.1 Evaluacin del beneficio econmico esperado.................................. 1707.6.2 Evaluacin del costo de implementacin y retorno de inversin....... 170

7.7 EJEMPLIFICACINDEAHORRO ..........................................................171

CAPITULO 8 ........................................................................................................173

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................................................173

8.1 CONCLUSIONES..................................................................................... 1738.2 RECOMENDACIONES............................................................................ 175

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................... 178


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XII

NDICE DE DIAGRAMAS

Diagrama 3.3.1. Proceso de Hilatura................................................................... 108Diagrama 3.3.2. Proceso de Tejedura................................................................ 114Diagrama 3.3.3. Proceso de Tinturado................................................................118Diagrama 3.3.4. Proceso de Acabado.................................................................123

NDICE DE TABLAS

Tabla 1.4.1. Fuentes de Energa............................................................................ 26Tabla 1.5.1. Capacidad Instalada en Centrales Elctricas (Mw) en Ecuador ....... 43Tabla 1.5.2. Balance de Energa Total Producida e Importada (GWh) en Ecuador

.......................................................................................................................... 45Tabla 1.5.3. Principales Centrales Elctricas generadoras en Ecuador ............... 47Tabla 1.6.1. Sistema Internacional de Codificacin de lmparas (SICL) .............. 63Tabla 1.6.2. Tabla comparativa de caractersticas de las lmparas ..................... 75Tabla 2.1.1. Ejemplos de ndices de consumo ...................................................... 86Tabla 2.1.2. ndices de consumo en Empresas Textiles ....................................... 86

Tabla 3.1.1. Nmero de establecimientos y personas ocupado en el SectorManufacturero .................................................................................................. 95

Tabla 3.2.1. Empresas Censadas.......................................................................... 96Tabla 4.2.1. Volumen de produccin de tela en kg de los Aos 2005 2007... 125Tabla 4.2.2. Volumen de produccin de hilo (kg) de los Aos 2005 2007 ...... 126Tabla 4.2.3. Volumen de produccin en prendas de los Aos 2005 2007...... 127Tabla 4.4.1. Tabla de procesos de cada empresa .............................................. 131Tabla 4.5.1. Distribucin de la carga elctrica instalada por empresas .............. 133Tabla 4.6.1. Distribucin del consumo de energa elctrica y produccin mensual

por empresas. ................................................................................................ 139Tabla 5.1.1. Elementos de facturacin elctrica, Empresa Elctrica Quito......... 143Tabla 5.1.2. Elementos de la facturacin elctrica, EMELNORTE S.A............... 144Tabla 5.2.1. Resumen de parmetros de las planillas de pago de energa elctrica

por empresa, correspondientes al ao 2007 ................................................ 145Tabla 5.2.2. Valor Promedio del costo de KWH por empresa del ao 2007....... 149Tabla 5.3.1. Resumen de parmetros del consumo de combustibles por empresa

del ao 2007................................................................................................... 150Tabla 6.1.1. Cantidad de energa consumida mensual por empresa.................. 155Tabla 6.2.1. ndices de Eficiencia Energtica......................................................157


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XIII

NDICE DE FIGURAS

Figura 1.4.1. Central Termoelctrica...................................................................... 29Figura 1.4.2. Centrales Hidroelctricas.................................................................. 31Figura 1.4.3. Centrales Nucleares ......................................................................... 32Figura 1.4.4. Centrales Elicas .............................................................................. 33Figura 1.4.5. Centrales Solares Trmicas ............................................................. 35Figura 1.4.6. Centrales Solares Fotovoltaicas....................................................... 36Figura 1.4.7. Centrales Mareomotrices.................................................................. 37Figura 1.4.8. Centrales de Biomasa....................................................................... 38Figura 1.4.9. Centrales Geotrmicas..................................................................... 39Figura 1.5.1. Distribucin de energa a nivel nacional........................................... 40Figura 1.5.2. Componentes del Sistema de Suministro Elctrico ......................... 42Figura 1.5.3. Capacidad Instalada en Centrales Elctricas (MW) en Ecuador ..... 44Figura 1.5.4. Balance de Energa Total Producida e Importada (MW) en Ecuador

.......................................................................................................................... 46Figura 1.6.1. Generador elctrico .......................................................................... 54Figura 1.6.2. Motor elctrico .................................................................................. 55Figura 1.6.3. Convertidor Industrial........................................................................ 55Figura 1.6.4. Compensador de Potencia ............................................................... 56Figura 1.6.5. Transformador Industrial................................................................... 57Figura 1.6.6. Mquina de Induccin....................................................................... 58

Figura 1.6.7. Niveles de Iluminacin por rea de trabajo ...................................... 61Figura 1.6.8. Efecto Estroboscpico ...................................................................... 63Figura 1.6.9. Lmpara Incandescente ...................................................................64Figura 1.6.10. Lmpara fluorescente ..................................................................... 65Figura 1.6.11. Esquema de conexin de una lmpara fluorescente ..................... 66Figura 1.6.12. Lmpara fluorescente compacta .................................................... 67Figura 1.6.13. Lmpara de vapor de mercurio de alta presin.............................. 68Figura 1.6.14. Lmpara de vapor de mercurio halogenado................................... 70Figura 1.6.15. Lmparas de vapor de sodio de baja presin ................................ 71Figura 1.6.16. Lmpara de vapor de sodio de alta presin ................................... 72Figura 1.6.17. Eficiencia Luminosa (Lm/W)........................................................... 74Figura 1.6.18. Eficiencia Luminosa (Lm/W)........................................................... 76

Figura 2.1.1. Ciclo Deming..................................................................................... 89Figura 2.1.2. Fases y URE del Ciclo Deming ........................................................ 90Figura 3.3.1. Materia Prima en Pacas.................................................................. 103Figura 3.3.2. Producto final, Hilo..........................................................................104Figura 3.3.3. Apertura .......................................................................................... 105Figura 3.3.4. Hilatura............................................................................................ 106Figura 3.3.5. Materia Prima, hilo.......................................................................... 109Figura 3.3.6. Producto Final, Tela........................................................................ 109Figura 3.3.7. Revisin de la tela tejida................................................................. 110


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XIV

Figura 3.3.8. Proceso de Urdido ..........................................................................110Figura 3.3.9. Bobina de urdido............................................................................. 111Figura 3.3.10. Proceso de engomado..................................................................111Figura 3.3.11. Telares.- (a) Circulares, (b) Planos..............................................112Figura 3.3.12. Proceso de doblado...................................................................... 113Figura 3.3.13. Materia Prima, Tela cruda ............................................................ 115

Figura 3.3.14. Producto Final, Tela Tinturada ..................................................... 115Figura 3.3.15. Procesos de Tintura...................................................................... 116Figura 3.3.16. Procesos de Lavado de tela ......................................................... 116Figura 3.3.17. Proceso de Secado (Rama) ......................................................... 117Figura 3.3.18. Materia Prima, Tela Tinturada ......................................................119Figura 3.3.19. Tela estampada ............................................................................ 120Figura 3.3.20. Control de Calidad ........................................................................ 121Figura 3.3.21. Empaque....................................................................................... 121Figura 3.3.22. Punto de Venta ............................................................................. 122Figura 4.2.1. Volumen de produccin de tela (Kg) de los Aos 2005 2007.... 126Figura 4.2.2. Volumen de produccin de hilo (Kg) de los Aos 2005 2007 .... 127Figura 4.2.3. Volumen de produccin en prendas de los Aos 2005 2007..... 128

Figura 4.5.1. Distribucin de la carga elctrica instalada por empresas............. 133Figura 4.5.2. Distribucin de la carga elctrica instalada en el sector textil

ecuatoriano, segn la aplicacin del uso elctrico, en porcentaje ................ 134Figura 4.5.3. Distribucin de carga elctrica instalada en Fuerza Motriz por

empresa.......................................................................................................... 135Figura 4.5.4. Distribucin de carga elctrica instalada en Iluminacin, por empresa

........................................................................................................................ 136Figura 4.5.5. Distribucin de carga elctrica instalada en Equipos de oficina, por

empresas........................................................................................................ 137Figura 4.5.6. Distribucin de Otras cargas elctricas instaladas por empresa ... 138Figura 4.6.1. Distribucin de la estimacin total de consumo de energa elctrica

mensual por empresas................................................................................... 140Figura 5.2.1. Demanda de potencia promedio por empresa del ao 2007 ......... 146Figura 5.2.2. Energa consumida por empresa del ao 2007............................. 147Figura 5.2.3. Costo promedio mensual por empresa del ao 2007 ................... 148Figura 5.2.4. Costo promedio mensual del kwh por empresa del ao 2007....... 149Figura 5.3.1. Participacin de los combustibles dentro del consumo total durante

el ao 2007..................................................................................................... 151Figura 5.3.2. Consumo de Bunker por empresa del ao 2007............................ 152Figura 5.3.3. Consumo de Diesel por empresa del ao 2007 ............................ 152Figura 5.3.4. Consumo de GLP por empresa del ao 2007............................... 153Figura 6.1.1. Matriz energtica del sector textil ecuatoriano, ao 2007.............. 156Figura 6.1.2. Matriz de Costos del sector textil ecuatoriano, ao 2007..............156

Figura 6.2.1. ndices mensuales de Kg. de tela................................................... 158Figura 6.2.2. ndices mensuales de Kg. de hilo................................................... 159Figura 6.2.3. ndices mensuales de prendas....................................................... 160Figura 7.7.1. Ejemplo 1 de Ahorro en reemplazo de motores............................. 171Figura 7.7.2. Ejemplo 2 de Ahorro en reemplazo de motores............................. 172


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XV

GLOSARIO DE TRMINOS Y LISTA DE SIGLAS, SMBOLOS YABREVIACIONES

LISTA DE SIGLAS, SMBOLOS Y ABREVIACIONES

A: Amperio.

AITE: Asociacin de Industriales Textiles del Ecuador.

CA: Corriente Alterna.

CAN: Comunidad Andina de Naciones.

CC o DC: Corriente Continua.

CEI: Comisin Electrotcnica Internacional.

CENACE: Centro Nacional de Control de Energa.

CEPAL: Comisin Econmica para Amrica Latina y el Caribe.

CONELEC: Consejo Nacional de Electricidad.

EE.UU: Estados Unidos de Amrica.

EEQ.SA.: Empresa Elctrica Quito Sociedad Annima.

EMELNORTE S.A: Empresa Elctrica Regional Norte Sociedad Annima.

FERUM: Fondo de Electrificacin Rural y Urbano Marginal.

Gal.: Galn.

GEI: Gases de efecto invernadero.

GJ: Gigajulio.

GLP: Gas Licuado de petrleo.

HP: Caballos de fuerza.

INEC: Instituto Nacional de Estadsticas y Censos.


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XVI

INECEL: Instituto Ecuatoriano de Electrificacin.

Kg: Kilogramo.

KJ : Kilojulio.

KV: Kilo-voltioKVA: Kilo-voltio-amperio

KW: Kilovatio

KWh: Kilovatio hora

m: Metro.

m3: Metro cbico.

MEER: Ministerio de Electricidad y Energa Renovable.MVA: Mega-voltio-amperio

Pes.: Polister.

RPM: Revoluciones por minuto.

SICL: Sistema Internacional de Codificacin de Lmparas.

TIR: Tasa interna de retorno.

TLC: Tratado de Libre Comercio.

Ton. : Tonelada.

UE: Unin Europea.

URE: Uso Racional de la Energa.

US$: Dlares de los Estados Unidos de Amrica

UV: Ultravioleta.

V: Voltio.

VAN: Valor actual neto.


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XVII

GLOSARIO DE TRMINOS

Acabado: Proceso realizado sobre el tejido para modificar su apariencia, tacto o

comportamiento.

Algunos acabados, son visiblemente reconocibles; mientras que otros no son

visibles, estos parmetros inciden incidiendo directamente en la calidad y costo de

la misma.

Aerogenerador: Generador elctrico movido por la accin del viento.

Ahorro Energtico: Consiste en satisfacer las necesidades crecientes de las

sociedades avanzadas con una implicacin meramente econmica, para

convertirse en un bien cuya utilizacin ha de lograrse con alta eficiencia, bajo

costo ambiental y que pueda estar al alcance de todos.

Biogas: Gas combustible que se genera comnmente en medios naturales o en

dispositivos especficos, por las reacciones de biodegradacin de la materia

orgnica.

Cuando la materia orgnica se descompone en ausencia de oxgeno, acta

microorganismos generando biogas.

Biomasa: Cualquier materia orgnica de origen reciente que haya derivado de

animales y vegetales como resultado del proceso de conversin fotosinttico.

Cadenas Energticas: Conjunto de procesos destinados al uso racional de

energa, desde su fuente energtica, hasta su utilizacin final.

Carga instalada: Es la capacidad total en KWA que se encuentra conectada al

Sistema Elctrico de baja o media tensin.


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XVIII

Centrales Elctricas: Instalaciones que generan energa elctrica a nivel

industrial.

Ciclo Deming: Es una estrategia de mejoramiento continuo de una situacin o

proceso.

Inicialmente se identifica el proceso a mejorar y se realiza la planificacin de la

estrategia a seguir, posteriormente se ejecuta el plan y se lo revisa

peridicamente para evaluar si se ha producido la mejora esperada.

Finalmente, de ser necesario, se ejecutan modificaciones o mejoras en el

proceso.

Comercializacin: Conjunto de herramienta de apoyo hacia las acciones de

compra-venta de productos elaborados por una empresa, que se basa

principalmente en el costo-beneficio sobre el producto terminado, el mercado

actual, el precio, las promociones y la publicidad, en los puntos de venta y

distribucin.

Demanda: Cociente expresado en KVA de la carga elctrica instalada, con

respecto al factor de simultaneidad de los equipos.

Eficiencia Energtica: Relacin existente entre la energa aprovechada y la

energa total utilizada en un determinado proceso, que se encuentra dentro del

marco del desarrollo sostenible.

Empresas textiles: Empresas destinadas a la fabricacin de productos textiles

como hilo, tela, prendas, etc., de acuerdo a las necesidades del mercado.

El sector textil Ecuatoriano es el segundo sector manufacturero que demanda

mayor mano de obra en el pas, despus del sector de alimentos, bebidas y

tabacos, segn estimaciones realizadas por Asociacin de Industriales Textiles de

Ecuador.


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XIX

Equipos Ofimticos: Conjunto de equipos y programas informticos usados para

crear, almacenar, manipular y transmitir digitalmente informacin.

Estado de agregacin: Diferentes estados en los que se puede encontrar la

materia en el mundo.

Factor de Potencia: ndice que permite evaluar la calidad de un determinado

equipo y esta definido como el cociente entre la potencia activa y la potencia

aparente.

Facturacin: Medio mediante el cual las empresas proveedoras determinan el

costo econmico por el consumo del producto por parte del usuario final.

Fuentes de Energa No Renovables: Fuentes de material que se agota al

transformar su energa en energa til.

Fuentes de energa: Sistema natural cuyo contenido energtico puede ser

transformado en energa til.

Las principales fuentes de energa utilizadas en el sector textil ecuatoriano son la

energa elctrica y la energa trmica.

Fuentes de Energas Renovables: Fuentes que no desaparecen al transformar

su energa en energa til.

Hilatura: Proceso industrial mediante el cual partiendo de una materia prima

(algodn, lana, polister, etc.) se crea un nuevo cuerpo textil fino, alargado,

resistente y flexible (hilo), basado en operaciones tecnolgicas especficas en la

industria textil.

Horas pico: Horas de un da hbil en que se tiene una mayor demanda del

sistema.

En Ecuador los perodos de horas pico son de 18:00 a 22:00 horas.


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XX

ndices de Consumo: Son indicadores empleados como elementos de

comparacin, con la finalidad de determinar la eficiencia de los procesos y

operaciones.

Luxmetro: Instrumento de medida, utilizado para registrar la intensidad de lasfuentes luminosas empleadas en el sector de la industria, el comercio, la

agricultura y la investigacin.

Materia Prima: Componentes naturales o semiprocesados que emplea la

industria para su conversin en productos elaborados.

Matriz: Herramienta que permite ordenar datos, de manera que facilita el trabajo

de comparar y analizar diferentes variables de modo simultneo.

Penalizacin: Imposicin de una pena, sancin o castigo por incumplimiento de

una ley o acuerdo.

Proceso: Conjunto de actividades sucesivas o de una operacin, para obtener un

producto terminado.

Produccin: Fabricacin o elaboracin de un producto que se encuentra sujeto a

una determinada materia prima.

Producto final o elaborado: Todo producto industrial destinado a la

comercializacin, que ha pasado por un proceso de creacin, desarrollo,

transformacin y preparacin. Para lo cual se utilizando algn tipo de energa y

actividad humana.

Sistemas Consumidores de Energa: Dispositivos, mquinas, equipos, etc. que

son capaces de producir, transformar y aprovechar la energa, de acuerdo a los

procesos que realicen en las diferentes reas de produccin a nivel mundial.

Sistemas de aire comprimido: Conjunto de mquinas que elevan la presin del

aire a un valor de trabajo deseado.


21/180

XXI

Sistemas de Iluminacin: Conjunto de luminarias colocadas en lugares

extensos, que proporcionan el mximo rendimiento visual cumpliendo con las

exigencia de seguridad y comodidad.

Sistemas Electromecnicos: Conjunto de dispositivos o aparatos mecnicos,que son accionados o controlados, mediante corrientes elctricas.

Sistemas Trmicos: Conjunto de mquinas que generan agua caliente y vapor a

partir de la ignicin de diferentes combustibles.

Estos sistemas se encuentran interconectados por medio de tuberas o ductos en

una red de distribucin, hacia distintos lugares; dentro de los cuales se pueden

destacar los sistemas de calefaccin, aire acondicionado, aislamientos, entreotros.

Tejedura: Proceso industrial para producir telas tejidas a partir de hilos.

Tendencia: Inclinacin o propensin hacia fines determinados.

Tinturado: Proceso en el cual la materia textil cruda entra en contacto con una

solucin colorante, absorbindola de manera que ofrece resistencia a devolver el

colorante al bao.

Trabajo en vaco: El trabajo en vaco ocurre cuando un equipo o maquinaria se

encuentra funcionando sin carga.

Vida til: La vida til de una mquina o equipo es la duracin calculada por le

fabricante, que puede tener efectuando correctamente la funcin para la cual fue

creado.


22/180

1. S

CAPITULO 1

GENERALIDADES

1.1 ANTECEDENTES

1.1.1 Definicin

La energa ha dejado de ser un bien exclusivo que satisface las

necesidades crecientes de las sociedades avanzadas con una implicacin

meramente econmica, para convertirse en un bien cuya utilizacin ha de lograrse

con alta eficiencia, bajo costo medioambiental y que pueda estar al alcance de

todos. De este modo, cada vez es mayor la sensibilidad de la sociedad ante las

cuestiones energticas. 1

Cabe destacar que la actualidad se ha desarrollado Planes de Ahorro

Energtico en el pas, ya que es una herramienta de excepcional importancia

para conseguir los objetivos de calidad, eficiencia empresarial y el fortalecimiento

de los procesos ambientalmente viables.

Para una correcta bsqueda de Ahorro Energtico las empresas debern

orientarse a disponer: estadsticas actuales, herramientas tcnicas, econmicas y

acciones administrativas, para lograr su objetivo. Todas sometidas a un control

1www.enerclub.es/frontEnerclubAction.do?action=viewCategory&id=18&publicationID=29383


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CAPITULO 1 EFICIENCIA ENERGTICA 23

interno y externo en cuanto a control de calidad, precio y disminucin constante

de la contaminacin ambiental.

Se tiene como objetivo las investigaciones previas de cada uno de losprocesos sistemticos orientados a obtener un conocimiento suficientemente

fiable del consumo energtico de la empresa, para identificar y evaluar

potenciales de mejoramiento y oportunidades de ahorro en funcin de su

rentabilidad.

1.2 OBJETIVO GENERAL

El objetivo principal del presente proyecto es la bsqueda de informacin, el

anlisis y estudio de la lnea base de distribucin y uso energtico del Sector

Textil del Ecuador, as como la identificacin de potenciales evidentes de ahorro

de energa, por modificacin de procesos, hbitos de consumo o sustitucin de

equipos.

1.3 OBJETIVOS ESPECFICOS

Determinar las caractersticas de carga energtica instalada en la Industria

Textil Ecuatoriana.

Determinar la matriz energtica del sector industrial Textil en Ecuador.

Determinar posibilidades evidentes de optimizacin de los procesos e

instalaciones.

Definir alternativas y recomendaciones para el uso eficiente de la energa.


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1.4 FUNDAMENTOS DEL USO RACIONAL DE LA ENERGA

1.4.1 Definiciones

El Uso Racional de la Energa (URE) es el aprovechamiento y utilizacin

ptima de la energa en cada una de las cadenas energticas, con el objetivo de

obtener la mayor eficiencia energtica, de forma original y/o durante cualquier

actividad de produccin, transformacin, transporte, distribucin y consumo de las

diferentes formas de energa; se incluye tambin su reutilizacin dentro del

desarrollo sostenible y el respeto a la normatividad sobre el medio ambiente y los

recursos naturales renovables; garantizando el normal funcionamiento de las

instalaciones, sin ningn tipo de interferencias en las mismas.

El desarrollo sostenible conduce al crecimiento econmico,

perfeccionamiento de la calidad de vida y prosperidad social, sin deteriorar el

medio ambiente y recursos naturales que lo sustenten.

El aprovechamiento ptimo busca la mayor relacin beneficio-costo en cada

una de las actividades en las que se encuentre implicado el uso racional de la

energa, dentro del marco sostenible.

La cadena energtica es el conjunto de procesos destinados al uso racional

de energa, desde su fuente energtica, hasta su utilizacin final.

La eficiencia energtica es la relacin existente entre la energa aprovechada

y la energa total utilizada en un determinado proceso, que se encuentra dentro

del marco del desarrollo sostenible.


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1.4.2 Formas de generacin de energa elctrica

Existen diferentes formas de generacin de energa elctrica conocidas por

el hombre, empleando una gran diversidad de recursos naturales disponibles.

Fuentes de energa

Las fuentes de energa son un sistema natural cuyo contenido energtico

puede ser transformado en energa til.

El planeta Tierra posee grandes cantidades de energa, donde las msbuscadas son las que poseen un alto contenido energtico y acumulan energa en

la menor cantidad de materia posible, como es el caso de los combustibles

slidos, lquidos y gaseosos, con sus respectivos derivados, pero que a su vez el

proceso de generacin produce contaminacin al ecosistema.

Se tiene que el combustible slidos mas utilizado es el carbn, con sus

distintos derivados, entre los cuales se destacan la antracita, hulla lignito, turba,etc.

Por otro lado los combustibles lquidos mas usados en el mundo son los

derivados del petrleo, entre los que se destacan el bnker, diesel, gasolina,

nafta, etc.

Tambin existen los combustibles gaseosos, como el gas natural y otros que

en su gran mayora son derivados del petrleo como es el caso del gas licuado de

petrleo (GLP).


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Por otra parte existe una gran cantidad de energa natural no contaminante,

como es el caso de la energa solar, elica, geotrmica, hidroelctrica, entre otras,

que se detalla adelante.

De acuerdo a lo citado anteriormente se tiene que las fuentes de energa se

clasifican en dos grandes grupos:

- Fuentes de Energas Renovables: Fuentes que no desaparecen al

transformar su energa en energa til.

- Fuentes de Energa No Renovables: Fuentes de material que se agotaal transformar su energa en energa til.

Las fuentes de energas renovables y no renovables que actualmente posee

el planeta son las siguientes:

FUENTES DE ENERGA

RENOVABLES NO RENOVABLES

Sol: Combustibles fsiles:

* Agua * Carbn mineral

* Viento * Petrleo

* Biomasa * Gas Natural

* Mareas Combustibles nucleares:

* Geotrmica * Uranio

* Plutonio

Tabla 1.4.1. Fuentes de Energa

Es necesario resaltar que las fuentes de energa primaria renovable y

no renovable, son aprovechadas en la generacin de energa elctrica.


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Generacin de energa elctrica

El proceso de generacin de energa elctrica es la transformacin de los

componentes energticos primarios (qumica, solar, mecnica, etc.), en energa

elctrica.

La generacin elctrica se la realiza en instalaciones industriales conocidas

como centrales elctricas generadoras, mismas que realizan la transformacin

correspondiente, para obtener energa elctrica.

Centrales elctricas generadoras

Las centrales elctricas generadoras se clasifican en dos grupos

representativos que son: las Centrales Elctricas Generadoras

Convencionales y las Centrales Elctricas Generadoras No

Convencionales.

Las Centrales Elctricas Generadoras Convencionales son las ms

usadas en la actualidad y suministran de energa elctrica a la mayor parte

del planeta.

En general estas centrales aprovechan: la energa mecnica procede

de la transformacin de la energa potencial del agua almacenada en un

embalse; la energa trmica suministrada a un fluido, generalmente el

agua, mediante la combustin del carbn, gas natural, o fuel; o a travs de

la energa de fisin del uranio.

Entre las Centrales Elctricas Convencionales ms representativas se

tiene:

Termoelctricas

Hidroelctricas

Nucleares


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Las Centrales Elctricas Generadoras no convencionales son

aquellas que transforman en energa elctrica, energas primarias distintas

a las utilizadas en las centrales convencionales; como son: la energa del

viento; las mareas; la energa del sol; etc. Este tipo de generacin puede

ser aprovechado al mximo en lugares determinados del planeta.

Entre las Centrales Elctricas no convencionales mas utilizadas se

tiene:

Elicas

Solares

Mareomotrices Biomasa

Geotrmicas y otras

Detalle de las Centrales Elctricas Generadoras Convencionales y No

Convencionales:

Centrales Elctricas Generadoras Convencionales

1. Centrales Termoelctricas

La Central Termoelctrica es una instalacin implementada

para la produccin de energa elctrica a partir de la combustin de

combustibles fsiles como el carbn, gas natural y petrleo.

Un inconveniente de este tipo de generacin elctrica es la

contaminacin al medio ambiente que produce esta instalacin, por

liberacin de dixido de carbono, monxido de carbono,

hidrocarburos no combustionados, xidos de nitrgeno, cidos de

azufre y otros.


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Figura 1.4.1. Central Termoelctri ca

Ventajas

Facilidad de extraccin.

Tecnologa desarrollada.

Adjuntamente en los procesos de separacin provee materias

primas para laindustria qumica, medicina, alimentacin, etc.

Desventajas

El recurso primario principal (petrleo) es No renovables. Se

estima, que las reservas existentes se agotarn en menos de

100 aos.

Transporte costoso.

Almacenamiento altamente sensible.

Contaminacin ambiental: efecto invernadero, lluvia cida, etc.

El desperdicio que representa quemar materiales que son

materias primas para la industria.

2. Central Hidroelctrica

La Central Hidroelctrica es una instalacin que aprovecha la

energa potencial contenida en el agua transportada por los ros,

situados a un nivel ms alto que el de la propia central.


30/180


Se aprovechan las cadas, saltos y embalses de agua,

transformndolos en energa cintica que se aplica al movimiento de

turbinas hidrulicas unidas a generadores, para la produccin de

energa elctrica.

Una Central Hidroelctrica determina su potencia de acuerdo al

caudal y a la cada existente entre el nivel del agua y la central

hidroelctrica.

)(WhxQP =

Ecuacin 1.4.1 Potencia de una Central Hidroelctr ica

Donde:

n : Rendimiento de la turbina.

Q : Caudal (lt/seg)

h : Desnivel (m).

Dependiendo del tipo de Central Elctrica, existen varios tiposde turbinas, entre las cuales tenemos:

- Pelton: La turbina Pelton es usada en lugares donde existen

saltos grandes (mayor a 200m) y caudales pequeos de agua.

- Francis: La turbina Francis es usada en zonas donde el salto

ms reducido (entre 20 y 200 m), y el caudal es mucho mayor.

- Kaplan y Hlice: Estas turbinas son utilizadas en lugares donde

los saltos son muy pequeos (menores a 20 m) y el caudal es

sumamente alto.


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Figura 1.4.2. Centrales Hidroelctr icas

Ventajas

Generacin no contaminante.

Es una energa limpia pues no contamina ni el aire ni el agua.

Transformacin directa.

Bajo costo de mantenimiento y explotacin.

Fuente de energa primaria renovable.

Desventajas

Deben existir cadas de agua.

Capacidad limitada de embalses.

Alta inversin de la infraestructura.

Impacto ambiental en los ecosistemas.

Alto costo de transporte de la energa por las lneas de alta

tensin y subestaciones.

La disponibilidad de energa puede fluctuar, de acuerdo con elrgimen de lluvias y la estacin del ao.


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3. Central Nuclear

La Central Nuclear es un tipo especfico de instalacin

termoelctrica, que aprovecha la energa interna del uranio mediante

reacciones nucleares, lo cual proporciona calor para la generacinde energa elctrica.

Figura 1.4.3. Centrales Nucleares

Ventajas

Reserva de Uranio.

Desarrollo avanzado de tecnologa.

Concentracin de gran cantidad deenerga en el proceso.

Aplicaciones mdicas ypacficas.

Desventajas

Sistema de operacin crtico, con riesgo de contaminacin por

accidente.

Residuos radiactivos peligrosos.

Almacenamiento y manejo de residuos difcil y peligroso.

Alto costo de inversin y mantenimiento de instalacin.

Posibilidad de aplicaciones NO pacficas.


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Centrales Elctricas Generadoras No Convencionales

1. Central Elica

La Central Elica es una instalacin que aprovecha la energacintica generada por las corrientes de aire y las vibraciones del

mismo, para producir energa elctrica, por medio de

aerogeneradores.

Existen Centrales Elicas Terrestres, que son las ms

comunes, pero tambin hay Central Elicas Marinas que realiza la

misma funcin que las terrestres, con la diferencia que losaerogeneradores se ubican mar adentro y su costo de instalacin es

superior al de las zonas terrestres, pero su vida til es mucho mayor.

Figura 1.4.4. Centrales El icas

Ventajas

Es una energa limpia.

Sencillez de principios aplicados.


Inicio de competitividad en estarea.


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Los aerogeneradores poseen generadores asincrnicos, que

inicialmente permiten que su rotor aerodinmico gire

libremente, sin conectarlo a la red, hasta que el generador

elctrico alcance una velocidad ligeramente mayor que la

velocidad de sincronismo. En ese momento, el generador esconectado a la red, comenzado a producir energa elctrica de

frecuencia igual a la de la lnea.

Desventajas

Turbulencias generadas por el movimiento de las palas.

Discontinuidad de los vientos. Dispersin geogrfica con respecto a los centros de consumo.

Dificultad para el correcto almacenamiento de la energa

generada.

La tecnologa utilizada se encuentra en desarrollo.

Contaminacin visual.

2. Central Solar

Actualmente existen dos modos de aprovechamiento de la

energa solar: la energa trmica, misma que transforma la energa

del sol en forma de calor y la energa fotovoltaica, que transforma la

energa lumnica del sol en energa elctrica

.


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a) Centrales Solares Trmicas

Las Centrales Solares Trmicas son instalaciones

industriales en la que partiendo del calentamiento de un fluido

mediante radiacin solar y su empleo en un ciclotermodinmico convencional, se genera energa elctrica como

en una central trmica clsica.

Figura 1.4.5. Centrales Solares Trmicas

Existen centrales que generan energa elctrica en un

mbito domestico e industrial, usando energa solar de baja y

media temperatura.

Para una produccin masiva de electricidad, existen

sistemas basados en el aprovechamiento de la alta

temperatura de la radiacin solar.

b) Centrales Solares Fotovoltaicas

Las Centrales Solares Fotovoltaicas, estn formados por

un grupo de dispositivos semiconductores que al recibir

radiacin solar, se excitan y generan energa elctrica.


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Estas centrales pueden ser agrupadas para constituir un

sistema de energa de dimensiones considerables.

Cabe nombrar que inicialmente estas centrales eran

usadas en zonas rurales, para la iluminacin y aplicacionesdomsticas que requieran poca potencia elctrica. Donde la

distribucin de energa a zonas rurales alejadas tena un costo

muy elevado.

Actualmente se ha mejorado la tecnologa de este tipo de

centrales, con una generacin para aplicaciones a nivel

industrial.

Figura 1.4.6. Centrales Solares Fotovo ltaicas

Ventajas


Sencillez de principios aplicados.


Inicio de competitividad en esta rea.

Desventajas

Variaciones en la irradiacin.

Se la puede aprovechar nicamente en ciertas partes del

planeta, como son: la zona trrida y la zona templada.


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Necesita gran superficie de captacin para aprovecharla

adecuadamente.

Dificultad para el correcto almacenamiento.


3. Central Mareomotriz

La Central Mareomotriz usa a la energa asociada a las mareas

provocadas por la atraccin gravitatoria entre la Luna, la Tierra y el

Sol.

Este fenmeno puede aprovecharse interponiendo partes

mviles al movimiento natural de ascenso o descenso de las aguas

del mar, junto con mecanismos de canalizacin y depsito,obteniendo movimiento para la generacin de electricidad.

Figura 1.4.7. Centrales Mareomotr ices


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Ventajas

Es energa limpia y renovable.

Desventajas

Alta inversin en la construccin de presas y diques.


planeta donde exista acantilados.

Posible impacto ambiental en los ecosistemas.

Desgaste rpido de los sistemas y equipos.

4. Central de Biomasa

La Central de Biomasa usa la energa asociada a los residuos

orgnicos que se generan en el momento de la transformacin de

productos agrcolas, forestales, residuos slidos urbanos y cultivos

sembrados especficamente para la produccin de biomasa.

Esta transformacin puede ser en combustibles slidos como

el carbn vegetal, lquidos como el alcohol y gaseosos como el

biogs. De la combustin de los mismos se puede generar energa

elctrica.

Figura 1.4.8. Centrales de Biomasa


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Ventajas

Ayuda al reciclaje de residuos urbanos.

Limpieza de bosques y disminucin de incendios forestales.

Aprovechamiento de zonas donde no es posiblecultivar.

Desventajas

Utiliza grandes superficies de cultivo.


5. Central Geotrmica

Las centrales geotrmicas generan electricidad a partir de la

explotacin de yacimientos geotermales que existen en diversos

lugares del planeta.

El recurso primario es el agua caliente o vapor a alta

temperatura, acumulados en formaciones geolgicas subterrneas a

las que se accede mediante pozos perforados en la corteza terrestre

con tcnicas similares a las utilizadas por las empresas petroleras.

Figura 1.4.9. Centrales Geotrmicas


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Ventajas


Existen lugares donde hayen abundancia.

Desventajas



planeta como es Cinturn de Fuego del Pacfico.

1.5 SISTEMAS DE SUMINISTRO DE ENERGA

El sistema de suministro de energa, como su nombre lo indica, abaste de

energa a distintos lugares que lo requieran y se encuentra dividido en energa

elctrica y combustibles.

De acuerdo a informacin proporcionada por el MEER el Sistema de

Suministro de energa de Ecuador se encuentra distribuido en diferentes reas de

uso como se presenta en la siguiente figura:

Figura 1.5.1. Distribucin de energa a nivel nacional.


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Cabe resaltar que el mayor consumidor energtico es el transporte, debido

al uso de combustibles en su gran mayora.

Sin embargo los sectores industrial y residencial poseen un 40% del

consumo de energa, que en su mayora es energa elctrica.

1.5.1 Energa elctrica

El Sistema de suministro de energa elctrica se encuentra constituido por

distintos elementos tiles para la generacin, el transporte y la distribucin de laenerga elctrica.

Este sistema se encuentra dotado de mecanismos de operacin y control

centralizado, seguridad y proteccin, constituyendo un sistema integrado. El

sistema de control asegura la explotacin racional de los recursos de generacin,

adems de una calidad de servicio conforme con la demanda de los usuarios,

tomando en cuenta posibles compensaciones en incidencias y fallas producidas.

Por otra parte, el sistema necesita de una organizacin econmica

centralizada para realizar la planificacin de la produccin y gestin de la misma,

tomando en cuenta que existen mltiples empresas participando en las

actividades de generacin, distribucin y comercializacin.

En la siguiente figura, se presentan los componentes del sistema desuministro elctrico:


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Figura 1.5.2. Componentes del Sistema de Suministro Elctrico

Componentes del Sistema de Suministro Elctrico:

a) Generacin

Las Centrales Elctricas son las encargadas de la generacin de la

energa elctrica, utilizando una fuente de energa primaria para hacer

girar una turbina y a su vez un alternador, generando de esta manera

electricidad.

A nivel Industrial, la energa generada no puede ser almacenada,

debiendo ser consumida en el momento en que se produce, obligando de

esta manera a las Centrales Elctricas a disponer de gran capacidad de

produccin con potencias elevadas, para enfrentar los picos de consumo

con flexibilidad de trabajo para adecuarse a la demanda del pas.

De acuerdo a estudios realizados por el CONELEC el Ecuador

posee una capacidad total instalada en Centrales Elctricas de 4.398 Mw,

que se encuentran divididos en: Centrales Trmicas con 50% de

participacin, Centrales Hidrulicas con 41% e Importaciones con un 9%.


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La capacidad instalada en Centrales Elctricas en Ecuador se

detalla en la Tabla 1.5.1, de acuerdo al tipo de generacin elctrica y a

los aos en los cuales se realizo el estudio.

Capacidad Instalada en Centrales Elctricas (MW)

Aos HidrulicaTrmica

GasTrmica

Gas NaturalTrmica

MCITrmica

VaporImportacin Total

2006 1.801 667 140 904 485 400 4.3982005 1.764 616 166 545 476 400 3.9672004 1.746 616 166 510 446 290 3.7752003 1.746 616 162 505 446 290 3.7652002 1.746 534 159 431 581 40 3.4912001 1.715 475 - 347 671 40 3.2482000 1.707 821 - 348 475 20 3.371

1999 1.707 821 - 348 475 20 3.3711998 1.526 726 - 494 598 - 3.3441997 1.507 770 - 137 712 - 3.1261996 1.504 509 - 151 575 - 2.7391995 1.504 315 - 253 478 - 2.5501994 1.496 315 - 276 478 - 2.5651993 1.487 207 - 275 478 - 2.4471992 1.486 207 - 276 478 - 2.4471990 911 162 - 318 478 - 1.8691985 751 210 - 383 480 - 1.8241980 226 174 - 361 321 - 1.0821975 140 77 - 162 129 - 5081970 106 14 - 60 112 - 292

MCI=Motor de Combustin Interna

Tabla 1.5.1. Capacidad Instalada en Centrales Elctri cas (Mw) en Ecuador2

Adems en la Figura 1.5.3, se representa grficamente la

distribucin de la capacidad instalada en las Centrales Elctricas, de

acuerdo al tipo de generacin de energa.

2 CONELEC, www.conelec.gov.ec


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Figura 1.5.3. Capacidad Instalada en Centrales Elctricas (MW) en Ecuador3

En la figura se observa que a partir del ao 2002, se implementa

centrales terminas de gas natural, y a partir del ao 2003 se realizan

importaciones de energa elctrica.

Por otro lado la energa total producida e importada esta en el orden

de los 16.384 GWh, de los cuales el 43% de la energa generada es de

origen hidroelctrico, el 47 % de origen trmico y el 10% de

importaciones.

En la Tabla 1.5.2, se detalla el balance de la energa total producida

e importada, de acuerdo al tipo de generacin elctrica y a los aos en

los cuales se realizo el estudio, y su representacin grfica se muestra en

la Figura 1.5.4.



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CAPITULO 1 EFICIENCIA ENERGTICA

Balance de la Energa Total Producida e Importada (GWh

Ao HidrulicaTrmicaVapor

TrmicaGas

TrmicaGas

Natural

TrmicaMCI

ImportacinTotalBruta

Aut

2006 7.129,49 2.998,78 1.779,03 885,45 2.020,99 1.570,47 16.384,202005 6.882,64 2.905,72 1.239,43 1.030,29 1.345,93 1.723,45 15.127,462004 7.411,70 2.310,62 671,62 949,16 1.241,75 1.641,61 14.226,462003 7.180,42 2.476,91 484,57 938,58 465,65 1.119,61 12.665,742002 7.524,26 2.355,19 1.123,72 374,11 510,29 56,3 11.943,862001 7.070,65 2.205,67 1.246,56 - 526,92 22,23 11.072,032000 7.611,23 1.162,58 1.512,42 - 326,21 - 10.612,44

1999 7.176,73 2.328,71 527,16 - 275,52 23,76 10.331,881998 6.506,10 2.296,44 1.730,62 - 357,2 - 10.890,351997 6.534,18 2.134,16 1.279,63 - 413,78 - 10.361,751996 6.343,42 1.734,50 910,37 - 351,61 - 9.339,901995 5.160,55 1.975,14 739,61 - 553,3 - 8.428,601994 6.565,28 1.273,14 182,28 - 123,3 - 8.144,001993 5.810,14 1.346,33 152,62 - 102,22 - 7.411,301992 4.973,58 1.739,68 310,07 - 172,69 - 7.196,031991 5.075,92 1.702,85 78,78 - 116,91 - 6.974,46

Tabla 1.5.2. Balance de Energa Total Producida e Importada (GWh) en Ecuador4



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CAPITULO 1 EFICIENCIA ENERGTICA

Figura 1.5.4. Balance de Energa Total Producida e Impor tada (MW) en Ecuador5



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Cabe resaltar que a partir del ao 2002, se produce energa

elctrica en centrales terminas de gas natural, y a partir del ao 2003 se

realizan importaciones de energa elctrica, estos datos concuerdan con

las fechas de la capacidad instalada en centrales elctricas.

Segn el CONELEC, actualmente se encuentran en funcionamiento

71 centrales elctricas en Ecuador, mismas que se encuentran

distribuidas de la siguiente manera:

- 34 Centrales Hidrulicas.

- 29 Centrales Trmicas.

- 3 Centrales Elicas.

- 5 Centrales de Biomasa.

En la Tabla 1.5.3 se detallan las Centrales Elctricas ms

representativas en el pas.

Centrales Elctricas GeneradorasTipo de

GeneracinProyecto/Central Empresa Provincia

Potencia(MW)

Hidrulica Marcel Laniado Hidronacin Guayas 213,00

Hidrulica San Francisco Hidropastaza Tungurahua 230,00Trmica Machala Machala Power El Oro 312,00

Hidrulica Molino Hidropaute S.A. Azuay 1075,00

Hidrulica Mazar Hidropaute S.A. Azuay 190,00

Trmica Esmeraldas Termoesmeraldas Esmeraldas 125,00

Hidrulica Agoyn Hidroagoyn Tungurahua 156,00

TrmicaGonzalo Cevallos,Trinitaria, Enrique

Garca

ElectroguayasS.A.

Guayas 407,00

Trmica BarcazasTermoguayasGeneraio S.A.

Guayas 150,00

Hidrulica Paute-Sopladora Hidropaute S.A. Azuay 312,60Hidrulica Alluriquin Hidrotoapi S.A. Pichincha 178,00

Trmica Vistoria II Intervisatrade Guayas 105,00

Tabla 1.5.3. Principales Centrales Elctricas generadoras en Ecuador6



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b) Transporte

La red de transporte es la encargada de conectar las centrales

elctricas con los respectivos consumidores.

Para obtener un uso racional de la electricidad es necesario que las

lneas de transporte se encuentren interconectadas entre s, con el

objetivo de transportar la electricidad entre distintos puntos muy lejanos,

con la menor prdida posible.

En la actualidad, la distribucin de energa elctrica en Ecuador

se realiza a travs del Sistema Nacional Interconectado tipo dobleFeeder, que permite llevar la energa proveniente de las centrales

generadoras hacia todas las regiones del pas.

Este sistema posee lneas de transmisin de 230 KV y 138 KV de

419 y 567 kilmetros respectivamente; y subestaciones de reduccin de

1,344 MVA y de elevacin de 374 MVA.

En total, las lneas y subestaciones tienen un costo aproximado de

169 millones de dlares.

c) Subestaciones

Las subestaciones elctricas son plantas transformadoras de

tensin que se localizan cerca de las centrales generadoras y de las

zonas de consumo.

Se encuentran conectadas a travs de las redes de alta tensin y

reduce los voltajes de alta tensin a voltajes de media tensin.


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d) Distribucin

Las compaas suministradoras del servicio elctrico, conocidas

como Empresas Elctricas, son responsables desde las subestaciones

hasta las redes de distribucin de baja tensin.

Estas compaas se encuentran cerca de las reas de consumo, y

son conocidas comnmente como distribuidoras o comercializadoras.

Estas comercializadoras construyen y mantienen las redes

elctricas necesarias para llegar a los clientes.

Estas redes se encuentran diseadas a distintas tensiones segn

las necesidades de los usuarios, y constituyen la red de distribucin.

Este tipo de redes pueden ser areas o subterrneas segn lo

determinen los departamentos de Ingeniera de la Empresa Elctrica.

e) Centros de transformacin

Los centros de transformacin, se encuentran alimentados por las

lneas de distribucin en media tensin. Poseen transformadores, que

son los encargados de reducir la tensin de las lneas de distribucin a la

tensin de utilizacin del cliente.

f) Instalacin de enlace

La Instalacin de enlace es el punto de unin de las redes de

distribucin y las instalaciones interiores de los clientes. Esta compuesta

por: acometida, caja general de proteccin, lnea repartidora y

derivaciones individuales.


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1.5.2 Combustibles

Los Combustibles son todo material capaz de liberar energa cuando se

transforma su estructura qumica.

Los combustibles ms utilizados en el sector industrial se clasifican segn su

estado natural y segn su estado de agregacin.

a) Segn su estado natural

Segn su estado natural, se dispone de las siguientes clases de

combustibles:

Combustibles Naturales

Se encuentran en la naturaleza y para su utilizacin nicamente

se efectan tratamientos mecnicos o fsicos. Los ms utilizados son:

- Carbn: molienda, lavado, secado.

- Petrleo: destilacin.

- Gas Natural: depuracin.- Madera

Combustibles Manufacturados

Se encuentran en la naturaleza y para utilizarlos solamente

pasan por un tratamiento qumico. Los ms utilizados son:

- Coke

- Gas de gasgeno

- Carbn vegetal


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b) Segn su estado de agregacin

Segn su estado de agregacin, se dispone de las siguientes clases

de combustibles:

Combustibles Slidos

Los materiales slidos considerados de mayor combustin son

los de naturaleza celulsica. Adicionalmente existen combustibles

artificiales slidos, que son el resultado de procesos de produccin, en

los que se aplica calor a la madera, sin que estos entren en contacto

con el aire obteniendo de esta manera combustibles slidos, como porejemplo el proceso que ocurre en las carboneras.

Los combustibles slidos ms comunes son:

- Carbn (antracita, hulla lignito, turba)

- Madera

- Residuos agrcolas de diverso origen

Combustibles Lquidos

Los combustibles lquidos son aquellos productos que provienen

del petrleo bruto o del alquitrn de hulla.

Los combustibles lquidos inflamables son los ms utilizados en

distintas actividades. No arden directamente, sino que los vapores

desprendidos de estos son los que provocan la combustin.

Los vapores liberados por lo general son mucho ms pesados

que el aire, y entran en combustin a una distancia considerable de la

fuente de ignicin.


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Los combustibles lquidos mas utilizados en el sector industrial son:

- Fuel Oil (Bnker)

- Gasolina

- Gasleo (Diesel)- Nafta

Combustibles Gaseosos

Los combustibles gaseosos son hidrocarburos obtenidos

naturalmente o como subproducto en determinados procesos

industriales.

Los combustibles gaseosos mas empleados son:

- Gas Natural

- Biogas

- GLP (Gas Licuado de Petrleo)

1.6 SISTEMAS CONSUMIDORES DE ENERGA

1.6.1 Introduccin

Los sistemas consumidores de energa son dispositivos, mquinas, equipos,

etc. que son capaces de producir, transformar y aprovechar la energa, de

acuerdo a los procesos que realicen en las diferentes reas de produccin.

Cabe destacar que en la actualidad las fbricas industriales usan la energa

elctrica a alta escala, ya que requieren una gran cantidad de maquinaria

alimentada por la misma.


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Adems la aplicacin de la energa elctrica es preponderante en esta rea,

ya que, por razones tcnicas y econmicas, la mayora de dispositivos mecnicos

que se emplean en los sectores industriales se accionan mediante motores

elctricos.

1.6.2 Mquinas Elctricas

Una mquina elctrica es un dispositivo capaz de producir, transformar o

aprovechar la energa. Entre las principales transformaciones se tienen: la energa

elctrica en energa mecnica (motor elctrico), la energa mecnica en energa

elctrica (generador elctrico), la energa elctrica en energa elctrica(transformador), entre otros.

Las mquinas elctricas se clasifican en: generadores, motores,

transformadores y convertidores.

Clasificacin de la Mquinas Elctricas

Las mquinas elctricas se clasifican de acuerdo a distintos

parmetros:

Clasificacin por Usos

Las mquinas elctricas de acuerdo a sus usos se dividen en:

A. Generadores

Pese a que el generador no es un consumidor de energa

elctrica, es considerado como mquina elctrica, que est

destinado a transformar la energa mecnica en energa elctrica.


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Un generador elctrico es todo dispositivo capaz de conservar

una diferencia de potencial elctrico entre dos de sus terminales o

bornes. El generador es activado mecnicamente con un

movimiento y un campo magntico, generando de esta manera

energa elctrica.

Estas mquinas se instalan generalmente en centrales

elctricas, para posteriormente ser activados mecnicamente

mediante turbinas a vapor o hidrulicas.

Figura 1.6.1. Generador elctri co

B. Motores

Son mquinas elctricas cuya funcin es transformar energa

elctrica en energa mecnica; son usados para accionar distintas

mquinas, mecanismos y dispositivos de la industria,

comunicaciones y agricultura.

En los sistemas modernos de control, los motores son

utilizados como dispositivos de accionamiento que obedecen la

orden del gobernor.


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Figura 1.6.2. Motor elctri co

C. Convertidores electromecnicos

Son mquinas encargadas de transformar corriente alterna

(c.a) en corriente continua (c.c) y viceversa, variando las magnitudesde tensin, c.a., c.c., frecuencia y otros. Es usado ampliamente en la

industria.

Figura 1.6.3. Convertidor Industrial

D. Compensadores electromecnicos

Son mquinas que generan o absorben potencia reactiva en

distintos sistemas elctricos de potencia, con el objetivo de mejorar

los ndices energticos y la calidad en las interconexiones y centros

de carga.


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Figura 1.6.4. Compensador de Potencia

E. Amplificadores electromecnicos

Son mquinas utilizadas para el control de equipos de alta

potencia, por medio de seales elctricas de pequea potencia.

F. Convertidores electromecnicos de seales

Se encargan de generar, transportar y amplificar distintas

seales. Este tipo de mquinas se disean y proyectan en forma de

micromotores y son utilizados ampliamente en equipos de control.

Clasificacin por tipo de corriente y funcionamiento

Las mquinas elctricas, por el tipo de corriente se dividen en

mquinas de corriente alterna y de corriente continua.

Por otro lado de acuerdo a su funcionamiento las mquinas

elctricas se clasifican en transformadores, mquinas de induccin,

mquinas sncronas y mquinas colectoras.


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A. Transformadores

Se denomina transformador a una mquina elctrica cuya

funcin es aumentar o disminuir la tensin en un circuito elctrico de

corriente alterna, manteniendo constante la frecuencia.

Los transformadores son usados ampliamente en sistemas de

transmisin y distribucin, en rectificadores de corriente, en la

automatizacin y en la electrnica.

Figura 1.6.5. Transformador Industrial

B. Mquina asincrnicas o de Induccin

Las mquinas de induccin son utilizadas como motores

trifsicos y monofsicos. Es usado en diferentes campos de

ingeniera debido a su simpleza en el diseo y a su alta

confiabilidad. Son usados ampliamente en motores de control

monofsicos y trifsicos.


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Figura 1.6.6. Mquina de Induccin

C. Mquinas sincrnicas

La mquina elctrica se llama sincrnica si su velocidad derotacin es directamente proporcional a la frecuencia de la red de

corriente alterna e inversamente proporcional al nmero de polos de

la mquina.

f60=

Ecuacin 1.6.1 Velocidad de rotacin de una mquina sincrnica

Donde:

: Velocidad de rotacin

f: Frecuencia industrial normalizada

: Nmero de polos de la mquina

Debido a su gran torque se los utiliza en sistemas de potencia.


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D. Mquinas Colectoras

Son mquinas usadas como motores, pero no se las usa

continuamente debido a su complejo diseo, mantenimiento

exigente y alto costo.

Clasificacin de las mquinas por nivel de Potencia

Esta clasificacin se determina en funcin de la potencia que

absorben o generan las mquinas, y si clasifican en:

A. Micro mquinas

Su potencia vara de dcimas de watt hasta los 500 w. Este

tipo de mquinas trabajan tanto en c.a. como en c.c.

B. De pequea potencia

Su trabajo de funcionamiento esta entre los 0.5 10w.

Funciona tanto el c.a. como en c.c.

C. De media potencia

Trabaja desde los 10 Kw, hasta varios cientos de Kw.

D. De gran potencia

Su funcionamiento de trabajo es mayor a 100 KW.


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Clasificacin por f recuencia de giro (velocidad)

De acuerdo a la frecuencia de giro, las mquinas elctricas se

dividen en:

De baja velocidad: con velocidades menores a los 300 rpm.

De velocidad media: con velocidades entre 300 y 1500 rpm.

De altas velocidades: con velocidades entre 1500 y 6000 rpm.

De extra altas velocidades: con velocidades mayores a los 6000

rpm.

1.6.3 Iluminacin Industrial

La iluminacin en el rea industrial debe tener presente la existencia

de un gran nmero de luminarias para abarcar espacios muy extensos de

las empresas.

Debido a esto la iluminacin en la industria tiene una participacin a

considerar, del consumo total de la energa en cada empresa. Por lo cual

su control es importante para la obtencin de ahorros energticos.

Por otro lado la iluminacin industrial debe poseer caractersticas

distintas a luminarias convencionales o residenciales como: mayor

potencia, brillo, incandescencia, etc. y ser capaces de soportar variaciones

de voltaje.

Estos tipos de luminarias se crearon con el fin de facilitar los distintos

procesos de produccin en el trabajo industrial, que cumpla con las

exigencias de seguridad y comodidad del trabajador.


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a) Niveles de iluminacin

Cada actividad requiere un nivel especfico de iluminacin en el

rea donde se realiza. En general, cuanto mayor sea la dificultad de

percepcin visual, mayor deber ser el nivel medio de la iluminacin.

En varias publicaciones se ofrecen directrices de niveles mnimos

de iluminacin asociados a diferentes tareas. En la siguiente figura se

muestran los niveles de iluminacin requeridos para cada rea,

dependiendo de las actividades que se vayan a realizar en el mismo,

segn la Enciclopedia de Salud y Seguridad en el Trabajo.

Figura 1.6.7. Niveles de Ilum inacin por rea de trabajo

El luxmetro a ms de determinar la intensidad luminosa de las

fuentes, permite establecer el nivel de iluminacin de un rea

determinada de trabajo, permitiendo distribuir las luminarias en forma

adecuada.


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Adems es conveniente tomar en consideracin los siguientes

parmetros:

La naturaleza del trabajo.

La reflectancia del objeto y de su entorno inmediato. Las diferencias con la luz natural y la necesidad de iluminacin

diurna.

La edad del trabajador.

El sistema de iluminacin de industrias debe ser trifsico, para

eliminar el efecto estroboscpico.

Cabe destacar que el efecto estroboscpico es un efecto pticoque se produce al iluminar mediante destellos, un objeto que se mueve

en forma rpida y peridica.

Se puede observar un cuerpo que gira como detenido, cuando se

lo ilumina con una fuente de luz de rpida accin y que se apaga y

enciende a la misma frecuencia que la velocidad de giro del cuerpo.

En este caso existe un sincronismo perfecto entre el momento en

el cual el cuerpo en rotacin se ilumina por un instante, y este instante

coincide con la misma posicin angular de la rotacin, siempre se ver

la misma zona del cuerpo ubicada en el mismo lugar. El resto del

movimiento angular no puede ser percibido ya que se encuentra a

oscuras.

Cuando la sincronizacin entre el instante en que se enciende la

luz y la velocidad de rotacin del cuerpo no es exacta, se puede

apreciar un lento giro del cuerpo en una u otra direccin en

dependencia de si la luz se adelanta o atrasa en sincronismo.


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Descripcin de las lmparas ms utilizadas en la industria:

Lmparas incandescentes

Las lmparas incandescentes son dispositivos formados poruna ampolla de vidrio que contiene un gas inerte, argn o criptn,

y un filamento de wolframio que producen luz mediante el

calentamiento de dicho filamento, hasta ponerlo al rojo blanco,

mediante el paso de corriente elctrica.

Figura 1.6.9. Lmpara Incandescente

Ventajas

Bajo precio.

Funcionamiento sencillo, no precisa de equipos

auxiliares.

Encendido y reencendido instantneo.

No produce el efecto estroboscpico.

El rendimiento del color es bueno.

Existe una amplia gama de potencias y tensiones

nominales.

Dispositivo fcil de sustituir.


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Inconvenientes

Baja eficiencia luminosa.

Vida til corta.

Elevado desprendimiento de calor.

Lmparas de vapor de mercurio a baja presin o

fluorescentes

Las lmparas fluorescentes son lmparas de vapor de

mercurio a baja presin, utilizadas comnmente para la

iluminacin domstica e industrial.

Figura 1.6.10. Lmpara fluorescente

Est formada por un tubo fino de vidrio recubierto

interiormente con una sustancia que contiene fsforo y otros

elementos que emiten luz al recibir una radiacin UV de onda

corta. Adems contiene una pequea cantidad de vapor de

mercurio y un gas inerte, como el argn.

Estas lmparas se encuentran sometidas a una presin

ligeramente inferior a la presin atmosfrica. Finalmente en los

extremos del tubo existen dos filamentos hechos de tungsteno.

Como se ilustra en la siguiente figura:


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Figura 1.6.11. Esquema de conexin de una lmpara fluorescente

Al aplicar la tensin de alimentacin, el gas helio del cebador

se ioniza aumentando su temperatura, lo suficiente para que la

contacto bimetlico se deforme cerrando el circuito, provocando

que los filamentos de los extremos del tubo se enciendan.

Ventajas

Adaptabilidad al alumbrado interior.

Alta eficiencia luminosa.

Buen rendimiento de color.

Larga vida til.

Amplia gama de potencias y tensiones.

Inconvenientes

Bajo factor de potencia.

Aportacin calorfica baja.

Inadecuados para iluminacin exterior, por la influencia

de la temperatura ambiental sobre su eficiencia

luminosa.

Produce efecto estroboscpico.


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Lmparas f luorescentes compactas

Son lmparas fluorescentes de tubo de poco dimetro

curvado entre los 10 y 15 milmetros, en forma de U doble o

sencilla. En su gran mayora incluyen internamente el balastro y elcebador.

Su forma compacta facilita la instalacin de la misma en

lugares reducidos.

Figura 1.6.12. Lmpara fluorescente compacta

Ventajas

El consumo energtico se reduce en un 75%.

Vida til de 5 a 8 veces mayor a las lmparas

incandescentes.

Costo de inversin reducido, para una utilizacin

superior a 3.000 horas.

Facilidad de utilizacin en proyectos con espacios

reducidos.

Amplia gama de potencias y tensiones.


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Inconvenientes

Elevado costo.

Peso superior a las lmparas incandescentes a

sustituir. Menor rendimiento del color.

Bajo factor de potencia.

Generacin de armnicos.

Lmparas de vapor de me

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