Trabajo Final de Circuitos Elctricos

Elaborado por:

Ortiz Guzmn RommelTRABAJO FINAL DE CIRCUITOS ELCTRICOS1CALIDAD DE LA ENERGA ELCTRICA2Calidad de energa es un trmino utilizado para referirse al estndar de calidad que debe tener el suministro de corriente alterna en las instalaciones elctricas, en trminos de:

Tensin o voltaje constante

Forma de onda sinusoidal

Frecuencia constante

Las desviaciones respecto a los estndares de calidad ocasionan problemas en los equipos.Definicin de Calidad de Energa3La evaluacin de los sistemas elctricos y su calidad de energa resulta importante tanto por factores tcnicos como econmicos entre los cuales se pueden mencionar:

Aumento en la vida til de los equipos.

Funcionamiento eficiente de los mismos.

Menor riesgo de fallas, con esto se aumenta la confiabilidad de operacin.

Disminucin de costos por mantenimiento.

Reduccin de costos de operacin ante una menor compra de dispositivos de proteccin y sistemas de respaldo.

Menor inversin en plizas de seguros ante un mejor desempeo de los equipos.

Se reduce el riesgo de demandas y su consecuente costo.

Se evitan prdidas en las lneas de produccin.Importancia del Estudio de la Calidad de Energa4Las actividades a realizar para una buena calidad de la energa nos permiten definir los objetivos del proyecto, especificar los recursos de equipos necesarios para la realizacin del trabajo y aclarar donde debe monitorearse dependiendo del sitio en el cual se sospecha que el problema aparece.

Se cuenta con registradores y analizadores de redes con el fin de realizar las labores de medicin asociadas con este tipo de estudios y lograr diagnosticar adecuadamente las variables elctricas asociadas con la instalacin.Beneficios de la Calidad de la Energa5Confiabilidad del servicio.

Desviaciones de la frecuencia.

Desviaciones y fluctuaciones de tensin

Distorsin de la onda de tensin y corriente

Asimetra de las tensiones trifsicasParmetros que se incluyen en el concepto de Calidad de la Energa6Problemas de calidad de energa elctrica pueden ser eventos de gran velocidad tales como impulsos de voltaje/transitorios, sonido de alta frecuencia, fallas en la onda elctrica, incrementos y cadas de voltaje y prdida total de la energa.

La mayora de problemas estn relacionados con problemas internos de las edificaciones y no con el suministro elctrico como tal, problemas de aterrizamiento y de circuitos, violacin de normas y generacin de disturbios de energa elctrica interna son ejemplos tpicos.Problemas que influyen en una buena Calidad de la Energa7En la aplicacin de las soluciones correctivas se han propuesto soluciones innovadores y con mnimas inversiones que logran resolver adecuadamente los problemas que se presentan en las plantas elctricas, entre ellas se tienen nuevo cableado, filtros especiales y filtros de armnicos o traslado de la fuente de interferencia a un circuito diferente.

Ser una tarea de un consultor el determinar si la energa elctrica, el aterrizamiento y la insfraestructura de una edificacin son adecuadas para operar los sistemas y/o equipos. Una vez hecha esta evaluacin, otros pasos pueden ser tomados para remediar cualquier anomalaPerspectiva a Futuro y Requerimientos8La sociedad y la industria actual posee una penetracin de altsimo grado en cuanto a equipamiento electrnico de diversas generaciones, vinculados al control de procesos, accionamiento, procesamiento de datos, comunicaciones y transmisin de informacin, dispositivos domsticos, comerciales y de entretenimiento.

Los fabricantes de este equipamiento, en un mercado competitivo, disean el burden de sus equipos en el nivel de los normados por el sistemas, de manera que las desviaciones dentro de esos lmites no afectan el funcionamiento.

El uso extendido y progresivo de fuente alternativas de energa no convencional, como la elica y la solar, usualmente se utilizan generadores con inversores, esquemas hbridos en muchos casos conectados a las redes de distribucin. El proceso de conversin de cd a ca conlleva la generacin de armnicos.Importancia de este tema en la Actualidad9En el mundo de la electricidad se trata como una mercanca en un mercado con caractersticas peculiares, desde los centralizados hasta los desregulados, por ello, la definicin de parmetros de calidad permiten determinar las caractersticas de competitividad del producto de determinado suministrador.

Una insuficiente calidad en el suministro de la energa elctrica afecta, en mayor o menor grado, a otras tecnologas y procesos, donde las prdidas econmicas que se generan por este concepto pueden llegar a ser importantes.

La deficiente calidad en el suministro provoca una operacin ineficiente e impropia, entre otros, en las redes elctricas, conducente a averas o incremento en los costos de operacin, los que al final, redundan en prdidas para las compaas del servicio elctrico.Importancia de este tema en la Actualidad10Con parmetros de tensin diferentes a los nominales o de trabajo ocurre la aceleracin del envejecimiento de un calentamiento ms intensivo y en una serie de casos como resultado del reforzamiento de procesos de ionizacin.

Las desviaciones de tensin conllevan a un aumento del calentamiento de motores elctricos con momentos constantes de carga (carga tipo transportador, elevador, etc), acelerando el envejecimiento del aislamiento.

La elevacin de la tensin por encima de la nominal conlleva a la disminucin del tiempo de vida til de lmparas.

Algunas de la Implicaciones de la deficiencias en la calidad del suministro energtico11La asimetra en la tensin tambin conlleva al calentamiento adicional del equipamiento de fuerza y disminuye su vida til. Este defecto tambin influencia negativamente en el funcionamiento de algunos esquemas de protecciones por rels, provocando operaciones errticas y sacando de funcionamiento equipos.

La aparicin de variaciones rpidas en la asimetra de las tensiones trifsicas, caractersticas en circuitos donde estn conectados hornos de acero por arco elctrico, conllevan a la variacin de los momentos de torque en los motores elctricos, lo que es causa de aparicin de esfuerzos adicionales en las cabezas de las bobinas de las mquinas, su vibracin y tensiones de fatiga en elementos mecnicos constructivos del propio motor y el accionamiento, lo que trae como resultado una disminucin de su tiempo de vida.Algunas de la Implicaciones de la deficiencias en la calidad del suministro energtico12Existen consumidores altamente contaminantes de la red, al tener equipos en muchos casos de envergadura, que significan cargas alineales grandes generadoras de armnicos, tales son los casos de los hornos de fundicin por arco elctrico, los equipos de soldadura por arco, los equipos numricos, los equipos de cmputo, los laminadores, etc.

Las fuentes alternativas de energa no convencional, como la elica y la solar, usualmente utilizan generadores con inversores, esquemas hbridos en muchos casos conectados a las redes de distribucin. El proceso de conversin de cd a ca conlleva la generacin de armnicos.Consumidores contaminantes de la red13Por qu las cargas alineales son contaminantes de la red elctrica?

14Situaciones que conllevan a altas corrientes, causando cadas de tensin en las impedancias de la red:

Fallas en los circuitos de transmisin y distribucin.

Recierres automticos en los esquemas de protecciones de la red.

Contaminantes de la Red con las perturbaciones de la tensin15Conexin y desconexin de grandes cargas (motores asincrnicos, hornos por arco elctrico, mquinas de soldar, calderas elctricas, etc) en funcin de las potencias de cortocircuitos en los puntos de instalacin.

Fallas del aislamiento.

Condiciones de ferroresonancia.

Fallas longitudinales en el neutro de los sistemas.

Sobre compensacin de potencia reactiva.

Conmutaciones en los sistemas de transmisin y distribucin.

Descargas atmosfricas (impactos directos e inducidos)

Contaminantes de la Red con las perturbaciones de la tensin16Desviacin de la tensin (fluctuacin lenta)

Fluctuacin rpida de tensin (parpadeo, flicker)1/2

Indicadores de la Calidad de la Energa y su Clculo

17Indicadores de la Calidad de la Energa y su Clculo

18Indicadores de la Calidad de la Energa y su Clculo

19Indicadores de la Calidad de la Energa y su Clculo

20Es muy utilizada la norma IEEE-519-92 que referentes a la emisin de armnicos de tensin establece las siguientes prescripciones

Distorsin de tensin total de tensin en los Armnicos individuales, %thd:

Hasta 69 KV: 3.0-5.069-161KV: 1.5-2.5Ms de161 KV: 1.0-1.5

Para bajas tensiones se establecen valores normativos mayores que los indicados , siendo los valores mximos del thd hasta 1KV de 6% para los impares y 35 para los pares.

Normas para valorar la calidad del Suministro de Energa21Los problemas relacionados con la Energa Elctrica de Calidad tienen muchos nombres y descripciones.

Fuentes, transistorios, cortes de suministro y ruido son algunas de las descripciones ms comunes dadas a los problemas, pero que significan?Disturbios relacionados con la calidad de la Energa 22Una interrupcin o paralizacin es una prdida completa del voltaje que por lo comn puede ser tan corta como 30 ciclos o durar hasta varias horas, o en algunos casos das.

Las interrupciones suelen ser causadas por la operacin inducida de los interruptores automticos de circuitos o de los fusibles.

Las interrupciones se clasifican en: prolongandas y temporales o momentneas.Interrupciones23Las variaciones de voltaje consisten en variaciones en la amplitud de la onda de voltaje y por lo tanto en el valor RMS de la seal.

ANSI C84.11982 recomienda que no se excedan los rangos especificados de 0.9 a 1.1 pu.

Son ocasionados por operaciones de conmutacin o descargas atmosfricas.Voltajes transitorios24Un disturbio es un transitorio de corta duracin en la forma de voltaje de CA el cual se caracteriza por una breve discontinuidad repentina en la forma de onda.

Puede ser de cualquier polaridad , siendo aditivo o sustractivo de la forma de onda nominal.

Estas perturbaciones se pueden presentar en cualquier sistema elctrico tanto en magnitud y frecuencias distintas a los valores fundamentales.Disturbios25Son seales senoidales de frecuencias que son mltiplos enteros de la frecuencia fundamental de la seal de voltaje o corriente.

Estas seales se suman a la seal de frecuencia fundamental produciendo deformacin en la onda senoidal original.

La distorsin armnica es una forma de ruido elctrico.

Armnicas26El ruido elctrico se produce en sistemas de potencia debido a la operacin normal de dispositivos electrnicos, circuitos de control, equipo de formacin de arco, cargas con rectificadores de estado slido y fuentes de energa switcheables.

El ruido es un impulso repetitivo sobrepuesto en la onda sinusoidal de potencia.

Los transmisores de radio, lmparas fluorescentes, cargadores de acumuladores, computadoras y conexiones elctricas flojas pueden ocasionar ruido elctrico.

Ruido de alta frecuencia27El factor de potencia es un indicador de la eficiencia con que se est utilizando la energa elctrica, para producir un trabajo til.

El rango de valores posibles del factor de potencia vara entre 0 y 1.Un factor de potencia est atrasado si la carga requiere kvars y en adelante si la carga suministra kvars.

Un bajo factor de potencia significa prdidas de energa, lo que afecta la eficiencia en la operacin del sistema elctrico.

Se penaliza con un cargo recargo adicional en la factura elctrica a la empresas que tengan un factor de potencia inferior a 0.9 o 0.95 segn su potencia demnadada.Factor de Potencia28El propsito de aterrizar los sistemas elctricos es para limitar cualquier voltaje elevado que pueda resultar de rayos, fenmenos de induccin o de contactos no intencionales con cables de voltajes ms altos.

El Estudio de Tierras Elctricas consiste en la inspeccin de las instalaciones elctricas de la planta con el objetivo de comprobar que stas cumplan con los criterios de Puesta a Tierra.

Las desviaciones que sean encontradas sern documentadas y se realizar la recomendacin correspondiente para cumplir con la Norma y mejorar el Sistema de Puesta a Tierra en la planta.

Un sistema de puesta a tierra efectivo, garantizar la seguridad fsica del personal de la planta, adems de evitar que efectos atmosfricos afecten las instalaciones y los equipos.Sistema de Tierras29Son variaciones o perturbaciones que se pueden presentar en cualquier sistema elctrico tanto en magnitud como en frecuencias distintas a los valores fundamentales, generalmente temporales en la tensin del sistema, que pueden causar mala operacin o fallas del equipo.Disturbios Elctricos30Los disturbios tienen dos tipos de orgenes, los naturales o externos y los no naturales o internos al Sistema Elctrico.

Los disturbios de origen externos son los producidos por las descargas atmosfricas en las lneas elctricas.

Los de origen internos son producidos por la operacin de dispositivos de desconexin, conmutacin electrnica, arranque de motores, entre otros.Clasificacin31La descarga del rayo sobre cualquier cable conductor, tanto en:Lneas elctricas (rede de baja tensin)

Lneas de datos (telefnicas e informticas)

Lneas de alta frecuencia (antenas, coaxiales de radio frecuencia y transmisin)

Cables de alarmas o conductores de conexin a tierra.

Provocan transistorios que se caracterizan por su corta duracin, crecimiento rpido y valores de cresta muy elevados.

La descarga de un rayo se propaga en un radio de varios kilmetros y su dispersin en la tierra eleva su potencial, induciendo fuertes sobretensiones en los cables subterrneos y aumentando la tensin en las tomas de tierra.Tormentas Elctricas32Las sobretensiones transitorias se refieren a variaciones en la forma de onda de tensin que dan como resultado condiciones de sobretensin durante una fraccin de ciclo de la frecuencia fundamental.

Las fuentes comunes de estos transitorios son los rayos, operacin de los dispositivos de interrupcin de los sistemas elctricos y el arqueo de conexiones o fallas intermitentes.

Voltajes transitorios33Son decrementos en el voltaje o corriente que ocurren a la frecuencia fundamental con magnitudes entre el 10% y el 90% del valor nominal que duran 0.5 ciclos a 1 minuto.

Estos son normalmente causados cuando cargas pesadas tales como motores son puestos en operacin.

Estas cargas tienen corrientes de arranque de 6 a 10 veces su corriente nominal por que llegan a afectar la seal de voltaje.Sags y Bajo Voltaje

34Un incremento temporal en el valor RMS del voltaje de ms del 10% del valor nominal que ocurre a la frecuencia fundamental con duracin de 0.5 ciclos a 1 minuto.Swells y Alto Voltaje

35Es un disturbio peridico en la forma de onda de voltaje causado por la operacin normal de aparatos electrnicos cuando la corriente es conmutada de una fase a otra.

Ya que estos eventos ocurren continuamente, ellos pueden ser caracterizados a travs del espectro armnico de la seal de voltaje afectada.

Sin embargo ya que las frecuencias asociadas con este efecto son bastante altas y pueden no ser fcilmente caracterizadas con el equipo de medicin normalmente usado para anlisis de Armnicas el norching es tratado como un caso especial.Notch

36Las cadas de tensin momentneas de 60 Hz ocasionadas por fallas y arranques de cargas grandes, producen efectos que van desde el parpadeo de relojes digitales en los hogares hasta procesos industriales interrumpidos.

Los disturbios internos son generados dentro de la instalacin elctrica normalmente por los equipos internos y dispositivos de switcheo.Fuentes generadores de disturbios37Ruido e Impulso elctricos: Ocasionan un funcionamiento errtico en cualquier tipo de computadora. Si la magnitud de disturbio es muy elevada, el dao puede ser fsico e irreversible.

Los sobre voltajes y bajo voltajes: Los bajos voltajes del orden del 90% del Nominal y por un tiempo de 3 ciclos aproximadamente, los drives los detectarn como una condicin de falla. Los sobre voltajes con duracin muy larga, puede daar el aislamiento de la electrnica de los equipos.

Dimensin Armnica: Este tipo de disturbio puede ocasionar funcionamiento errtico de algunos variadores, calentamiento de cables y transformadores y falsos disparos de interruptores.

Efectos de los disturbios en el sistema de energa38AHORRO DE LA ENERGA ELCTRICA39La energa desempea un papel fundamental en el desarrollo de todos los sectores productivos cuya utilizacin debera realizarse con alta eficiencia, bajo impacto medioambiental y al menor costo posible.

Histricamente el desarrollo econmico ha estado estrechamente correlacionado con un mayor consumo de energa y un aumento de las emisiones de GEI, lo que ha generado importantes impactos ambientales y una fuerte dependencia de fuentes de energa alctonas. Las energas renovables pueden ayudar a romper esa correlacin, contribuyendo al desarrollo sostenible.Ahorros de Energa: Conceptos y definiciones40AHORRO DE ENERGA: Disminucin de la intensidad energtica mediante un cambio de las actividades que requieren insumos de energa.

BIOCOMBUSTIBLE: Cualquier combustible lquido, gaseoso o solido producido a partir de biomasa, tales como el aceite de soja, el alcohol a partir de azcar fermentado, el licor negro proveniente del proceso de fabricacin de papel, etc.

BOMBA DE CALOR: Instalacin que transfiere calor de un lugar frio a otro ms caliente, en contra de la direccin natural del flujo de calor.

DIXIDO DE CARBONO (CO2): Gas que se produce de forma natural y tambin como subproducto de la combustin de combustibles fsiles o de biomasa, cambios del uso de la tierra o procesos industriales.

CAMBIO CLIMTICO: Variacin del estado del clima y/o su variabilidad, que se puede detectar (p. ej., con pruebas estadsticas) a travs de los cambios de la media y/o de la variabilidad de estas propiedades, y que se mantiene durante un periodo de tiempo prolongado, generalmente decenios o por ms tiempo.

41COGENERACIN: Aprovechamiento del calor residual resultante de la generacin elctrica en plantas termoelctricas.

DESARROLLO SOSTENIBLE: Satisfacer las necesidades de las generaciones presentes sin comprometer las posibilidades de las del futuro para atender sus propias necesidades.

EFICIENCIA ENERGTICA: Relacin entre la produccin de energa til u otro producto fsico til que se obtiene por medio de un sistema, un proceso de conversin o una actividad de transmisin o almacenamiento y la cantidad de energa consumida (medida en kWh/kWh, toneladas/kWh o en cualquier otra medida fsica del producto til, como la tonelada/km transportada, etc.).

ENERGA: Cantidad de trabajo o de calor producida. La energa se clasifica en diferentes tipos y resulta til para el hombre cuando fluye de un lugar a otro o se transforma de un tipo de energa a otro.

GAS DE EFECTO INVERNADERO (GEI): Componente gaseoso de la atmosfera, de origen natural y antropognico, que absorbe y emite radiacin en longitudes de ondas especificas del espectro de la radiacin infrarroja emitida por la superficie de la Tierra, la atmosfera y las nubes.

INTENSIDAD ENERGTICA: Relacin entre el consumo de energa y la produccin econmica resultante. 42GESTIN ENERGTICA: La suma de medidas planificadas y llevadas a cabo para conseguir el objetivo de utilizar la mnima cantidad posible de energa mientras se mantienen los niveles de confort (en oficinas y edificios) y los niveles de produccin (en fbricas).

MITIGACIN: Cambios en las tecnologas y actividades que tienen como resultado la reduccin de los insumos y las emisiones por unidad de produccin.

RED ELCTRICA: Red compuesta por cables, interruptores y transformadores para transmitir la electricidad desde las fuentes de energa hasta los usuarios.

TRANSFERENCIA DE TECNOLOGA: Intercambio de conocimientos, equipo y programas informticos conexos, dinero y bienes entre partes interesadas, que da lugar a la difusin de una tecnologa con fines de adaptacin o mitigacin. 43Autoabastecimiento energtico de nuestras poblaciones.

La mitigacin del cambio climtico.

La conservacin de los recursos naturales y la proteccin de los seres vivos de la bisfera.

La reduccin de la contaminacin atmosfrica y la lluvia cida.

La minimizacin de la generacin de residuos atmosfricos.

La reduccin de la probabilidad de que ocurran catstrofes ambientales y humanas tales como accidentes nucleares o mareas negras.

El acceso a la energa de los pases empobrecidos y la disminucin de las desigualdades Norte-Sur.

Razones para ahorrar energa44La eficiencia energtica se refiere a la cantidad de energa primaria o final consumida para producir una cantidad de producto o servicio (domstico o nacional).

As el uso racional y eficiente de los recursos energticos permite producir un producto o dar un servicio consumiendo menos energa y generando niveles inferiores de contaminacin.

El inters de una sociedad racional debe ser el consumir el mnimo de energa posible para conseguir la satisfaccin del mximo de los servicio. Estos servicios son los que proporcionan, dentro de ciertos mrgenes, el bienestar, mientras que el consumo energtico supone un costo econmico y un factor generacin de impacto ambiental.Diferencia entre consumo y servicio energtico45La eficiencia tecnolgica es un elemento importante para reducir el consumo energtico, pero no ser suficiente si no cambiamos hbitos de consumo ni reducimos nuestra demanda final de energa.

La conduccin de un vehculo de bajo consumo de combustible es una medida vlida de ahorro energtico. Sin embargo , si el menor consumo por kilmetro de nuestro vehculo nos lleva a recorre ms kilmetros, la mejora tecnolgica no se traducir en una mejora ambiental.

Ahorro y Eficiencia Energtica46Para revertir el actual deterioro ambiental es necesario un cambio en las condiciones productivas y operativas empresariales que repercuten en la calidad del entorno.

Si una empresa tiene comportamiento irresponsables en trminos del medio ambiente, los trabajadores podran perder su empleo, as como su derecho a vivir y trabajar en un medio ambiente saludable.

Los trabajadores estn legitimados para participar en los cambios que se deben acometer para la minimizacin del impacto ambiental ocasionado por la actividad productiva.

La participacin de los trabajadores en la gestin eficiente de la energa47Incluyendo clusulas ambientales en el articulado de los convenios colectivos preferentemente, o en su defecto, en los acuerdos voluntarios o figuras similares de negociacin que se alcancen con la representacin de la empresa.

Promoviendo la formacin de los trabajadores y sus organizaciones sobre la gestin eficiente de la energa en sus centros de trabajo y en sus mbitos de actuacin individual.

Designando a un gestor energtico en la empresa como agente promotor y responsable de la ejecucin de las auditoras energticas, de los programas de gestin eficiente de la energa.Cmo promover la participacin de los trabajadores y las trabajadoras?48Una forma eficaz para motivar e implicar a los trabajadores en los programas de ahorro de energa es plantear frmulas para repercutir los resultados positivos de estos planes en beneficios para los trabajadores.

Los beneficios que se pueden proponer pueden ser. Subidas salariales directas o ayudas econmicas vinculadas a comportamientos sostenibles, dotacin de nuevos servicios para los trabajadores o la entrega de un premio a los departamentos ms ahorradores, etc.Incentivos para las buenas prcticas49El consumo de energa final del sector de la edificacin representa el 17% del consumo de energa final, correspondiendo un 10% al sector domstico y un 7% al sector terciario, dentro del sector terciario son los edificios dedicados a oficinas los que tienen un mayor peso en el consumo de energa total, seguidos de los destinados al comercio, los restaurantes y alojamientos, los edificios sanitarios y por ltimo los centros educativos.Buena gestin energtica en edificios50Las instalaciones fijas de calefaccin y agua caliente sanitaria representan alrededor del 50% del uso total de energa en edificios de oficinas.

Aplicando buenas prcticas en el uso de la calefaccin podemos conseguir un ahorro estimado del 10% y aplicando algunas inversiones se pueden llegar a horro del 40% de la energa.Sistemas de Calefaccin y agua caliente sanitaria51La refrigeracin de edificios representa el 11.1% del consumo elctrico nacional y concretamente la refrigeracin en edificios del sector servicios supone el 98% del consumo elctrico que se hace en nuestro pas en aparatos de aire acondicionado.

El aire acondicionado representa el 20% del total de la energa consumida en las oficinas.Sistemas de Refrigeracin o Aire acondicionado52La iluminacin representa el 30% del total de la factura energtica de una oficina y el 50% de la factura de la electricidad.

La iluminacin de un edificio debe servir para crear ambientes agradables y confortables para los usuarios de las instalaciones, cumpliendo con las recomendaciones de calidad y racionalizando el uso de energa que consumen.Iluminacin eficiente en edificios53Las siguientes recomendaciones ayudarn a reducir el consumo de los equipos ofimticos:

Configurar los sistemas de ahorro de energa

Desconexin de los equipos al final de la jornada.

Apagar la pantalla del ordenador durante cortos periodos, cuando no se est utilizando.

Los ordenadores porttiles son ms eficientes que los de mesa desde el punto de vista energtico.

Los equipos perifricos por separado consumen menos que un aparato multifuncional.Equipos Ofimticos54En el momento que se decide adquirir un equipo informtico, debemos considerar el consumo energtico de los productos como un argumento de compra.

Es imprescindible que los responsables de compra conozcan las etiquetas ecolgicas que podemos encontrar en diferentes equipo informticos y ofimticos y les certifica como productos en condiciones ms sostenibles y/o ms eficientes energticamente.Etiquetado ecolgico para equipos ofimticos

55El sector industrial es responsable del 34.5% del consumo de energa final de nuestro pas.

La industria es la causante de la mayora de las emisiones de contaminantes a la atmsfera (alrededor del 45% incluyendo el sector elctrico), as como de buena parte de vertidos lquidos contaminantes y de la produccin de la mayor parte de los residuos peligrosos.

El costo de energa constituye uno de los factores de mayor peso entre los costos totales de los procesos productivos, representando entre un 25% y un 50% de los costos de produccin. Un correcto consumo energtico permite a las empresas alcanzar una mayor productividad y competitividad, respetando el entorno.El Consumo de Energa en la Industria56Monitorizacin y control de procesos.

Adopcin de sistemas automticos de desconexin de los equipos elctricos en servicio que estn sin utilizar.

Correccin de la energa reactiva mediante la instalacin de condensadores.

Sustitucin de los transformadores secos.

Optimizacin de sistemas de iluminacin y ventilacin natural/artificial.Las tecnologas sectoriales y las tecnologas horizontales para el ahorro y la eficiencia energtica57Automatice su proceso.

Apague los equipos.

Aproveche las horas de bonificacin del consumo de energa para cargar equipos que funcionen con bateras.

Ahorro y eficiencia energtica en sistemas elctricos industriales58Aproveche la luz natural.

Mantenimiento.

Iluminacin localizada.

Zonificacin del alumbrado.

Concientizacin de los trabajadores.Ahorro y eficiencia energtica en iluminacin59Elija correctamente la potencia de los motores.

Utilice variadores de velocidad ajustables.

Corrija la cada de tensin en los alimentadores.

Evite el arranque y la operacin simultnea de motores.

Seleccione el motor adecuado a su ciclo de trabajo.

Compruebe que el arranque de los motores se realiza de forma secuencial y planificada.Ahorro y eficiencia energtica en motores60Mejore el aislamiento.

Utilice equipos eficientes.

Aproveche los sistemas de recuperacin de calor.

Uso de sistemas de bombas de calor centralizados.

Mejore los sistemas de distribucin de la climatizacin.

Regule la temperatura.

Instale termostatos.

Ahorro y eficiencia energtica en climatizacin de instalaciones61Informe a su personal sobre el elevado costo de la produccin de aire.

Mantenga la presin de generacin al mnimo aceptable.

Verifique que las pistolas de soplado estn reguladas a la presin.

Identifique las tuberas redundantes.

Implante un sistema efectivo para detectar las fugas y repararlas lo antes posible.

Asegure un correcto mantenimiento de su instalacin de aire comprimido.

Ahorro y eficiencia energtica en distribucin y generacin de aire comprimido62Aumente la carga de los hornos.

No opere a temperaturas superiores a lo necesario.

Reduzca al mximo las temperaturas del horno.

Evite el enfriamiento excesivo entre operaciones.

Programe adecuadamente el mantenimiento para evitar paradas imprevistas.

Asegure la estanqueidad del horno.

Ahorro y eficiencia energtica en hornos63Utilizar aislantes adecuados y mantenerlos en buen estado.

Utilizar la temperatura adecuada para cada proceso.

Garantizar la buena estanqueidad de los hornos para evitar entradas de aire incontroladas.

Evitar al mximo el nmero de arranques y paradas de los equipos porque disminuye el rendimientos de los mismos.

Optimizar la combustin mediante el anlisis automtico de gases y temperaturas de humos y control automtico de los parmetros de la misma.Medidas para mejorar la eficiencia energtica en equipos de generacin trmica64Se define como el conjunto de elementos interrelacionados o que interactan entre s para establecer la poltica energtica, los objetivos energticos y los proceso y procedimientos para alcanzar dichos objetivos.

Se basa en los elementos comunes que se encuentran en todas las normas ISO sobre gestin de sistemas, asegurando un alto nivel de compatibilidad con la norma ISO 9001 e ISO 14001.

Gestin de la energa en la empresa

65TARIFAS DE LA ENERGA ELCTRICA66

Tarifas de Media Tensin67Usuarios en Baja Tensin (BT): Aquellos que estn conectados a redes cuya tensin de suministro es igual o inferior a 1 kV (1 kV = 1 000 V).

Usuarios en Media Tensin (MT): Aquellos que estn conectados a redes cuya tensin de suministro es superior a 1 kV y menor a 30 kV (1 kV = 1 000 V). Horas Punta (HP): Periodo comprendido entre las 18:00 horas a 23:00 horas de cada da del ao.

Horas Fuera de Punta (HFP): Al resto de horas del da no comprendidas en las horas de punta (HP).

68Energa activa: Es la energa elctrica utilizada medida en kW.h por el medidor, se utiliza para hacer funcionar los equipos elctricos.

Energa reactiva: Es la energa adicional a la energa activa, que algunos equipos que tienen arrollamiento elctricos como motores, transformadores, balastos, necesitan para su funcionamiento.

Potencia: Es la rapidez con que se efecta un trabajo, cuya unidad es kilowatt (kW). 69Parmetros de facturacin

Cargo fijo mensual: Cargo asociado al costo por la lectura del medidor y procesamiento, emisin, reparto y cobranza del recibo o factura.

Cargo por energa activa: Es la facturacin del consumo de energa activa del periodo de facturacin.

Cargo por potencia activa por uso de las redes de distribucin: Cargo correspondiente al costo de la potencia por uso de las redes de distribucin.

Cargo por facturacin de energa reactiva: Cargo correspondiente al consumo de energa reactiva que exceda el 30% de la energa activa total mensual. La facturacin por energa reactiva solo se da en las tarifas BT2, BT3 y BT4.

Alumbrado pblico: Cargo por la iluminacin de avenidas, calles, plazas y otros lugares pblicos. 70

Resumen71Tarifas de Baja Tensin

72

73Opcin tarifaria BT2. Esta opcin tarifaria est dirigida para aquellos usuarios con consumos mnimos de demanda en el periodo de horas punta

74Opcin tarifaria BT3. Esta opcin tarifaria est dirigida para aquellos usuarios cuyos consumos de potencia se da durante las 24 horas al da o aquellos usuarios cuyo turno de trabajo empieza en horas de la maana y acaban pasadas las 18:00 h. Opcin tarifaria BT4. Esta opcin tarifaria est dirigida para aquellos usuarios cuyos consumos de energa es intensivo en el periodo de horas punta. Opcin tarifaria BT5A. Solo podrn elegir esta opcin tarifaria los usuarios alimentados en BT con una demanda mxima mensual de hasta 20 kW en horas punta y fuera de punta o con una demanda mxima mensual de hasta 20 kW en horas punta y de hasta 50 kW en horas fuera de punta. Opcin tarifaria BT5B. Solo podrn elegir esta opcin tarifaria los usuarios alimentados en BT con una demanda mxima mensual de hasta 20 kW en horas punta y fuera de punta o con una demanda mxima mensual de hasta 20 kW en horas punta y de hasta 50 kW en horas fuera de punta. 75Opcin tarifaria BT5C.Esta opcin est orientada principalmente a los consumo de iluminacin especial de parques, jardines, plazas y dems instalaciones de alumbrado adicional a cargo de las municipalidades.Opcin tarifaria BT6. Solo podrn elegir esta opcin tarifaria los usuarios alimentados en baja tensin con una alta participacin en las horas punta o con demanda de potencia y consumo predecible, tales como avisos luminosos, cabinas telefnicas y similares, no comprendindose el uso residencial. La demanda mxima mensual para acceder a esta opcin tarifaria es de 20kW.

Opcin tarifaria BT7. Solo podrn elegir esta opcin tarifaria BT7, aquellos usuarios del servicio elctrico en baja tensin que posean un equipo de medicin con las caractersticas especiales requeridas por el servicio prepago y que su demanda mxima de potencia sea de hasta 20kW.

76

Resumen77

78AUDITORA DE LA ENERGA ELCTRICA79INTRODUCCIN

80

DEFINICIN81OBJETIVOS

82ALCANCE DE UNA AUDITORIA ENERGTICAAl abarcar todo el uso energtico de la industria, la auditora tendr que analizar:

La industria Actividad de la industria y anlisis del proceso productivo. Descripcin de los sistemas de generacin, distribucin y consumo de energa. Consumos energticos y produccin de los dos ltimos aos. Distribucin del consumo energtico por tipos de energas y costes.

832. La eficiencia energtica

Anlisis energticos de los generadores trmicos y frigorficos. Anlisis energticos de los grandes consumidores finales.

Anlisis energtico de los sistemas de distribucin de energa.

3. Las medidas de ahorro energtico (MAEE)

Medidas de ahorro en los equipos de generacin de energa. Medidas de ahorro en grandes consumidores.

Medidas de ahorro en los sistemas de distribucin de energa. Anlisis econmico pormenorizado de las medidas.84PERFIL PROFESIONAL DEL AUDITOR ENERGETICO

El auditor es la persona que ejecuta o lidera la ejecucin de una auditora energtica. La relativa complejidad tcnica de las instalaciones, as como la necesidad de manejar equipos de medida y de realizar ciertos clculos, exigen que el Auditor sea, hasta cierto punto, un especialista.

Los perfiles ms idneos son:

Ingeniero Superior o Ingeniero Tcnico Industrial

Preferiblemente de la especialidad Tcnicas Energticas, aunque tambin pueden ser adecuadas las de Mecnica o Elctrica. Estos profesionales disponen de una formacin terica muy amplia, por lo que son los ms adecuados para la realizacin de auditoras energticas complejas en la industria. No obstante, esta amplia base terica debe complementarse con una experiencia profesional de trabajo en diferentes reas de una planta y/o sectores de actividad industrial o con el propio desarrollo de auditoras energticas en compaa de otros expertos.

b) Tcnico profesional Instalador y Mantenedor

Los instaladores pueden ser unos auditores energticos muy adecuados, siempre y cuando cuenten con una adecuada formacin adicional que le haya permitido ampliar sus conocimientos a la totalidad de instalaciones y de fijar los conceptos energticos de mayor aplicabilidad.

85MATERIAL NECESARIO PARA LA REALIZACIN DE AUDITORIAS

Analizador de redes elctricasson instrumentos de medida que miden directamente o calculan los diferentes parmetros elctricos de una red, normalmente en baja tensin: tensin, intensidad, potencia y energa activas y reactivas, factor de potencia, etc. As como los parmetros de calidad elctrica que se recogen en la norma EN50160 Caractersticas de la tensin suministrada por la redes generales de distribucin; armnicos, interarmnicos, asimtricos, etc. Todos los equipos de este tipo disponen, adems, de la posibilidad de memorizar y/o registrar dichos parmetros mediante diversas funciones de programacin.

86

87Analizador de gases de combustin

El analizador de gases de combustin es un instrumento que mide directamente, o calcula, los diferentes parmetros que determinan las caractersticas de una combustin en un determinado equipo consumidor de combustible: caldera, horno, motor, etc. Entre dichos parmetros destacan, por ejemplo: concentracin de oxgeno, monxido de carbono (CO), xidos de azufre (SOX), xidos de nitrgeno (NOX), inquemados slidos, tiro, y temperatura del aire ambiente y de gases, clculo del rendimiento de combustin, ndice de exceso de aire, etc.

88Luxmetro

El luxmetro es un instrumento que permite medir la iluminancia o nivel de iluminacin (lux) sobre una determinada superficie. Normalmente se trata de equipos muy sencillos y ligeros, formados por el analizador y la sonda fotosensible.

89Caudalmetro

Los caudalmetros, como su nombre indica, son instrumentos concebidos para medir el caudal de fluido circulante por una tubera, generalmente en el caso que nos ocupa, agua y aire.

90Cmara de termografa

La termografa es un procedimiento de imgenes que hace visible la radiacin de calor (luz infrarroja) de un objeto o un cuerpo que es invisible al ojo humano. Con la ayuda de la termografa se pueden registrar y esquematizar mediciones de temperatura sobre reas. Con la termografa se describe la percepcin de la emisin de calor de objetos, mquinas, edificios, etc. Gracias a la termografa se puede hacer una idea exacta sobre posibles prdidas trmicas o determinar fuentes de calor.

91Otros equipos de medida (Equipos Multifuncin)

Dependiendo del alcance de la Auditora Energtica, puede ser de inters (o incluso imprescindible) el uso de otros equipos porttiles de medida. As, para el estudio exhaustivo de las condiciones ambientales y de funcionamiento de las instalaciones, pueden precisarse sondas de temperatura ambiente y de fluidos (aire y agua) en conductos, anemmetros y caudalmetros, sondas de presin esttica y dinmica (tubo Pitot), pirmetros pticos, etc.

92Ordenador porttil

El ordenador porttil puede resultar un instrumento muy til y prctico a la hora de realizar auditoras, siempre y cuando el Auditor siga una metodologa sistemtica ya que, en caso contrario, puede no suponer ms que una molestia.

Herramientas

Aparte de equipos ms o menos especializados de auditora, pueden resultar necesarios o tiles otros materiales y herramientas de uso comn.

Destornilladores, alicates, tijeras, etc. Cinta mtrica, linterna Alargadores, adaptadores, cables elctricos, borneros, cinta aislante, etc.

Material de seguridad

Un trabajo profesional exige la adopcin de unas medidas de seguridad para la proteccin propia y de terceros, principalmente en la realizacin de mediciones. 93METODOLOGIA.

Conocer la industria, es decir, cunta energa consume, dnde y cmo, e identificar y evaluar medidas de ahorro y eficiencia energtica as como facilitar la toma de decisiones en la empresa con respecto a su ejecucin.

La metodologa debe constar de:

Anlisis progresivo que revela dnde y cmo se usa la energa en las instalaciones.

Evaluacin tcnica y econmica de las posibilidades de reducir el costo especfico de la energa en un establecimiento, de manera rentable y sin afectar la cantidad y la calidad del producto.

94Toma de datos y Mediciones:

Una vez analizada la informacin preliminar deber determinarse cul es la necesaria para completar todos los datos, que, se emplearn para determinar la situacin energtica actual de la factora, identificar y evaluar las mejoras propuestas encaminadas a alcanzar la eficiencia energtica.

Toma de datos

La toma de datos se realiza mediante la recopilacin de informacin, tanto de la documentacin que ser facilitada por el personal de la fbrica, como la obtenida a travs de visitas a las instalaciones.

95Suministros Energticos

Facturas de los suministro energticos

Curvas de carga cuarto horarias de consumo elctrico, de gas y de otros combustibles si se dispone de este tipo de medidas.

Consumos parciales elctricos, gas y otros combustibles En procesos importantes o grandes equipos consumidores en los que puedan existir contadores parciales o un sistema de monitorizacin

Plano de distribucin de fuerza de la naves

Esquemas, Planos de redes, interruptores de MT y BT

Disposicin de los centros de transformacin

Canalizaciones elctricas y de gas principales

Red de monitorizacin de consumos elctricos si existe

Etc

96Sistema Productivo

Diagramas de flujo de materias primas y productos

Descripcin de funcionamiento y operacin del procesos

Listado e inventario de grandes consumidores

Listado de Subprocesos dentro del proceso

Caractersticas tcnicas nominales de los grandes consumidores de energa

Estado general de la planta y de los grandes consumidores que participan en el proceso Descriptivos de funcionamiento de grandes consumidores, sistemas trmicos y subprocesos

Datos de produccin (preferentemente horarios)

Etc.97Tecnologas horizontales

98

Mediciones99Mediciones elctricas

Normalmente y de forma genrica en una fbrica se suele tomar las siguientes mediciones elctricas:

Suministro energtico Se mide la acometida general de la planta

Sistema productivo Subprocesos: Se miden de forma conjunto todos los elementos de bajo consumo de un mismo subproceso Grandes Consumidores: Se mide el consumo de forma individual de los grandes consumidores de energa como: inyectoras, prensas, bombas, etc. Sistemas trmicos: Se mide el consumo elctrico de hornos, secadoras, etc.

Tecnologas horizontales Iluminacin: Se mide el consumo de forma conjunta todas las luminarias que estn dentro de un mismo sector, dentro de la sectorizacin que exista en la fabrica Calor industrial: Por un lado se mide el conjunto de los equipos de generacin de calor con su auxiliares y por otro de forma individual o en conjunto los consumidores pertenecientes a la red de distribucin (bombas de impulsin) Frio industrial: Por un lado se mide el conjunto de produccin de frio (grupo de frio) con su auxiliares (torres de refrigeracin, ventiladores, bombas, etc.) y por otro de forma individual o en conjunto los consumidores pertenecientes a la red de distribucin (bombas de impulsin)

100Fotografas Termo graficas

Normalmente y de forma genrica en una fbrica se suele tomar las siguientes fotografas termogrficas

101Anlisis de gases de combustin,

.

102Niveles de iluminacin

Se miden los niveles de iluminacin de toda la fbrica incluyendo no solo la zona productiva sino tambin oficinas, almacenes y edificios auxiliares como pueda ser la sala de caldera.

Mediciones de Caudal y Temperatura

La mediciones de caudal y temperatura nos sirven para cuantificar los balances enrgicos de los distintos fluidos que entran y salen en los distintos sistemas. Normalmente en las auditorias energticas en el sector industrial se suelen tomar las siguientes mediciones

103Anlisis Energticos

Con los datos recopilados se proceder a la elaboracin de un diagnstico que permita conocer la situacin actual en cuanto a consumos y optimizar los equipos y procesos de la empresa de cara al ahorro energtico. Incluir los siguientes puntos:

Clculo de los balances de materia y energa. Clculo de rendimientos y consumos especficos. Descripcin de los sistemas utilizados, indicando las caractersticas, adecuacin tecnolgica, consumos, prdidas y rendimientos de los diferentes equipos, procesos e instalaciones. Nivel de servicio, analizando la sobreutilizacin o infrautilizacin de las instalaciones respecto a su nivel ptimo. Diagramas de flujo de energa

104PROPUESTAS Y CONCLUSIONES Una vez conocidos los consumos y realizado el balance energtico de los distintos equipos, se determinarn los ahorros potenciales de energa a travs de, por ejemplo, la revisin de los procesos, la instalacin de nuevos equipos que sustituyan a los que se estn utilizando, el aprovechamiento de calores residuales, el establecimiento de las condiciones ptimas de trabajo de los equipos, etc.

De esta manera se podrn determinar los ahorros potenciales de energa de cada una de las medidas propuestas respecto del total de energa utilizada en la operacin, y respecto del total de energa utilizada en la planta.

Se concluir con un anlisis econmico de las inversiones a acometer con objeto de lograr los ahorros potenciales propuestos. En l se calcular el periodo de amortizacin, adems de establecer un orden de prioridades para la realizacin de los proyectos en funcin de la rentabilidad de los mismos y de la situacin financiera de la empresa.105