La eficiencia energética en el sector metalmecánico. Guía de buenas prácticas

Transcripción

1 La eficiencia energética en el sector metalmecánico Guía de buenas prácticas

2 FEMEVAL GUÍA EFICIENCIA ENERGÉTICA

3 Editado por: FEMEVAL Con la colaboración de: SGS Financiado por: IMPIVA y Fondo Europeo de desarrollo Regional Imprime: Gráficas Nasve.

4 INDICE 1.- INTRODUCCIÓN 2.- EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EL SECTOR METALMECÁNICO FEMEVAL Y LA EFICIENCIA ENERGÉTICA ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA Índice de eficiencia energética Auditorías energéticas Recopilación de datos Medición y monitorización de los procesos industriales Medidas potenciales de ahorro energético Informe final 2.3 RESULTADOS OBTENIDOS 3. METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN CONTRATACIÓN DEL SUMINISTRO ENERGÉTICO OPTIMIZACIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS HORIZONTALES OPTIMIZACIÓN DE LOS PROCESOS PRODUCTIVOS GESTIÓN ENERGÉTICA Y MANTENIMIENTO 4. MTD (Mejores Técnicas Disponibles) 5. PREGUNTAS FRECUENTES 6. DEFINICIONES 7. BIBLIOGRAFÍA 8. DIRECCIONES WEB DE INTERÉS RELACIONADAS CON LA ENERGÍA

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6 1 Introducción 5

7 1. Introducción La presente guía se enmarca dentro del proyecto La eficiencia energética como factor impulsor de la competitividad en el sector metal-mecánico que ha sido cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional, a través del IMPIVA y la Consellería de Industria, Comercio e Innovación dentro de los Planes Sectoriales de Competitividad del Metal y se incluye dentro de las actuaciones que viene desarrollando la Federación Empresarial Metalúrgica Valenciana FEMEVAL para dinamizar el sector. La energía desempeña un papel fundamental en todos los sectores productivos (primario, secundario y terciario), y año tras año ha ido incrementando su consumo en nuestro país debido al gran crecimiento económico experimentado, pero en algunos sectores este incremento no ha sido minimizado todo lo posible, dejándolo en un segundo plano, ya que las empresas se centraban en incrementar la producción y ventas, asumiendo el consumo energético como un coste fijo de su empresa sin tratar de reducirlo. Proceso Industrial. Cortesía SGS. En muchos países entre los que se encuentra el nuestro se están desarrollando diferentes políticas de ahorro en el consumo de energía, para potenciar el desarrollo sostenible y no comprometer los recursos para las generaciones venideras. España está muy sensibilizada al respecto, potenciando las energías renovables, implantando diversos programas de optimización de la energía (nuevos procesos, sustitución de componentes, nueva maquinaria más eficiente ), y al mismo tiempo varias campañas de concienciación y sensibilización respecto a la importancia del ahorro energético. Por otro lado, desde la segunda mitad de este siglo uno de los problemas más graves que tiene planteado la humanidad es la degradación del medio ambiente. El desarrollo tecnológico, la industrialización y el lógico proceso urbanístico son fenómenos que, incontrolados, pueden producir consecuencias irreversibles en el medio. 6

8 Todas las actividades industriales de una u otra manera, independientemente de aquellos procesos destinados a obtener energía, pueden emitir en alguna de sus fases, sustancias ajenas a la composición normal de la atmósfera. La contaminación de origen industrial se caracteriza por la gran cantidad de contaminantes que se pueden producir en las distintas fases de los procesos industriales y por la variedad de los mismos. Emisiones ambientales. Cortesía SGS. La Comunidad Internacional, consciente de las posibles consecuencias de un aumento global y sistemático de la temperatura media de la Tierra y su relación con la emisión de gases de efecto invernadero (GEI), ha suscrito una serie de acuerdos como la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático y el Protocolo de Kioto, el cual puede definirse como el primer intento serio de evitar la emisión de gases de efecto invernadero. Dicho Protocolo es de gran importancia porque supone un compromiso de reducción concreto y jurídicamente vinculante para aquellos países desarrollados y en transición a una economía de mercado que lo ha ratificado. Las Partes firmantes del mismo asumen el compromiso de reducir de forma individual o conjunta las emisiones de seis gases de efecto invernadero en no menos de un 5,2 % respecto a las emisiones del año 1990 en el periodo de compromiso comprendido entre los años FEMEVAL en concordancia con las diferentes políticas de ahorro energético ha decidido fomentar la eficiencia energética entre sus asociados, para tratar de conseguir ese consumo responsable de energía. La presente guía tiene como objetivo ser una herramienta fácil de manejar y eficaz para aquellas empresas pertenecientes a FEMEVAL que tienen interés en conseguir dentro de sus posibilidades una mejora en su eficiencia energética. 7

9 Esta guía contiene además información obtenida de una serie de auditorías de eficiencia energética que SGS ha realizado entre los asociados a FEMEVAL, donde se han analizado los consumos energéticos, y se han presentado diferentes alternativas para reducirlos, evaluando siempre la inversión a realizar y el tiempo de amortización de la inversión. Es por ello por lo que la estructura de la guía tiene 2 partes claramente definidas, por una lado se presenta un breve resumen de las principales conclusiones obtenidas a partir de las auditorías de eficiencia energética realizadas, resultados obtenidos, situación de las empresas del sector en cuanto a eficiencia energética se refiere, buenas prácticas empleadas o llevadas a cabo por las empresas, MTD s implantadas, etc. Y por otro lado se presenta una parte más práctica que pretende ser una guía para facilitar a las empresas que estén interesadas en la identificación de posibles puntos de mejora en su empresa, y además recomendaciones generales para ahorrar energía en la industria, y más en concreto en el sector metalmecánico. En qué consiste la eficiencia energética. La eficiencia energética se puede definir como la optimización de los consumos energéticos de una instalación, de tal manera que para realizar una misma operación se reduzca el consumo energético sin disminuir la calidad del servicio prestado y el confort térmico de las instalaciones. La energía da prosperidad y confort a nuestras vidas, pero el empleo de esta energía también presenta desventajas importantes (polución medioambiental, cambio climático). Qué se puede hacer? 1. Reducir la demanda energética el máximo que sea posible. 2. Diversidad energética. 3. Uso de energías renovables. Actuaciones energéticas para contribuir con el desarrollo 8

10 Para adoptar las medidas adecuadas en estos tres aspectos, se debe conocer previamente la situación energética de la empresa o de las instalaciones, para lo cual en las auditorías energéticas son evaluados los puntos con mayor impacto en el consumo energético. En estas auditorias energéticas se realiza un análisis de situación mediante el cual se obtiene un conocimiento de: Modo de explotación de la industria Niveles de demanda hacia los servicios consumidores de energía Funcionamiento de las instalaciones energéticas y el estado de sus componentes Consumos energéticos y sus correspondientes costes de explotación En definitiva, conocer DÓNDE, CÓMO y PARA QUÉ se utiliza la energía en cada empresa, para posteriormente proponer mejoras en los aspectos en los que no se esté realizando una correcta gestión energética. A continuación se presenta un ejemplo de un reparto típico de demanda energética entre las diferentes secciones de una industria. Fuente: Elaboración propia. 9

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12 11 2 Eficiencia energética en el sector metalmecánico

13 2. Eficiencia energética en el sector metalmecánico La Industria ha sido históricamente el sector con mayor consumo de energía de nuestro país. Sin embargo, desde hace unos años con las optimizaciones realizadas a los procesos industriales, los ahorros en los consumos de energía, y el gran incremento de la movilidad de personas y mercancías, han hecho que el transporte se convierta en el sector de mayor demanda energética en España (aunque con valores muy similares a los de la industria). Fuente: Ministerio de Industria Turismo y comercio. En cuanto a productos consumidos para generar energía en la industria española destaca el consumo de electricidad y gas muy por encima del resto de energías (suponen cerca del 80% del consumo total). 12

14 Fuente: Instituto Nacional de Estadística. El consumo de energía final en los distintos sectores productivos de la Comunidad Valenciana se puede ver a continuación, incluyendo los distintos productos consumidos para conseguir la energía: Miles de tep Carbón Petróleo Gas Natural Electricidad Renovables Total (%) Agricultura y pesca 0, Industria 0, Servicios 0, Doméstico 0, Transporte 0,0 3, Total 0, Fuente: AVEN (Agencia Valenciana de la energía) Pese a que ya no sea el primer consumidor de energía, el sector Industrial como puede verse en los gráficos anteriores es el responsable del 34% del consumo de la energía de nuestro país, y dentro de este sector las industrias del metal suponen un 23% del consumo energético en España. 13

15 Carbón y derivados Gasóleo Fueloil Otros productos petrolíferos Gas Electricidad Otros Total consumos energéticos % respecto al total Total industria extractiva y manufacturera Industrias extractivas y del petróleo % % Alimentación, bebidas y tabaco Industria textil, confección, cuero y calzado % % Madera y corcho % Papel,edición, artes gráficas % Industria química % Caucho y materias plásticas Productos minerales no metálicos diversos % % Metalurgia y fabricación de prod. metálicos Maquinaria y equipo mecánico Material y equipo eléctrico, electrónico y óptico Material de transporte Industrias manufactureras diversas % % % % % Fuente: Instituto Nacional de Estadística Analizando los consumos de energía de nuestro país mostrados en la tabla anterior claramente se identifica el sector del metal como uno de los sectores con mayor consumo energético. Cualquier mejora realizada conllevará un gran ahorro de energía y de costes para las empresas y para el país. Por comunidades autónomas se puede ver que la comunidad valenciana representa el 13% del consumo total de energía de España, siendo la 2ª comunidad en demanda energética. 14

16 Fuente: Instituto Nacional de Estadística. Consumo de energía en el sector Industrial por Comunidades Autónomas A la vista de los datos presentados, las empresas del sector metalmecánico de la Comunidad Valenciana son un grupo con un gran potencial de ahorro energético, ya que después del sector azulejero son el siguiente consumidor de energía. Hace unos 30 años se comenzaron en España a tomar las primeras medidas de ahorro y eficiencia energéticas, pero no ha sido hasta los últimos 10 años cuando la cultura del ahorro energético se ha implantado en nuestra sociedad y en el entramado empresarial, impulsado en gran medida por los apoyos estatales y regionales de las diferentes entidades de gestión de la energía, así como de distintas agrupaciones empresariales. En el sector metalmecánico, se ha tratado de reducir costes y aumentar la competitividad desde hace muchos años, pero debido a la bonanza del sector en la Comunidad Valenciana, y a la falta de conciencia energética; el cambio de los hábitos de consumo energético ha quedado en un segundo plano. El 91% de las empresas del sector metal de la Comunidad Valenciana tienen menos de 10 trabajadores, por lo que en la mayoría de estas empresas no se ha invertido ningún recurso en optimizar los consumos de energía, puesto que focalizan sus esfuerzos en mejorar la calidad de sus productos y servicios, asumiendo como un coste fijo los costes energéticos. El sector del metal ha reducido la producción en un 33% en la Comunidad Valenciana y las perspectivas para los próximos meses son similares, por lo que es el momento de implantar acciones que mejoren la competitividad de nuestras empresas, que permita optimizar el consumo energético de nuestras instalaciones; lo que conllevará a corto/medio plazo una reducción de costes, y por tanto a largo plazo ser más competitivos, de forma que en el momento en el que la situación económica vuelva a resurgir se sitúen en una posición competitiva ventajosa. 15

17 2.1 Femeval y la eficiencia energética La misión de la Federación Empresarial Metalúrgica Valenciana (FEMEVAL) es defender y representar los intereses de las empresas asociadas en sus múltiples actuaciones con la Administración, los agentes sociales y demás organismos e instituciones, así como: Ofrecer a las empresas asociadas el mejor asesoramiento en el desarrollo de su actividad Mejorar la formación profesional de Empresarios y Trabajadores Ampliar el flujo de información de interés para las empresas, prestando especial atención a los programas dirigidos a las PYMES Dinamizar el Sector metalmecánico mediante la realización de un amplio abanico de actividades Para dinamizar el Sector metalmecánico, FEMEVAL en concordancia con las políticas de las diferentes administraciones públicas, ha decidido realizar esta guía de eficiencia energética y promover auditorías de eficiencia energética entre sus asociados, para que estas empresas contribuyan en la conservación del medio ambiente al optimizar sus consumos de energía. Estas auditorías energéticas y la guía de eficiencia energética son importantes en este sector ya que una gran parte de las empresas asociadas a FEMEVAL no poseen personal con experiencia y conocimientos sobre el ahorro energético. Esta guía permitirá a las empresas poder identificar posibles focos de consumo energético elevado, así como medidas para reducir este consumo. Por otra parte las empresas a las que se les han realizado las auditorías energéticas disponen de un diagnóstico personalizado de los consumos energéticos de sus instalaciones, y todas las propuestas realizadas han sido valoradas, calculado el periodo de amortización de la inversión, si los hubiere; ya que en muchos casos las medidas propuestas no necesitan realizar inversiones. 2.2 Estudio de la eficiencia energética El estudio energético en el sector está basado en dos pilares principales; Auditorías energéticas realizadas en empresas asociadas y en un indicador de eficiencia energética que permite a las empresas conocer su grado de eficiencia energética y evolución futura, realizado a través de encuestas entre las empresas asociadas. 16

18 2.2.1 Índice de eficiencia energética Se establece un perfil de eficiencia energética a las empresas del metal a través de un análisis de diferentes factores que lo determinan. El índice de Eficiencia Energética viene definido por una evaluación ponderada de tres factores principales, que determinan la eficiencia del uso de la energía. Cultura energética: se evalúa la información energética en la empresa; auditoría interna/ externa, conocimiento de los distintos de contratos energéticos, conocimientos sobre programas y ayudas en materia de eficiencia energética, la formación del personal y la política en energía de la empresa. Control energético: se analizan los medios y acciones para la gestión del consumo energético y las medidas adoptadas para minimizar éstos. Mejoras técnicas: se valora la actualización a las MTD S mejoras técnicas disponibles (reducción de paradas técnicas, disminución de consumos, ), el uso de energías alternativas más eficientes y menos contaminantes, Factores principales del índice de eficiencia energética. 17

19 Estos tres factores principales que configuran el índice de eficiencia energética, han sido evaluados entre las empresas asociadas a FEMEVAL. De tal forma que en cada factor principal se han evaluado una serie de parámetros (evaluación de las tarifas energéticas contratadas, existencia de personal al cargo de la eficiencia energética, energías alternativas empleadas ) con los cuales después de ponderarlos con el coeficiente de corrección aplicado a cada factor se han distribuido entre ÍNDICE A, B, C o D de eficiencia energética. El factor cultura energética es al que mayor ponderación se le ha dado (1,5 de coeficiente de corrección, frente a un 1 en los otros dos factores) esto es debido a que la cultura energética es el motor impulsor de la eficiencia energética entre las empresas, y su existencia actúa como catalizador para la aplicación de medidas de ahorro energético. Dicho índice va puntuado de 0 a 100 distribuido linealmente entre los diferentes valores, es decir de 0-25 puntos Índice D, de puntos Índice C, de puntos Índice B y de puntos Índice A. Con estos parámetros se han evaluado una serie de empresas obteniéndose los siguientes resultados: Fuente: Elaboración propia. Índice de eficiencia energética: puntuación de las empresas. De donde se puede apreciar que la mayor parte de las empresas poseen un índice de eficiencia energética D o C. En la siguiente gráfica se puede apreciar en cada índice de eficiencia energética qué porcentaje de empresas hay. 18

20 Fuente: Elaboración propia. Distribución de empresas por índice de eficiencia energética. Estos datos indican que la mayor parte de las empresas no poseen recursos propios para realizar las tareas de eficiencia energética, ni los contratan, ya que en la mayoría de los casos consideran el gasto energético como un gasto fijo. Por lo que se puede concluir que ante la situación inicial del sector metalmecánico en la cual el 80% de las empresas posean un índice D de eficiencia energética significa que el ratio de mejora es muy elevado. Estas empresas podrán incrementar su puntuación entre un 25-40% (dependiendo de los casos) realizando inversiones pequeñas, ya que al no estar realizando una gestión de la energía su margen de mejora es superior a las empresas que sí que han realizado alguna actuación. Las empresas cuyos índices de eficiencia energética son C o B poseen un margen de mejora entorno al 20%, es decir pasar al siguiente nivel de eficiencia energética, para ello deberán hacer un esfuerzo en tratar de optimizar los recursos que dedican a la gestión de la energía, de tal forma que se centren en los principales puntos de mejora dejando para más adelante los puntos en los que la mejora no resulte tan significativa. Por otro lado el pequeño porcentaje de empresas que posee una A en el índice de eficiencia energética, deberá continuar evaluando los puntos de consumo de energía para poder identificar posibles defectos en sus sistemas e instalaciones y evitar un posible derroche de energía. 19

21 Auditorías energéticas. El objetivo principal es la identificación y evaluación de los potenciales ahorros energéticos. Para detectarlos es necesario establecer primero los puntos de consumo, es decir, obtener el Mapa Energético de la fábrica. El Mapa Energético describe y evalúa la situación actual de los consumos y producciones energéticas, identificando los puntos de mayor consumo y su participación en el gasto energético. Una vez obtenido, es posible establecer balances de masa y de energía que nos permitan identificar los puntos en los cuáles se pueden obtener ahorros energéticos. A partir de la identificación de estos puntos, se calcula la inversión necesaria y los beneficios energéticos, económicos y de ahorro de emisiones que se pueden obtener con su implantación. Por tanto las fases fundamentales para realizar estas auditorías energéticas son las siguientes: Recopilación de datos (Energía consumida. Inventario y revisión de las prestaciones de los equipos) Medición y monitorización de los procesos industriales Medidas Potenciales de Ahorro Energético (Análisis del ahorro energético y de emisiones. Inversiones previstas. Análisis económico y financiero) Informe final 20

22 21 Fases de una auditoría energética.

23 Recopilación de datos. La recopilación de datos es el primer paso a realizar en una auditoría energética. En este punto hay que realizar dos pasos: -Un análisis de la energía consumida -Un inventario y revisión de las prestaciones de los equipos. Análisis de la Energía consumida: se analizan las diferentes energías consumidas en cada empresa, considerando los puntos críticos en cada tipo de energía de tal forma que se optimice el importe pagado. Las energías empleadas son Electricidad y combustibles, cuyos puntos críticos se detallan a continuación: Electricidad; del consumo de esta fuente de energía se analizan los siguientes parámetros: Precio: Contrato con la empresa suministradora, considerando las distintas franjas horarias (punta, pico y valle) y el término de potencia. Consumo: La cantidad de energía consumida es proporcional al importe pagado en cada franja. Potencia máxima: La potencia máxima influye en el precio de la energía eléctrica, además es necesario analizar cuales son los elementos que causan los consumos máximos de energía. Ratios de utilización: Es el porcentaje de utilización de las instalaciones y maquinaria de la empresa. Factor de potencia: Las empresas eléctricas introducen penalizaciones en las facturas dependiendo del factor de potencia. Combustible; de cualquier combustible fósil (gas natural, gasoil, gasolina, biodiesel ) se analizará: Precio: Las distintas empresas suministradoras poseen diferentes tarifas, por lo que se debe escoger la que más se adecue a nuestro consumo. Consumo: La cantidad de combustible consumida es proporcional al importe pagado, igual que sucede con el consumo eléctrico. Coste equivalente: Evaluación del coste de sustitución de un combustible por otro, considerando los costes adicionales del nuevo combustible. Gastos fijos y variables: Las instalaciones pueden estar alquiladas o ser propiedad del cliente, los mantenimientos de las instalaciones pueden ir a cargo de la empresa suministradora o a cargo del cliente Para revisar el consumo de energía, se recopilan las facturas disponibles en la empresa, de tal forma que se puedan analizar los consumos históricos durante los diferentes periodos del año. 22

24 Inventario y revisión de las prestaciones de los equipos; Para realizar correctamente la auditoria se analizaran y revisarán los siguientes puntos, ya que son fundamentales para poder tomar decisiones respecto al ahorro energético: Identificar la carga de trabajo semanal: Se analiza la carga de trabajo (picos y valle), se trata de adaptar el flujo de trabajo para que sea lo mas eficiente posible (reducir el número de arranques y paradas, aprovechar las franjas horarias donde el precio de la energía es menor ) Identificar las diferentes instalaciones o equipos consumidoras de energía Tipo de equipo: Hornos, prensas, compresores de aire, iluminación... Características: Rendimientos, consumos, sistemas de arranque Programa de trabajo de las distintas secciones consumidoras (horas de funcionamiento, turnos, modo de explotación ) Medición y monitorización de los procesos industriales. En esta fase de la auditoría se realizarán los siguientes trabajos: -Analizar los principales puntos de consumo, mediante diferentes equipos de medida se revisan las instalaciones para verificar el funcionamiento/consumo de los distintos equipos/ elementos con demanda energética. -Efectuar un inventario de las principales cargas, una vez analizados los puntos de consumo se realiza un inventario de las cargas para considerar los puntos más críticos de nuestras instalaciones. -Identificar los potenciales picos de demanda apoyándose en el inventario de las cargas y en los principales puntos de consumo analizado, para que se pueda: Programar, reducir picos de demanda Investigar los consumos sin producción Considerar secuencias de arranque Para realizar las diferentes medidas los principales equipos de medición utilizados son los siguientes: Analizador de redes: Instrumento que analiza las propiedades eléctricas de la red. Con él se pueden medir distintas magnitudes eléctricas como tensión, intensidad, potencia, energía, armónicos, desequilibrios... Los datos son almacenados en una memoria para su posterior tratamiento. 23

25 Analizador de redes (Izquierda) Cortesía SGS. Diagrama fasorial de la tensión (derecha) Medida de energía de un compresor Cámara termográfica: Permite visualizar la temperatura de los diferentes objetos, por lo que se podrán detectar fugas (tanto de frío como de calor), defectos en máquinas, problemas en cerramientos, puntos calientes en los cuadros eléctricos. Así se podrán tomar decisiones sobre puntos localizados en las instalaciones. 24

26 Termografía de un motor eléctrico (izquierda). Cortesía SGS. Cámara termográfica (derecha). Cortesía SGS Luxómetro: Permite medir la cantidad de luz que hay en cada punto. En función de la medición se puede concluir si la iluminación es la adecuada, y proponer alternativas de ahorro en iluminación. Luxómetro. Cortesía SGS. Pinza amperimétrica: Equipo electrónico que mide la intensidad de un conductor. Recibe el nombre de pinza porque consta de un sensor, en forma de pinza, que se abre y abraza el cable cuya corriente queremos medir. Pinza amperimétrica. Cortesía SGS. 25

27 Analizador de combustión: Permite verificar si la combustión en una caldera es la adecuada, calcular su rendimiento y analizar las sustancias que aparecen en los gases de escape. Analizador de combustión (izquierda). Cortesía SGS. Registro de resultados del analizador de combustión (derecha). Una vez se ha realizado el inventario de los equipos, se han monitorizado los procesos industriales, se ha calculado el consumo energético de cada producto, se podrá elaborar una tabla similar a la siguiente: EQUIPO Consumo kwh Porcentaje Emisiones kg CO 2 Alumbrado interior nave ,96% 2990,59 Alumbrado oficinas 307 1,66% 199,37 Alumbrado exterior ,14% 2653,11 Cargadores baterías ,40% 2803,68 Compresor 288 1,56% 186,91 Equipos auxiliares (radial, ) ,52% 1619,90 Prensa 720 3,90% 467,28 Bomba de agua 86 0,47% 56,07 Microondas 38 0,21% 24,92 Equipo frío oficina 288 1,56% 186,91 Varios oficina (ordenador, fax,..) ,63% 794,38 TOTALES ELECTRICIDAD FABRICA ,14 Reparto de consumos por secciones Con estos datos y la estimación del consumo anual se analiza su evolución a lo largo del año, tal y como se puede observar en el siguiente gráfico: 26

28 Consumo energético de una empresa dividido por secciones. Para contribuir en la conservación del medio ambiente y reducir las emisiones de CO 2 también debemos evaluar las emisiones de cada uno de los equipos que existen en las instalaciones; para ello se deberá de tratar de actuar sobre los que mayor cantidad de CO 2 emiten: Emisiones de CO 2 de una empresa dividido por equipos. Todos estos datos nos permitirán tomar posteriormente decisiones sobre los equipos a sustituir o mejorar, dar soluciones alternativas, etc. en definitiva cualquier tipo de mejora en las instalaciones de la empresa. 27

29 Medidas potenciales de ahorro energético. A) Análisis del Ahorro Energético y de Emisiones: En este punto se recomiendan una serie de medidas que permiten reducir consumos de energía en varios puntos de nuestras instalaciones. a) Eliminar pérdidas, para disminuir la demanda energética de nuestras instalaciones, y aumentar la eficiencia en los distintos procesos. Para ello se evalúan los resultados de las mediciones en los siguientes equipos y sistemas: Alumbrado, ventiladores, bombas, hornos, calderas, maquinaria de extrusión, punzonamiento, laminado Detectar fugas de aire comprimido, agua... Aislamiento de conductos y cerramientos para evitar la disipación de energía por puentes térmicos. Desequilibrio entre fases que incrementan las perdidas por efecto Joule. b) Disminuir condiciones de operación, de tal manera que se consiga trabajar en el punto óptimo de funcionamiento. Los elementos fabricados tendrán las mismas calidades y propiedades, pero los consumos energéticos se verán reducidos; para lograr esto se debe actuar sobre los siguientes puntos: Temperaturas, caudales... Presiones de aire comprimido Caudales en circuitos de bombas y ventiladores c) Controlar las salidas y entradas de aire, ya que en estos puntos se produce una gran perdida de energía (Esto debe realizarse fundamentalmente en los hornos, zonas climatizadas, etc). d) Utilización de calores residuales en gases calientes de nuestros procesos térmicos. e) Sustitución de equipos de bajo rendimiento por otros más eficientes. f) El mantenimiento preventivo permite, siempre que se realice de forma adecuada que todos los equipos trabajen en las condiciones idóneas de trabajo, y al mismo tiempo reduce el coste en futuras reparaciones que se producen por un uso incorrecto de los equipos. Los principales elementos a revisar son: Filtros, aceites y grasas Limpiar intercambiadores Condiciones de uso de motores Optimizar rendimientos de combustión g) Tecnología; Se debe analizar si hay disponibles en el mercado equipos similares a 28

30 los de nuestras instalaciones que puedan realizar el mismo trabajo reduciendo el consumo energético: Cambiar iluminación (lámparas de alta eficiencia, balastos electrónicos...) Equipos de alta eficiencia (calderas, motores, máquinas de frío) Empleando estas medidas se pueden conseguir tres tipos de ahorro que se presentan a continuación: -Ahorro de consumo de energía: independientemente del tipo de energía (eléctrica, gas o gasoil), el contrato es linealmente proporcional al consumo de energía, por lo cual un ahorro en el consumo de energía, conlleva un ahorro en la factura. Todas las reutilizaciones de energía de unos procesos a otros y los aumentos de rendimiento de motores o instalaciones también conllevan un ahorro en la energía consumida. -Disminución de la potencia demandada: al disminuir la potencia necesaria para el funcionamiento de nuestras instalaciones, se puede reducir la potencia contratada con la empresa suministradora con el consiguiente ahorro económico. -Ahorro en la compra /sustitución de equipos: Al hacer funcionar los distintos equipos en un punto óptimo, junto a un buen mantenimiento preventivo, se consigue aumentar la vida útil de estos, reduciendo las inversiones en sustitución y reparación. B) Valoración económica de las propuestas realizadas. Estas medidas de ahorro energético que no siempre derivan en un coste para el titular, pueden ser: Mejoras sin inversión para una adecuada explotación. Algunos ejemplos son: Variación de consignas de temperatura en espacios ocupados, empleo correcto de enfriamiento gratuito. Variación de tiempos de uso de las instalaciones en función de la potencia energética demandada en cada proceso. Optimización de los contratos energéticos. Mejoras con inversión que afectan al diseño de la empresa y que requieren inversión en equipos que supongan un ahorro energético. Algunos ejemplos son: Sustitución de generadores térmicos Sustitución de lámparas Instalar un variador de frecuencia Empleo de balastos electrónicos Mejora del aislamiento térmico Implantación de energía solar para agua caliente sanitaria, fotovoltaica, cogeneración, etc. 29

31 Informe final. Toda auditoría energética finaliza con su correspondiente informe final, en el que se recogen todos los puntos mencionados anteriormente, relacionando unos con otros para dar una imagen global de la situación de la empresa así como las soluciones presentadas a los problemas detectados. A la vez y como se tienen analizados los consumos energéticos de los principales equipos y procesos que demandan energía en la empresa, en futuras modificaciones de la empresa (sustitución de equipos, nuevas líneas de producción) se podrán utilizar estas medidas para calcular los contratos adecuados de energía o estudiar como simultanear los procesos para optimizar el funcionamiento, realizar comparativas de consumos empleando nuevas tecnologías, etc. 2.3 Resultados obtenidos Del estudio energético del sector metalmecánico valenciano, se puede concluir lo siguiente: La cultura energética está poco arraigada en el sector, no se suele tener personal en la empresa con formación en este campo ni se han realizado análisis energéticos en las empresas. Tampoco se utiliza la formación interna u otra acción para el fomento del uso eficiente de la energía y por lo general, no se conocen los programas de subvenciones y ayudas para potenciar el ahorro y eficiencia de los procesos industriales, así como el fomento de las energías renovables a través de las distintas líneas IDAE, AVEN... El control energético en la empresas es bastante bajo, se contabilizan los consumos totales, aunque no por secciones o específicos de producción, no se suelen analizar acciones de mejora. De las medidas de mejora en las instalaciones, la más realizada entre las empresas del sector es el mantenimiento. Por lo general la mayoría de las empresas tienen personal para el mantenimiento correctivo (68,1 %). Sin embargo hay que mejorar en el mantenimiento preventivo, ya que es el que más aporta en la reducción de pérdidas energéticas. Este mantenimiento lo realiza el 30,4% de las empresas del sector, localizado en las empresas mas grandes. Las mejores técnicas disponibles del sector (MTDs) implican una mejora en la eficiencia energética y por lo tanto una reducción en los costes de producción. Las MTDs no son muy conocidas, y las empresas que son conocedores de ellas no han realizado estudios de viabilidad para cambios en la tecnología de los procesos. El uso de energías renovables como sustituto de energía convencional en el consumo final es bajo (2%) y está centrado principalmente en energía solar térmica. En las diferentes auditorías llevadas a cabo se han analizado todos los puntos comentados anteriormente, y cabe destacar que en general las empresas del sector ven el gasto energético como un gasto fijo, sin tomar medidas para reducirlo. En la mayor parte de las empresas auditadas el personal encargado de las tareas energéticas era el personal de mantenimiento, dirigido por un empleado de compras o desarrollo, que eran los encargados de realizar la compra del material. Estas personas centraban sus esfuerzos de mejora en las tareas de producción, control de calidad, mantenimientos, dejando al margen la optimización de su demanda energética, ya que por lo general no entraba dentro de sus competencias. 30

32 Las diferentes empresas auditadas han logrado detectar los puntos o procesos donde desperdiciaban energía, de tal forma que pueden actuar sobre ellos aumentando su competitividad. Del mismo modo se han identificado procesos que consumen mayor energía de la necesaria debido a un incorrecto funcionamiento de los equipos, por lo que si no se realiza un mantenimiento adecuado, además de suponer un mayor consumo de energía en estos equipos, en algunos supone una disminución de su vida útil. Los puntos de mejora en todas las empresas auditadas son los que tienen que ver con las tecnologías horizontales, es decir los servicios auxiliares que no intervienen directamente en el proceso productivo: aire comprimido, iluminación, motores eléctricos. Los principales puntos de mejora en tecnologías horizontales son: Motores trabajando a bajas cargas y con rendimiento bajo. Fugas en las instalaciones de aire comprimido y compresores trabajando mucho tiempo en descarga. Alumbrados ineficientes y poco aprovechamiento de luz natural a través de lucernarios, cerramientos translúcidos... Fugas en los aislamientos de los sistemas térmicos. Optimización de puntos de consigna: presiones, temperatura. Las mejoras propias de los procesos productivos de las empresas auditadas van encaminadas a: Recuperación de calores residuales, principalmente de hornos. Sustitución de quemadores en hornos. Sustitución de combustibles, principalmente en procesos térmicos de gasóleo o fueloil por gas natural. Empleo de energía solar térmica en procesos de baja temperatura Sistemas de gestión energética. En todas las auditorias se han analizado los diferentes contratos que tienen con las empresas suministradoras y en los casos de suministros eléctricos se han tomado medidas para reducir las penalizaciones que se aplican al superar la potencia contratada, ya que en algunas ocasiones realizan al mismo tiempo varias tareas cuya potencia eléctrica requerida es muy alta, y simplemente secuenciando estas tareas a lo largo de la jornada podemos reducir la potencia contratada o las penalizaciones aplicadas en la factura eléctrica. El ahorro energético es una combinación de acciones de mejora en diferentes puntos, y dado la implantación de las medidas en las empresas de sector, actualmente la capacidad de ahorro energético medio en el sector esta entorno al 20 %. 31

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34 3 Metodología de evaluación 33

35 3. Metodología de evaluación Para una mejora energética en el sector del metal, es necesario conocer los aspectos que determinan cuáles son los elementos más importantes a la hora de optimizar el consumo energético y aprovechamiento de nuestros recursos. A continuación se van a describir los primeros pasos a seguir. También se han listado los principales problemas identificados y las distintas soluciones adoptadas en los diferentes casos encontrados; para que las empresas del sector metalmecánico de la Comunidad Valenciana, que aún no han tomado medidas de ahorro energético, puedan llevar a cabo una evaluación en las instalaciones Contratación del suministro energético. En los últimos años, los consumidores industriales han visto cómo la energía ha pasado de representar un coste marginal en la estructura de costes de su actividad a ser un factor importante en la misma debido al incremento paulatino de su precio. El mercado de abastecimiento energético no es uniforme y en ocasiones puede resultar complejo. En una primera aproximación se puede dividir éste por la propia energía consumida: Electricidad: Alta y baja tensión. Combustibles: gaseosos (GLP, gas natural), líquidos (gasóleo, fuelóleo...) y sólidos (antracita, lignito, hulla ). Energías renovables: aprovechamiento de la energía solar para uso térmico o eléctrico para autoconsumo o venta, utilización de la biomasa para uso térmico o eléctrico para autoconsumo o venta y utilización de la energía geotérmica para autoconsumo. En el análisis de la contratación de un suministro energético existirán dos supuestos básicos: Contratación inicial de un suministro energético. Optimización de una contratación energética ya existente. 34

36 Contratación inicial de un suministro energético. Cuando se inicia una actividad que requiera el uso de fuentes energéticas, primeramente se debe de realizar una elección del tipo de energía que se va a consumir. Esta elección debe de producirse en función de la actividad a desarrollar y debe de tener presente de una forma general: Tecnología a utilizar en la actividad. Determinar el precio económico de la fuente energética utilizada. Para ello, se utilizará la expresión: unidad económica pagada/unidad energética consumida. Por ejemplo: c /kwh. Disponibilidad de suministro del tipo de energía Impacto ambiental de la fuente energética utilizada. En este caso como parámetro se utilizará la expresión: unidad contaminante emitida/consumo energético realizado. Por ejemplo: gco 2 /kwh, tco 2 /tep... Una vez decididos los tipos de energía y cantidades que se van a utilizar, se deben analizar individualmente las posibilidades de contratación de cada tipo de energía. En algunos casos las contrataciones energéticas admiten modalidades: mercado liberalizado o compra a tarifa regulada. Este tipo de análisis de contratación inicial debe efectuarse con una cierta perspectiva, pues pueden condicionar el crecimiento y la rentabilidad futura de la empresa. Por ejemplo en el caso de la contratación de la energía eléctrica, que se elija una potencia de contrato que no tenga en cuenta las ampliaciones futuras de una empresa, puede suponer un gasto considerable en un futuro inmediato. Optimización de un suministro energético ya existente. A diferencia del supuesto anterior, en este caso ya se viene realizando la actividad en cuestión.por tanto, ya existe una elección previa de las fuentes energéticas a utilizar, así como una contratación energética de las mismas. Es decir, en este caso el análisis consistirá en optimizar la contratación energética, y se realizará a partir de los consumos energéticos que ha necesitado la empresa para realizar su actividad. Éstos conllevan unos gastos económicos, así como un volumen de emisiones contaminantes que están vinculados directamente al consumo energético. La contabilidad tanto del consumo energético como del gasto económico se realizará a partir de las facturas energéticas pagadas por la empresa. En caso de que el estudio de optimización se realice dentro de una asesoría energética, donde se han planteado medidas de ahorro y eficiencia, éste se debe realizar a partir de la nueva situación tanto de consumo como de curva de carga de consumo creada por dichas medidas. 35 Con respecto a la energía eléctrica, otra medida es gestionar nuestra demanda de consumo para hacerlo en los periodos más económicos (valle). En el caso de suministros ya existentes,

37 otro análisis importante a realizar es el estudio de la posibilidad de sustitución de unos combustibles por otros, por ejemplo el fuelóleo por gas natural o renovable. Este estudio se puede realizar por tres motivos: razones de eficiencia energética, cuestiones económicas o razones medioambientales. En el mismo hay que evaluar la inversión, además de las propias del cambio de fuente energética, que por razones tecnológicas puede conllevar dicha sustitución. En el caso de que su empresa nunca haya tomado ninguna medida de ahorro energético un buen comienzo sería revisar el contrato con la empresa eléctrica suministradora. Debería recoger las facturas de los últimos años, analizar los consumos en cada franja horaria, y comparar con el resto de las empresas suministradoras. También se deben tener en cuenta las penalizaciones que aplican por potencia reactiva, excesos de potencia, etc. Ejercicio optimización de factura Realizar el análisis de los costes que supone el consumo de energía reactiva del mes de septiembre del siguiente suministro, con un contrato a 6 periodos: Lecturas reales en el periodo de facturación L. Anterior L. Actual Energía kwh Reactiva kvarh Periodo Periodo Periodo Periodo Periodo Periodo Potencia kw La tarifa de acceso correspondiente establece que el coste de la energía reactiva se calculará en función del cos ϕ de la instalación en cada uno de los diferentes periodos, exceptuando el periodo 6, en el que no se cobrará la energía reactiva demandada. Del mismo modo establece que solo se facturará la energía reactiva que supere el 33% de la energía activa demandada en el mismo periodo. Los precios a aplicar para los excesos de energía reactiva, en función del valor del cos ϕ de la instalación, para todas las tarifas de acceso son: Para cos ϕ < 0,95 y hasta cos ϕ = 0,90: 0, /kva rh Para cos ϕ < 0,90 y hasta cos ϕ = 0,85: 0, /kva rh Para cos ϕ < 0,85 y hasta cos ϕ = 0,80: 0, /kva rh Para cos ϕ < 0,80: 0, /kva rh 36

38 En este caso solo tendremos en consideración el periodo 5 para el cálculo de la energía reactiva a facturar. Para la estimación del cos ϕ empleamos la ecuación: Cos ϕ Periodo Con lo que obtenemos que: Su coseno es de 0,84, por tanto, pertenece al escalón de cos ϕ < 0,85 y hasta cos ϕ = 0,80, el precio por kvarh de exceso consumido es de 0, El exceso producido es igual a: (64686*0.33)=20773 kvarh. El precio a pagar será: kvar x 0, /kvarh = 707,04. Mediante medidas de compensación de energía reactiva se puede anular completamente este sobrecoste. Puesto que los precios establecidos en el contrato suelen ser inamovibles, en el periodo contemplado por el mismo, la compensación de los excesos de energía reactiva es una de las pocas técnicas que nos permite optimizar una contratación liberalizada Optimización de las tecnologías horizontales. Las tecnologías horizontales son las tecnologías comunes empleadas en procesos generales presentes en todas las industrias, independientemente del sector al que pertenezca; ejemplos de estas tecnologías horizontales son motores, compresores, calderas, sistemas de climatización, etc. Paralelamente a la recopilación de las facturas se deberían medir los consumos y potencias requeridos por las máquinas, ya que la potencia requerida es un factor determinante en las tarifas de las compañías de suministro eléctrico. Una vez se han identificado los principales puntos que requieren una potencia máxima, se debe analizar el motivo y tratar de reducir la demanda de potencia. De una manera similar a la búsqueda de los puntos de mayor potencia, se deben de analizar los procesos que mayor energía consumen (todo tipo de energía: eléctrica, gas ). En estos procesos fundamentalmente se tomarán dos medidas: reducir el consumo y reutilizar la energía sobrante de los procesos. 37

39 La primera medida es tratar de reducir el consumo o hacer el proceso más eficiente en la medida que sea posible. Para alcanzarlo se puede: -Reducir las paradas y puestas en marcha para hacer un proceso continuo y disminuir las perdidas de energía en el arranque y parada de la producción. -Ajustar la producción a los momentos en los que el coste de la energía es menor. -Analizar el proceso para detectar los puntos en los que se pierde la energía y tratar de optimizar el proceso. -Revisar la maquinaria existente en cada proceso y compararla con la existente actualmente en el mercado, analizar la inversión a realizar, así como el tiempo de retorno de la inversión por una maquinaria con menores consumos, o rendimientos superiores. -Revisar el plan de mantenimiento de las máquinas, ya que en muchas ocasiones un mantenimiento deficiente conlleva unos consumos superiores. La otra medida que se debe tomar en los procesos que consumen una gran cantidad de energía es analizar el tipo de energía sobrante, y qué se hace con ella. Ya que en los procesos que consumen mayor cantidad de energía, aparecerá una mayor cantidad de energía sobrante que se puede emplear para otros procesos. Generalmente en los procesos del sector metalmecánico esta energía sobrante de los procesos será calor, el cual puede ser empleado en una gran cantidad de actividades: -Calentar el ACS de la nave industrial. -Calentar en invierno las instalaciones. -Si los gases de escape poseen una temperatura elevada se pueden emplear para generar energía eléctrica. -Este calor sobrante también puede emplearse para otros procesos que tengamos en nuestra industria. También se ha de tener en cuenta las energías renovables disponibles en el mercado, y analizar si económicamente es rentable emplear alguna de ellas en el espacio libre disponible en nuestras instalaciones (azoteas, cubiertas, jardines ). Otro aspecto a considerar es la iluminación. Se debe realizar un inventario de los equipos de iluminación que disponemos en nuestras instalaciones. Una vez realizado este inventario compararlo con los equipos disponibles actualmente en el mercado, y analizar la viabilidad económica de la sustitución de los equipos, así como el retorno de la inversión realizada. El consumo de energía destinado al confort térmico de los trabajadores debe ser evaluado, ya que tanto en invierno como en verano se consume una cantidad importante de energía en los procesos de frío y calor. Deben estudiarse los consumos producidos, así como los puntos donde existen grandes saltos de temperatura, para tratar de minimizar las zonas de disipación de energía y hacer más eficiente el proceso. 38

40 En caso de no disponer de personal que pueda llevar a cabo las mediciones y analizar todos los parámetros que se deben considerar, se pueden externalizar los servicios a empresas especializadas. Además de los ahorros energéticos que se obtienen mediante la optimización de los procesos, también se consigue un ahorro en las emisiones de productos nocivos para el medioambiente, con lo que este ahorro posee una doble eficacia. Emisiones industriales. Cortesía SGS. 39

41 Por lo expuesto anteriormente, las emisiones causadas por el consumo de energía también deben de ser consideradas, ya que además de influir negativamente en el medio ambiente, pueden ser un indicador de fallos en los procesos de generación de energía que deben ser subsanados. A continuación se enumeran las principales emisiones presentes en la industria: Procedencia Efecto Focos de emisión en nuestras empresas CO 2 CO Se produce en las reacciones de combustión. Aparece cuando hay una combustión incompleta de la mezcla aire-combustible. Es un elemento que participa en el efecto invernadero, ya que capta la radiación infrarroja que la Tierra emite hacia el espacio. Muy tóxico para las personas. Calderas, hornos, motores de combustión (vehículos). NOx Reacciones a alta temperatura entre el nitrógeno y el oxígeno presentes en el aire, en los procesos de combustión. Factor de la lluvia ácida, que crea alteraciones de ecosistemas forestales y acuáticos. Irritaciones en los bronquios. Hornos. SO 2 Procede de la combustión de los combustibles fósiles, ya que contienen azufre. Factor de la lluvia ácida, que crea alteraciones de ecosistemas forestales y acuáticos. Enfermedades de tipo alérgico, irritaciones de ojos y vías respiratorias. Calderas, hornos, motores de combustión (vehículos). COV (Compuestos Orgánicos Volátiles) Partículas y humo Gases de escape originados por una deficiente combustión o la evaporación del carburante. Son emitidos por la mala combustión de los carburantes Factor de la lluvia ácida, que crea alteraciones de ecosistemas forestales y acuáticos. Enfermedades de tipo alérgico, irritaciones de ojos y vías respiratorias. Suciedad ambiental. Reducen la visibilidad. Afectan a las vías respiratorias. En las chimeneas y tubos de escape de calderas, hornos, motores de combustión (vehículos). Si aparece una mala combustión en los hornos y calderas, además de emitir una gran cantidad de elementos nocivos para el medio ambiente, estamos derrochando energía. Por lo que debemos de realizar un mantenimiento preventivo en estos equipos para controlar estos parámetros. 40