AHORRO DE ENERGÍA EN LA INDUSTRIA

Transcripción

1 AHORRO DE ENERGÍA EN LA INDUSTRIA Jornadas de eficiencia energética y mercados energéticos Zaragoza, 8 de abril de 2014

2 ÍNDICE I. El consumo de energía del sector secundario en España. II. III. IV. La figura del Gestor Energético en las Organizaciones. Auditoría inicial de los Suministros e Instalaciones. Contabilidad energética ( divide y vencerás ). V. Eficiencia energética en instalaciones de frío. VI. Mejora energética de instalaciones de aire comprimido. VII. Eficiencia energética en iluminación. VIII. Optimización de transformadores eléctricos. IX. Eficiencia energética en motores y bombas. X. Mejora energética de calderas, secadores, hornos, etc. XI. Conclusiones.

3 PARTE 1 CONSUMO DE ENERGÍA EN EL SECTOR INDUSTRIAL

4 I. Consumo de energía en el sector industrial. ESTRUCTURA ENERGÉTICA DE ESPAÑA ENERGÍA PROPIA ESPAÑOLA Fuente: CNE

5 I. Consumo de energía en el sector industrial. BALANZA ENERGÉTICA DE ESPAÑA Fuente: CNE Déficit de millones de

6 I. Consumo de energía en el sector industrial. Responsable del 31 % del consumo de energía en España Fuente: IDAE

7 I. Consumo de energía en el sector industrial. DISTRIBUCIÓN DE CONSUMO DE ENERGÍA POR TIPO DE INDUSTRIA Fuente: IDAE

8 I. Consumo de energía en el sector industrial. PRINCIPALES CONSUMOS DE ENERGÍA EN INDUSTRIA Fuente: IUSES

9 PARTE 2 LA FIGURA DEL GESTOR ENERGÉTICO EN LAS ORGANIZACIONES

10 II. La figura del Gestor Energético. El gestor energético ; figura de gran futuro en todas las Organizaciones. POR QUÉ? MODA Ó NECESIDAD

11 II. La figura del Gestor Energético. EVOLUCIÓN DEL PRECIO DE LA ENERGÍA EN ESPAÑA Precio /kwh 2003 Precio /kwh 2013 Variación (%) Electricidad 0,0843 0, ,39% Gas natural 0,0303 0, ,97% IPC Acumulado 28,16% Precios reales de un suministro de MT, tarifa 6.1 Fuente: Elaboración propia

12 II. La figura del Gestor Energético. PRECIO DE LA ENERGÍA EN EUROPA Vs USA VS Precio de la energía en la industria europea = casi el doble que en USA Fuente: Elaboración propia

13 II. La figura del Gestor Energético. CONCLUSIONES; La industria Europea tiene un gran problema de competitividad por los costes energéticos. Cada vez es mayor el peso de los costes de la energía en los costes del producto. Para aumentar la competitividad; dos alternativas disminuir el consumo de energía y optimizar los contratos. El gestor energético ; pieza fundamental en una organización competitiva

14 II. La figura del Gestor Energético. ATRIBUCIONES Y RESPONSABILIDADES DEL GESTOR ENERGÉTICO Persona encargada de todos los temas referentes a la energía y su consumo en una empresa u Organización. Puede ser interno o externo, pero muy especializado. Profesión de mucho futuro (actualmente muy disperso en departamentos) Principales responsabilidades: Realizar la contratación de electricidad, gas y otros combustibles. Seguimiento de la facturación y pago de cada uno de los suministros. Diseño, junto con la dirección, de la estrategia de oferta y contratación. Análisis y control de todos los consumos de la Organización. Programación de Instalaciones para funcionamiento con horario adecuado. Realización de auditorías energéticas. Diseño de inversiones en materia de eficiencia energética de instalaciones. Mantenimiento (en algunos casos) de las instalaciones.

15 PARTE 3 AUDITORÍA INICIAL DE EDIFICIOS E INSTALACIONES

16 III. Auditoría inicial de edificios e instalaciones. 1er Paso; realizar una auditoría inicial de edificios, instalaciones y suministros Revisión de tipos de suministro (gas, agua, ) Revisión de consumos Revisión de contratos de cada suministro Revisión del coste total energético anual (Objetivo; bajar un % de ese coste) Listado de consumo de energía por edificios Revisión de instalaciones grandes consumidoras de energía Revisión de curva horaria de consumos y análisis de programación de instalaciones Informe de auditoría inicial, con cada una de las instalaciones

17 III. Auditoría inicial de edificios e instalaciones. 720 kw Curva cuartohoraria año 2013 EJEMPLO DE ANÁLISIS CON CURVA CUARTOHORARIA ANUAL

18 III. Auditoría inicial de edificios e instalaciones. 2 Paso; estudio pormenorizado de cada una de las instalaciones Instalaciones de frío industrial (cámaras, sistemas evaporativos, etc.) de aire comprimido. de iluminación. de transformación eléctrica. térmicas de proceso (calderas, hornos, secadores, etc.) Motores, bombas y ventiladores. Resto de maquinaria e Instalaciones.

19 PARTE 4 CONTABILIDAD ENERGÉTICA; DIVIDE Y VENCERÁS

20 IV. Contabilidad energética. LA PRIMERA Y MÁS IMPORTANTE MEDIDA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA El control de facturas ya no sirve, es insuficiente. Las organizaciones necesitan información en tiempo real, para toma de decisiones con las mejores herramientas. Potencialidad de los ahorros a través de la contabilidad energética; ENTRE UN 10% Y UN 30%!!!!!

21 IV. Contabilidad energética. OBJETIVO CONOCER EL CONSUMO INDIVIDUAL DE CADA INSTALACIÓN; Divide y vencerás

22 PARTE 5 E. ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE FRÍO INDUSTRIAL

23 VI. Eficiencia energética en instalaciones de frío industrial. Usos del frío industrial: Cámaras de refrigeración y frigoríficos industriales Sistemas de climatización y aire acondicionado de las naves o edificios. Agua subenfríada para procesos industriales, etc.

24 V. Eficiencia energética en instalaciones de frío. Máquina frigorífica por compresión: Funcionamiento instalación frigorífica

25 V. Eficiencia energética en instalaciones de frío. Máquina frigorífica por compresión: Funcionamiento instalación frigorífica

26 V. Eficiencia energética en instalaciones de frío. Medidas de ahorro y eficiencia: Máquinas frigoríficas (Área de compresores): Sustitución de los compresores por otros de mejor rendimiento. Parcialización de cargas o carga variable. Centralización de equipos. Se mejora en eficiencia y en consumo, al disponer de simultaneidad de cargas. Instalar compresores multietapas, generando circuitos a diferentes presiones para abastecer demandas frigoríficas a diferentes temperaturas. Recuperación de calor de refrigeración de los compresores, para abastecer demandas térmicas de baja temperatura (calefacción o agua caliente).

27 V. Eficiencia energética en instalaciones de frío. Medidas de ahorro y eficiencia: Máquinas frigoríficas (evaporador): Adecuar la temperatura de evaporación alamás alta posible. Para tener una presión más alta y por tanto menor consumo en el compresor. Dimensionamiento adecuado de evaporadores. Desescarche por fluido caliente,noeléctrico. Sobrecalentamiento del líquido. Intercambiador aspiración líquido.

28 V. Eficiencia energética en instalaciones de frío. Medidas de ahorro y eficiencia: Máquinas frigoríficas (condensador): Adecuar la temperatura de condensación alaalamás baja posible. Para tener una presión más baja y por tanto menor consumo en compresor. Dimensionamiento adecuado de condensadores. Aprovechamiento del calor de condensación para otros usos (climatización, generación de ACS, etc.).

29 V. Eficiencia energética en instalaciones de frío. Medidas de ahorro y eficiencia: Cámaras frigoríficas: Mejora de Aislamiento del recinto frigorífico. Instalar puertas de acceso automáticas y de apertura rápida. Creación de una antecámara acondicionada (para evitar la entrada a la cámara de aire sin tratar). Aprovechar la máxima capacidad con objeto de disminuir las superficies de pérdidas. Programaradecuadamentecargaydescargapara no abrir las cámaras con frecuencia.

30 V. Eficiencia energética en instalaciones de frío. Medidas de ahorro y eficiencia: Cámaras frigoríficas: Reducir al mínimo los elementos generadores de calor en el interior de la cámara. Instalar detectores de presencia para el alumbrado. No introducir productos calientes. Utilizar recipientes bien aislados para el traslado de los productos congelados o refrigerados. Efectuar rápidamente los traslados entre cámara ytransporte. Reducir la concentración de oxígeno en la conservación de vegetales para aumentar la temperatura de conservación.

31 PARTE 6 E. ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE AIRE COMPRIDO INDUSTRIAL

32 VI. Eficiencia energética en instalaciones de aire comprimido. Usos del aire comprimido: El aire comprimido se utiliza para accionar equipos como: Sistemas de control Sistemas neumáticos Herramientas neumáticas como: Engrapadoras neumáticas Pistolas para pintar Serruchos Martillos de aire

33 VI. Eficiencia energética en instalaciones de aire comprimido. Instalación de aire comprimido: Una instalación de aire comprimido consta de dos partes: Central compresora: donde el aire se prepara convenientemente para su uso. Red de distribución: que transporta el aire comprimido hasta el punto de consumo.

34 VI. Eficiencia energética en instalaciones de aire comprimido. 1. Central compresora: En la central compresora se realiza el tratamiento del aire para obtenerlo a una determinada presión y unos niveles determinados de limpieza y ausencia de humedad. Esquema de una instalación de aire comprimido

35 VI. Eficiencia energética en instalaciones de aire comprimido. 1. Central compresora: Está constituida por los siguientes componentes: Compresor: incrementa la presión del aire. Refrigerador separador: elimina el agua presente en el aire comprimido a la salida del compresor. Depósito de regulación: almacena el aire comprimido para atender demandas puntas que excedan la capacidad del compresor. Filtro: se eliminan las impurezas del aire, como el polvo y el aceite, mediante un filtrado adecuado. Secador: seca el aire comprimido hasta un punto de rocío inferior a la temperatura ambiente antes de ser distribuido a la red.

36 VI. Eficiencia energética en instalaciones de aire comprimido. 2. Red de distribución: Existen tres tipos de red de distribución: Red ramificada o abierta Red mallada o cerrada Red mixta Esquema de una red de distribución de aire comprimido

37 VI. Eficiencia energética en instalaciones de aire comprimido. Medidas de ahorro y eficiencia: Ahorro en la utilización: Presión: un primer aspecto es comprobar si un determinado trabajo se puede realizar con menos presión, ya que si se realiza un trabajo a una presión mayor de la necesaria, se está consumiendo una energía que no es necesaria. Sectorización: Sectorizar por presiones: dar a cada elemento la presión mínima de actuación (reguladores) Sectorizar la fuga en momentos no productivos: corte del suministro de aire a una instalación cuando no está trabajando (electroválvulas)

38 VI. Eficiencia energética en instalaciones de aire comprimido. Medidas de ahorro y eficiencia: Ahorro en la utilización: Monitorización: es la única manera de cuantificar la conveniencia o no de ciertas intervenciones, ya que se puede conocer el consumo de aire por horas de producción, y de esta manera sí que se puede evaluar el grado de ahorro introducido.

39 VI. Eficiencia energética en instalaciones de aire comprimido. Medidas de ahorro y eficiencia: Ahorro en la utilización: Calidad del aire: un aire en malas condiciones es fuente de despilfarro, aparecen averías, mal funcionamiento, pérdidas de presión

40 VI. Eficiencia energética en instalaciones de aire comprimido. Medidas de ahorro y eficiencia: Ahorro en la generación: Enfriar la toma de aire de los compresores Recuperar el calor de refrigeración de compresores Mejorar la eficiencia de los compresores Evitar que los compresores trabajen en vacío Variación de frecuencia Compresión por etapas Mejora en el Secador frigorífico Diagrama calorífico de un compresor

41 PARTE 7 EFICIENCIA ENERGÉTICA EN ILUMINACIÓN INDUSTRIAL

42 VI. Eficiencia energética en iluminación industrial. ILUMINACIÓN INDUSTRIAL MÁS COMÚN 15 % del consumo eléctrico en industria debido a iluminación Lámparas empleadas en industria: Fluorescente tubular. Mercurio de alta presión. Halogenuro. Sodio de Alta Presión. Halogenuro Metálico Cerámico. Led s (todavía incipiente).

43 VI. Eficiencia energética en iluminación industrial. ILUMINACIÓN INDUSTRIAL MÁS COMÚN

44 VI. Eficiencia energética en iluminación industrial. Medidas de ahorro y eficiencia en iluminación industrial: Aprovechamiento máximo de la luz natural. Estudio de colocación de claraboyas, shunts o exhutorios traslúcidos. Estudio luminotécnico para analizar la idoneidad de las lámparas y los periodos de retorno de su cambio. (Importante altura, mantenimiento, horas de uso, tipo de trabajo, etc.) Sustitución de balastos electromagnéticos por balastos electrónicos (ahorros de hasta el 20 % del consumo y muchas otras ventajas) Gestión inteligente de la iluminación, mediante automatización centralizada. Instalación de otros sistemas de regulación y control (interruptores temporizados, sensores de presencia, crespusculares, etc.). Adecuado mantenimiento y limpieza de las luminarias.

45 PARTE 8 OPTIMIZACIÓN DE TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS

46 VIII. Optimización de transformadores eléctricos. Transformador eléctrico: Se denomina transformador a un dispositivo electromagnético que permite aumentar o disminuir el voltaje y la intensidad de una corriente alterna de forma tal que su producto permanezca constante. Transformador seco encapsulado Transformador sumergido en aceite

47 VIII. Optimización de transformadores eléctricos. Transformador eléctrico : Las pérdidas en el transformador se pueden clasificar en: Pérdidas de potencia en el circuito eléctrico: llamadas pérdidas en el cobre, son las ocasionadas por efecto Joule al pasar la corriente por los devanados primario y secundario. Pérdidas magnéticas: llamadas pérdidas en el hierro son debidas a los fenómenos de histéresis y de corrientes parásitas. Balance de potencias

48 VIII. Optimización de transformadores eléctricos. Medidas de ahorro y eficiencia : Las principales medidas a tomar para aumentar la eficiencia energética en el uso de transformadores son las siguientes: Sustituir los transformadores antiguos por otros nuevos. Desconectar los transformadores que estén en vacio. Acoplar correctamente los transformadores en paralelo.

49 VIII. Optimización de transformadores eléctricos. Medidas de ahorro y eficiencia AJUSTE DEL FACTOR DE POTENCIA P (kw) =S (kva) x cos. ϕ

50 VIII. Optimización de transformadores eléctricos. Medidas de ahorro y eficiencia AJUSTE DEL FACTOR DE CARGA Los transformadores, es recomendable, como cualquier sistema eléctrico que estén trabajando en su punto óptimo de funcionamiento, que coincide con % de la carga.

51 VIII. Optimización de transformadores eléctricos. Medidas de ahorro y eficiencia EFECTOS DE LOS ARMÓNICOS Influye en el dimensionamiento de los trasformadores porque disminuyen su vida útil y disminuyen su rendimiento.

52 VIII. Optimización de transformadores eléctricos. Medidas de ahorro y eficiencia MEDIDAS A LOS ARMÓNICOS Adaptando la instalación Utilizando dispositivos particulares en la alimentación (transformadores especiales, inductancias) Filtros Conexión del primario en triángulo Filtro activo

53 VIII. Optimización de transformadores eléctricos. Medidas de ahorro y eficiencia OTRAS MEJORAS EN TRANSFORMADORES Temperatura: El aumento de temperatura en el recinto, disminuye el factor de carga y aumenta el envejecimiento del trasformador. Ventilación: El aplicar ventilación forzada en transformadores tiene la ventaja que aumentamos su capacidad, pero reduce su rendimiento, debido al consumo de los ventiladores.

54 PARTE 9 EFICIENCIA ENERGÉTICA EN MOTORES Y BOMBAS

55 IX. Eficiencia energética en motores y bombas. CONSUMO DE ENERGÍA EN MOTORES Se calcula que en España los motores en la industria consumen aprox. 60 TWh de electricidad. Supone aprox millones de /año Fuente: CGCOII

56 IX. Eficiencia energética en motores y bombas. PÉRDIDAS DE ENERGÍA EN MOTORES Fuente: CGCOII

57 IX. Eficiencia energética en motores y bombas. TIPOS DE MOTORES Motor Asíncrono; El motor asíncrono es el más utilizado en la industria ya que presenta unas características de robustez, prestaciones, costo y rendimiento muy buenas. El funcionamiento está basado en la Ley de Lenz que dice que la f.e.m. inducida tiende a oponerse a la causa que la produce. Fuente: CGCOII

58 IX. Eficiencia energética en motores y bombas. TIPOS DE MOTORES Motor Síncrono; El motor síncrono tiene un bobinado polifásico en el estator semejante al del motor asíncrono. En él se origina un campo giratorio a la velocidad F (W, P), donde: W: Pulsación angular de la frecuencia de la red. P: Número de pares de polos. Si en el rotor se dispone de un número de polos fijos semejantes al del estator, excitados en su polaridad fija por una fuente externa de corriente continua, se producirá una interacción mutua en el momento en el que la velocidad de los polos rotóricos sea igual a la de los polos ficticios que origina el estator. De esta interacción mutua se deriva el efecto del par motor. El rotor gira, pues, en sincronismo con la frecuencia de alimentación del estator, de ahí el nombre de motor síncrono. Fuente: CGCOII

59 IX. Eficiencia energética en motores y bombas. TIPOS DE MOTORES Motor de Alta Eficiencia; Unión de los fabricantes de motores en la UE con la Dirección General de Energía para fabricar únicamente motores de ƞ mejorado o de alta eficiencia. EFF 1 (Alto rendimiento) EFF 2 (Rendimiento mejorado) EFF 3 (Bajo rendimiento) Fuente: CGCOII

60 IX. Eficiencia energética en motores y bombas. TIPOS DE MOTORES Motor de Alta Eficiencia; Rendimiento en función de la Potencia y tipo Fuente: CGCOII

61 IX. Eficiencia energética en motores y bombas. Medidas de ahorro y eficiencia en motores Comprobar que su consumo se corresponde con el valor de la placa del motor (1ª acción de una auditoría energética). Muchas veces el motor trabaja fuera del punto nominal de W, con un ƞ mucho menor. El tamaño sí importa; Hay que evitar sobredimensionar el motor (NO Coeficientes de seguridad!!!!!!!) Regulación de la velocidad de los motores (para bombeos o ventiladores). Muy importante!!!. (Ahorro de energía de hasta el 50% Vs control de caudal con medio mecánicos, además en los arranques los picos de corriente de 7 veces a 3 veces la nominal; mayor vida útil) Utilización de motores de alto rendimiento (EFF 1) (No comprar motores por el precio de venta, amortizaciones muy rápidas). Motores síncronos menor energía que los asíncronos (tienen algunas limitaciones).

62 IX. Eficiencia energética en motores y bombas. BOMBAS Y VENTILADORES Sistemas mecánicos acoplados a un motor que se utilizan para mover un fluido; Muy importantes en la industria: Fuente: CGCOII

63 IX. Eficiencia energética en motores y bombas. BOMBAS Y VENTILADORES Quedan caracterizados por su curva de funcionamiento. Fuente: CGCOII

64 VIII. Eficiencia energética en motores y bombas. Medidas de ahorro y eficiencia en bombas y ventiladores Ajustar el punto de funcionamiento, a su punto óptimo de operación. La potencia nominal suministrada por el motor debe de ser igual a la que requiere la bomba para trabajar a máximo ƞ. Motor alineado con la bomba y montado sobre una superficie que reduzca las vibraciones. Lugar ventilado, para evitar sobrecalentamientos del motor. Siempre arrancadores automáticos, para evitar que el motor siga consumiendo energía cuando la bomba haya dejado de funcionar. SIEMPRE!!!! Utilizar variadores de velocidad como sistema de control de caudal y en el arranque paro.

65 PARTE 10 EFICIENCIA ENERGÉTICA EN CALDERAS, HORNOS Y SECADORES

66 X. Eficiencia energética en calderas, hornos y secadores. CALDERAS DE VAPOR El objetivo de las calderas de vapor es producir vapor a presiones por encima de la atmosférica, a partir de la energía de un combustible. Este vapor podrá ser utilizado posteriormente en diferentes funciones en la planta industrial, desde la aportación de calor a procesos hasta el accionamiento de equipos. Fuente: CGCOII

67 X. Eficiencia energética en calderas, hornos y secadores. Medidas de ahorro y eficiencia en calderas Aprovechamiento del calor residual de los gases de combustión (supone la mayor pérdida de energía térmica en la industria). Instalación de economizadores en calderas. Sustitución por calderas con recuperación de calor. Calentadores de aire comburente

68 PARTE 11 CONCLUSIONES

69 XI. Conclusiones. El coste unitario de la energía aumenta muy por encima del IPC (Cada vez el factor de costes energéticos de los productos es mayor) La figura del Gestor energético vaasermuy importante en las organizaciones de tamaño mediano grande. El gestor energético tendrá que ser muy especializado en eficiencia energética y mercados energéticos. En la mayor parte de empresas e Instituciones el margen potencial de ahorro energético y optimización de contratos todavía es grande. La industria consume 1/3 de la energía de España. La contabilidad energética es la primera gran arma del ahorro energético. Los motores en la industria son responsables del 25% del consumo de electricidad de España. Cada instalación requiere de un tratamiento específico.

70 MUCHAS GRACIAS POR VUESTRA ATENCIÓN