Caracterización de la demanda y uso final de la Energía en el sector Industria
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- José Miguel Benítez Cano
- hace 6 años
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1 Caracterización de la demanda y uso final de la Energía en el sector Industria
2 La aplicación de medidas de eficiencia energética, algunas de gran simplicidad, contribuye para mejorar la competitividad del sector Industrial y ayuda en la disminución de emisión de contaminantes a la atmósfera, contaminantes que derivan en el Cambio Climático.
3 DISTRIBUCIÓN DE CONSUMO DEL PAÍS PARA EL AÑO 2010 La energía es esencial para nuestra vida diaria, sin ella no lograríamos producir y transformar las materias primas que nos dan lo que necesitamos. Nuestro país ha crecido y continúa creciendo, ello requiere cada día de más energía. En cuanto al consumo energético de cada sector, podemos observar que las grandes demandas suman la mayor cantidad de energía. El Sector Industria, esta distribuido en los usuarios NO residenciales, aunque el número de usuarios no es muy grande sus consumos si lo son, por lo tanto tiene grandes potenciales de ahorro energético.
4 DISTRIBUCIÓN DE LOS EQUIPOS EN EL SECTOR COMERCIAL y SERVICIO En el sector comercial y servicio, los usos finales fueron clasificados de la siguiente manera: Iluminación: bombillos incandescentes, fluorescentes lineales, fluorescentes compactas y de alta intensidad de descarga (HID por sus siglas en inglés). Sistemas de computadoras: cajas de cobranza, vídeos, juegos, internet, servidores, computadoras personales etc. Sistemas de refrigeración: cuartos fríos, refrigeradoras, mantenedoras, freezers. Aire Acondicionado: minisplit, de pared, chillers, etc. Sistemas de fuerza electromotriz: son los motores de diferentes potencias utilizados para mover máquinas industriales. Aire Comprimido: para fines Industriales.
5 Generación de Calor: incluye a su vez la generación de vapor en calderas, el calor directo en hornos, los procesos de secado y similares. Otros: representan usos varios como resistencias eléctricas, máquinas de la industria en general, etc. CARACTERIZACIÓN POR RANGO DE DEMANDA Entre kw Baja Tensión Los usos más importantes en este tamaño, son la fuerza electromotriz con un 76.3% y luego la iluminación con un 6.9%. Se denota un cambio en este tamaño de demanda. Hasta 10 kw Baja Tensión En este tamaño de demanda, el uso más importante en el consumo es la Fuerza Electromotriz, el cual supera ampliamente al segundo consumidor que es el aire comprimido.
6 Entre kw Media Tensión acondicionado y la Iluminación. En este nivel de tensión y demanda, el principal consumidores el mismo que los casos anteriores, Fuerza Electromotriz. Pero aparecen otros dos consumidores que son considerables: El aire Mayor a 50 kw Media Tensión La Fuerza electromotriz y la Iluminación, son los usos finales más importantes en el consumo de energía de este tamaño de demanda. Ambos usos finales suman el 88.9% del tamaño de demanda y tensión.
7 CARACTERIZACIÓN TOTAL POR USOS FINALES Y RANGO DE CONSUMO En el sector Industria, la fuerza electromotriz representa el mayor consumo con un 67.9% seguido con una considerable diferencia es la Iluminación con un 20.9% y el aire comprimido con un 12.6%. Estos usos son los más representativos sumando el 96.3% de la energía total. La gráfica muestra la distribución de consumo total del sector Industria de El Salvador caracterizado por usos finales donde los usos correspondientes a fuerza electromotriz, iluminación y aire comprimido son los que más contribuyen a la demanda máxima.
8 La gráfica nos muestra los equipos que más contribuyen a la demanda energética. Además, se puede visualizar que el sector Industrial es responsable de contribuir a los picos de la demanda tanto de la mañana como de la tarde. AHORRO Y EFICIENCIA ENERGÉTICA Dentro del objetivo general de la mejora de la Eficiencia Energética, se tienen muchos aspectos de beneficio para los empresarios en los cuales se puede incidir: 1. Reducción / Minimización de Costos 2. Reducción de consumo energético que beneficia al medio ambiente 3. Mejora la competitividad 4. Mejorar la Responsabilidad Social Empresarial
9 Pese a que los edificios industriales representan uno de los sectores con menos usuarios, son los responsables del 31 % del consumo energético mundial. Puesto que el transporte es también el otro gran consumidor de energía, ese dato supone que los edificios de uso industrial son auténticos devoradores de energía. Una sola industria de procesos, por ejemplo agroalimentaria, puede consumir fácilmente lo mismo que mil hogares o más. En consecuencia, si trabajamos la eficiencia energética de la industria estaremos consiguiendo grandes avances en la lucha contra el problema energético global y el cambio climático. Pese a que los datos estadísticos son irrefutables, lo cierto es que la industria es el centro de atención de las políticas de eficiencia energética. Edificios bioclimáticos, aparatos de consumo eficientes energéticamente, energías renovables; los comercializadores de productos imponen la venta de nuevos productos como una estrategia sostenible y eficiente. Puntos claves para iniciar sistemáticamente mejoras de eficiencia energética en un establecimiento industrial son los siguientes: 1: Medir El primer paso hacia una mejor gestión de la energía es valorar el uso actual. Eso quiere decir recolectar datos de los consumidores principales dentro de nuestras instalaciones y analizar su impacto en el consumo total de energía. Instalar medidores de consumo y controlarlos es un paso importante para conocer exactamente las medidas a tomar y calcular su rentabilidad.
10 2: Fijarse en lo básico Fijarse en lo básico es típicamente la única táctica de gestión de las instalaciones que suele deducirse de una auditoría energética. Las estrategias deducidas de la auditoría no suelen ir más allá de instalar dispositivos de consumo energético bajo. Incluso las medidas sencillas son importantes ya que pueden trasladarse en resultados como incrementar la eficiencia energética un 15 %. 3: Automatizar Mejores opciones de eficiencia energética pueden alcanzarse implementando sistemas de automatización y regulación de procesos y edificios. Medidas eficaces son por ejemplo el control de la iluminación basado en la ocupación, que se consigue instalando sensores que automáticamente enciendan la luz sólo cuando se necesita. También la regulación automática del A/A en los niveles óptimos es una medida eficiente. Además, mediante variadores de frecuencia, por ejemplo, podemos regular sistemas de ventilación y bombas centrales de los sistemas de aire acondicionado y calefacción. Estas medidas combinadas pueden conseguir proporcionar una mejora en eficiencia energética del 15 %. Paso 4: Control Un plan de acción estratégico ayudará a asegurar que los ahorros de costos iniciales no disminuyan con el tiempo. La instalación de medidores de potencia, servicios de control, análisis de eficiencia energética y verificación de las tarifas pagadas a la compañía eléctrica pueden ayudar a conseguir esto.
11 Es importantísimo recolectar datos relevantes de energía, como agua, aire comprimido, electricidad, gas natural, valores de vapor, información de producción y temperatura del aire exterior. Esta información es clasificada y analizada por los encargados para tomar las medidas adecuadas. EQUIPOS DE MAYOR CONSUMO Fuerza Electromotriz A continuación se presentan reglas que hay que poner en práctica para tener éxito en el diseño y selección de motores eficientes: A) Tamaño En la elección del motor el tamaño, entre diferentes factores, hacen que la potencia consumida por el motor seleccionado ascienda a potencias muy por debajo de su nominal. Cuando el motor funciona fuera del punto nominal de trabajo, que corresponde con su potencia asignada en placa, desarrolla un rendimiento inferior. Se recomienda evitar el sobredimensionamiento de motores con la aplicación de coeficientes de seguridad. Hay que seleccionar motores con consumos cercanos al valor que indica su placa. B) Regulación de Velocidad Hay aplicaciones de los motores que representan un gran potencial de ahorros energéticos, este es el caso de motores que accionan ventiladores o sistemas de bombeo, los cuales varían en su necesidad de viento o caudal. Esto se consigue regulando la velocidad mediante motores que tengan
12 múltiples velocidades o mediante un convertidor de frecuencia. C) Motores de Alto Rendimiento La utilización de motores del alto rendimiento genera muchos beneficios económicos y energéticos. A continuación se mencionan las tipos de perdidas y como estos tipos de motores las reducen: Tipo de pérdida Por efecto Joule estator Magnéticas Por efecto Joule en el rotor Mecánicas Dependientes de la carga Joule y Magnéticas Acciones Aumentar la cantidad de cobre alojado en las ranuras del estator. Mayor tamaño de la ranura. Disminuir la cabeza de la bobina. Disminuir los procesos de fabricación, evitar rebabas. Aumento del entrehierro. Mejorar el factor de bobinado. Entre otras. Aumentar la inducción en el entrehierro. Aumentar el tamaño de las barras conductoras del rotor. Aumentar la conductividad de las barras, utilizar rotores de cobre. Optimización de la ventilación. Disminuir perdidas por rozamientos. Inclinación de ranuras del rotor. Bobinado de paso acortado. Mejorando el mecanizado. Entre otras. D) No comprar el motor solo con la evaluación de precio La diferencia de rendimiento generado por las opciones más baratas y las eficientes se puede ver en los ahorros que generan esta última opción. Con dichos ahorros podremos pagar fácilmente la diferencia de precios que existen y con ello tendremos beneficios como mayores tiempos de vida útil, seguridad, continuidad de funcionamiento, menores daños ambientales.
13 En conclusión las instalaciones industriales deben apostarle al retiro de motores poco eficientes por motores de mayor eficiencia con detalles que pueden aumentar aun más la eficiencia de los mismos, como la regulación de velocidad. Esto llevara a ahorros económicos y ambientales significativos, además de una mayor competitividad en sus respectivos negocios. Iluminación: La iluminación en una industria debe servir a dos objetivos fundamentales: Garantizar las óptimas condiciones para desarrollar las tareas correspondientes y contribuir a una atmosfera en la que el usuario se sienta confortable para realizar su trabajo, ya que una adecuada iluminación puede influir en el estado de animo, además, la combinación de este con otros elementos puede contribuir significativamente a la salud de las personas. El consumo energético del alumbrado en una instalación depende de los siguientes factores, en los cuales hay que influir para lograr los mejores resultados: La eficiencia de los diferentes componentes del sistema: lámparas, luminarias y balastos. La manera como se utilizan estos sistemas, muy influenciada por los sistemas de control y ladisponibilidad de luz natural.
14 El régimen de mantenimiento. Para poder realizar un proyecto de instalación de nuevas luminarias o el cambio de éstas hay que tener en cuenta muchos factores, que nos permiten proyectar y analizar los resultados que obtendremos económica y energéticamente: Otros Consejos: Calderas No tirar energía por la chimenea. Recuperación del calor de los gases. Aprovechamiento de la energía de los gases. Precalentadores y economizadores. Ajuste de la mezcla aire/combustible. Combustión óptima. Otras pérdidas en: - paredes: revisar refractarios y aislamientos. - purgas: mejorar la calidad del agua de alimentación y recuperación del calor sensible. Regulación, revisión y limpieza de los componentes de la caldera. Sacar máximo partido al combustible utilizado y estudiar otros posibles. Utilización a plena carga, sino sustituir por varias calderas. Calderas de mejor rendimiento funcionamiento constante en régimen estacionario.
15 Optimización del transporte de fluidos. Compresores Localizar el compresor lo más próximo al punto de mayor demanda, la disminución de la longitud de las redes de distribución disminuye el coste de capital como el de operación. Utilizar la compresión de aire en varias etapas. Evitar la operación de un compresor en vacío, mejor utilizar dos equipos de aire comprimido para que se utilicen ambos sólo en casos de una demanda punta; se evita el sobredimensionamiento de un único equipo que puede llegar a consumir hasta un 75 % de la energía necesaria para operar a plena carga. El aire de admisión debe tomarse del exterior porque su temperatura es más baja, por cada 4 ºC de aumento en la admisión aumenta un 1 % el consumo energético. El pre-enfriamiento del aire de admisión del compresor mejora su eficiencia, generalmente se realiza mediante refrigeración y se obtiene a una temperatura de -25 ºC. Puede llegar a unos ahorros de hasta un 30 % en el consumo de energía. El mantenimiento, de acuerdo con las instrucciones los fabricantes, no solamente preserva el rendimiento de los equipos sino también la eficiencia térmica óptima. Utilizar un sistema de control (por modulación, por carga, dual automático, con microprocesador, etc.) para ajustar la operación del compresor a las necesidades de la producción.
16 Evitar pérdidas en las redes de distribución de aire comprimido. No operar a presiones superiores a las recomendadas por los fabricantes. Refrigeración Adecuar la temperatura al producto y al tiempo de conservación. Elementos de control y regulación en buen estado. Instalación de un interruptor temporizado para el alumbrado interior. Mantener las puertas cerradas, sino cortinillas flexibles. Buen aislamiento, cierre hermético. Independizar las cámaras frigoríficas de los locales calientes. Proteger el recinto frigorífico de la radiación solar. Dimensionar la instalación a las necesidades.
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