Aplicaciones Productivas de la Energía Eléctrica

Transcripción

1 Aplicaciones Productivas de la Energía Eléctrica Industrial Technologies Program Adolfo Escobar Ordoñez Instituto Tecnológico Metropolitano ITM Medellín

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3 I. Introducción Mejorar la eficiencia energética industrial y el desempeño ambiental. Hace parte de U.S. Department of Energy's Office of Energy Efficiency and Renewable Energy. Asocia con la industria en un programa coordinado de investigación y desarrollo, validación y difusión de tecnologías de eficiencia energética.

4 I. Introducción Realizar I+D en nuevas tecnologías de energía eficiente. Apoyar la comercialización de tecnologías emergentes. Proporcionar a las plantas acceso a tecnologías probadas, evaluaciones de energía, herramientas software, y otros recursos. Promover la gestión de la energía y de los combustibles en la industria.

5 I. Introducción Uso eficiente de combustibles y energía: Reduce los costos de producción, conserva los recursos limitados y aumenta la productividad. Reduce las emisiones de contaminantes. Reduce el uso de la energía como materia prima a través de un mayor rendimiento (más productos por la misma cantidad de energía). Reduce la dependencia al petróleo importado.

6 I. Introducción

7 I. Introducción Barreras en el ahorro de energía: Los fabricantes se enfrentan a tres retos principales para lograr el aumento de la eficiencia en el uso de la energía: Escasa conciencia del uso de la energía y las oportunidades de ahorro. Presupuestos limitados. Competencia de otras prioridades empresariales.

8 I. Introducción Herramientas para mejorar la eficiencia: Aumentar la eficiencia es una tarea de enormes proporciones (complejidad y número de los procesos utilizados en la industria). ITP desarrolla y difunde software para ayudar a las plantas a identificar oportunidades de ahorro de energía y mejorar su eficiencia energética. Herramientas basadas en modelos informáticos de análisis de sistemas clave (motores, bombas, aire comprimido, vapor y procesos de calor).

9 I. Introducción Herramientas para mejorar la eficiencia:

10 I. Introducción Herramientas para mejorar la eficiencia: Razones por las que las empresas no las usan: Escaso conocimiento de las herramientas. Recursos limitados para la formación. Usuarios no controlan los presupuestos. Plantas carecen de personal y tiempo. Vacíos de las herramientas que dejan oportunidades de ahorro sin manejar.

11 Quick Plant Energy Profiler

12 II. QPEP: Funciones Ayuda a mejorar la gestión de la energía en las instalaciones industriales. Establece una base de cómo la energía se está utilizando en la planta, identifica las mejores oportunidades para ahorrar energía y dinero y calcula las emisiones. Los resultados permiten centrarse en mejorar el rendimiento energético de los principales sistemas consumidores en la planta.

13 II. QPEP: Datos de entrada Promedio de la factura de servicios públicos (energía). Información sobre la producción media. Sistemas de mayor uso de energía. Tarjetas de puntuación (opcional). Información sobre el uso promedio de la energía.

14 II. QPEP: Datos de entrada

15 II. QPEP: Información básica

16 II. QPEP: Uso de electricidad

17 II. QPEP: Uso de combustibles

18 II. QPEP: Producción

19 II. QPEP: Procesos

20 II. QPEP: Uso de energía (Electricidad)

21 II. QPEP: Uso de energía (Combustibles)

22 II. QPEP: Oportunidades de ahorro

23 II. QPEP: Oportunidades de ahorro

24 II. QPEP: Datos de salida El uso de energía y costo por unidad de producción. Energía anual adquirida. Potencial de ahorro de energía anual. Lista personalizada de los próximos pasos, incluyendo la recomendación de herramientas de software ITP para análisis de sistemas específicos.

25 II. QPEP: Información

26 II. QPEP: Energía disponible

27 II. QPEP: Consumo de energía

28 II. QPEP: Consumo de energía

29 II. QPEP: Ahorro potencial (Energía)

30 II. QPEP: Ahorro potencial (Energía)

31 II. QPEP: Ahorro potencial (Emisiones) Ahorro potencial de CO 2 de electricidad: libras Ahorro potencial de CO 2 de combustible/vapor: libras

32 II. QPEP: Pasos a seguir Pasos generales Proceso de calentamiento Instalaciones industriales Generación de vapor Bombas Ventiladores y secadores Aire comprimido

33 Air Master

34 III. Air Master: Funciones Analiza el uso de energía y las oportunidades de ahorro en los sistemas de aire comprimido. Crea una línea base y compara con mejoras de los sistemas. LogTool: ayuda a determinar la dinámica de funcionamiento de un sistema comprimido.

35 III. Air Master: Datos de entrada Empresa / planta Tarifas de los servicios Sistemas de aire comprimido y uso de cada sistema. Tipos de día de funcionamiento. Rendimiento del compresor y detalles de operación Consumo de energía por hora o flujo de aire para cada tipo de día y para cada compresor.

36 III. Air Master: Datos de salida Manejo de múltiples instalaciones y sistemas de aire. Bases de datos de compresores de aire estándar. Simular operación de sistemas de aire comprimido. Modelo de operación para varios compresores de aire operando en forma simultánea. Calcular los costos eléctricos de operación. Evaluar el ahorro de energía.

37 Fan System Assessment Tool (FSAT)

38 IV. FSAT: Funciones Ayuda a cuantificar el uso de la energía y las oportunidades de ahorro en sistemas de ventilación industriales. Evaluar: Funcionamiento de los sistemas de ventilación. Beneficio económico de las modificaciones del sistema. Opciones económicamente más viables.

39 IV. FSAT: Datos de entrada Las especificaciones del ventilador y del motor. Parámetros de operación. Sistema requerido de caudal y presión. Potencia del sistema en kw (o amperios o voltios).

40 IV. FSAT: Datos de salida Calcula cuánta energía está utilizando el sistema de ventilación. Determina que tan eficiente está operando el sistema. Cuantifica los ahorros de actualizar el sistema.

41 Chilled Water System Analysis Tool (CWSAT)

42 VII. CWSAT: Funciones Permite evaluar cambios en el sistema de refrigeración de agua (enfriadores, bombas, torres, etc.) y calcular el ahorro de energía y dinero obtenido mediante la aplicación de esos cambios.

43 VII. CWSAT: Datos de entrada Datos del sistema. Tipo, tamaño y número de torres. Fuente y temperatura del aire o agua refrigerada. Tipos de bombas. Enfriador actual. Costos de energía. Horario de funcionamiento.

44 VII. CWSAT: Datos de salida Consumo de energía y costos operativos de los enfriadores, las bombas y las torres, actuales y propuestas. Resumen de los ahorros. Valores de consumo energético de los enfriadores, las bombas y las torres bajo diversas condiciones.

45 Pumping System Assessment Tool (PSAT)

46 VIII. PSAT: Funciones Evaluar la eficacia de las operaciones del sistema de bombeo. Utiliza registros de Motor Master. Permite a los usuarios guardar y recuperar archivos de registro y curvas del sistema para compartir los análisis con otros usuarios.

47 VIII. PSAT: Datos de entrada Estilo de la bomba (caudal, cabeza, etc.). Número de etapas. Velocidad de la bomba y del motor. Datos de placa del motor. Ciclo de operación. Costos de la energía.

48 VIII. PSAT: Datos de salida Estimación de la eficiencia de la bomba y del motor. Uso anual de energía y los costos de energía para los equipos existentes y para equipos óptimos. Potencial de ahorro de energía anual. Nota de optimización (equivalente a una calificación).

49 Steam System Assessment Tool (SSAT)

50 IX. SSAT: Funciones Analizar el consumo de energía y oportunidades de ahorro en los sistemas de vapor industriales. Realizar una auto-evaluación de los sistemas de vapor. Desarrollar modelos aproximados de sistemas de vapor reales. Calcular el espesor más económico de aislamiento industrial para las condiciones de funcionamiento.

51 IX. SSAT: Datos de entrada Datos generales: gastos de energía, horas anuales de funcionamiento, costo del agua. Datos del sistema de generación de vapor para las calderas. Datos del sistema de generación de vapor para las turbinas de vapor. Uso final de vapor y sistemas condensados para la cantidad de vapor utilizado por los procesos. Información de mantenimiento.

52 IX. SSAT: Datos de salida Costos operacionales para el combustible, la electricidad y el agua. Emisiones. Costos del vapor.

53 Combined Heat and Power (CHP) Application Tool

54 X. CHP: Funciones Evaluar la viabilidad de la utilización de turbinas de gas para generar energía, y los gases de escape de la turbina de para suministrar calor a sistemas industriales. Analizar tres tipos de sistemas típicos: Calentamiento de líquidos Recuperación de calor de los gases de escape Sistemas de ducto quemador.

55 X. CHP: Datos de entrada Información de la empresa. Aplicación y tipo de proceso de calentamiento. Datos del proceso como la entrada de calor, oxígeno y temperatura de los gases de combustión, y la temperatura del aire de combustión. Costos y datos operativos.

56 X. CHP: Datos de salida Datos de energía para el horno / caldera. Datos de rendimiento de la turbina seleccionada. Datos del uso de la energía para el sistema de cogeneración. Detalles de gastos para la aplicación. Período de recuperación basado en los datos de costes previstos para el combustible, la electricidad y los equipos utilizados.

57 Process Heating Assessment and Survey Tool (PHAST)

58 XI. PHAST: Funciones Mejorar la eficiencia térmica de los equipos de calentamiento. Evaluar los equipos de procesos de calentamiento que consumen combustible, vapor o electricidad, e identificar los equipos de alto consumo energético. Realizar un balance de calor que identifica las principales áreas de consumo de energía bajo diferentes condiciones de funcionamiento.

59 XI. PHAST: Datos de entrada Información general de la planta. Fuentes de energía disponibles para la planta. Datos sobre el uso de energía para los hornos y calderas. Energía utilizada por los equipos auxiliares relacionados con el horno. Energía utilizada en distintas partes del horno bajo diferentes condiciones de operación. Materiales de uso común para el material de carga.

60 XI. PHAST: Datos de salida Rendimiento energético de los equipos en diferentes condiciones de funcionamiento. Informe anual de uso de la energía de equipo del proceso. Balance de calor detallado para los equipos seleccionados. Métodos para ahorrar energía en cada área donde la energía se usa o se desperdicia.

61 XI. PHAST: Ejemplo Información de la planta Información general: Producto final, tipo de industria, información de contacto y de moneda. Fuentes de energía: Fuentes de energía disponibles para la planta (poder calorífico y costos). Información del horno: Lista de todos los equipos del proceso de calentamiento (hornos) de la planta.

62 Motor Master

63 V. Motor Master: Funciones Seleccionar y gestionar la eficiencia del motor para planificación. Identificar las medidas más eficaces para la reparación o compra de un motor. Catálogo de más de motores de inducción de baja tensión.

64 V. Motor Master: Datos de entrada Información de la industria. Empresa de energía y tarifas. Horarios de operación de los procesos relacionados. Información del motor (placa, perfil de funcionamiento, el estado de carga y mediciones de campo). Ciclo de vida (costos, financiamiento, uso de la electricidad y costo y vida del proyecto).

65 V. Motor Master: Datos de salida Lista de más de motores de 14 fabricantes. Análisis de reparar frente a reemplazar un motor. Datos para ayudar a optimizar los sistemas de control. Información de compra del motor. Ahorro de energía y dinero. Reportes de reducción de emisión.

66 Motor Master International

67 VI. Motor Master Int.: Funciones Mismas de Motor Master + (más motores). Realizar análisis en diferentes monedas. Evaluar la pérdida de la eficiencia de un motor rebobinado. Determinar la mejor opción para recambio. Calcular las reducciones anuales de gases de efecto invernadero (motor NEMA Premium).

68 VI. Motor Master Int.: Datos de entrada Potencia deseada del motor (HP o kw) Velocidad de sincronismo. Tipo de carcasa. Tensión de servicio.

69 VI. Motor Master Int.: Datos de salida Análisis de compra de motores nuevos, reemplazo de motores, reparación frente a sustitución. Optimización de los sistemas de manejo (eficiencia del motor, carga y factor de potencia, etc.). La información de compra del motor (precios de lista, períodos de garantía, modelo, peso, etc.). Ahorro de energía y dinero.

70 VI. Motor Master Int.

71 VI. Motor Master Int. Menú Seleccionador base de datos de motores (NEMA o IEC, 50 o 60 Hz) Seleccionador de Idioma Inglés francés español

72 VI. Motor Master Int. Conversión de monedas Configuración base de datos

73 VI. Motor Master Int. Conversión de monedas

74 VI. Motor Master Int. Opciones

75 VI. Motor Master Int. Seleccionador de motores Determinar los ahorros de energía y de costos de operación. Análisis del ciclo de vida económico. Optimización y Mejoramiento de Motores: Mejor Disponible. Informes.

76 VI. Motor Master Int. Seleccionador de motores

77 VI. Motor Master Int. Seleccionador de motores Ingresar características motor a consultar Lista de resultados ordenados por eficiencia

78 VI. Motor Master Int. Seleccionador de motores: Detalles (General)

79 VI. Motor Master Int. Seleccionador de motores: Detalles (Otros)

80 VI. Motor Master Int. Seleccionador de motores: Detalles (Funcionamiento)

81 VI. Motor Master Int. Análisis de ahorros del motor

82 VI. Motor Master Int. Análisis de ahorros del motor Ingresar datos motor base Seleccionar motor alternativo Escenario Nuevo Rebobinado Reemplazo de existente

83 VI. Motor Master Int. Análisis de ahorros del motor

84 VI. Motor Master Int. Análisis de ahorros del motor Parámetros Descuento distribuidor Costo de motor Costo de energía Factor de Potencia (FP) Cargo por FP Horas de uso Despliegue de resultados

85 VI. Motor Master Int. Análisis de ahorros del motor

86 VI. Motor Master Int. Análisis de ahorros del motor Consumo y costo energía Costo diferencial del motor eficiente Ahorros Período de recuperación del capital

87 VI. Motor Master Int. Análisis de ahorros del motor

88 VI. Motor Master Int. Análisis de ahorros del motor

89 VI. Motor Master Int. Análisis de ahorros del motor

90 VI. Motor Master Int. Análisis de ahorros del motor Revisa la base de datos de motores Propone un motor de alta eficiencia que presenta el menor período de recuperación simple Despliega información de éste y de otros motores

91 VI. Motor Master Int. Análisis de ahorros del motor

92 VI. Motor Master Int. Análisis de ahorros del motor