Monitoreo y Control de la Eficiencia Energética para la Reducción de Costes

Transcripción

1 Monitoreo y Control de la Eficiencia Energética para la Reducción de Costes Introducción.- Las industrias se encuentra cada vez más bajo presión en medir el costo de los servicios que consumen, tales como: - Agua - Aire - Servicios (por ejemplo, gas natural, otros gases o combustibles) - Electricidad - Teléfono - Vapor etc. Es interesante recalcar que esta tendencia es independiente del tipo de industria, ya sea en pequeños locales de venta y servicios, o en grandes empresas del sector químico o manufacturero. Un factor importante para esta presión es el creciente costo de la energía. En Europa el costo del gas natural para uso industrial se ha triplicado en menos de diez años, y el precio de la electricidad se ha incrementado en un 30% en menos de 4 años. El monitoreo del consumo de los servicios públicos se ha descuidado enormemente. Actualmente, sin embargo, se está incrementando la necesidad de monitorear dicho consumo. Todavía muchas empresas sólo miden el gas natural y la electricidad en el punto de transferencia; es decir, en los medidores instalados por la empresa proveedora de tales servicios. Sin embargo, esta medición no brinda una información de parámetros importantes tales como los consumos energéticos específicos; por ejemplo, la cantidad de energía requerida para hacer una tonelada de producto. En qué área se gasta más energía?, etc. Actualmente las mediciones se realizan en forma mensual o incluso a veces sobre una base anual; hoy en día, invirtiendo una cantidad relativamente pequeña de dinero, en términos comparativos, es posible implementar Sistemas de Monitoreo del Consumo Energía que miden el consumo de cada unidad respectiva de negocio o de producción cerca del punto de uso. Estas mediciones se pueden utilizar para elaborar tablas comparativas significativas entre los consumos de energía y los factores de consumo que permiten al cliente: Controlar el consumo de energía con mejores resultados (según aplicación y tiempo) Identificar y justificar los proyectos de reducción de energía ( Dónde se consume más energía? Qué cambios es posible realizar?) Detectar a tiempo las anomalías por mayor o menor consumo de energía ( Poseen caliche las superficies de calentamiento de una caldera? Se tiene fugas de

2 corriente?) Brindar soporte para la toma de decisiones ( Es necesario cambiar el contrato con el proveedor de electricidad) Reportar automáticamente el consumo y su rendimiento ( Cuál centro de costo, turno, etc. se está desempeñando mejor? Se producen excepciones?) Auditar el consumo histórico de las operaciones Comprobar la veracidad del consumo ( Se cumplen las promesas de eficiencia energética hechas por un fabricante de equipos?) Apoyar en el análisis del presupuesto y contabilidad de la gestión energética Proporcionar los datos del consumo y costos de energía a otros sistemas; por ejemplo, Software ERP Qué es la Gestión de la Energía? La Gestión de la Energía es una operación cíclica. Todo comienza con la recopilación de datos básicos, con los cuales se mide el consumo de energía y se convierte en unidades apropiadas. Para la mayoría de las empresas estas conversiones requieren mayor atención: Si lo básico es incorrecto, el análisis estará mal y todas las acciones emprendidas se basará en información incorrecta. La forma más fácil de recopilación de datos es mediante lápiz y papel. Es increíble ver la cantidad de personas que se pasea alrededor de la fábrica o instalación para realizar las lecturas de las mediciones. Actualmente los sistemas modernos de recolección de datos son capaces de registrar los datos de muchos dispositivos a la vez normalmente en intervalos de 15 min. o 30 min., utilizan una comunicación por bus y envían los datos a distancias remotas a través de Internet. Análisis de Datos Siendo posible la recolección de datos en tiempo real, el siguiente paso es el análisis de dichos datos; pues ayuda a convertir las mediciones de datos de energía en datos significativos: Cuál es la base de la demanda máxima del consumo? Por qué se consume energía aun sin producción? Cómo se puede reducir la demanda base?

3 Cuál es la demanda máxima típica durante las horas productivas? Cómo se puede reducir la demanda máxima? (Esto es importante por ejemplo, para los contratos de electricidad) Cuál es la distribución de la demanda típica? Cómo se puede lograr una distribución uniforme de la demanda? Para este fin se cuentan con diferentes políticas de gestión de demanda (por ejemplo, el peak-clipping) Aún más significativo es poner los consumos de energía en relación a un factor determinante. Como por ejemplo: La cantidad de energía para la iluminación que se consume en comparación con el clima y la hora (estaciones del año) La cantidad de energía consumida para fabricar una tonelada de producto La cantidad de electricidad que se consume por turno de trabajo. Dado que el consumo de energía está relacionado con un factor relevante, a estos factores se les denominan "Consumos Específicos de Energía". El monitoreo de un factor permite al consumidor controlar si un determinado proceso se encuentra a la deriva en el tiempo, es decir, si el proceso es cada vez más ineficiente. Las posibles causas de una deriva de este tipo pueden tener varias razones: La cantidad de fugas en una red de aire comprimido está creciendo debido a que carecen de mantenimiento El consumo específico de energía de una caldera está aumentando debido a la falta de mantenimiento de las trampas de vapor (trampas de vapor no se abren en caso de fallo) El consumo específico de energía del aire acondicionado de un edificio se eleva debido a la suciedad de las superficies de intercambiadores de frio Generalmente, comparando el consumo de energía con un factor, se tendrá un comportamiento lineal. En ciertas aplicaciones, esta relación lineal muestra una intersección que no es por el punto cero. Si no se toman medidas, la tendencia será la siguiente: La intercepción por cero crece (ejemplos: el aumento de las fugas en un sistema de aire comprimido, o debido a fallas en las trampas de vapor) La pendiente de la relación lineal crece (por ejemplo, pérdida de eficiencia debido a la suciedad en los intercambiadores de calor)

4 Por lo cual, los consumidores se esforzarán por: Reducir la intersección Reducir la pendiente de la relación lineal. La relación lineal encontrada puede utilizarse como un objetivo para el futuro. Un ejemplo: si en el pasado se ha consumido 4 GJ de energía para generar una tonelada de vapor, se espera que este valor no varíe en el futuro, a menos que se tomen acciones para mejorar su eficiencia. Ahora se puede comparar el consumo de energía real a la esperada y registrar sus diferencias. Si esta diferencia excede un cierto valor, se genera una advertencia. También se puede visualizar estas diferencias en el tiempo, lo cual se denomina gráfico de sumas acumuladas. Si el proceso se vuelve menos eficiente, el gráfico se ejecutará fuera de la línea de cero. Cómo se puede realizar este análisis de datos? Un análisis de datos cada 15 o 30 minutos y la visualización de los valores actuales del consumo específico de energía, se puede realizar fácilmente mediante los Sistemas de Monitoreo del Consumo de Energía Eléctrica, los cuales permiten también realizar operaciones matemáticas complejas. De este modo, el personal que ejecuta ciertos procesos se encuentra directamente involucrados y empieza a hacer preguntas: Por qué ciertos cambios son más eficientes que otros? Por qué el consumo específico de energía fue estable durante meses, pero comenzó a ser ineficiente recientemente? Estas técnicas de análisis y también el procedimiento de "focalización" descrito anteriormente se pueden realizar con un software de monitoreo de energía. Comunicación / Reporte Los destinatarios de los reportes de energía se pueden encontrar en diferentes jerarquías: desde el personal de operaciones, hasta el personal de la alta dirección, y en diferentes áreas de una empresa (producción, operación, ingeniería, auditoria y gestión ecológica). Los reportes deben proporcionar información para que el usuario pueda actuar con un criterio apropiado. El personal operativo debe saber lo más rápidamente posible cuándo se ha producido un problema y conocer además lo que debe hacer al respecto.

5 La alta dirección, por otra parte, requiere un resumen de la información para constatar si los procedimientos y los sistemas están funcionando bien. Para el diseño de los reportes, es importante conocer quién necesita el reporte y porqué. Los reportes a la alta dirección pueden incluir: Un resumen de los costos del año pasado, desglosados en Centros de Costos Un resumen mensual de la actuación del año en curso: Con respecto al presupuesto Con respecto al año anterior Contra objetivos Una nota de los ahorros (o pérdidas) obtenidos hasta la fecha y la forma en que se lograron Una nota de oportunidades adicionales de ahorro y qué acciones se están llevando a cabo para hacer frente a ellos Un nuevo informe de gestión deberá ser emitido cada mes y debe estar disponible a tiempo para las reuniones del consejo. Como el área de gestión de operaciones es el responsable de los procesos de operación y eficiencia de la planta, ellos necesitan conocer cuanta energía se ha utilizado en el turno, día, semana o mes (dependiendo de la naturaleza del proceso y del nivel de uso de energía) y cómo compararla con diversos objetivos. La información será utilizada para: Medir y gestionar la eficacia del personal de operaciones y planta de procesos y sistemas Identificar rápidamente las áreas problemáticas Proporcionar una base para los informes de desempeño (para ejecutivos) El personal de operaciones necesita saber cuándo ha ocurrido un problema y lo que necesita hacer para rectificarlo. Esta información requiere ser conocida para poder accionar de manera oportuna, lo que podría significar a los pocos minutos del evento para un proceso que utilizan bastante energía, o dentro de un día o una semana para un evento no significativo. Los ingenieros encargados de las operaciones necesitarán informes similares a los del personal de operaciones. Normalmente los ingenieros pueden estar involucrados con los problemas donde se requiere más tiempo para actuar (en comparación con los operadores de proceso), por ejemplo, la limpieza de intercambiadores de calor, la solución de un problema de control o la eliminación de aire de un condensador de refrigeración.

6 Los ingenieros que no están directamente en las operaciones, pero que proporcionan apoyo, necesitarán una información histórica más detallada. Por lo general, estas personas estarán involucradas en el análisis del desempeño histórico, el desarrollo de objetivos y el modelado. Ellos necesitan tener acceso a los datos históricos de la planta y utilizarán herramientas de análisis, que van desde software de hoja de cálculo comúnmente disponibles hasta sistemas avanzado de Data Mining o software similar. Los ingenieros que están involucrados en proyectos necesitarán datos de apoyo, por ejemplo, los niveles de consumo de energía, las condiciones de operación del proceso, etc. También tendrán acceso a los datos históricos en bruto y el acceso a las herramientas de análisis. El departamento de contabilidad puede estar interesado en los usos reales de la energía y sus costos, para compararlos con los requerimientos del presupuesto. Ellos tendrán información que se puede desglosar por departamento para que los costos puedan ser asignados a actividades relacionadas. El costo exacto de las operaciones y el costo de la producción de bienes pueden mejorar las decisiones relativas a la fijación de precios de productos y a la asignación de recursos. El personal para la gestión ambiental necesitará datos resumidos para identificar el desempeño alcanzado y su tendencia. Al igual que los ingenieros, pueden requerir información más detallada para el análisis específico. El departamento del medio ambiente puede querer el consumo de energía expresado en emisiones de CO2 equivalente, y los informes de energía pueden estar integrados en los informes ambientales que son más generales. Un informe resumido del reporte del medio ambiente puede ser requerido por los organismos reguladores. El gerente del departamento de la gestión de la energía puede estar involucrado en la compra de energía, así como de la eficiencia. Es posible que necesite información sobre el perfil de consumo de energía (usando un gráfico de cada media hora, por ejemplo), los picos de uso, el uso durante la noche, etc. El gestor energético también tendrá acceso a los datos en bruto con el fin de permitir la evaluación de las opciones de compra y de revisar las facturas. Tomando acción Los resultados de la implementación de Sistemas de Monitoreo de la Energía indican que, si se aplica correctamente, un sistema de este tipo puede ahorrar entre un 5 a 15 por ciento de los costos anuales de energía. Como una primera aproximación, un 8 por ciento parece ser una estimación razonable.

7 Las Estrategias de Ahorro en Gestión de la Energía se dividen normalmente en cuatro categorías: Eliminar. En general, uno debe preguntarse si realmente se requieren ciertos procesos o secciones de una planta o si se puede sustituir por algo más económico. Combinar. Mediante el empleo de diferentes fuentes de energía como solar, eólica, gas natural, etc. Reutilizar. Por ejemplo, el calor creado por los compresores de aire, puede ser empleado para el sistema de calefacción. Cambiar. El equipo, persona, lugar, o secuencia. Cambio en el equipo puede ofrecer ahorros sustanciales de energía, ya que el equipo nuevo es energéticamente más eficiente. Cambio de persona, lugar, o secuencias pueden ofrecer ahorros de energía, ya que la persona puede ser más hábil, el lugar más apropiado, y la secuencia mejor en términos de consumo de energía. Mejorar. Hoy en día la mayoría del trabajo de gestión de energía implica mejoras en cómo usar la energía en los procesos, debido a que el gasto de capital requerido se reduce al mínimo. Mejorar implica la inversión de capital. Por ejemplo, las mejoras en el aislamiento es costosos, pero el ahorro de energía es mucho más grande.