Energy Efficiency Guide in Spanish

7/24/2019 Energy Efficiency Guide in Spanish

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GUA DE EFICIENCIA ENERGTICA: Un extracto de los resultados de laaplicacin de Auditora Energtica en 15 empresas e instituciones de Gobierno.

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Contenido

NOMENCLATURA ................................................................................................................................ 4

CONVERSIONES ................................................................................................................................... 5

PRESENTACIN DE LA GUA ................................................................................................................ 6

INTRODUCCIN ................................................................................................................................... 6

ADMINISTRACIN DE LA ENERGA ...................................................................................................... 8

OPCIONES DE AHORRO Y USO EFICIENTE DE LA ENERGA .................................................................. 9

I. AIRE ACONDICIONADO Y REFRIGERACIN ............................................................................. 9

1.1 REDUCIR EL ACONDICIONAMIENTO DE AIRE CUANDO NO SE TRABAJA ........................ 9

1.2 SUSTITUCIN DE EQUIPOS DE CLIMATIZACIN DE BAJA EFICIENCIA POR EQUIPOS DE

ALTA EFICIENCIA ........................................................................................................................ 10

1.3 EVITAR LAS PRDIDAS DE ENERGA DEBIDO A LAS INFILTRACIONES ............................ 12

1.4 SUGERENCIAS SOBRE EL USO DE SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO ...................... 14

II. MOTORES ELCTRICOS .......................................................................................................... 15

2.1 SUSTITUCIN DE MOTORES CON BAJO FACTOR DE CARGA POR MOTORES MS

EFICIENTES ................................................................................................................................. 15

2.2 CAMBIO DE MOTOR DE EFICIENCIA ESTNDAR A UNO CON EFICIENCIA PREMIUM ... 17

2.3 SUGERENCIAS EN EL USO EFICIENTE DE MOTORES ELCTRICOS .................................. 18

III. ILUMINACIN .................................................................................................................... 19

3.1 ELIMINAR ALUMBRADO INNECESARIO ......................................................................... 19

3.2 REDUCCIN DE CONSUMO DE ENERGA AL SUSTITUIR LMPARAS TECNOLOGA T12

POR T8 21

3.3 SUGERENCIAS EN EL USO EFICIENTE DE ILUMINACIN ................................................ 22

IV. SISTEMAS DE VAPOR ......................................................................................................... 23

4.1 RECUPERAR CALOR POR AISLAR TUBERA DEL SISTEMA DE VAPOR ............................. 23

4.2 AISLAR EL TANQUE Y TUBERA DE RECUPERACIN DE CONDENSADOS ....................... 254.3 RECUPERACIN DE CONDENSADOS AL SISTEMA DE ALIMENTACIN DE LA CALDERA 26

4.4 EVITAR FUGAS DE VAPOR .............................................................................................. 28

4.5 RECUPERACIN DE CALOR DE LOS GASES DE INCINERACIN ...................................... 29

4.6 USO DE INYECCIN DIRECTA DE VAPOR PARA CALENTAR AGUA ................................ 30

4.7 SUGERENCIAS EN EL USO EFICENTE EN SISTEMAS DE VAPOR ...................................... 32


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V. AIRE COMPRIMIDO................................................................................................................ 32

5.1 BAJAR LA PRESIN DEL AIRE COMPRIMIDO AL NIVEL MNIMO NECESARIO ................ 32

5.2 ELIMINAR FUGAS DE AIRE COMPRIMIDO ..................................................................... 33

5.3 BAJAR LA TEMPERATURA DEL AIRE DE SUCCIN .......................................................... 34

5.4 SUGERENCIAS DE USO EFICIENTE SISTEMAS DE AIRE COMPRIMIDO ........................... 35

VI. CAMBIO DE TARIFA Y MANEJO DE CARGA ........................................................................ 36

6.1 USO PROGRAMADO DE EQUIPO ELCTRICO PARA DISMINUIR LAS MXIMAS O DE

PICO 36

6.2 CAMBIO TARIFARIO ....................................................................................................... 41

6.3 SUGERENCIAS EN ADMINISTRACIN DE CARGA Y TIPO DE TARIFA .............................. 42

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ......................................................................................................... 42

ANEXOS ............................................................................................................................................. 43

Anexo 1. Determinacin del SEER. ................................................................................................ 43

Anexo 2: Prdidas de calor en tuberas. ........................................................................................ 43

Anexo 3. Tabla de propiedades termodinmicas del agua. .......................................................... 44


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NOMENCLATURA1. BTU: Unidad trmica britnica.

2.

C: Coeficiente de descarga de orificio3. cfm: pie cbico por minuto4. CP : calor especifico a presin constante (kJ/kgC)5. EER: (Energy Efficiency Ratio) : ndice de eficiencia energtica.6. FB: factor por balastro (lmparas fluorescentes)7. FC: factor de uso: en las maquinas que funcionan con ciclos, sera el tiempo que

pase encendido entre el tiempo total de medicin.8. FP: Factor de Potencia9. ft/min: pie por minuto.10.HP: Caballos de fuerza; Potencia Mecanica (PM)

11.K: kilo o mil12.Kcal: kilocalora.13.Kg: kilogramo14.kilovatio: 1000 Watts: 1000 Joules/segundos15.kW: Potencia Elctrica (PE)16.kWh: Energa, kilovatio hora.17.M: MEGA o Milln.18.m3 /min: metro cbico por minuto19.: eficiencia20.P: presin absoluta (psia: libra fuerza sobre pulgada cuadrada).21.P: presin manomtrica (psig: libra fuerza sobre pulgada cuadrada.22.Potencia especifica: kW/TR23.q: velocidad de transferencia de calor. BTU/hora; kcal/hora; kJ/seg24.scfm: pie cubico estndar por minuto25.SEER: (Seasonal Energy Efficiency Ratio): ndice de eficiencia energtica

estacional26.T: temperatura (C: grados Celsius, K: grados Kelvin, F: grados Fahrenheit, R:

grados Rankine )27.Tsat: temperatura de saturacin

28.: Diametro29.: delta o diferencia


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CONVERSIONESPotencia:

1 kW=1000 W=1.341 hp=3412.14BTU/horaEnerga1 kWh=3600 kJ=3412.12 BTUPresin:1 psi=6.9 kPa1 atm=14.7 psia=101.3 kPaCalor especfico:1 BTU/lbmF= 4.19 kJ/kgC

Longitud:

1 m=100 cm=39.37 in = 3.2808 pie1pie=12 pulgMasa:1kg=2.2 lbmTemperatura:T(K)= T (C) + 273.15T(K)= T(C)T(R)= T(F) + 459.67T(R)= T(F)


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PRESENTACIN DE LA GUA

El presente manual es el resultado de una recopilacin de resultados y experienciasobtenidas en la realizacin de 15 auditoras energticas a empresas pertenecientes al sectorindustrial, comercio, y de servicio, y a instituciones de Gobierno.

Se pretende que esta gua sirva de herramienta en la evaluacin de oportunidades de ahorroy uso eficiente de la energa ms comunes presentados en los casos evaluados, de formasencilla y prctica.

Para esto, se dividi las diferentes oportunidades por sistemas energticos, los cuales fueronlos ms representativos dentro de las empresas e instituciones evaluadas. Estos sistemas

consumidores estn divididos en: Aire acondicionado, Motores elctricos, Iluminacin,Sistemas de vapor, Sistemas de aire comprimido, y Cambio de tarifa y manejo de carga.

El clculo de las oportunidades de ahorro y uso eficiente de la energa desarrolladas a lolargo del documento, muestran un caso hipottico actual, la descripcin de lo que sepropone, memoria de clculo, resultados de ahorro, y sugerencias de ahorro y uso eficientede la energa para cada uno de los sistemas consumidores.

INTRODUCCIN

Debido a los efectos del cambio climtico y los retos que este impone para su mitigacin,los temas de eficiencia energtica son prioridad para dar solucin a estos asuntos, ademsde ofrecer una seguridad energtica nacional.

El alza de los precios de las materias primas energticas en el 2008 puso de manifiesto lavulnerabilidad de algunas economas y la necesidad de impulsar la eficiencia y el ahorroenergtico que, adems, se constituye como un instrumento que ofrece nuevas

oportunidades de negocio y empleo.1

La energa es cada vez ms cara. El balance entre su creciente demanda y su disponibilidadcontinuar elevando su costo a mayores niveles. Se ha demostrado repetidas veces que lasmedidas de uso racional de energa o de conservacin de esta, puede reducir el uso en un

1Fuente: La eficiencia energtica: anlisis emprico y regulatorio (DT) Gonzalo Senz de Miera y Miguel ngel Muoz.Rodrguez Economa y Comercio Internacional Real Instituto Elcano.


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15%. Ms an, si al ahorrar la energa puede mantener la produccin a pesar de lareduccin del consumo por lneas de procesos o aumentar la produccin pese a lasreducciones de consumo, el efecto sobre produccin y beneficios es obvio.

Segn el Informe Mundial de Energa 2009 de la ONU, el aumento de la eficienciaenergtica y las tecnologas limpias permitirn que la cantidad de energa primariarequerida para un servicio dado pueda ser reducida, de forma rentable, entre un 25% hastaun 45%del consumo para los prximos 20 aos en pases en desarrollo. Nicaragua al 2012presenta, la intensidad energtica ms alta de la regin centroamericana: 3 BEP2,demandando ms energa por cada mil dlares de Producto Interno Bruto (PIB) que lamayora de los pases vecinos con niveles de desarrollo similar.3

El incremento de la productividad de las Pequeas y Medianas empresas (PYME), las

cuales representan aproximadamente el 90% en Nicaragua y contribuyen alrededor del40%del Producto Interno Bruto; no slo es pertinente, sino crucial, para el fortalecimientoeconmico, ambiental y social del pas.4No obstante, la baja capacidad creada en eficienciaenergtica y la aplicacin de tecnologas obsoletas en las empresas PYME ,han ocasionadoprdidas a los diferentes sectores productivos debido a los costos de los recursosenergticos.

En estas circunstancias, surge la oportunidad de implementar medidas de ahorro yeficiencia energtica en las empresas nicaragenses. La transferencia e implantacin deprcticas sobre eficiencia energtica en la pequea y mediana industria requiere decapacidades tcnicas, instrumentos de promocin y de inversiones, especialmente en lospases de economas emergentes y con poco acceso a la informacin, como el nuestro.

El presente documento recopila parte de la experiencia del Centro de Produccin msLimpia de Nicaragua (CPmL-N)en la implementacin de prcticas de eficiencia energticaen la pequea y mediana industria nacional. Esta seleccin de opciones tiene como objetivobrindar a las empresas un conjunto de medidas que ya han sido implementadas ymonitoreadas en la prctica, y al presente continan brindando beneficios ambientales yeconmicos a las empresas y a la sociedad.

Adems, esta gua de eficiencia energtica est dirigida a todas aquellas personas que estnrelacionadas al desempeo productivo y ambiental de las pequeas y mediana empresas;gerentes de produccin, gerentes de planta, responsable de mantenimiento y personal

2Cantidad de energa requerida para producir 1000 dlares del PIB.3Fuente: Ministerio de Energa y Minas, La eficiencia energtica en Nicaragua 2009.4Plan Nacional de Desarrollo Operativo 2005-2009.


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tcnico, as como tambin a responsables de capacitacin y consultores en el reaenergtica.

ADMINISTRACIN DE LA ENERGA5

El establecimiento de un Sistema de Administracin de la Energa es definido segn LaComisin Nacional para el Uso Eficiente de la Energa (CONUEE), como laimplementacin las medidas que optimizan el uso de la energa, mejorando (sin afectar) laoperacin el proceso o el confort de la instalacin.

Para implementar programas en el ahorro y uso eficiente de la energa dentro de una

empresa o institucin, el primer paso consiste en lograr que el personal se involucredirectamente en las iniciativas energticas, sensibilizndolos de esta forma en losbeneficios del buen manejo de los recursos energticos. Asimismo se recomienda realizarlas siguientes actividades:

1. Identificar las fuentes de energa que utiliza la empresa o institucin2. Monitorear y registrar los consumos de los recursos energticos3. Organizar y sistematizar la informacin4. Identificar y poner en marcha proyectos para el uso eficiente de la energa en la

empresa

Una vez establecidas las bases para la implementacin de un programa en eficienciaenergtica se propone realizar un diagnsticodel estado actual de la gestin de la energaen la empresa o una auditoria energtica. Ver la figura 1.

Qu es una auditoria Energtica?6

Es un estudio que permite determinar dnde y cmo se utiliza la energa. Se identifican lospuntos del diagrama de proceso de mayor uso de energa haciendo resaltar aquellos donde

esta se desperdicia y aquellos en donde es posible generar algn ahorro. Con el nicoobjetivo de utilizarla racional y eficientemente y reducir las emisiones de gases de efectoinvernadero. Adems de incorporar una evaluacin tcnica y econmica de lasposibilidades de reducir el costo de la energa de manera rentable sin afectar la cantidad ycalidad de su producto.

5Fuente: Comisin Nacional para el Uso Eficiente de la Energa (CONUEE), octubre del 2003.6Metodologa de una auditoria energtica CYTES.


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Recopilacin de

la informacin

Anlisis del

proceso

Recopilacin de

informacin

Mediciones

Anlisis de

mediciones

Anlisis de

informacin

Bancos de

Informacin

Determincion de

losAHORROS

Entrevista con los

proveedores

Presentacin del

reporte

Figura 1: Diagrama de flujo de una auditoria energtica

OPCIONES DE AHORRO Y USO EFICIENTEDE LA ENERGA

I. AIRE ACONDICIONADO Y REFRIGERACIN

1.1 REDUCIR EL ACONDICIONAMIENTO DE AIRE CUANDO NO SE TRABAJA

Caso Base:En una fbrica manufacturera donde se utiliza el aire acondicionado (AA) de formacontinua, se obtuvieron ahorros considerables al eliminar el clima artificial cuando ste no eraindispensable. La potencia instalada por climatizacin es de 236 kW y trabaja 6,000 horas al ao.

Caso Propuesto: El aire acondicionado sedesconectaba por las tardes, al terminar las labores. Latemperatura interior aumentaba paulatinamente por las

Ilustracin 1: Sistema de control de AA.


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tardes, debido al calor retenido en las paredes, llegando a su mximo alrededor de las 23 horas, apartir de entonces comenzaba a disminuir por la baja temperatura nocturna. A las 8 de la maana, elaire en los locales tena una temperatura adecuada para desarrollar las labores, ya que a esa horaempezaban a funcionar los aires acondicionados.

La reduccin del acondicionamiento de aire trae como consecuencia un ahorro de 826, 000 kWh deenerga elctrica durante la temporada en que se requiere el servicio. El costo de la energa es deUS$/kWh 0.19.

Tabla 1: Beneficios econmicos.

Consumo de energaactual

=236 kW x 6,000 horas/ao=1,416,000 kWh/ao

Consumo de energapropuesto

=236 kW x 2500 horas/ao=590,000 kWh/ao

Ahorro de energa =1,416,000-590,000=826,000 kWh/ao

Beneficio Econmico =826,000 kWh/ao x 0.19 US$/kWh=156,940 US$/ao

Esta oportunidad de ahorro no necesita de inversin, se trata solamente de ocupar el sistema declimatizacin cuando realmente se necesite, en este caso se lograron bajar las horas de ocupacindel sistema en un 41.7%. Adems del ahorro en el consumo energtico, se percibe una disminucinen los (GEI) de 437, 780 kg de CO2, principal responsable los cambios climticos.

1.2 SUSTITUCIN DE EQUIPOS DE CLIMATIZACIN DE BAJAEFICIENCIA POR EQUIPOS DE ALTA EFICIENCIA

Caso Base: Una empresa cuenta con un aire acondicionado de18,000 BTU/hora de capacidad de enfriamiento, que trabaja 2880horas al ao. Se estima un factor de uso del equipo de 65% ya que

son equipos de refrigeracin que tienen pausas en su operacinnormal para mantener la temperatura programada. Se realiz lamedicin de la potencia elctrica consumida por el equipo, lo cual fue de 2.13 kW.

Caso Propuesto: Se propone el cambio de este aire acondicionado por uno de mayor eficiencia, se

recomend un aire acondicionado de SEER 18. El SEER7 determina el desempeo energticoglobal de un equipo de aire acondicionado para perodos climticos en que se requiera unenfriamiento del aire, principalmente la estacin de verano. Por este motivo las condiciones de

7Cita tomada de le direccin electrnica:

http://www.energystar.gov/index.cfm?c=airsrc_heat.pr_crit_as_heat_pumps

Ilustracin 2: Aire Acondicionado


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operacin bajo las cuales es determinado varan considerablemente con respecto al EER. Sedetermina de la siguiente manera:

Donde,: es la potencia de enfriamiento estacional en BTU/h: es la potencia elctrica consumida por el equipo (kW)Se calcula el SEER actual del equipo analizado de la siguiente forma:

El equipo propuesto demanda una potencia de:

Tabla 2: Clculos de los beneficios.

Actual

Capacidad (BTU/hora) 18000

horas al ao 2880

Factor de uso 67%

Potencia Medida (PA)2.13

Consumo del AA (CA)

4,090

SEER (BTU/kWh)

8.45

Propuesto

Capacidad (BTU/hora) 18000

horas al ao 2880

Factor de uso 67%

SEER 18

Potencia (PP) 1

Consumo del AA (CP) 1920

Energa ahorrada al ao (CA-CP)

(kWh)

2169.6

Ahorro de potencia al mes (PA-PP)

(kW)

1.13


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Beneficio Ambiental kg de CO2 1150

$

8

+

$

9

7 9

$ +

$

$

1.3 EVITAR LAS PRDIDAS DE ENERGA DEBIDO A LAS INFILTRACIONES

Un edificio cuenta con un sistema de climatizacin para elconfort de sus ocupantes. La caracterstica de este edificioes que las ventanas son de paleta y se encuentran en malestado, teniendo fisuras y permitiendo la entrada de airecaliente. Esto provoca que el compresor del sistema declimatizacin de 24,000 BTU/hora y SEER 10, trabaje ms,ya que, tendr que disminuir la temperatura a todo el airecaliente que se infiltra debido a las rendijas de las ventanasde paleta.

Existen 15 ventanascon 13 infiltracionescada una, debidoa las paletas que tienen rendijas con 55 cm de largo y 1 cm de alto.La temperatura exterior es de90F y la interior es de 74F, en flujo de aire infiltrado es de 3.06 pie3/min, el compresor trabaja2880 horas al ao.

80.1953 US$/kWh90.2356 US$/kW

Ilustracin 3: ventanas de paleta


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Qs=1.1 x CFM xTDnde:CFM: flujo (pie3/min)T: diferencia de temperatura (C,F)

Y el calor sensible producto de la infiltracin ser igual a

Qs=1.1 x CFM xT=1.1 x 3.06pie3/min x (90F-74F)Qs= 53.85 BTU/h

Cada rendija estar perdiendo 53.85 BTU/h.

Siendo 13paletas que provocan la infiltracin el calor sensible ser igual a= (53.85 BTU/h) (13infiltraciones) (15ventanas)= 10,501.92 BTU/h.

Sabiendo que la eficiencia del ciclo de refrigeracin, podramos saber cuntos kWh invertidos en laclimatizacin del aire se estn fugando por las infiltraciones.

Si el Aire Acondicionado es de 24,000 BTU/h y es de SEER 10.El clculo de la energa consumida ser as:

9 1.0519 kWSabiendo que el compresor trabaja 2880 horas al ao.

9 (

)

Los ahorros energticos serian iguales a 3030 kWh al ao los beneficios econmicos sern iguales aUS$ 574.66 al ao10.

Eliminando infiltraciones, el compresor no tiene que enfriar el aire caliente que est siendoinfiltrado, se reducen las horas de operacin del compresor y por ende el consumo. Adems sepercibe una disminucin en los gases de efecto invernadero (GEI) de 1, 603 kg de CO2, principalresponsable los cambios climticos.

100.19 US$/kWh


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1.4 SUGERENCIAS SOBRE EL USO DE SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO

Apagado del aire acondicionado despus de la jornada laboral. Programar los equipos deltipo split para que enciendan media hora despus de la llegada a la oficina.

Realizar tareas de mantenimiento y limpieza de filtros en los equipos de aire acondicionado. El trabajo del compresor se disminuir si se baja la temperatura del condensador. Muchas

veces estos quedan expuestos a la intemperie, encima de techos directamente expuestos a laradiacin solar, provocando una alta temperatura con efectos negativos en el desempeo delciclo de refrigeracin. Se recomienda instalar estas unidades bajo sombra en donde seencuentren a una temperatura cercana a la del ambiente en donde su desempeo sea ptimo.

En la siguiente tabla se muestra los efectos que tienen la temperatura del condensador y elevaporador en el desempeo de la mquina.

Tabla 3: Efectos que tiene en el desempeo del equipo la temperatura del condensador y elevaporador.

Temperatura del

evaporador (C)

Temperatura del condensador (C)

1+35 1+40 1+45 1+50

1+5

Capacidad (TR) 151 143 135 127

Potencia 94 102.7 110.6 117.8

Potencia especifica (kW/TR) 0.62 0.72 0.82 0.93

0

Capacidad (TR) 129 118 111 104

Potencia 90 96.8 103 108.9


-5

Capacidad (TR) 103 96 90 84

Potencia 84.2 89.6 94.7 99.4


Analizando la potencia especfica, entre ms pequeo sea el nmero resultante de la relacin, menospotencia elctrica usar, es decir que entre mayor sea la temperatura del evaporador, digamos +5Cy la temperatura del condensador a +35C nos dar la relacin ms baja equivalente a 0.62 kW/TR.A medida que bajemos la temperatura del evaporador o subamos la temperatura del condensador,esta relacin tiende a crecer, volviendo menos eficiente el desempeo.

Por esto se recomienda subir la temperatura del evaporador hasta la temperatura de confortrecomendada de 24C(la regulacin del evaporador se encuentra en termostato de estos equipos).


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Por regla de dedo, se estima que por un aumento en 1 C de la temperatura de evaporacin, lapotencia especfica (kW/TR) se reduce hasta entre un 2% y 3%.11

II. MOTORES ELCTRICOS

2.1 SUSTITUCIN DE MOTORES CON BAJO FACTOR DE CARGA POR MOTORES MSEFICIENTES

Caso actual: En una empresa de productos agrcolas seencontr que hay motores sobredimensionados, que estnfuncionado a factores de carga por debajo del 75%. Dosmotores de 3HP y uno de 5HP.

En la tabla 5 se presenta la eficiencia de los motores paradistintos factores de carga de operacin. Tomando en cuenta

la eficiencia y la disponibilidad del equipo en el mercado serecomienda adquirir un equipo con un factor de carga entreel 50 y 80%.

Tabla 4: Valores de eficiencia segn el porcentaje factor de carga

Potencia delmotor (HP)

Factor de carga

25% 50% 75% 100%

1 39 59 69 72

2 41 61 73 74

3 48 64 75 77

5 51 67 78 78

10 55 69 79 79

15 56 70 81 80

20 63 77 85 83

25 68 85 89 87

Para calcular el factor de carga se utiliza la siguiente ecuacin:

11Cita tomada de la direccin electrnica del Bureau of Energy Efficiency:http://beeindia.in/content.php?page=miscellaneous/useful_download.php

Ilustracin 4: Motores elctricostrifsicos
http://beeindia.in/content.php?page=miscellaneous/useful_download.phphttp://beeindia.in/content.php?page=miscellaneous/useful_download.phphttp://beeindia.in/content.php?page=miscellaneous/useful_download.php


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FC: Factor de carga

Pr: Potencia real (kW, W)Pn: Potencia nominal del motor (HP,kW)

1.

2. 99

3.

Caso Propuesto:Se recomienda la sustitucin de los motores sobredimensionados para garantizarun factor de carga entre 75 y 80%. Para determinar la potencia requerida se puede determinar de dosformas:

Forma 1:

, donde:

Pn: Potencia del motor propuesto (HP,kW)Pe: Potencia del eje de la mquina (HP,kW)

1.

2.

3. 9

Se recomienda sustituir los dos de 3HP por dos motores de 1.5HP, y el de 5HP por uno de 2 HP.Para calcular el ahorro de acuerdo a la eficiencia, se determina con los aproximados de la tabla 5:

Se estiman las eficiencias del motor que se elimin, con la tabla 5, la eficiencia con un FC=75% o0.75 es de n=75% y eficiencia con un FC=38.8 o 0.388 es a=64% (estimado aproximado) y 3HP.

( 7 )

FC =0.299 estimado a=0.52 y 3HP

99 (

7)

FC=0.31 estimado a=55 y 5HP

7 ( 7 )

Ahorro total en los tres motores retirados es 1.3 kW.


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Se obtiene ahorros econmicos en base a la reduccin de consumo de 4,118kWh anual, que

equivale a $823 anuales. Adems se percibe una disminucin en los gases de efecto invernadero(GEI) de 2, 183 kg de CO2, principal responsable los cambios climticos. La inversin es de$1,557.4 y el perodo simple de recuperacin es de 1.9 aos.,Nota:Hay que tomar en cuenta que la alternativa es factible si el factor de carga del motor actual esmenor a 50%, y que funcione al menos 8 horas al da. Los motores retirados pueden ser utilizadosen otras mquinas y usarlos en su factor de carga adecuado.

2.2 CAMBIO DE MOTOR DE EFICIENCIA ESTNDAR A UNO CON EFICIENCIAPREMIUM

Caso actual:Una empresa posee un motor de eficiencia estndarque trabaja 4, 500 horas ao, con una potencia de 7.5 HP (5.6kW) y eficiencia de 85.5% a plena carga.

Caso propuesto:Se propone realizar el cambio de este motor poruno de alta eficiencia de la misma potencia que trabaje las mismashoras con una eficiencia de 90.2% trabajando a plena carga.

El motor estndar necesita un suministro de potencia de 6.54 kW para brindar una potenciamecnica de 7.5 HP (5.60 kW).

9 El motor estndar necesita un suministro de potencia de 6.21 kW para brindar una potenciamecnica de 7.5 HP (5.60 kW).

Ilustracin 5: Motor elctrico.


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Tabla 5: Clculo de los beneficios.

Motor Actual (estndar)

Potencia Mecnica (HP) 7.50

PA-Potencia Elctrica (kW) 6.54

horas al ao 4,500

Motor propuesto (PREMIUM)

Potencia Mecnica (HP) 7.50

PP-Potencia Elctrica (kW) 6.20

horas al ao 4,500

Ahorros

Ahorro Energa ((PA-PP) x horas/ao) 1534Disminucin en la demanda (PA-PP) 0

Beneficio Econmico (US$/ao) 29212

Inversin (US$) 800

PRS 3

Beneficio Ambiental (kg CO2al ao) 813

2.3 SUGERENCIAS EN EL USO EFICIENTE DE MOTORES ELCTRICOS

Realizar un inventario de motores para identificar los de mayor potencia, consumo yuso, y analizar la posibilidad de sustitucin y reordenamiento segn requerimiento delos procesos.

Sustituir o reubicar los motores que estn trabajando a sobre carga o a un porcentajemenor al 40%.

Contar con un programa de arranque de motores y maquinaria para evitar picos dedemanda.

Contar con un plan de mantenimiento preventivo. Corregir desbalanceo o diferencias de voltaje.

Instalar equipos de control de la operacin y variadores de velocidad.

Instalar un banco de capacitores, controles de voltaje y mejorar las conexiones a tierra

12El costo del kWh es de US$/kWh 0.19


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Alinear correctamente el motor y el equipo accionado.

Colocar controles de consumo.

III.ILUMINACIN

3.1 ELIMINAR ALUMBRADO INNECESARIO

Caso Actual:En una fbrica de fundas existe alumbrado innecesarioque opera 8 horas por da, de lunes a viernes (250 das al ao). Un totalde 2200 lmparas fluorescentes de 110 watts. Debido a la pocailuminacin de la planta estas pasan encendidas las 24 horas del da.

Caso Propuesto:Reducir las luces innecesarias cuidando los niveles

de iluminacin ptimos, nicamente para las horas laborales (10 horasdiarias).

Tabla 6: Beneficios de la propuesta tcnicaAhorro anualesde electricidad

= (24-10) hr/da x 250 das/ao x 0.12 kW/lmpara x 2200 lmparas.=924 000 kWh/ao.

Ahorros anuales encostos de electricidad

=924, 000 kWh/ao x 0.19 US$/kWh=175, 560 US$/ao

Deben de agregarse a los costos de por concepto de reemplazo de lamparas, estos dependen, entreotras cosas, del ciclo de operacin actual, los costos anuales por remplazo de lamparas fluorecentesse calculan a como sigue:

+ ( ) Donde: P: precio de remplazo de la lmpara.

H: costo de la mano de obra.c: horas de vida de la lmpara por periodo de operacin.d: nmero de periodos de operacin por ao.L: vida promedio de la lmpara.N: nmero de lmparas.

Nos apoyamos en la siguiente grfica para obtener los datos de C.

Ilustracin 6: Lmparas

fluorescentes


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En este ejemplo se considera un costo de mano de obra de US$ 2 por lmpara, con un precio deUS$ 3.50 por lmpara, una vida promedio de 12, 000 horas y como ya se mencion, el nmero delmparas n es de 2200.

El antiguo plan donde se tena 5x24=120 h, de operacin, se encuentra que c=60h,aproximadamente. Haba 50 periodos de operacin por ao.

Tabla 7: Costo actual del remplazoCosto delremplazo(viejo)

=(2+3.5)US$/lmpara*60h/periodo*50periodos*2200lmparas/1200hr=3, 025 US$/ao

Con un nuevo plan de 250 periodos de 10 horas cada uno, C es igual a 7.5


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Tabla 8: costo del remplazo propuestoCosto delremplazo(nuevo)

=(2+3.5)US$/lmpara*7.5h/periodo*250periodos*2200lmparas/1200hr=1, 890.63 US$/ao

Beneficios

Beneficio de la propuesta tcnica. (US$/ao) 175560

Beneficio por el disminucin del precio de remplazo (US$/ao) 1134

Beneficio total (US$/ao) 176694

Beneficios Econmicos (kg CO2anual) 489720

Adems se percibe una disminucin en los gases de efecto invernadero (GEI) de 489, 720 kg deCO2, principal responsable los cambios climticos.

3.2REDUCCIN DE CONSUMO DE ENERGA AL SUSTITUIR LMPARAS TECNOLOGAT12 POR T8

Caso Base:En un edifico existen 229 lmparas de 40 W y tecnologaT-12 que se encienden 2,640 horas al ao. Esta tecnologa secaracteriza por usar balastro electromagntico que demanda un 25% depotencia adicional.

La demanda de este sistema de iluminacin es de:

9

El sistema estara demandando 11.45 kW durante 2640 horas del ao, es decir que consume

/ao

Ilustracin 7: Lmparafluorescente.


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Caso Propuesto: Se recomienda un cambio de iluminacin de tecnologa T-12, por lmparas de 32Watts de tecnologa T-8, que permiten mayor iluminacin con menor consumo de energa y mayorvida til reflejada en mayor cantidad de hora de trabajo. Este tipo de tecnologa usa balastroelectrnico y no demanda ms potencia que lo nominal.

La demanda de este nuevo sistema ser:

= 7.328 kWTrabajando en las misma condiciones antes mencionadas, 2,640 horas al ao que el sistema base, laenerga consumida de este nuevo sistema ser de 19, 346 kWh al ao.

9

Se ahorrara por demanda y por consumo una cantidad de US$ 4,087 y se dejar de emitir alambiente una cantidad de 5768 kg de CO2.

Para adquirir este sistema nuevo de iluminacin har falta un inversin de US$1,833 que serecuperar en periodo de 0.45 aos.

3.3 SUGERENCIAS EN EL USO EFICIENTE DE ILUMINACIN

Revisar el alumbrado y eliminar el innecesario, y cuando no se labore, mantener

encendido solamente las luces necesarias por seguridad de la planta y el servicio

de vigilancia.

Sustituir focos o lmparas incandescentes por ahorrativos (LED, Fluorescentes

T8, T5, entre otros).

Evaluar la posibilidad de colocar lminas traslucidas o domos solares a fin de que

se pueda aprovechar la luz natural.

Tener un sistema de interruptores por sector o rea para optimizar las horas de

funcionamiento.

Instalar equipos de control como: sensores de presencia, nivel de iluminacin,

equipo central programable.


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IV.SISTEMAS DE VAPOR

4.1 RECUPERAR CALOR POR AISLAR TUBERA DEL SISTEMA DE VAPOR

Caso base: En una tubera de 100 metros de longitud, de 100 mmde dimetro y 25 mm de espesor se transporta vapor a una presinde 150 psig. La tubera est descubierta en un ambiente con unatemperatura de 28C. El sistema trabaja 16 horas por da durante300 das por ao. La caldera pirotubular trabaja con bunker,consume 300 l/h y tiene una eficiencia de 80%.

Caso propuesto: Aislar la tubera con aislamiento de una pulgadade espesor.

Prdidas de calor en tuberas desnudas.

Ecuacin de Langmuir

* , + + - + +

QCA: Prdida de calor en BTUTS: temperatura superficial de la tubera (F)TA: Temperatura ambiente (F)V: Velocidad del viento (pie/min)

E: Emitancia, para tubera de hierro, E =0.94A: rea del tubo ms la de los accesorios pie2

H: Nmero de horas de operacin

Sabiendo que las calderas pirotubularesproducen vapor saturado, se buscan las propiedades en lastablas termodinmicas13.

Tsat @ 164.4 psia= 366F = 826 R, ser la temperatura en el interi or de la tubera.

pies2

Solucin: * 7 9 , 9 + + - + 9

+ 9 9 =

13Ver anexo 3.

Ilustracin 8: aislamiento


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Otro mtodo para calcular este calor perdido por las paredes de tubera no aislada, es mediante la

ecuacin de calor de Fourier:

U: coeficiente global de transferencia de calor14(BTU / pie2*F* h)TS: temperatura superficial de la tubera (F)TA: Temperatura ambiente (F)A: rea de transferencia de calor.H: horas al ao.

7

9

Caso propuesto:En las mismas condiciones de la tubera desnuda, se dispone sobre la tubera unaislamiento trmico de 1 pulgadade fibra de vidrio.

./ +

Dnde:QCA: calor perdido por la tubera aislada.T1: temperatura interior de la tuberaT2: temperatura ambienters: radio exteriorR1: radio de la tuberaA: rea de transferencia de calorH: horas de operacin.

77 ( )

./ ./ +

14Ver anexo 2.


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79 79

.

9 $ $

4.2 AISLAR EL TANQUE Y TUBERA DE RECUPERACIN DE CONDENSADOS

Caso actual: El circuito de vapor de una empresa cuenta con un tanque de recuperacin decondensados, ubicado en las cercanas de la caldera, el cual tiene una capacidad de 4.73 m3.

El tanque no posee ningn tipo de aislamiento trmico que permita mantener la temperatura delagua de retorno (agua condensada, que en promedio se conserva a 85C) en momentos en que lageneracin de vapor cesa.Aproximadamente, el tiempo de trabajo de la caldera es de 18 h por da y las restantes 6 horas es deparo, tiempo en el cual el agua almacenada en el tanque desciende su temperatura hasta la deambiente. La caldera trabaja 312 das al ao.

Caso propuesto: aislar el tanque de recuperacin de condensados para aprovechar el calor perdidoen las horas de paro de la caldera.

Dnde:V: volumen del tanque15: densidad del agua.

7 7

Dnde:Q: calorm: masa

Cp16: calor especifico a presin constanteT1: temperatura inicialT2temperatura final.

15H2O:1000 kg/m3 o 3.6336 kg/galn

16CP H2O: 4.19 4.19 kJ/kgC


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7 9

La caldera necesita 31417kWh para realizar esta accin diariamente, al ao necesitara 97,968 kWh

Por galn de bunker se genera 56.57 kWh.

97 9 7 7

Teniendo un beneficio econmico de 485018 US$ al ao, la opcin de mejora requiere unainversin total de 500 US$, que se recuperara en 1.23 meses..El principal beneficio obtenido al implementar esta opcin es la de reduccin de consumo de

bunker al arranque de la caldera, al momento en que sta demande agua del tanque.

4.3 RECUPERACIN DE CONDENSADOS AL SISTEMA DE ALIMENTACIN DE LACALDERA

Caso actual:En una planta se enva vapor saturado a un edificio con una presin de 15.1 kg/cm2

(200 psig) y un flujo de 12, 260 kg/hora, durante un promedio de 8000 horas/ao. El vapor sereduce a travs de vlvulas de control y calentadores hasta 2.8 kg/cm2(25 psig).Caso Propuesto: se puede reducir de un 10% a un 30% el combustible en la generacin de vapor sise recupera el condensado y se emplea como parte del agua de alimentacin de la caldera. El

clculo de la cantidad y valor del calor se indica a continuacin. En la figura se obtiene que envapor a 2.8 kg/cm2 (25 psig) producto de la condensacin del vapor saturado a 15.1 kg/cm2 (200psig), permanece el 17% del calor.

171 kWh=3600 kJ182.8 US$/galn


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Grfica 1: calor en el vapor condensado (calculado de las tablas de vapor)

De las tablas de vapor19, el valor del calor de vapor saturado para vapor saturado de 200 psig (1.5kg/cm2 ) es de 665 kcal/kg.

Para una temperatura de agua de repuesto de 21C (suponiendo que es la temperatura ambiente) y siel condensado no se recircula es de 21 kcal/kg.

Calor neto= 644 kcal/kg

Calor recuperado en el condensado.

=0.17 x 644 kcal/kg x 12, 260 kg/hora x 8000 horas/ao = 10, 738 M kcal /ao

Valor del calor recuperado

=10, 738 Mkcal/ao x 95 US$/Mkcal= 1, 020, 00020US$/ao

Se debe de observar que estos valores representan ahorros potenciales de calor, ya que no se tomanen cuenta las prdidas de calor en el retorno del condensado al sistema de alimentacion de lacaldera. Estas prdidas de calor dependern de factores como la longitud de las lneas de retorno y

de su aislamiento.

La recuperacion de condensado, ademas de ahorrar combustible, ayudar en los siguientesaspectuales:

19Ver Anexo 320costo del vapor es de US$ 95/MKcal


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Ahorrar agua de respuesto a la caldera.

Ahorrar energa y productos qumicos empleados en el tratamiento de agua.

Reducir la contaminacin del agua.

Reducir (sin eliminarlas) las prdidas causadas por las fugas en las trampas de vapor.

Notas: Se debe estimar el costo del sistema de recuperacin de condensado e instalarlo si se justifica.

Se deben de tener las precausiones en la recuperacin de condensados para evitar contaminantescon aceites y productos qumicos.

Los sistemas de recuperacion de condensados deben de tener aislamientos trmicos para laconservacion del calor y evitar quemaduras al personal.

4.4 EVITAR FUGAS DE VAPOR

Caso actual:En una planta se encontr una fuga de 3.17 mm (1/8 pulgada) en una tuberade vapor de operacin de 8.06 kg/cm2 (100 psig). De la siguiente figura se determina que elvapor perdido equivale a 136 Mkcal.

Grfica 2: Prdidas de calor por fugas de vapor

Caso Propuesto:Se recomienda eliminar las fugas en el sistema de distribucin de vapor.

Con la eliminacin de estas fugas se tendr un ahorro anual de:=136 Mkcal/ao x 95 US$/Mkcal= 12, 920 US$/ao.


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Notas:1. Revisar las lneas de vapor para detectar las fugas, empleando medidores acsticos y de

temperatura. Algunas fugas importantes de vapor son difciles de encontrar, como porejemplo:a)Fugas en trampas o lneas derivadoras (by-pass) que descargan en drenajes o

sistemas de condensados.b)Fugas de vlvulas que conectan equipos fuera de servicio.c)Fugas en calentadores u otros equipos conectados al sistema de vapor.

2. Establecer un programa de inspeccin regular para detectar fugas ocultas.3. Cortar el suministro de vapor a los equipos fuera de servicios.4. Modificar el trayecto de tuberas, cuando sea posible, para evitar sitios poco accesibles

en donde se puedan tener fugas poco visibles.5. Reparar las fugas de vapor lo ms pronto posible.

4.5 RECUPERACIN DE CALOR DE LOS GASES DE INCINERACIN

Caso actual: En una planta se obtenan 453 m3/min de aire saturado con asfalto proveniente delincinerador que trabaja a una temperatura de 760C; normalmente se acostumbraba descargar esteaire a la atmosfera, al, mismo tiempo, se compraban a otra planta 6, 800 kg/hora de vapor paraproceso de 11.6 kg/cm2(150 psig).

Un breve estudio mostro que un recuperador de calor instalado en la chimenea poda producir elvapor requerido en la planta, y ms si fuera necesario.

Caso Propuesto: se propone recuperar el calor del incinerador debido al estudio propuesto.La planta dispona de agua de alimentacin a 93C para producir 1 kg de vapor saturado a 11.6kg/cm2(150 psig) de 1 kg de 93C. Era necesario administrar 575 kcal. El calor (q) para producir 6800 kg/hora de vapor.

q= 575 kcal/kg x 6800 kg/hora= 3.91Mkcal

El flujo de gas (m) con una densidad en condiciones normales de 1.22 kg/m3

m=453 m3/min x 1.2 kg/m3x 60 min/hora= 32, 626 kg/h

la cada de temperatura de los gases es21.

21Considerando prdidas de calor del 2% y un Cp= 0.28 kcal/kgC


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9

Para producir 6, 800 kg/hora de vapor saturado a 11.6 kg/cm2

(150 psig) era necesario enfriar losgases solamente a 760-437=323C. Si se condensaran a un precio de 63 US$/tonelada de vapor y3000 horas de operacin por ao, los ahorros en los costos si se instala un recuperador de calor serde:

Ahorros= 6,800 kg/hora x 63 US$/tonelada x 3, 000 horas/aoAhorros= 1, 285, 200 US$/ao.

Notas:

Evaluar las corrientes de salida de la planta con temperaturas mayores a 150C, comouna fuente potencial de calor para generar vapor.

Considrese la venta de vapor excedente a otras plantas.

Consltese a los fabricantes de equipos de recuperacin de calor para mayoresrecomendaciones.

Precaucin:

Los gases de la combustin contienen compuestos condensables que deben demantenerse arriba de la temperatura de roco para minimizar los problemas decorrosin.

Normalmente la temperatura de los gases no debe de ser menor a 149C.

4.6 USO DE INYECCIN DIRECTA DE VAPOR PARA CALENTAR AGUA

Caso actual:Una empresa que posee un sistema de vapor, tiene una demanda de 114 lt/min de aguaque se calienta de 16C a 71C para 4000 horas/ao. El tiempo que demora en regresar elcondensado en una espiral de calentamiento a la caldera se ha enfriado 49C. La eficiencia de lacaldera es de 75%,En las lneas de retorno de vapor de condensado, siempre hay prdidas inevitables de energa. Estaspueden evitarse completamente, calentando agua o soluciones lquidas, usando inyeccin directa devapor en lugar de espirales de calentamiento y trampas de vapor.

Caso Propuesto: se propone la inyeccin directa del vapor para calentar el agua, Inyectar vaporahorrar 8 kcal/kg de agua caliente producida. El ahorro ser en combustible como sigue:


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Grfica 3: Inyeccin de vapor para el calentamiento de agua.

Ahorro anual de combustible= 114 lt/min x 1kg/lt x 60min/hora x 4000 hr/ao x 8 kcal/kg

=218.88 Mkcal /ao.

Suponiendo un costo de combustible de 54 US$/Mkcal =218.88 kcal x 54 US$ kcal

Ahorro anual =11, 820 US$/ao

Notas:

Los datos en la figura suponen el vapor a 4.2 kg/cm2y el agua fra a 16C. Los cambiosen la presin del vapor de ms o menos 1.8 kg/cm2, afectarn los ahorros indicados sololigeramente; cambios mayores en la temperatura del agua de entrada (arriba 5.5C)sugerirn la necesidad de nuevos clculos.

Si la inyeccin de vapor se usa para calentar soluciones acuosas, la asignacin debehacerse para el efecto de dilucin del vapor condensado.

En un uso ms extenso de la inyeccin de vapor requiere un tratamiento y unarecuperacin adicional de agua. El costo de este tratamiento debe de ser considerado.


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Considerar el uso de la inyeccin de vapor. Adems de ahorrar energa, ahorra lainstalacin y mantenimiento de intercambiadores de calor, trampas y lneas de retornode condensado.

4.7 SUGERENCIAS EN EL USO EFICENTE EN SISTEMAS DE VAPOR

Implementar mecanismos que garanticen la eficiencia de las calderas, como:

Mantenimiento de los quemadores (Limpieza de Boquillas).

Uso de quemadores eficientes.

Instalar, revisar y mantener en buen estado las trampas de vapor, aislamiento trmico de lacaldera y tuberas de vapor.

Realizar y mantener en norma el rgimen qumico del agua de alimentacin y el rgimen de

purgas. Recuperar todo el condensado posible de vapor producido.

Mantener calibrados y en buen estado los instrumentos de medicin, e instalarlo donde seannecesarios (salida y entrada de equipos).

Realizar pruebas peridicas de combustin y eficiencia de la caldera realizando anlisis degases por semana.

Precalentamiento del agua de alimentacin y combustibles.

Administracin de carga en las calderas.

Mejorar la administracin de la carga de las calderas.

Modificaciones en la instrumentacin y control.

Cambios en las prcticas operativas y de pruebas.

Propuestas para mejorar el mantenimiento.

Mejorar la transferencia de calor en los tubos de agua.

Instalar turbo bombas para el agua de alimentacin.

Instalar turboventiladores para el aire de combustin.

Automatizar el sistema de control de la combustin.

Establecer un sistema de contabilidad energtica.

V. AIRE COMPRIMIDO

5.1 BAJAR LA PRESIN DEL AIRE COMPRIMIDO AL NIVEL MNIMO NECESARIO

Si al estudiar un sistema de aire comprimido se puede disminuir la presin del aire sin que causeproblemas de operacin, la potencia del compresor se podra disminuir, dando como resultado unahorro de energa.


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Por ejemplo, si un volumen de 70 m3/min de aire que se va a comprimir a 8.8 kg/cm2(110 psig) pordos compresores, cada uno accionado por motores elctricos de 250 HP que trabajan durante 8000horas/ao, pudiera operar satisfactoriamente con 1.1 kg/cm2 (15 psig) menos de presin. Losahorros aproximados que se tendran al bajar la presin de descarga del compresor de 8.8 a 7.7

kg/cm2(110 a 95 psig) seran los siguientes.Formula:

P2h: Presin de descarga alta original (psia)P2l: Presin de descarga baja deseada (psia)P1: Presin de entrada del aire (psia)

(P2h/Pl)0.286= [(110 psig +14.7 psia) / 14.7 psia]0.286= 1.843(P2l/Pl)0.286= [( 95 psig +14.7 psia) / 14.7 psia]0.286= 1.777

% de ahorro = (1.8431.777 ) / (1.7771) = 7.83 %Ahorro anual de energa

Beneficio Econmico

=2 comp x 250 HPcomp x 0.746 kW/HP x0.0783 x 8000 horas/ao.=233, 623 kWh/ao

=233, 623 kWh/ao x 0.19 US$/kWh=44, 389 US$/ao

5.2ELIMINAR FUGAS DE AIRE COMPRIMIDO

Caso actual: se encontr una fuga de aire en una lnea de distribucin de aire comprimido a 105psig, se determin que la fuga consista en un orificio de un dimetro de 1/16. El compresor trabaja5000 horas/ao con una eficiencia promedio de 90%

Caso propuesto: se propone a la empresa que mediante un plan de mantenimiento se eliminen lasfugas del sistema. La opcin traera el siguiente beneficio.

Clculo de prdidas:

, - C: Coeficiente de descarga de orificioC = 0,61


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Para estimar la potencia se puede estimar: 4.2 scfm / hp

Q (scfm) = 14.485 x (1/16)2x 0.61 x 120

Q = 4.14 scfm.

9 7 7

7

9 $9 $

5.3 BAJAR LA TEMPERATURA DEL AIRE DE SUCCIN

Caso actual: se dispone de un compresor de aire que succiona el aire en un cuarto con unatemperatura de 100 F.

Cuando sea posible, los ductos para un compresor de aire deben colocarse afuera de los edificios,preferiblemente en el lado norte, o el lugar ms frio.Se realizaron mediciones al motor trifsico de un compresor que tiene un FP = 0.95 y una eficienciade 92% con los siguientes resultados:

En carga: 130 amp, 480 v durante 20% del tiempo.En descarga: 110 amp, 480 v durante 80% del tiempo.

El sistema trabaja5 das/semana x 20 horas/da x 51 semanas/ao = 5,100 horas/ao.

Caso propuesto: Se ve la posibilidad de bajar la temperatura de succin del compresor de 100 F a70 F.

Se pondera la potencia requerida por el compresor.

99

99 9

Ya que trabaja en carga el 20% y en descarga el 80% del tiempo, se pondera la potencia delcompresor.


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(20% x 111.6 kW) + (80% x 94.4 kW) = 97.8 kW

Energa=97.8 kW x 5,100 horas/ao = 498,780 kWh/ao

La fraccin de ahorro por bajar la temperatura de la sala de compresores se da por medio de lasiguiente formula.

Fraccin de Ahorro = (Temperatura altaTemperatura baja) / (Temperatura alta)

Las temperaturas deben estar en R o K

, + 7 + - +

Ahorro energtico= 498, 780 kWh/ao x 0.053Ahorro energtico= 26, 720 kWh/ao

Beneficio Econmico= 26, 720 kWh/ao x 0.19 US$/kWhBeneficio Econmico= 5, 077 US$/ao.

5.4SUGERENCIAS DE USO EFICIENTE SISTEMAS DE AIRE COMPRIMIDO

Investigar el uso de aire de la planta para determinar si es prctico o no bajar la presin del airecomprimido.

Bajar la presin de descarga en algunos compresores puede ser tan simple como ajustar el

control de presin; sin embargo, en otros equipos ser necesario efectuar modificaciones,debiendo consultar al fabricante, quien dispone de los datos de diseo e indicar si existe algunalimitacin en el equipo.

Se pueden tener ahorros adicionales dejando fuera de servicio el compresor cuando este noest operando en la planta, as como la reparacin oportuna de fugas en conectores, vlvulas yjuntas.

En casos cuando se baja la presin de operacin se recomienda incorporar tanques dealmacenamiento que ayuda a aumentar la eficiencia de la red ayudndole a dar una presinestable en el sistema y que no se reflejen en la lnea las pulsaciones caractersticas de loscompresores reciprocantes; ayudan tambin a precipitar la humedad, estabiliza y balancea la

presin de los compresores trabajando en carga parcial. Adems proporcionan capacidad de airealmacenado que sirve para evitar que los ciclos de operacin de un compresor sean muy cortos,con lo que se reduce el desgaste y uso del compresor.

La temperatura de la sala no debe ser superior a los 30 - 38 C.

Como el volumen especfico de aire aumenta con el alza de temperatura, el compresor consumems potencia para comprimir aire caliente que para aire fro.

Por cada 6 C (10 F) que se puede bajar la temperatura del aire de succin, se logra un ahorrode potencia de aproximadamente 2%.


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Reducir la presin de descarga

Eliminar fugas de aire comprimido. Eliminar usos innecesarios del aire.

Utilizar aceite sinttico.

Utilizar dimetros de tubera adecuados as como distribuir el aire en lasos cerrados.

Seleccionar el compresor adecuado a la aplicacin.

Un buen criterio de diseo seria que se usen aproximadamente entre 0.4 a 0.7 m3 por cadam3/min entregado por el compresor. La capacidad del tanque se puede determinar por medio dela siguiente grfica.

Grfica 4: Tamao del tanque segn la disminucin de presin del sistema.

VI.CAMBIO DE TARIFA Y MANEJO DE CARGA

6.1 USO PROGRAMADO DE EQUIPO ELCTRICO PARA DISMINUIR LAS MXIMAS ODE PICO

La reprogramacin del equipo elctrico para disminuir lademanda de potencia no disminuir la energa elctrica usada,suponiendo que el mismo equipo est siempre en operacin, peroreducir el cargo por demanda mxima pagado a la compaaelctrica.

Tericamente, si se reduce la demanda de pico se reduce el Ilustracin 9: Medidor analgico


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equipo de reserva requerido por el sistema elctrico de suministro, y a su vez, se puede postergar lanecesidad de instalar equipo adicional para satisfacer las demandas de carga de los sistemas.A pesar de que las contribuciones individuales de los consumidores industriales de energa elctricapara disminuir la demanda de pico no son muy grandes, el hacerlo presenta ventajas. A

continuacin se presentan ejemplos de administracin de carga.

Caso Base: En una planta hay en operacin 12 hornos elctricos de 30 kW, cada uno toma sumxima carga de 30 kW por 2 horas despus de que se encienden y luego se mantienen a 10 kWpara conservar la temperatura. Todos los hornos tendrn un ciclo de encendido, calentamiento yenfriamiento cada 24 horas.Caso propuesto:Si se programa su uso, de tal manera que no se tengan ms de 2 hornos en su ciclode encendido simultneamente, se lograrn los siguientes ahorros en demanda.

Cuando todos los hornos se encienden simultneamente:

Demanda pico =12 hornos x 30 kW/horno =360 kW

Cuando solo se encienden 2 hornos en forma simultnea y los otros 10 estn en su periodo decalentamiento:

Demanda pico =2 hornos x 30 kW/horno + 10 hornos x 10 kW/horno=160 kW

Reduccin en la demanda= 360 kW-160 kW =200 kW.

Ahorros anuales =200 kW x 23 US$/kW-mes x 12 meses/ao =55, 200 US$/ao

A continuacin se muestra un ejemplo de perfil de carga, y la carga desplazada de los horarios dedemanda mxima.

En la grfica 4 se tiene mediciones en intervalos de tiempo definidos, la carga mxima de potenciase alcanza entre las 2 y las 3 de la tarde, tambin entre las 6 y 8 de la noche.


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Grfica 5: carga desplazada

Conociendo los procesos que se llevan a cabo en la empresa se determin que ciertas cargas en lashoras de la tarde (siendo este el periodo crtico) podan ser desplazadas hacia horarios en donde lacarga no era significativa.

Con esta accin provoc que la demanda mxima pasara de 2400 kW a un valor de 2000 kW,ahorrando 400 kW de demanda que tienen un valor de 23 US$/kW.

$ $

Cuando se analiza el perfil de cara de la empresa y su facturacin elctrica, es importante conocer yanalizar el factor de carga de la empresa, la cual es la razn de la energa consumida del periodoanalizado, entre la mxima expectativa del consumo de energa.

Este factor de carga, nos dar una razn de cuanto se aprovechamiento se le da a los equipos en laempresa, en el siguiente ejemplo se analizar dicha razn.

2 1 1 Manejo de carga y su impacto en el factor de uso de la planta

Caso Base: Se tiene una empresa en donde, mediante un analizador de potencia, se realizaronmedidas horarias durante el da. En esta empresa no existe un manejo de carga, y se tiene comodemanda mxima una potencia de 160 kW registrada al inicio de la jornada laboral. A continuacinse presenta el perfil horario de carga caracterstico de la empresa.


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Grfica 6: Mediciones del comportamiento de la carga.

Se presenta un pico al inicio de la jornada laboral, cuando se encienden los equipos y poco a pocose van estabilizando a lo largo del da.

Tabla 9: Factor de carga

Tiempo Potencia Energa

horas kW kWh

5 20 100

1 160 1601 110 110

1 100 100

8 80 640

1 40 40

7 20 140

24 75.71 1290

Mxima demanda 160

Factor de carga 33.6%

Caso Propuesto:Se propone hacer un reacomodo de las cargas, pasando cargas no indispensables aun horario fuera de la carga mxima y el perfil horario de carga se vera de la siguiente forma.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

Potencia (kW)

horas


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$ $

Adems del beneficio econmico, existe una mejora en el factor de carga que pas a ser del 33.6%

a un 67.2%, en otras palabras, se estara dando un mejor aprovechamiento a los equipos y cargainstalada en la planta.

6.2 CAMBIO TARIFARIO

Caso Base:Una empresa se le cobra la energa bajo la tarifa T2-BT General Menor Binomia, sinmedicin horaria estacional. Por ser binomia se cobran dos rubros:

Consumo de energa que es igual a 27,720 kWhal mes como promedio.Y demanda de energa que se demandan 154 kWal mes como promedio22.

$

$23

27,720 kWh/mes x 12meses/ao x 0.19US$/kWh= 60,921.60 US$/ao

$

$

9$

= 41,610.78 US$/ao

Este anlisis se realiz antes de tomar en cuenta los impuestos correspondientes, se cobran US$ 60921.60al ao por consumo de energa, equivalente al 59%del costo total de la facturacin, y US$41 610.78al ao por demanda de potencia, equivalente al 41%del total.

Los equipos o motores inductivos, necesitan potencia reactiva para funcionar, si estos ocupandesmesuradamente esta potencia, esta es cobrada en forma de sancin, por medio del factor depotencia. Un factor de potencia aceptable ser igual o mayor a 0.85.Caso Propuesto:Mediante el anlisis del pliego tarifario se proponen opciones a cambios de tarifa.Se proponen 2 tarifas la T-4 o bien la T-5. Los clculos del valor monetario se realizan con el

mismo clculo anteriormente mostrado.

22Para tomar valores promedio de energa y potencia, se deber contar por lo menos con un ao de registrosde facturacin elctrica230.19 US$/kWh ; 23 US$/kW


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Tabla 11: Simulacin de las tarifas propuestas

Tarifa US$/kWh US$/kW Sub-totalkWh-ao

Sub-totalkW-ao

Total % deahorro

T-2 0.19 22.59 $ 60,921.60 $ 41,610.78 $ 102,532.38T-4 0.17 20.69 $ 54,508.80 $ 38,110.98 $ 92,619.78 10%

T-5 0.18 19.54 $ 57,715.20 $ 35,992.68 $ 93,707.88 9%

Se puede observar que en ambos casos se obtienen ahorros monetarios

997 $ 977 $

En esta opcin no se genera ningn ahorro energtico nicamente aminora los costos por servicio

elctrico, para lo cual se analiza la tarifa que segn la clasificacin, se adapte mejor a la empresa.

6.3 SUGERENCIAS EN ADMINISTRACIN DE CARGA Y TIPO DE TARIFA

Es conveniente conocer el perfil de carga de la empresa, si la carga muestra picos cclicoselevados, ser indicio de tener ahorros programados de la operacin fuera de la hora dedemanda mxima.

Considerar la opcin de sistemas de control de potencia para la buena administracin de lacarga.

Evaluar si la tarifa actual en la que se encuentra la empresa sea la correcta.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

1. Centro de Produccin ms Limpia de Nicaragua (CPmL-N) 2012. Auditoras Energticas.Managua, Nicaragua.

2. Manual de procedimientos para el uso eficiente de la energa en la industria y el comercio.Comisin de energticos Mxico 1977.

3. Compendio de opciones de eficiencia energtica, elaborado por CPmL-N.4. Investigacin del Bur de eficiencia energtica de la India.(http://beeindia.in/content.php?page=miscellaneous/useful_download.php)
http://beeindia.in/content.php?page=miscellaneous/useful_download.phphttp://beeindia.in/content.php?page=miscellaneous/useful_download.phphttp://beeindia.in/content.php?page=miscellaneous/useful_download.php


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ANEXOS

Anexo 1. Determinacin del SEER.

Las condiciones de determinacin del SEER son:

Un rango en la temperatura exterior entre los 65 y 105 grados Fahrenheit subdividido en 8puntos de funcionamiento separados por 5 grados F cada uno. El equipo opera un tiempoespecfico en cada uno de estos puntos.

Una temperatura interior de 80 grados Fahrenheit.

Anexo 2: Prdidas de calor en tuberas.


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Anexo 3. Tabla de propiedades termodinmicas del agua.

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