MEJORES PRÁCTICAS PARA EL AHORRO DE ENERGÍA EN LA INDUSTRIA

1. MEJORES PRÁCTICAS PARA EL AHORRO DE ENERGÍA EN LA INDUSTRIA Con la Eficiencia Energética no solo se logra un mejor flujo de Caja, también se ayuda al Medio Ambiente. Jorge E. Balaguera I.E.

2. PRESENTADO por: CENTRALES ELÉCTRICAS del NORTE de SANTANDER S.A. E.S.P. RESEARCH & SERVICES Ltda. Consultor Industrial

3. ANTECEDENTES El consumo energético mundial es de 82.000.000 barriles de petróleo 2.000.000.000 pies cúbicos de gas 12.000.000 Toneladas de Carbón cada 24 horas. Para los próximos 20 años el consumo de energía se incrementará en un 40%, estima la Agencia Internacional de Energía-AIE, Esto nos obliga a tomar “medidas especiales” para estimular el Uso Eficiente de las Energías.

4. ANTECEDENTES Con base en esta situación en Colombia se tienen entre otras las siguientes acciones: Resolución 18-0919 de Jun-2010 Al 2015 el país debe hacer un ahorro energético del 14,8% a la fecha. 8,66% sector Residencial 3,43% sector industrial 2,66% sector comercial, público y otros. Adicional se ha adoptado la ISO50001 como guía para un Sistema de Gestión Integral de Energía.

5. CONTENIDO Introducción: Conceptos generales Primera parte: Gestión administrativa para un manejo eficiente de la energía. Segunda parte: Gestión operativa para un manejo eficiente de la energía.

6. Introducción : Conceptos Generales.

7. El ahorro de energía debe ser un proceso continuo que implica: MEDICIÓNde insumos y productos. EVALUACIÓN y valoración de las condiciones actuales. IMPLEMENTACIÓN de ideas propuestas ANÁLISIS  de nuevos resultados, comparados contra las condiciones iniciales (mejoramiento)

8. Este proceso implica: DECISIONES ADMINISTRATIVAS por las implicaciones en el proceso. EQUIPO DE TRABAJO, debe involucrar los diferentes niveles de la empresa. EVALUACIÓN de metas, inversiones y ahorros a lograr. DEFINICIÓN de prioridades. IMPLEMENTACIÓN de actividades, tiempo, recursos y personal.

9. El proceso de E.E. tiene dos elementos fundamentales: • INDICADORES ENERGÉTICOS como la herramienta de carácter gerencial que permite el seguimiento y control a los resultados del proceso de mejora. • CARACTERIZACIÓN ENERGÉTICA es la medición ejecutada sobre los equipos para saber cuanta energía se consume y cuál es el grado de eficiencia en ese consumo.

10. Indicadores de consumo energético El indicador de consumo permite medir el costo energético de la producción Los indicadores energéticos más usuales son: CONSUMO FIJO, es aquel que no está dependiendo de la producción. CONSUMO VARIABLE, es aquel que si depende de la producción.

11. CONSUMO ESPECÍFICO, es la relación entre el consumo de un insumo energético contra la producción que éste origina • El consumo específico se puede aplicar a cada sección productiva de la empresa, de tal forma que se realice un mejor análisis a cada situación. • Se debe detallar el seguimiento a los procesos o equipos que tienen una Mayor intensidad energética.

12. CONSUMO ESPECIFICO C E CONSUMO ENERGETICO C E = ----------------------------------------- UNIDAD DE PRODUCCION C E mínima Producción Producción Optima

13. Indicadores de consumo energético INDICADOR DE CONTROL debe ser medible fácilmente y representar una relación directa y dependiente entre dos parámetros. INDICE DE CONSUMO permite una relación exacta entre unidades de energía y unidades de producción. INDICE DE GASTO ENERGETICO relación entre el costo del consumo de energía contra el total de gastos de la empresa.

14. HERRAMIENTAS • 1. DIAGRAMA DE DISPERSIÓN: • Presenta relación entre dos variables • Precisa si el indicador es válido o no. • Permite generar nuevos indicadores. • Identifica la influencia de los factores sobre los consumos energéticos. • 2. GRÁFICO DE CONTROL: • Permite evaluar la estabilidad de un proceso, tiene limites superior e inferior.

15. 3. GRÁFICO ENERGÍA / PRODUCCIÓN Permite establecer una relación entre el consumo de energía y la producción; de igual forma debe permitir la identificación de aquella energía NO asociada a la producción, debe permitir separar la energía consumida por producción.

16. Gráfico consumo / Producción, permite analizar un comportamiento.

17. Gráfico consumo / Producción, permite analizar un comportamiento. 519 Kw/T 753 Kw/T 602 Kw/T 658 Kw/T 533 Kw/T

18. Primera Parte : Gestión administrativa para un manejo eficiente de la energía.

19. No muchas veces en el manejo de los diferentes eventos productivos se realiza Gestión de la Energía consumida, esto debido a que no es costumbre en nuestro medio. Pero al realizar este tipo de Gestión, se logra tener plena consciencia de la magnitud del consumo y de la forma como se utiliza esta energía.

20. Esta nueva visión lleva a relacionar un consumo energético con una producción lograda. “La energía es un elemento fundamental para las operaciones de una empresa y puede representar un costo muy importante para las mismas, independientemente de su actividad. Se puede tener una idea, al considerar el uso de la energía dentro de la cadena de suministro de una empresa, desde las materias primas hasta el reciclaje.” (ISO 50001)

21. La optimización en el uso de los recursos ENERGÉTICOS involucra el consumo de insumos, su demanda, su disponibilidad y la adaptabilidad de los mismos. Para llevar a cabo un programa de EFICIENCIA, se debe entender que este es continuo, que se debe medir permanentemente y que implica un ciclo de mejoramiento.

22. La energía más económica es la que no se consume, para ello se define el esquema de Eficiencia Energética de una empresa en cuatro (4) factores.

23. Es importante tener identificadas las condiciones actuales o iniciales y la “causa raíz” que permitirá obtener ahorros en el uso de los diferentes energéticos. Es igualmente importante poder definir unos “indicadores” de fácil medición para poder cuantificar los diferentes logros.

24. Las diferentes acciones para la optimización en el consumo de la energía no deben afectar el proceso productivo y las mismas se deben proyectar consecuentemente: • Cambio de cultura en el personal • Uso de fuentes naturales. • Uso de nuevas tecnologías. • Cambio en los procesos. • Uso de tecnología fuerte.

25. El proceso de mejora para lograr “ahorro de energía” debe identificar: • Las nuevas condiciones operativas a las cuales se quiere llegar. • El tiempo en el cual se quiere lograr resultados. • Evaluar los ahorros a lograr. • Estimar las inversiones • Estimar el tiempo de recuperación.

26. El proceso inicial implica el uso de una base de datos de por lo menos 24 meses de información de cada día, donde se encuentre producción y el consumo de los diferentes energéticos relacionados. El manejo estadístico de esta información permite identificar la Gestión Energética en el sistema productivo.

27. Esta información genera un gráfico de Energía (E) v/s Producción (P). En el eje Y se ubica la Energía y en el eje X se ubica la Producción. Utilizando el método de los mínimos cuadrados se puede determinar el coeficiente de correlación entre las dos variables.

28. E = mP + Eo Donde, E = Consumo de energía del periodo. P = Producción asociada al periodo. m = Pendiente de la recta. Eo = Intercepto de la recta con eje Y Esto significa la energía NO asociada con la producción. mP = Energía SI relacionada con la producción.

29. 1 2 4 3

30. Información inicial sin filtrar Kw-h-día Ton

31. Primer filtro, estudia y elimina CEROS

32. Se definen límites en el proceso

33. Se define Línea Base de Energía

34. ¿Qué es la línea base? Es un indicador que determina el consumo energético actual. Es el referente contra el cual se harán las comparaciones de las mediciones futuras. Es una variable que determina el consumo específico de energía de la instalación evaluada. Se puede definir una Línea base por proceso o producto.

35. Análisis de las situaciones Inicial  y = 2,8046x (Kw/h/d) Final  y = 1,5606x + 2163,7 (Kw/h/d) Esto proyecta un beneficio económico 2,8046 – 1,5606 = 1,244 Kw/Ton Disminución de costos > $395,93/Ton

36. La UPME define en 2010 la “Línea Base” en proyectos MDL con 0,2917 Kg de CO2 / kWh generado. Por esta razón para esta empresa, se tiene que puede disminuir su nivel de contaminación en 1,244 Kw/Ton * 0,2917 Kg/Kw = 0,3629 Kg de CO2/Ton

37. En el análisis estadístico se acepta una desviación, la cual se conoce como “Desviación de Consumo-DC”. Esta DC, determina la variación del consumo energético planificado respecto al consumo real y sus causas, considerado en el mismo período productivo.

38. DC = Cp – Cr = ICp ( Pp – Pr) + Pr ( ICp – ICr ) Donde: Cp = consumo planificado Cr = consumo real ICp , Icr = Índice de consumo planificado y real Pp , Pr = Producción planificada y real ICp(Pp–Pr) = Define la variación por cambios enla producción. Pr(Icp–Icr) = Define la variación por cambios enla eficiencia.

39. MANTENIMIENTO CENTRADO EN LA EFICIENCIA ENERGÉTICA Un correcto y eficiente mantenimiento debe  mantener el  consumo de energía dentro de un límite “razonable” hasta que termine la vida útil de los equipos. Un reemplazo oportuno de un equipo por uno nuevo, más eficiente en el diseño energético, ayuda a optimizar el consumo de energía permitiendo al sistema sostener su estándar de Eficiencia Energética.

40. Existen cinco dimensiones para elaborar un correcto Programa de Mantenimiento dirigido a la Eficiencia Energética. (OMETA)   1.  OPERATION Operación.  2.  MAINTENANCE Mantenimiento.  3.  ENGINEERING Ingeniería.  4.  TRAINING Entrenamiento.  5.  ADMINISTRATION Administración.

41. OBJETIVOS DEL MANTENIMIENTO CENTRADO EN LA EFICIENCIA ENERGÉTICA - EECM Reducción de costos energéticos. Aumento de la confiabilidad energética. Predicción de fallas funcionales simples. Minimización de costos de mantenimiento. Minimización de emisiones de GEI Mejora del control y conocimiento de los procesos y equipos.

42. Segunda Parte: Gestión operativa para un manejo eficiente de la energía.

43. Se analizarán desde la óptica de E.E. Los sistemas más incidentes en los procesos industriales: • Sistema Eléctricos. • Sistemas mecánicos. • Sistemas térmicos. • Sistemas de aire comprimido. • Sistemas de refrigeración. • Sistemas de ventilación. • sistemas de iluminación.

44. SISTEMAS ELÉCTRICOS: • Para poder identificar como eficiente un sistema eléctrico de potencia, se debe hacer seguimiento al comportamiento de los siguientes elementos: • Cargabilidad en los transformadores. • Coordinación de protecciones. • Buen Sistema de Puesta a tierra. • Balance del sistema de potencia. • Control sobre la Regulación de voltajes en los diferentes alimentadores. • Calidad del sistema de Potencia.

45. Cargabilidad en los transformadores.

46. Red de alimentación a media Tensión: 13.200 voltios. COORDINACIÓN DE PROTECCIONES. Medición en media Tensión a 13.200 voltios. PROTECCIONES. Transformador de 13200 voltios a 440 voltios. Carga en baja Tensión, a 440 voltios.

47. Buen Sistema de Puesta a tierra. • La característica transitoria de una descarga atmosférica o falla a tierra, son fenómenos transitorios. • El CHOQUE TÉRMICO (kt = dDT/dt), y el CHOQUE MECÁNICO (kv = dv/dt) son fenómenos ineludibles por la magnitud de la corriente que se presentan en una descarga en KA en tiempos cortos (microsegundos). • El CHOQUE ELÉCTRICO (L.di/dt), obliga a la energía a cambiar su forma pasando de alta corriente-bajo voltaje a alto voltaje-baja corriente, ésto causa los siniestros. • El terreno no tiene capacidad de dar balance natural a la energía potencial para convertirla en calor, dado su altísimo incremento de temperatura con respecto al tiempo (dT/dt).

48. Lo que NO debe ser Como SI debe ser

49. Balance del sistema de potencia. La norma americana IEEE 1159, recomienda un límite de 2% de desbalance entre líneas, su cálculo "aproximado" se logra de la siguiente forma: % de Desbalance = (Max _ Desviación (D1, D2, D3) / Promedio)*100% Promedio = (V1+V2+V3)/3 D1=Abs. (Promedio - V1) D2=Abs. (Promedio - V2) D3=Abs. (Promedio - V3) La asimetría de tensiones, se conoce como el desequilibrio de tensiones. Un sistema trifásico está equilibrado cuando lo constituye tres señales sinusoidales de igual amplitud y desfase de 120°.

50. Balance del sistema de potencia. Desbalance de voltaje, produce para sistemas polifásicos, dificultades en las corrientes. Las corrientes desbalanceadas origina pulsaciones del Par motor; vibraciones; pérdida de eficiencia; incremento de temperatura. Un desbalance de solo 3,5% puede incrementar las pérdidas en un 20% Desbalances superiores al 5% son ya problemas mayores según. Fuente NEMA MGI1-14.35