ELEMENTOS BASICOS DE UN DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO ORIENTADO A LA APLICACIÓN DE UN PROGRAMA DE AHORRO DE ENERGÍA


ADMINISTRACIÓN DE LA ENERGÍA
El proceso de administración de los recursos energéticos, consiste en la aplicación de diversas técnicas que permitan alcanzar la maxima eficiencia en el uso de los energéticos utilizados, en una planta industrial. Para ello, se debe seguir una serie de etapas: • Diagnósticos Se refiere al analisis histórico del consumo de energía relacionado con los niveles de producción y al analisis de las condiciones de diseño y operación de los equipos, a las características de los procesos y tecnologías utilizadas. Con base en este estudio, se fijaran los objetivos y metas a seguir en función de los potenciales de ahorro descubiertos y se investigaran las diversas alternativas para alcanzarlos. • Planeación Consiste en elegir la alternativa concreta de acción a seguir, las políticas en materia de energía, el tiempo de ejecución, el logro de objetivos y, por último, se determina el monto de recursos financieros para la aplicación del Programa. • Organización En esta etapa se define la estructura que permita instrumentar el programa establecido. Aquí es necesario especificar las funciones, jerarquías y obligaciones de todos los grupos e individuos que

participen en el Programa de Ahorro de Energía.

• Integración
Consiste en elegir a la persona o grupos de personas que van a ser los responsables de la ejecución del Programa; así como la adquisición de la instrumentación y el equipo necesario para realizar el diagnóstico y monitorear los avances del Programa. • Dirección Consiste en delegar la autoridad necesaria al responsable del Programa y especificar su tramo decontrol y coordinación. Así mismo, se deben definir los mecanismos de supervisión y los medios de comunicación como componentes esenciales del Programa. • Control En esta etapa se establecen normas de consumo de energía, de mantenimiento y de operación, así como el método que permita dar seguimiento permanente al Programa. Todo ello, mediante monitoreo a través de un sistema integral de información energética y listas de verificación de la aplicación.

EL DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
Definición Es la aplicación de un conjunto de técnicas que permite determinar el grado de eficiencia con la que es utilizada la energía. Consiste en el estudio de todas las formas y fuentes de energía , por medio de un analisis crítico en una instalación consumidora de energía, para así, establecer el punto de partida para la implementación y control de un Programa de Ahorro de Energía, ya que se


determina dónde y cómo es utilizada la misma, ademas de especificar cuanta es desperdiciada.

A) ASPECTOS A DIAGNOSTICAR

Objetivos • Establecer metas de ahorro de energía. • Diseñar y aplicar un sistema integral para el ahorro de energía. • Evaluar técnica y económicamente las medidas de conservación y ahorro de energía. • Disminuir el consumo de energía, sin afectar los niveles de producción.

Operativo • Inventario de equipo consumidor de energía. • Inventario de equipo generador de energía. • Detección y evaluación de fugas y desperdicios. • Analisis del tipo y frecuencia del mantenimiento. • Inventario de instrumentación. • Posibilidades de sustitución de equipos Económico • Precios actuales y posibles cambios de los precios de los energéticos. • Costos energéticos y su impacto en costos totales. • Estimación económicade desperdicios. • Consumos específicos de energía. • Elasticidad producto del consumo de energía. • Evaluación económica de medidas da ahorro. • Relación beneficio-costo de medidas para eliminar desperdicios. • Precio de energía eléctrica comprada ($/kW.h). Energéticos • Formas y fuentes de energía utilizadas. • Posibilidades de sustitución de energéticos. • Volúmenes consumidos. • Estructura del consumo. • Balance en materia y energía. • Diagramas unifilares. • Posibilidad de autogeneración y cogeneración.

Actividades Para determinar la eficiencia con la que es utilizada la energía, se requiere realizar diversas actividades, entre las que se pueden mencionar: • Medir los distintos flujos energéticos. • Registrar las condiciones de operación de equipos, instalaciones y procesos. • Efectuar balances de materia y energía. • Calcular índices energéticos o de productividad, energéticos reales, y actualizar los de diseño. • Determinar potenciales de ahorro. • Darle seguimiento al Programa mediante la aplicación de listas de verificación de oportunidades de conservación y ahorro de energía. La inclusión de los balances tiene como finalidad contar con un método sistematico y oportuno de detección de pérdidas y desperdicios de energía.


DIAGNÓSTICOS DE PRIMER GRADO Mediante los diagnósticos energéticos de primer grado se detectan medidas de ahorro cuya aplicación es inmediata y con inversiones marginales. Consiste en la inspección visual del estado de conservación de las instalaciones, en el analisis de los registros de operación y mantenimiento que rutinariamente se llevan en cada instalación; así como, el analisis de información estadística de consumos y pagos por concepto de energía eléctrica ycombustibles. Al realizar este tipo de diagnóstico se deben Político • Tarifas eléctricas. • Políticas de precios de los energéticos. • Políticas de comercialización de energéticos. • Programa nacional de energéticos • Legislación en materia de autogeneración y cogeneración.
B) INFORMACIÓN REQUERIDA PARA EL DIAGNÓSTICO

considerar los detalles detectados visualmente y que se consideren como desperdicios de energía, tales como falta de aislamiento o purgas; asimismo se deben detectar y cuantificar los costos y posibles ahorros producto de la administración de la demanda de energía eléctrica y corrección del factor de potencia. Cabe recalcar que en este tipo de estudios no se pretende efectuar un analisis exhaustivo del uso e la energía, sino precisar medidas de aplicación inmediata. • • • Serie de consumo histórico de energía. Información sobre fuentes alternas de energía. Planos unifilares actualizados.

Economía • Serie estadística de producción. • Serie estadística de ventas. • Costos de producción. Política • Catalago de precio de productos elaborados por PEMEX. • Tarifas eléctricas. • Normalización del consumo de electricidad. • Relación reservas-producción de hidrocarburos. • Disposición de fuentes energéticas no provenientes de los hidrocarburos.

Operativa • Manuales de operación de equipos consumidores de energía. • Manuales de operación de equipos generadores de energía. • Reportes periódicos de mantenimiento. Energética • Balances de materia y energía.


DIAGNÓSTICOS DE SEGUNDO GRADO Comprende la evaluación de la eficiencia energética en areas y equipos intensivos en su uso, como son los motores eléctricos y los equipos que éstos accionan, “así” como aquellos para comprensión y bombeo,los que integran el area de servicios auxiliares entre otros. La aplicación de este tipo de diagnósticos requiere de un analisis detallado de los registros históricos de las condiciones de operación de los equipos, lo que incluye la información sobre volúmenes manejados o procesados y consumos específicos de energía. La información obtenida directamente en campo se compara con la de diseño, con objeto de obtener las variaciones de eficiencia. El primer paso, es detectar las desviaciones entre las condiciones de operación actuales con las del diseño, para así, jerarquizar el orden de analisis de cada equipo proceso. El paso siguiente es conocer el flujo de energía, servicio o producto perdido por el equipo en estudios. Los balances de materia y energía, los planos unifilares, actualizados, así como la disposición de los índices energéticos reales y de diseño complementan el diagnóstico, ya que permiten establecer claramente la distribución de la energía en las instalaciones, las pérdidas y desperdicios globales y así determinar la eficiencia con la que es utilizada la energía. Finalmente, se debe evaluar, desde el punto de vista económico, las medidas que se recomienden llevar a cabo, tomando en consideración que se deben pagar con los ahorros que se tengan y en ningún momento deben poner en riesgo la liquidez de la empresa.

DIAGNÓSTICOS DE TERCER GRADO Consiste en un analisis exhaustivo de las condiciones de operación y las bases de diseño de una instalación, mediante el uso de equipo especializado de medición y control. Debe realizarse con la participación de especialistas de cada area, auxiliados por el personal de ingeniería. En estos diagnósticos, es común el uso de técnicas de simulación deprocesos, con la finalidad de estudiar diferentes esquemas de interrelación de equipos y procesos. Ademas de que facilitan la evaluación de los efectos de cambio de condiciones de operación y modificaciones del consumo específico de energía, por lo que se requiere información completa de los flujos de materiales, combustibles, energía eléctrica, así como de las variables de presión, temperatura y las propiedades de las diferentes sustancias o corrientes. Las recomendaciones derivadas de estos diagnósticos generalmente son de aplicación a mediano plazo e implican modificaciones a los equipos, procesos e incluso de las tecnologías utilizadas. Ademas, debido a que las inversiones de estos diagnósticos son altas, la evaluación económica debe ser rigurosa, en cuanto al período de recuperación de la inversión.


INSTRUMENTOS PARA LAS MEDICIONES DE CAMPO Algunos de los instrumentos portatiles requeridos para la realización de diagnósticos energéticos de segundo y tercer grado, son los siguientes: 1) Medidores de velocidad de flujo en tuberías y equipo. 2) Radiómetros ópticos 3) Pirómetro digital 4) Kilowatthorímetro 5) Factoripotenciómetro 6) Analizadores de redes 7) Tacómetros 8) Medidores de velocidad de aire 9) Termómetros

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Motores y bombas Sistemas eléctricos Turbinas Compresores Sistemas de refrigeración

Area de oficinas
• • • Iluminación Acondicionamiento ambiental Aparatos eléctricos

Vehículos automotrices • • Operación Mantenimiento

B) EVALUACIÓN ECONÓMICA DE MEDIDAS Relación beneficio-costo • • Costos involucrados en las medidas aplicadas. Balance económico de los ahorros logrados.

Método de evaluación económica 10) Luxómetros • • • • • Período de recuperaciónRentabilidad media Valor presente Tasa interna de rentabilidad Analisis de sensibilidad

A) AREAS DE APLICACIÓN

Area industrial
•

Calderas y hornos


EJEMPLO DE UN BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA

BALANCES EN LA REFINACIÓN DE ACEITE BALANCE DE MATERIA Aceite crudo Sosa Caústica Agua Vapor Calentamiento Vapor del “vacío” TOTAL BALANCE ENERGETICO Aceite crudo Vapor de calentamiento Vacío ENTRADA M.L.BS. 20 000 500 4 000 2 000 175 26 675 ENTRADA MM BTU 300 2 327 204 Aceite refinado “Borras” Agua de lavado Vapor flash Condensado Vapor a la Atmósfera Pérdidas por convección

(1) SALIDA M.L.BS. 19 000 1 500 4 000 340 1 660 175 26 675 SALIDA M BTU 1 380 74 391 379 233 204 170 2 831

Aceite refinado “Borras” Agua de lavado Vapor flash Condensado Vapor a la atmósfera

TOTAL

2 831

1/ Producción base: 20,000 M lbs. de aceite crudo.

ORGANIZACIÓN DEL PROGRAMA Uno de los aspectos que se deben solucionar inicialmente es el de elegir el tipo de organización que permita la incorporación de la administración de la energía en la empresa, ya sea con la creación de un area específica de trabajo, mediante la formación de un comité o a través de la contratación de un grupo staff.

A) CONTRATAR A UN GRUPO ASESOR EN AHORRO DE ENERGÍA • • • • Diseña programas integrales de conservación y ahorro de energía. Realiza auditorías energética. Sugiere medidas de conservación y ahorro de energía. Imparte capacitación.


STAFF Ahorro de energía Director de Planta

Departamento de Producción

Departamento de Mantenimiento Departamento de Fuerza •

Algunas de las principales ventajas, son las siguientes: • • • • No requiere un cambio en la estructura de la empresa. Los analisis son mas objetivos. Al ser un grupoexterno se puede acordar pagarles por sus servicios en función y como proporción de los ahorros logrados. Se cuenta con un grupo de especialistas lo cual de alguna manera garantiza el éxito del programa.

En ocasiones es difícil obtener suficiente apoyo de las areas involucradas.

B) FORMAR COMITES DE AHORRO DE ENERGÍA
• • • •

Por su parte, las principales desventajas son: • Es difícil deslindar responsabilidades en caso de no cumplir con los objetivos.

Estan formados por personal de todas las areas involucradas en el programa. Puede ser temporal o permanente. De acuerdo a sus funciones puede ser consultivo, decisorio o ejecutivo. Sus funciones son las de promover, asistir técnicamente, seguir, controlar y comunicar todo lo referente al programa energético.

Comité de Conservación y Ahorro de Energía. Departamento de Producción Director de Planta Departamento de Mantenimiento Departamento de Fuerza • Las ventajas mas importantes son las siguientes: • • Se involucra a las areas mas representativas en la instrumentación y ejecución del programa. • •

Se cuenta con un apoyo directo de las areas que manejan energía o procuran el mejor uso de la misma. Se facilita la comunicación. Se agiliza la aplicación del programa.


En cuanto a las desventajas se pueden mencionar las siguientes: • • • Se dificulta el establecimiento de responsabilidades, en caso de no cumplirse con los objetivos del programa. No se cuenta con un especialista en energía que pueda resolver problemas no previstos. La actitud de los responsables de area que integran el comité no es totalmente

•

positiva, ya que se amplían sus funciones y responsabilidades. La respuesta ante situaciones no previstas es muy lenta.C) NOMBRAR A UN ADMINISTRADOR DE ENERGÍA • • • Coordina la aplicación del programa. Funge como enlace entre los niveles ejecutivos y los operativos. Es responsable de la aplicación de medidas y del logro de metas. Especialista de Proyecto Mecanico Especialista Técnico

Departamento de Ahorro de Energía

Especialista Combustible Especialista Eléctrico Especialista Proyectos Especiales y Motivación

Departamento de Mantenimiento Director de Planta Departamento de Producción

Especialista de la Rama Representante de Ahorro de Energía

Especialista de la Rama Representante de Ahorro de Energía

Departamento de Fuerza

Especialista de la Rama Representante de Ahorro de Energía •

La integración del administrador de energía presenta las ventajas siguientes: • Quedan perfectamente definidas las funciones y responsabilidades para la instrumentación y aplicación de un Programa de Ahorro de Energía. Se facilita el seguimiento del programa.

Es mas sencillo aplicar modificaciones inmediatas al programa. Se puede capacitar en forma intensiva al administrador de energía.

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•

En lo que se refiere a las desventajas estas son

• Se requiere hacer una evaluación económica para determinar la factibilidad de la creación de un area de administración de energía. • Pueden presentarse problemas de comunicación entre las areas involucradas en el consumo de energía. Se puede entorpecer la ejecución del programa, dependiendo de la posición jerarquica del administrador de energía. Se debe evitar adicionar funciones de administración de la energía al responsable de alguna area operativa o mantenimiento

ya que el programa puede perder su caracter prioritario.

SEGUIMIENTO Y CONTROL
a)Evaluación del avance del programa de acuerdo a las medidas de ahorro establecidas. b) Comparación del consumo de energía planeado mediante la aplicación del programa respecto al consumo real. c) Establecimiento de una estructura de revisión formal del programa. • • • Lista de verificación. Aplicación del sistema de contabilidad energética. Realización periódica de diagnósticos energéticos.

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LISTAS DE VERIFICACION DE MEDIDAS DE CONSERVACION Y AHORRO DE ENERGIA EN MOTORES ELECTRICOS
¿Se realizó el año pasado? (Si 1 Pto. No 0 Ptos.) PLANTA Y/O INSTALACION: _____ _______ ______ ______________ COORDINADOR DEL PROGRAMA: _____ _______ ______ _________ ELABORO: __________ ______ ____ ______________ FECHA: __________ ______ ____ _________________ MANTENIMIENTO OPERACIONALES 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. CORRECTIVO Y AJUSTES ¿Se esta realizando? (1 ó 0)

¿Se realizara en el presente año? (1 ó 0)

Balancear las fuentes de potencia trifasica a los motores. Revisar el alineamiento del motor con el equipo accionado. Revisar condiciones de alto o bajo voltaje con los motores, corregir en caso necesario. Lubricar el motor y las chumaceras de transmisión regularmente. Reemplazar las chumaceras gastadas. Verificar el sobrecalentamiento, el cual, puede indicar un problema funcional y carencia de ventilación adecuada. Revisar ruido y vibraciones excesivos. Determinar la causa y corregir de ser necesario. Inspeccionar las chumaceras y bandas de transmisión. Ajustar o reemplazar si es necesario. Mantener limpios los motores. Si tienen medidas adicionales de este tipo, anótelas a continuación y califíquelas de la misma forma.

Puntuación Total


D) DETERMINAR LOS PARAMETROS QUE PERMITAN ESTABLECER LAFUNCIONALIDAD DEL PROGRAMA • • • • Costos involucrados en la aplicación de medidas. Consumos energéticos históricos de la empresa. Consumos energéticos de empresas de la misma rama o que utilizan equipos similares. Consumos energéticos de empresas similares.

•

Lograr la actualización y otorgamiento de presupuestos para implementar el programa

2 Subprograma de capacitación Programa de cursos basicos: • Cursos orientados a la planeación, organización, desarrollo y aplicación de un programa energético. Cursos orientados a la planeación, organización y levantamiento de diagnósticos energéticos. Cursos enfocados al analisis energético de sistemas intensivos en consumo de energía. Cursos orientados a la optimización energética de procesos. Cursos para el analisis y revisión de nuevas tecnologías y/o fuentes alternas de energía. Cursos sobre administración de la energía y optimización del factor de potencia. Cursos para la optimización y ahorro de energía en motores eléctricos y en general para equipo electromotriz y de operación. Cursos a personal obrero. Cursos enfocados al analisis energético de areas intensivas en consumo de energía.

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E) REVISIÓN PERIÓDICA DEL AVANCE GLOBAL DEL PROGRAMA • • • Evaluación del logro de objetivos y metas. Principales resultados de la instrumentación del programa. Evaluación de las acciones establecidas para cada area funcional.

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SUBPROGRAMAS DE APOYO 1. Subprograma de difusión y concientización. Objetivos del subprograma: • Lograr cambios de actitud del personal hacia el uso eficiente de los energéticos. Lograr la participación personal. de todo el • • •

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Modificar los habitos operativos que provocan el derroche de energía.