aplicaciones productivas de la energía...

Aplicaciones Productivas

de la Energía Eléctrica

Industrial Technologies Program

Adolfo Escobar Ordoñez

adolfoescobar@itm.edu.co

Instituto Tecnológico Metropolitano – ITM

Medellín

Industrial Technologies

Program (ITP)

I. Introducción

• Mejorar la eficiencia energética industrial y el

desempeño ambiental.

• Hace parte de U.S. Department of Energy's Office

of Energy Efficiency and Renewable Energy.

• Asocia con la industria en un programa coordinado

de investigación y desarrollo, validación y difusión

de tecnologías de eficiencia energética.

Program (ITP)

I. Introducción

• Realizar I+D en nuevas tecnologías de energía

eficiente.

• Apoyar la comercialización de tecnologías

emergentes.

• Proporcionar a las plantas acceso a tecnologías

probadas, evaluaciones de energía, herramientas

software, y otros recursos.

• Promover la gestión de la energía y de los

combustibles en la industria.

Program (ITP)

I. Introducción

Uso eficiente de combustibles y energía:

• Reduce los costos de producción, conserva los

recursos limitados y aumenta la productividad.

• Reduce las emisiones de contaminantes.

• Reduce el uso de la energía como materia prima a

través de un mayor rendimiento (más productos por

la misma cantidad de energía).

• Reduce la dependencia al petróleo importado.

Program (ITP)

I. Introducción

Program (ITP)

I. Introducción

Barreras en el ahorro de energía:

Los fabricantes se enfrentan a tres retos principales

para lograr el aumento de la eficiencia en el uso de la

energía:

• Escasa conciencia del uso de la energía y las

oportunidades de ahorro.

• Presupuestos limitados.

• Competencia de otras prioridades empresariales.

Program (ITP)

I. Introducción

Herramientas para mejorar la eficiencia:

• Aumentar la eficiencia es una tarea de enormes

proporciones (complejidad y número de los

procesos utilizados en la industria).

• ITP desarrolla y difunde software para ayudar a las

plantas a identificar oportunidades de ahorro de

energía y mejorar su eficiencia energética.

• Herramientas basadas en modelos informáticos de

análisis de sistemas clave (motores, bombas, aire

comprimido, vapor y procesos de calor).

Program (ITP)

I. Introducción

Program (ITP)

I. Introducción

Razones por las que las empresas no las usan:

• Escaso conocimiento de las herramientas.

• Recursos limitados para la formación.

• Usuarios no controlan los presupuestos.

• Plantas carecen de personal y tiempo.

• Vacíos de las herramientas que dejan

oportunidades de ahorro sin manejar.

Quick Plant Energy Profiler

Program (ITP)

II. QPEP: Funciones

• Ayuda a mejorar la gestión de la energía en las

instalaciones industriales.

• Establece una base de cómo la energía se está

utilizando en la planta, identifica las mejores

oportunidades para ahorrar energía y dinero y

calcula las emisiones.

• Los resultados permiten centrarse en mejorar el

rendimiento energético de los principales sistemas

consumidores en la planta.

Program (ITP)

II. QPEP: Datos de entrada

• Promedio de la factura de servicios públicos

(energía).

• Información sobre la producción media.

• Sistemas de mayor uso de energía.

• Tarjetas de puntuación (opcional).

• Información sobre el uso promedio de la energía.

Program (ITP)

II. QPEP: Datos de entrada

http://www1.eere.energy.gov/industry/bestpractices/software.html

Program (ITP)

II. QPEP: Información básica

Program (ITP)

II. QPEP: Uso de electricidad

Program (ITP)

II. QPEP: Uso de combustibles

Program (ITP)

II. QPEP: Producción

Program (ITP)

II. QPEP: Procesos

Program (ITP)

II. QPEP: Uso de energía (Electricidad)

Program (ITP)

II. QPEP: Uso de energía (Combustibles)

Program (ITP)

II. QPEP: Oportunidades de ahorro

Program (ITP)

II. QPEP: Oportunidades de ahorro

Program (ITP)

II. QPEP: Datos de salida

• El uso de energía y costo por unidad de

producción.

• Energía anual adquirida.

• Potencial de ahorro de energía anual.

• Lista personalizada de los próximos pasos,

incluyendo la recomendación de herramientas de

software ITP para análisis de sistemas específicos.

Program (ITP)

II. QPEP: Información

Program (ITP)

II. QPEP: Energía disponible

Program (ITP)

II. QPEP: Consumo de energía

Program (ITP)

II. QPEP: Consumo de energía

Program (ITP)

II. QPEP: Ahorro potencial (Energía)

Program (ITP)

II. QPEP: Ahorro potencial (Energía)

Program (ITP)

II. QPEP: Ahorro potencial (Emisiones)

Ahorro potencial de CO2 de electricidad:

7776000 libras

Ahorro potencial de CO2 de combustible/vapor:

8980000 - 17442000 libras

Program (ITP)

II. QPEP: Pasos a seguir

• Pasos generales

• Proceso de calentamiento

• Instalaciones industriales

• Generación de vapor

• Bombas

• Ventiladores y secadores

• Aire comprimido

Program (ITP)

Air Master

III. Air Master: Funciones

• Analiza el uso de energía y las oportunidades de

ahorro en los sistemas de aire comprimido.

• Crea una línea base y compara con mejoras de

los sistemas.

• LogTool: ayuda a determinar la dinámica de

funcionamiento de un sistema comprimido.

Program (ITP)

III. Air Master: Datos de entrada

• Empresa / planta

• Tarifas de los servicios

• Sistemas de aire comprimido y uso de cada

sistema.

• Tipos de día de funcionamiento.

• Rendimiento del compresor y detalles de

operación

• Consumo de energía por hora o flujo de aire para

cada tipo de día y para cada compresor.

Program (ITP)

III. Air Master: Datos de salida

• Manejo de múltiples instalaciones y sistemas de

• Bases de datos de compresores de aire estándar.

• Simular operación de sistemas de aire

comprimido.

• Modelo de operación para varios compresores de

aire operando en forma simultánea.

• Calcular los costos eléctricos de operación.

• Evaluar el ahorro de energía.

Program (ITP)

Fan System Assessment Tool (FSAT)

IV. FSAT: Funciones

• Ayuda a cuantificar el uso de la energía y las

oportunidades de ahorro en sistemas de

ventilación industriales.

• Evaluar:

Funcionamiento de los sistemas de

ventilación.

Beneficio económico de las modificaciones

del sistema.

Opciones económicamente más viables.

Program (ITP)

IV. FSAT: Datos de entrada

• Las especificaciones del ventilador y del motor.

• Parámetros de operación.

• Sistema requerido de caudal y presión.

• Potencia del sistema en kW (o amperios o

voltios).

Program (ITP)

IV. FSAT: Datos de salida

• Calcula cuánta energía está utilizando el sistema

de ventilación.

• Determina que tan eficiente está operando el

sistema.

• Cuantifica los ahorros de actualizar el sistema.

Program (ITP)

Chilled Water System Analysis Tool (CWSAT)

VII. CWSAT: Funciones

• Permite evaluar cambios en el sistema de

refrigeración de agua (enfriadores, bombas,

torres, etc.) y calcular el ahorro de energía y

dinero obtenido mediante la aplicación de esos

cambios.

Program (ITP)

VII. CWSAT: Datos de entrada

• Datos del sistema.

• Tipo, tamaño y número de torres.

• Fuente y temperatura del aire o agua refrigerada.

• Tipos de bombas.

• Enfriador actual.

• Costos de energía.

• Horario de funcionamiento.

Program (ITP)

VII. CWSAT: Datos de salida

• Consumo de energía y costos operativos de los

enfriadores, las bombas y las torres, actuales y

propuestas.

• Resumen de los ahorros.

• Valores de consumo energético de los

enfriadores, las bombas y las torres bajo diversas

condiciones.

Program (ITP)

Pumping System Assessment Tool (PSAT)

VIII. PSAT: Funciones

• Evaluar la eficacia de las operaciones del sistema

de bombeo.

• Utiliza registros de Motor Master.

• Permite a los usuarios guardar y recuperar

archivos de registro y curvas del sistema para

compartir los análisis con otros usuarios.

Program (ITP)

VIII. PSAT: Datos de entrada

• Estilo de la bomba (caudal, cabeza, etc.).

• Número de etapas.

• Velocidad de la bomba y del motor.

• Datos de placa del motor.

• Ciclo de operación.

• Costos de la energía.

Program (ITP)

VIII. PSAT: Datos de salida

• Estimación de la eficiencia de la bomba y del

motor.

• Uso anual de energía y los costos de energía

para los equipos existentes y para equipos

óptimos.

• Potencial de ahorro de energía anual.

• Nota de optimización (equivalente a una

calificación).

Program (ITP)

Steam System Assessment Tool (SSAT)

IX. SSAT: Funciones

• Analizar el consumo de energía y oportunidades

de ahorro en los sistemas de vapor industriales.

• Realizar una auto-evaluación de los sistemas de

vapor.

• Desarrollar modelos aproximados de sistemas de

vapor reales.

• Calcular el espesor más económico de

aislamiento industrial para las condiciones de

funcionamiento.

Program (ITP)

IX. SSAT: Datos de entrada

• Datos generales: gastos de energía, horas

anuales de funcionamiento, costo del agua.

• Datos del sistema de generación de vapor para

las calderas.

• Datos del sistema de generación de vapor para

las turbinas de vapor.

• Uso final de vapor y sistemas condensados para

la cantidad de vapor utilizado por los procesos.

• Información de mantenimiento.

Program (ITP)

IX. SSAT: Datos de salida

• Costos operacionales para el combustible, la

electricidad y el agua.

• Emisiones.

• Costos del vapor.

Program (ITP)

Combined Heat and Power (CHP)

Application Tool

X. CHP: Funciones

• Evaluar la viabilidad de la utilización de turbinas

de gas para generar energía, y los gases de

escape de la turbina de para suministrar calor a

sistemas industriales.

• Analizar tres tipos de sistemas típicos:

Calentamiento de líquidos

Recuperación de calor de los gases de escape

Sistemas de ducto quemador.

Program (ITP)

X. CHP: Datos de entrada

• Información de la empresa.

• Aplicación y tipo de proceso de calentamiento.

• Datos del proceso como la entrada de calor,

oxígeno y temperatura de los gases de

combustión, y la temperatura del aire de

combustión.

• Costos y datos operativos.

Program (ITP)

X. CHP: Datos de salida

• Datos de energía para el horno / caldera.

• Datos de rendimiento de la turbina seleccionada.

• Datos del uso de la energía para el sistema de

cogeneración.

• Detalles de gastos para la aplicación.

• Período de recuperación basado en los datos de

costes previstos para el combustible, la

electricidad y los equipos utilizados.

Program (ITP)

Process Heating Assessment and

Survey Tool (PHAST)

XI. PHAST: Funciones

• Mejorar la eficiencia térmica de los equipos de

calentamiento.

• Evaluar los equipos de procesos de calentamiento

que consumen combustible, vapor o electricidad,

e identificar los equipos de alto consumo

energético.

• Realizar un balance de calor que identifica las

principales áreas de consumo de energía bajo

diferentes condiciones de funcionamiento.

Program (ITP)

XI. PHAST: Datos de entrada

• Información general de la planta.

• Fuentes de energía disponibles para la planta.

• Datos sobre el uso de energía para los hornos y

calderas.

• Energía utilizada por los equipos auxiliares

relacionados con el horno.

• Energía utilizada en distintas partes del horno

bajo diferentes condiciones de operación.

• Materiales de uso común para el material de

carga.

Program (ITP)

XI. PHAST: Datos de salida

• Rendimiento energético de los equipos en

diferentes condiciones de funcionamiento.

• Informe anual de uso de la energía de equipo del

proceso.

• Balance de calor detallado para los equipos

seleccionados.

• Métodos para ahorrar energía en cada área

donde la energía se usa o se desperdicia.

Program (ITP)

XI. PHAST: Ejemplo

Información de la planta

• Información general: Producto final, tipo de

industria, información de contacto y de moneda.

• Fuentes de energía: Fuentes de energía

disponibles para la planta (poder calorífico y

costos).

• Información del horno: Lista de todos los equipos

del proceso de calentamiento (hornos) de la

planta .

Program (ITP)

Motor Master

V. Motor Master: Funciones

• Seleccionar y gestionar la eficiencia del motor

para planificación.

• Identificar las medidas más eficaces para la

reparación o compra de un motor.

• Catálogo de más de 20.000 motores de inducción

de baja tensión.

Program (ITP)

V. Motor Master: Datos de entrada

• Información de la industria.

• Empresa de energía y tarifas.

• Horarios de operación de los procesos

relacionados.

• Información del motor (placa, perfil de

funcionamiento, el estado de carga y mediciones

de campo).

• Ciclo de vida (costos, financiamiento, uso de la

electricidad y costo y vida del proyecto).

Program (ITP)

V. Motor Master: Datos de salida

• Lista de más de 20.000 motores de 14

fabricantes.

• Análisis de reparar frente a reemplazar un motor.

• Datos para ayudar a optimizar los sistemas de

control.

• Información de compra del motor.

• Ahorro de energía y dinero.

• Reportes de reducción de emisión.

Program (ITP)

Motor Master International

VI. Motor Master Int.: Funciones

• Mismas de Motor Master + (más motores).

• Realizar análisis en diferentes monedas.

• Evaluar la pérdida de la eficiencia de un motor

rebobinado.

• Determinar la mejor opción para recambio.

• Calcular las reducciones anuales de gases de

efecto invernadero (motor NEMA Premium).

Program (ITP)

VI. Motor Master Int.: Datos de entrada

• Potencia deseada del motor (HP o kW)

• Velocidad de sincronismo.

• Tipo de carcasa.

• Tensión de servicio.

Program (ITP)

VI. Motor Master Int.: Datos de salida

• Análisis de compra de motores nuevos,

reemplazo de motores, reparación frente a

sustitución.

• Optimización de los sistemas de manejo

(eficiencia del motor, carga y factor de potencia,

etc.).

• La información de compra del motor (precios de

lista, períodos de garantía, modelo, peso, etc.).

• Ahorro de energía y dinero.

Program (ITP)

VI. Motor Master Int.

Program (ITP)

Seleccionador

base de datos

de motores

(NEMA o IEC, 50 o

60 Hz)

Seleccionador

de Idioma

Inglés – francés –

español

Program (ITP)

Conversión

monedas

Configuración

base de

• Conversión de monedas

Program (ITP)

• Opciones

Program (ITP)

• Seleccionador de motores

Determinar los ahorros de energía y de costos

de operación.

Análisis del ciclo de vida económico.

Optimización y Mejoramiento de Motores:

“Mejor Disponible”.

Informes.

Program (ITP)

Ingresar

características

motor a

consultar

Lista de

resultados

ordenados por

eficiencia

• Seleccionador de motores: Detalles (General)

Program (ITP)

• Seleccionador de motores: Detalles (Otros)

Program (ITP)

• Seleccionador de motores: Detalles (Funcionamiento)

Program (ITP)

• Análisis de ahorros del motor

Program (ITP)

Ingresar datos

motor base

Seleccionar

motor alternativo

Escenario

Rebobinado

Reemplazo de existente

Program (ITP)

Parámetros

Descuento distribuidor

Costo de motor

Costo de energía

Factor de Potencia (FP)

Cargo por FP

Horas de uso

Despliegue de

resultados

Program (ITP)

Consumo y

energía

Costo diferencial del

motor eficienteAhorros

Período de recuperación del capital

Program (ITP)

Revisa la base dedatos de motores

Propone un motorde alta eficienciaque presenta elmenor período derecuperaciónsimple

Despliegainformación de éstey de otros motores

Program (ITP)

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