eficiencia energética y ahorro de energía · 2015-04-08 · césar rivasplata cabanillas....

Eficiencia energética y ahorro de energía

César Rivasplata Cabanillas

EFICIENCIA ENERGÉTICA

Y AHORRO DE ENERGÍA

Primera edición

Enero, 2012

Lima - Perú

© César Rivasplata Cabanillas

PROYECTO LIBRO DIGITAL

PLD 0537

Editor: Víctor López Guzmán

http://www.guzlop-editoras.com/[email protected] [email protected] facebook.com/guzlopstertwitter.com/guzlopster428 4071 - 999 921 348Lima - Perú

PROYECTO LIBRO DIGITAL (PLD)

El proyecto libro digital propone que los apuntes de clases, las tesis y los avances en investigación (papers) de las profesoras y profesores de las universidades peruanas sean convertidos en libro digital y difundidos por internet en forma gratuita a través de nuestra página web. Los recursos económicos disponibles para este proyecto provienen de las utilidades nuestras por los trabajos de edición y publicación a terceros, por lo tanto, son limitados.

Un libro digital, también conocido como e-book, eBook, ecolibro o libro electrónico, es una versión electrónica de la digitalización y diagramación de un libro que originariamente es editado para ser impreso en papel y que puede encontrarse en internet o en CD-ROM. Por, lo tanto, no reemplaza al libro impreso.

Entre las ventajas del libro digital se tienen:• su accesibilidad (se puede leer en cualquier parte que tenga electricidad),• su difusión globalizada (mediante internet nos da una gran independencia geográfica),• su incorporación a la carrera tecnológica y la posibilidad de disminuir la brecha digital (inseparable de la competición por la influencia cultural),• su aprovechamiento a los cambios de hábitos de los estudiantes asociados al internet y a las redes sociales (siendo la oportunidad de difundir, de una forma diferente, el conocimiento),• su realización permitirá disminuir o anular la percepción de nuestras élites políticas frente a la supuesta incompetencia de nuestras profesoras y profesores de producir libros, ponencias y trabajos de investiga-ción de alta calidad en los contenidos, y, que su existencia no está circunscrita solo a las letras.

Algunos objetivos que esperamos alcanzar:• Que el estudiante, como usuario final, tenga el curso que está llevando desarrollado como un libro (con todas las características de un libro impreso) en formato digital.• Que las profesoras y profesores actualicen la información dada a los estudiantes, mejorando sus contenidos, aplicaciones y ejemplos; pudiendo evaluar sus aportes y coherencia en los cursos que dicta.• Que las profesoras y profesores, y estudiantes logren una familiaridad con el uso de estas nuevas tecnologías.• El libro digital bien elaborado, permitirá dar un buen nivel de conocimientos a las alumnas y alumnos de las universidades nacionales y, especialmente, a los del interior del país donde la calidad de la educación actualmente es muy deficiente tanto por la infraestructura física como por el personal docente.• E l pe r sona l docente jugará un r o l de tu to r, f ac i l i t ador y conductor de p r oyec tos

de investigación de las alumnas y alumnos tomando como base el libro digital y las direcciones electró-nicas recomendadas.• Que este proyecto ayude a las universidades nacionales en las acreditaciones internacionales y mejorar la sustentación de sus presupuestos anuales en el Congreso.

En el aspecto legal:• Las autoras o autores ceden sus derechos para esta edición digital, sin perder su autoría, permitiendo que su obra sea puesta en internet como descarga gratuita.• Las autoras o autores pueden hacer nuevas ediciones basadas o no en esta versión digital.

Lima - Perú, enero del 2011

“El conocimiento es útil solo si se difunde y aplica” Víctor López Guzmán Editor

Curso: Efeciencia energética y ahorro de energía

César Rivasplata Cabanillas

Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann Centro de Energías Renovables de Tacna

[email protected] 054-725982

GESTIÓN ENERGETICA

¿ Que es una gestión energética ?

?Puede definirse como el análisis, planificación y toma de decisiones con el fin de obtener la mayor eficiencia en el uso de la energía.

OBJETIVOS DE LA GESTIÓN ENERGÉTICA

Obtener ahorros de energía sin inversiones.

Lograr ahorros con inversiones rentables.

Optimizar el uso de las energías disponibles.

Reducir el consumo de energía sin disminuir la

producción, e incluso aumentar ésta.

En resumen:

OBTENER BENEFICIOS ECONÓMICOS PARA LAS

EMPRESAS.

USO EFICIENTE DE ENERGIA = MAYORES UTILIDADES

Otros costos82%

Utilidad8%

Energía10%

CON EFICIENCIA ENERGETICA:

Otros costos82%

Utilidad10%

Energía8%

SITUACION ACTUAL:

Un 20% de ahorro en costos energéticos, incrementa las UTILIDADES en 25% !!

OTROS BENEFICIOS

El aumento de las utilidades no es la única razón para ser eficientes.

• Mayor competitividad en el mercado.• Mejor posición para afrontar futuros incrementos del

costo y escasez de la energía.• Incremento de la productividad.• Mayor vida útil de equipos.• Reducción de la contaminación ambiental.

LA GESTIÓN ENERGÉTICA EN LAS EMPRESAS

Seguimiento constante de los ahorros y tecnologías.

Poca atención en el ahorro de energía.

La energía es un factor clave en las inversiones.

La energía no se incluye en las decisiones de inversión.

Coordinador energético dirige acciones.

Responsabilidad de la energía no delimitada.

Preocupación constante por la energía.

Poca preocupación por el consumo de energía.

CON GESTION ENERGETICASIN GESTION ENERGETICA

PROCESO DE LA GESTIÓN ENERGÉTICA

Tomar conciencia de ahorros

Compromiso de la gerencia

Creación de Comité de Energía

Realizar Auditoria Energética

Contabilidad Energética

sigue

continuación

Monitoreo de consumo de energía

Análisis de consumos

Establecer programa de ahorro y metas

Mejorar suministrode la energía

Implementar medidas :- Sin inversión- Baja inversión- Alta inversión

- Mentalización- Motivación- Capacitación

LA ESTRATEGIA

GESTION ENERGETICAESTRATEGIA PARA LOGRAR AHORROS

CompromisoConcienciaMotivaciónAutoridad

PERSONAL

5 %

SISTEMAS

5 %

TECNOLOGIA

10 %

US $

AHORROS

20%

++ =

MonitoreoObjetivos deeficienciaAhorrossostenidosOperacióneficiente

AuditoriasenergéticasInversionesen mejorasCambios entecnologías yprocesos

PROCESO DE LA GESTIÓN ENERGÉTICA

Tomar conciencia de ahorros

Compromiso de la gerencia

Creación de Comité de Energía

Realizar Auditoria Energética

Contabilidad Energética

sigue

CONTABILIDAD ENERGÉTICA


Es un estudio detallado de todas las formas de

energía usadas en la empresa, y de sus flujos en

cada componente vital de la misma.


IDENTIFICACIÓN DE LOS VECTORES

DE ENERGIA

• Electricidad

• Combustibles

• Agua

• Vapor

• Aire comprimido


INVENTARIO DE LA ENERGÍA

• Inventario de campo

•Auditoría de la facturación


INVENTARIO DE CAMPO• DATOS SOBRE EL CONSUMO POR ÁREAS /EQUIPOS:

- Tipo de equipo

- Capacidad instalada

- Porcentaje de utilización

- Horas de utilización

- Consumo mensual


AUDITORIA DE LA

FACTURACIÓN

• Datos de las facturas de los suministradores de

energia


Meses hp hfp hp hfp hp hfp Activa Reactiva FPkWh kWh kW kW kVarh kVarh kWh kVarh

ENERO 58273,8 309069,0 902,4 1125,6 2085,6 27329,4 367342,8 29415,0 0,997FEBRERO 78120,6 400922,4 890,4 1303,2 3037,8 44391,0 479043,0 47428,8 0,995MARZO 80788,2 419619,0 789,6 1252,8 3216,0 48908,4 500407,2 52124,4 0,995ABRIL 74923,2 397533,0 888,0 1288,8 3897,6 54716,4 472456,2 58614,0 0,992MAYO 74923,2 388056,6 964,8 1274,4 4958,4 39811,2 462979,8 44769,6 0,995JUNIO 107574,0 499738,8 1101,6 1464,0 10266,0 65879,4 607312,8 76145,4 0,992JULIO 88414,8 385901,4 967,2 1260,0 8103,0 49567,8 474316,2 57670,8 0,993AGOSTO 89578,8 415918,8 976,8 1372,8 2463,6 28162,2 505497,6 30625,8 0,998SEPTIEMBRE 103059,0 421578,0 991,2 1305,6 4861,2 34712,4 524637,0 39573,6 0,997OCTUBRE 79026,6 332232,0 1024,8 1029,6 3430,2 21249,0 411258,6 24679,2 0,998NOVIEMBRE 97439,4 407208,0 1048,8 1248,0 6395,4 46464,6 504647,4 52860,0 0,995DICIEMBRE 44842,2 204538,2 955,2 1188,0 1708,8 18939,0 249380,4 20647,8 0,997PROMEDIO 81413,7 381859,6 958,4 1259,4 4535,3 40010,9 463273,3 44546,2 0,995MAXIMO 107574,0 499738,8 1101,6 1464,0 10266,0 65879,4 607312,8 76145,4 0,998MINIMO 44842,2 204538,2 789,6 1029,6 1708,8 18939,0 249380,4 20647,8 0,992ANUAL 976963,8 4582315,2 54423,6 480130,8 5559279,0 534554,4

Energía Total

Estadistica de Facturación Eléctrica Mensual Periodo 2002

Energía Activa Demanda Energía Reactiva


050000

100000150000200000250000300000350000400000450000500000

Ener

gía

Act

iva

(kW

h)

ENER

O

FEB

RER

O

MA

RZO

AB

RIL

MA

YO

JUN

IO

JULI

O

AG

OST

O

SEPT

IEM

BR

E

OC

TUB

RE

NO

VIEM

BR

E

DIC

IEM

BR

E

Evolución de la Energía Activa en Horas Punta y Fuera de PuntaPeriodo año 2002

HFP HP


Evolución de la Demanda en Horas Punta y Fuera de PuntaPeriodo año 2002

500600700800900

100011001200130014001500

ENER

O

FEB

RER

O

MA

RZO

AB

RIL

MA

YO

JUN

IO

JULI

O

AG

OST

O

SEPT

IEM

BR

E

OC

TUB

RE

NO

VIEM

BR

E

DIC

IEM

BR

E

Dem

anda

(kW

)

Demanda HPDemanda HFP

Monitoreo de consumo de energía

continuación

Análisis de consumos

Establecer programa de ahorro y metas

Mejorar suministrode la energía

Implementar medidas :- Sin inversión- Baja inversión- Alta inversión

- Mentalización- Motivación- Capacitación

MONITOREO DE CONSUMO DE ENERGÍA

INTRODUCCIÓN

La empresa es un sistema coordinado de medios humanos y materiales, cuyos objetivos son producir bienes o servicios para obtener beneficios durante un período de tiempo determinado. En cualquier tipo de empresa, hay siempre un cierto volumen de energía que interviene en la producción de bienes y servicios.

Una categoría especial de empresas son aquellas definidas como “Industrias de Energía Intensiva”. Sin embargo, hoy en día los mayores costos de la energía, hacen de suma importancia para las empresas nacionales poner atención en este tema.

INTRODUCCIÓN

En tal sentido, la empresa debe organizar su “gestión energética” con una estructura adecuada para la gestión de la misma, y utilizar técnicas de contabilidad y administración energética, monitoreo y control de energéticos, motivación del personal, etc.

En el presente tema se desarrollará una técnica gerencial para el control de los costos energéticos que permite identificar potenciales de ahorro e implementar acciones orientadas a incrementar la eficiencia global de la empresa, con relativamente bajos costos de inversión. El monitoreo y control de energéticos debe permitir obtener las máximas ventajas económica, mediante dos funciones principales :

• El control “in situ” del uso de energía• El planeamiento del uso eficiente de la energía.

CICLO DE MONITOREO DE ENERGETICOS

➽ Medición

➽ Registro

➽ Procesamiento

➽ Análisis

➽ Reporte

➽ Interpretación

➽ Conclusiones

➽ Control.

PRINCIPALES ELEMENTOS DEL MONITOREO

• Medir y registrar los principales flujos de energía por CCE sobre un período especifico de tiempo .

• Relacionar el consumo de energía de cada CCE con una medida de salida para definir un estándar de consumo.

• Fijar metas (target) para reducir el consumo.

• Reportar variaciones en el consumo del CCE.

• Tomar acciones correctivas

CENTRO DE COSTO DE ENERGÍA - CCE

Es un área de la planta donde el uso de la energía es controlado.

Un CCE generalmente corresponde a un centro de control de costos existente, y puede ser una línea de producción, una casa de calderas, o un ítem específico de la planta.

CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN CCE

➽ El potencial de ahorros económicos justifica los costos de medidores a instalar.

➽ El consumo de energía puede ser medido.

➽ Es posible establecer la pertenencia de costos del CCE.

➽ La producción variable es identificada.

➽ Los costos del CCE puede integrarse a la estructura de reportes de la empresa.

MONITOREO Y FIJACIÓN DE METAS

SELECCIONAR ENERGETICOS DE MAYOR CONSUMO Y COSTO

DEFINIR ESTANDARES DE CONSUMOS ENERGETICOS

SELECCION DE CENTROS DE COSTOS DE ENERGIA

INSTALACION DE NUEVOS MEDIDORES O ADICIONALES

ESQUEMA OPERACIONAL

ESTABLECER METAS DE CONSUMOS ENERGETICOS

ANALISIS DE RESULTADOS

MONITOREO DE ENERGETICOS

RECOLECCION DE DATOS

INTERFACE

JUSTIFICACION DE INVERSION EN MEDIDORES

C = U x P x T /100C = U x P x T /100

donde :

C = máximo costo a invertir en medidores (US$) .U = costo anual en energéticos (US$) .P = potencial de ahorros (%) que podría generar la

data de medidoresT = período simple de recuperación aceptable

(años)

COLECCION DE DATOS

•• FRECUENCIA DE LA FRECUENCIA DE LA COLECCIÓN:COLECCIÓN:

•• Mensual

• Semanal

• Diario.

• Batch

COLECCIÓN DE DATOS

MECANISMOS DE LA COLECCIÓN:MECANISMOS DE LA COLECCIÓN:

•• Colección manual e ingreso manual de datos a la PC.

• Colección manual usando data loggerportátil con ingreso automático a la PC.

• Monitoreo remoto, con adquisición automática de datos.

VARIABLES DE PRODUCCIÓN

El conocimiento de estas variables es necesario para calcular estándares de consumo y fijar

metas

VARIABLES TIPICAS DE PRODUCCION VARIABLES TIPICAS DE PRODUCCION EN UNA INDUSTRIAEN UNA INDUSTRIA

Total producto acabadoTotal materia prima Horas de operación

INGRESO DE DATOS

•• ANALISIS DE DATOSANALISIS DE DATOS

Tipos de Análisis

- Rutinario- Investigación

Técnicas de Análisis

- Análisis de índices energéticos.

* Consumo específico de energía

- Análisis de regresión lineal

EVOLUCION DEL CONSUMO ESPECIFICO DE ENERGÍA AÑO

3000

3100

3200

3300

3400

35001 4 7 10 13 16 19 22 25 28

NUMERO DE SEMANA

kWh/

t sod

a

promedio

GRÁFICO CONSUMO vs PRODUCCIÓN

CONSUMO VERSUS PRODUCCION (12 meses)

y = 3.3302x - 148.7R2 = 0.7791

10,000

10,500

11,000

11,500

12,000

12,500

13,000

13,500

14,000

3300 3400 3500 3600 3700 3800 3900 4000 4100

Producción (tonelada)

Ene

rgía

elé

ctri

ca (M

Wh)

TIPO DE ECUACIONES ESTANDAR

TIPO 1 :TIPO 1 : E = a

TIPO 2 :TIPO 2 : E = a + b P

TIPO 3 :TIPO 3 : E = a + b P1 + c P2 + ...

TIPO 4 :TIPO 4 : E = b P a

E = 1 / a + b P

FACTOR DE CORRELACIÓN R2

Es un coeficiente que muestra en forma numérica si la tendencia de un grupo de datos es

cercano a la unidad

Si RR2 2 tiende a 1 significa que el ajuste de tiende a 1 significa que el ajuste de datos es lineal.datos es lineal.

CASO: PLANTA QUIMICA

CONSUMO DE ENERGIA VS. PRODUCCION AÑO 1998

��

��

��

��

��

�

y1 = 3.3302x - 148.7R2 = 0.7791

��

��

��

��

��

�

y2 = 4.0983x - 3454.8R2 = 0.9935

10,000

10,500

11,000

11,500

12,000

12,500

13,000

13,500

14,000

3300 3400 3500 3600 3700 3800 3900 4000 4100

Producción mensual (t de soda)

Ene

rgía

elé

ctri

ca (M

Wh)

estándar meta Lineal (estándar) Lineal (meta)

CONSUMO ESPECIFICOESTANDAR = 3291 kWh/tMETA = 3186 kWh/t

POTENCIAL DE AHORROUS$ 143 000 (2,7%)

BARRERAS PARA LA GESTIÓN ENERGÉTICA

Existen barreras típicas que pueden ser salvables:• Precios bajos de la energía (subsidiados).• Poca preocupación por el consumo de la energía.• Mayor prioridad a asuntos “más importantes” (p.ej. tener la

planta operando).• Falta de experiencia en gestión energética.• Falta de conocimiento real de la energía (patrones de

consumo, costos, potenciales de ahorro).• Limitado acceso a financiamiento.• Otras prioridades de inversión.• Apatía en las gerencias.

Incrementar la utilidad de la empresa por un “buen manejo de los energéticos”.

Mejorar la productividad y la competitividad de la planta.

Mejorar la eficiencia global de la planta.

Ahorrar tiempo y dinero.

Proporcionar información sistemática para el mantenimiento programado.

Mejorar las condiciones ambientales.

US $US $

BENEFICIOS

CONCLUSIONES

1. La gestión energética permite incrementar la eficiencia en el uso de la energía.

2. El uso eficiente de energía produce mayores utilidades para las empresas.

3. La gestión energética es una labor permanente que se justifica con los ahorros.

4. Una gestión energética eficaz requiere de la voluntad y compromiso de la gerencia y demás niveles.

5. La eficiencia energética se traduce en menores emisiones contaminantes al ambiente.

RECOMENDACIONES

1. Analizar la situación energética de la empresa en elcontexto actual y futuro económico y energético.

2. Analizar las barreras propias y proponer soluciones.

3. Tomar conciencia y comprometerse para mejorar la actual gestión energética de la empresa.

4. Realizar una auditoria energética inicial que permita diagnosticar la situación real de la empresa.

5. Considerar la asistencia de consultores energéticos especializados.

X Simposio Peruano de Energía Solar Seminario Internacional sobre Tecnologías Económicas para

la Descontaminación y Desinfección de Agua Cusco, 17 al 22 de noviembre de 2003

Seminario Internacional Energía Solar, Medio Ambiente y Desarrollo

Cusco, 26 - 27 de abril de 2004

Ministerio de Industria y Turismo

Municipalidad Provincial del Cusco

Ministerio de Energía y Minas

Asociación Peruana de Energía Solar

(APES)

Universidad Nacional San Antonio Abad del

Cusco

Editado por: Manfred Horn

Juan Rodriguez

Patricia Vega

Auspician Salir

Universidad Nacional de Ingeniería

eficiencia energética y ahorro de energía · 2015-04-08 · césar rivasplata cabanillas....

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