elementos de consumo energético

Elementos de consumo energético en la industria

Secretaría Nacional de Energía HERRAMIENTAS PARA UNA ENERGÍA EFICIENTE

Elementos de consumo energético en la industria y medidas de eficiencia

Panamá, noviembre 2015

Antonio Serra, PhD [email protected] MONDRAGON - ALECOP

Herramientas para una energía eficiente

mailto:[email protected]







OBJETIVOS DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EL SECTOR INDUSTRIAL Ahorro energético El ahorro energético implica no sólo la reducción del consumo, sino también la reducción de emisiones que afectan al medio ambiente. De todos los costos operativos, el energético es el más fácil de controlar, pero para su reducción es indispensable un control continuo, una gestión adecuada de la información y una asesoría energética efectiva. Mejora de la productividad Las mejoras en la productividad se centran en optimizar el rendimiento de los equipos y de los procesos, facilitando un correcto mantenimiento. Disponibilidad y fiabilidad La supervisión energética permite garantizar la continuidad del suministro, maximizar el tiempo operativo de su proceso productivo, y alcanzar los requerimientos de calidad y tiempos de respuesta. La reducción y el manejo del uso de la energía serán el enfoque continuo de aquellos que toman las decisiones en política. Los objetivos claves para las futuras políticas serán: • Limitar el consumo energético en todos los sectores. • Medir y monitorear el uso de la energía para establecer puntos de referencia y objetivos. • Promover fuentes energéticas y tecnologías alternativas. • Abrir mercados para promover «emissions trading» (sistema de canje con créditos de emisiones) y reducción de la demanda. Los edificios y la industria representan las oportunidades de ahorro más amplias y accesibles





CONSUMO ENERGÉTICO EN INDUSTRIA Y POTENCIAL DE AHORRO. Muchas instalaciones industriales ubicadas en países en desarrollo son nuevas e incluyen la tecnología más reciente, cuyas emisiones específicas son menores. Sin embargo, tanto en países industrializados como en desarrollo siguen existiendo numerosas instalaciones anticuadas y poco eficientes. Modernizar estas instalaciones puede traducirse en una reducción considerable de las emisiones. La AIE ha descrito una situación hipotética en virtud de la cual concluye que la eficiencia energética y un sector de generación eléctrica prácticamente libre de emisiones de CO2 representarían el 36% del ahorro obtenido, las energías renovables el 21% y la captura y almacenamiento de CO2 el 19%. El 24% restante estaría formado por la energía nuclear, el abandono de los combustibles fósiles y una generación energética eficiente.

Al contrario que otros métodos para reducir las emisiones de CO2, la eficiencia en el consumo no produce costes marginales



MOTORES ELÉCTRICOS



CONSUMO ENERGÉTICO EN INDUSTRIA Y POTENCIAL DE AHORRO. La eficiencia de un sistema de accionamiento dependerá de varios factores: • Dimensionamiento adecuado de los accionamientos • Eficiencia o rendimiento del motor • Control de velocidad del motor • Transmisión mecánica • Eficiencia mecánica de los equipos de carga (bombas, ventiladores, compresores...) • Diseño adecuado de las instalaciones • Calidad del suministro eléctrico • Prácticas de mantenimiento Actualmente existen diferentes leyes o acuerdos que exigen el cumplimiento de unos niveles mínimos de eficiencia.

CEMEP: European Committee of Manufacturers of Electrical Machines and Power Electronics NEMA: National Electrical Manufacturers Association



MOTORES ELÉCTRICOS La mayor parte de la energía eléctrica en la Industria se consume en accionamientos y actuadores eléctricos. En concreto, los motores eléctricos suponen aproximadamente el 65-70% del consumo energético de la Industria. Sistema con motor eléctrico = (convertidor +) motor (+ reductora)



MOTORES ELÉCTRICOS En la industria cerca del 42% de la energía eléctrica se "consume" en motores eléctricos trifásicos de inducción. Un motor eléctrico consume en su funcionamiento unas cien veces más de lo que costó su compra. Hay tres niveles de eficiencia que se clasifican como IE1, IE2, e IE3 según la IEC (International Electrotechnical Commission) o EFF3, EFF2 y EFF1 (según clasificación CEMEP). Un motor EFF1 reduce las pérdidas de energía hasta en un 40%, el mayor precio de compra se recupera a corto plazo, comparado con la vida útil del motor eléctrico. Por ejemplo, en Europa, La sustitución de todos los motores convencionales de clase EFF3 por motores EFF2 supondría el ahorro de hasta 6TWh al año, con un precio de la electricidad de 0,09 € por kWh, Europa ahorraría más de 540 millones de € al año



MOTORES ELÉCTRICOS Los EU MEPS (Minimum energy performance standards) para motores eléctricos fueron aprobados el 22 de julio de 2009 por el Parlamento Europeo. Fijan niveles de eficiencia obligatorios para motores eléctricos introducidos en el mercado Europeo. Los EU MEPS cubren prácticamente la totalidad de motores trifásicos de inducción de 2, 4 y 6 polos de velocidad única con potencias comprendidas en el intervalo de 0,75 a 375 kW.

Motores incluidos: Tensión nominal hasta 1000V Una velocidad, trifásicos, a 50Hz 2, 4 y 6 polos Potencia nominal desde 0,75kW hasta 375kW Servicio S1 Motores excluidos: Diseñados para uso únicamente con convertidor de frecuencia Integrados en una máquina no siendo posible probarlos separadamente Con freno integrado Según directiva ATEX 94/9EC Diseñados para altitud superior a 4000m.a.s.l. Diseñados para rango de temperatura hsta -15ºC o bien por encima de +60ºC



MOTORES ELÉCTRICOS: EU MEPS (MINIMUM ENERGY PERFORMANCE STANDARDS) ENMIENDA DE LA REGULACIÓN, EU



MOTORES ELÉCTRICOS - MEPS



MOTORES ELÉCTRICOS – IEC INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION MEMBERS



MOTORES ELÉCTRICOS Clases de rendimiento EU MEPS e IEC, y clases de rendimiento CEMEP y US EpAct: comparativa

EU MEPS está basada en dos normas IEC (International Electrotechnical Commission). Requiere que el rendimiento de los motores sea medido usando los métodos especificados en la IEC/EN 60034-2-1: 2014, y usando las clases de rendimiento definidas en la IEC/EN 60034-30-1. La norma IEC 60034-30:2008 es más amplia que la EU MEPS, puesto que por ejemplo, también cubre motores para atmósferas explosivas y motores freno excluidos de EU MEPS. Además, la IEC 60034-30 también introduce el nivel IE4 / Super Premium Efficiency, un futuro nivel por encima de IE3.



IEC: CLASE DEL MOTOR



CLASIFICACIÓN EFICIENCIA MOTORES ELÉCTRICOS

Motor de inducción eléctrico trifásico, de velocidad única, de jaula de ardilla, de 50Hz o 50/60Hz, que: • Tenga de 2 a 6 polos • Se alimente a una tensión nominal de

hasta 1.000 V • Con una potencia nominal de entre

0,75kW y 375kW • Servicio en funcionamiento continuo



MEJORA DE LA CLASE DEL MOTOR

¿Que se ha modificado para obtener mejor eficiencia?

Nuevo sistema de perfil aerodinámico innovador y con pérdidas mecánicas y ruidos extremamente reducidos



EFICIENCIA DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS Un motor eficiente es aquel que transforma prácticamente toda la energía eléctrica que consume en energía mecánica útil. Durante su vida útil un motor eléctrico gasta en su funcionamiento cien veces más de lo que costó su compra. Si se adquieren motores de alta eficiencia se puede pagar mucho menos debido al menor coste de la energía consumida, ahorrando dinero y protegiendo el ambiente.



EFICIENCIA DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS EJEMPLOS: Como media, un motor EFF1 reduce las pérdidas de energía por encima del 40%. Esto significa que en el caso de muchas horas de utilización, por ejemplo 6000h/año, en un motor de 15kW, se podrán ahorrar más de 4MWh al año o más de 400€ de la factura de electricidad (considerando 0.10€/kWh). La mejor calidad de los materiales incrementa normalmente la vida útil del motor. El mayor precio de compra de un motor EFF1 se recupera en un corto plazo de tiempo, comparado con la vida útil del motor eléctrico. Un motor EFF2 reduce las pérdidas de energía hasta un 20%, lo que significa que en el caso de utilización de 2000h/año, un motor de 15kW, puede ahorrar 0,6MWh al año con un coste adicional mínimo. La clase EFF2 garantiza una eficiencia satisfactoria con un sobrecoste mínimo.



EFICIENCIA DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS Según sea la constitución del Rotor, se distinguen dos tipos de motores: • Rotor en cortocircuito o jaula de ardilla: El rotor está compuesto por un conjunto de barras conductoras de

cobre o de aluminio unidas en sus extremos por anillos. • Rotor bobinado: El rotor está compuesto por un devanado introducido en las ranuras, similar al del estator. • Motor síncrono: Es un tipo de motor de corriente trifásica. Su característica principal es la de girar a

velocidad constante e igual a la velocidad de sincronismo.

• Servomotor: Este tipo de motores se distinguen por la alta rapidez y precisión con la que se puede controlar su velocidad y posición. Presentan la particularidad de tener un diámetro de rotor mucho menor al del estator. Esta característica permite que tengan una baja inercia, la cual será fundamental para obtener las características de control antes mencionadas. Existen modelos que operan en corriente directa y modelos para corriente alterna.



EFICIENCIA DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS PÉRDIDAS Un motor tiene que emplearse siempre para la potencia de accionamiento para la que está diseñado, ya que si no, no trabajará en su punto de rendimiento óptimo. Las pérdidas de un motor pueden dividirse en: Pérdidas por efecto Joule en el estator (VCu1): Son las pérdidas originadas por la circulación de corrientes por los devanados estatóricos por Efecto Joule. Para el cálculo de estas pérdidas debe considerarse la configuración de los devanados. Pérdidas magnéticas (Vfe): Las pérdidas en el hierro se originan por dos causas: • Por la histéresis producida en los materiales magnéticos sometidos a remagnetización (total o parcial) bien

sea por variación del flujo o por rotación en un campo variable: Phis. • Por la aparición en el seno de la masa del acero de f.e.m.s. que dan origen a unas corrientes denominadas de

Foucault: Pf. Las pérdidas totales en el hierro son la suma de las citadas anteriormente: PH = Phis + Pf



EFICIENCIA DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS PERDIDAS Pérdidas por efecto Joule en el rotor VCu: Las pérdidas en el circuito de inducido están originadas por el paso de las corrientes por los devanados del inducido y por los elementos conectados en serie con el devanado de inducido (polos auxiliares, devanado de compensación, etc.). El cálculo de estas pérdidas se realiza después de conocer la configuración de los devanados. Pérdidas por ventilación (Vr ventilación): pérdidas mecánicas. Pérdidas por rozamiento (Vr rozamiento): pérdidas mecánicas. Pérdidas adicionales (Vad): Las pérdidas adicionales se producen como consecuencia de los procesos electromagnéticos secundarios de carácter no deseado pero inevitable y afectan tanto al cobre como al hierro y se manifiestan como: corrientes parásitas debidas a los campos de dispersión en los arrollamientos y en las piezas metálicas macizas, pérdidas superficiales en el hierro, pérdidas pulsantes en los dientes, etc. Pueden dividirse en dos tipos: • Pérdidas constantes o de vacío. • Pérdidas que dependen de la carga de la máquina. Para un motor de 18,5kW y 1500min-1, el porcentaje de distribución de pérdidas es el siguiente:



MOTORES ELÉCTRICOS. Mejor rendimiento gracias a mayor calidad y cantidad de las partes activas



EFICIENCIA DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS. MEJORAS ENERGÉTICAS .

Pérdidas por efecto Joule

en el estator:

Aumentar la cantidad de

cobre.

Mayor tamaño de ranura.

Disminuir la Cabeza de

bobina.

Pérdidas magnéticas:

Mejorar la calidad de la

chapa.

Disminuir el grosor de las

chapas.

Mejorar los procesos de fabricación.

Aumento del entrecierro.

Mejorar el factor de bobinado.

Pérdidas por efecto Joule en el rotor:

Aumentar la inducción en el

entrecierro.

Aumentar el tamaño de las

barras.

Aumentar la conductividad de las barras.

Pérdidas por ventilación:

Ventiladores más eficientes.

Pérdidas adicionales:

Corrientes transversales.

Corrientes circulares estator.

Pérdidas armónicas en el rotor en carga



MOTORES ELÉCTRICOS. MEJORAS PRÁCTICAS RECOMENDADAS Evitar el arranque y la operación simultánea de motores, sobre todo los de mediana y gran capacidad, para disminuir el valor máximo de la demanda. Evitar la operación en vacío de los motores. Verificar periódicamente la alineación del motor con la carga impulsada. Una alineación defectuosa puede incrementar las pérdidas por rozamiento y en caso extremo ocasionar daños mayores en el motor y en la carga. Corregir la caída de tensión en los alimentadores. Una tensión reducida en los terminales del motor, genera un incremento de la corriente, sobrecalentamiento y disminución de su eficiencia. Las normas permiten una caída de tensión del 5%. Para ello utiliza conductores correctamente dimensionados. Equilibrar la tensión de alimentación en los motores trifásicos de corriente alterna. El desequilibrio entre fases no debe exceder en ningún caso del 5%, pero mientras menor sea el desequilibrio, los motores operarán con mayor eficiencia.



MOTORES ELÉCTRICOS. MEJORAS PRÁCTICAS RECOMENDADAS Mantener bien ajustado y en óptimas condiciones el interruptor de arranque de los motores monofásicos de fase partida. El mal funcionamiento de este accesorio que se emplea para desconectar el devanado de arranque (y el condensador en los motores de arranque por condensador) provoca un sobrecalentamiento en los conductores ocasionando significativas pérdidas de energía y en caso extremo el fallo del motor. Utilizar arrancadores a tensión reducida en aquellos motores que realicen un número elevado de arranques. Con esto se evita un calentamiento excesivo en los conductores y se logra disminuir las pérdidas durante la aceleración. Sustituir en los motores de rotor devanado, los reguladores con resistencias para el control de la velocidad, por reguladores electrónicos más eficientes, porque las resistencias llegan a consumir hasta un 20% de la potencia que el motor toma de la red. Instalar equipos de control de la temperatura del aceite de lubricación de cojinetes de motores de gran capacidad a fin de minimizar las pérdidas por fricción y elevar la eficiencia. No se recomienda rebobinar los motores más de 2 veces, porque puede variar las características de diseño del motor, lo cual incrementaría las pérdidas de energía.



MOTORES ELÉCTRICOS. Los costes de explotación marcan la diferencia. La energía durante la vida del motor puede costar casi 100 veces el coste del motor



AIRE COMPRIMIDO



Aire comprimido. Los sistemas de aire comprimido representan hasta un 10% del consumo energético industrial



Aire comprimido. Ahorro de costes con aire comprimido: Costes de mayor a menor



INSTALACIÓN DE AIRE COMPRIMIDO Una instalación de aire comprimido consta de dos partes: • Central compresora: donde el aire se prepara convenientemente para su uso. • Red de distribución: que transporta el aire comprimido hasta el punto de consumo En la central compresora se realiza el tratamiento del aire para obtenerlo a una determinada presión y unos niveles determinados de limpieza y ausencia de humedad.

Central compresora: Está constituida por los siguientes componentes: •Compresor: incrementa la presión del aire. •Refrigerador‐separador: elimina el agua presente en el aire comprimido a la salida del compresor. •Depósito de regulación: almacena el aire comprimido para atender demandas puntas que excedan la capacidad del compresor. •Filtro: se eliminan las impurezas del aire, como el polvo y el aceite, mediante un filtrado adecuado. •Secador: seca el aire comprimido hasta un punto de rocío inferior a la temperatura ambiente antes de ser distribuido a la red.



Aire comprimido. Optimización de la instalación

REQUERIMIENTOS TECNOLOGÍA DE COMPRESIÓN

TECNOLOGÍA DEL MOTOR

ACCESORIOS PARA EL AHORRO

OPTIMIZACIÓN DE LA SALA DE

COMPRESORES

RECUPERACIÓN DE LA ENERGÍA



AIRE COMPRIMIDO. REQUERIMIENTOS

1. Calidad del Aire: • Suministro constante. • Partículas. • Humedad. • Aceite.

2. Cantidad de Aire: • Caudal, presión



AIRE COMPRIMIDO. REQUERIMIENTOS



TECNOLOGÍAS – TIPO DE COMPRESOR

CARACTERÍSTICAS TIPO DE COMPRESOR

Hasta 7,5 CV (10 – 15 bar). >15 bar en toda gama de potencias. Rango de 700 – 1500 rpm.

ALTERNATIVO – PISTÓN

Rango normal hasta 15 CV. Hasta 10 bar 1.500 rpm

PALETAS LUBRICADOS

Desde 3 hasta 800 CV Hasta 13 – 15 bar, mono-etapa. 1.500 – 6.000 rpm.

TORNILLO LUBRICADOS

Desde 50 hasta 800 CV Hasta 10 bar, doble-etapa. 12.000 – 20.000 rpm

TORNILLOS EXENTOS DE ACEITE

Desde 200 hasta 3.500 CV. Hasta 10bar, con tres etapas. 30.000-40.000 rpm.

CENTRÍFUGOS



VARIADORES DE VELOCIDAD Un equipo accionado mediante un variador de velocidad emplea generalmente menor energía que si dicho equipo fuera activado a una velocidad fija constante. Los ventiladores, bombas y compresores representan las aplicaciones más habituales. Por ejemplo, cuando una bomba es impulsada por un motor que opera a velocidad fija, el flujo producido puede ser mayor al necesario. Para ello, el flujo podría regularse mediante una válvula de control dejando estable la velocidad de la bomba, pero resulta mucho más eficiente regular dicho flujo controlando la velocidad del motor , en lugar de restringirlo por medio de la válvula, ya que el motor no consumirá una energía no aprovechada.

VV vs. MARCHA-PARO Menor consumo de energía: • Menores pérdidas de descarga, de

transición y menor presión de trabajo media.

• Se eliminan los picos de corriente de arranque

Mecánicamente: • Operación más suave. • Máquinas más silenciosas. • Menos ciclos de carga y descarga. Más estabilidad de la presión de red. Mayor estabilidad en el punto de rocío.



ACCESORIOS PARA AHORROS ENERGÉTICOS. SECADORES DE AIRE COMPRIMIDO.



ACCESORIOS PARA AHORROS ENERGÉTICOS. OPTIMIZACIÓN SALA DE COMPRESORES



AIRE COMPRIMIDO. OTRAS MEDIDAS DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Ahorro en la utilización: • Presión: un primer aspecto es comprobar si un determinado trabajo se puede realizar con menos presión,

ya que si se realiza un trabajo a una presión mayor • Sectorización: Sectorizar por presiones: dar a cada elemento la presión mínima de actuación

(reguladores) Sectorizar la fuga en momentos no productivos: corte del suministro de aire a una instalación cuando no está trabajando (electroválvulas)

• Monitorización: es la única manera de cuantificar la conveniencia o no de ciertas intervenciones, ya que

se puede conocer el consumo de aire por horas de producción, y de esta manera sí que se puede evaluar el grado de ahorro introducido.



FRÍO INDUSTRIAL



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE FRÍO INDUSTRIAL

Usos del frío industrial: • Cámaras de refrigeración y frigoríficos industriales. • Sistemas de climatización y aire acondicionado de las naves o edificios. • Agua subenfríada para procesos industriales, etc. Máquina frigorífica por compresión



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE FRÍO INDUSTRIAL Máquina frigorífica por compresión El ciclo frigorífico esta compuesto por cuatro fases fundamentales: - Compresión del fluido (12) - Condensación (23) - Expansión o laminación (34) - Evaporación (41)



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE FRÍO INDUSTRIAL Máquina frigorífica por compresión. Ciclo teórico Para que se produzca la evolución teórica del fluido, la máquina frigorífica deberá cumplir las siguientes condiciones: - La circulación del fluido frigorífico se realiza sin pérdidas de carga.

- La expansión es isoentrópica.

- El condensador es isoentrópico.

- La cesión y absorción del calor por parte del fluido frigorífico, se realiza de forma reversible, lo que

supone una diferencia de temperatura infinitamente pequeña entre el fluido y el medio a enfriar en el evaporador y el fluido y el medio a calentar en el condensador. Esta circunstancia requiere que las superficies de intercambio sean infinitamente grandes y, que los caudales de los fluidos exteriores sean, también, infinitamente grandes.

Sin embargo, el ciclo de la máquina frigorífica es irreversible ya que la expansión lo es. Para que el ciclo fuera reversible, la turbina tendría que ser isoentrópica. Por otro lado, hay que tener en cuenta que es imposible igualar las temperaturas de evaporación y condensación del fluido con las de los focos frío y caliente, respectivamente



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE FRÍO INDUSTRIAL Máquina frigorífica por compresión. Eficiencia del ciclo La eficiencia del ciclo se determina a través del COP (Coefficient of performance) como la relación entre el efecto útil del ciclo y el trabajo empleado para obtenerlo. Si el efecto deseado de la máquina frigorífica es enfriar un ambiente se hablará de máquina frigorífica. Sin embargo, si el efecto útil de la máquina es ceder calor al ambiente, es decir calentarlo, se tendrá una bomba de calor.



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE FRÍO INDUSTRIAL Máquina frigorífica por compresión. Limitaciones del ciclo Las limitaciones de los ciclos frigoríficos (o bombas de calor) pueden tenerse en cuenta para altas y bajas presiones.

Limitaciones de los ciclos para bajas

presiones:

La temperatura de evaporación no suele

exceder en aproximadamente 15 ºC

a la temperatura del ambiente que se quiere

refrigerar.

Se procura que la presión a esta baja

temperatura sea superior a la

atmosférica, de tal forma que a lo largo del

circuito del elemento refrigerante, en caso de que exista alguna fisura

en cualquiera de los elementos, se produzca el escape del elemento y

no la entrada de aire.

Limitaciones de los ciclos para altas

presiones:

La temperatura del fluido refrigerante debe ser

superior a la del elemento refrigerador.

La fabricación de elementos que puedan

trabajar a altas presiones a la vez que conseguir un elemento compresor capaz de

obtener esta presión en su descarga.

Los fluidos frigoríficos pierden toda su

capacidad refrigerante a una temperatura

determinada, por lo que se evitará alcanzar esta

temperatura de sobrecalentamiento.



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE FRÍO INDUSTRIAL La máquina de absorción La máquina de absorción es un equipo que permite traspasar energía de una fuente a baja temperatura a otra fuente a alta temperatura con un pequeño consumo de energía adicional. La energía aportada es térmica. Su funcionamiento se basa en la capacidad de determinadas sustancias para absorber un fluido refrigerante. La sección del evaporador contiene el refrigerante, agua. El refrigerante obtiene calor de una fuente térmica como el agua caliente de refrigeración o un colector solar. Debido a la baja presión mantenida en el evaporador, rápidamente alcanza la temperatura de saturación y se evapora. El resto del ciclo está destinado a la recuperación de este refrigerante. La afinidad del LiBr (bromuro de litio) por el agua provoca la absorción del vapor refrigerante por la solución concentrada de LiBr en la sección del absorbedor. Esta solución, ahora diluida, se bombea al generador, donde se utiliza vapor o agua caliente para liberar el agua de la solución en forma de vapor. Este vapor entra en el condensador y vuelve a convertirse en líquido, que retorna al evaporador para ser reutilizado. Mientras tanto, la solución concentrada que se quedó en el generador vuelve al absorbedor. El ciclo es continuo mientras la máquina siga en funcionamiento.



Fuentes de calor de una máquina de

absorción

Procesos industriales que producen vapor a alta, media o baja

presión o fluidos calientes.

Sistemas de cogeneración que suministran vapor

residual o agua caliente.

Vapor o agua caliente generados en los sistemas de recuperación de calor de gases de

extracción (chimeneas de gas,

descargas de turbinas o motores).

Hornos de secado, hornos de cocción

de pinturas, hornos de proceso,

instalaciones de tratamiento térmico y forjas que generan

fuentes de calor recuperables.

Sistemas de energía solar o cualquier

sistema que produzca agua

caliente a temperaturas

relativamente bajas (por encima de 80

ºC).

EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE FRÍO INDUSTRIAL LA MÁQUINA DE ABSORCIÓN Estas máquinas se emplean para las siguientes aplicaciones: • Agua fría para procesos de refrigeración. • Enfriamiento directo de líquido o vapor de proceso. • Aire acondicionado para confort en cualquier instalación en que exista suministro de vapor o agua caliente

(escuelas, edificios de oficinas, hospitales, etc.). • Aplicaciones en procesos que requieran simultáneamente refrigeración y calefacción en una gama pequeña

de temperaturas.



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE FRÍO INDUSTRIAL ANÁLISIS DE LAS CARGAS TÉRMICAS La carga térmica Q de una cámara de refrigeración comercial se descompone en las siguientes cargas parciales: • Qa: Carga de transmisión de calor por conducción a través de paredes, techo y piso de la cámara. • Qr: Carga de infiltración del aire exterior en la cámara. • Qp: Carga del producto a conservar en la cámara. • Qm: Carga miscelánea que comprende las cargas térmicas debidas a personas y a equipos eléctricos.



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE FRÍO INDUSTRIAL Medidas de ahorro y eficiencia: Máquinas frigoríficas (Área de compresores) • Sustitución de los compresores por otros de mejor rendimiento.

• Parcialización de cargas o carga variable.

• Centralización de equipos. Se mejora en eficiencia y en consumo, al disponer de simultaneidad de cargas.

• Instalar compresores multietapas, generando circuitos a diferentes presiones para abastecer demandas

frigoríficas a diferentes temperaturas.

• Recuperación de calor de refrigeración de los compresores, para abastecer demandas térmicas de baja temperatura (calefacción o agua caliente).

Máquinas frigoríficas (evaporador) • Adecuar la temperatura de evaporación a la más alta posible. Para tener una presión más alta y por tanto

menor consumo en el compresor.

• Dimensionamiento adecuado de evaporadores.

• Desescarche por fluido caliente, no eléctrico.

• Sobrecalentamiento del líquido. Intercambiador aspiración líquido.



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE FRÍO INDUSTRIAL Medidas de ahorro y eficiencia: Máquinas frigoríficas (condensador) • Adecuar la temperatura de condensación a la a la más baja posible. Para tener una presión más baja y por

tanto menor consumo en compresor.

• Dimensionamiento adecuado de condensadores.

• Aprovechamiento del calor de condensación para otros usos (climatización, generación de ACS, etc.).



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE FRÍO INDUSTRIAL Medidas de ahorro y eficiencia: Cámaras frigoríficas • Mejora de Aislamiento del recinto frigorífico.

• Instalar puertas de acceso automáticas y de apertura rápida.

• Creación de una antecámara acondicionada (para evitar la entrada a la cámara de aire sin tratar).

• Aprovechar la máxima capacidad con objeto de disminuir las superficies de pérdidas.

• Programar adecuadamente carga y descarga para no abrir las cámaras con frecuencia.

• Reducir al mínimo los elementos generadores de calor en el interior de la cámara. Instalar detectores de

presencia para el alumbrado.

• No introducir productos calientes.

• Utilizar recipientes bien aislados para el traslado de los productos congelados o refrigerados.

• Efectuar rápidamente los traslados entre cámara y transporte.

• Reducir la concentración de oxígeno en la conservación de vegetales para aumentar la temperatura de conservación.



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE FRÍO INDUSTRIAL Medidas de ahorro y eficiencia: Economizadores para el refrigerante • Intercambiadores aspiración-líquido

Teóricamente aumenta el rendimiento del ciclo frigorífico gracias al sobrecalentamiento que se produce. Permite apurar el grado de recalentamiento en el evaporador sin miedo a retornar líquido al compresor, ya que se evaporaría en el intercambiador. En realidad, con este sistema se obtiene una temperatura de descarga del compresor excesiva que es peligrosa para el aceite y para el compresor. El mayor volumen específico del vapor aspirado hace disminuir la potencia del compresor. • Subenfriamiento abierto del líquido

Consiste en evaporar una pequeña parte del líquido en el recipiente del líquido y a través de un restrictor es aspirado por el compresor en una etapa intermedia de presión. Mejora el rendimiento termodinámico sin aumentar el recalentamiento de la aspiración, ya que en la etapa intermedia se refrigera el vapor precomprimido, mejora el desplazamiento másico de la segunda etapa al reducir el volumen específico de la mezcla.



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE FRÍO INDUSTRIAL Medidas de ahorro y eficiencia: Economizadores para el refrigerante • Subenfriamiento cerrado del líquido

Es similar al caso anterior pero utilizando un evaporador (intercambiador cerrado) para enfriar el líquido previamente a su inyección. Es en todo similar al caso anterior, pero sin perder presión el líquido, siendo más indicado para expansión seca o con conducciones largas. - Desescarchado por gases calientes

Utilizado en general en grandes instalaciones de conservación de congelados, normalmente de potencia elevada, con múltiples evaporadores y en general con una central frigorífica común, puede compensar la complejidad de un desescarche por gases calientes frente a un ahorro de energía no desdeñable, sobre todo si puede reducir la potencia contratada.



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE FRÍO INDUSTRIAL Medidas de ahorro y eficiencia: • Economizadores para el aire

En el caso en el que se necesite ventilar un espacio ocupado por personas o productos almacenados, el aire nuevo reemplaza a un volumen igual extraído. Si existe una diferencia apreciable de temperaturas entre ambos flujos y el entrante debe acercarse previamente en temperatura al saliente, podemos pensar en recuperar el calor extraído por varios sistemas. • Baterías intercambiadoras

Dos baterías con agua (glicolada si existe riesgo de congelación) en circuito cerrado, pueden resolver la situación con un rendimiento cercano al 50% de forma sencilla, compacta y económica. Es ideal para canalizaciones muy separadas.



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE FRÍO INDUSTRIAL Medidas de ahorro y eficiencia: • Tubos evaporadores

Se trata de una batería partida horizontalmente, donde la parte superior infiere en el flujo de aire saliente y el inferior en el entrante (o viceversa). Los tubos estarían dispuestos verticalmente, contendrían un fluido refrigerante en un relleno capilar, que permitiría su condensación en la zona más fría y su evaporación en la más caliente. No están muy extendidos por su complejidad. • Intercambiador de placas

Cada placa separa el aire entrante del aire saliente intercambiando calor. Se puede conseguir un rendimiento del orden del 65% y es muy indicado para temperaturas extremas y ambientes agresivos por su construcción en aluminio o acero inoxidable. • Intercambiador de tambor

Se trata de un tambor cilíndrico y giratorio, dividido por múltiples tabiques radicales. Por un semicilindro circula el aire entrante y a contra corriente el saliente por la otra mitad. El calor cedido (a veces también la humedad) a los tabiques por un fluido, es tomado por el otro. Su rendimiento puede ser del 70%, pero su mantenimiento y volumen lo restringen a utilizaciones muy especiales.



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE FRÍO INDUSTRIAL Medidas de ahorro y eficiencia: Economizadores para el agua y líquidos • Intercambiadores de calor líquido-líquido

Es la utilización obvia para flujos de agua o líquidos utilizados en procesos generalmente dentro de la industria química y alimentaria. En la industria alimentaria son especialmente importantes los llamados “de placas” por su peculiar característica de ser accesibles para su limpieza por ambos circuitos. Actualmente están muy extendidos en otras utilizaciones por su carácter compacto y económico en los de gran serie. No obstante, donde no sea indispensable la limpieza mecánica por ambos circuitos, presentan indudables ventajas de mantenimiento y construcción los de tipo multitubular. • Intercambiadores de calor líquido-aire

Cuando un fluido es líquido y el otro gas, las baterías o tubos aleteados pueden ser la solución para realizar el intercambio deseado de calor. • Sustitución de los grupos de frío



SISTEMAS DE GENERACIÓN DE ENERGÍA TÉRMICA



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN SISTEMAS DE GENERACIÓN DE ENERGÍA TÉRMICA Combustión = reacción rápida de oxidación que tiene lugar entre el combustible y el oxigeno del aire y en la que se libera una gran cantidad de calor. Los combustibles están compuestos fundamentalmente por carbono, hidrógeno y azufre, junto con pequeñas trazas de otros elementos. Pueden estar en forma sólida, líquida o gaseosa, El aire, aparte del oxigeno, contiene cantidades importantes de nitrógeno (79%). El nitrógeno no tiene ningún papel activo en la combustión. Se dice que la combustión es completa cuando todos los productos resultantes de la reacción están en el máximo grado de oxidación posible. Cuando se aporta el oxigeno (o aire) en la cantidad estrictamente necesaria para la combustión completa del combustible, esta se denomina combustión estequiométrica. En la práctica, se trata de conseguir combustiones completas y para ello se aporta un exceso de aire para favorecer la reacción de combustión.



Balance de masa El balance de masa en equipos de generación de energía térmica, permite conocer los caudales y composición de los elementos de la reacción que tiene lugar en ellos. rendimientos. Además, servirá para el dimensionado de los equipos auxiliares, como son: Ventiladores, quemadores, chimeneas. También permitirá establecer un control sobre aquellos parámetros que afectan a la combustión. Balance de energía En aplicación del primer principio de la termodinámica, se establecen los balances de calor como la igualdad entre la suma de los calores entrantes, más los calores netos de la reacción, y la suma de los calores salientes, dentro de los límites de un generador de calor. La generación de energía térmica, a través de la combustión en calderas, hornos y secaderos, tiene asociadas una serie de pérdidas, tal y como se muestra en la siguiente figura, que son las siguientes: Pérdidas por inquemados, pérdidas por paredes y pérdidas en gases.

La potencia transferida a la carga, que será el calor a la salida menos el calor a la entrada, se denominará potencia útil del equipo.



Problemas básicos planteados en el interior de las calderas de vapor • Incrustaciones Las incrustaciones cristalinas y duras se forman directamente sobre la superficie de calefacción por cristalización de las sales en disolución saturadas presentes en el agua de la caldera. Están constituidas, esencialmente, por elementos cuya solubilidad decrece al aumentar la temperatura del agua y son, generalmente, carbonato cálcico, sulfato cálcico, hidróxido cálcico y magnésico, y ciertos silicatos de calcio, de magnesio y de aluminio, entre otros. Las incrustaciones son peligrosas porque su conductibidad térmica es pequeña. Estas incrustaciones afectan al rendimiento térmico de las calderas y producen un recalentamiento importante en el metal expuesto a la llama.

La acción de dispersantes, lavados químicos o las dilataciones y contracciones de una caldera pueden soltar las incrustaciones, por lo que deben ser eliminadas para prevenir su acumulación en el fondo del cuerpo de presión. En el caso de que estas incrustaciones no sean removidas, se corre el riesgo de embancar la caldera y obstruir las líneas de purga de fondo, con lo que el problema puede tornarse aún más grave.



Problemas básicos planteados en el interior de las calderas de vapor • Corrosiones

La corrosión es un proceso por el cual el metal en contacto con su medio ambiente tiende a cambiar desde forma pura de metal a otra más estable. El hierro, por ejemplo, es gradualmente disuelto por el agua y oxidado por el oxígeno que lleva en su seno, formándose productos de oxidación a base de óxidos de hierro. Este proceso ocurre rápidamente en los equipos de transferencia de calor, como son las calderas de vapor, ya que, en presencia de altas temperaturas, gases corrosivos y sólidos disueltos en el agua se estimulan los procesos de corrosión.

De los diversos tipos de corrosión que pueden plantearse, se consideran como fundamentales los siguientes: • Corrosión general. • Corrosión por oxígeno o pitting. • Corrosión cáustica. • Corrosión por anhídrido carbónico.



Problemas básicos planteados en el interior de las calderas de vapor • Arrastres El arrastre de condensado en una caldera tiene relación con el suministro de vapor húmedo (con gotas de agua). El suministro de vapor húmedo puede tener relación con deficiencias mecánicas y químicas. Las deficiencias mecánicas tienen relación con la operación con elevados niveles de agua, deficiencias de los separadores de gota, sobrecargas térmicas, variaciones bruscas en los consumos, etc. Por otro lado, las deficiencias químicas tienen relación con el tratamiento de agua de la caldera, específicamente con excesivos contenidos de alcalinidad, sólidos totales (disueltos y en suspensión) y sílice, que favorecen la formación de espuma.

El vapor que escapa de una caldera contiene siempre vesículas de agua que tienen tendencia a vaporizarse. Si el vapor llega húmedo al recalentador, es decir, si existe arrastre, el residuo sólido de la evaporización del agua de la caldera puede depositarse parcialmente en el mismo, observándose verdaderas incrustaciones ricas en sosa cáustica o en sales de sodio.



Problemas básicos planteados en el interior de las calderas de vapor • Depósitos

El agua que contiene la caldera tiene sólidos en suspensión que provienen del agua de alimentación o de los aditivos y procesos de eliminación de las incrustaciones que se decantan en el fondo de la caldera en forma de lodos. Al igual que ocurre con las incrustaciones, la conductividad térmica de estos compuestos precipitados es muy baja, lo que puede llevar al fallo de metal por sobrecalentamiento al no refrigerarse adecuadamente. Cuando la concentración de sólidos en suspensión es excesiva, la precipitación de lodos puede llevar al fallo de lectura de algunos componentes de control de la caldera, como pueden ser las sondas de nivel o de presión.



Soluciones a los problemas planteados en las calderas de vapor. Tratamiento y acondicionamiento del agua Para luchar contra los inconvenientes reseñados en los apartados anteriores, deben acometerse intervenciones en los distintos puntos del proceso, en concreto: 1. Tratar el agua de aportación para eliminar aquellos elementos químicos del agua que son perjudiciales.

2. Tratamiento interno del agua de caldera.

3. Tratamiento de los condensados que son conducidos de retorno a las calderas.

4. Control de las purgas para eliminar precipitados e iones en la caldera. 1. Tratamiento físico-químico del agua de aportación

Los diferentes tipos de tratamiento generalmente utilizados, en función de los resultados que se pretenden obtener sobre el agua de aportación son los siguientes: • clarificación. • desendurecimiento. • descarbonatación. • desmineralización. • desgasificación.



Soluciones a los problemas planteados en las calderas de vapor. Tratamiento y acondicionamiento del agua 2. Tratamiento interno del agua de caldera • inhibidores de incrustación y dispersantes • inhibidores de corrosión

3. Tratamiento de los condensados 4. Control de las purgas para eliminar precipitados e iones en la caldera. • Purgas de las calderas • Purga automática de fondo • Purga automática de superficie



SELECCIÓN DEL TIPO DE CALDERA Los parámetros principales que se han de tener en cuenta a la hora de seleccionar el tipo de caldera son los siguientes: • Potencia útil (para las calderas de agua caliente, agua sobrecalentada y fluido térmico) según el requerimiento térmico de la instalación a la cual van a alimentar. • Producción de vapor (para las calderas de vapor) según el consumo de vapor necesario en el proceso. • Presión de trabajo en continuo (para todos los tipos) de acuerdo con la presión necesaria en el consumidor más alejado del centro de producción. • Temperatura de trabajo en continuo, según el requerimiento constante de la instalación. • Reducción de las emisiones de NOX

• Pérdidas por radiación y convección



Eficiencia energética: recuperación del calor contenido en los gases de combustión (economizadores) Los principios físicos sobre la técnica de la recuperación del calor contenido en los productos de la combustión de las calderas se describen de una manera profunda en los manuales específicos sobre la materia. El aumento de la eficacia del grupo caldera-economizador se produce debido a dos factores: 1. Reducción de las pérdidas en la chimenea y recuperación de la energía sobre el calor latente. El uso de un intercambiador de gases/agua reduce notablemente la temperatura de salida de los gases de combustión desde 10 hasta 25 K respecto a la temperatura de retorno del agua de la calefacción. Por este motivo, para una de temperatura de retorno comprendida entre 30 y 70 ºC, se puede esperar un incremento del rendimiento Δη entre un 5% y un 5,8%. 2. Recuperación de energía térmica del calor latente de condensación. Dicha fase de adquisición del calor de los humos es efectiva cuando la temperatura del agua de retorno se sitúa por debajo del punto de condensación de los humos de combustión, la cual es de, aproximadamente, 57 ºC para los gases de gas natural. En el caso de valores de temperatura de retorno comprendidos entre los 50 y los 30 ºC, se puede esperar un incremento del rendimiento Δη entre un 4 y un 10%.



Eficiencia energética: recuperación de condensados En toda instalación de generadores de vapor es altamente recomendable el aprovechamiento del condensado (vapor que ha cambiado de estado a fase líquida) debido a su alto contenido energético y por tratarse de vapor obtenido de agua previamente tratada o acondicionado de acuerdo a la norma de características del agua de aporte. Con este aprovechamiento se evitará el tratamiento en continuo de agua bruta y el tener que calentar ésta desde la temperatura ambiente del agua de aporte a la temperatura de condensación. Para el aprovechamiento de los condensados la instalación ha de disponer de un recipiente donde se almacenen los condensados y el agua tratada necesaria por pérdidas. Si este depósito está a presión atmosférica se denomina depósito de condensados y si la presión en el interior del depósito es superior a la atmosférica (0,5 bar) se denomina depósito desgasificador.



Eficiencia energética. Aporte de aire Las técnicas de mejora de la eficiencia y ahorro de energía que actúan sobre el aporte de aire, son: • La modulación del quemador, sin escalones, reduce paradas y pérdidas de disponibilidad. • La variación de velocidad reduce la energía eléctrica consumida por el motor del quemador. • El control en continuo del exceso de oxígeno mejora el rendimiento de la combustión.



Eficiencia energética. Minimización de las pérdidas por paredes El espesor y mantenimiento en buen estado del refractario, son elementos esenciales del ahorro energético en los hornos, ya que su inadecuación puede llevar asociadas unas pérdidas térmicas por las paredes en torno a un 30-40% del poder calorífico aportado por el combustible. Aislar un horno con el refractario adecuado, puede mejorar la eficiencia térmica de los procesos de calentamiento hasta en un 50%, dependiendo del tipo de horno y las temperaturas, Algunas medidas para disminuir estas pérdidas consisten en instalar aislamiento en las paredes o aumentar su espesor.



EJEMPLO: Tabla resumen de medidas de Eficiencia energética.

Tecnología Descripción de la medida % Ahorro Periodo de amortización

Calderas Control de la combustión 3,2 10 meses

Calderas Minimización de purgas 0,73 9 meses

Calderas Recuperación de calor residual de

gases de salida

5,18 2 años

Hornos Control de la combustión 6 10 meses

Hornos Recuperación de calor residual de

gases de salida

8,4 < 2 años

Hornos Minimizar pérdidas por paredes 2,5 1 año

Secaderos Recuperación de calor residual de

gases de salida

21,4 1,9 años

Secaderos Minimizar pérdidas por paredes 2,0 1,1 años



SISTEMAS DE ILUMINACIÓN



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE ILUMINACIÓN Desde el punto de vista de las instalaciones de alumbrado, es necesario aprovechar al máximo la energía eléctrica que llega a través de la red de distribución, así como favorecer el aprovechamiento de la luz natural. Este aprovechamiento (máxima conversión de energía eléctrica en luz visible) ha de tener, sin embargo, la limitación de poder ser aprovechada para una aplicación determinada, es decir, deberá tener unas características de reproducción de color y temperatura de color acordes con la actividad a desarrollar en la estancia alumbrada. Mediante este aprovechamiento se pueden conseguir varios fines: • Ahorro económico: En facturación por consumo En contratación de potencia • Mejora medioambiental: Menor consumo de reservas energéticas Menor contaminación por residuos • Mejoras técnicas: Menor saturación de redes y centrales (implica mayor calidad de servicio) Menor necesidad

de ampliaciones y construcciones de centrales y redes.

En la iluminación industrial las necesidades son las siguientes: • ILUMINACIÓN HOMOGÉNEA • LUMINARIAS DE ALTO RENDIMIENTO • ALTO FACTOR DE MANTENIMIENTO • REQUERIMIENTOS LUMINOTÉCNICOS SEGÚN NORMATIVA • REGULACIÓN Y ESTABILIZACIÓN POTENCIA



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE ILUMINACIÓN Parámetros de control

El flujo luminoso describe la potencia luminosa total emitida por una fuente de luz. Fundamentalmente, se podría registrar esta potencia de radiación como energía dada en la unidad: vatio (W). Mediante la consideración de la sensibilidad espectral del ojo se obtiene la magnitud llamada lumen. Un flujo de radiación de 1W, entregado en la sensibilidad espectral máxima del ojo (fotoóptica, 555 nm), genera un flujo luminoso de 683 lm. El flujo luminoso Φ es un índice representativo de la potencia luminosa de una fuente de luz. Φ = lumen (lm)



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE ILUMINACIÓN Parámetros de control Eficacia luminosa La eficacia luminosa describe el grado de acción de un iluminante. Se expresa mediante la relación del flujo luminoso dado en lumen y la potencia empleada en vatios. El máximo valor teóricamente alcanzable con total conversión de la energía en luz visible sería 683 lm/W. Las eficacias luminosas reales varían según el medio de luz, pero siempre quedan muy por debajo de este valor ideal. Cantidad de luz Se denomina cantidad de luz el producto de tiempo por flujo luminoso dado; la cantidad de luz registra, por tanto, la energía lumínica dada en un espacio de tiempo. Por regla general, esta cantidad de luz se indica en klm·h.




Intensidad luminosa Una fuente luminosa puntual e ideal radia su flujo luminoso de manera uniforme en todas las direcciones del espacio, su intensidad luminosa es en todas direcciones la misma. En la práctica, no obstante, siempre se da una distribución espacial irregular del flujo luminoso, que en parte es condicionada por la disposición de los medios de luz y en parte originada por la conducción consciente de la luz. Por lo tanto, es conveniente indicar una medida para la distribución espacial del flujo luminoso, es decir, la intensidad luminosa de la luz. La candela como unidad de la intensidad luminosa es la única unidad base de la luminotecnia, de la cual se derivan todas las demás medidas luminotécnicas. La candela se definía originalmente por la intensidad luminosa de una vela normalizada, más tarde sirvió como norma el polvo de torio, que con la temperatura solidificaba el platino; desde 1979 se define la candela por una fuente radiante, que radia con una frecuencia de 540 . 1012 Hz 1/683 W por estereorradián.

La intensidad luminosa I es una medida para el flujo luminoso φ dada por ángulo W




Superficie de distribución de intensidad luminosa de una fuente de luz con radiación de rotación simétrica. Un corte en el nivel C por esta superficie de distribución de intensidad luminosa produce la curva de distribución de intensidad luminosa.

Superficie y curvas de distribución de intensidad luminosa (nivel C 0/180° y C 90/270°) de una luminaria con radiación simétrica de eje.




Iluminancia E como medida para el flujo luminoso que incide por unidad de superficie A.

Un lux es el flujo luminoso de un lumen uniformemente distribuido en un m2 de una superficie situada a un m de distancia de un punto de luz que emite en la perpendicular con una intensidad de una candela Cuanto mayor es el flujo luminoso que incide en una superficie mayor es su iluminancia, para un mismo valor del flujo luminoso, cuanto menor es la superficie mayor será el valor de la iluminancia




Valores recomendados de la iluminancia E para diferentes zonas de actividad, basándose en las recomendaciones de CIE.



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE ILUMINACIÓN Parámetros de control Factor de luz natural El punto de comienzo para el cálculo o predeterminación de un alumbrado con luz natural, es el factor de luz natural, también llamado factor de luz día, una medida de la iluminancia de luz natural interior en una posición dada, expresada como un porcentaje de las iluminancias exteriores. El factor de luz natural promedio D es definido como: Iluminancia interior media. Iluminancia exterior horizontal sin obstáculos.

El factor de luz natural en cualquier punto de un plano de trabajo es calculado en términos de la luz que procede directamente del cielo (componente del cielo), la luz reflejada procedente de superficies exteriores (componente reflejada exteriormente), y luz reflejada desde superficies existentes dentro del espacio (componente reflejada interiormente).

SC: direct component ERC: externally reflected component IRC:internally reflected component DF(P) = SC(P) + ERC(P) + IRC(P) Si se requiere una apariencia de iluminación con luz natural predominante, entonces D debe ser 5% o más si no hay alumbrado artificial suplementario, o 2% si hay previsto alumbrado suplementario



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE ILUMINACIÓN Parámetros de control: luminancia La luminancia, es la intensidad luminosa que refleja una superficie en una determinada dirección para una determinada unidad de área que se proyecta sobre el plano perpendicular a la dirección de observación de dicha superficie. La luminancia es una magnitud vectorial que se da en candela/m2 [Stilb] El valor de la luminancia para una misma superficie varia en función de la posición que ocupe el observador.

La luminancia puede ser: • Directa, cuando la luz procede de la fuente de luz. • Indirecta, cuando la luz es reflejada por una superficie. La luminancia produce sensación de claridad, cuando la luz es reflejada por los cuerpos. La mayor o menor claridad que tienen los objetos iluminados de un entorno depende de su luminancia. Entre un objeto y su entorno, la distinción visual se produce por la diferencia en los valores de la luminancia que tiene el entorno con respecto al objeto. La percepción de la luz es la percepción de las diferencias de los niveles de luminancias entre objetos y fondos



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE ILUMINACIÓN Parámetros de control. TEMPERATURA DE COLOR La apariencia en color viene determinada por su temperatura de color correlacionada. Se definen tres grados de apariencia según la tonalidad de la luz: luz fría para las que tienen un tono blanco azulado, luz neutra para las que dan luz blanca y luz cálida para las que tienen un tono blanco rojizo.

Temperatura de color correlacionada

Apariencia de color

TC > 5.000 K Fría

3.300 ≤ TC ≤ 5.000 K Intermedia

TC < 3.300 K Cálida



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE ILUMINACIÓN Parámetros de control. REPRODUCCIÓN CROMÁTICA El rendimiento en color de las lámparas es un medida de la calidad de reproducción de los colores. Se mide con el Índice de Rendimiento del Color (IRC o Ra) que compara la reproducción de una muestra normalizada de colores iluminada con una lámpara con la misma muestra iluminada con una fuente de luz de referencia. Mientras más alto sea este valor mejor será la reproducción del color, aunque a costa de sacrificar la eficiencia y consumo energéticos. La CIE ha propuesto un sistema de clasificación de las lámparas en cuatro grupos según el valor del IRC. Para la iluminación de puestos de trabajo existen normativas que regulan las exigencias mínimas a la reproducción cromática. La reproducción cromática de una fuente de luz depende de la composición del espectro de la lámpara. Un espectro continuado proporciona una reproducción cromática óptima, mientras que espectros de rayas o de banda empeoran por principio la reproducción cromática.



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE ILUMINACIÓN

Grupo IRC Apariencia Aplicaciones

1 IRC ≥ 85

Fría Industria textil, fábricas de pinturas, talleres de imprenta

Intermedia Escaparates, tiendas, hospitales

Cálida Hogares, hoteles, restaurantes

2 70 ≤ IRC < 85

Fría Oficinas, escuelas, grandes almacenes, industrias de precisión (en climas cálidos)

Intermedia

Oficinas, escuelas, grandes almacenes, industrias de precisión (en climas templados)

Cálida

Oficinas, escuelas, grandes almacenes, ambientes industriales críticos (en climas fríos)

3

IRC <70 y propiedades de rendimiento en color aceptables para uso en locales de trabajo

Interiores donde la discriminación cromática no es de gran importancia

S (especial) Lámparas con rendimiento en color fuera de lo normal Aplicaciones especiales



Tipos de lámparas eléctricas: Las lámparas incandescentes • Lámparas no halógena • Lámparas halógenas Lámparas de descarga • Lámparas de vapor de mercurio

a baja presión: • Lámparas de vapor de mercurio

a alta presión: • Lámparas de vapor de sodio: LEDs

EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE ILUMINACIÓN



USO DE EQUIPOS AUXILIARES EN ILUMINACIÓN EFICIENTE BALASTOS: Limitan y estabilizan la corriente a los valores óptimos requeridos por las lámparas. ARRANCADORES: Generan impulsos por sí mismos o en combinación con los balastos para asegurar el encendido de la lámpara. (En fluorescencia se llaman cebadores porque además precaldean los electrodos). CONDENSADORES: Reducen el consumo de energía reactiva corrigiendo el factor de potencia del conjunto balasto-lámpara.



USO DE EQUIPOS AUXILIARES EN ILUMINACIÓN EFICIENTE TRANSFORMADORES ELECTRÓNICOS EN HALÓGENOS DE MUY BAJA TENSIÓN • Son convertidores de frecuencia desde la tensión de red hasta 12V (generalmente). • • Ventajas sobre los trafos magnéticos: Volumen y peso reducidos.

• Pérdidas reducidas (60% menos).

• Bajo incremento de temperatura.

• Encendido gradual de las lámparas.

• Salida cortocircuitable. Inconvenientes respecto a trafos magnéticos: • No admiten valores superiores a 50-60 C de temperatura ambiente. PÉRDIDAS TOTALES EN EQUIPOS AUXILIARES Las pérdidas que se pueden tener oscilan entre los siguientes márgenes: 6,3-27,5%



USO DE EQUIPOS AUXILIARES EN ILUMINACIÓN EFICIENTE CRITERIOS BÁSICOS DE EFICIENCIA ENERGÉTICA • Compensación capacitiva correcta (0,9 ó más) del factor de potencia.

• Adecuar el balasto a la tensión de red para evitar consumos y calentamientos innecesarios.

• Evitar tensiones mantenidas en la línea que estén fuera de las indicadas por el fabricante.

• Evitar sobrecargas en el trafo de alimentación de alumbrado porque generaría 3º y 5º armónico que

provocarían calentamientos en la instalación.

• Reemplazar lámparas agotadas o rotas, ya que el arrancador sigue dando impulsos.

• Los balastos electrónicos deben tener circuito corrector de factor de potencia (PFC).

• En equipos de ahorro de energía con varios niveles de potencia, elegir la duración de cada nivel adecuadamente. Utilización de reguladores-estabilizadores en cabecera de línea que suministran tensión estabilizada y ahorran energía.

• Si hay cebadores electrónicos para fluorescencia, deben incorporar función de desactivación automática si la lámpara no enciende por agotamiento, evitando calentamiento del balasto y parpadeos molestos.



OTRAS MEDIDAS DE EFICIENCIA ENERGÉTICA CAMPANA INDUSTRIAL CON LAMPARA CFL Y BALASTO ELECTRÓNICO Solución idónea para naves y almacenes industriales con alturas entre 6 y 7mt. La campana de fluorescencia compacta sustituye A una lámpara de Halogenuro metálico de 250 W. Pero con la mitad de consumo. � LUMINARIAS DESCARGA BALASTO ELECTRÓNICO 250 W La sustitución del balasto electromagnético por uno PCE permite mejorar el rendimiento de la luminaria hasta un 20% manteniendo el flujo luminoso del punto de luz Formato de luminaria resistente, estanca y con una excelente dispersión de luz. �CAMPANA INDUSTRIAL CON LAMPARA CFL Y BALASTO ELECTRÓNICO Luminarias técnicas de alta gama para entornos especiales con condicionantes ambientales y técnicos que condicionan el cumplimiento de la normativa en iluminación. � APLICACIONES ESPECIALES. PANTALLA FLUORESCENCIA ALTA POTENCIA Salas de inspección visual, inspecciones de calidad o puestos para tareas técnicas requieren de soluciones que contemplen las especificaciones lumínicas �REGULADORES ESTABILIZADORES DE POTENCIA Instalados en la acometida eléctrica de las instalaciones y por medio de últimas tecnologías en electrónica de potencia, permiten regular y estabilizar la tensión de línea variando el flujo luminoso según las necesidades del entorno. El sistema cuenta también con opciones de temporizado automático y configuración según tipo de fuente de luz. Se pueden conseguir ahorros de consumo de hasta el 40% y aumentar el ciclo de vida de la lámpara hasta un 50%



Eficiencia energética en iluminación – bajo coste • Aprovechamiento máximo de la luz natural.

• Estudio de colocación de claraboyas, shunts o exhutorios traslúcidos.

• Estudio luminotécnico para analizar la idoneidad de las lámparas y los periodos de retorno de su cambio.

• (Importante altura, mantenimiento, horas de uso, tipo de trabajo, etc.)

• Sustitución de balastos electromagnéticos por balastos electrónicos (ahorros de hasta el 20 % del consumo y

muchas otras ventajas)

• Gestión inteligente de la iluminación, mediante automatización centralizada.

• Instalación de otros sistemas de regulación y control (interruptores temporizados, sensores de presencia, crespusculares, etc.).

• Adecuado mantenimiento y limpieza de las luminarias.



INSTALACIÓN ELÉCTRICA



Medidas de ahorro y eficiencia en instalaciones industriales: análisis de la contribución de cada elemento constitutivo de la instalación eléctrica a la mejora de la eficiencia energética de la misma

Contadores Una de las funcionalidades que ofrecen estos contadores es la posibilidad de discriminar el consumo de electricidad por franjas horarias, lo que permitirá desplazar el uso de cargas a horas en las que la energía sea más barata, que suelen ser generalmente las de la noche, suavizando los picos y los valles de las gráficas de la demanda eléctrica, y promoviendo un consumo eficiente. Una menor sobrecarga de las líneas en las horas punta lograría reducir las pérdidas en transporte y distribución, con el consiguiente ahorro energético. Los sistemas de telegestión permiten disponer de información relevante como, por ejemplo, consumo eléctrico, el periodo tarifario en curso, la potencia contratada o la potencia máxima demandada etc. Los contadores electrónicos inteligentes incorporarán funcionalidades adicionales como la gestión de la demanda o la gestión de redes y suministros eléctricos.



Sistemas de medida y gestión de energía Analizadores de redes. Estos aparatos posibilitan la medición de variables eléctricas como armónicos, corrientes de fuga, potencias, energías, etc., en los ámbitos terciario e industrial, con lo que se obtiene la información necesaria para la realización de estudios de consumo de energía eléctrica. Estos equipos permiten tanto la gestión técnica energética de la red, como de los costes energéticos de explotación. Analizadores de calidad del suministro eléctrico. Son equipos de medida de eventos habidos en la red eléctrica, tales como sobretensiones, huecos e interrupciones. Estos aparatos se utilizan en ámbitos terciarios e industriales. Contadores parciales o de medidas secundarias. Son equipos de medida de los consumos de energía activa y/o reactiva. Realizan las mediciones del consumo diferenciándolo por cargas (climatización, máquinas, iluminación, etc.), lo cual permite identificar las causas de un posible consumo excesivo. El hecho de que el usuario pueda visualizar permanentemente cuánto consume contribuye a que se haga un uso más eficiente de la energía.



Sistemas de medida y gestión de energía Otros dispositivos necesarios para la medida son: • Transformadores de corriente de medida. • Transformadores toroidales para protección diferencial. • Buses de comunicación. • Pasarelas de comunicación. • Software de gestión de energía. Cuadros de mando y protección En lo que respecta a los cuadros de mando y protección, la eficiencia energética depende de la correcta selección e instalación de los dispositivos de protección, control, monitorización y seccionamiento que se van a instalar, y la de la envolvente (caja o armario) que los contiene. El correcto dimensionado de la envolvente del cuadro de mando y protección o del conjunto de aparamenta de baja tensión minimiza las pérdidas por efecto Joule, mejorando así la eficiencia energética de la instalación. Las pérdidas de potencia por efecto Joule se calculan como P = I2 · R, donde I es la corriente de servicio y R la resistencia de cada conductor a la temperatura de servicio. En determinados casos, el uso de ventilación forzada puede ser una solución adecuada para mejorar aún más la eficiencia energética del cuadro de protección. Otro aspecto fundamental es realizar una correcta selección e instalación según las instrucciones del fabricante.



Dispositivos de protección, control, monitorización y seccionamiento En relación a los distintos dispositivos que conforman el cuadro de mando y protección, la correcta elección e instalación de los mismos de acuerdo a las reglas de instalación y a las normas de producto permite mejorar la eficiencia energética de la instalación. La instalación de los dispositivos en posición vertical mejora la disipación del calor. No obstante, existen dispositivos diseñados para ser instalados en posición horizontal, por lo que en cualquier caso se deben consultar las instrucciones del fabricante. Otro de los puntos a los que hay que prestar una especial atención, a fin de minimizar las pérdidas de energía en forma de calor de la instalación, son las conexiones entre los conductores y los bornes de conexión de los distintos dispositivos que conforman el cuadro de mando y protección, ya que éstas pueden constituir puntos calientes en los que se concentran parte de las pérdidas de energía de la instalación. Para conseguir que una conexión eléctrica conlleve unas pérdidas de energía mínimas, ésta se debe efectuar de acuerdo con las instrucciones del fabricante, y además hay que realizar y mantener un par de apriete adecuado a las características de los elementos que se van a unir eléctricamente. Asimismo, para asegurar una continuidad de la eficiencia energética de la conexión es necesario tomar las medidas necesarias para evitar esfuerzos mecánicos, tales como tensiones o torsiones en los conductores, que conduzcan a un deterioro de la conductividad de la conexión



Dispositivos de protección Los diferenciales e interruptores automáticos que protegen la instalación deben tener una adecuada selectividad; esto significa que deben elegirse de manera que el fallo en un circuito comporte únicamente la desconexión del dispositivo de protección de dicho circuito, y no el de los situados aguas arriba. De esta manera se mantiene la continuidad del servicio en el resto de la instalación. Para garantizar la adecuada selectividad entre dispositivos de protección, se deben consultar las instrucciones del fabricante. Además, los siguientes dispositivos de protección mantienen la continuidad de servicio en la instalación, evitando así pérdidas económicas (por ejemplo, en el caso de cámaras frigoríficas) y permitiendo que se sigan alimentando equipos cuyo funcionamiento tiene un impacto directo sobre el ahorro energético, como son los sistemas de automatización y control. • Diferenciales e interruptores magnetotérmicos con rearme automático: Garantizan la máxima seguridad

y continuidad de servicio. Estos dispositivos abren el circuito cuando detectan un defecto (fuga a tierra y sobreintensidad respectivamente) y reconectan de forma automática y controlada, adecuada al tipo de instalación, garantizando la seguridad de las personas y de la instalación, así como la continuidad del servicio.

• Dispositivos de protección contra sobretensiones: Protegen la instalación y en especial los receptores más sensibles (equipos informáticos, TV, sistema domótico) de los efectos de sobretensiones. Existen dos tipos:

• Dispositivos de protección contra sobretensiones transitorias • Dispositivos de protección contra sobretensiones temporales



Dispositivos de protección • Dispositivos de protección contra sobretensiones transitorias: Protegen contra sobretensiones de poca

duración pero de tensión muy elevada, producidas en su mayoría por caída de rayos en las cercanías de la instalación.

• Dispositivos de protección contra sobretensiones temporales: Protegen contra sobretensiones entre fase y neutro de frecuencia 50 Hz; es decir, sobretensiones de hasta 400 V que pueden durar varios segundos. Si disponen de rearme automático garantizan la continuidad del servicio cuando se restablecen las condiciones normales de suministro.



Dispositivos de control La instalación de algunos de los siguientes dispositivos de control en el cuadro de mando y protección permite una mejor gestión de la energía y una disminución de los consumos: • Interruptores horarios: mediante una programación previa, conectan y desconectan cargas, permitiendo así

una mejor gestión energética. Esta característica posibilita, por ejemplo, utilizar determinadas partes de la instalación sólo durante las horas valle especificadas por la compañía eléctrica (control del riego, funcionamiento de la piscina, etc.), consiguiendo una gestión optimizada de la instalación. Permiten reducciones del consumo energético de hasta un 15%.

• Interruptores astronómicos en función de las horas de salida y puesta del sol para cada día del año, encienden la iluminación al atardecer y la apagan por la mañana de forma automática. Permiten una corrección de varios minutos en estas maniobras, proporcionando de esta forma un ahorro de energía al poder aprovechar al máximo las horas de luz natural.

• Interruptores temporizados (minuteros y temporizadores): conectados a los pulsadores, gestionan eficazmente la iluminación temporal de las instalaciones compartidas, como la entrada de un bloque de viviendas o los garajes. Mediante su utilización se pueden obtener reducciones del consumo energé-tico de hasta un 15%.



Dispositivos de control La instalación de algunos de los siguientes dispositivos de control en el cuadro de mando y protección permite una mejor gestión de la energía y una disminución de los consumos: • Contadores economizadores: en caso de que se produzca un consumo excesivo permiten desconectar

temporalmente circuitos no prioritarios previamente asignados. Esta forma de gestionar la demanda hace posible que se pueda regular el consumo para minimizarlo en horas punta y evitar así la penalización por superar la potencia máxima contratada (facturación por maxímetro).

• Interruptores manuales rotativos: en aplicaciones industriales y terciarias, permiten encender o apagar toda clase de máquinas, alumbrado, etc., posibilitando decisiones activas, directas e inmediatas sobre el consumo eléctrico.

• Conmutadores manuales rotativos: en aplicaciones industriales y terciarias, permiten racionalizar el consumo eléctrico, seleccionando zonas o grupos de cargas y adaptándolas a las exigencias del momento. También permiten seleccionar las fuentes de energía disponibles en la instalación (incluidas las renovables) más adecuadas para cada momento.



Cables, sistemas de conducción de cables y canalizaciones prefabricadas Una gran parte de las pérdidas de energía por efecto Joule de la instalación se produce en los elementos conductores (partes eléctricamente activas) que conforman las canalizaciones eléctricas. Se distinguen dos sistemas: Canalizaciones eléctricas constituidas por el conjunto de conductores más sistemas de conducción de cables Canalizaciones eléctricas prefabricadas (principalmente en instalaciones terciarias e industriales Las pérdidas de energía en las canalizaciones se agravan si una misma cantidad de receptores se alimenta a través de un menor número de circuitos (menor sección total de conductor). Además, un diseño adecuado de las canalizaciones ayuda a retrasar el envejecimiento del aislamiento de los conductores al reducir su temperatura de trabajo. Así, los factores que deben considerarse para mejorar la eficiencia energética de las canalizaciones en una instalación eléctrica son los siguientes: a) Adecuación de las secciones de los conductores al actual consumo eléctrico: una mayor sección del

conductor reduce la resistencia del circuito, disminuyendo las pérdidas por efecto Joule.



Cables, sistemas de conducción de cables y canalizaciones prefabricadas b) Optimización del trazado de las canalizaciones: el adecuado diseño y planificación del trazado de las canalizaciones en función de los previsibles puntos de utilización de la energía permite una reducción en la longitud de conductor utilizado y, de forma implícita, la consiguiente reducción de resistencia en el circuito y, por tanto, de pérdidas por efecto Joule. c) Segregación de circuitos: una mayor segregación de circuitos reduce la carga asignada a cada uno de ellos. La corriente tiene un efecto doble sobre las pérdidas por efecto Joule ya que, por una parte, afecta de forma cuadrática en el valor de las pérdidas y, por otra, contribuye a que la temperatura de servicio de los conductores sea mayor y que por tanto también lo sea su resistencia. d) Adecuado dimensionado de las canalizaciones



Conexiones Las conexiones son otro de los puntos a los que se debe prestar una especial atención a fin de minimizar las pérdidas de energía en forma de calor de la instalación, ya que éstas pueden constituir puntos calientes en los que se focalizan parte de las pérdidas de energía de la instalación. Para conseguir que una conexión eléctrica suponga unas pérdidas de energía mínimas, ésta debe realizarse mediante dispositivos de conexión apropiados y efectuarse de acuerdo con las instrucciones del fabricante para garantizar así unas dimensiones y un apriete adecuados a las características de los conductores que se van a unir eléctricamente. Esto se aplica igualmente al conexionado de conductores a equipos eléctricos tales como dispositivos de protección, medida, etc. Para instalaciones terciarias e industriales se deben tener en cuenta las instrucciones de mantenimiento proporcionadas por el fabricante, tales como el reapriete de las conexiones. Asimismo, para asegurar una continuidad de la eficiencia energética de la conexión es necesario tomar las medidas necesarias para evitar esfuerzos mecánicos tales como tensiones o torsiones en los conductores, que conduzcan a un deterioro de la conductividad de la conexión. Además, para facilitar una mejor disipación del calor, y por tanto disminuir la temperatura presente en el punto donde se efectúan las conexiones, mejorando así el rendimiento energético de las instalaciones, es necesario dimensionar las envolventes (cajas de empalme o derivación, etc.) de acuerdo con los requisitos reglamentarios o, en su defecto, de acuerdo con las instrucciones del fabricante.



Dispositivos de control y regulación La instalación de determinados dispositivos eléctricos, como los que se describen a continuación, permite reducir el consumo de energía: • Reguladores electrónicos: los reguladores electrónicos de pulsación o giratorios permiten reducir la energía

utilizada para la iluminación. Esta regulación prolonga la vida útil de las lámparas.

• Interruptores de proximidad (detectores de movimiento y presencia): permiten iluminar automáticamente zonas de acceso y lugares de paso u otras zonas de estancias más o menos prolongadas. Así se puede ahorrar en el consumo de energía mediante el apagado automático cuando la luz no es necesaria.

• La carga se controla mediante detección de movimiento o presencia y un umbral de luminosidad predefinido. Estos interruptores pueden conseguir un ahorro energético de hasta un 30%, y su funcionamiento es aún más eficaz si se combinan con soluciones domóticas .

• Interruptores temporizados: controlan el tiempo de encendido evitando la iluminación innecesaria en instalaciones compartidas.

• Termostatos programables o cronotermostatos: controlan la calefacción y el aire acondicionado tanto manual como automáticamente, definiendo unas temperaturas de mantenimiento y de confort, así como programando un tiempo de funcionamiento que se ajuste a los hábitos del usuario.

• Gestores de consumos: controlan las cargas conectadas aguas abajo, evitando sobrepasar la potencia contratada. Estos dispositivos gestionan prioritariamente el encendido y apagado de las cargas para no sobrepasar un valor de corriente determinado. Entre sus funciones destacan la de gestionar acumuladores o la de evitar la simultaneidad de funcionamiento de los electrodomésticos de mayor consumo (calefacción, lavadora, termo, aire acondicionado, etc.), consiguiendo que todos funcionen, pero no a la vez.



Armónicos Los armónicos se definen como aquellas corrientes cuyas frecuencias son múltiplos de la frecuencia fundamental de alimentación (50 Hz). Estas corrientes distorsionadas, originadas por cargas no lineales, se superponen a la componente fundamental, dando lugar a corrientes no sinusoidales. Los problemas ocasionados por los armónicos son muy diversos y varían en función del elemento de la instalación: sobrecarga de los conductores, medidas incorrectas en equipos de medida, sobrecalentamiento de los transformadores y los condensadores, pérdidas térmicas, disparos intempestivos de dispositivos de protección, averías en equipos, mal funcionamiento de equipos de control, etc. Las soluciones para minimizar las frecuencias armónicas también son variadas, aunque la más común es la utilización de filtros, ya sean activos o pasivos. Las reducciones de consumo energético pueden ser de hasta un 30%.



Compensación de la energía reactiva Se entiende por energía reactiva aquella energía adicional a la activa, consumida por los elementos de una instalación eléctrica, que no se convierte en trabajo útil. Es producto del desfase existente entre la intensidad y la tensión y se cuantifica mediante el factor de potencia. Esta energía es especialmente significativa en instalaciones del sector terciario e industrial. Para que una instalación sea eficiente hay que reducir la demanda de este tipo de energía, lo que nos permitirá reducir la factura eléctrica de una forma significativa. La solución que comúnmente se utiliza es la de instalar una batería de condensadores, situados entre el cuadro eléctrico y la carga, que genera energía reactiva en sentido inverso a la consumida por la instalación. Alternativamente, se pueden instalar condensadores fijos por cada receptor o grupo de receptores que funcionen por medio de un solo interruptor. Como la compensación de la energía reactiva conlleva una disminución de la corriente, las pérdidas por efecto Joule también se verán disminuidas. Las reducciones de consumo energético pueden ser de hasta un 30%.



Compensación de la energía reactiva MEDIDAS A LOS ARMÓNICOS - Optimización de transformadores eléctricos •Adaptando la instalación. •Utilizando dispositivos articulares en la alimentación transformadores especiales, inductancias. •Filtros.



Factor de potencia El factor de potencia de una carga, que puede ser un elemento único que consume energía o varios elementos (por ejemplo, toda una instalación), lo da la relación de P/S, es decir, kW divididos por kVA en un momento determinado. El valor de un factor de potencia está comprendido entre 0 y 1. Si las corrientes y tensiones son señales perfectamente sinusoidales, el factor de potencia es igual a cos ϕ. Un factor de potencia cercano a la unidad significa que la energía reactiva es pequeña comparada con la energía activa, mientras que un valor de factor de potencia bajo indica la condición opuesta. La mejora del factor de potencia permite el uso de transformadores, aparatos y cables, etc. optimizados, así como la reducción de las pérdidas de energía y de las caídas de tensión en una instalación. 'Corregir' significa actuar para incrementar el factor de potencia en una sección específica de la instalación, proporcionando localmente la potencia reactiva necesaria para reducir, a igual potencia útil requerida, el valor de la corriente y, por tanto, de la potencia que transita la red aguas arriba. De esta forma, las líneas, los generadores y los transformadores pueden ser dimensionados para un valor de potencia aparente inferior



Ventajas técnicas de la corrección del factor de potencia Tal y como se explicaba anteriormente, al aplicar la corrección en una instalación, proporcionando localmente la potencia reactiva necesaria, se reduce el valor de la corriente, (a igual potencia útil requerida), y, por tanto, la potencia global consumida aguas arriba; esto conlleva numerosas ventajas, entre ellas, un uso optimizado de las máquinas (generadores y transformadores) y de las líneas eléctricas (transmisión y distribución). • Uso optimizado de las máquinas eléctricas.

• Uso optimizado de las líneas eléctricas.

• Reducción de las pérdidas.

• Reducción de la caída de tensión.



Panamá, noviembre 2015

Antonio Serra, PhD [email protected] MONDRAGON - ALECOP

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Elementos de consumo energético en la industria y medidas de eficiencia




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