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Ecuador.

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NACIONAL” bajo el libre consentimiento del (los) autor(es).

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que estar bajo los mismos términos de licencia que el trabajo original.

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las ideas de los demás, respetando las normas de presentación y de citación de

autores con el fin de no incurrir en actos ilegítimos de copiar y hacer pasar como

propias la creación de otras personas.

Respeto hacia sí mismo y hacia los demás

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y

ELECTRÓNICA

AUDITORÍA ENERGÉTICA DE LA FÁBRICA ACRILUX S.A

PROYECTO PREVIO AL TITULO DE INGENIERO

ELÉCTRICO

PAÚL ALEJANDRO MONTERO BELTRÁN

[email protected]

DIRECTOR: Msc.Luis Elías Tapia Calvopiña

[email protected]

CO DIRECTOR: Dr. Carlos Fabián Gallardo Quingatuña

[email protected]

Quito, Abril 2015

I

DECLARACIÓN

Yo Paúl Alejandro Montero Beltrán, declaro bajo juramento que el trabajo aquí

descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentada para ningún

grado o calificación profesional; y, que he (hemos) consultado las referencias

bibliográficas que se incluyen en este documento.

A través de la presente declaración cedo mis derechos de propiedad intelectual

correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según lo

establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la

normatividad institucional vigente.

______________________

Paúl Alejandro Montero Beltrán

II

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Paúl Alejandro Montero

Beltrán, bajo mi supervisión.

________________________ ________________________

MSc. Luis Tapia Dr. Carlos Gallardo

DIRECTOR DEL PROYECTO CODIRECTOR DEL PROYECTO

III

AGRADECIMIENTO

A mis padres, por estar conmigo en momentos difíciles y ser un ejemplo para

confrontar los retos difíciles de la vida.

A mis hermanos, por sus palabras de apoyo y motivación durante la realización

de este proyecto.

Al Ing., Luis Tapia que con sus conocimiento y experiencia supieron guiarme en

esta de etapa de estudio que acaba de llegar a su fin.

A mis compañeros y amigos que compartimos buenas y malas vivencias en las

aulas.

A la empresa Acrilux por darme la oportunidad de realizar este proyecto en sus

instalaciones.

EL AUTOR

IV

DEDICATORIA

El presente trabajo dedico a mi familia por su amor y confianza que tuvieron

conmigo durante toda mi vida.

A mis amigos por sus consejos y apoyo durante la realización de este proyecto.

Paúl A. Montero B.

V

RESUMEN

EL presente proyecto de titulación tiene como meta evaluar el uso de la energía

de la fábrica ACRILUX S.A ,encontrar las areas de producción donde se puede

optimizar el consumo de energía y dar soluciones que sean viables tecnica y

financieramente.

Para el sector industrial implementar medidas para ahorrar energía representan

un gasto mas que una inversión, ya que los costos energéticos son relativamente

bajos,considerando el uso de la energía como un recurso poco importante a

tomar en cuenta dentro del proceso productivo.

Este trabajo aborda tres aspectos: la situacion energética actual de la planta, la

calidad de energía y dar soluciones acorde a las necesidades de la empresa.

Se hace una visitia técnica a la fabrica para conocer la situacion energética de los

procesos productivos,modo de operación de la máquinaria, se realiza un

levantamiento de carga y se recopila informacion de planillas energeticas en el

periodo de un año.

Se hace mediciones en el transformador y en la planta, para conocer que

parametros eléctricos cumplen con las regulaciones del CONELEC.

Finalmente con la evaluación de la situación actual de la fábrica y las mediciones

realizadas en el transformador se establecen soluciones que sean viables en la

empresa.

VI

PRESENTACIÓN

Con el presente proyecto se promueben los beneficios que se obtienen al

optimizar el uso energético poniendo como ejemplo de aplicación a la fábrica

ACRILUX S.A, estos beneficios no sólo son económicos,que es a lo que la

mayoría de industrias les interesa ,sino también ambientales y ecológicas que son

en determinados casos más importantes que la parte económica.

El primer capítulo del presente proyecto se explica la importancia de la eficiencia

energética en la industria, cuáles son los beneficios y la razón para que en el

Ecuador se están implementando políticas energéticas, En este capítulo también

se indica los objetivos de realizar una auditoría en la fábrica Acrilux S.A y una

breve descripción de la misma.

El objetivo del segundo capítulo es conocer la situación actual de la empresa, los

consumos energéticos, levantamiento de carga, el proceso productivo y también

el análisis del sistema de vapor y la evaluación energética de los procesos de

producción.

En el tercer capítulo se analiza la calidad del servicio eléctrico tanto del

transformador que es compartido por las tres fábricas, una de ellas Acrilux S.A y

la de la fábrica. La calidad del servicio eléctrico consta del análisis de

perturbaciones, factor de potencia y variaciones de voltaje.

En el cuarto capítulo una vez identificados los puntos donde puede existir menor

eficiencia de energía, se dan alternativas de solución considerando aspectos

técnicos y económicos. Finalmente se dan los criterios para establecer un sistema

de gestión energética y las medidas administrativas a tomar para que el ahorro

energético sea continuó.

El último capítulo se emite las conclusiones y las recomendaciones que se deben

hacer en la fábrica para mejor la eficiencia energética en la misma.

VII

TABLA DE CONTENIDO

DECLARACIÓN……………………………………………………………………………I

CERTIFICACIÓN……………………………………………………………………….…II

AGRADECIMIENTOS……………………………………………………………………III

DEDICATORIA…………………………………………………………………………..IV

RESUMEN…………………………………………………………………………………V

PRESENTACION…………………………………………………………………………VI

TABLA DE CONTENIDO………………………………………………………………VII

CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS…………………...………1

1.1INTRODUCCIÓN……………...…………………………………………………..........1

1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA...………………….……………………….....2

1.3 OBJETIVOS………………………………………………….........................................3

1.3.1. OBJETIVOS GENERALES……………………………………………………........3

1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS………………………………………………………...3

1.4. ALCANCE DEL PROYECTO………………………………………………………..3

1.5 JUSTIFICACION DEL PROYECTO…………………………………………………..4

1.6. BREVE RESEÑA DE LA FÁBRICA ACRILUX …………………………................4

CAPITULO 2: DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO ACTUAL DE LA

FÁBRICA ACRILUX………………………………....................................................5

2.1. MARCO TEÓRICO……………………………………………………..……………..5

2.1.1 AUDITORÍA ENERGÉTICA…………………………………………..………….…5

2.1.2 TIPOS DE AUDITORÍAS ENERGÉTICAS…………………………………………6

2.1.3 SISTEMA DE GESTIÓN ENERGÉTICA…………………………………………...7

2.1.4 HERRAMIENTAS PARA LA EVALUACIÓN ENERGÉTICA……………..……..7

2.1.4.1 Consumo Anual……………………………………………………………………..8

2.1.4.2 Intensidad Energética………………………………………………………….........8

VIII

2.1.4.3 Costo Energético……………………………………………………………………8

2.1.5 NORMAS ESTABLECIDAS…………………...........................................................8

2.1.5.1 Normas ISO 9001……………………………….......................................................8

2.1.5.2 Normas ISO 50 001 …………………………….......................................................9

2.1.5.3 Iluminación..…………………….............................................................................10

2.1.5.3.1Criterios Para La Selección de la Luminaria..........................................................10

2.1.5.3.2 Tipos de Luminaria………………………………...............................................11

2.1.5.3.3Normas IRAM –AADL 2006……………………….............................................12

2.1.5.4RegulaciónCONELEC – 004/01……………….......................................................13

2.1.6 INDICADORES FINACIEROS PARA LA EVALUACIÓN DE UN

PROYECTO…………………………………………………………………………….....15

2.1.6.1 Valor Actual Neto…………………………………………………………………15

2.1.6.2 Tasa Interna de Retorno………………………………………………….……..…16

2.1.6.3 Relación Beneficio Costo………………………………………………………….16

2.1.6.4 Periodo de Recuperación de la Inversión……………………………….................17

2.1.6.5 Selección de un Proyecto Entre Varias Alternativas………………….…………...17

2.1.7 METODOLOGÍA PARA REALIZAR UNA AUDITORÍA ENERGÉTICA………19

2.2. EQUIPO DE MEDICIÓN Y PROTECCIÓN…..........................................................20

2.2.1 PARÁMETROS ELÉCTRICOS……………………….............................................20

2.2.1.1 Multímetro………………………………................................................................20

2.2.1.2 Analizador de Redes Eléctricas………....................................................................21

2.2.2 PARAMETROS TÉRMICOS………………….........................................................22

2.2.2.1. Analizador de Gases de Combustión…...................................................................22

2.2.2.2.Termómetro Digital………………………..............................................................23

2.2.3 PARAMETRO DE ILUMINACIÓN……………...…...............................................24

2.2.3.1 Luxómetro………………………………................................................................24

2.3 EQUIPO DE PROTECCIÓN………………….............................................................26

2.4 DESCRIPCION DE LA FABRICA ACRILUX............................................................27

IX

2.5 PLANILLAS DE CONSUMO…………………..…………….....................................28

2.5.1 TARIFA ELÉCTRICA………………………………................................................28

2.5.2 PLANILLA DIESEL………………………………...................................................31

2.6 CONSUMOS ENERGÉTICOS………………............................................................32

2.6.1 CONSUMOS ELÉCTRICOS………………………..................................................32

2.6.2 CONSUMO COMBUSTIBLES………………………..............................................35

2.7 REDUCCIÓN DE UNIDADES……………….............................................................36

2.8 INSPECCIÓN VISUAL ATRAVES DE LA PLANTA ACRILUX S.A…………......38

2.9 DATOS DE PRODUCCION………………..…….………..........................................38

2.10 PORCENTAJE DE ASIGNACION POR PRODUCTO….........................................41

2.10.1PORCENTAJE DE ASIGNACION DE PRODUCTO POR POTENCIA

INSTALADA ………………………………………………………………......................42

2.10.2. PORCENTAJE DE ASIGNACION DE PRODUCTO POR CONSUMO CCC

MEDIDO CON ANALIZADOR DE REDES. ..................................................................43

2.11CALCULO DEL LOS ÍNDICES ENERGÉTICOS......................................................45

2.11.1 INTENSIDAD ENERGÉTICA…………………………………………………….45

2.11.2 COSTO ENERGÉTICO…………..…......................................................................46

2.12DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN................................................46

2.12.1RECEPCION Y ALMACENAMIENTO DE PRODUCCIÓN…………………….47

2.12.2DESTILACIÓN. ………………................................................................................47

2.12.3. CONTROL DEL DESTILADO……..……………….............................................47

2.12.4 AGITACIÓN…………………………………………………………………….....47

2.12.5 CARGADO DE MOLDES Y ARMADO DE MOLDES.........................................48

2.12.6 TRATAMIENTO TÉRMICO Y POLIMERIZACIÓN………………....................48

2.12.7 EMBALAJE……………….....................................................................................48

2.13 LEVANTAMIENTO DE CARGA…………………….……….................................50

2.13.1 NIVELES DE ILUMINACIÓN…...........................................................................50

2.13.2 MOTORES UTILIZADOS EN LA FÁBRICA ACRILUX S.A..............................52

X

2.13.3EQUIPOS DE OFICINA………………....................................................................53

2.14 MEDICIONES EN EL TRANSFORMADOR DE 378 kVA………………………..53

2.14.1 RESULTADOS DE MEDICIONES EN EL TRANSFORMADOR DE 378

kVA………………..............................................................................................................54

2.14.2RESULTADOS DE MEDICIONES EN LA PLANTA ACRILUX..........................56

2.15 PÉRDIDAS EN REDES SECUNDARIAS……………….........................................59

2.16 TRABAJO DEL GENERADOR DE EMERGENCIA................................................60

2.17 ANALISIS DEL SISTEMA DE VAPOR………………...........................................61

2.17.1 EQUIPOS UTILIZADOS EN EL PROCESO..........................................................61

2.17.1.1Torre de Destilación................................................................................................62

2.17.1.2 Sistema de Enfriamiento........................................................................................63

2.17.1.3 Agitador..................................................................................................................63

2.17.1.4 Bombas de Recirculación.......................................................................................64

2.17.1.5 Horno Motores.......................................................................................................64

2.17.1.6 Extrusora................................................................................................................65

2.17.1.7 Tecles......................................................................................................................66

2.17.2 SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA.....................................................66

2.17.3 CIRCUITO DE VAPOR DE LA EMPRESA ACRILUX S.A................................67

2.17.4 CONDICIÓN DE OPERACIÓN DE LOS EQUIPOS DE LA FÁBRICA ACRILUX

S.A........................................................................................................................................68

2.17.4.1 Calderos..................................................................................................................68

2.17.4.1.1Quemador.............................................................................................................70

2.17.4.1.2 Tanque de Almacenamiento del Combustible.....................................................71

2.17.4.1.3 Tanque de Almacenamiento del Agua................................................................71

2.17.4.1.4 Líneas de Distribución de Vapor.........................................................................72

2.17.4.2Equipos Consumidores de Vapor............................................................................72

2.17.5 MEDICIÓN DE CONSUMO DE VAPOR DE AGUA EN LOS JJJJJJJJJJJ

CALDEROS……………………………………………………………………………….76

XI

2.17.5.1 Método para Determinar el Flujo de Agua de Alimentación.................................77

2.17.6 MEDICIÓN DE CONSUMO DE VAPOR EN LOS EQUIPOS..............................79

2.17.6.1Consumo de Vapor Calentamiento Piscinas...........................................................79

2.17.6.2 Consumo de Vapor en los Hornos..........................................................................80

2.17.6.3 Consumo de Vapor en los Reactores.....................................................................81

2.17.6.4 Consumo de Vapor en la Torre de Destilación.....................................................82

2.17.7 EFICIENCIA DE LOS CALDEROS.......................................................................84

2.17.7.1 Método Directo.......................................................................................................84

2.17.7.2 Método Indirecto....................................................................................................85

2.17.7.2.1 Pérdida por Calor Sensible con los Gases de Salida Qcs…..…………………..85

2.17.7.2.2 Pérdidas de Calor por Radiación y Convección……………………………..…86

2.17.7.2.3 Perdidas por Purgas.............................................................................................87

2.17.8 ANÁLISIS DE LOS GASES PRODUCTO DE LA COMBUSTIÓN…..………...93

2.17.9 NUMERO DE HUMO…………………………………………………………..…94

2.17.10 CALCULO DEL CONSUMO DE COMBUSTIBLE EN LOS CALDERO…..…95

2.17.11 CALCULO DE PÉRDIDAS DE VAPOR…………………………….……….…97

2.17.11.1Pérdida de Calor en las Tuberías………………………………...........................98

2.17.11.2 Pérdidas de Calor por Fugas de Vapor……………………………………….…99

2.18 EVALUACIÓN ENERGÉTICA EN LAS DIFERENTES ÁREAS DE

PRODUCCIÓN……………………..……………………………………………..……..101

2.18.1 BALANCE DE ENERGÍAS EN SISTEMAS CERRADOS……..……………....101

2.18.2 EVALUACIÓN ENERGÉTICA EN EL PROCESO DE DESTILACIÓN……....102

2.18.3 EVALUACIÓN ENERGÉTICA EN EL PROCESO DE

PREPOLIMERIZACIÓN………………………………………………………..……….103

2.18.4 EVALUACIÓN ENERGÉTICA EN EL PROCESO DE ELABORACIÓN DEL

PERFIL DE PVC…………………………………………………………………...…….105

2.18.5 EVALUACIÓN ENERGÉTICA EN LOS PROCESO DE ARMADO DE MOLDES

Y TÉRMICO………………………………………………………………………….….105

2.18.6 CÁLCULO DEL CONSUMO DE GALONES.…………………….……………107

XII

2.19 OPURTUNIDADES DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA………………….108

2.19.1 OPURTUNIDADES DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

ELÉCTRICA…………………………………………………………….…………….…108

2.19.1.1 Instalaciones Eléctricas………….………………………………………..…….109

2.19.1.1.1 Conductores Eléctricos………….…………………………………..……...…109

2.19.1.1.2 Tableros Eléctricos…………..………………………………………………..110

2.19.1.2 Iluminación en la Fábrica Acrilux………………………………………..……..111

2.19.1.3 Motores Eléctricos………………………………………………………..……..112

2.19.1.3.1 Como Optimizar el Consumo de Motores…………………………………….113

2.19.2 OPURTUNIDADES DE CONSERVACIÓN DE ENERGÍA TÉRMICA….........114

2.19.2.1 Aislamiento Térmico………………………………………………………........114

2.19.2.2 Trampas de Vapor………………………………………………………………115

2.19.2.2.1Tipos de Trampas de Vapor…………………………………………………...115

2.19.2.2.2 Seleccionamiento de una Trampas de Vapor…………………………………117

2.19.2.3 Utilización de Intercambiadores de Calor………………………………………119

2.19.2.3.1 Tipos de Intercambiadores de calor…………………………………………...119

2.20 RESUMEN DE LOS PROBLEMAS DE DESPERDICIO DE ENERGÍA

ECONTRADOS EN LA FÁBRICA ACRILUX S.A………………………….……...…122

CAPITULO 3: EVALUACIÓN DE CALIDAD DEL SISTEMA

ELÉCTRICO DE LA FÁBRICA ACRILUX S.A…………….......................124

3.1 EVALUACIÓN DE CALIDAD………………..........................................................124

3.1.1 LA CALIDAD DEL PRODUCTO……………………………………..………….124

3.1.1.1 Niveles de Voltaje………………………………………………………………..124

3.1.1.1.1 Índice de Calidad……………………………………………………………….124

3.1.1.2 Perturbaciones Flicker……………………..……………………………………..125

3.1.1.3 Perturbaciones Armónicos………………………………………………...……..126

3.1.1.4 Factor de Potencia………………..………..……………………………………..127

XIII

3.2 ESTUDIO Y ANALISIS DE LAS MEDICIONES……………….............................127

3.2.1 NIVELES DE VOLTAJE TRANSFORMADOR DE 378 kVA…………….……..127

3.2.2 FLICKER CORTA DURACIÓN TRANSFORMADOR………………………….129

3.2.3 DISTORSIÓN ARMÓNICOS DE VOLTAJE (THD) TRANSFORMADOR…....130

3.2.4 FACTOR DE POTENCIA TRANSFORMADOR…………………………….….131

3.2.5 POTENCIA DISPONIBLE DEL TRANSFORMADOR…………………………132

3.2.6 NIVELES DE VOLTAJE PLANTA ACRILUX……………………………..……133

3.2.7 FLICKER CORTA DURACIÓN PLANTA ACRILUX S.A…………………......133

3.2.8 DISTORSIÓN ARMÓNICOS DE VOLTAJE (THD) PLANTA ACRILUX.........135

3.2.9FACTOR DE POTENCIA PLANTA ACRILUX S.A……….……………………136

3.2.10 BALANCE DE CARGA EN LA PLANTA ACRILUX S.A……………….…..137

3.3 CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA……………..……………………..138

3.3.1 MÉTODO DEL TRIANGULO DE POTENCIAS…………………………...……138

3.3.2 CALCULO DE CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA PARA EL

TRANSFORMADOR………………………………………………………………....…139

3.4 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LA CALIDAD DE ENERGÍA…….……141

CAPITULO 4: PROPUESTA DE SOLUCIÓN Y ANALISIS TÉCNICO

ECONÓMICO………………......................................................................................142

4.1 MEDIDAS TECNOLÓGICAS………………................………………....................142

4.1.1ILUMINACIÓN………………………….………......……………….………..…...142

4.1.1.1 MEJORAR LA UTILIZACION DE LA LUZ NATURAL…..…………….……142

4.1.1.1.1Lucernario…………….………………………….…………………….…….…142

4.1.1.2Iluminación Usando Fluorescentes T5…………………….……….……………..142

4.1.1.3 Adaptadores T5…………….…………….…………………….…….…………..146

4.1.1.4 Instalación de Sensores de Presencia o de Movimiento……………………….…147

4.1.2MOTORES DE ALTA EFICIENCIA…………….………………………………...148

XIV

4.1.3 UTILIZACIÓN DE UN SISTEMA SOLAR TÉRMICO PARA CALENTAMIENTO

DE PISCINAS…………….………………………………….…………………………..152

4.1.3.1 CALENTADOR SOLAR INDUSTRIAL MODELO KE………………….…...153

4.1.4 CALENTAMIENTO DE PISCINAS USANDO INTERCAMBIADORES DE

CALOR EN LAS PISCINAS…………….………………………………….…...............153

4.1.5 OPTIMIZACION DEL EXCESO DE AIRE EN LOS CALDEROS……..……….154

4.2 EVALUACIÓN FINACIERA DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN...…….157

4.2.1 REDISEÑO DEL SISTEMA DE ILUMINACIÓN…………..……….…………...157

4.2.1.1 Diseño de Iluminación Usando T5 de 28 [W] Mas Adaptador..............................157

4.2.1.1.1 Análisis Financiero Tubos T5 de 28 [W] Mas Adaptador T8/T12....................173

4.2.1.2 Rediseño de Iluminación Usando Tubos de Luz…………………………………175

4.2.1.2.1 Análisis Financiero Usando Tubos de Luz.........................................................181

4.2.1.2.2 Análisis Financiero Utilizando Sensores de Movimiento...................................184

4.2.3 MOTORES DE ALTA EFICIENCIA…………….……………….……………….186

4.2.3.1 Análisis Financiero Utilizando Motores de Alta Eficiencia……………………...187

4.2.4 CÁLCULO DE PÉRDIDAS DE CALOR EN LOS GASES DE

COMBUSTIÓN…………………………………………………………………..………189

4.2.5 UTILIZAR MATERIAL AISLANTE EN TUBERIAS…………………….……..191

4.2.5.1 Análisis Financiero Colocando Material Aislante en Tuberías…………………..194

4.2.6 CÁLCULO DEL CONSUMO DE COMBUSTIBLE USANDO

INTERCAMBIADORES DE CALOR……………………………………………..……196

4.2.6.1Análisis Financiero Usando Intercambiadores de Calor…………..……………...197

4.2.7CALENTAMIENTO DE PISCINAS USANDO PANELES SOLARES……........199

4.2.7.1 Análisis Financiero Utilizando Paneles Solares…………………………….........201

4.3 SOLUCIONES APLICABLES A LA EMPRESA ACRILUX S.A…………………202

4.3.1 SOLUCIÓN DE AHORRO DE ENERGÍA PARA ILUMINACIÓN……………..202

4.3.2 SOLUCIÓN PARA CARGA DE MOTORES……………….…………………….202

4.3.3 SOLUCIÓN DE AHORRO ENERGÉTICO EN EL SISTEMA DE VAPOR…….203

4.3.3.1 Solución para calentamiento de piscinas…….………………..………….............203

XV

4.3.3.2 Trampas de vapor en piscinas……………………………………………………204

4.3.3.3 Utilización de Material Aislante en Tuberías…………………………………….205

4.3.3.4 Arreglo de tubería ubicada entre calderos y hornos por fuga de vapor..................205

4.3.3.5 Reajuste de la boquilla del quemador…………………………………………….205

4.4 GESTIÓN ENERGÉTICA EN LA FÁBRICA ACRILUX S.A……………………..205

4.5ESTIMACIÓN DEL AHORRO ENERGÉTICO EN LA FÁBRICA ACRILUX........207

CAPITULO 5: CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES…….…210

5.1CONCLUSIONES…………….…………………….………….…………………..…210

5.2 RECOMENDACIONES……….………...……………...……….…………………..211

REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍA……..………………....….……..…….…..………214

ANEXOS…………………………………….………………………………………..…219

ANEXO A: ÍNDICES ENERGÉTICOS Y CENSO DE AREAS DE PRODUCCIÓN…220

ANEXO B: CARACTERÍSTICAS DEL DIESEL Y TABLAS UTILIZADAS………...226

ANEXO C: TABLAS DE CONVERSÓN ENERGÉTICAS…………………………….230

ANEXO D: LEVANTAMIENTO DE CARGA…………………………………………231

ANEXO E: DIAGRAMA UNIFILAR…………………………………………………...239

ANEXO F: ILUMINACIÓN……………………………………………………………..240

1

CAPITULO 1

INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS

1.1. INTRODUCCIÓN

El campo de la eficiencia energética y el uso de energías alternativas va ser

dentro de pocos años unos de los pilares importantes para el desarrollo del

Ecuador, países desarrollados ya han determinado políticas de eficiencia

energética dándose cuenta de la necesidad de la misma. El Ecuador está

comenzando a dar importancia a la optimización de recursos energéticos y la

implementación de políticas de eficiencia energética.

La falta de difusión para el ahorro de energías a los ciudadanos, el poco interés

que tienen los sectores productivos en invertir en eficiencia energética y políticas

no tan claras de eficiencia energética son barreras que tiene el país en el uso

óptimo de la energía.

Los cambios climáticos también son una de las razones por la cual tarde o

temprano el Ecuador como muchos países de Latinoamérica prestará más

atención al uso óptimo de energía así como también a las energías alternativas,

como pasó con la sequía del año 2009 que produjo cortes de energía eléctrica y

por lo tanto pérdidas económicas al país.

En el área industrial y comercial se está empezando a ver los beneficios de la

eficiencia energética empezando con sectores grandes, pero para fábricas

pequeñas no hay suficiente motivación para que este sector industrial opte por la

optimización de recursos energético.

Un aspecto importante para optimizar los recursos energéticos en una industria no

es siempre la instalación de nuevas tecnologías, hacer una gestión energética

puede dar iguales y posiblemente mejores resultados, el compromiso de las

2

personas para el ahorro de energía a través de la concientización de los

beneficios de una adecuada gestión energética puede dar resultados inmediatos y

sobre todo sostenibles.

La poca importancia que se le a la eficiencia energética en el sector industrial se

debe a que las empresas se fijan más en la producción que en el ahorro de

energía y no se dan cuenta de los beneficios no sólo económicos sino

ambientales que se obtiene cuando se ahorra y se optimizan los recursos

energéticos.

1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La eficiencia energética es un aspecto importante en las políticas energéticas en

el país, los sectores industriales comerciales y residenciales tarde o temprano

tendrán que acoplarse a las medidas de gestión energética que imponga en este

caso el Ministerio de energías renovables, de este razonamiento nace realizar

este proyecto en la fábrica ACRILUX S.A.

Otro motivo porque se planteó este estudio en la fábrica ACRILUX S.A fue porque

los equipos son antiguos, la mayoría de motores, bombas tienen el mismo tiempo

de operación de la empresa que es de casi 40 años, igual tiempo de antigüedad

tiene uno de los calderos.

Por estas razones y sin necesidad de realizar ningún tipo de estudio previo se

puede decir que realizar una auditoría energética en la fábrica es un proyecto

viable y que puede ser beneficioso no sólo para disminuir costos de operación

sino también en la parte ambiental, reduciendo gases contaminantes y ahorrando

energía.

3

1.3. OBJETIVOS

1.3.1. OBJETIVO GENERAL

Mejorar la eficiencia energética usando como herramienta una auditoría

energética en la fábrica ACRILUX S.A

1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Los objetivos planteados son los siguientes:

Analizar el consumo de energía de cada proceso industrial para tener una

visión real de la fábrica ACRILUX S.A.

Identificar las áreas donde se puede ahorrar energía.

Análisis del factor de potencia.

Encontrar el perfil de voltaje y curvas de corriente.

Análisis de armónicos.

Análisis de las pérdidas mecánicas, haciendo un estudio del sistema de

vapor (aislamiento térmico, trampas de vapor, fugas de vapor,

intercambiadores de calor).

Dar soluciones considerando aspectos técnicos y económicos.

1.4. ALCANCE DEL PROYECTO

El presente proyecto se desarrolló en la fábrica ACRILUX S.A. con el fin de

evaluar la situación energética real y proponer soluciones para mejorar la

eficiencia energética en los puntos del proceso donde se requiera.

4

1.5. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO

El presente proyecto pretende mejorar la eficiencia energética de la empresa con

lo cual se reducirá costos de operación y disminución de gases contaminantes en

la atmósfera.

En el presente el Ministerio de Electricidad y Energías Renovables está

implementando políticas de eficiencia energética en los sectores producticos, con

el fin de mejorar el uso de la energía, el primer paso es la capacitación en

sistemas de gestión de energía para luego implementar en las industrias ,otro

objetivo de este proyecto es que la empresa no se retrase con las políticas de

eficiencia que quiere implementar el gobierno y de esta manera ACRILUX S.A

pueda estar mejor posicionada en el mercado.

1.6. BREVE RESEÑA DE LA FÁBRICA ACRILUX

La Empresa Acrilux se encuentra en funcionamiento en el mercado por más de

cuarenta años, se encuentra ubicada en la Av. De las hiedras y Av. De los

Granados.

ACRILUX se dedica a la fabricación de láminas acrílicas con una producción

mensual de más de 2000 láminas que son de diferentes tamaños, de veinte

colores distintos y seis diferentes texturas, existen tres tipos de láminas que

fabrica UR (Uso General),MF(Manufacturas Finas) y XR (laminas Extra

resistentes) en el capitulo dos se ampliara la información respecto a la fábrica

Acrilux S.A.

5

CAPITULO 2

DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO ACTUAL DE LA FABRICA

ACRILUX

2.1 MARCO TEÓRICO

2.1.1 AUDITORÍA ENERGÉTICA

Una auditoria energética sirve para evaluar el estado actual ya sea en edificios o

industrias o en cualquier sector que consuma energía eléctrica es decir conocer

detalladamente cuál son los consumos energéticos y en qué áreas existe

pérdidas energéticas.

La definición de auditoría energética en la industria no es más que el estudio para

lograr optimizar los recursos energéticos y de esta manera bajar costos de

operación.

Cuál es la razón de hacer una auditoria energética industrial?

En primer lugar para disminuir las emisiones de CO2 producidas por las

fábricas.

Para ahorrar recursos energéticos que son escasos y que su demanda

crece con el tiempo.

Por qué a mediano y largo plazo la información obtenida por una auditoria

energética provoca menor costo de operación a las empresas auditadas.

Para disminuir el uso de combustible y mejorar la eficiencia de maquinaria.

6

Existen diferentes tipos de auditorías dependiendo de la profundidad del estudio,

puede ser un simple informe donde indica la situación actual de la fábrica hasta la

implementación de nuevas tecnologías para reducir el consumo de energía.

2.1.2 TIPOS DE AUDITORÍAS ENERGÉTICAS

“Las auditorías energéticas se clasifican de acuerdo al grado de detalle de

estudio que se requiere y del campo que se requiera evaluar. Sise clasifican por el

campo de acción serán:

Edificios

Industrias.

Según la profundidad del estudio las auditorías se clasifican en:

AUDITORÍA ENERGÉTICA PRELIMINAR

Este tipo de auditoría recolecta información de facturas una breve

descripción de la instalación, sé evalúa de forma breve como optimizar los

recursos en las áreas donde existan mayor desperdicio energético. Los

resultados que se obtiene en este tipo de auditorías sirve para conocer el

estado actual del campo, analizar y proponer soluciones para el ahorro de

energía.

AUDITORÍA ENERGÉTICA DETALLADA

Se evalúan todos los aspectos anteriores que se obtiene de la auditoría

preliminar pero incluye un estudio sobre el proceso productivo y las

mejoras que podrían ser utilizar nuevas tecnologías. Los auditores buscan

información histórica detallada de los recursos energéticos, su duración es

más larga que la anterior y puede durar semanas hasta meses. por lo

general este tipo de auditoría es costosa.

7

AUDITORÍA ENERGÉTICA DINAMICA Y CONTINUA

Es la que se realiza de modo continuo asociado a la gestión energética en

la industria.”[28]

2.1.3 SISTEMA DE GESTIÓN ENERGÉTICA

“El objetivo de un sistema de gestión energética es optimizar el consumo

energético sin disminuir la producción en el caso de la industria, utilizando

procedimientos organizados de prevención y control del consumo energético.

Para realizar una gestión energética se necesita realizar las actividades que se

describen a continuación:

Realizar una Auditoría Energética.

Definir políticas energéticas y procedimientos a seguir para

mantenimiento de equipos y pronósticos de consumos y costos

energéticos.

Capacitación y motivación por parte de la empresa para los operadores

para el uso racional de la energía.”[49]

En el presente proyecto se trabajará con la norma ISO 50001 que se encuentra

“vigente en plan de normalización y etiquetado del Ecuador y que se utilizará para

la gestión energética en la industria”. [29]

2.1.4 HERRAMIENTAS PARA LA EVALUACIÓN ENERGÉTICA

Son herramientas que sirven para controlar y evaluar los costos energético en la

industria y sobretodo como y donde se utiliza la energía, para facilitar la

evaluación de consumos energéticos se trabajará con una sola unidad de energía

(MWh) utilizando tablas de conversión que se encuentran en el Anexo 3.

8

2.1.4.1 CONSUMO ANUAL

Es el consumo energético que se necesita para el funcionamiento de la empresa

y también la cantidad de emisiones de CO2 que genera la empresa.

2.1.4.2 INTENSIDAD ENERGÉTICA

“Es la cantidad de energía utilizada para producir un bien o servicio. Para

establecer la relación entre el consumo y producción se toma en cuenta que no

todos los productos poseen el mismo consumo energético por lo que se hace un

ponderado porcentual”. [41]

2.1.4.3 COSTO ENERGÉTICO

“Este índice que permite conocer cuánto cuesta hacer un bien o producto en

relación con el consumo de energía total consumida”. [41]

2.1.5 NORMAS ESTABLECIDAS

Las normas técnicas tienen como finalidad establecer estándares de calidad y

especificaciones técnicas que pueden ser de medición y evaluación a los que

debe someterse un determinado producto en caso de procesos industriales o un

servicio, por ejemplo la energía eléctrica.

2.1.5.1 NORMAS ISO 9001

Norma internacional que hace referencia a un sistema de gestión de calidad sin

importar el tipo de producto, de esta manera lograr un sistema eficiente para

mejorar la calidad del producto, esta norma puede ser utilizada si se relaciona

con el ahorro de energía.

Esta norma utiliza la metodología que puede aplicarse a cualquier método

conocida como “Planificar –Hacer –Verificar-Actuar”.[35]

9

PLANIFICAR Establece los objetivos y procesos necesarios para conocer

los resultados de acuerdo al cliente y a las políticas de la organización.

HACER Implementar los procesos

VERIFICAR Realizar el seguimiento y la medición de los procesos y los

productos respecto a las políticas, los objetivos y los requisitos para el

producto, e informar sobre los resultados.

ACTUAR Tomar acciones para el mejoramiento continuo del proceso.

2.1.5.2 NORMAS ISO 50 001

El objetivo de esta norma es dar la “posibilidad de implementar sistemas y

procesos para mejorar la eficiencia energética en una industria reduciendo gases

contaminantes y para disminuir los costos de la energía”.[33]

Otro punto clave es la monitorización medida y análisis de los resultados. Es

necesaria la implementación de equipos de medida que cumplan con la norma.

En la figura 2.1 se representa el esquema de planificación energética de la norma

ISO 50001.

Figura 2.1- Esquema de Planificación Energética

(Norma ISO 50 001, 2012)

10

2.1.5.3 ILUMINACIÓN

“La iluminación es una parte importante en el área industrial, una correcta

iluminación ayuda la seguridad, rendimiento y productividad.

Un diseño de iluminación debe tener las siguientes condiciones.

Suministrar una cantidad de luz suficiente.

Eliminar todas las causas de deslumbramiento.

Prever el tipo y cantidad de luminarias apropiadas para cada caso

particular teniendo en cuenta su eficiencia.

Utilizar fuentes luminosas que aseguren una satisfactoria distribución de los

colores o reproducción cromática.”[20]

2.1.5.3.1 CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE LA LUMINARIA

“EFICIENCIA DE LA LUMINARIA la eficiencia de la luminaria es

importante para el ahorro de energía, la eficiencia en una luminaria viene

expresada en lumen/wat.

VIDA UTIL La vida útil es un aspecto importante a considerar en la

optimización del uso de la energía eléctrica siempre y cuando se relacione

con el costo beneficio.

EL RENDIMIENTO DEL COLOR Se refiere a la capacidad que tiene la

luminaria de reproducir el color real de un objeto, en tipos de industrias

como la textil o plástica es importante esta característica para la

comparación de colores, opacidad etc.

11

LAMPARA El tipo de lámpara que se utiliza podría mejorar la iluminación

y el ahorro de energía”[20]

2.1.5.3.2 TIPOS DE LUMINARIA

“Las lámparas pueden ser divididas en cuatro grupos principales:

INCANDECENTES Son las de más baja eficiencia solo el 5% de energía

se usa para la iluminación.

DESCARGA DE GAS Tiene una buena eficiencia y un buen rendimiento de

color se dividen en de alta presión y baja presión.

INDUCCIÓN Su mayor característica es la vida útil de la lámpara 60000

horas.

ILUMINACIÓN EN ESTADO SOLIDO Normalmente conocido como led,

tiene un buen rendimiento de 45lm/wat y se espera que mejore.”[20]

TABLA2.1- Tipo de lámparas

TIPO DE LAMPARA VIDA UTIL

HORAS

EFICIENCIA

(lm/watt) COLOR

RENDIMIENTO

DEL COLOR

1. LAMPARAS INCANDECENTES

LAMPARAS NORMALES 1000 6-15 Blanco muy bueno

LAMPARAS HALOGENAS 2000-40000 10-24 Blanco muy bueno

2. LAMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO DE BAJA PRESION

(LAMPARAS FLURECENTES)

LAMPARA TUBULAR (TL) 12000-20000 45-105 Blanco Excelente

LAMPARA COMPACTA

(CFL) 10000-12500 40-80 Blanco Excelente

3LAMPARA DE ALTA PRESION

Continua

12

Conclusion

TIPO DE LAMPARA VIDA UTIL

HORAS

EFICIENCIA

(lm/watt) COLOR

RENDIMIENTO

DEL COLOR

LAMPARAS DE VAPOR DE

MERCURIO DE ALTA

PRESION

12000 30-60 blanco cálido a

blanco frio Moderada

DE SODIO DE ALTA

PRESION 25000 46-150 Amarillo muy mala

HALOGENUROS

METÁLICOS 12000-18000 72-110

blanco cálido a

blanco frio Excelente

4 LAMPARAS DE

INDUCCIÓN 60000 50-80

blanco cálido a

un blanco

neutral

Bueno

5 LAMPARAS DE VAPOR

DE SODIO DE BAJA

PRESION

18000 100-200 naranja

monocromático Ninguno

Fuente: Heur Rob, (2007)

2.1.5.3.3 NORMA IRAM –AADL 2006

Esta norma indica los niveles de iluminación de acuerdo al tipo actividad. En la

siguiente tabla se detalla los límites de iluminación según el tipo de tarea visual.

TABLA 2.2- Norma IRAM –AADL

TIPO DE TAREA

VISUAL

NIVEL DE ILUMINACION

(lux)

Visión ocasional 100

Tarea intermitente,

ordinaria y fácil 100-300

Continua

13

Conclusión

TIPO DE TAREA

VISUAL

NIVEL DE

ILUMINACION (lux)

Tareas moderadamente

críticas y prolongadas

,contrastes medios

300-750

Tareas severas y

prolongadas, poco contraste 700-1500

Tareas muy severas con

detalles minuciosos 1500-3000

Tareas excepcionales,

difíciles e importantes 3000-10000

Fuente: IRAM –AADL, (2006)

2.1.5.3.4 REGULACIONCONELEC – 004/01

Esta regulación consiste en garantizar a los consumidores un suministro eléctrico

continuo y confiable, estableciendo estándares mínimos de calidad y

procedimientos técnicos de medición y evaluación a los que deben someterse las

empresas distribuidoras del servicio eléctrico.

Las variaciones de voltaje admitidas con respecto al valor del voltaje nominal se

señalan a continuación.

TABLA 2.3-Valoresde límites de voltaje

Subetapa

Alto Voltaje ±5,00%

Medio Voltaje ±8,00%

Bajo Voltaje. Urbanas ±8,00%

Bajo Voltaje. Rurales 10,00%

Fuente: Regulación CONELEC – 004/01,(2012)

14

Los límites de voltaje para zona industrial pueden estar entre ± 8%.

La siguiente tabla indica los valores limites voltajes de armónicos y los THD

expresado en porcentaje. Para efectos de esta regulación se consideran los

armónicos comprendidos entre la segunda y la cuadragésima, ambas inclusive.

TABLA 2.4-Tablade valores de límites de tolerancia

Continua

ORDEN (n) DE LA

ARMONICA Y THD

TOLERANCIA |Vi´| o |THD´|

(% respecto al voltaje nominal del punto de

medición)

V > 40 Kv

(otros puntos)

V 40 kV

(trafos de distribución)

Impares no múltiplos de 3

5 2.0 6.0

7 2.0 5.0

11 1.5 3.5

13 1.5 3.0

17 1.0 2.0

19 1.0 1.5

23 0.7 1.5

25 0.7 1.5

> 25 0.1 + 0.6*25/n 0.2 + 1.3*25/n

Impares múltiplos de tres

3 1.5 5.0

9 1.0 1.5

15 0.3 0.3

21 0.2 0.2

15

Conclusión

ORDEN (n) DE LA

ARMONICA Y THD

V > 40 Kv

(otros puntos)

V 40 kV

(trafos de

distribución)

Mayores de 21 0.2 0.2

Pares

2 1.5 2.0

4 1.0 1.0

6 0,5 0,5

8 0.2 0.5

10 0.2 0.5

12 0.2 0.2

Mayores a 12 0.2 0.5

THD 3 8

Fuente: Regulación CONELEC – 004/01, (2012)

2.1.6 INDICADORES FINACIEROS PARA LA EVALUACIÓN DE UN PROYECTO

2.1.6.1 VALOR ACTUAL NETO

“Es la diferencia entre la suma de ingresos actualizados y los costos actualizados.

El VAN refleja la ganancia neta que se obtiene durante la vida útil del proyecto en

el valor actual.

El valor actual neto (VAN) se calcula con la siguiente fórmula:

(1)

16

Donde:

Vt: representa los flujos de caja en cada periodo t (Ingresos y Costos).

I0: Valor del desembolso inicial de la inversión.

: Es el número de períodos considerado.

k: Tasa de renta utilizada.

Si el VAN>0 el proyecto es viable ya que la inversión produciría ganancias por

encima de la rentabilidad exigida.

Si el VAN<0 el proyecto no es viable ya que la inversión no produciría ganancias

al contrario habría pérdidas por encima de la rentabilidad exigida.

Si el VAN=0 esto determinaría que no exista ni ganancias ni perdidas. Para

aprobar el proyecto tendría que fijarse en otros criterios”. [7]

2.1.6.2 TASA INTERNA DE RETORNO

“Llamado también TIR, es la taza que iguala a cero al valor actual neto. La TIR se

asocia a la tasa de rendimiento mínima aceptada.

Si el TIR TRMA Se aceptará el proyecto. La razón es que el proyecto tiene un

rendimiento mayor al rendimiento mínimo requerido (el coste de oportunidad).

Si el TIR <TRMA Se rechaza el proyecto”. [7]

2.1.6.3 RELACIÓN BENEFICIO COSTO

La relación beneficio costo es un indicador financiero que se utiliza para evaluar si

un proyecto es viable, el criterio depende si el valor de ingresos es mayor al valor

de costos durante la vida útil del proyecto.

17

(2)

“Donde:

Vt: representa los flujos de caja en cada periodo t (Ingresos).

I0: representa los flujos de caja en cada periodo t (Costos).

: Es el número de períodos considerado.

k: Tasa de renta utilizada.

Si la relación B/C>1 o B/C= 1 el proyecto es viable ya que la inversión produciría

ganancias por encima de la rentabilidad exigida”. [7]

2.1.6.4 PERIODO DE LA RECUPERACIÓN DE LA INVERSIÓN

“Es un mecanismo que nos puede ayudar, igual que los conceptos anteriores a

tomar una decisión para la viabilidad de un proyecto, permite medir el plazo de

tiempo que se requiere para recuperar la inversión inicial. Para determinar el

periodo de recuperación se utiliza la siguiente formula”. [7]

(3)

2.1.6.5 SELECCIÓN DEL PROYECTO ENTRE VARIAS ALTERNATIVAS

Para escoger la mejor alternativa entre varios proyectos simplemente se

seleccionaría la alternativa de menor costo de inversión y que produzca

resultados funcionales, el problema se da cuando la vida útil de vida es mayor o

los ingresos son mejores de una alternativa donde el costo de inversión es mayor.

Para resolver este inconveniente se crearon cuatro métodos para poder escoger

la opción más viable tomando en cuenta vidas útiles, ingresos costos de inversión,

etc.

18

METODO DE LA TIR “Se debe escoger el proyecto con la TIR mas baja,

sirve para flujos de ingresos y costos variables o constantes, en caso de

vidas útiles diferentes se deben igualar las mismas”. [8]

METODO DEL VA “EL método del valor anual considera los flujos de

entrada y salida con una tasa de interés que generalmente es la TRMA, se

escoge el proyecto de menor valor anual.

VA = (OδM+D+C*TRMA) (4)

Donde:

OδM: son costos de operación y mantenimiento

D: depreciación a valor futuro

C: Inversión inicial

D=(C-CL)(A/F; TRMA,n) (5)

Donde:

CL: valor residual

n: tiempo de vida útil”. [8]

METODO DEL VALOR PRESENTE “Se debe encontrar el valor presente

o actual neto de todas las alternativas de inversión con la ecuación 2.1 y

escoger la de menor valor presente, hay que considerar que para este

método se debe igualar la vida útil de todos los proyectos”. [8]

19

2.1.7 METODOLOGÍA PARA REALIZAR UNA AUDITORÍA ENERGÉTICA

La metodología que se usará para el estudio de eficiencia energética está

basada en el programa de ahorro de energía que quiere implementar el Ministerio

de Energías y Minas en Ecuador.

“El procedimiento para realizar una auditoría energética se divide en varias etapas

que son:

Cálculo de los consumos y costos de la energía.

Cálculo de los flujos de energía.

Evaluación de los flujos de energía.

Identificación de mejoras energéticas.

Evaluación de las mejoras.

Informe Técnico”. [30]

En la primera etapa (cálculo de los consumos y costos de la energía) se cuantifica

detalladamente los consumos de energía en un periodo de 12 meses, registro del

poder calorífico y costos de los combustibles, inventario de la maquinaria y

precios de la energía eléctrica.

El cálculo de los flujos de energía consiste en calcular el consumo de energía de

cada proceso, modo de operación de la planta, diagramas de flujo y conocimiento

del proceso de producción.

El objetivo de la tercera etapa es determinar las áreas donde existe derroche de

energía, bajas eficiencias de conversión (motores, calderos).

20

En la cuarta etapa se determina que iniciativas pueden optimizar el consumo de

energía con las personas responsables de la planta.

Por último se evalúan qué mejoras son viables, se establecen los costos del

proyecto, se calculan los beneficios de las mejoras, se definen que proyectos se

van a ejecutar y finalmente se presenta un informe donde conste el diagnostico de

la auditoría y las mejoras energéticas encontradas.

2.2 EQUIPO DE MEDICIÓN Y PROTECCIÓN

2.2.1 PARÁMETROS ELÉCTRICOS

Para medir los parámetros eléctricos se usan los siguientes equipos.

2.2.1.1 MULTÍMETRO

Se utiliza para medir parámetro de voltaje, corriente y resistencia.

Figura 2.2- Multímetro PCE

(Catalogo PCE,2012)

Las especificaciones técnicas son las siguientes:

21

TABLA2.5-Especificaciones técnicas multímetro PCE

MARCA: PCE - DE 22

RANGOS DE

TEMPERATURA: MENOS 50 °C A 1000°C

RANGO DE

RESISTENCIA: 0 a 40 MΩ

RANGO DE

VOLTAGE: 0 A 750V

RANGO DE

CORRIENTE: 400μA-50ª

TEMPERATURA DE

TRABAJO: 0°C a 50°C

Fuente: Catalogo PCE,(2012)

2.2.1.2 ANALIZADOR DE REDES ELECTRICAS

Figura 2.3- Analizador de Redes Eléctricas

(Catalogo fluke,2012)

En la siguiente tabla se muestra las especificaciones técnicas del

analizador de redes eléctricas.

22

TABLA2.6-Especificaciones técnica analizador de redes eléctricas

MARCA: FLUKE 43B

RANGOS DE

POTENCIA: 250W-1,56GW

RANGO DE

ARMONICOS: 51er ARMÓNICO

RANGO DE

CORRIENTE: 50 A,500 A, 5 kA,50 kA

RANGO DE

VOLTAJE: 5 V, 50 V, 500 V

TEMPERATURA

DE TRABAJO: 0°C-50°C

Fuente: Catálogo Fluke,(2012)

2.2.2 PARAMETROS TÉRMICOS

2.2.2.1.ANALIZADOR DE GASES DE COMBUSTIÓN

Mide que sustancias se generan en la combustión de un determinado equipo y la

cantidad de esas sustancias.

Figura 2.4- Analizador de Gases

(Catalogo Testo,2012)

23

TABLA 2.7-Característicastécnicas del analizador de gases

PARAMETROS

DE MEDICIÓN

RANGO DE

MEDICIÓN PRECISIÓN

O2 0-25Vol% ±0.2 Vol%

CO,H2-COMP 0-10000ppm

±10ppm(0…199ppm)

±5% promed.(200…2000ppm)

±10% promed.(resto de la gama)

COBW,H2-COMP 0-500ppm ±2ppm(0…39.9ppm CO)


NO 0-4000ppm

±5ppm(0…99ppm)

±5% promed.(100…1999ppm)


NOlow 0-300ppm ±2ppm(0…39.9ppm CO)


NO2 0-500ppm ±5ppm(0…99.9ppm)


MARCA TESTO 350XL

Fuente: Catalogo testo 350XL,(2012)

2.2.2.2 TERMOMETRO DIGITAL

Registra las tempuraturas que existan de equipos y medio ambiente.

Figura 2.5- Termómetro Infrarrojo

(Catalogo fluke,2012)

24

TABLA2.8-Carácterísticas del fluke 566 infrarrojo

MARCA FLUKE 566

RANGO DE

TEMPERATURA DE -40 °C a 650 °C

PRECISIÓN <0°C;±(1,0°C(±2,0°F )+0,1° /1 °C o °F )

RESOLUCIÓN DE LA

PANTALLA 0,1 °C

TIEMPO DE

RESPUESTA < 500 ms

RANGO DE

TEMPERATURA DE

ENTRADA PARA EL

TERMOPAR TIPO K

DE -270 °C a 1372 °C

TEMPERATURA DE

TRABAJO DE 0 °C a 50 °C

TEMPERATURA DE

ALMACENAMIENTO DE 20 °C a +60 °C

Fuente:Catalogo Fluke,(2012)

2.2.3 PARAMETRO DE ILUMINACIÓN

2.2.3.1 LUXOMETRO

Este equipo se utiliza para medir la cantida de luzemitida por una fuente luminosa.

25

Figura 2.6- Luxómetro

(Catalogo PCE,2012)

TABLA 2.9 -Características específicas del luxómetro pce-174

Fuente: Catalogo PCE, (2012)

MARCA PCE-174

RANGO 400/4000/lux 40/400klux

40/400/4000/fc 40kfc

PRESICIÓN ± 5% del valor de medición

±10 dígitos (<10000 lux)

REPRODUCIBILIDAD 3%

CONDICIONES

AMBIENTALES 0…40°C/80% Hr

NORMATIVA

Seguridad:IEC-1010-1;EN 61010-

1 EMV:EN 50081-1;EN 50082-1

correspondiente DIN 5031;DIN

5032

26

2.3 EQUIPO DE PROTECCIÓN

Para realizar cualquier actividad que genera algún riesgo se tiene que utilizar

equipos de protección personal para de esta forma evitar posibles accidentes que

se puedan generar.

Figura 2.7- Equipo de Protección

(INECPRO,2012)

El cuadro siguiente explica el equipo de protección personal que se necesita

para hacer una auditoría energética en una fábrica.

TABLA 2.10-Elementos de protección personal

EEP CARACTERISTICAS NORMA

ZAPATOS DIELÉCTRICOS <500 Vac UNE EN ISO 20345

GUANTES DIELÉCTRICOS Resistencia: 0, 5, 10, 15 mil

Voltios IEC 60903

GUANTES TÉRMICOS Resistencia: de 600 °C ------------------

TAPONES PARA LOS OIDOS 5-20 db ANZI-S3-19 y CE-EN 352-2

CINTURON DE ARNES Peso de resistencia de 1200 kg ------------------

GAFAS DE SEGURIDAD Marca:Perkson ANSI Z. 87.1

Fuente:Catalogo Inecpro.(2012)

27

2.4 DESCRIPCIÓN DE LA FABRICA ACRILUX

La Empresa Acrilux se encuentra en funcionamiento en el mercado por más de

cuarenta años, se encuentra ubicada en la Av. de las Hiedras y Av. de los

Granados y las Oficinas y bodega se encuentra en el pasaje N44 E10-26 y 6 de

diciembre.

ACRILUX se dedica a la fabricación de láminas acrílicas con una producción

mensual de más de 2000 láminas que son de diferentes tamaños , de veinte

colores distintos y seis diferentes texturas, existen tres tipos de láminas que

fabrica UR(Uso General),MF(Manufacturas Finas) y XR (laminas Extra

resistentes).

.

Figura 2.8- Ubicación Acrilux

(Propia de autor, 2012)

La fábrica Acrilux comparte tanto el transformador como el espacio físico con

otras dos empresas que son FIX y ROBOT, este transformador tiene una

capacidad de 378 kVA.

28

En la empresa trabajan 30 personas que operan en diferentes áreas de trabajo, el

horario de trabajo de la empresa es desde las 7:00 AM hasta las 7:30 PM.

La tabla 2.11 indica cómo está distribuido el personal según su área de trabajo, a

veces el horario puede variar dependiendo de las necesidades de la fábrica.

TABLA 2.11-Número de trabajadores fabrica Acrilux S.A

ÁREA TRABAJADORES HORAS

Planta 18 12

Laboratorio 2 12

Mantenimiento 1 8

Jefe planta 2 10

Gerencia general 1 8

Contabilidad 3 8

Bodega 2 8

Total 30

Fuente: Acrilux S.A

2.5 PLANILLAS DE CONSUMO

2.5.1 TARIFA ELÉCTRICA

La tarifa eléctrica depende del tipo de cliente y se factura de acuerdo al horario de

atención, en este caso se encuentra en la categoría G7 que es TARIFA DE

MEDIA TENSIÓN CON DEMANDA, se aplica a los consumidores industriales que

disponen de un registrador de potencia máxima o para aquellos que tienen

potencia calculada.

Los cargos tarifarios de acuerdo al horario para la categoría G7 es la siguiente:

29

TABLAJ2.12 -Costo de energía

RANGO DE CONSUMO ENERGIA

[USD/kWh]

L-V 08H00 hasta 18h00 0,058

L-V 18h00 hasta 22h00 0,072

L-V 22h00 hasta 08h00 0,042

S,D,F 18h00 hasta 22h00 0,058

S,D,F 22h00 hasta 08h00 0,042

Fuente: Empresa Eléctrica Quito,(2012)

Se observa que los valores tarifarios de la tabla coinciden con la factura que

emite la Empresa Eléctrica Quito.

En el siguiente gráfico se muestra la factura eléctrica para el transformador de

378kVA.

30

Figura 2.9- Planilla Eléctrica

(Empresa Eléctrica Quito, 2012)

31

2.5.2 PLANILLA DIESEL

La fábrica Acrilux utiliza diesel industrial tipo 2 para generar vapor que sirve en el

calentamiento de piscinas, hornos, reactores y torre de destilación.

En la Figura 2.10 se observa la factura de diesel para el mes de julio del 2012.

Figura 2.10- Planilla Diesel

(Acrilux,2012)

32

2.6 CONSUMOS ENERGÉTICOS

En el sector industrial existen varios tipos de fuentes de energía, en el caso de la

fábrica Acrilux son energía eléctrica y térmica que consiste en la utilización de

diesel industrial tipo 2.

2.6.1 CONSUMOS ELÉCTRICOS

La fábrica utiliza para su funcionamiento motores, lámparas y artefactos

electrónicos (computadoras, balanzas electrónicas, radio etc.) .Por esta razón se

realizó el levantamiento de carga (más detallado en el Anexo 4) como ilustra la

siguiente gráfica.

Figura 2.11- Levantamiento de Carga

(Propios del Autor, 2012)

Uno de los problemas es determinar el consumo energético anual del periodo

Enero –Diciembre 2012, el motivo es que la fábrica ACRILUX comparte el

medidor de energía y el transformador con dos empresas más que son Robot y

Fix. Para determinar el valor que debería pagar cada empresa decidieron

MOTORES ILUMINACION EQUIPOS DE OFICINA

POTENCIA kW 113,95 13,54 1,63

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

kW IN

STA

LAD

OS

LEVANTAMIENTO DE CARGA

33

determinarlo de acuerdo a la potencia nominal de cada fábrica. La repartición de

la carga para las tres fábricas esta de la siguiente manera.

Figura 2.12 -Repartición de la carga en el transformador de 378 kVA

(Elaboración propia, 2012)

De la figura 2.12 se deduce que la repartición de carga no difiere mucho para las

tres fábricas, siendo la fabrica FIX S.A la de mayor consumo.

La tabla 2.13 muestra el consumo energético del medidor de energía en el año

2012.

TABLA 2.13-Resumen planilla eléctrica transformador

MES

DEMANDA

[kW]

ENERGÍA

[kWh]

COSTO

[DOLARES]

1 ENERO 149 18710,504 1569,41

2 FEBRERO 151 21660,916 1765,49

3 MARZO 168 24749,976 2011,97

4 ABRIL 185 30446,316 2425,75

5 MAYO 167 29150,088 2308,9

6 JUNIO 171 29954,072 2363,8

Continua

30%

32%

38%

REPARTICION DE LA CARGA

ACRILUX

ROBOT

FIX

34

Conclusión

MES DEMANDA

[kW]

ENERGÍA

[kWh]

COSTO

[DOLARES]

7 JULIO 164 27590,516 2211,2

8 AGOSTO 165 26106,116 2123,61

9 SEPTIEMBRE 152 24617,432 1997,31

10 OCTUBRE 167 28078,016 2263

11 NOVIEMBRE 158 26669,248 2164,22

12 DICIEMBRE 160 24277,352 2020,39

TOTAL 1957 312010,552 25225,05

Fuente: Acrilux S.A, (2012)

Los valores de consumo de energía para el año 2012 en la fábrica Acrilux son

basados en el porcentaje de repartición de la carga que tiene cada fábrica, los

valores que ellos pagaron en el año 2012 se indica en la tabla 2.14:

TABLA 2.14-Resumen planillas Acrilux

MES DEMANDA

Kw

ENERGÍA

kWh COSTO

1 ENERO 44,7 5613,15 470,82

2 FEBRERO 45,3 6498,27 529,65

3 MARZO 50,4 7424,99 603,59

4 ABRIL 55,5 9133,89 727,73

5 MAYO 50,1 8745,03 692,67

6 JUNIO 51,3 8986,22 709,14

7 JULIO 49,2 8277,15 663,36

8 AGOSTO 49,5 7831,83 637,08

9 SEPTIEMBRE 45,6 7385,23 599,19

10 OCTUBRE 50,1 8423,40 678,90

11 NOVIEMBRE 47,4 8000,77 649,27

Continua

35

Conclusión

MES

DEMANDA

[Kw]

ENERGÍA

[kWh]

COSTO

[DOLARES]

12 DICIEMBRE 48 7283,21 606,12

TOTAL 587,1 93603,17 7567,52


2.6.2 CONSUMO COMBUSTIBLES

En la fábrica Acrilux el combustible es un recurso energético que se utiliza en

varias partes del proceso como piscinas, hornos, cuarto de reactores y

destilación. La fábrica utiliza diesel para generar vapor de agua usando dos

calderos de 60 HP.

A continuación se muestra el resumen del uso de combustible en el periodo Enero

a Diciembre del año 2012.

TABLA 2.15-Resumen consumo de combustible periodo 2012

MES GALONES COSTO

[DOLARES]

ENERO 1450 1339,98

FEBRERO 2035 1880,59

MARZO 1875 1732,73

ABRIL 2090 1931,41

MAYO 2085 1926,79

JUNIO 1935 1788,18

JULIO 2035 1880,59

AGOSTO 2520 2328,79

Continua

36

Conclusión

MES GALONES COSTO

[DOLARES]

SEPTIEMBRE 1575 1455,49

OCTUBRE 2355 2176,31

NOVIEMBRE 1740 1607,97

DICIEMBRE 1010 933,36

TOTAL 22705 20982,19

Fuente: Acrilux S.A,(2012)

2.7REDUCCIÓN DE UNIDADES

Con el historial energético se procede a transformar los consumos energéticos a

una sola unidad y de esta forma simplificar el análisis. Para facilitar el análisis se

procede a reducir a una sola unidad, que será megavatios hora.

El procedimiento para transformar los galones de combustible a kilovatios hora es

el siguiente:

Diesel (22705 galones al año)

La cantidad de es el poder calorífico superior del diesel industrial tipo2,

las características del diesel está en el anexo 2.”El valor de 78% en la reducción

de unidades es debido a la eficiencia de combustión de los calderos” [10].

37

La cantidad de galones consumidos anualmente según la tabla 2.15 es 22705

galones, esta unidad se debe transformar a Megavatios hora , el procedimiento se

explica a continuación:

729,48MWh

TABLA 2.16: Relación galones vs MWh

Fuente: Cálculos Hechos por el autor,(2012)

En la Figura 2.13 se observa cómo se distribuye el consumo de energía en la

empresa.

Figura 2.13-Distribución del Consumo Energético

(Elaborados por el autor,2012)

Se observa que el principal recurso que se consume es el diesel por tanto será

uno de los puntos donde se deberá enfocar el análisis para poder optimizar la

generación de vapor.

89%

11%

DISTRIBUCION DEL CONSUMO ENERGÉTICO

DIESEL

ELECTRICA

GALONES MWh

22705,00 729,48

38

Figura 2.14- Costo Consumo de la Energía Utilizada

(Elaborado por el autor, 2012)

2.8 INSPECCIÓN VISUAL DE LA PLANTA ACRILUX S.A

Para tener una idea preliminar de la fábrica se realizó una visita técnica, con la

persona encarga del mantenimiento. Se revisó tableros eléctricos, instalaciones

eléctricas, motores, bombas, calderos, líneas de vapor, equipos que consumen

vapor.

Los resultados que se llegaron están detallados en este capítulo en la sección

2.20

2.9DATOS DE PRODUCCIÓN

Acrilux S.A es una fábrica que se encarga de la fabricación y distribución de

láminas acrílicas en todo el país se estima que tiene al menos el 50% del

mercado a nivel nacional, las láminas se las clasifica por el tamaño que viene en

unidades de pies y el peso que está en kilogramos. La siguiente tabla muestra el

número de láminas mes a mes en el año 2012.

ELECTRICA DIESEL

COSTO 7567,52 20982,19

0,00

5000,00

10000,00

15000,00

20000,00

25000,00

DO

LAR

ES A

ÑO

COSTOS ENERGÉTICOS

39

TABLA 2.17-Número total de láminas y peso año 2012

MES NUMERO

LAMINAS KG

ENERO 2397 26402,60

FEBRERO 2154 22811,20

MARZO 2386 27015,4

ABRIL 1771 18780

MAYO 2073 25871

JUNIO 2411 28277,2

JULIO 2111 26595,7

AGOSTO 2207 24743,7

SEPTIEMBRE 2163 24139,3

OCTUBRE 2228 22729,8

NOVIEMBRE 2231 26398,2

DICIEMBRE 1228 14780,7

TOTAL 25360 288544,8


La producción se podría decir que tiende a ser constante, excepto en el mes de

diciembre donde hay una caída en la fabricación de láminas.

En la figura 2.15 se muestra el número de láminas por tamaño en el año

2012.Para facilitar el análisis de los datos de producción se consideran como un

solo tamaño a todas las láminas que superan el 1% de la producción total.

40

Figura 2.15- Numero de Laminas vs Tamaño Año 2012


TABLA 2.18-Número de láminas producidas por tamaño periodo 2012

TAMAÑO LAMINAS

[PIES]

TOTAL DE

UNIDADES AÑO

2012

4x6x2 1740

4x6x2,5 596

4x6x3 1173

4x6x4 530

4x8x2 6763

4x8x2,5 1830

4x8x3 4829

4x8x4 1375

4x8x5 379

4x8x6 710

4x8x9 326

Continua

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

4x6x2

4x6x3

4x8x2

4x8x3

4x8x5

4x8x9

5x6x5

6x10x3

Laminas < al 1% de producción anual

CANTIDAD DE LAMINAS

41

Conclusión

TAMAÑO LAMINAS

[PIES]

TOTAL DE

UNIDADES AÑO

2012

5x5x3 294

5x6x5 292

5x8x3 835

6x10x3 464

Piramidal2 789

Laminas < al 1% de

producción anual 2435

TOTAL 25360


Las láminas que no superan el 1% de la producción anual representan apenas

el 10% de la producción total en el año 2012,no siendo relevante el análisis

individual ya que su fabricación es mínima si las comparamos con las láminas que

más se fabrican que son las de 4x8x2 y 4x8x3 que sumadas representan el 46%

al año .

2.10 PORCENTAJE DE ASIGNACION POR PRODUCTO

Es el porcentaje de la producción total de láminas fabricadas en el año 2012.Este

dato se usará posteriormente para encontrar el consumo de energía para cada

producto. Como la fábrica comparte el transformador no se tiene el real consumo

energético en un año por la tanto se realizarán dos cálculos:

1.- Repartición de la carga de acuerdo a la potencia instalada en cada fábrica.

2.-Con el consumo energético medido durante una semana comparada con el

consumo de energía del transformador para la misma semana.

42

2.10.1PORCENTAJE DE ASIGNACION DE PRODUCTO POR POTENCIA

INSTALADA.

Se asigna valores porcentuales de acuerdo a la producción anual en el periodo

2012 y de esta forma encontrar la energía consumida en kWh por cada insumo.

Se tomó como ejemplo de cálculo la lámina más producida en el año 2012 que es

la de 4x8x2.

TABLA 2.19-Porcentaje de producción lamina 4x8x2


La siguiente tabla muestra el consumo de energía en el periodo 2012.

TABLA 2.20-Total de energía consumida periodo 2012

ENERGÍA

ELECTRICA COMBUSTIBLE

TOTAL DE ENERGÍA

CONSUMIDA AÑO 2012

93,6 729,48 823,08


Consumo Energético periodo 2012 en MWh para la lámina de 4x8x2

(6)

TAMAÑO

LAMINAS

TOTAL

AÑO

PRODUCCION

[%]

4x8x2 6763 26,67%

43

=219,5MWh

En el Anexo 1se detalla el consumo de energía asignado para cada ítem.

2.10.2 PORCENTAJE DE ASIGNACION DE PRODUCTO POR CONSUMO

MEDIDO CON ANALIZADOR DE REDES.

El porcentaje de consumo medido en la planta en el periodo de 7 días representa

el 22% con relación al consumo medido en el transformador para el mismo

periodo de tiempo, como la producción es casi constante se usará este

porcentaje para encontrar el consumo eléctrico en el periodo del año 2012.

La Tabla siguiente muestra el consumo eléctrico de la fábrica Acrilux

considerando que la fábrica consume el 22% de la energía del transformador.

TABLA 2.21-Consumo fábrica Acrilux periodo 2012 asignado el 22%.

MES DEMANDA

[Kw]

ENERGÍA

[kWh]

ENERO 32,78 4116,31

FEBRERO 33,22 4765,40

MARZO 36,96 5444,99

ABRIL 40,70 6698,19

MAYO 36,74 6413,02

JUNIO 37,62 6589,90

JULIO 36,08 6069,91

AGOSTO 36,30 5743,35

SEPTIEMBRE 36,74 6177,16

OCTUBRE 33,44 5415,84

Continua

44

Conclusión

MES DEMANDA

[Kw]

ENERGÍA

[kWh]

NOVIEMBRE 34,76 5867,23

DICIEMBRE 35,20 5341,02

TOTAL 430,54 68642,32

Fuente: Acrilux,(2012)

TABLA 2.22-Consumo de energía eléctrica asignado el 22% en el año 2012.

ENERGÍA

ELÉCTRICA

ENERGÍA TRAFO

MWh

ENERGÍA

ACRILUX MWh

312,01 68,64


La tabla 2.23 detalla el consumo de energía medido con el analizador de redes

en el periodo 2012.

TABLA 2.23-Total de energía consumida medida con el analizador de redes

ENERGÍA

ELECTRICA COMBUSTIBLE

TOTAL DE ENERGÍA

CONSUMIDA AÑO 2012

68,64 MWh 729,48MWh 798,12MWh

Fuente: Cálculos realizados por el autor,(2012)

El consumo de energía en MWh de la lámina de 4x8x2.por consumo eléctrico

medido con el analizador de redes es el siguiente:

45

TABLA 2.24-El consumo de energía para la lámina 4x8x2 por consumo medido

TAMAÑO

LAMINAS

TOTAL

AÑO %PRODUCCION CONSUMO MWh

4x8x2 6763 26,67% 212,85

Fuente: Cálculos realizados por el autor, (2012)

El porcentaje de variación entre los dos casos de ejemplo es de apenas del

3.02%, esto se debe al que mayor consumo de energía se produce en el uso del

diesel que en el consumo de energía eléctrica.

2.11 CALCULO DE LOS ÍNDICES ENERGÉTICOS

2.11.1 INTENSIDAD ENERGÉTICA

El índice energético se hará para los dos casos vistos anteriormente en el periodo

2012.

(7)

INDICE ENERGETICO POR POTENCIA INSTALADA

IE=32,46

INDICE ENERGÉTICO POR CONSUMO MEDIDO CON EL

ANALIZADOR DE REDES

46

IE=31,47

Para los dos casos el índice energético es similar.

2.11.2 COSTO ENERGÉTICO

Para este caso se realizará el cálculo para el valor que la planta paga por el uso

de la energía eléctrica, ya que como se analizó anteriormente la diferencia entre

el consumo eléctrico medido con el analizador de redes y el que ellos pagan es

similar y no influye en el cálculo.

(8)

Ejemplo de cálculo de costo energético para el consumo de potencia instalada

para la lámina de 4x8x2.

Lámina 4x8x2

En el Anexo 1 se detallan los índices energéticos de los demás ítems.

2.12DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN

El proceso de fabricación de láminas acrílicas consta de varias etapas que se

detallarán a continuación. Cabe señalar que cada etapa del proceso se

47

interrelacionan hasta lograr un producto que cumpla con las expectativas de la

fábrica y al cliente

2.12.1RECEPCION Y ALMACENAMIENTO DE PRODUCCIÓN

En esta parte del proceso se almacena la materia prima (monómero) .El

monómero viene en tambores que se depositan en la fábrica 3 veces por

semana, aproximadamente.

2.12.2DESTILACIÓN.

La materia prima se la destila y de esta forma se filtran la mayor cantidad de

impurezas, para lo cual se utiliza una torre de destilación.

2.12.3CONTROL DEL DESTILADO.

Es una fase en la cual se controla si la materia destilada cumple o no cumple con

las condiciones preestablecidas para la fabricación de acrílicos, caso que no

cumpla se vuelve a destilar.

2.12.4 AGITACIÓN.

Esta área del proceso se divide en dos subprocesos

En el primer subproceso se mezclan los reactivos con la materia prima

destilada y de esta forma se polimerizará al monómero produciéndose un

jarabe el cual en posteriores fases se convertirá en acrílico, para lo cual se

usa un reactor con una presión y temperatura constante.

En la segunda fase se colocan los diferentes aditivos y el jarabe dentro

del agitador. La materia prima de excedente se almacena en un sistema de

48

enfriamiento para de esta forma no permitir que se polimerice y poder

utilizarla posteriormente.

2.12.5 CARGADO DE MOLDES Y ARMADO DE MOLDES

Para armar un molde se utilizan láminas de vidrio que se las une con pinzas

metálicas, para el grosor de las láminas se utiliza cordones de PVC que al

final del proceso se convertirán en el perfil de la lámina acrílica. Sé utiliza una

máquina extrusora para la fabricación del cordón de PVC. Utilizando una bomba

de vacío se coloca el jarabe en tanques el cual se lo pesa en unas balanzas

electrónicas. El jarabe que está dentro de los tanques se carga en los moldes de

vidrios simplemente por gravedad.

2.12.6 TRATAMIENTO TÉRMICO Y POLIMERIZACIÓN

La fase final para polimerización del jarabe es el tratamiento térmico para lo cual

se utilizan piscinas que están llenas de agua a temperatura promedio de 52° C,

los moldes se colocan dentro de estas piscinas durante cierto periodo de tiempo

dependiendo del tamaño, viscosidad y grosor.

La parte dos del proceso de tratamiento térmico consiste en colocar los moldes en

dos hornos grandes que utilizan aire caliente recirculando por las láminas

acrílicas. Esta es la fase final del tratamiento térmico, el objetivo es terminar el

proceso de polimerización y obtener la lámina acrílica.

2.12.7 EMBALAJE

A las láminas acrílicas se colocan adhesivo plástico y se las envía a la bodega

donde se las vende a los diferentes clientes en Quito, Guayaquil y Cuenca.

49

Diagrama del bloque del proceso.

RECEPCION Y

ALMACENAMIENTO

DE MATERIA PRIMA

DESTILACION

CONTROL DE

DESTILADO

AGITACIÓN

POLIMERIZACIÓN

CARGADO EN

MOLDES

TRATAMIENTO TÉRMICO

DESMOLDE

EMBALAJE

ELABORACION

DE PERFIL PVC

ARMADO DE

MOLDES

ADITIVOS Y

COLORANTES

50

2.13 LEVANTAMIENTO DE CARGA

El levantamiento de carga sirve para cuantificar la carga instalada, la iluminación

y datos o información de motores y de esta manera determinar el consumo de

energía. Al momento de hacer el levantamiento de carga (el levantamiento de

carga se encuentra detallado en el ANEXO 4) se tiene una idea de los elementos

eléctricos utilizados en el proceso así como también el estado de las instalaciones

eléctricas, esta información será de ayuda al momento de dar soluciones para el

ahorro de energía.

2.13.1 NIVELES DE ILUMINACIÓN

En esta parte del proyecto se verifica los tipos de luminaria y el nivel de

iluminación, ya que estos son aspectos importantes dentro de la fábrica Acrilux

puesto que existen tareas dentro de la empresa que requieren un nivel de

iluminación adecuado, así como también es un aspecto donde se puede optimizar

el uso de energía eléctrica. La siguiente tabla muestra el nivel de iluminación de

cada área de trabajo.

TABLA 2.25-Nivel de iluminación

AREA DE TRABAJO LUXES

GALPÓN 1 400

GALPÓN 2 400

LABORATORIO 100-300

SIERRA 300

OFICINA 400

MECÁNICA 100-300

CUARTO DE REACTORES 100-300

CUARTO DE CALDEROS 60 HP 200

Continúa

51

Conclusión

AREA DE TRABAJO LUXES

CUARTO DE REACTORES 100-300

CUARTO DE CALDEROS 60

HP 200

VESTIDORES 200

BODEGA COLORANTES 100-300

DESTILACIÓN 300

EXTRUSORA 100-300

BAÑOS 200


La gráfica 2.16 resume el tipo de luminaria que se utiliza en la fábrica.

Figura 2.16- Número de luminarias

(Elaboración propia, 2012)

La mayor parte de luminarias son fluorescentes de 40 W, se realizará un análisis

para mejorar la iluminación de acuerdo al área de trabajo y optimizar el consumo

de energía.

FLUORECENTES 40 WFOCOS

INCANDECENTE 60 WFLUORECENTES 20 W

NUMERO 312 7 32

0

50

100

150

200

250

300

350

CA

NTI

DA

D D

E LU

MIN

AR

IAS

NUMERO DE LUMINARIAS

52

2.13.2 MOTORES UTILIZADOS EN LA FÁBRICA ACRILUX S.A

Se verifican los años de funcionamiento y potencias nominales de todos las

maquinas que se utilizan en el proceso de producción.

El siguiente gráfico muestra la tendencia de antigüedad de los motores.

Figura 2.17-Tendencia de la Antigüedad de Motores


Figura 2.18- Distribución de Motores


0

5

10

15

20

25

1974 1977 1980 1983 1986 2000 2003 2005 2008

TENDENCIA DE ANTIGUEDAD DE MOTORES

NUMERO_MOTORES

02468

101214

GA

LPO

N

AC

RIL

UX

LAB

OR

AT

OR

IO

CA

LDE

RO

S

PO

ZO

DE

AG

UA

DE

STIL

AD

O

TR

AT

AM

IEN

TO

DE

AG

UA

EX

TR

USO

RA

DISTRIBUCION DE MOTORES

CANTIDAD

53

2.13.3 EQUIPOS DE OFICINA

En el anexo 4 se encuentra en detalle los equipos de oficina .En la figura 2.9 se

resumen los equipos de oficina, iluminación y fuerza en la fábrica Acrilux S.A.

Figura 2.19- Levantamiento de Carga

(Elaborado por el autor,2012)

2.14 MEDICIONES EN EL TRANSFORMADOR DE 378 kVA

Se ubicó el equipo de medición en el lado de baja tensión del transformador de

capacidad 378kVA. Para lo cual se utilizó un analizador de redes fluke 1744

número de serie 20898.El alimentador primario se conecta de la S/E Río Coca

con un voltaje de media tensión de 6300 V.

MOTORES ILUMINACIONEQUIPOS DE

OFICINA

POTENCIA kW 113,95 13,54 1,63

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

kW IN

STA

LAD

OS


54

Figura 2.20 - Transformador de 378 kVA

(Elaborado por el autor ,2012)

Los datos recolectados son proporcionados por la EMPRESA ELECTRICA

QUITO por el departamento de control y calidad de producto y pérdidas técnicas.

2.14.1 RESULTADOS DE MEDICIONES EN EL TRANSFORMADOR DE 378 kVA

Las mediciones se realizaron en el periodo del 16 al 23 de octubre del 2012 con

intervalos de medición de 10 minutos y se tomaron 1008 registros.

La figura 2.21 indica de la curva de potencia de toda la semana en el

transformador, las demás gráficas estarán en el capítulo 3.

55

Figura 2.21- Curva de Potencia

(Empresa Eléctrica Quito,2012)

Se puede observar que la curva de potencia es repetitiva durante todos los días

de la semana siendo su pico más alto a partir del medio día ,el día de mayor

consumo de potencias es el día jueves y los fines de semana prácticamente es

cero ya que las fábricas generalmente no trabajan esos días.

TABLA 2.26-Datos del transformador

EMPRESA ÉLECTRICA QUITO S.A DEPARTAMENTO DE CONTROL DE PRODUCTO

Y PÉRDIDAS TÉCNICAS SECCIÓN MEDICIÓN

1) DETALLES

Transformador N° 3591

Fabricante

AEG Montaje SNT1

Fases 3 Equipo Instalado Fluke 1744

Potencia Kva 378 Numero de Serie 208988

Propiedad Cliente Fecha de Instalación 10/16/2012

Voltaje en media tensión(V) 6300 Fecha de retiro 10/23/2012

Voltaje en baja tensión(V) 230/132 Días de lectura 7

Subestación 16 Intervalo de Registro 10 min

Continua

56

Conclusión



Primario Alimentador A

S/E Río Coca

Número de Registro 1008

Sitio de la Instalación Bornes de baja tensión del transformador de 378

Kva

Fuente: Empresa Eléctrica Quito,2012

Los datos que se detallan en la tabla 2.27 corresponden a la potencia disponible,

que es importante si las empresas requieren ampliar maquinaria, el factor de

carga y la energía que requiere el transformador.

TABLA 2.27-Parámetros del transformador

ENERGÍAS VALOR UNIDAD

POTENCIA

DISPONIBLE 236,18 kVA

FACTOR DE CARGA 25,9 %

ENERGÍA EN EL

PUNTO DE MEDICIÓN 6097 kWh


Al momento de analizar los parámetros eléctricos se observa que hay demasiada

potencia disponible y que el transformador está sobredimensionado, causando

pérdidas de energía en vacío mayores, si se comparara con un transformador

de menor dimensión.

2.14.2 RESULTADOS DE MEDICIONES EN LA PLANTA ACRILUX

Se hicieron mediciones en la planta para poder saber el consumo de energía,

armónicos, factor de potencia y otros parámetros en el periodo de 7 días ya que

como se explicó anteriormente Acrilux comparte el transformador con dos

57

empresas más. Para la medición se usó el fluke 1744 serie 20113.Se tomaron

1008 registros en intervalos de 10 minutos.

A continuación se muestra la gráfica de la curva de potencia de toda la semana

en el transformador, las demás gráficas estarán en el capítulo 3.

Figura 2.22- Curva de Potencia Fábrica Acrilux


Se puede observar que la curva de potencia es repetitiva durante todos los días

de la semana no tienes picos, siendo el consumo de potencia casi constante

desde el periodo de 7 de la mañana a 6 de la tarde, él día de menor consumo es

el día viernes la razón es que ese día se usa para hacer limpieza de las

instalaciones, los fines de semana prácticamente es cero ya que las fábrica

generalmente no trabajan esos días.

58

TABLA 2.28-Datos de la fábrica Acrilux



1) DETALLES

Transformador N° 3591

Montaje

SNT1

Fases 3

Equipo Instalado Fluke 1744

Potencia KVA 378 Número de Serie 208988

Propiedad Cliente Fecha de Instalación 10/16/2012

Voltaje en media tensión(V) 6300 Fecha de retiro 10/23/2012

Voltaje en baja tensión(V) 230/132 Días de lectura 7

Subestación 16 Intervalo de Registro 10 min

Primario Alimentador A S/E

Río Coca

Número de Registro 1008

Sitio de la Instalación CIRCUITO PLANTA ACRILUX S.A

Energía en el punto de

medición

1334 kWh


Figura 2.23-Tablero Eléctrico Principal


59

2.15 PÉRDIDAS EN REDES SECUNDARIAS

Las pérdidas que se tienen en el circuito secundario se deben a los

conductores eléctricos y las borneras de conexión en los tableros eléctricos. Para

poder calcular estas pérdidas se utilizó los valores normalizados (ANEXO 2) para

conocer la resistencia de los conductores. La siguiente tabla indica las pérdidas

por área de producción.

TABLA 2.29-Pérdidas en conductores en las diferentes áreas de producción

ÁREAS DE

PRODUCCIÓN

PÉRDIDA

[kW]

PÉRDIDA

AL MES

[kWh]

PÉRDIDA

AL AÑO

[kWh]

DESTILACIÓN 0,05 223,48 0,05

CUARTO

REACTORES 0,32 1520,84 0,32

ELABORACIÓN

PERFIL DE PVC 0,03 125,46 0,03

ARMADO DE

MOLDES 0,32 76,97 1539,47

TRATAMIENTO

TÉRMICO PISCINAS 0,49 2341,27 0,49

TRATAMIENTO

TÉRMICO HORNOS 0,28 1333,78 0,28

CUARTO CALDEROS 0,01 18,12 362,39

TRATAMIENTO DE

AGUAS 0,05 259,25 0,05

POZO DE AGUA 0,09 447,51 0,09

Continua

60

Conclusión

ÁREAS DE

PRODUCCIÓN

PÉRDIDA

[kW]

PÉRDIDA

AL MES

[kWh]

PÉRDIDA

AL AÑO

[kWh]

SIERRA 0,07 321,17 0,07

TOTAL 1,34 4923,54 1902,87


Al momento de realizar las mediciones de corriente y calibre de conductores se

observó que existe deterioro en las instalaciones eléctricas y en los conductores.

Para el cálculo en los conductores se utilizó la información del anexo 2.

2.16 TRABAJO DEL GENERADOR DE EMERGENCIA

Se cuenta con un generador de emergencia sincrónico, el cual alimenta a toda la

carga. El cambio de la red al generador se lo realiza de forma manual.

En la tabla 2.30 se aprecian las características del generador de emergencia.

TABLA 2.30-Dato de placa del generador de emergencia

GENERADOR

DETROIT

MODELO No : DR250EH-5 SERIE N: MO-4424-1

VOLTS: 120/240 TYPE 1 HERTZ: 60

FASE kVA kW AMPS F.P

3 312,5 250 751,8 0,8

RPM : 1800 DRY WT 5625 LBS

CLASE DE

AISLAMIENTO FIELD: F ARM: F

Continúa

61

Conclusión

TEMPERATURA

PERMISIBLE FIELD: 130C ARM: 130 C


2.17ANALISIS DEL SISTEMA DE VAPOR

“Uno de los objetivos de este trabajo es el análisis del sistema de vapor que se

utiliza en el proceso de fabricación de las láminas acrílicas. Para lo cual se debe

analizar los siguientes puntos en un sistema de vapor para mejorar las pérdidas

de vapor e indirectamente ahorrar el uso de combustible:

La descripción del sistema de vapor.

Un cronograma de actividades para el mantenimiento preventivo de los

equipos utilizados

Mejorar la eficiencia de los calderos y de esta forma ahorrar energía.”[6]

Las áreas de trabajo donde se utiliza vapor son las siguientes:

Hornos

Piscinas

Cuarto Reactores

Destilación

2.17.1 EQUIPOS UTILIZADOS EN EL PROCESO

La tabla 2.31 muestra los equipos utilizados en las diferentes áreas de

producción.

62

TABLA 2.31-Equipos utilizados en el proceso de producción

AREA EQUIPO MARCA NUMERO CAPACIDAD AÑO DE

FABRICACION

DESTILACIÓN TORRES DE DESTILACIÓN RUSTFRI 1 --------------- 1974

LABORATORIO REFRIGERADOR LVS 1 700LT 1974

LABORATORIO AGITADORES BALLER 1 1600 RPM 1974

TERMICO BOMBAS

RECIRCULACIONPISCINAS MYER 4 3450 RPM 2000

TERMICO BOMBAS AGUA PISCINAS WAGUER 4 3450 RPM 2000

TERMICO MOTOR HORNOS PACT

NORM 6 1120 RPM 1970

MOLDES EXTRUSORA -------------- 1 --------------- 1974

MOLDES TECLES LEROT

SOMER 4 1 TONELADA 1980


2.17.1.1TORRE DE DESTILACIÓN

En el proceso inicial se destila la materia prima, para lo cual la fábrica tiene una

torre de destilación, para sacar las impurezas. La torre de destilación consta de un

calderín que utiliza vapor para calentarse.

Figura 2.24-Torre de Destilación


63

2.17.1.2 SISTEMA DE ENFRIAMIENTO

Se utiliza para mantener el producto almacenado en un tanque de 700 litros a una

temperatura de 20 a 30 grados centígrados y de esta manera no permitir que el

material se polimerice.

Figura 2.25- Sistema de Enfriamiento


2.17.1.3 AGITADOR

El agitador sirve para mezclar el material destilado con los diferentes colorantes,

luego se colocan en tachos, para después ponerlos en los moldes de vidrio.

Figura 2.26- Agitador


64

2.17.1.4 BOMBAS DE RECIRCULACION

En el proceso térmico, para ayudar a la reacción de polimerización se utiliza

agua, para el calentamiento de las piscinas se utiliza vapor de agua que ingresa

directamente, para mantener igual temperatura en las piscinas se utiliza bombas

de recirculación.

Figura 2.27- Bombas de Recirculación Piscinas


2.17.1.5 HORNOS MOTORES

Parte del proceso de polimerización para obtener acrílico es el calentamiento por

aire de las láminas, para eso se usan dos hornos cada uno tiene tres motores que

son los que se encargan de re circular el aire caliente en las piscinas. Se utiliza

vapor que ingresa a los intercambiadores de calor y estos calientan el aire que

circula por unas escotillas.

65

Figura 2.28- Hornos


2.17.1.6 EXTRUSORA

Se utiliza para la fabricación de perfiles de PVC el cual se utiliza en el armado de

moldes ya que con esto se da el espesor a las láminas acrílicas. Se hacen perfiles

de PVC de color amarillo transparente y blanco.

Figura 2.29- Extrusora


66

2.17.1.7 TECLES

Los tecles se utilizan para poner los moldes en las piscinas y en los hornos, su

capacidad es de 1 tonelada. En la fábrica hay 4 tecles, se utilizan dos tecles en

cada piscina.

Figura 2.30 –Tecles


2.17.2 SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

La fábrica tiene un pozo de agua subterránea de 80 m de profundidad que se

almacena en un tanque de hormigón de un volumen 200 m3.La empresa también

está conectada a la red pública de esta manera asegura tener agua todo el

tiempo. El agua se utiliza tanto para la producción como para el consumo en

general.

67

Figura 2.31- Cisterna de Agua


2.17.3CIRCUITO DE VAPOR DE LA EMPRESA ACRILUX S.A

Para la fabricación de láminas acrílicas se utiliza principalmente vapor de agua,

por lo tanto es importante conocer el circuito de vapor de la fábrica tanto los

elementos que lo generan como también los que consumen.

Los elementos del circuito de vapor son los siguientes:

Calderos

Tanque de almacenamiento de combustible

Tanque de almacenamiento de agua

Equipos de consumo de vapor

Líneas de distribución de vapor

Salida de condensado y agua

La Figura 2.32 muestra el circuito de vapor de la fábrica Acrilux S.A

68

Figura 2.32- Circuito de vapor fabrica Acrilux


2.17.4 CONDICION DE OPERACION DE LOS EQUIPOS DE LA FÁBRICA

ACRILUX S.A

2.17.4.1 CALDEROS

Es un equipo fundamental en la planta ya que es el encardo de generar vapor

tanto en las piscinas, hornos, laboratorio y destilado. La fábrica consta de dos

calderos de 60 hp. Son calderos antiguos de más de 20 años de operación.

Se utilizan los calderos para calentar el agua y de esta forma aumentar la

temperatura del agua de las la piscinas hornos, reactores y en la torre de

destilación. Los dos calderos de 60 hp se utilizan todo el tiempo.

El caldero controla ciertos parámetros para su correcta operación:

Nivel de agua

Presión

Temperatura

69

Flujo de vapor

Flujo de agua

Relación aire combustible

La tabla 2.32 muestra las características de operación de los calderos.

TABLA 2.32-Características calderos 60 hp

PRESION DE DISEÑO 350 PSI

PRESION DE TRABAJO 90 PSI

TEMPERATURA DE AGUA DE

ALIMENTACIÓN 60°C

POTENCIA 60 BHP

PASOS 2

TIPO TUBOS DE FUEGO

CONSUMO APROXIMADO DE

COMBUSTIBLE A PLENA CARGA 6GPH - 7GPH

CARACTERISTICAS ELECTRICAS 220 V/3F/6O hz

NUMERO 2


TABLA 2.33-Temperatura en la superficie de las caldera n1

SUPERFICIE T1 [°C] T2[°C] T3[°C] PROMEDIO [°C]

FRENTE DE LLAMA 69 70 71 70

CARA POSTERIOR 193 195 190 193

SUPERFICIE LATERAL 51 48 50 50

Fuente: Mediciones hechas por el autor, (2012)

70

TABLA 2.34-Temperatura en la superficie de las caldera N-2

SUPERFICIE T1 [°C] T2[°C] T3[°C] PROMEDIO [°C]

FRENTE DE LLAMA 69 70 69 69

CARA POSTERIOR 193 195 190 193

SUPERFICIE LATERAL 45 45 44 45


2.17.4.1.1 QUEMADOR

“El quemador es una parte importante en el caldero ya que inyecta el combustible

en el interior del caldero, además de romper las partículas del combustible. Es

importante que el quemador permita una mezcla óptima del aire con el

oxígeno.”[23]

La imagen siguiente muestra los partes que constituyen el caldero marca Fulton.

Figura- 2.33- Partes de un Caldero Fulton


71

TABLA 2.35-Características del motor del quemador de los calderos de 60 HP

CALDEROS N 1 N 2

MODELO 34F231-459 ------------

SERIE W4-99 ------------

POTENCIA 2HP 2HP

CARACTERISTICAS

ELECTRICAS 208V/3F/5.7ª 208V/3F/5.7A

Mediciones hechas por el autor, (2012)

2.17.4.1.2 TANQUE DE ALMACENAMIENTO DEL COMBUSTIBLE

Se tiene un tanque donde se almacena combustible paro los dos calderos de 60

y se encuentra almacenado a temperatura ambiente.

2.17.4.1.3 TANQUE DE ALMACENAMIENTO DEL AGUA

Para el ingreso de agua dentro de los calderos existe un tanque de

almacenamiento que a su vez están conectados para el retorno de condensado.

Figura 2.34-Tanque de almacenamiento de agua


72

2.17.4.1.4 LINEAS DE DISTRIBUCIÓN DE VAPOR

Estas líneas son las que distribuyen el vapor desde la generación a las

diferentes áreas de producción.

TABLA 2.36-Caracteristicas líneas de vapor

MATERIA ACERO GALVANIZADO

DIAMETRO 0.05m,0.025m,0.012 m

AISLANTE FIBRA DE VIDRIO

T.SUPERFICIE 90-110 ° C


2.17.4.2 EQUIPOS CONSUMIDORES DE VAPOR

CALDERIN Este equipo es utilizado en el proceso de destilación en el cual

se calienta la materia prima para que posteriormente pase por la torre de

destilación.

TABLA 2.37-Características calderín

TEMPERATURA DE

TRABAJO 80° [C]

CAPACIDAD 600 LT

TIEMPO 1 hora/tanque

RPM 1680 RPM

CARACTERISTICAS

ELECTRICAS 220V/6.4 A/3F

Continua

73

Conclusión

LONGITUD 1.10 m

DIAMETRO 1 m


TABLA 2.38-Temperaturas de superficie laterales de calderin

MEDICION CALDERIN

N1 58

N2 55

N3 55

PROMEDIO 56


REACTORES Se utiliza para agitar el material destilado con los aditivos

que generan la reacción de polimerización del producto. Para la operación

de los reactores se alternan, una semana funciona el uno y la otra semana

funciona el otro.

Figura 2.35- Reactor


74

TABLA 2.39-Características reactor

TEMPERATURA DE

TRABAJO 50° [C]

CAPACIDAD 500 LT

TIEMPO 45 minutos

RPM 1710 RPM

CARACTERISTICAS

ELECTRICAS 220V/11 A/3F

LONGITUD 0.94 m

DIAMETRO 0.85 m


TABLA 2.40-Temperaturas de superficie laterales de reactores

MEDICION REACTOR 1 REACTOR 2

N1 55 55

N2 49 49

N3 60 60

PROMEDIO 55 55


HORNOS PARA EL PROCESO DE CURADO Se utiliza radiadores que

son los que intercambian el calor del vapor con el aire y el monómero. El

vapor ingresa por unas tubería a su vez estas tuberías hacen contacto con

el aire que ingresa a través de unas compuertas que el operador abre o

cierra según sea necesario, el aire caliente re circula dentro de los hornos

por unos motores que se encuentran conectados con unos ventiladores. Sé

utilizan dos hornos de similares características.

75

TABLA 2.41-Características de los hornos

TEMPERATURA DE

TRABAJO 100°-110° [C]

CAPACIDAD 40 moldes

TIEMPO 45 minutos

RPM 1120 RPM

CARACTERISTICAS

ELECTRICAS 220V/21.6A/3F

LARGO 4 m

ANCHO 6 m


PISCINAS El calentamiento de las piscinas se lo realiza con vapor de agua.

Se tiene 7 piscinas para colocar láminas y tres piscinas de recirculación de

agua. Este es el proceso térmico donde las láminas se polimerizan.

TABLA 2.42-Caracteristicas de las piscinas

CARACTERISTICAS PISCINA PEQUEÑA PISCINA MEDIANA PISCINA GRANDE

TEMPERATURA DE

TRABAJO 52° C 52° C 52° C

CAPACIDAD 18 MOLDES 18 MOLDES 24 MOLDES

PROFUNDIDAD 6 m 6 m 10 m

LARGO 2,76 3,39 3,47

ANCHO 1,6 1,86 2,21

NUMERO 3 2 2


76

2.17.5 MEDICIÓN DE CONSUMO DE VAPOR DE AGUA EN LOS CALDEROS

“Para determinar el consumo de vapor se medirá el volumen que ingresa de agua

en las dos calderas que está contenido en los tanques de almacenamiento. Para

lo cual considera las siguientes variables:

Hi: altura inicial

Hf: altura final

Φ: diámetro del agua del almacenamiento.

“El volumen de agua de alimentación esta expresada por:

(9)

(10)

(11)

Donde:

V: volumen de agua que ingresa en la caldera

H: altura de agua de alimentación

D: diámetro del tanque”.[6] (citado en Martin kruska,1990)

“Un valor aproximado se puede obtener restando el flujo de agua de alimentación

menos el flujo de pérdida por purgas en el caldero.

(12)

(13)

Donde:

t: tiempo de accionamiento de bomba

77

V: volumen de agua de tanque de alimentación

: Densidad de agua

: Flujo de masa de agua de alimentación”. [5] (citado en Martin

Kruska,1990)

2.17.5.1 MÉTODO PARA DETERMINAR EL FLUJO DE AGUA DE

LLLLKALIMENTACIÓN

“ Se determina las dimensiones del tanque de alimentación

Se mide el nivel del agua en el tanque

Se mide el tiempo en que se activa y se desactiva las bombas que

alimentan los calderos.

Se determina la altura final del tanque y se repite el procedimiento hasta

que las alturas se estabilicen.” [5] (citado en Martin Kruska,1990)

TABLA 2.43-Datos del tanque de agua de alimentación caldero n1.

Fuente: Mediciones hechas por el autor,(2012)

MEDICION

N°

Hi

[m]

Hf

[m]

L

[m]

Φ

[m]

T

[s]

1 0.45 0.43 1.83 0.76 53

2 0.45 0.43 1.83 0.76 53

3 0.45 0.42 1.83 0.76 53

PROMEDIO 0.45 0.427 1.83 0.76 53

78

.

Con los datos de los tanques de agua de los calderos y las ecuaciones (9) y

(10) se calcula el volumen de agua de alimentación consumido por los calderos.

Vi=0.204m3

Vf =0.194 m3

ΔV=(0.204-0.194) m3

ΔV=0.01 m3

TABLA 2.44-Volumen de agua de tanque de alimentación consumido

Vi [m3] Vf[m3]

ΔV

0,204

0,194

0,01

Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)

Las características del agua a condiciones normales a T=25° C, son:

El flujo de masa de agua de alimentación según la ecuación (13) es el siguiente:

79

2.17.6 MEDICIÓN DE CONSUMO DE VAPOR EN LOS EQUIPOS

“Para poder determinar el consumo de vapor en los equipos se usa el mismo

método que se utilizó para determinar el consumo de vapor en las calderas

usando el tanque de retorno de condensado”. [5] (citado en Martin Kruska,1990)

2.17.6.1 CONSUMO DE VAPOR CALENTAMIENTO PISCINAS

La metodología para medir el vapor en la destilación es la siguiente:

Se cierra la válvula de paso vapor en piscinas, hornos y reactores en un

horario que no afecta la producción.

Los siguientes pasos son los mismos que se utiliza para calcular el

consumo de vapor en los calderos.

TABLA 2.45-Datos del tanque retorno piscinas


Con los datos de los tanques de retorno de los calderos y las ecuaciones (9) y

(10) se calcula el volumen de agua de alimentación consumido por las piscinas.

TABLA 2.46-Volumen de agua consumido por piscinas


Hi [m] Hf [m] t [s]

0.45 0.44 85

Vi [m3] Vf [m3] ΔV

0.204 0.200 0,004

80


TABLA 2.47-Flujo de vapor de las piscinas


2.17.6.2 CONSUMO DE VAPOR EN LOS HORNOS

La metodología para medir el vapor en los hornos es la siguiente:

Se cierra la válvula de paso vapor en piscinas, destilado y reactores en un




TABLA 2.48-Datos del tanque retorno horno



(10) se calcula el volumen de agua de alimentación consumido por los

intercambiadores de los hornos detallada en la tabla 2.49.

FLUJO DE

VAPOR TOTAL[ ]

0,047

Hi [m] Hf [m] t [s]

0.45 0.44 74

81

TABLA 2.49-Volumen de agua consumido por hornos



TABLA 2.50-Flujo de vapor en los hornos


2.17.6.3 CONSUMO DE VAPOR EN LOS REACTORES

La metodología para medir el vapor en los reactores es la siguiente:

Se cierra la válvula de paso vapor en piscinas, destilado y hornos en un




TABLA 2.51-Datos del tanque retorno reactores

-


Vi [m3] Vf [m3] ΔV

0,204 0,200 0,004

FLUJO DE

VAPOR TOTAL[ ]

0,054

Hi [m] Hf [m] t [s]

0.45 0.44 97

82


(10) se calcula el volumen de agua de alimentación consumido por los reactores

detallada en la tabla 2.52.

TABLA 2.52-Volumen de agua consumido por reactores



TABLA 2.53-Flujo de vapor en los reactores


2.17.6.4 CONSUMO DE VAPOR EN LA TORRE DE DESTILACIÓN

La metodología para medir el vapor en destilación es la siguiente:

Se cierra la válvula de paso vapor en piscinas, reactores y hornos en un




Vi [m3] Vf [m3] ΔV

0.204 0.2 0,004

FLUJO DE

VAPOR TOTAL[ ]

0,041

83

TABLA 2.54-Datos del tanque retorno torre destilación

-



(10) se calcula el volumen de agua de alimentación consumido por la torre de

destilación esta detallada en la tabla 2.55.

TABLA 2.55-Volumen de agua consumido por la torre de destilación



TABLA 2.56-Flujo de vapor en el calderín


En la Tabla 2.57 se resume el flujo de vapor que consume cada equipo.

Hi [m] Hf [m] t [s]

0.45 0.44 118

Vi [m3] Vf [m3] ΔV

0.204 0.200 0,004

FLUJO DE

VAPOR

TOTAL

[ ]

0,034

84

TABLA 2.57-Consumo de flujo de vapor en equipos

EQUIPOS FLUJO DE VAPOR

PISCINAS 0,047

HORNOS 0,054

REACTORES 0,041

TORRE DE DESTILACIÓN 0,034

TOTAL 0,176


2.17.7 EFICIENCIA DELOS CALDEROS

“Es la relación que existe entre la energía producida por el combustible absorbida

por el agua y la energía total liberada por el combustible dentro de los calderos.

Una buena eficiencia de los calderos optimiza el ahorro de combustible por tal

motivo este es un parámetro importante para determinar la eficiencia de un

sistema de vapor.” [10]

Para determinar la eficiencia de los calderos existen dos métodos que son el

método directo y el método indirecto.

2.17.7.1 METODO DIRECTO

“Es la relación que existe entre la energía aprovechada para transformar de agua

a vapor y la energía suministrada por el combustible, se expresa generalmente

en forma de porcentaje.

(14)

85

Donde:

: Eficiencia de la caldera”. [10]

2.17.7.2 METODO INDIRECTO

“Se calcula las pérdidas de la caldera y se resta para 100, también se expresa en

porcentajes.

(15)

Las pérdidas en los calderos son las siguientes:

Pérdida por calor sensible con los gases de salida Qcs

Pérdidas de calor por convección y radiación

Pérdida por purgas”. [10]

2.17.7.2.1 PÉRDIDA POR CALOR EN LOS GASES DE SALIDA Qcs.

“Está asociada a los gases de salida por la chimenea que absorben parte de la

energía calorífica que se produce en la combustión dentro de la caldera ,es decir

a mayor temperatura de los gases menor la eficiencia de la chimenea.

(16)

Donde:

Tf : Temperatura de salida de los gases.

Ta: Temperatura ambiente.

86

CO2: Porcentaje de volumen del dióxido de carbono, este porcentaje se mide con

el analizador de gases cuyos valores se encuentran en la tabla 2.65.

K: Coeficiente de Hassenstein. Para el fuel oil industrial tipo 2 está entre 0.56-

0.58, para el cálculo se utilizará el valor de 0.58”. [23]

Para calcular las pérdidas por gases de combustión se utiliza la ecuación (16) y

los valores que se midieron de porcentaje de CO2 que se encuentran de la Tabla

2.64.

A continuación se calcula la pérdida de calor por gases de salida para el Caldero

N 1:

A continuación se calcula la perdida de calor por gases de salida para el Caldero

N 2:

2.17.7.2.2 PÉRDIDAS DE CALOR POR RADIACIÓN Y CONVECCIÓN.

“Debido a que la temperatura de los calderos es mayor a la temperatura ambiente

se produce transmisión de calor alrededor produciendo pérdidas. Un aislamiento

dañado produce mayor pérdidas por radiación”. [5](Citado en José Palacios;

2010)

En la tabla 2.58 se muestra las pérdidas por radiación para cuando una caldera

funciona a diferentes capacidades de vaporización.

87

TABLA 2.58-Pérdidas por radiación y convección

VAPORIZACIÓN 100-350 BHP 400-800 BHP

25% 5.1% 4.4%

50% 2.6% 2.2%

75% 1.7% 1.5%

100% 1.4% 1.1%

Fuente: Técnicas de Gestión Energética en Sistemas de Vapor, (2010)

En base de la tabla 2.58 y considerando una vaporización del 75% las pérdidas

por convección es la siguiente.

Prad =1.7 %

Este valor es el mismo para las dos calderas ya que los dos son de 60 HP y

tienen un modo de operación similar.

2.17.7.2.3 PERDIDAS POR PURGAS

“Los generadores de vapor suelen producir daños por corrosiones ya sea de

anhídrido carbónico en el materia refractario, además puede contener sales por

producto de partículas que se forman al producirse cambios de carga de vapor,

fugas de los deflectores, o presencia de aceites entre otras.

La purga se realiza extrayendo el agua del inferior de la caldera donde se

encuentra la mayor cantidad de impurezas e introduciendo agua de alimentación

con una concentración muy baja de impurezas. .” [5](Citado en José Palacios;

2010)

La norma UNE -9075 indica los limites superiores de las características del agua

en el interior de las calderas acuatubulares y piro tubulares.

88

TABLA 2.59-Características del agua en el interior de una caldera

CALDERA

PRESIÓN

SALINIDAD

TOTAL

SÍLICE

SÓLIDOS EN

SUSPENSIÓN

CLORURO EN

CL

0-20 3500 100 300 2000

20-30 3000 75 250 1500

ACUATUBULAR 30-40 2500 50 150 1000

40-50 2000 40 100 800

50-60 1500 30 60 650

60-70 1250 25 40 500

70-100 1000 15 20 350

PIROTUBULAR 0-15 7000 100 300 3000

15-25 4500 75 300 2000

Fuente: Normas UNE-9075,(1992)

El caudal por purga se obtiene de la siguiente fórmula:

(17)

“Dónde:

a:Salinidad total de la caldera en ppm

b: Salinidad total en el agua de aportación

A: Flujo de agua que ingresa a la caldera

B: Caudal de purga

Las pérdidas por purgas en porcentaje se calculan con la ecuación (18).

89

(18)

Dónde:

Pp: Pérdidas de purga en la caldera

PCI: Poder Calorífico inferior

: Entalpia del agua de alimentación de la caldera

: Consumo de Combustible”. [23]

En la Tabla 2.60 se determina el análisis de STD(Sólidos totales disueltos)

TABLA2.60-Mediciones de STD

SÓLIDOS DISUELTOS N1 N2

STD de agua en la caldera [ppm] 489 489

STD de agua de aporte en la caldera [ppm] 135 135

Fuente: Acrilux S.A

Para determinar el caudal por purga se utiliza la ecuación (16) para los dos

calderos.

En la tabla 2.61, se detalla la lectura que se hizo en el tanque reposición para

cada caldero.

TABLA2.61-Flujo de agua consumido para cada caldero

CALDERO Hi [m] Hf [m] t [s]

1 0.45 0.44 65

2 0.45 0.44 60

90

Utilizando la ecuación (13), el flujo de vapor para el caldero N 1 es:

Utilizando la ecuación (13), el flujo de vapor para el caldero N 2 es:

El caudal por purga para el caldero N1 es:

El caudal por purga para el caldero N2 es:

La entropía del agua a 25°C es de121,46 anexo (2).

91

Se obtiene el consumo de combustible del dato de placa de los calderos que son:

Aplicando la ecuación (18) la pérdida de calor por purga es la siguiente.

Para el caldero N 1 la perdida por purga es:

Pp1=0,88%

Para el caldero N 2 la perdida por purga es:

Pp2= 0,8%

Reemplazando los valores en la ecuación (15) se obtiene la eficiencia de los

calderos.

La eficiencia del caldero N 1 es:

92

La eficiencia del caldero N 2 es:

)

En la tabla 2.62 y 2.63 se detallan los valores de pérdidas de calor en los calderos

en porcentaje y en kilo joule sobre hora.

TABLA 2.62-Pérdidas en la caldera N 1

PERDIDAS % kJ/kg

PURGAS 0,88 380,16

GASES DE SALIDA 18,1 7819,2

RADIACIÓN 1,7 734,4

TOTAL 20,68 8933,76


TABLA 2.63-Pérdidas en la caldera N 2

PERDIDAS % kJ/kg

PURGAS 0,8 345,6

GASES DE SALIDA 15,2 6566,4

RADIACIÓN 1,7 734,4

TOTAL 17,70 7646,40


93

2.17.8 ANÁLISIS DE LOS GASES PRODUCTO DE LA COMBUSTIÓN

Durante el proceso de combustión se realizan muchas transformaciones y

reacciones químicas, dependiendo del tipo de combustible y de las condiciones

que se realice la combustión.

“Básicamente cuando se quema un hidrocarburo, él hidrogeno contenido en el

combustible se combina con el oxígeno en el aire y forma agua, el carbono se

combina con el oxígeno y forma dióxido de carbono, a su vez también hay energía

liberada en forma de calor.

Combustible Aire Calor/Combustión Productos

C+H + O2+N2 CO2+H2O +NOX (19)

Para obtener una buena eficiencia de la caldera es necesario controlar la cantidad

de aire que ingresa en el proceso de combustión.

Demasiado aire reducirá la temperatura del hogar y arrastrará una buena

parte del calor útil.

Poco aire producirá un combustión incompleta y escapará por la chimenea

mucho combustible y producirá humo”. [10]

Para determinar los gases producto de la combustión se utilizó el analizador de

gases con las características, presentadas en este capítulo en la parte de equipos

de medición.

94

TABLA 2.64-Resultado del analizador de gases testo

PARAMETROS CALDERO N1 CALDERO N2

O2% 5.16 3,62

CO2% 11.46 12,49

TEMPERATURA DE LA

CHIMENEA [°C] 383.6 351,8

EXCESO DE AIRE [%] 34,1 19,3

Fuente: Prodiesel S.A, (2012)

Con los valores de la Tabla 2.64 se analiza que el caldero N1, el exceso de aire

producido no cumple con los límites recomendados por la empresa Pro diesel.

2.17.9 NUMERO DE HUMO

El consumo de combustible en un caldero depende del quemador que es el que

se encarga de inyectar y pulverizar las partículas de diesel. El exceso de aire en

la combustión hace que el caldero disminuya su eficiencia y no se aproveche todo

el calor producido.

En aplicaciones industriales siempre se genera exceso de aire reflejado en la

aparición de CO luego de la combustión, lo ideal es disminuir el CO y de esta

manera optimizar el uso del combustible en los calderos.

El número de humo indica el grado de atomización del quemador y se relaciona

con la combustión del diesel. Para medir la cantidad de partículas que se produce

en la combustión se realizó el siguiente procedimiento:

Se hace pasar el flujo de humo por papel filtro luego es la huella que deja el

humo se compara con una tabla que tiene una evaluación de 0 a 9 donde 0 es el

valor óptimo y 9 es el valor más deficiente.

95

La tabla 2.65 muestra las partículas por millón producidas y la opacidad del papel

filtro.

TABLA 2.65-Número de partícula y opacidad de los calderos

CALDERO N1 N2

Co ppm 7 9

Nox ppm 57 66

SO2 149 176

OPACIDAD 1 1

Fuente: Prodiesel S.A, (2012)

Como indica la Tabla 2.65 los gases de combustión de salida de los calderos

cumplen con los límites recomendados por la empresa Pro diesel, en el anexo 2

se detalla los límites recomendados para un funcionamiento adecuado de los

calderos.

2.17.10 CALCULO DE CONSUMO DE COMBUSTIBLE EN LOS CALDEROS

Para el calcular el consumo de combustible se utilizara la siguiente ecuación:

(20)

“Donde:

: Eficiencia del caldero.

: Flujo de vapor generado por los calderos.

: Entropía del agua a 173 grados centígrados.

Entropía del agua a 25 grados centígrados.

96

Consumo de combustible en la caldera.

PCI: Poder calorífico inferior”. [23]

Aplicando la ecuación (12)

La masa de vapor para el caldero N 1:

La masa de vapor para el caldero N 2:

0,066 - 0,018

=0,048

La entropía del agua es hagua=104,89 a 25 ° C

La entropía del agua es hvapor=2771,45 a 173° C

En el Anexo 2 se encuentra los valores de entropías del agua de reposición y del

vapor generado.

Calculo del consumo de combustible para el Caldero N1.usando la ecuación (20)

97

Calculo del consumo de combustible para el Caldero N2 usando la ecuación (20).

La capacidad de cada consumo de caldero es de 6 y 7 galones por hora según el

dato de placa de los quemadores, el consumo calculado de combustible es

de y galones por hora para el caldero N 1 y el caldero N 2

respectivamente, La razón de porque los quemadores no funcionen a su máxima

capacidad se debe a que estos operan de manera intermitente dependiendo del

vapor que requiera la fábrica.

2.17.11CÁLCULO DE PÉRDIDAS DE VAPOR

El vapor no utilizado se calcula con la siguiente ecuación:

(21)

98

Donde:

: Vapor generado por los calderos.

: Vapor total consumido por el proceso de producción.

= (0,188 – 0,176)

= 0,012

Las pérdidas de vapor se deben a fugas en las líneas de vapor, pérdidas en

tuberías el sistema de vapor entre otras o simplemente se desperdicia en el

ambiente, algunas de estas pérdidas pueden ser calculadas ya que se

manifiestan en forma de calor.

2.17.11.1 PERDIDA DE CALOR EN TUBERIAS

Como se mencionó anteriormente la mayoría de las tuberías de la fábrica usan

aislamiento térmico (fibra de vidrio), a excepción de la tubería de ingreso de vapor

de las piscinas, para poder calcular estas pérdidas se utilizan las tablas 2.66, en

resumen conociendo el diámetro y temperatura de las tuberías estas tablas dan

las pérdidas de calor que existen en las tuberías.

TABLA 2.66-Perdida de calor en las tuberías sin aislamiento

Temperature

difference

Steam to air °C

DIAMETRO TUBERIA (mm)

15 20 25 32 40 50 65 80 100 150

100 116 140 169 207 233 287 336 400 514 706

110 132 160 193 237 267 328 385 457 587 807

Continua

99

Conclusión

Temperature

difference

Steam to air °C

DIAMETRO TUBERIA (mm)

15 20 25 32 40 50 65 80 100 150

120 149 181 219 268 302 371 436 517 664 914

130 168 203 247 301 342 417 490 581 743 1025

140 187 226 276 337 382 464 547 649 825 1142

Fuente: Spirax/Sarco,(2012)

Las caracteristicas de las tuberias de vapor en las piscinas son las siguientes:

Diametro Tubería = 1/2 pulgada =12,7 mm

Longitud= 12 m aprox

Temperatura piscinas=152 °C

Temperatura ambiente=25°C

Las pérdidas en las tuberías son de 168 W/m y se estima que las pérdidas en

kilowatios son de 2,016 kW.

2.17.11.2 PÉRDIDAS DE CALOR POR FUGAS DE VAPOR

Se visualizó que la empresa tiene una fuga de vapor generando pérdidas de calor

que se va al ambiente. Para calcular el flujo de vapor se utilizará la tabla 2.67

para lo cual se necesita conocer el ancho del orificio por donde sale el vapor o la

longitud del penacho de vapor.

TABLA 2.67-Pérdidas por fuga según longitud o orificio

LONGITUD DEL PENACHO

DE VAPOR[m]

Kg/h

TAMAÑO ORIFICIO

[in]

Kg/h

0.5 6 1/8 21

Continua

100

Conclusión

LONGITUD DEL PENACHO

DE VAPOR

[m]

Kg/h

TAMAÑO ORIFICIO

[in]

Kg/h

0.75 11 3/16 48

1 16 --- 77

1.25 26 3/8 186

1.5 38 --- 318

1.75 66

2 104

Fuente: Kruska Martin, (1990)

La fuga de vapor que se encuentra ubicada entre el cuarto de caldero y los

hornos, con una longitud de 0.8 m, usando la tabla 2.68 el flujo de vapor sería de

11 kg/h.

Para calcular la pérdida de calor se usara la ecuación (21) y la ecuación (22).Las

características de entropías de vapor y del agua de reposición en las calderas son

las siguientes:

TABLA 2.68-Características del agua de reposición de las calderas

PUNTO PRESION[BAR]

T[°C]

hf[KJ/Kg]

hg[KJ/Kg]

h[KJ/Kg]

VAPOR

7,5

173,039

732,641

2771,45

AGUA EN EL

TANQUE DE

REPOSICION

25

121,46

Fuente: Medición hechas por el Autor, (2012)

La cantidad de calor consumida por la fuga de vapor es de 7,163 kW.

101

2.18 EVALUACIÓN ENERGÉTICA EN LAS DIFERENTES AREAS DE

PRODUCCIÓN

En esta sección del proyecto se analizará el consumo energético en las áreas de

producción como destilación, cuarto de reactores, cuarto de laboratorio, galpones,

piscinas y hornos.

Otro aspecto importante en la evaluación energética, corresponde a la energía

consumida por los equipos que necesitan vapor para cada área de trabajo.

2.18.1 BALANCE DE ENERGÍAS EN SISTEMAS CERRADOS

Se basa en la primera ley de la termodinámica, que dice que la energía no puede

crearse ni destruirse solo transformarse. Un sistema será cerrado cuando los

términos de entrada y salida no son iguales sino parte de esta energía que

ingresa se transforma en calor o trabajo.

Energía final del sistema -Energía inicial del sistema = Energía transferida al

sistema

“Esta energía que se transfiere a la sistema en forma de calor, considerando el

flujo másico constante, se obtiene con la siguiente ecuación.

Q= (22)

Donde:

Q: Transferencia de calor al sistema.

: Es el flujo másico que atraviesa el sistema.

hi: La entalpía del fluido que ingresa al sistema (vapor).

102

ho:La entalpía del fluido que sale del sistema (condensado)”. [50]

“Para calcular la entalpia de vapor se utiliza la siguiente ecuación:

(23)

Donde:

hg: Entalpía de vapor saturado

hf: Entalpía de líquido saturado

X: calidad de vapor (asumir el 85% de calidad)”. [2](Citado en Frank Incropera)

La entalpia del condensado es la entalpia del líquido saturado hf.

2.18.2 EVALUACIÓN ENERGÉTICA EN EL PROCESO DE DESTILACIÓN

Esta área del proceso consume energía eléctrica en iluminación, carga de

motores y además consume energía térmica en forma vapor de agua. La planta

opera normalmente 5 días a la semana, las horas de funcionamiento de cada

proceso esta detallado en el anexo 1.Se debe calcular la energía calorífica que

consume el proceso de destilado en la fábrica.

Las características del vapor (se encuentra más detallado en el ANEXO 2) que

ingresa en la torre destilación son las siguientes:

TABLA 2.69-Caracteristicas del vapor en el proceso de destilación

PUNTO PRESION[BAR]

T[°C]

hf[KJ/Kg]

hg[KJ/Kg]

h[KJ/Kg]

VAPOR 7,5 173,039 732,641 2771,45

CONDENSADO

*152

640,23


103

La energía transferida en forma de calor que se calculó con la ecuación (22) en la

torre de destilación es 62,064 kW.

La información de la potencia consumida por las luminarias está en la Tabla2.77y

la potencia consumida por carga de motores está en el anexo 4.

En la Tabla 2.70 se detalla la energía consumida en el proceso de destilado.

TABLA 2.70-Energía consumida por proceso de destilación

ELEMENTOS QUE

CONSUMEN ENERGÍA

DESTILADO

POTENCIA

[kW]

ENERGÍA AL MES

[kWh]

ENERGÍA AL AÑO

[kWh]

ILUMINACIÓN 0,48 28,8 345,6

MOTORES 13,5 1620 19440

CONSUMO DE VAPOR

CALDERÍN

62,064 7447,68 89372,16

TOTAL 76,044 9096,48 109157,76


El proceso de destilado consume en su mayor parte combustible, es difícil

determinar si el proceso es eficiente o no ya que tendría que compararse con otro

que cumpla con las mismas características. Se puede visualizar que el equipo es

antiguo y por lo que se preguntó al personal de mantenimiento muy pocas veces

se realiza mantenimiento preventivo y las instalaciones eléctricas están en mal

estado.

2.18.3 EVALUACIÓN ENERGÉTICA EN EL PROCESO DE

PREPOLIMERIZACIÓN

Esta área del proceso consume energía eléctrica para: iluminación, carga de

motores y además consume energía térmica en forma vapor de agua. La planta

104

opera normalmente 5 días a la semana, las horas de funcionamiento de cada

proceso esta detallado en el anexo1. Se debe calcular la energía calorífica que

consume el proceso de pre polimerización en la fábrica.



TABLA 2.71-Caracteristicas del vapor en los reactores

PUNTO PRECION[BAR]

T[°C]

hf[KJ/Kg]

hg[KJ/Kg]

h[KJ/Kg]

VAPOR 7,5 173,039 732,641 2771,45

CONDENSADO

*144

604,74


La energía transferida en forma de calor que se calculó con la ecuación (22) en

los reactores es 76,296 kW.

La información de la potencia consumida por las luminarias está en la Tabla 2.77

y la potencia consumida por carga de motores está en el Anexo 4.

TABLA 2.72-Energía consumida por el proceso de prepolimerización

ELEMENTOS QUE

CONSUMEN ENERGÍA

PREPOLIMERIZACIÓN

POTENCIA

[kw]

ENERGÍA AL MES

[kWh]

ENERGÍA AL AÑO

[kWh]

ILUMINACIÓN 2 120 1440

MOTORES 18,150 4356 52272

CONSUMO DE VAPOR

REACTORES 76,296 18311,144 219733,732

TOTAL 96,446 22787,144 273445,732

Fuente: Cálculos hechos por el Autor, (2012)

105

En esta parte del proceso se identifica desperdicio de energía en los sub tableros

eléctricos que se encuentran en mal estado.

2.18.4 EVALUACIÓN ENERGÉTICA EN EL PROCESO DE ELABORACIÓN

DEL PERFIL DE PVC

Esta área del proceso consume energía eléctrica para: iluminación, carga de

motores, se considera que la planta opera normalmente 5 días a la semana, las

horas de funcionamiento de cada proceso esta detallado en el Anexo 1.


y la potencia consumida por carga de motores está en el anexo 4.

En la tabla 2.73 se detalla la energía consumida al año por parte del proceso de

elaboración de perfil de PVC.

TABLA 2.73-Energía consumida por proceso de elaboración de PVC

ELEMENTOS QUE

CONSUMEN ENERGÍA

PREPOLIMERIZACIÓN

POTENCIA

[kW]

ENERGÍA AL

MES

[kWh]

ENERGÍA

AL AÑO

[kWh]

ILUMINACIÓN 0,48 28,8 345,6

MOTORES 3,74 598,4 7180,8

TOTAL 4,22 627,2 7526,4

Fuente: Cálculos hechos por el Autor, (2012)

2.18.5 EVALUACIÓN ENERGÉTICA EN LOS PROCESOS DE ARMADO DE

MOLDES Y TERMICO

Esta área del proceso consume energía eléctrica para: iluminación carga de

motores y vapor. La planta opera normalmente 5 días a la semana, las horas de

funcionamiento de cada proceso esta detallado en el anexo 1.

106



TABLA 2.74-Caracteristicas del vapor en los reactores

PUNTO PRESION[BAR]

T[°C]

hf[KJ/Kg]

hg[KJ/Kg]

h[KJ/Kg]

VAPOR 7,5 173,039 732,641 2771,45

CONDENSADO

HORNOS

148

623,25

CONDENSADO

PISCINAS

152

640,23


La energía transferida en forma de calor que se calculó con la ecuación (21) en

hornos y piscinas son 99,49 kW y 85,79 kW respectivamente.


y la potencia consumida por carga de motores está en el anexo 4.

En la tabla 2.75 detalla la energía consumida al año por parte del proceso de

armado de moldes y el proceso térmico.

TABLA 2.75-Energía consumida por proceso de armado de moldes y proceso térmico

ELEMENTOS QUE

CONSUMEN ENERGÍA

PREPOLIMERIZACIÓN

POTENCIA

[kW]

ENERGÍA AL MES

[kWh]

ENERGÍA AL AÑO

[kWh]

ILUMINACIÓN GALPON 1 4 480 5760

ILUMINACIÓN GALPON 2 2,4 288 3456

Continua

107

Conclusión

ELEMENTOS QUE

CONSUMEN ENERGÍA

PREPOLIMERIZACIÓN

POTENCIA

[kW]

ENERGÍA AL MES

[kWh]

ENERGÍA AL AÑO

[kWh]

MOTORES HORNOS 33,1 2648 31776

MOTORES PISCINA 23,19 6493,2 77918,4

CONSUMO DE VAPOR

HORNOS

99,49 8954.1 107449,2

CONSUMO DE VAPOR

PISCINAS

85,79 24021,2 288254,4

TOTAL 247,97 42884,5 514614

Fuente: Cálculos hechas por el Autor, (2012)

2.18.6 CALCULO DE CONSUMO DE GALONES

El consumo de combustible se detalla en la Tabla 2.76:

TABLA 2.76-Resumen de combustible consumido en la fábrica Acrilux S.A

PROCESO POTENCIA

kW

kWh

año GALONES

PISCINAS 85,79 288254,40 8972

HORNOS 99,49 107449,20 3344

REACTORES 76,30 219732,48 6839

TORRE DE DESTILACIÓN 62,06 89372,16 2782

PERDIDAS DE CALOR POR TUBERIAS

SIN AISLAMIENTO TÉRMICO 2,02 6773,76 211

Continua

108

Conclusión

PROCESO POTENCIA

[kW]

kWh

[año} GALONES

PERDIDAS DE CALOR POR FUGAS DE

VAPOR 7,16 7736,04 241

TOTAL 332,82 719318,04 22388


Para el cálculo de galones de combustible se utilizó información de la sección

2.7.Las pérdidas en galones de combustible que se dan en el ambiente son de

317 galones de combustible al año .Estas pérdidas se dan en las tuberías con

aislamiento, válvulas, calderos y sobre todo en la transferencia de calor en las

piscinas

2.19 OPORTUNIDADES DE CONSERVACIÓN DE ENERGÍA

En esta parte del proyecto se establecen los sectores y procesos donde se puede

mejorar el consumo de energía de acuerdo a lo que se observó cuando se realiza

la visita técnica a la fábrica.

En la empresa ACRILUX se consume tanto energía eléctrica como combustible,

a causa del sistema de vapor, por esta razón se analizará la optimización de la

energía tomando en cuenta estos dos recursos.

2.19.1 OPORTUNIDADES DE CONSERVACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA.

Los puntos donde se puede ahorrar energía en el sistema eléctrico en la fábrica

son los siguientes:

109

Instalaciones eléctricas

Iluminación

Motores eléctricos

2. 19.1.1INSTALACIONES ELÉCTRICAS

2.19.1.1.1CONDUCTORES ELECTRICOS

La conductores se encargan de transportar la energía a los diferentes puntos de

consumo, el dirigir esta energía generan pérdidas disipadas en forma de calor.

Estas pérdidas se pueden reducir utilizando diámetros de mayor dimensión

siempre y cuando las reducción de estas pérdidas también sea significativa.

Lo que se visualizó en la fábrica Acrilux es que las instalaciones se

encuentran en mal estado, el material aislante está desgastado y por la

antigüedad de la instalación los conductores tienen una coloración negra

en las borneras de los interruptores.

Figura 2.36- Borneras de Conexión


110

Otro problema que se observó es que muchas instalaciones los

conductores están mal empalmados esto genera mayores pérdidas

eléctricas.

Figura 2.37- Conexión Cables


2.19.1.1.2 TABLEROS ELÉCTRICOS

En tableros eléctricos se instalan los equipos de protección y de control, estos se

pueden clasificar en tableros de baja y de alta tensión.

Al momento de hacer la visita técnica se identificó otro problema que el

tablero principal es antiguo, que utilizan seccionadores tipo cuchillas para

todas los circuitos y además se encuentran desgastados. Lo mismo sucede

con los sub tableros eléctricos dentro de la fábrica.

Figura 2.38 -Tablero Principal


111

Otro problema es que nunca se ha hecho un mantenimiento a los tableros

eléctricos ya que un punto alto de pérdida de energía se da en las

borneras de conexión que deben ser limpiadas y reajustadas así como

limpiar el polvo acumulado dentro de los tableros.

2.19.1.2 ILUMINACIÓN EN LA FABRICA ACRILUX

Basada en el análisis previo que se realizó al evaluar el consumo energético en

los proceso de producción y la visita técnica, se concluyó que la iluminación no

es el recurso que más consume la fábrica, esto es debido a los turnos de trabajo,

ya que se produce la mayor parte de tiempo en la mañana y tarde, otro motivo

puede ser que las áreas físicas no son demasiadas grandes, pero esto no quiere

decir que no se pueda optimizar el uso de iluminación en la fábrica.

Para tener una mejor idea de la iluminación en la fábrica Acrilux se clasificó las

luminarias de acuerdo al área de trabajo la potencia y las horas de

funcionamiento, esta información está en la siguiente tabla.

TABLA 2.77-Iluminacion actual fabrica Acrilux S.A

AREA DE

TRABAJO

ACTUAL

LUMINARIAS

[40 W]

ACTUAL

LUMINARIAS

[20 W]

ACTUAL

LUMINARIAS

[60W]

HORAS

USO

ENERGÍA

AÑO

[kWh]

[DOLARES]

GALPON 1 100 0 0 6 5760 360,96

GALPON 2 60 0 0 6 3456 216,58

CUARTO

REACTORES 30 0 0 6 1728 112,32

MECÁNICA 12 0 0 6 691,2 40,09

CUARTO

DESTILACIÓN 12 0 0 3 345,6 17,97

CUARTO

CALDEROS 18 0 0 3 518,4 30,07

Continua

112

Conclusión

AREA DE

TRABAJO

ACTUAL

LUMINARIAS

[40 W]

ACTUAL

LUMINARIAS

[20 W]

ACTUAL

LUMINARIAS

[60W]

HORAS

USO

ENERGÍA

AÑO

[kWh]

[DOLARES]

CUARTO

SIERRA 16 0 0 3 460,8 26,73

EXTRUSORA 4 16 0 3 345,6 20,04

VESTIDORES 4 16 0 3 345,6 21,66

OFICINA 20 0 0 10 1920 111,36

LABORATORIO 20 0 0 6 1152 72,19

CUARTO

SIERRA 16 0 0 3 460,8 26,73

FOCOS DE

SEGURIDA 0 0 7 1 100,8 5,85

BAÑOS 16 0 0 3 460,8 28,88

TOTAL 312 32 7 59 17284,8 1064,69


Al analizar la información se identifican los siguientes problemas:

A pesar de que se utiliza iluminación fluorescente se seleccionó la

luminaria que hace 40 años tenia el mejor rendimiento y eficiencia, es fácil

deducir esto ya que la mayoría de fluorescentes son T12 DE 40 W.

Otra aspecto es que en muchas áreas de trabajo están encendidas las

luminarias sin necesidad generalmente por descuido o porque la luz natural

no produce suficiente iluminación.

2.19.1.3MOTORES ELÉCTRICOS

Son máquinas encargadas de transformar la energía eléctrica en energía

mecánica, se pueden clasificar según su principio de funcionamiento en

inductivas, sincrónicas y de corriente continua. Lo motores más utilizados en la

industria son los inductivos o asincrónicas una razón es el menor costo de

inversión.

113

Figura 2.39- Bomba de Vacio


2.19.1.3.1 COMO OPTIMIZAR EL CONSUMO EN MOTORES

Adquirir siempre motores de mayor eficiencia.

Dimensionar el motor al trabajo que este va a realizar.

Utilizar motores de velocidad variable cuando las cargas varían en

diferentes momentos.

Asegurar de que los voltajes del motor estén lo más cerca a límite del

diseño.

Con la información anterior de cómo optimizar la energía en motores y la visita

técnica se llega a las siguientes conclusiones:

La mayoría de motores de la fábrica ACRILUX son antiguos, como por

ejemplo los motores de los hornos, bombas de recirculación de las

piscinas y motores de los reactores que tienen el mismo tiempo de

operación de la fábrica que es de casi 40 años, hay que considerar que

los motores con más de 15 años de operación se los considera estándar.

114

No se realiza mantenimiento preventivo en los motores solamente

mantenimiento correctivo.

2.19.2 OPORTUNIDADES DE CONSERVACIÓN DE ENERGÍA TÉRMICA.

Los principales factores de pérdidas de energía en un sistema de vapor son los

siguientes:

Aislamiento Térmico

Trampas de Vapor

Desperdicio de Retorno de Vapor

Líneas de Vapor

Fugas de vapor

2.19.2.1 AISLAMIENTO TÉRMICO

Se utiliza para no permitir la transferencia de calor al ambiente y para protección

de operadores pero su principal función es conservar la energía.

En la fábrica se utiliza como material aislante fibra de vidrio, para la aislación

térmica en ciertas partes del circuito de vapor.

Figura 2.40- Aislamiento Térmico Tuberías de vapor


115

No hay aislamiento en las tuberías de las piscinas que utilizan vapor

para calentar.

No hay aislamiento en las válvulas de la fábrica.

2.19.2.2 TRAMPAS DE VAPOR

Son utilizados para mejorar la eficiencia en los equipos, su función es filtrar el

vapor del condensado ya que este no hace el mismo trabajo que el vapor .Se

recomienda instalar una trampa de vapor cada 50 metros de tubería y cuando

inicia el retorno del condensado.

2.19.2.2.1 TIPOS DE TRAMPAS DE VAPOR

Según su tipo de funcionamiento las trampas de vapor se clasifican en:

Ø TERMOSTÁTICAS

Este tipo de trampas tienen un elemento térmico que se dilata con el calor del

vapor y se contrae con el calor del condensado.

El tiempo de vida es de 2 a 3 años

Tiene una buena respuesta de operación

Su modo de operación es intermitente

Si tiene acumulación de condensado

Ø MECÁNICAS

Utiliza las diferentes densidades que existe entre el vapor y el condensado,

consta de un flotador que flota cuando esta condensado y baja cuando este

116

condensado ya no fue desplazado hasta que se repita el ciclo. Este tipo de

trampa es la que más se utiliza en la fábrica.

El tiempo de vida es de 5 a 10 años

Tiene una inmediata respuesta de operación


No tiene acumulación de condensado

Ø TERMODINAMICA

Este en cambio utiliza las diferentes velocidades y presiones que existe entre el

condensado y del vapor, se utiliza un diafragma que cuando sale el condensado

que tiene velocidades y presiones bajas se abre el diafragma y si aumenta la

presión y la velocidad del fluido se cierra.

El tiempo de vida es de 1 año.

Tiene una respuesta lenta de operación


Si tiene acumulación de condensado

Ø DE ORIFICIO

Consiste de un orificio que está diseñado para dejar pasar solamente

condensado, la desventaja de este tipo trampa de vapor es que sólo sirve para

caudales de vapor constante.

El tiempo de vida es de 5 a 10 años.

117

Tiene una respuesta excelente de operación.

Su modo de operación es continuo.

No tiene acumulación de condensado.

2.19.2.2.2 SELECCIONAMIENTO DE UNA TRAMPA DE VAPOR

“Elegir incorrectamente la trampa de vapor va a disminuir la vida útil y su modo de

operación será ineficiente, por tal motivo para no equivocarse en la elección de la

trampa de vapor se debe escoger adecuadamente el tipo y el tamaño.

Para que el tamaño de una trampa sea el óptimo se debe considerar la capacidad

máxima de condensado en kg/h a la presión mínima de vapor.

La contrapresión a la que está sometida la trampa de vapor también influirá en la

capacidad de la trampa, está contrapresión se define como la presión ejercida en

las líneas de vapor y que se opone a la descarga en las trampas de vapor.”[46]

El tipo de trampa que se escoja será de acuerdo a la aplicación que se necesite,

en la Tabla 2.78 se muestra la aplicación para cada trampa de vapor.

TABLA 2.78-Clasificación de las trampas de vapor según su aplicación

APLICACIÓN PRIMERA

ALTERNATIVA

SEGUNDA ALTERNATIVA

16-125 lbs/m2 Termodinámica Mecánica y termostática

126-600 lbs/m2 Termodinámica Mecánica

Serpentines de tuberías de

vapor

Termostática

(de presión equilibrada)

Termodinámica

Radiadores de vapor

Termostática

(de presión equilibrada)

Termodinámica

118

Separadores de vapor

0-15lbs/m2

Mecánica

----------------------


16-125lbs/m2

Termodinámica

Mecánica y termostática


126-600lbs/m2

Termodinámica

Mecánica y termostática

Líneas de flujo de vapor Termodinámica Expansión líquida

Serpentines para tanques de

almacenamiento

Expansión líquida

Termodinámica

Serpentines de calefacción alta

presión

Termodinámica

Termostática

Baja y mediana presión Flotador y termostato ----------------------

Calentadores Unitarios

Flotador y termostato

Termodinámica

Fuente: José, Soto. Fundamentos sobre ahorro de Energía. México; 1996.

La fábrica utiliza trampas de vapor de balde invertido para todos los equipos de

vapor en el circuito de retorno de condensado.

Figura 2.41- Elementos Sistema de Vapor Hornos


Ø Se observa que para calentar las piscinas se usa vapor directamente, se

podría utilizar trampas de vapor en esta área de trabajo siempre y cuando

119

se utilicen intercambiadores de calor para aumentar la temperatura en las

piscinas.

2.19.2.3 UTILIZACION DE INTERCAMBIADORES DE CALOR

Un intercambiador es un equipo donde se produce una transferencia de calor de

un fluido caliente con otro menos caliente y separados por una pared sólida.

Figura 2.42 -Intercambio de Calor por Convección


2.19.2.3.1 TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE CALOR

“Los intercambiadores de calor se clasifican de acuerdo al arreglo de flujo y tipo

de construcción.

Ø INTERCAMBIADORES DE CALOR DE FLUJO PARALELO

Es aquel donde los fluidos de diferentes temperaturas se mueven en la misma

dirección o en direcciones opuestas.

120

Figura 2.43- Intercambiadores de Calor de Flujo Paralelo


Ø INTERCAMBIADORES DE FLUJO CRUZADO

Los flujos se mueven perpendiculares entre sí, puede ser de flujo mezclado o no

mezclado. En la ilustración se observa que el flujo no mezclado tiene unas aletas

que impide una dirección transversal a la dirección del fluido principal mientras

que el otro que no tiene a las aletas la dirección del flujo si puede ser

transversal.

Figura 2.44- Intercambiadores de Flujo Cruzado


Ø INTERCAMBIADORES DE CALOR DE TUBOS Y CORAZA

Consiste en una serie de tubos lineales colocados dentro de un tubo muy grande

llamado coraza.

Ventaja de este tipo intercambiadores

Entre sus ventajas destaca la ausencia de juntas (a excepción de los

cabezales).

Baja pérdida de presión.

Menor coste.

121

Inconvenientes

Son voluminosos y necesitan de un estructura de soporte

Dificultad de limpieza y mantenimiento interior.”[50]

Figura 2.45- Intercambiador de Calor de Coraza y tubos


Una de las áreas de producción donde se desperdicia energía es en el

proceso térmico sobretodo en las piscinas ya que para el calentamiento

de agua el vapor pasa directamente y de esta manera se desperdicia agua

y existe bastante pérdida de energía que se desperdicia en el ambiente.

Otro problema es que el horno 2 es menos eficiente que el horno 1ya que

no llega al temperatura de trabajo para lo cual tiene que estar 30 minutos

más en actividad que el horno 1, esto se debe a que el intercambiador de

calor es viejo y tiene muchas fugas.

Los hornos, reactores y el calderín de la torre destilación usan

intercambiadores de calor de flujo paralelo.

122

2.20 RESUMEN DE LOS PROBLEMASDE DESPERDICIO DE ENERGÍA

ENCONTRADOS EN LA FÁBRICA ACRILUX S.A

1.- Lo que se visualizó en la fábrica Acrilux es que las instalaciones se encuentran

en mal estado, el material aislante está desgastado y por la antigüedad de la

instalación los conductores tienen una coloración negra en las borneras de los

interruptores.

2.-Otro problema que se observó es que muchas instalaciones los conductores

están mal empalmados esto genera mayores pérdidas eléctricas.

3.-Al momento de hacer la visita técnica se identificó que el tablero principal es

antiguo, que utiliza seccionadores tipo cuchillas para todos los circuitos y además

se encuentran desgastados.

4.-Otro problema es que nunca se ha hecho un mantenimiento a los tableros

eléctricos ya que un punto alto de pérdida de energía se da en las borneras de

conexión que deben ser limpiadas y reajustadas así como limpiar el polvo

acumulado dentro de los tableros.

5.-A pesar de que se utiliza iluminación fluorescente se seleccionó la luminaria sin

ningún estudio no se consideró aspectos como la iluminación, rendimiento y

eficiencia, es fácil deducir esto ya que la mayoría de fluorescentes son T12 DE 40

W.

6.-Otro aspecto es que en muchas áreas de trabajo están encendidas las

luminarias sin necesidad, generalmente por descuido o porque la luz natural no

produce suficiente iluminación.

7.-La mayoría de motores de la fábrica ACRILUX son antiguos, como por ejemplo

los motores de los hornos, bombas de recirculación de las piscinas y motores de

123

los reactores que tienen el mismo tiempo de operación de la fábrica, que es de

casi 40 años.

8.-No se realiza mantenimiento preventivo en los motores, solamente

mantenimiento correctivo.

9.-No hay aislamiento en las tuberías de las piscinas que utilizan vapor para

calentar.

10.-No hay aislamiento en las válvulas de la fábrica.

11.-Se observa que para calentar las piscinas se usa vapor directamente, se

podría utilizar trampas de vapor en esta área de trabajo, siempre y cuando se

utilicen intercambiadores de calor para calentar el agua en las piscinas.

12.-Una de las áreas de producción donde se desperdicia energía es en el

proceso térmico sobre todo en las piscinas ya que para el calentamiento de agua

el vapor pasa directamente y de esta manera se desperdicia agua y existe

bastante pérdida de energía que se desperdicia en el ambiente.

13.-Otro problema es que el horno 2 es menos eficiente que el horno 1ya que no

llega a la temperatura de trabajo, para lo cual tiene que estar 30 minutos más en

actividad que el horno 1, esto se debe a que el intercambiador de calor es antiguo

y los radiadores tienen muchas fugas.

124

CAPITULO 3

EVALUACIÓN DE CALIDAD DEL SISTEMA ELÉCTRICO

DE LA FÁBRICA ACRILUX S.A

3.1 EVALUACIÓN DE CALIDAD

Para la evaluación de calidad del sistema eléctrico se analizará el cumplimiento

de las normas para la energía eléctrica. Como se analizó en el capitulo anterior la

norma que controla la calidad de servicio eléctrico es la REGULACIÓN DEL

CONELEC -004/01.

En el presente capitulo se estudiarán los parámetros eléctricos de la fábrica

ACRILUX S.A como: variaciones de voltaje, armónicos, balance de fases, factor

de potencia.

3.1.1 LA CALIDAD DEL PRODUCTO

Se refiere al análisis de los parámetros eléctrico y de esta forma conocer cuales

cumplen con la regulación del CONELEC, los parámetros que se analizarán

serán variaciones de voltaje, perturbaciones y factor de potencia.

3.1.1.1 NIVELES DE VOLTAJE

Es un parámetro muy importante dentro de la calidad del producto ya que niveles

de voltaje inadecuados en una fábrica dañaría equipos, maquinaría etc.

3.1.1.1.1 ÍNDICE DE CALIDAD

(24)

125

“Donde:

VK : Variaciones de voltaje en el punto de medición, en el intervalo K de 10

minutos.

VK : Variaciones eficaz en el punto de medición, en el intervalo K de 10 minutos.

Vn : Voltaje nominal en el punto de medición”. [42]

El registro en el punto de medición se efectuará durante un intervalo continuo de 7

días, en intervalos de medición de 10 minutos.

Los de variación de voltajes admitidos de acuerdo al voltaje nominal están en la

tabla 2.3 del capítulo anterior.

3.1.1.2 PERTURBACIONES FLIKER

Es un cambio brusco de la luz de emisión de una lámpara debido a variaciones de

voltaje. Para evaluar el flicker se considera el Índice de severidad por flicker por

corta duración en intervalos de 10 minutos, la expresión que evalúa al flicker

viene determinado por:

(25)

“Donde:

P0.1, P1, P3, P10, P50: Niveles de efecto flicker que se sobrepasan durante el

0.1%,1%,3%,10%,50% del tiempo total del tiempo de observación”. [42]

El registro en el punto de medición se efectuara durante un intervalo continuo de 7

días, en intervalos de medición de 10 minutos con un medidor de flicker que

cumpla con las norma IEC 60868.

126

Los Pst (índices de severidad de corta duración) no deben ser mayores a 1 por

que este es el rango máximo donde el ojo no puede soportar estas fluctuaciones

sin molestias.

3.1.1.3 PERTURBACIONES ARMÓNICOS

Los armónicos son señales de voltaje o corriente múltiplos enteros de la

frecuencia del sistema que puede ser 50Hz o 60Hz.

Estas son generadas por cargas no lineales y se les conoce como fuentes

generadores de armónicos. Las expresiones que se utiliza para medir esta

perturbación son las siguientes:

(26)

(27)

“Donde:

Vi: Factor de distorsión armónica individual de voltaje.

THD : Factor de distorsión de armónico total expresada en porcentaje.

Vi : Valor eficaz del voltaje armónico para i(2,…,40) expresados en voltios.

Vn: Voltaje en el punto de medición expresado en voltios”. [42]

Las perturbaciones armónicas y los flicker deben cumplir con la REGULACIÓN

DEL CONELEC 004/ 01 que esta especificada en la tabla 2.4.

127

El valor límite de THD es del 8%.

3.1.1.4 FACTOR DE POTENCIA

Es la relación que existe entre la potencia activa y la potencia reactiva. Si el 5 %

o más de las mediciones que se tomaron en el periodo están fuera de los límites,

el factor de potencia estará incumpliendo con la norma y la empresa podría ser

penalizada por la EMPRESA ELÉCTRICA QUITO.

El registro en el punto de medición se efectuara durante un intervalo continuo de 7

días, en intervalos de medición de 10 minutos.

El valor límite permitido por la norma es de 0.92

3.2 ESTUDIO Y ANALISIS DE LAS MEDICIONES

Se debe considerar que la fábrica comparte el transformador, por tal motivo se

analizará el transformador de 378 kVA y luego la planta ACRILUX S.A. Para las

mediciones se utilizó analizadores de redes durante el periodo de 7 días

continuos.

3.2.1 NIVELES DE VOLTAJE TRANSFORMADOR DE 378 kVA

Se estudiará las mediciones que se tomaron en el transformador para determinar

si cumple con las REGULACIONES DEL CONELEC 004/01.La Tabla 3.1 detalla

los valores de la demanda y energía.

128

TABLA 3.1-Analisis de la demanda y la energía

PARAMETROS

DE DEMANDA VALOR UNIDAD

PARAMETROS

DE

ENERGÍA

VALOR UNIDAD

Factor de uso de

demanda mínima -4,38 %

Potencia

Disponible 236,18 kVA

Factor de uso de

demanda media -9,73 % Factor de Carga 25,9 %

Factor de uso de

demanda máxima 37,50 %

Energía en el

punto de medición 6097 kWh


Al analizar la tabla 3.1, el principal dato a observar es la potencia disponible es

decir la potencia que no se usa que corresponde el 63% de la potencia nominal,

esto causa mayores pérdidas de energía en vacio si lo comparamos con un

transformador de menor dimensión.

A continuación se muestra las mediciones de los niveles de voltaje que se

tomaron.

TABLA 3.2-Niveles de voltaje


Los límites de voltaje cumplen con la REGULACIÓN DEL CONELEC 004/01.en la

tabla 2.3 detalla las variaciones limites de voltaje.

MEDICIONES

REALIZADAS

TRANSFORMADOR FASES PROMEDIO TOTAL

DENTRO

DE LA

NORMA

FUERA

DE LA

NORMA

%

DENTRO

DE LA

NORMA

CUMPLE

1 131 1008 1008 ------------ 100 SI

378 Kva 2 130,02 1008 1008 ------------ 100 SI

3 129,67 1008 1008 ------------ 100 SI

129

3.2.2FLICKER CORTA DURACIÓN TRANSFORMADOR

TABLA 3.3-Análisis de flicker

MEDICIONES REALIZADAS %


DENTRO

DE LA

NORMA

FUERA

DE LA

NORMA

DENTRO

DE LA

NORMA

CUMPLE

1 0,85 1008 1008 ------------ 100 SI

378 Kva 2 0,9 1008 1008 ------------ 100 SI

3 0,94 1008 1008 ------------ 100 SI


Los límites de flicker de corta duración cumplen con la REGULACIÓN DEL

CONELEC 004/01.Lafigura 3.1 muestra la medición de flicker de corta duración

medido en el transformador.

Figura 3.1- Curva de flicker transformador


130

3.2.3 DISTORSIÓN ARMÓNICOS DE VOLTAJE (THD) TRANSFORMADOR

TABLA 3.4-Limites de perturbaciones armónicas transformador

MEDICIONES REALIZADAS


DENTRO

DE LA

NORMA

FUERA DE

LA NORMA

%

DENTRO

DE LA

NORMA

CUMPLE

1 3,65 1008 1008 ------------ 100 SI

378 kVA 2 3,83 1008 1008 ------------ 100 SI

3 3,92 1008 1008 ------------ 100 SI


Los límites de armónicos cumplen con la REGULACIÓN DEL CONELEC 004/01.

La gráfica 3.2 muestra la medición de armónicos medido en el transformador.

Figura 3.2- Distorsión armónica del transformador


131

3.2.4 FACTOR DE POTENCIA TRANSFORMADOR

TABLA 3.5-Limites de factor de potencia transformador


TRANSFORMADOR

378 kVA

FASES PROMEDIO TOTAL

DENTRO

DE LA

NORMA

FUERA

DE LA

NORMA

%

DENTRO

DE LA

NORMA

CUMPLE

1 0,16 1008 287 721 28,47 NO

2 0,1 1008 340 668 33,73 NO

3 0,07 1008 328 680 32,54 NO


A pesar que el transformador tiene un banco de capacitores este no logra dar la

carga reactiva que se necesita para que el factor de potencia cumpla con la

normativa.

Figura 3.3- Curva de factor de potencia para el transformador


132

3.2.5 POTENCIA DISPONIBLE DEL TRANSFORMADOR DE 378 kVA

Con la ecuación 3.5 y las mediciones eléctricas que se hicieron en el

transformador se calcula la potencia disponible del transformador.

(28)

A máxima demanda se ocupa apenas el 37 % de la capacidad nominal del

transformador, por tal motivo se recomienda un transformador de menor

dimensión de 150 kVA, como se observa en la gráfica 3.4 la picos de potencia son

similares en toda la semana.

Figura 3.4- Curva de Potencia Transformador 378 kVA


133

3.2.6 NIVELES DE VOLTAJE PLANTA ACRILUX

Se analizarán las mediciones que se tomaron en el transformador para

determinar si cumple con las REGULACIONES DEL CONELEC 004/01.

A continuación se muestra las mediciones de los niveles de voltaje que se

tomaron.

TABLA 3.6-NIVELES DE VOLTAJE PLANTA ACRILUX


Los límites de voltaje cumplen con la REGULACIÓN DEL CONELEC 004/01.las

variaciones de voltaje permitidos se encuentra detallados en la Tabla 2.3.

3.2.7FLICKER CORTA DURACIÓN PLANTA ACRILUX S.A

TABLA 3.7-Análisis de flicker



DENTRO

DE LA

NORMA

FUERA

DE LA

NORMA

%

DENTRO

DE LA

NORMA

CUMPLE

1 0,4 1008 1008 ------------ 100 SI

Continua


TRANSFORMADOR FASES PROMEDIO

[V] TOTAL

DENTRO

DE LA

NORMA

FUERA

DE LA

NORMA

% DENTRO

DE LA

NORMA

CUMPLE

1 131,01 1008 1008 ------------ 100 SI

PLANTA ACRILUX 2 129,37 1008 1008 ------------ 100 SI

3 129,69 1008 1008 ------------ 100 SI

134

Conclusión

PLANTA ACRILUX

2 0-4 1008 1008 ------------

100 SI

3 0,41 1008 1008 ------------ 100 SI


Los límites de flicker de corta duración cumplen con la REGULACIÓN DEL

CONELEC 004/01, el flicker de corta duración no debe ser mayor a 1.

La grafica 3.5 muestra la medición de flicker de corta duración medido en la

planta ACRILUX S.A.

Figura 3.5- Curva de flicker planta ACRILUX S.A


135

3.2.8 DISTORSIÓN ARMÓNICOS DE VOLTAJE (THD) ACRILUX S.A

TABLA 3.8-Limites de perturbaciones armónicas planta

MEDICIONES

REALIZADAS

PUNTO DE

MEDICIÓN FASES PROMEDIO TOTAL

DENTRO

DE LA

NORMA

FUERA DE

LA

NORMA

%

DENTRO

DE LA

NORMA

CUMPLE

1 2,89 1008 1008

------------ 100 SI

PLANTA

ACRILUX

2 3,17 1008 1008

------------

100 SI

3 2,94 1008 1008 ------------ 100 SI


Los armónicos de voltaje en la fábrica Acrilux son menores al valor límite que

indica la REGULACIÓN DEL CONELEC 004/01, este valor limite de THD es del

8%.

La grafica muestra la medición de armónicos medido en la planta.

Figura 3.6- Distorsión armónica de la planta


136

3.2.9 FACTOR DE POTENCIA PLANTA ACRILUX S.A

TABLA 3.9-Limites de factor de potencia planta Acrilux S.A


PUNTO DE

MEDICIÓN FASES PROMEDIO TOTAL

DENTRO

DE LA

NORMA

FUERA

DE LA

NORMA

%

DENTRO

DE LA

NORMA

CUMPLE

1 0.64 1008 200 721

19,84 NO

PLANTA

ACRILUX

2 0,65 1008 200

668

19,84 NO

3 0,71 1008 202 680

20,04 NO


La fábrica ACRILUX S.A no logra cumplir con el factor de potencia requerido y en

caso que la fabrica usara luego un transformador propio necesitará un banco de

capacitores que de la potencia reactiva necesaria para estar en los límites

permitidos de acuerdo a la norma.

Figura 3.7- Curva de factor de potencia para la planta


137

3.2.10 BALANCE DE CARGA EN LA PLANTA ACRILUX S.A

TABLA 3.10-Desbalance de corriente

PUNTO DE

MEDICIÓN FASES

PROMEDIO

[A]

DESBALANCE

DE

CORRIENTE

1 33.18 19.78%

PLANTA

ACRILUX

2 29.92

17.54%

3 36.94 12.87%


Figura 3.8- Balance de fases


Con las mediciones realizadas se analiza que las fases se encuentran des

balanceadas, siendo recomendable equilibrar cargas en la fábrica.

33%

30%

37%

BALANCE DE FASES

FASE 1 FASE 2 FASE 3

138

3.3 CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA.

La fábrica consume energía activa y reactiva ,pero lo que realmente paga es la

energía activa , a pesar de que la energía reactiva no produce trabajo si

incrementa la intensidad de corriente eléctrica produciendo mayores pérdidas

caloríficas por efecto joule en líneas de transmisión y distribución que si

representan potencia activa que le comprador o cliente no paga. Tal como se

muestra en la figura 3.9.

Figura 3.9 - Corriente generada por una carga no lineal

(Introducción a las instalaciones eléctronicas,2001)

3.3.1 METODO DEL TRIÁNGULO DE POTENCIA

“De todos los métodos que existen para calcular la corrección del factor de

potencia Este método es el más sencillo por las siguientes razones:

Se puede usar en sistemas monofásicos o trifásicos.

Los cálculos que se realicen con este método son independientes de los

voltajes de líneas o fase.

En la figura 3.10 se observa gráficamente el método de triangulo de potencias”.

[43]

139

Figura 3.10-Triángulo de potencia

(Introducción a las instalaciones eléctronicas,2001)

3.3.2CALCULO DE CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA PARA EL

TRANSFORMADOR DE 378 kVA.

Esta instalado un solo grupo de banco de condensadores a la entrada o punto

alimentación de la instalación, pero la información de la mediciones realizadas por

la EMPRESA ELÉCTRICA QUITO indica que el factor de potencia está por debajo

de los límites permitidos, Sé calculara el tamaño del banco de capacitores que

necesita el transformador a máxima carga.

(29)

“Donde:

: Es el factor de potencia

: La potencia activa a máxima carga

: La potencia aparente a máxima carga

”. [43]

140

Al analizar este resultado el factor de potencia a máxima cerca cumple con los

valores limites, pero a mínima carga los valores del factor de potencia medidos

por la EMPRESA ELÉCTRICA QUITO son igual a -1.

“La carga reactiva a máxima carga se calcula con la ecuación (30).

(30)

Donde:

: La potencia reactiva a máxima carga.

: La potencia aparente a máxima carga”. [40]

20 [kVAR]

En la tabla 3.11 se indica los valores de potencia a máxima carga.

TABLA 3.11-Potencias a máxima carga

P [kW] ±jQ[kVar] S[kVA] F.P

Actual

a máxima carga

140.12

20

142

0,99


En conclusión la disposición del banco de capacitores en el trasformador es

centralizada es decir se usa un solo banco de capacitores, ubicado paralelo a la

fábrica, pero este tipo de instalación conviene la utilización de una conexión

automática, en el caso de los banco de capacitores en el transformador no varía

141

de acuerdo a la carga, por ese motivo la mayoría de las lecturas no cumplen con

las regulaciones del CONELEC.

3.4ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LA CALIDAD DE

ENERGÍA.

Ø Los niveles de voltaje cumplen con la norma.

Ø Niveles de flicker y armónicos dentro de los límites, ya que las

empresas no tienen muchos elementos electrónicos que puedan

distorsionar la onda de voltaje y corriente.

Ø Existe desbalance de corriente y de voltaje en la empresa Acrilux S.A

Ø Mediciones de factor de potencia fuera de los límites permitidos, debido

a que el banco de capacitores no es automático y produce factores de

potencia negativos. cabe indicar que los medidores de energía

solamente miden factores de potencia inductivos, por esa razón no

existe penalización del factor de potencia por parte de la empresa

eléctrica quito.

Ø Existe una potencia disponible muy grande en el transformador y esto

provocaría mayor perdidas de energía en vacio en el transformador.

Ø De acuerdo a las mediciones hechas en la fábrica, existe mayor carga

en la fase 3, siendo recomendable equilibrar cargas.

142

CAPITULO 4

PROPUESTA DE SOLUCIÓN Y ANÁLISIS TÉCNICO

ECONÓMICO

4.1 MEDIDAS TECNOLÓGICAS

Las alternativas tecnológicas se escogieron con el criterio de que resulten

prácticas para lo solución del uso eficiente de energía, basados en las medidas

tomadas y el análisis que se realizó en cada área del proceso.

4.1.1 ILUMINACIÓN

4.1.1.1 MEJORAR LA UTILIZACIÓN DE LA LUZ NATURAL

Uno de los recursos que se puede mejorar es optimizar el uso de luz natural. En

la ciudad de Quito existen muchos días soleados al año, esto podría ser

aprovechado por las fábricas para mejor la iluminación en sus galpones.

4.1.1.1.1 LUCERNARIO

Son tubos de luz que permiten mejorar la iluminación natural en interiores, es una

tecnología nueva que se sitúa en la cubierta de los edificios y transporta la luz del

sol al interior de los galpones de las fábricas, en el interior de los edificios

iluminando espacios oscuros.

En la figura 4.1 se indica cómo está estructurado un lucernario.

143

Figura 4.1- Estructura del Lucernario

(Espacio Solar,2012)

“Entra las características están:

Absoluta permeabilidad.

Evitan condensaciones.

Mejora el rendimiento de la iluminación natural atreves de la celosía

reflectante.

Aislamiento térmico y de ruido

Larga vida útil

Se puede ahorrar el 40% al 50% de energía eléctrica en iluminación”. [17]

144

4.1.1.2 ILUMINACIÓN USANDO FLUORECENTES T5

“Una alternativa para mejora la iluminación en la fábrica ACRILUX es usar

fluorescentes de alta eficiencia energética, se seleccionó el fluorescente T5 ya

que tiene adaptadores que permiten colocar este tubo en cualquier luminaria sea

T10 o T8 además de otras ventajas que se analizarán a continuación. El uso de

T5 es una alternativa que está promoviendo el Ministerio de Energías Renovables

del Ecuador.

Reducción del diámetro del tubo en un 40% ,luminarias más pequeñas y

compactas

Incremento de la eficiencia hasta un 105 lm/w

Cambio de la temperatura óptima de flujo de 25 ° C a 35 ° resultando la

misma luminancia para todas las potencias.

Contiene menor cantidad de mercurio que los otros tubos fluorescentes”.

[14]

El T5 usa balastro electrónico para su funcionamiento, a continuación se

compara la los sistemas de tecnología T10, T12 y T5.

TABLA 4.1-Comparación entre varios sistemas de iluminación

SISTEMA

BALASTRO

LUMENES

NOMINALES

(2LAMPARAS)

[LM]

FACTOR

DE

BALLAST

LUMENES

SISTEMA

[LM]

EFICACIA

DEL

SISTEMA

[LM/W]

VIDA DE LA

LAMPARA

[HRS]

CONSUMO

POR

EQUIPO

[W]

MERCURIO

PRESENTE

[%]

T12(2x40)220V 6800 0,7 4760 43 20000 110 12

T10(2x40) 220V 5700 0,7 3990 36 10000 110 6

T8(2x36) 220V 6200 1 6200 86 20000 72 3,5

T5(2x28) 220V 5800 1 5800 94 20000 62 >1,4

T5H0(2x36)

220V

10000 1 10000 94 20000 106 >1,4

Fuente: Electroindustria, (2012)

145

“Las marcas más reconocidas (OSRAM SYLVANIA, PHILIPS,GE) especifican una

vida útil promedio de 20000 horas diarias. Este valor se logró a una temperatura

de operación de entre 15 °C y 50 °C, con ciclos de encendido cada 3 horas,

permaneciendo apagada 20 minutos entre cada ciclo. Si se utilizan ciclos de

encendido más frecuente, la vida útil esperada será menor. También el uso de

balastros inadecuados puede afectar la vida útil del tubo”. [11]

El encendido promedio en las áreas a implementarse es de 2 ciclos cada día de

trabajo, la temperatura ambiente es de 20 a 30 grados en el galpón, por lo tanto

la vida útil promedio sería de 5 años aproximadamente.

La tabla 4.2 muestra las áreas que se toma en cuenta para el rediseño de la

iluminación de la fábrica Acrilux S.A.

TABLA 4.2-Propuesta de iluminación fábrica

AREA DE TRABAJO ACTUAL PROPUESTA

GALPÓN 1 400 500

GALPÓN 2 400 500

LABORATORIO 100-300 400

SIERRA 300 400

OFICINA 400 600

MECÁNICA 100-300 600

CUARTO DE REACTORES

100-300

400

CUARTO DE CALDEROS 60

HP

200

200

VESTIDORES 200 200

BODEGA COLORANTES 100-300 300

DESTILACIÓN 300 300

EXTRUSORA 100-300 400

BAÑOS 200 200

Fuente: Mediciones hechas por el autor,2012

146

En el anexo 6 se detalla el cálculo de ahorro y números de luminarias en las áreas

consideradas.

4.1.1.3 ADAPTADOREST5

“El costo beneficio de cambiar todo el sistema iluminación de la planta es posible

que resulte costoso y no convenga a los intereses de la empresa, para lo cual

sería más beneficioso el uso de adaptadores.

Estos adaptadores se utilizan para cambiar de tecnología T8 o T12 a los tubos

T5, sin cambiar la luminaria, adicionalmente el adaptador incluye el balastro

electrónico.los beneficios de usar los adaptadores para T5 son los siguientes:

Ahorra entre 40 % de consumo de energía.

No hay necesidad de cambiar ni manipular la instalación.

De fácil instalación.

Mejora la eficiencia energética.

Reduce el costo de mantenimiento.

Tiempos de montaje muy reducido; no necesita paralizar su actividad para

instalar el adaptador.

El balastro electrónico consume menos de 1w en comparación que los

otros que consume de 8 a 12 w”. [44]

147

Figura 4.2- Adaptadores para T5

(Ecotubo, 2012)

TABLA 4.3-Ahorro de energía con t5

MODELO REEMPLAZA

CONSUMO CON

BALASTRO

MAGNETICO

(+/- 5%)

CONSUMO

CON

ADAPTADOR

T5 (+/- 5%)

FACTOR

DE

POTENCIA

AHORRO

ENERGÉTICO

INL-230-014-T5 T8 18W / 60cm 22W 11W > 0.94 50%

INL-230-024-T5 T8 36W / 120cm 42W 24W > 0.94 43%

INL-230-028-T5 T8 40W 48W 26W > 0.94 46%

INL-230-035-T5 T8 56W 60W 35W > 0.94 42%

Fuente: Save_it_easy, (2012)

4.1.1.4 INSTALACIÓN DE SENSORES DE PRESENCIA O DE MOVIMIENTO

En ciertas áreas de la fábrica no existe mucha circulación de personal por lo que

hace necesario instalar sensores de presencia y de esta forma evitar desperdicio

de energía ya que resulta común dejar encendidas la iluminación ya sea por

olvido o descuido del personal.

Las áreas donde se podría instalar este tipo de sensores son las siguientes:

Cuarto de la Sierra

Oficinas Jefe de Planta

148

Cuarto de Calderos

Mecánica

Extrusora

Figura 4.3- Esquema Sensor de Movimiento

(Bticinco,2012)

El switch sensor es un tipo de sensor de movimiento de las siguientes

características:

Adaptabilidad al movimiento

Facilidad de instalación

Facilidad de luz

Tecnología de cruce por cero

Doble opción de tecnología

4.1.2 MOTORES DE ALTA EFICIENCIA

La inversión inicial es el aspecto más importante en que se fijan las fábricas para

adquirir maquinaria sin tomar en cuenta otros aspectos como el ahorro energético.

149

Los motores de alta eficiencia tienen un mayor costo inicial, pero este se recupera

con la energía menor consumida y a la larga puede resultar conveniente la

compra de estos motores para la empresa.

En 3 meses, un motor puede haber consumido en electricidad lo equivalente a su

precio de compra, de modo que la amortización de su inversión inicial es rápida y

su elección queda totalmente justificada.

Las áreas donde se recomienda el uso de estos tipos de motores son las

siguientes:

TABLA 4.4-Área para implementar motores de alta eficiencia

AREA POTENCIA TOTAL

[kw]

ENERGIA CONSUMIDA

[kWh]

REACTORES 13,5 28569,6

ARMADO DE MOLDES

Y TRATAMIENTO

TÉRMICO

44,29 73346,4

DESTILACIÓN 13,5 19440

CALDEROS 7,46

25065,6

POZO DE AGUA 6,6 7920

TRATAMIENTO

AGUA 0,75

1800

TOTAL 82,52 154341,6

Fuente: Elaborado por el autor, 2012

150

MOTOR DE EFF1

“Un motor de eff1 puede reducir las pérdidas de energía un 40% en condiciones

óptimas, es decir si un motor tiene 6000hrs/año en un motor de 15 kW se podrá

ahorrar más de 4MWh al año es decir 400$ de la factura de electricidad”. [1]

MOTOR DE EFF2

“Es un motor de rendimiento mejorado que puede reducir las pérdidas en un 20%,

es decir si un motor tiene 2000 hrs/año en un motor de 15 kW se podrá ahorrar

0.6MWh al año”. [1]

MOTOR DE EFF3

“Presentan un bajo rendimiento energético y no se recomienda el uso de este tipo

de motores ya que generan pérdidas económicas”. [1]

A continuación se muestra una tabla comparativa entre un motor de eff1 y un

motor de eff2.

TABLA 4.5-Estudio comparativo entre motores de eff1 y eff2

TIPO UNIDAD AMHE 200LP2 AM200LLA2

Clase Eficiencia EFF-1 EFF-2

Rendimiento [%] 93,1 91,6

Potencia Eje [kW] 30 30

Potencia Red [kW] 32,22 32,75

Precio energía [Eur/kW-h] 0,071238

Precio Motor [Eur] 2422,54 2202,14

Ahorro Eur/hora [Eur} 0,0376

Amortización Diferencias precios

horas

[horas] 3,094 128 días

Amortizacion Motor Eff1 horas [horas] 644445 7 años

Fuente: motors-electrics,(2012)

“Esta diferencia hace que en tan solo 128 días se ahorre la diferencia que costaría

haber comprado un motor de eff1 .Para un valor de precio de la energía eléctrica

151

de 0.071238 Dólares/kWh, por cada hora de utilización se ahorraría 0.0376

dólares respecto a lo que se tendría que pagar con el motor de eff2”. [31]

El principio de un motor de alta eficiencia energética es emplear casi toda la

energía eléctrica en energía útil disminuyendo al máximo las pérdidas eléctricas y

mecánicas por ejemplo un motor estándar gasta en su funcionamiento hasta cien

veces más que el valor de su compra mientras que un motor de eff1 su costo de

funcionamiento es mucho menor.

En la siguiente tabla se compara los costos de operación de un motor de 50 hp.

TABLA 4.6-Comparación de costos de operación de un motor de 50 hp

BASE DE

COMPARACIÓN

MOTOR

ESTÁNDAR

MOTOR DE

ALTA

EFICIENCIA

DIFERENCIA COMENTARIO

PRECIO DE

COMPRA($) 2854 3424,8 5.708 20% mayor

EFICIENCIA (%) 89,5 93,6 4,1 4,5% mayor

PERDIDAS (%) 10,5 6,4 4,1 39% menor

COSTO ANUAL

DE ENERGÍA($) 23.730,30 22.690,80 1.039,50

3,3 y 2,7 veces el costo

inicial de los motores

COSTO ANUAL

DE PÉRDIDAS($) 2.491,70 1.452,20 1.039,50 41,7% menor

COSTO DE

ENERGÍA EN 20

AÑOS($)

474,606 453.816,70 20.786,40 4,6% menor

COSTO DE

PÉRDIDAS EN 20

AÑOS($)

9.033,70 29.044,30 20.786,40

3,6 veces el coste de la

diferencia del precio de

compra

Fuente:Empresa eficiente,(2012)

152

4.1.3 UTILIZACIÓN DE UN SISTEMA SOLAR TÉRMICO PARA

CALENTAMIENTO DE PISCINAS

Una de las posibles soluciones para ahorrar energía es utilizar energía limpia que

pueda ser utilizada en el proceso de producción, el que mejor se puede adaptar a

la utilización de sistema solar para calentamiento son las piscinas ya que las

piscinas necesitan una temperatura máxima de 54°C. y estos sistemas son más

comerciales a temperaturas de hasta 100°C.

Un sistema solar térmico transforma la radiación solar en calor aprovechable para

lo cual se utiliza un captador que es donde se encuentra depositada el agua, este

adaptador solar es capaz de calentar el agua hasta 400 °C, siendo el más

comercial el de 100°C, el material aislante del tanque impide que el agua se

enfrié, siendo posible disponer de agua caliente en periodos en los que no hay

sol.

Para que un colector este activo se necesite que haya como máximo un 5% de

sombra caso contrario el colector se encontraría inoperable y otra recomendación

es que la distancia entre colectores se la suficiente para que entre ellos no se

hagan sombra.

Figura 4.4- Modo de Operación Panel Solar

(Limpia tu Mundo,2012)

153

4.1.3.1 CALENTADOR SOLAR INDUSTRIAL MODELO KE

“Este calentador solar se puede usar cuando no se posee un tanque de

almacenamiento por gravedad, cuenta con un tanque térmico, colector solar y una

base para elevar el tanque en caso de ser necesario, hay desde una capacidad

de 100lt a 1500 lt.

Los requisitos son las siguientes:

Elegir la capacidad del equipo adecuada a las necesidades según el

consumo de agua caliente.

Orientación del sistema con instalación hacia el Sur.

Inclinación de 30°.

Las ventajas que se tiene son las siguientes:

Soporta altas presiones de entrada.

Excelente relación costo-beneficio en aplicaciones de alta presión.

Mantenimiento prácticamente nulo.

Agua a temperaturas de 65° y hasta 80°”. [27]

4.1.4 CALENTAMIENTO DE PISCINAS USANDO INTERCAMBIADORES DE

CALOR

Para este fin se utiliza intercambiadores de coraza y tubos que se instalan en las

piscinas de recirculación. Lo que se debe calcular es el flujo calorífico que producirá

cada intercambiador de calor.

154

El flujo de calor para los intercambiadores de calor se calcula utilizando la ecuación

(29). La temperatura a la que debe llegar el agua de las piscinas es de 55°

centígrados

(31)

“Donde:

Q : es el flujo de calor para los tres intercambiadores de calor.

CPISCINAS :es el calor específico del agua de la piscina (anexo 2).

Tout, in : es la temperatura de entrada y salida del agua en el intercambiador de

calor.

: es el flujo de vapor que ingresa a las piscinas”. [50]

4.1.5 OPTIMIZACIÓN DEL EXESO DE AIRE EN LOS CALDEROS

La generación de vapor se tiene cuando se aporta calor al agua en estado líquido,

este calor se tiene de la combustión en el que debe existir una relación entre el

combustible y el oxigeno de aire.

“Las principales consecuencias de trabajar con el exceso de aire alto es el siguiente:

Aumento de las pérdidas energéticas por la chimenea ya que mientras más

exceso de aire exista mayor es la cantidad de calor que se va el exterior con

los gases de combustión.

Disminución de la temperatura de llama, con lo que disminuye la transmisión

de calor en el hogar.

155

Aumento de consumo de energía por los ventiladores como consecuencia de

la manipulación de mayores volúmenes de aire y gases de combustión”. [23]

Por los datos obtenidos de la empresa prodiesel que se dedica a la medición de

gases de combustión, rigiéndose en las normas técnicas ISO 9001 el caldero N1

tiene un exceso de aire de 34.1% mientras que lo ideal es entre 16.7% y 21%. El

caldero N2 cumple con los parámetros ideales.

En la tabla 4.7 se muestran los parámetros ideales de porcentaje de CO2 y O2.

TABLA 4.7-Parametro ideales para gases en calderos

QUEMADOR

REGIMEN

DE

CALDEO

PORCENTAJE

CO

PORCENTAJE

CO2

PORCENTAJE

02

N° DE

HUMO

ATOMIZACIÓN

POR CHORRO ALTO 0.02 12-13 6-8 3-4

Fuente: HaglerBaily,(1985)

Según la tabla 4.7 los calderos cumplen con los parámetros ideales, estos datos

se pueden apreciar en la tabla 2.65.

Para que el rendimiento de los calderos se óptimo, es necesario hacer un

mantenimiento exhaustivo de bombas filtros calentadores, válvulas de control,

sistemas de atomización boquillas del quemador y limpieza del refractario.

En la empresa se hace mantenimiento de los calderos una vez al año y

principalmente limpieza de incrustaciones del material refractario.

156

Figura 4.5- Mantenimiento de Calderos


Para el caldero N 1 que tiene un exceso de aire fuera de los parámetros

permitidos una opción podría ser reemplazar el quemador o reajustar el

quemador, la idea es minimizar el exceso de aire y reducir la producción de

sustancias que se forman por una combustión incompleta.

Figura 4.6- Electrodos Fulton 60HP


157

4.2 EVALUACIÓN FINANCIERA DE LAS ALTENATIVAS DE

SOLUCIÓN

4.2.1 REDISEÑO DEL SISTEMA DE ILUMINACIÓN

En esta parte del trabajo se analiza tres aspectos importantes .El primero es

calcular el ahorro energético luego el número de luminarias ya sea T5 con

adaptadores o tubos de luz que necesitamos para lo cual usaremos el programa

para iluminación DIALUX y el programa de espacio solar para el cálculo del

número de lucernarios (anexo 6) y finalmente la alternativa que mejor se aplica o

se adapte a la empresa.

4.2.1.1 DISEÑO DE ILUMINACIÓN USANDO T5 DE 28 [W] MAS ADAPTADOR

TABLA 4.8-Propuesta iluminación galpón 1

AREA DE PROCESO: GALPON 1

AREA[m²]: 232

HORAS

FUNCIONAMIENTO: 6

PROPUESTA

ILUMINACION[LX]: 500

LAMPARAS ACTUALES

CANTIDAD

POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

TUBOS T12 100 40 4000 17,24

TUBOS T12 0 20 0 0,00

PROPUESTA DE DISEÑO

CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

ADAPTADOR +

TUBO T5 72 28 2016 8,69

Continua

158

Conclusión

POTENCIA

AHORRADA: 1984

INVERSIÓN

MARCA

PRECIO/UNIDAD

[$] ADAPTADOR +

TUBO T5

LUMINARIAS COSTO [$] COSTO +IVA

PHILIPS T5 10,49 36 377,64 422,96

AHORRO

ESTIMADO

HORAS DIAS AL MES ENERGÍA

AHORRADA[kWh]

COSTO

ENÉRGÉTICO[$/kWh] AHORRO[$]

4 20 158,72 0,058 9,21

2 20 79,36 0,072 5,71

0 20 0 0,042 0,00

kWh ahorrado /mes 238,08 Ahorro al mes [$] 14,92

kWh ahorrado /año 2856,96 Ahorro anual neto[$] 179,04


TABLA 4.9-Propuesta iluminación galpón 2


AREA[m²]: 142,23

HORAS

FUNCIONAMIENTO: 6

PROPUESTA


LAMPARAS ACTUALES

CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

TUBOS T12 60 40 2400 16,87

TUBOS T12 0 20 0 0,00

Continua

159

Conclusión


CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

ADAPTADOR +

TUBO T5 60 28 1680 11,81

POTENCIA

AHORRADA: 720

INVERSIÓN

MARCA

PRECIO/UNIDAD [$]

ADAPTADOR +

TUBO T5


PHILIPS T5 10,49 30 314,70 352,46

AHORRO ESTIMADO

HORAS DIAS AL MES

ENERGÍA

AHORRADA[k

Wh]

COSTO


4 20 57,6 0,058 3,3408

2 20 28,8 0,072 2,0736

0 20 0 0,042 0




TABLA 4.10-Propuesta iluminación cuarto reactores

AREA DE PROCESO:

CUARTO

REACTORES

AREA[m²]: 72,93

HORAS

FUNCIONAMIENTO: 6

Continua

160

Conclusión

PROPUESTA


LAMPARAS ACTUALES

CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

TUBOS T12 30 40 1200 16,45

TUBOS T12 0 20 0 0,00


CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

ADAPTADOR +

TUBO T5 30 28 840 11,52

POTENCIA

AHORRADA: 360

INVERSIÓN

MARCA

PRECIO/UNIDAD [$]

ADAPTADOR +

TUBO T5


PHILIPS T5 10,49 15 157,35 176,23

AHORRO ESTIMADO

HORAS DIAS AL MES

ENERGÍA

AHORRADA

[kWh]

COSTO


3 20 21,6 0,058 1,25

3 20 21,6 0,072 1,56

0 20 0 0,042 0,00




161

TABLA 4.11-Propuesta iluminación mecánica

AREA DE PROCESO: MECÁNICA

AREA[m²]: 19,84

HORAS

FUNCIONAMIENTO: 6

PROPUESTA


LAMPARAS ACTUALES

CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

TUBOS T12 12 40 480 24,19

TUBOS T12 0 20 0 0,00


CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

ADAPTADOR +

TUBO T5 12 28 336 16,94

POTENCIA

AHORRADA: 144

INVERSIÓN

MARCA

PRECIO/UNIDAD

[$] ADAPTADOR +

TUBO T5


PHILIPS T5 10,49 6 62,94 70,49

AHORRO

ESTIMADO

Continua

162

Conclusión


AHORRADA[kWh]

COSTO


6 20 17,28 0,058 1,00

0 20 0 0,072 0,00

0 20 0 0,042 0,00




TABLA 4.12-Propuesta iluminación destilación

AREA DE PROCESO: DESTILACIÓN

AREA[m²]: 24,47

HORAS

FUNCIONAMIENTO: 3

PROPUESTA


LAMPARAS ACTUALES

CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

TUBOS T12 12 40 480 19,62

TUBOS T12 0 20 0 0,00


CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

ADAPTADOR +

TUBO T5 8 28 224 9,15

POTENCIA

AHORRADA: 256

Continua

163

Conclusión

INVERSIÓN

MARCA

PRECIO/UNIDAD

[$] ADAPTADOR +

TUBO T5


PHILIPS T5 10,49 4 41,96 47,00

AHORRO

ESTIMADO


AHORRADA[kWh]

COSTO


0 20 0 0,058 0

1 20 5,12 0,072 0,37

2 20 10,24 0,042 0,43




TABLA 4.13-Propuesta iluminación cuarto calderos

AREA DE PROCESO:

CUARTO

CALDEROS

AREA[m²]: 27,3

HORAS

FUNCIONAMIENTO: 3

PROPUESTA


LAMPARAS ACTUALES

CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

TUBOS T12 18 40 720 26,37

Continua

164

Conclusión

CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

TUBOS T12 0 20 0 0,00


CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

ADAPTADOR + TUBO

T5 6 28 168 6,15

POTENCIA

AHORRADA: 552

INVERSIÓN

MARCA

PRECIO/UNIDAD [$]

ADAPTADOR +

TUBO T5


PHILIPS T5 10,49 3 31,47 35,25

AHORRO

ESTIMADO


AHORRADA[kWh]

COSTO


3 20 33,12 0,058 1,92

0 20 0 0,072 0,00

0 20 0 0,042 0,00




TABLA 4.14-Propuesta iluminación cuarto sierra

AREA DE PROCESO: SIERRA

AREA[m²]: 34,56

HORAS

FUNCIONAMIENTO: 3

Continua

165

Conclusión

PROPUESTA


LAMPARAS ACTUALES

CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

TUBOS T12 16 40 640 18,52

TUBOS T12 0 20 0 0,00


CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

ADAPTADOR +

TUBO T5 12 28 336 9,72

POTENCIA

AHORRADA: 304

INVERSIÓN

MARCA

PRECIO/UNIDAD [$]

ADAPTADOR +

TUBO T5


PHILIPS T5 10,49 6 62,94 70,49

AHORRO ESTIMADO


AHORRADA[kWh]

COSTO


3 20 18,24 0,058 1,06

0 20 0 0,072 0,00

0 20 0 0,042 0,00




166

TABLA 4.15-Propuesta iluminación extrusora

AREA DE PROCESO: EXTRUSORA

AREA[m²]: 25,6

HORAS

FUNCIONAMIENTO: 3

PROPUESTA


LAMPARAS ACTUALES

CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

TUBOS T12 4 40 160 6,25

TUBOS T12 16 20 320 106,67


CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

ADAPTADOR +

TUBO T5 10 28 280 10,94

POTENCIA

AHORRADA: 200

INVERSIÓN

MARCA

PRECIO/UNIDAD

[$] ADAPTADOR +

TUBO T5

LUMINARIAS COSTO [$] COSTO

+IVA

PHILIPS T5 10,49 5 52,45 58,74

AHORRO

ESTIMADO


AHORRADA[kWh]

COSTO


3 20 12 0,058 0,70

Continua

167

Conclusión

0 20 0 0,072 0,00

0 20 0 0,042 0,00

kWh ahorrado /mes 12 Ahorro al mes [$] 0,70

kWh ahorrado /año 144 Ahorro anual neto[$] 8,35


TABLA 4.16-Propuesta iluminación vestidores

AREA DE PROCESO: VESTIDORES

AREA[m²]: 19,84

HORAS

FUNCIONAMIENTO: 3

PROPUESTA


LAMPARAS ACTUALES

CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

TUBOS T12 4 40 160 8,06

TUBOS T12 16 20 320 106,67


CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

ADAPTADOR +

TUBO T5 6 28 168 8,47

POTENCIA

AHORRADA: 312

INVERSIÓN

MARCA

PRECIO/UNIDAD

[$] ADAPTADOR +

TUBO T5


Continua

168

Conclusión

PHILIPS T5 10,49 3 31,47 35,25

AHORRO

ESTIMADO


AHORRADA[kWh]

COSTO


2 20 12,48 0,058 0,72

1 20 6,24 0,072 0,45

0 20 0 0,042 0,00




TABLA 4.17-Propuesta iluminación oficina

AREA DE PROCESO: OFICINA

AREA[m²]: 34,14

HORAS

FUNCIONAMIENTO: 10

PROPUESTA


LAMPARAS ACTUALES

CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

TUBOS T12 20 40 800 23,43

TUBOS T12 0 20 0 0,00


CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

ADAPTADOR +

TUBO T5 20 28 560 16.76

POTENCIA

AHORRADA: 240

169

Conclusión

INVERSIÓN

MARCA

PRECIO/UNIDAD

[$] ADAPTADOR +

TUBO T5


PHILIPS T5 10,49 10 104,90 117,49

AHORRO ESTIMADO


AHORRADA[kWh]

COSTO


10 20 48 0,058 2,78

0 20 0 0,072 0,00

0 20 0 0,042 0,00




TABLA 4.18-Propuesta iluminación laboratorio

AREA DE PROCESO: LABORATORIO

AREA[m²]: 35,75

HORAS

FUNCIONAMIENTO: 6

PROPUESTA


LAMPARAS ACTUALES

CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

TUBOS T12 20 40 800 22,38

TUBOS T12 0 20 0 0,00


Continua

170

Conclusión

CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

ADAPTADOR +

TUBO T5 12 28 336 9,40

POTENCIA

AHORRADA: 464

INVERSIÓN

MARCA

PRECIO/UNIDAD

[$] ADAPTADOR +

TUBO T5


PHILIPS T5 10,49 6 62,94 70,49

AHORRO

ESTIMADO


AHORRADA[kWh]

COSTO


4 20 37,12 0,058 2,15

2 20 18,56 0,072 1,34

0 20 0 0,042 0,00




TABLA 4.19-Propuesta iluminación baños

AREA DE PROCESO: BAÑOS

AREA[m²]: 24

HORAS

FUNCIONAMIENTO: 3

PROPUESTA


LAMPARAS ACTUALES

Continua

171

Conclusión

CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

TUBOS T12 16 40 640 26,67

TUBOS T12 0 20 0 0,00


CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

ADAPTADOR +

TUBO T5 6 28 168 7

POTENCIA

AHORRADA: 472

INVERSIÓN

MARCA

PRECIO/UNIDAD

[$] ADAPTADOR +

TUBO T5


PHILIPS T5 10,49 3 31,47 35,25

AHORRO

ESTIMADO


AHORRADA[kWh]

COSTO


2 20 18,88 0,058 1,10

1 20 9,44 0,072 0,68

0 20 0 0,042 0,00




En la tabla 4.20 se resume la potencia, energía ahorrada y la inversión para cada

área de trabajo.

172

TABLA 4.20-Resume de inversión para iluminación

POTENCIA

[W] ENERGÍA INVERSIÓN

AREA DE

TRABAJO

ACTUAL PROPUESTA AHORRO

AHORRO

AÑO

[kWh]

AHORRO

AÑO [$] [DOLARES]

GALPON 1 4000 2016 1984 2856,96 179,04 422,96

GALPON 2 2400 1680 720 1036,8 64,97 352,46

CUARTO

REACTORES 1200 840 360 518,4 33,7 176,23

MECÁNICA 480 336 144 207,36 12,03 70,49

CUARTO

DESTILACIÓN 480 224 256 184,32 9,58 47

CUARTO

CALDEROS 720 168 552 397,44 23,05 35,25

CUARTO

SIERRA 640 336 304 218,88 12,7 70,49

EXTRUSORA 480 280 200 144 8,35 58,74

VESTIDORES 480 168 312 224,64 14,08 35,25

OFICINA 800 560 240 576 33,41 117,49

LABORATORIO 800 336 464 668,16 41,81 70,49

BAÑOS 640 168 472 339,84 21,3 35,25

TOTAL 13120 7112 6008 7372,8 454,02 1492,1


Utilizar iluminación con fluorescentes T5 no requiere de gran inversión y existe

una mejora en los niveles de iluminación que ayuda en la disminución de los

errores de operadores en el momento de la fabricación de las láminas acrílicas y

mejora las condiciones de seguridad.

173

TABLA 4.21-Comparaciónactual vs propuesta

LAMPARAS

ACTUALES

PROPUESTA

ILUMINACIÓN

T5

T12[40 W] 312 MARCA: PHILIPS

T12[20 W] 32

T5[28 W] 254

kW 13,12 kW 7,11

kWh año 17184 kWh año 9811,2

DOLARES año 1058,81 DOLARES año 604,78

AHORRO ANUAL

KWh:7372,8 AHORRO[%]: 7,82

DOLARES.454,02 INVERSIÓN:1492,1


4.2.1.1.1 ANALISIS FINANCIERO TUBOS T5 28W + ADAPTADOR T8/T12

“Para calcular el TRMA (Tasa de rendimiento mínima aceptable) se utilizara la

siguiente ecuación:

TRMA= rf+ᵦ (rm-rf) (32)

Donde:

rf=3%: tasa libre de riesgo

rm=12,78%: Rentabilidad del Mercado, este valor puede ser tomado de algún

ll índice bursátil del país.

ᵦ =Rendimiento del activo frente al con respecto al movimiento del mercado.

174

ᵦ =1 se estima que el rendimiento de la empresa es igual al movimiento del

mercado”. [3]

Valor actual Neto

Donde:

Vt=454,02

Io=1492,1

TRMA=12,78%

n=5 vida útil de los fluorescentes T5+Adaptador

VAN=113,4

TAZA INTERNA DE RETORNO

La TIR= 15,84%

RELACIÓN BENEFICIO COSTO

175

B/C=1,08

PERIODO DE RECUPERACIÓN (PSR)

PSR=3 AÑOS

RESULTADOS

VAN>0

TIR>TRMA

PSR< 5 AÑOS; Los 5 años es el tiempo de vida estimado (revísese la

sección 4.1.1.2 ) de las luminarias T5 + adaptador

EL PROYECTO ES VIABLE.

4.2.1.2 REDISEÑO DEL SISTEMA DE ILUMINACIÓN USANDO TUBOS DE LUZ

Una alternativa que puede resultar viable es el uso de tubos de luz ya que la

empresa generalmente trabaja en horarios donde se puede usar luz natural aparte

que se encuentra ubicada en Quito donde los rayos caen perpendicularmente y la

mayoría de días en el año son soleados, el número de tubos de luz se calculan

con el programa de la pagina web espacio solar que se encuentra en el anexo 6.

TABLA 4.22-Diseño iluminación galpon1 usando lucernarios


AREA[m²]: 232

HORAS

FUNCIONAMIENTO: 4

Continua

176

Conclusión

PROPUESTA


LAMPARAS ACTUALES

CANTIDAD

POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

TUBOS T12 100 40 4000 17,24

TUBOS T12 0 20 0 0,00


CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

TUBOS DE LUZ 30 0 0 0

POTENCIA

AHORRADA: 4000

INVERSIÓN

MARCA PRECIO/UNIDAD

[$] LUMINARIAS COSTO [$] COSTO +IVA

GLASSTOP 300 30 9000,00 10080,00

AHORRO

ESTIMADO


AHORRADA[kWh]

COSTO


4 20 320 0,058 18,56

0 20 0 0,072 0

0 20 0 0,042 0




177

TABLA 4.23-Diseño iluminación galpón 2 usando lucernarios


AREA[m²]: 142,23

HORAS

FUNCIONAMIENTO: 4

PROPUESTA


LAMPARAS ACTUALES

CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

TUBOS T12 60 40 2400 16,87

TUBOS T8 0 20 0 0,00

PROPUESTA DE

DISEÑO

CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²


POTENCIA

AHORRADA: 2400

INVERSIÓN

MARCA PRECIO/UNIDAD


GLASSTOP 300 20 6000,00 6720,00

AHORRO

ESTIMADO


AHORRADA[kWh]

COSTO


4 20 192 0,058 11,136

0 20 0 0,072 0

0 20 0 0,042 0

Continua

178

Conclusión




TABLA 4.24-Rediseño iluminación oficina usando lucernarios

AREA DE PROCESO: OFICINA

AREA[m²]: 34,14

HORAS

FUNCIONAMIENTO: 10

PROPUESTA


LAMPARAS ACTUALES

CANTIDAD

POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

TUBOS T12 20 40 800 17,24

TUBOS T8 0 20 0 0,00


CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²


POTENCIA

AHORRADA: 800

INVERSIÓN

MARCA PRECIO/UNIDAD


GLASSTOP 300 8 2400,00 2688,00

AHORRO

ESTIMADO

Continua

179

Conclusión


AHORRADA[kWh]

COSTO


10 20 160 0,058 9,28

0 20 0 0,072 0

0 20 0 0,042 0




TABLA 4.25-Rediseño iluminación mecánica usando lucernarios

AREA DE PROCESO: MECÁNICA

AREA[m²]: 19,84

HORAS

FUNCIONAMIENTO: 6

PROPUESTA


LAMPARAS ACTUALES

CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²

TUBOS T12 12 40 480 17,24

TUBOS T8 0 20 0 0,00


CANTIDAD POTENCIA

UNIDAD [W]

POTENCIA TOTAL

[W] W/m²


POTENCIA

AHORRADA: 480

INVERSIÓN

Continua

180

Conclusión

MARCA PRECIO/UNIDAD


GLASSTOP 300 5 1500,00 1680,00

AHORRO

ESTIMADO


AHORRADA[kWh]

COSTO


6 20 144 0,058 8,352


AHORRADA[kWh]

COSTO


0 20 0 0,072 0

0 20 0 0,042 0




La propuesta de solución es usar lucernarios en las áreas de trabajo que tiene

mayor cantidad de fluorescentes y las que por el horario laboral se puede utilizar

luz natural que son:

Mecánica

Oficina

Galpón 1

Galpón 2

Para lo cual se necesitó comparar la iluminación actual con la propuesta usando

lucernarios.

181

TABLA 4.26-Comparación iluminación actual y propuesta lucernarios

LAMPARAS

ACTUALES LUCERNARIOS

T12[40 W] 192 MARCA: GLASSTOP

T12[20 W] 0

INCANDECENTE [60W] 0 TUBOS DE LUZ 63

kW 7,68 kW 7,68

kWh año 11836,2 kWh año 3072


AHORRO ANUAL

KWh 8764,20 INVERSIÓN:

DOLARES 4015,72 21168


4.2.1.2.1 ANALISIS FINANCIERO USANDO TUBOS DE LUZ

Valor actual Neto

Donde:

Vt = 4015,72

Io=42336

k=12,78%

n=25

182

VAN=-12468,02


TIR= 8,15%


PSR=10,54 AÑOS

RESULTADOS

VAN<0

TIR< 12,78%

PSR<25 AÑOS VIDA UTIL DEL LUCERNARIO

EL PROYECTO NO ES VIABLE

USO DE SENSORES DE MOVIMIENTO

En algunas áreas es recomendable usar sensores de movimiento sobre todo en

donde las tareas son intermitentes y no necesita que la iluminación consuma

energía todo el tiempo de operación de cada área.

183

Las áreas donde se recomienda el uso de sensores de movimiento son los

siguientes:

Sierra

Cuarto de Calderos

Cuarto de Destilación

Oficina

Vestidores

Extrusora

Baños

Ya sea por negligencia o por olvido algunas áreas quedan con iluminación sin

necesidad. En la tabla 4.27 se estima la iluminación que se podría ahorrar si se

usara sensores de movimiento.

TABLA 4.27-Ahorro estimado de energía usando sensores de movimiento

AREA DE

TRABAJO

ACTUAL

LUMINARIAS

[40 W]

ACTUAL

LUMINARIAS

[20 W]

ACTUAL

LUMINARIAS[60W]

HORA DE

USO SIN

NESECIDAD

ENERGÍA

AÑO

[kWh]

[DOLARES]

CUARTO

DESTILACIÓN 12 0 0 1,5 172,8 10,02

CUARTO

CALDEROS 18 0 0 1 172,8 10,02

CUARTO

SIERRA 16 0 0 1,5 230,4 13,36

EXTRUSORA 4 16 0 1 115,2 6,68

VESTIDORES 4 16 0 1 115,2 6,68

OFICINA 20 0 0 1 192 11,14

BAÑOS 16 0 0 1 153,6 8,91

TOTAL 90 32 7 TOTAL 1152 66,82

Continua

184

Conclusión

AHORRO ENERGÍA

AHORRO[kWh]:1152 AHORRO[%]:1,23

AHORRO[DOLARES]:66,82 INVERSIÓN:94,5


“La capacidad del switch con sensor de movimiento es de 800 [W] a 120 [V]”.[5]

TABLA 4.28-Inversiónsensores de movimiento

AREA DE

TRABAJO

NUMERO

SENSORES

PRECIO

UNIDAD

INVERSIÓN

[DOLARES]

CUARTO

DESTILACIÓN

1

13,5 13,5

CUARTO

CALDEROS 1 13,5 13,5

CUARTO

SIERRA 1 13,5 13,5

EXTRUSORA 1 13,5 13,5

VESTIDORES 1 13,5 13,5

OFICINA 1 13,5 13,5

BAÑOS 1 13,5 13,5

TOTAL 7 TOTAL 94,5


4.2.1.2.2 ANALISIS FINANCIERO UTILIZANDO SENSORES DE MOVIMIENTO

Valor actual Neto

185

Donde:

Vt = 66,82

Io=94,5

k=12,78%

n=2

VAN=17,28


TIR=26,57%


B/C=1,18


186

PSR=1.41 AÑOS

RESULTADOS

VAN>0

TIR>12,78%

B/C>1

PSR<2 AÑOS VIDA UTIL DE LOS SENSORES DE MOVIMIENTO

EL PROYECTO ES VIABLE

4.2.3 MOTORES DE ALTA EFICIENCIA

Con la información de la Tabla 4.6 para un motor de 50 hp o 37,3 kW se realizara

el análisis financiero interpolando datos y haciendo como si fuera un solo motor

de 83 kW.

TABLA 4.29-Comparacion entre motores estándar y motores de alta eficiencia de 83 kW

BASE DE

COMPARACIÓN

MOTOR

ESTÁNDAR

MOTOR DE

ALTA

EFICIENCIA


PRECIO DE

COMPRA($) 6.350,72 7.620,87 1.270 20% mayor

EFICIENCIA (%) 89,5 93,6 4,1 4,5% mayor

PERDIDAS (%) 10,5 6,4 4,1 39% menor

COSTO ANUAL

DE ENERGÍA($) 52.804,69 50.491,59 2.313



Continua

187

Conclusión

BASE DE

COMPARACIÓN

MOTOR

ESTÁNDAR

MOTOR DE

ALTA

EFICIENCIA


COSTO ANUAL

DE ENERGÍA($) 52.804,69 50.491,59 2.313



COSTO ANUAL

DE PÉRDIDAS($) 5.544,53 3.231,44 2.313 41,7% menor

COSTO DE

ENERGÍA EN 20

AÑOS($)

1056093,78 1009831,85 46.262 4,6% menor

COSTO DE

PÉRDIDAS EN 20

AÑOS($)

110890,67 64628,74 46.262

3,6 veces el coste de la

diferencia del precio de

compra

AHORRO

AHORRO[DOLARES]=2313 AHORRO[%]=7,42

AHORRO[kWh]=6954,37 INVERSIÓN[DOLARES]=7620,87


En base a la tabla 4.4 la energía consumida por la maquinaria actual es de

154341,6.

Energía Ahorrada=154341,6*(0,045)= 6945,37 (se multiplica por un factor de

0,045 porque es la diferencia de eficiencia entre un motor estándar y motor de

alta eficiencia tabla 4.29)

4.2.3.1 ANALISIS FINANCIERO UTILIZANDO MOTORES DE ALTA

EFICIENCIA

Valor actual Neto

188

Donde:

Vt = 2313

Io=7620,87

k=12,78%

n=20

VAN=8844,66


TIR=30,20%


189

B/C=2,16


PSR=3,3 AÑOS

RESULTADOS

VAN>0

TIR>12,78%

B/C>1

PSR<20 AÑOS VIDA UTIL DE LOS MOTORES DE ALTA EFICIENCIA


4.2.4 CÁLCULO DE PÉRDIDAS DE CALOR EN LOS GASES DE COMBUSTIÓN

Las pérdidas por combustión se relacionan con el exceso de aire, para lo cual se

tiene que reajustar el quemador que es el que inyecta el combustible dentro del

caldero. Se va a estimar el ahorro que se tendría si se optimiza el exceso de aire.

Con los datos de la Tabla 2.63 y la Tabla 2.64 las pérdidas de calor por los gases

de salida es:

Qcs_caldero1=18,1%

Qcs_caldero2=15.2%

Con los datos de la Tabla 2.65 el exceso de aire en los calderos es:

190

Excc aire1=34,1%

Excc aire2=19,3%

De acuerdo con el análisis de las mediciones tomadas en los calderos se deduce

que el quemador de los dos calderos necesita un reajuste ya que las pérdidas por

gases de salida y el exceso de aire, no cumplen con las los límites recomendados

por la empresa PRO DIESEL la cual tiene certificación ISO 9001.

“Con la ecuación (31) se calcula el ahorro energético reajustando el quemador,

las pérdidas recomendadas por gases de salida después del reajuste es del 14%.

Ahorro de Energía=P0-P1 (33)

Donde:

P0=Pérdida de calor de gases de salida antes del reajuste

P1=Pérdida de calor de gases de salida después del reajuste”. [23]

Ahorro de Energía= (18,1-14) %

Ahorro de Energía=4,1%

Ahorro de Energía= (15,2-14) %

Ahorro de Energía=1,2%

“Ahorro en % del consumo de combustible= ”. [23] (34)

Ahorro en % del consumo de combustible=

Ahorro en % del consumo de combustible_caldero_N1=4,77%

Ahorro en % del consumo de combustible_caldero_21=1,4%

Se estima que los dos calderos se repartan por igual el consumo de combustible,

por lo tanto el ahorro total es de 3,085% que es la suma del ahorro de

combustible de los calderos y luego se divide para dos.

191

TABLA 4.30-Ahorro de combustible reajuste quemador

CONSUMO ACTUAL CONSUMO ESTIMADO

DE COMBUSTIBLE DE COMBUSTIBLE

GALONES[ANUAL] 22705 GALONES[ANUAL] 21831

COSTO [ANUAL] 20982,19 COSTO [ANUAL] 20174,50

AHORRO

GALONES =874 AHORRO[%]=3,085

DOLARES=807,68


4.2.5 UTILIZAR MATERIAL AISLANTE EN TUBERIAS

En al capítulo 2 del presente proyecto se determinó el área y la pérdida que se

tiene al no utilizar material aislante en tuberías. En esta sección se determinará el

ahorro energético de una tubería cubierta y el tipo de aislante que se utilizará.

Entre los materiales aislantes tenemos:

Lana de vidrio (hasta 400°C)

Lana de Roca (hasta 450°C)

Poliuretano (Temperaturas limitadas)

“Se tiene que determinar el espesor óptimo del aislante, es decir la combinación

entre el ahorro producido y la inversión que se tiene que hacer. El espesor óptimo

se da cuando el incremento del ahorro es igual al incremento de la inversión.

(35)

192

Donde:

INCREMENTO DE AHORRO=Valor pérdidas energéticas para di- Valor pérdidas

energéticas para di-1

INCREMENTO DE LA INVERSIÓN=Inversión para di-Inversión para di-1”. [25]

(36)

(37)

“Donde:

b=11% aumento predecible del monto de la energía en porcentaje

r=7,64 % tasa de interés bancaria

n= 1 número de años para los que se efectúa el estudio

t= 1,031”. [25]

Coef.Van= 1,031

Si la inecuación indica que el primer término es menor que el segundo la inversión

no es rentable y debe escogerse el de menor espesor caso contrario, si el primer

término es mayor que el segundo término, debe escogerse el más ancho.

La tabla 4.31 detalla las pérdidas de energía en Watios/metros según el grosor y

la temperatura para el material aislante fibra de vidrio.

193

TABLA 4.31-Pérdidas fibra de vidrio

Diámetro

Nominal

TEMPERATURA DE OPERACIÓN EN C°

[mm] HASTA

60C°

HASTA

100 C°

HASTA

150 C°

HASTA

200 C°

HASTA

250 C°

HASTA

300 C°

HASTA

350 C°

HASTA

450 C°

HASTA

450 C°

102 25 38 38 51 64 64 64 76 76

76 25 38 51 51 64 76 76 76 76

64 25 38 51 51 64 76 76 89 89

51 25 38 51 64 76 76 89 89 89

30 25 38 51 64 76 89 89 89 10

25 25 38 51 64 76 89 89 89 10

19 25 51 64 64 76 89 89 102 102

13 25 51 64 76 89 89 102 102 114

Fuente: CONAE,(2009)

“El precio de lana de vidrio varia de 62 $ a 129,43 $ rollos de 15 m X 1,22 m” [51],

haciendo varias iteraciones se determinara cual es el espesor óptimo para el

material aislante usando la ecuación (33).

El espesor óptimo es el de 13 mm ya que al comparar con el del espesor que

sigue el de 19 mm el incremento de ahorro es menor que la inversión realizada,

no siendo necesario realizar más iteraciones.

La pérdida de calor aproximado usando la Tabla 4.30 es de 64 W/m, para 12 m

de tubería sin aislar la pérdida total sería de 768 [w] y los galones consumidos al

año es de 80.En la tabla 4.32 se indica el ahorro que se tendría usando aislante

en la piscinas.

194

TABLA 4.32-Ahorro de combustible con tuberías aisladas

AHORRO ANUAL

GALONES 131

DOLARES[$] 121,1

AHORRO[%] 0,6


4.2.3.1 ANALISIS FINANCIERO COLOCANDO MATERIAL AISLANTE EN

TUBERIAS

Valor actual Neto

Donde:

Vt = 121,1

Io=62

k=12,78%

n=5

VAN=366,23


195

TIR=191,41%


B/C=6,95


PSR=1 AÑOS

RESULTADOS

VAN>0

TIR>12,78%

B/C>1

PSR<5 AÑOS VIDA UTIL DEL AISLANTE TÉRMICO PARA LA FIBRA DE

VIDRIO


196

4.2.6 CÁLCULO DEL CONSUMO DE COMBUSTIBLE USANDO

INTERCAMBIADORES DE CALOR

Como se dijo anteriormente este ingresa directamente con el agua causando

pérdidas al transmitirse con el ambiente que pueden ser consideradamente

reducidas usando intercambiadores de calor.

Para poder calcular el caudal másico de agua en las piscinas en el momento de

la recirculación se utilizara la ecuación (12) y las características del agua a una

temperatura de 25°C.Las características de la tubería de circulación son las

siguientes:

Diámetro de la tubería de recirculación=2 in=0,0508 m

Altura de la tubería = 4 m

Para calcular el flujo de agua en la tubería recirculación se utilizara la ecuación

(13), para lo cual se necesita los siguientes datos:

Tiempo de recirculación= 100 segundos

Volumen de la piscina de recirculación=0,01 m3

Come el flujo de agua para las tres piscinas de recirculación es el mismo, el flujo

de calor transferido también es igual. Para el cálculo se utiliza la ecuación (31).

Q=37,62kW

Energía q_mes=10533,6kWh

197

Energía q_año=

TABLA 4.33-Comparacíon de ahorro usando intercambiadores de calor

SITUACIÓN ACTUAL PISCINAS CON INTERCAMBIADORES DE CALOR

GALONES AL AÑO

DIESEL

GALONES AL AÑO

DIESEL 3934

COSTO AL AÑO [$] 7234,95 COSTO AL AÑO [$] 3635,5

INVERSIÓN

CANTIDAD COSTO UNITARIO COSTO TOTAL +IVA

INTERCAMBIADORES

DE CALOR 3 3200,00 10752

AHORRO ANUAL

GALONES 3895 COSTO 3599,45


4.2.6.1 ANALISIS FINANCIERO USANDO INTERCAMBIADORES DE CALOR

Valor actual Neto

Donde:

Vt = 3599,45

Io=10752

k=12,78%

n=15

198

VAN=12775,85


TIR=33%


B/C=2,19


PSR=3 AÑOS

RESULTADOS

VAN>0

TIR>12,78%

199

B/C>1

PSR<15 AÑOS VIDA UTIL DE LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR


4.2.7 CALENTAMIENTO DE PISCINAS USANDO PANELES SOLARES

La salida de los paneles solares se miden en BTU, la mayoría de paneles

producen 40000 BTU es decir para subir un grado centígrado en 1 galón de agua

(3,7l), son necesarias 8,33 BTU.

Para poder calcular el número de panales se hace el siguiente procedimiento:

Primero se calcula el volumen de las piscinas, Para obtener el volumen de agua

que tiene cada piscina se utilizara la información de la Tabla 2.42.

TABLA 4.34-Volumen piscinas

TAMAÑO

PISCINAS

ALTURA

AGUA

[m]

VOLUMEN

[m]

NÚMERO

PISCINAS

VOLUMEN

TOTAL

m3

VOLUMEN

TOTAL

GALONES

PEQUEÑAS 4 17,664 3 53 14322,16

MEDIANAS 4 25,222 2 50,444 13633,51

GRANDE 6 46,012 2 92,024 24871,35

Fuente: Acrilux,(2012)

“Para conocer el número de BTU para cada piscina se multiplica el valor de

volumen de cada piscina por 8,33 y por el valor de temperatura por encima de la

temperatura ambiente que se quiere tener en este caso sería 30 °C luego se

divide para el número de horas diarias que se requiere calentar las piscinas”. [13]

BTUPEQUEÑA= 255650,59BTU/h

BTUMEDIANA=243358,22BTU/h

BTUGRANDE=443953,62BTU/h

200

Luego para mantener la temperatura de la piscina se debería calcular la cantidad

de energía que se necesita, pero dado que se recircula para mantener la

temperatura igual en todos los puntos y la superficie exterior de las piscinas es

pequeña la cantidad de energía para mantener la temperatura se asume que es

cercana a cero.

La energía total para todas las piscinas.

BTU Totales=942962,43BTU/h

Coma cada panel solar puede generar hasta 40000 BTU/h.

24

La desventaja de usar paneles solares es que necesitan de un sistema auxiliar ya

que dependen de la cantidad de energía solar que hay en el día por lo tanto el

análisis se debe realizar en base a que todavía se seguiría usando vapor de agua

para los calderos. El promedio de horas de luz en el Ecuador es de 5 horas.

TABLA 4.35-Comparacíon de ahorro usando paneles solares

SITUACIÓN ACTUAL PISCINAS CON PANELES SOLARES

GALONES AL AÑO

DIESEL

GALONES AL AÑO

DIESEL 5033

COSTO AL AÑO [$] 7234,95 COSTO AL AÑO [$] 4651,11

INVERSIÓN

CANTIDAD COSTO UNITARIO COSTO TOTAL +IVA

PANELES

SOLARES 24 535 14381

Continua

201

Conclusión

AHORRO

ANUAL

GALONES 2796 COSTO 2583,84


4.2.7.1 ANALISIS FINANCIERO UTILIZANDO PANELES SOLARES

Valor actual Neto

Donde:

Vt = 2583,84

Io=14381

k=12,78%

n=15

14381

VAN=2508,30


14381

TIR=16,04%

202


PSR=5,56 AÑOS

RESULTADOS

VAN>0

TIR>12,78%

PSR<15 AÑOS VIDA UTIL DE LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR


4.3 SOLUCIONES APLICABLES A LA EMPRESA ACRILUX S.A

4.3.1 SOLUCIÓN DE AHORRO DE ENERGÍA PARA ILUMINACIÓN

La primera solución aplicable a la empresa ACRILUX S.A en la iluminación es el

uso de sensores de movimiento para las diferentes áreas de trabajo ya que es

una solución de bajo costo de inversión, casi no se necesita mantenimiento y de

fácil instalación.

La segunda solución es la utilización de T5 de 28 W con adaptadores para

instalar en las lámparas directamente.

4.3.2 SOLUCION PARA CARGA DE MOTORES

Por lo visto anteriormente la solución de ahorro en carga de motores es la de

cambiar de tecnología a motores de alta eficiencia a pesar de alto costo inicial.

203

4.3.3SOLUCIÓN DE AHORRO ENERGÉTICO EN EL SISTEMA DE VAPOR

4.3.3.1 SOLUCION PARA CALENTAMIENTO DE PISCINAS

Las dos propuestas de solución para el calentamiento de piscina son viables

técnica y financieramente por tal motivo se debe escoger la mejor alternativa para

lo cual se emplea de la teoría de la sección 2.1.6.4.

Se utilizará el método del valor anual ya que es un método confiable que no

necesita igualar las vidas útiles.

TABLA 4.36-Comparacíon entre intercambiadores y paneles

INDICADORES INTERCAMBIADORES

DE CALOR

PANELES

SOLARES

INVERSIÓN [$] 10752 14381

COSTO DE AHORRO DE

ENERGÍA ANUAL [$] 3599,45

O&M [$] 50 50

VIDA UTIL [años] 15 15

INTERES ANUAL 12,78% 12,78%


VALOR ANUAL INTERCAMBIADORES

Para compara las dos alternativas, se utilizaran las ecuación 2.4 y 2.3

respectivamente.

DINTERCAMBIADORES= (C-CL)(A/F;TRMA;n)

(38)

204

DINTERCAMBIADORES = (10752-3599,45) x(0,025)

DINTERCAMBIADORES=178,81 $

VA= O&M + DINTERCAMBIADORES + C*TRMA

VA=50+178,81+(10752x0,1278)

VA=1602,91 $

VALOR ANUAL PANELES SOLARES

DPANELES= (C-CL)(A/F;TRMA;n)

DPANELES= (14381-2583,84) x(0,025)

DPANELES=294,929$

VA= O&M + DINTERCAMBIADORES + C*TRMA

VA=(50+294,929+14381x0,1278)

VA=2182,82 $

La propuesta que se escoge es la de menor valor anual en este caso sería usar

intercambiadores de calor en las tres piscinas.

4.3.3.2TRAMPAS DE VAPOR EN PISCINAS

Como se escogió la opción de intercambiadores de calor se debe usar trampas de

vapor en el retorno de condensado, las características de la trampa de vapor

basada en la información de la Tabla 2.78,tanto en capacidad como en aplicación

son las siguientes:

Tipo de Trampa: Termodinámica

Presión: 120 Psi

Flujo de condensado =170 lbr/h

205

4.3.3.3UTILIZACIÓN DE MATERIAL AISLANTE EN TUBERIAS

Para disminuir las pérdidas de calor en tuberías se recomienda usar material

aislante fibra de vidrio en las tuberías de la piscina con un ancho óptimo de

13mm.

4.3.3.4 ARREGLO DE TUBERIA UBICADA ENTRE CALDEROS Y HORNOS

POR FUGA DE VAPOR

Taponar la fuga de vapor o cambiar la tubería ubicada entre calderos y hornos

genera un ahorro de 241 galones de combustible y un costo anual de 222,71

dólares anuales.

4.3.3.5 REAJUSTE DE LA BOQUILLA DEL QUEMADOR

Reajustar la boquilla del quemador genera un ahorro de 874 galones de

combustible, con un ahorro de 807,68 $

4.4 GESTIÓN ENERGÉTICA EN LA FÁBRICA ACRILUX S.A

Implementar medidas de gestión energética en la fábrica Acrilux puede resultar

tan o más beneficioso que cambiar tecnologías para reducir costos de la energía.

Se utilizará la norma ISO 500001 para los procedimientos que se deben seguir

para realizar gestión energética en la industria, un sistema de gestión energética

se basa en el siguiente ciclo básico.

a.-Establecimiento de políticas energéticas a implementar ¿plantarse los objetivos

/ que se quiere hacer con el uso de la energía?

b.-Mejora continua mediante:

Planificación Que vamos hacer y en que plaza

Implementación Soluciones para optimizar el consumo energético

206

Verificaciones Medir si los resultados que se implementaron fueron

beneficiosos o no ,caso contrario corregir o desechar

Revisión El jefe de planta y el comité energético deciden qué medidas

pueden incluirse.

Ø Políticas energéticas

Uso óptimo de la energía.

Que todo el personal tenga información sobre el beneficio del uso eficiente

de la energía.

Capacitación sobre eficiencia energética a los mandos medios.

Utilizar maquinaria de alta eficiencia para sus procesos industriales.

Ø Constituir el comité de gestión energética

Integrado por tres personas que serían:

Supervisor turno mañana y tarde

Personal de Mantenimiento

Ø Constituir la dirección de gestión energética

Integrado por:

Jefe de Planta

Gerente

Ø Medidas a implantar basado en los resultados de la auditoría

energética.

207

Mantenimiento preventivo de motores y tableros eléctricos.

Personal responsable controlar el uso de energía en lugares de poca

concurrencia de gente es decir en las áreas de vestidores, baños, cuarto de

calderos, destilación, sierra y bodegas.

Un responsable que supervise el control de iluminación, motores y válvulas

de vapor que no sean necesarios al momento de cerrar la fábrica.

Informar al personal de la fábrica sobre los beneficios del uso de la energía

no solo económico sino también ambiental.

4.5 ESTIMACIÓN DE AHORRO ENERGÉTICO EN LA FÁBRICA

ACRILUX S.A

En esta sección se estima el ahorro energético que podrían generarse si se

adoptan las medidas propuestas en el presente proyecto.

TABLA 4.37-Ahorro energético implementando soluciones eléctricas

SOLUCIONES ENERGÍA

ELECTRICA

AHORRO ANUAL

ESTIMADO [kWh]

AHORRO

COSTO [$]

AHORRO

kWh

[%]

T5 + ADAPTADORES 7372,8 454,02 7,82%

SENSORES DE

MOVIMIENTO 1152 66,82

1,23%

MOTORES DE ALTA

EFICIENCIA 6945,37 2313

7,42%

AHORRO TOTAL 15470,17 2833,84 16,47%


208

En la siguiente gráfica se visualiza la energía eléctrica consumida con las

soluciones implementadas.

Figura 4.7- consumo estimado vs consumo actual


TABLA 4.38-Ahorro de combustible implementando soluciones propuestas

SOLUCIONES ENERGÍA

TÉRMICA

AHORRO ANUAL

GALONES

COMBUSTIBLE

AHORRO

ANUAL

DOLARES [$]

AHORRO

GALONES

[%]

REAJUSTE DEL

QUEMADOR 874 807,68

3,085%

INTERCAMBIADORES

DE CALOR EN LA

PISCINA

3895 3599,45

17,15%

AISLANTE TÉRMICO EN

TUBERÍAS 131 121,1

0,6%

FUGA DE VAPOR 241 222,71 1,06%

TOTAL AHORRO

5141

4751

21,9%


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

EN

ER

O

FEB

RE

RO

MA

RZO

AB

RIL

MA

YO

JUN

IO

JULI

O

AG

OS

TO

SEP

TIE

MB

RE

OC

TU

BR

E

NO

VIE

MB

RE

DIC

IEM

BR

E

kWh

CONSUMO ENERGÉTICO ESTIMADO

kWh actuales

kWh ahorro_ energético

209

Figura 4.8- consumo estimado combustible vs consumo actual


TABLA 4.39-Comparación situación actual vs medidas técnicas propuestas

SITUACIÓN ACTUAL PROPUESTA TÉCNICA

kWh año 93603,17 kWh año 78133


GALONES año 22705 GALONES año 17564


AHORRO ANUAL

KWh 15470,17 DOLARES CONSUMO

ELECTRICO 2833,84

GALONES año 5141 DOLARES CONSUMO

COMBUSTIBLE 4751

COSTO TOTAL AHORRO 7584,84


0

500

1000

1500

2000

2500

3000

EN

ER

O

FEB

RE

RO

MA

RZO

AB

RIL

MA

YO

JUN

IO

JULI

O

AG

OST

O

SEP

TIE

MB

RE

OC

TU

BR

E

NO

VIE

MB

RE

DIC

IEM

BR

E

GA

LON

ES_D

IESE

L

CONSUMO DE GALONES ESTIMADO

GALONES_ACTUALES

GALONES_ESTIMADO

210

CAPITULO 5

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1 CONCLUSIONES

Los índices energéticos de la empresa Acrilux son altos, por ejemplo el

índice energético es de 32,46 kWh/$ y las láminas de mayor costo

energético son la de tamaño 4x8x2 que son las láminas que más se

producen y cuyo valor es 4,22$/año.

El mayor desperdicio de energía térmica se da en el calentamiento de

piscinas ya que se utiliza el directamente el vapor de agua en las piscinas

sin la utilización de un intercambiador de calor.

La mayor carga instalada de la empresa Acrilux S.A es la de motores , la

mayoría de motores es mayor a 20 años, por lo que resulta beneficioso la

utilización de motores de alta eficiencia en el proceso de producción. y el

mayor consumo de combustible se da en el proceso térmico que es de

piscinas y hornos.

El transformador de la fábrica ACRILUX está sobredimensionado ya que

tiene una potencia disponible de 236,18 kVA. Esto da como resultado

mayores pérdidas por causa del transformador.

La mayor cantidad de luminarias son fluorescentes T12, por esta razón la

iluminación no es un ítem donde exista mayor desperdicio de energía ya

que además se trata de utilizar las luminarias solamente cuando sea de

noche o necesario, de todas formas se puede utilizar luminarias T5 de 28W

más adaptador que son más eficientes y de mayor lúmenes que los

fluorescentes T12 y T8.Para mejorar el uso de energía en iluminación se

debe utilizar sensores de movimiento en ciertas áreas de trabajo como:

sierra, oficina, mecánica, vestidores, extrusora y cuarto de calderos. Ya que

211

por descuido o negligencia la iluminación queda encendida

innecesariamente.

Los calderos N1 y N2 tienen una eficiencia de de 79,32% y de 82,3%

respectivamente, según el CONAE los calderos de tubos de agua de 60 hp

deben tener una eficiencia mínima del 76% por tanto los dos calderos

cumplen con las exigencias mínimas permitidas. Los niveles de gases de

combustión están en los límites recomendados.

El flujo de vapor generado por los calderos es de 0,188 kg/s mientras que

sumando el flujo consumido por cada máquina de vapor es de 0,176 kg/s

generándose un perdida de vapor en el ambiente de 0,012 kg/s.

Con la utilización de intercambiadores de calor en las piscinas se calcula

un ahorro de 3895 galones de combustible al año. Calibrando la boquilla de

los quemadores de los calderos o cambiando el mismo se reduce el exceso

de aire y de gases de combustión en el ambiente pudiendo reducirse el

consumo de combustible a 874 galones.

Al aplicar las medidas técnicas para optimizar el uso de energía eléctrica

se estima un ahorro de 2833,84 dólares al año.

La calidad de energía del transformador cumple con la mayoría de

parámetros con la norma de regulación del CONELEC excepto en los

niveles adecuado de factor de potencia, debido a los bancos de

capacitores.

5.2 RECOMENDACIONES

Cambiar el tablero eléctrico principal de la fábrica ACRILUX ya que es

antiguo y puede ser peligroso para el operador , no tiene una adecuada

señalización y existe mayores pérdidas de energía generada por la

212

utilización de interruptores de cuchilla antiguos y deteriorados sobre todo

en las borneras de conexión.

Utilizar un transformador de menor dimensión ya que este generaría

menores pérdidas de energía que el transformador actual que está

sobredimensionado.

Mantenimiento periódico tanto a tableros principales y sub tableros

eléctricos de la fábrica ya que es una actividad que no se realiza en la

fábrica. Este consiste de limpiar borneras y tableros además de cambiar

interruptores antiguos o en mal estado.

Hacer un análisis de aprovechamiento del vapor para hacer cogeneración,

es decir utilizar el vapor generado de los calderos y producir energía

eléctrica que podría ser utilizado en iluminación en ciertas áreas de trabajo.

Utilizar el calor generado por las chimeneas de los calderos que superan

los 300°C y de esta manera calentar el agua que va hacia las piscinas

pudiendo ahorrar consumo de combustible.

Mejorar la eficiencia del horno N2 cuya operación afecta el proceso de

producción. Entre las soluciones podrían mencionarse mejorar el

aislamiento térmico del horno.

Para operar la temperatura de las piscinas se utiliza sensores de

temperaturas, se recomienda ubicar estos sensores en las bombas de

recirculación, ya que actualmente estos sensores se encuentra ubicados en

la parte superior de las piscinas y muchas veces el nivel de agua se

encuentra por debajo de los sensores produciendo lecturas por debajo de

la temperatura real originando que el control siga mandando vapor a las

piscinas sin necesidad.

213

Utilizar un control automático para la operación de los reactores ya que

actualmente se lo hace manualmente.

Cambiar válvulas de vapor en piscinas y hornos ya que deja escapar vapor

produciendo pérdidas térmicas en el ambiente.

Hacer un análisis técnico financiero de la utilización de bombas de calor

que generan menor consumo de energía eléctrica en lugar de utilizar

resistencias y utilizar ese sistema para calentar las piscinas.

Hacer un análisis técnico financiero para que la empresa se traslade a

utilizar solamente energía eléctrica para todos los procesos que

actualmente necesiten vapor, ya que en un futuro el diesel perderá el

subsidio pudiendo ser más costoso la utilización de combustible que utilizar

electricidad.

Cambiar el material refractario de los calderos ya que son antiguos y el

material se encuentra desgastado pudiendo influir en que aumente

perdidas en el consumo de combustible.

Utilizar motores de alta eficiencia en las áreas de destilación, reactores,

piscinas, hornos, pozos de agua, tratamiento de aguas y calderos.

Adoptar tecnología T5 para iluminación en todas las áreas de producción.

Se recomienda utilización de sensores de movimiento para iluminación ya

que en algunas áreas se detecto que las luminarias se encontraban

funcionando sin necesidad.

Adoptar políticas de eficiencia energética por ejemplo organizar gente

encarga o responsable del uso o administración de la energía en las

diferentes áreas de trabajo, capacitar operadores, jefes de planta y

administradores en aspectos como optimización y ahorro del consumo de

la energía.

214

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219

ANEXOS

220

ANEXO A

ÍNDICES ENERGÉTICO Y CENSO DE AREAS DE PRODUCCIÓN

La siguiente tabla muestra el costo energético de los principales productos

producidos, se toma en cuenta para este índice energético los costos energéticos

facturados por la empresa Acrilux S.A que en este caso serán los consumos por

potencia instalada.

TABLA A1-Índices energéticos por potencia instalada

ÍNDICES ENERGÉTICOS DE PRODUCTOS PRINCIPALES

TAMAÑO

LAMINAS

[PIES]

TOTAL AÑO

PORCENTAJE DE

ASIGNACIÓN POR

PRODUCTO

CONSUMO

[MWh]

COSTO

ENERGÉTICO

[$/UNIDAD]

4x6x2 1740 6,86% 56,48 16,41

4x6x2,5 596 2,35% 19,34 47,91

4x6x3 1173 4,62% 38,06 24,34

4x6x4 530 2,09% 17,19 53,90

4x8x2 6763 26,67% 219,48 4,22

4x8x2,5 1830 7,21% 59,38 15,60

4x8x3 4829 19,04% 156,72 5,91

4x8x4 1375 5,42% 44,61 20,77

4x8x5 379 1,50% 12,31 75,25

4x8x6 710 2,80% 23,06 40,19

4x8x9 326 1,28% 10,57 87,64

5x5x3 294 1,16% 9,55 97,03

221

5x6x5 292 1,15% 9,48 97,72

5x8x3 835 3,29% 27,12 34,17

6x10x3 464 1,83% 15,08 61,46

Piramidal2 789 3,11% 25,61 36,17

Total de unidades

Menores al 1% De

Produccion

2435 9,60% 79,03 11,72

TOTAL 25360 100,00% 823,09 730,44


CENSO DE ÁREAS DE PRODUCCIÓN

TABLA A2- CENSO AREA DESTILACIÓN

CENSO_AREA : DESTILACION

NUMERO

EMPLEADO 1

HORAS

FUNCIONAMIENTO 6

DIAS SEMANA 5

HORAS AÑO 1440


222

TABLA A3-CENSO AREA LABORATORIO

CENSO_AREA : LABORATORIO

NUMERO

EMPLEADO 2

HORAS

FUNCIONAMIENTO 12

DIAS SEMANA 5

HORAS AÑO 2880


TABLA A4-CENSO AREA CUARTO REACTORES

CENSO_AREA : CUARTO

REACTORES

NUMERO

EMPLEADO 2

HORAS

FUNCIONAMIENTO 12

DIAS SEMANA 5

HORAS AÑO 2880


223

TABLA A5- CENSO AREA CARGADO Y ARMADO DE DE MOLDES

CENSO_AREA :

CARGADO Y

ARMADO DE DE

MOLDES

NUMERO

EMPLEADO 8

HORAS

FUNCIONAMIENTO 12

DIAS SEMANA 5

HORAS AÑO 2880


TABLA A6- CENSO AREA CARGADO Y POLEMIRIZACIÓN Y TRATAMIENTO

TÉRMICO PISCINAS

CENSO_AREA :

POLEMIRIZACION

Y TRATAMIENTO

TERMICO

PISCINAS

NUMERO

EMPLEADO 8

HORAS

FUNCIONAMIENTO 14

DIAS SEMANA 5

HORAS AÑO 3360


224

TABLA A7-CENSO ÁREA CARGADO Y POLEMIRIZACIÓN Y TRATAMIENTO

TÉRMICO HORNOS

CENSO_AREA :

POLEMIRIZACION

Y TRATAMIENTO

TERMICOHORNOS

NUMERO

EMPLEADO 8

HORAS

FUNCIONAMIENTO 4,5

DIAS SEMANA 5

HORAS AÑO 1080


TABLA A8-CENSO AREA ELABORACIÓN PERFIL DE PVC

CENSO_AREA : ELABORACION

PERFIL DE PVC

NUMERO

EMPLEADO 1

HORAS

FUNCIONAMIENTO 8

DIAS SEMANA 5

HORAS AÑO 1920


225

TABLA A9-CENSO AREA EMBALAJE

CENSO_AREA : EMBALAJE

NUMERO

EMPLEADO 2

HORAS

FUNCIONAMIENTO 10

DIAS SEMANA 5

HORAS AÑO 2400


TABLA A10- CENSO AREA OFICINAS

CENSO_AREA : OFICINAS

NUMERO

EMPLEADO 2

HORAS

FUNCIONAMIENTO 10

DIAS SEMANA 5

HORAS AÑO 2400


226

ANEXO B

CARACTERÍSTICAS DEL DIESEL Y TABLAS UTILIZADAS

TABLA A11-TABLAS DE VAPOR SECO SATURADO

TABLAS DE VAPOR SECO SATURADO

Presión Temperatura Agua (hf) Entalpía Específica

[Bar] [°C] [kJ/kg] Evaporación (hfg)

[kJ/kg]

Vapor (hg)

[kJ/kg]

Volumen

específico

vapor

[m3/kg]

0 100,001 419,101 2 256,66 2 675,76 1,673 59

0,4 109,600 459,676 2 231,02 2 690,69 1,225 99

1,0 120,449 505,725 2 201,16 2 706,88 0,880 39

3,0 143,762 605,453 2 133,24 2 738,70 0,461 02

5,0 158,949 671,117 2 085,70 2 756,82 0,314 96

7,5 173,039 732,641 2 038,81 2 771,45 0,226 58

Fuente: Spirax y Sarco,2012

TABLA A12-ENTALPÍAS DE LÍQUIDO SATURADO

Volumen

específico

m3 / kg

Energía interna

kJ / kg

Entalpía

kJ / kg

Entropía

kJ / kg K

Presión Temp. Liq

Sat

VapSat Liq

Sat

VapSat Liq

Sat

VapSat VapSat Liq

Sat

VapSat

Bar ºC vf x 03 Vg uf Ug hf g Hf Hg sf Sg

0,04 28,96 1,0040 34,800 121,45 2415,2 121,46 2432,9 2554,4 0,4226 8,4746

1,00 99,63 1,0432 1,694 417,36 2506,1 417,46 2258,0 2675,5 1,3026 7,3594

4,00 143,6 1,0836 0,4625 604,31 2553,6 604,74 2133,8 2738,6 1,7766 6,8959

4,50 147,9 1,0882 0,4140 622,25 2557,6 623,25 2120,7 2743,9 1,8207 6,8565

5 151,9 1,0926 0,3749 639,68 2561,2 640,23 2108,5 2748,7 1,8607 6,8212

Fuente: Spirax y Sarco,2012

227

TABLA A13-RESISTENCIA DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS

CALIBRE

AWG

MCM

RESISTENCIA

[Ω/1000 pies]

60 °C.

REACTANCIA

[ Ω/1000 pies]

MÍNIMA

MÁXIMA

14 3.0

12 1.87

10 1.18 0,046 0,045

8 0,740 0,040 0,045

6 0,465 0,037 0,050

4 0,292 0,036 0,049

3 0,228 0,035 0,048

2 0,185 0,035 0,048

1 0,146 0,034 0,048

Fuente: Avilés, Fausto;(2006)

TABLA A14-CALIBRE Y CORRIENTE CONDUCTORES

TIPO AREA CORRIENTE

[A]

CALIBRES

AWG

RESISTENCIA

[Ω/1000 pies]

A 30 GRADOS

CENTIGRADOS

LONGITUD

[m]

AGITADOR DEL

CALDERÍN DESTILACION 4,00 12 1,73 5

BOMBA DE VACIO DESTILACION 9,50 12 1,73 5

EXTRACTOR DE

GASES

CUARTO

REACTORES 3 12 1,73 10

AGITADOR CUARTO

REACTORES 4,33 12 1,73 10

228

REFRIGERADOR CUARTO

REACTORES 12,5 10 1,04 10

REACTOR N1 CUARTO


REACTOR N2 CUARTO


MOLINO

COLORANTES

CUARTO

REACTORES 1,25 12 1,73 10

EXTRUSORA ELABORACION

PERFIL PVC 8 10 1,04 5

CALDERO 60 HP CALDEROS 15,7 10 1,04 5

TECLES N1

CARGADO Y

ARMADO DE

MOLDES

7 12 1,73 12

TECLES N2

CARGADO Y

ARMADO DE

MOLDES

7 12 1,73 20

BOMBAS DE

RECIRCULACIÓN

TRATAMIENTO

TÉRMICO

PISCINAS

5 12 1,73 12

BOMBAS DE

RECIRCULACIÓN

TRATAMIENTO

TÉRMICO

PISCINAS

5 12 1,73 4

BOMBAS DE

RECIRCULACIÓN

TRATAMIENTO

TÉRMICO

PISCINAS

5 12 1,73 12

MOTORES

HORNOS N1

TRATAMIENTO

TÉRMICO

HORNOS

12 10 1,04 9

MOTORES

HORNOS N1

TRATAMIENTO

TÉRMICO

HORNOS

12 10 1,04 9

229

MOTORES

HORNOS N1

TRATAMIENTO

TÉRMICO

HORNOS

12 10 1,04 9

MOTORES

HORNOS N2

TRATAMIENTO

TÉRMICO

HORNOS

12 10 1,04 5

MOTORES

HORNOS N2

TRATAMIENTO

TÉRMICO

HORNOS

12 10 1,04 5

MOTORES

HORNOS N2

TRATAMIENTO

TÉRMICO

HORNOS

12 10 1,04 5

BOMBA DE

AIREACIÓN

TRATAMIENTO

DE AGUA 11,5 10 1,04 5

BOMBA POZO DE

AGUA POZO DE AGUA 13 10 1,04 5

BOMBAS DE

RECIRCULACIÓN

PLANTA

POZO DE AGUA 7,7 10 1,04 5

SIERRA CUARTO SIERRA 12,8 10 1,04 5


CARACTERÍSTICAS, COMPOSICIÓN Y DENSIDAD DEL DIESEL

%C=81,71

%H2=12,52

%S = 0,51

Densidad=0,8576 kg/litro

PODER CALORÍFICO SUPERIOR =10913 kcal /litro

PODER CALORÍFICO INFERIOR =43200 kcal /litro

230

ANEXO C

TABLAS DE CONVERSIÓN ENERGÉTICAS

TABLA A14-CONVERSIÓN DE UNIDADES ENERGÉTICAS

UNIDAD FACTOR UNIDAD DE

CONVERSIÓN

1 CALORIA 4.1868 JOULE

1 CALORIA 1.163x 10-6 KWh

1BTU 252 CALORÍAS

1 JOULE 947,8 x 10-6 BTU

1 kWh 3,6 x 106 JOULE

EFICIENCIA DE COMBUSTIÓN CALDEROS

[%]

78

Fuente: CONAE; Eficiencia en Calderas de Combustión,2012

231

ANEXO D


TABLA A15- CARACTERÍSTICAS DE MOTORES AREA ARMADO DE MOLDES

AREA: ARMADO DE

MOLDES

TIPO: MOTORES

HORNO NUMERO:6

MARCA: PACT

NORM RPM:1120

CORRIENTE: 21,6

A POTENCIA:7,5 CV

VOLTAGE:220/380

V

AÑO

FABRICACION:1974

TIPO: BOMBAS

MYERS NUMERO:3

MARCA:

CENTURY RPM:3500

CORRIENTE: 21,6

A POTENCIA:5HP

VOLTAGE:220/380

V

AÑO

FABRICACION:2000

TIPO: MOTOR

CARGA TECLE NUMERO:2

MARCA: LEROY

SOMER RPM:1800

CORRIENTE:-------- POTENCIA:4Kw VOLTAGE:220/380

V

AÑO

FABRICACION:1980

TIPO: MOTOR

DESLIZAMIENTO

TECLE

NUMERO:2 MARCA: LEROY

SOMER RPM:1200

CORRIENTE:-------- POTENCIA:2Kw VOLTAGE:220/380 V AÑO

FABRICACION:1980


232

TABLA A16- CARACTERISTICAS DE MOTORES AREA DESTILACIÓN

AREA DESTILACIÓN

TIPO: MOTOR DE

CALDERIN NUMERO:1

MARCA:

WERCHE

BRUCHED

RPM=1680

CORRIENTE:

6,4/3,7 POTENCIA C/U:1,5 Kw

VOLTAGE:220/380

V

AÑO

FABRICACION:1970

TIPO: BOMBA DE

VACIO NUMERO:3

MARCA: BROOK

MOTORS RPM=1730

CORRIENTE:

15,4/8,8 POTENCIA C/U:4Kw

VOLTAGE:220/380

V

AÑO

FABRICACION:1980


TABLA A17-CARACTERÍSTICAS DE MOTORES CUARTO REACTORES

AREA CUARTO

REACTORES

TIPO: AGITADOR NUMERO:1 MARCA: BALLER RPM:1600

CORRIENTE: 8 A POTENCIA: 4Kw VOLTAGE:220 AÑO

FABRICACION:1974

TIPO: MOTOR

REACTOR NUMERO:2 MARCA: SIEMENS RPM:1710

CORRIENTE: 11-

5,5 A POTENCIA:3,6 HP VOLTAGE:220/480 V

AÑO

FABRICACION:1974

TIPO: MOLINO

COLORANTES NUMERO:1

MARCA: ASER

CES RPM:3340

CORRIENTE:1,5-2,6 POTENCIA:0,75 CV VOLTAGE:220/380 V AÑO

FABRICACION:1974

TIPO: MOTOR

AGITADOR

REFRIGERADOR

NUMERO:1 MARCA: LVS RPM:1600

233

CORRIENTE:2,25 POTENCIA:0,5 CV VOLTAGE:220/380 V AÑO

FABRICACION:2008

TIPO: MOTOR

COMPRESOR

REFRIGERADOR

NUMERO:1 MARCA:LVS RPM:1710

CORRIENTE:2,25 POTENCIA:0,5 CV VOLTAGE:220/380 V AÑO

FABRICACION:2008

TIPO: MOTOR

RADIADOR NUMERO:2 MARCA:------ RPM:3300

CORRIENTE: POTENCIA:3kw VOLTAGE:220V AÑO

FABRICACION:1974

TIPO: EXTRACTOR

DE OLORES NUMERO:1 MARCA:------ RPM:830

CORRIENTE: POTENCIA:2 HP VOLTAGE:220V AÑO

FABRICACION:1974


234

TABLA A18-CARACTERÍSTICAS DE MOTORES EXTRUSORA

AREA: EXTRUSORA

TIPO: MOTOR DE

BANDA NUMERO:1

MARCA:

KUHMREGMBH RPM=-----

CORRIENTE:

6,4/3,7

POTENCIA C/U:1,5

Kw

VOLTAGE:220/380

V

AÑO

FABRICACION:1974

TIPO: MOTOR

TORNILLO SIN FIN NUMERO:1 MARCA: PIV RPM=3360

CORRIENTE: ----- POTENCIA

C/U:0,37Kw VOLTAGE:220 V

AÑO

FABRICACION:1977

TIPO: MOTOR

ENROLLADO NUMERO:1

MARCA:

KUHMREGMBH RPM=-----

CORRIENTE:

6,4/3,7

POTENCIA C/U:1,5

Kw

VOLTAGE:220/380

V

AÑO

FABRICACION:1974

TIPO: MOTOR DEL

EXTRACTOR NUMERO:1 MARCA: PIV RPM=3360

CORRIENTE:

-----

POTENCIA C/U:

0,37Kw VOLTAGE:220 V

AÑO

FABRICACION:1977


235

TABLA A19 -CARACTERÍSTICAS DE MOTORES CUARTO CALDEROS

ÁREA CUARTO

CALDEROS

TIPO: BOMA DE AGUA

TANQUE DE

ALMACENAMIENTO DE

AGUA

NUMERO:5 MARCA:

FULTON RPM=3450

CORRIENTE: ---- POTENCIA:

5HP

VOLTAGE:

220/380 V

AÑO

FABRICACION:

1974

TIPO:

MOTOR VENTEROL NUMERO:3 MARCA: -------- RPM=3450

CORRIENTE:

5,7-5,4 POTENCIA:5HP

VOLTAGE:

208/460 V

AÑO

FABRICACION:

1974


TABLA A20-CARACTERÍSTICAS DE MOTORES POZO DE AGUA

AREA POZO DE AGUA

TIPO: BOMA DE AGUA NUMERO:2 MARCA:

GRANDFOS PUMPS

CAPACIDAD:73,8/54

m

CORRIENTE: 7,7/6,35

4,45/3,7

POTENCIA:2,2

Kw

VOLTAGE:

220/277V

380/480

AÑO

FABRICACION:1974 RPM =3501

TIPO: BOMBA DE

RECIRCULACION NUMERO:1

MARCA:

GRANDFOS PUMPS

CAPACIDAD:

73,8/54 m

CORRIENTE: 7,7/6,35 POTENCIA:2,2kW VOLTAGE:220/277

V

AÑO

FABRICACION:1974 RPM=3501


236

TABLA A21- CARACTERÍSTICAS DE MOTORES TRATAMIENTO DE AGUAS

RESIDUALES

AREA:

TRATAMIENTO

DE AGUA

RESIDUALES

TIPO: BOMA DE

AGUA TORRE DE

AIREACION

NUMERO:1 MARCA: PEDROV CAPACIDAD: 35-19

m

CORRIENTE: 11 A POTENCIA:0,75Kw VOLTAGE:220 AÑO

FABRICACION:2005 RPM =3450


TABLA A21- CARGA DE MOTORES

POTENCIA

TIPO CV HP Kw NÚMERO POTENCIA

CV a kW

POTENCIA

HP a kW

TOTAL

kW AREA

MOTOR DE

CALDERÍN 0 0 1,5 1 0,00 0,00 1,50 DESTILACIÓN

BOMBA DE VACIO 0 0 4 3 0,00 0,00 12,00

AGITADOR 0 0 4 1 0,00 0,00 4,00

MOTOR REACTOR 0 3,6 0 2 0,00 5,37 5,37

MOLINO

COLORANTES 0,75 0 0 1 0,55 0,00 0,55 CUARTO

MOTOR AGITADOR

REFRIGERADOR 0,5 0 0 1 0,37 0,00 0,37 REACTORES

MOTOR COMPRESOR

REFRIGERADOR 0,5 0 0 1 0,37 0,00 0,37

MOTOR RADIADOR 0 0 3 2 0,00 0,00 6,00

EXTRACTOR DE

OLORES 0 2 0 1 0,00 1,49 1,49

237

MOTOR DE BANDA 0 0 1,5 1 0,00 0,00 1,50

MOTOR TORNILLO

SIN FIN 0 0 0,37 1 0,00 0,00 0,37

MOTOR ENROLLADO 0 0 1,5 1 0,00 0,00 1,50 EXTRUSORA

MOTOR DEL

EXTRACTOR 0 0 0,37 1 0,00 0,00 0,37

MOTORES HORNO 7,5 0 0 6 33,10 0,00 33,10

BOMBAS

RECIRCULACIÓN 0 5 0 3 0,00 11,19 11,19

ARMADO DE

MOLDES

MOTOR CARGA

TECLE 0 0 2 2 0,00 0,00 4,00

Y

TRATAMIENTO

TÉRMICO

MOTOR

DESLIZAMIENTO

TECLE

0 0 4 2 0,00 0,00 8,00

BOMA DE AGUA

TORRE DE

AIREACION

0 0

0,75 1 0,00 0,00 0,75

TRATAMIENTO

DE AGUA

BOMBA DE AGUA

TANQUE DE

ALMACENAMIENTO

DE AGUA

0 5 0 2 0,00 18,65 18,65 CUARTO

CALDEROS

MOTOR VENTEROL 0 5 0 2 0,00 3,73 3,73

BOMA DE AGUA 0 0 2,2 2 0,00 0,00 4,40

BOMBA DE

RECIRCULACION 0 0 2,2 1 0,00 0,00 2,20 POZO DE AGUA

TOTAL 9,25 20,60 21,89 38 34,38 40,43 113,95


238

TABLA A22-LEVANTAMIENTO DE CARGA OFICINA

OFICINA

TIPO NÚMERO

POTENCIA

kW TOTAL

COMPUTADORA 3 0,3 0,9

IMPRESORA 3 0,1 0,3

TELEFONO 4 0,025 0,1

FAX 2 0,15 0,3

RADIO 1 0,03 0,03

TOTAL 1,63 kW


239

ANEXO E

DIAGRAMA UNIFILAR FÁBRICA ACRILUX S.A

240

ANEXO F

ILUMINACIÓN

Para el diseño de iluminación se utilizó el programa DIALUX para calcular la

cantidad de luminarias que se necesitan para cada área de trabajo, una de las

ventajas del programa DIALUX es que tiene una base de datos de los fabricantes

líderes a nivel mundial.

Las características de luminaria escogida es la siguiente:

Área de Iluminación: Galpón 1

Propuesta iluminación: 500 Luxes

241

Área de Iluminación: Galpón 2


243

Área de Iluminación: Cuarto Reactores

Área de Iluminación:400 lux

244

Área de Iluminación: Laboratorio


245

Área de Iluminación:Mecánica


246

Área de Iluminación:Cuarto Destilación


247

Área de Iluminación:Cuarto Calderos


248

Área de Iluminación:Sierra


249

Área de Iluminación:Extrusora


250

Área de Iluminación:Vestidores


251

Área de Iluminación:Baños


252

Área de Iluminación:Oficina


253

CALCULO DE ILUMINACION USANDO TUBOS DE LUZ

Para el cálculo de la iluminación usando tubos de luz se lo realizo con ayuda del

el programa DEPLIOCAL que es propiedad intelectual de espacio solar líderes en

la fabricación de lucernarios.

Área de Iluminación:GALPON 1

Propuesta iluminación:500 Luxes

254

Área de Iluminación:GALPON 2


255

Área de Iluminación:REACTORES


256

Área de Iluminación: OFICINA


257

Área de Iluminación: MECANICA


los derechos de autor han sido entregados a la “escuela

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