Eficiencia Energéticay Energías Renovables

TamboEnergía

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Eficiencia Energéticay Energías Renovables

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Material elaborado en el marco del Proyecto FOMIN-CONAPROLE:

Promoción de la Mejora de la Eficiencia Energética yUso de Energías Renovables en Pequeños y MedianosEstablecimientos Lecheros.

Edición

Unidad Ejecutora* Ing. Agr. Gabriel Oleggini, MSc. Jefe de Proyecto* Bach. Ing. Federico Arismendi, Asistente de Proyecto* Dr. Ing. Pablo Darscht, Coordinador de Proyecto

Se agradece la revisión y colaboración técnica de Eficener - UTE

Diseño: El Paso Comunicación+Resultados

Octubre 2015

¡Mejorar laEficiencia Energética

del establecimientoaumenta

su rentabilidad!

Instalación EléctricaConexión a laRed Eléctrica

Energía eléctricaen el Tambo

CUADERNO 1

EN COORDINACIÓN CON:

Fondo Multilateral de InversionesMiembro del Grupo BID

Eficiencia Energéticay Energías Renovables

TamboEnergía

y

El proyecto es ejecutado y cofinanciado por CONAPROLE y una donación del Fondo Multilateral de Inversiones del Banco Interamericano de Desarrollo (BID-FOMIN).Comenzó a ejecutarse en 2012 y se extenderá hasta el 2016.

Promoción de la Mejora de la Eficiencia Energética y Uso de Energías Renovables en Pequeños y Medianos Establecimientos LecherosEl objetivo del proyecto es contribuir a incrementar la competitividad del sector lechero uruguayo, a través de facilitar el acceso a los productores rurales a energías limpias y eficientes.

Temario Cuaderno 1

• Energía Eléctrica en el Tambo• Instalación Eléctrica• Contrato de Suministro de Energía Eléctrica.

PROYECTO BID-FOMIN ATN/ME-13114-UR:

Velar por la vida, ver por las personas, los recursos, el trabajo y valorar el esfuerzo que realizamos en el tambo es una razón imperativa por la que leer e implementar el contenido de estas fichas.

Encontrándonos con técnicos, electricistas y tamberos, en la experiencia de este proyecto, hemos aprendido a detectar las medidas más sencillas y accesibles que hacen del tambo un lugar seguro y más rentable.

A través de cientos de experiencias, hemos medido y verificado que hay importantes esfuerzos y recursos que se pierden en forma invisible.

Estas fichas coleccionables son una guía paso a paso para recorrer juntos el camino de ser mejores y más eficientes en el uso de la energía y por tanto más competitivos.

EN COORDINACIÓN CON:

Fondo Multilateral de InversionesMiembro del Grupo BID

Calentamiento de agua

¿Por dónde empezar?…Por lo más fácil y de mucho impacto

Enfriado de leche¿Qué puedo lograr?

Bombade vacío

Recibidorde leche

Depósito de agua

Depósito de agua

Tanquede frío

Bomba deefluentes

Enfriador de placas

Calefón

Ordeñe

Iluminación

Bombade pozo

Agua para lavado de equipos

Flujo de leche

Flujo de agua hacia el enfriador

Agua reutilizada para lavado de corrales

Agua reutilizada para diferentes usos

Agua reutilizada para riego

Tratamientode efluentes

Calentar agua únicamente con energía eléctrica es caro.

Sala de fríoDiseño de instalacionesinadecuado.

La leche sale de la vaca a 37˚C y va directamente al tanque de frío, donde debe alcanzar los 4˚C en 2 horas.

Debe procurarse la máxima eficiencia energética en las viviendas del establecimiento

Se busca lograr una correcta aislación térmica del lugar donde se encuentra el tanque y ventilación apropiada para los condensadores.

Intercambiador de Placa.Al extraer calor de la leche previo a su ingreso al tanque se acelera el enfriado y disminuye el consumo de energía.

Sustituir las luminarias incandescentes por tecnología de bajo consumo puede implicar una rebaja importante en el gasto en iluminación. Emplear sensores tipofotocélulas, automatiza elencendido y apagado.

Vacío no utilizadoLas ordeñadoras en uso generan vacío durante todo el proceso de ordeñe, inclusive en momentos no necesarios.

El punto de partida es analizar las características del suministro del establecimiento (conexión, tipo de tarifa) y la instalación eléctrica. Tomar decisiones acertadas aquí puede ahorrar bastante dinero, además del impacto sobre la seguridad laboral. Dentro del sistema tambo podemos identificar varios componentes que concentran el consumo eléctrico típico: la máquina de ordeñe, el tanque de frío y el calentamiento de agua, sin descuidar aspectos generales, como la iluminación y el consumo eficiente de energía en los hogares situados en el establecimiento.

70%

60%

75%

10%

30% 40%30%

Calderetas a gas Recuperador * Colectores Solares*

SOLUCIÓN

REFERENCIAS

INEFICIENCIA

AHORRO POTENCIALEN EL SISTEMA

Seguridad en la instalación eléctrica.

Uso responsable de los recursos naturales.

Una correcta cosecha y conservación de la leche.

Mayor vida útil del equipamiento.

Más rentabilidad,bajando los costos.

Agua reutilizada

* Con respecto a tarifa de horario simple

Otras opciones(*) no siempre se alcanzan temperaturas necesarias hay que complementar con otra.

Iluminación ineficiente.

Duración excesiva del proceso de ordeñe

conectarse a todas las masas de la instalación, como son las carcasas de los motores, bombas, caños de agua y gas, pero fundamentalmen-te deben tener una conexión a tie-rra los tanques de frío.

La utilidad de la puesta a tierra de-pende directamente de su resisten-cia eléctrica, es decir, si la puesta a tierra no tiene una baja resistencia, entonces la misma no cumple bien su rol de protección.

La mencionada resistencia depen-de de las características del electro-do (el elemento metálico que se entierra) que se utilice y de la natu-raleza del terreno donde éste se en-tierra.

Tener una instalación eléctrica sin llave diferencial es como circular en moto a alta velocidad y sin casco.

Instalación eléctrica

¿Para qué sirve la llave diferencial?Es un dispositivo electromecánico que se coloca en las instalaciones eléctricas con el fin de proteger a las personas de las derivaciones causadas por faltas de aislamiento entre los conductores activos y tierra o masa de los aparatos.

Cuando la instalación y los equipos conectados a la llave no tienen fugas la llave diferencial permanece cerrada. Si en cambio hay alguna fuga de corriente (por ejemplo,

El buen diseño y adecuado mantenimiento de la instalación eléctrica es una condición básica de partida, dado que es un requisito para trabajar con continuidad, comodidad y seguridad en el establecimiento. Por otra parte, puede evitar pérdidas eléctricas innecesarias.La instalación debe contener al menos un tablero que centralice la llave diferencial junto con las térmicas, además debe tener un borne para conectar el cable de tierra. El hecho de tener una correcta instalación es un factor determinante a la hora de preservar la integridad de las personas, animales o el mismo equipamiento, a la vez de permitir localizar fallas rápidamente.

porque un conductor está mal ais-lado y descarga a tierra), la llave “salta”. En particular, si una persona toca accidentalmente un cable, y no está bien aislado de tierra (por ejem-plo, alpargatas húmedas) entonces circulará una corriente a través de esa persona, hacia tierra.

En cambio si existe llave diferencial, “salta” inmediatamente, evitando un accidente que puede ser fatal.En muchas oportunidades sucede

Salidas a los circuitos

Entrada

Interruptor general Interruptor diferencial

Llaves térmicas

Esquemade conexióndel cuadroeléctrico

Fase

NeutroTablero general

que la llave “salta” porque exis-ten fugas en la instalación. A veces, para salir del paso, se toma el atajo de eliminar o puentear la llave dife-rencial, para lograr la continuidad del servicio.

Esta acción suprime una medida de seguridad que puede salvar vidas, además de encubrir fugas de co-rriente que representan un consu-mo inútil de energía.

Puesta a tierra de la instalaciónOtro componente esencial para la seguridad de la instalación eléctrica es la puesta a tierra. La idea es que si, por ejemplo, la carcasa del tan-que de frío queda con tensión (es decir, accidentalmente queda co-nectada con un polo vivo de la ins-talación), la descarga se produzca a través del cable a tierra y no del cuerpo de una persona que toque el tanque.

Lo que hay que tener presente es que la corriente elige siempre el ca-mino con menor resistencia: si hay un camino de metal entre el tanque y la tierra, entonces la corriente flui-rá por allí (por tratarse de un buen conductor) y no a través del cuerpo de una persona que toque el tan-que.

Por otra parte, si además existe una llave diferencial, esta saltará inme-diatamente que se produzca la falla a tierra, como se explicó antes.

El conductor de puesta a tierra debe

Recinto inspeccionable20 x 20 cm.

Caño de plásticocorrugado

20 cm. 5 cm.

Nivel de suelo

alturamínima2o0 cm. diámetro

mínimo14 mm.

• Las jabalinas deberán tener como mínimo 14 mm de diámetro y 2 m de largo.

• El punto de puesta a tierra (lugar donde se conecta el electrodo con la instalación de tierra del lugar) se sitúa en general en una cámara, y la conexión debe ser atornillada.

A tener en cuenta

Tanque de frío

Toma

Tanque de frío

Toma

Instalación sin descarga a tierra Instalación con descarga a tierra

Toma a tierraConductorde puesta

a tierra verdey amarillo"

jun0102030405060

42,1 39,2

Evolución del registro de potencia (KW)

Registrada Contratada Sugerida

41,7 44,337,8

42,6 41,535,1 39,5

45,5

35,7

47,6

70

jul ago sep oct nov dic ene feb mar abr may

mar051015202530

Evolución del registro de potencia (KW)

Registrada Contratada 50% Contratada

35

abr may jun jul ago sep oct nov dic ene

25,8 25,7 27,6 28,7 31,0 30,0 30,5 30,325,4 25,1 24,7

oct0

10

20

30

40

50

Evolución del registro de potencia (KW)

Registrada Contratada Cobrada

nov dic ene feb mar abr may jun jul ago sep

8,4 8,4 9,1 9,1 9,811,8 11,3 11,2 10,8 10,3 10,6

20,4

Al contratar solo la potencia que ne-cesitamos, evitamos costos innece-sarios. Pero si contratamos menos potencia que la necesaria, es proba-ble que “salte la térmica” en los mo-mentos de máximo consumo. Tam-bién puede suceder que la UTE nos permita excedernos de la potencia máxima contratada, pero nos pena-lice en el precio de la energía (ver re-cuadro adjunto).

El punto clave está en considerar todo el equipamiento que se utiliza simultáneamente, como se explica con el ejemplo de la página siguien-te, y asegurarse que ese valor sea menor que la potencia contratada.

De no cumplirse esta condición debe realizarse un ajuste de poten-cia. Para ello es importante averi-guar cómo se factura esa potencia, consultando en la oficina comercial de UTE si la potencia se va a medir o se va a limitar.

Si se limita, entonces mensualmen-te se abonará el 100% de la poten-cia contratada. En cambio si se mide entonces se pagará lo consu-mido siempre y cuando la medición esté entre el 50 y el 100% de lo con-tratado. De estar por encima se co-brarán multas por excederse y de estar por debajo se cobrará como mínimo el 50%.

La potencia contratada

Ejemplos de contratación de potenciaA continuación se muestran 3 contrataciones diferentes de potencia realizadas en establecimientos lecheros. Las columnas verdes indican la potencia facturada por UTE (las lecturas son reales en todos los casos), la franja azul indica la potencia contratada por el establecimiento.

Error frecuente: Pago de potencia excedentaria Como se puede observar en este caso, la potencia utilizada en el tambo supera ampliamente la contratada (19KW). El productor paga todos los meses una multa por ese motivo. Medida correcti-va: Solicitar aumento de carga a 60 KW.

Error frecuente: Contratación excesiva de potencia.En este caso se puede apreciar que aún en el mes de consumo pico no se alcan-za siquiera el 50% de la potencia con-tratada. Se debe tener en cuenta que aunque se consuma muy poca energía el pago de potencia nunca será inferior al 50%. Medida correctiva: disminución de potencia contratada a 25 KW.

Ejemplo de correcta contratación de potenciaAquí tenemos un caso claro donde la contratación de potencia se encuentra dentro de los limites correctos. La po-tencia contratada es de 35 KW y el pro-medio ronda los 28 KW por lo que el productor paga exactamente por la po-tencia que realmente consumió.

La potencia a contratar a UTE está de-terminada por el momento de máxima demanda de potencia. En el tambo, esta demanda se produce cuando están funcionando simultá-neamente el tanque de frío, la má-quina de ordeñe y el calefón, como se indica en el diagrama de abajo.

¿En qué momento se demanda más potencia eléctrica en el tambo?

En el caso ilustrado en la figura, el máximo consumo tiene lugar al fina-lizar el ordeñe y comenzar a lavar la máquina. En efecto, la máquina está encendida, el tanque también y el ca-lefón comienza a reponer el agua ca-liente que se está consumiendo*.La suma de todas las potencias debe

ser menor a la potencia contratada para evitar pago de recargo o –en el caso de tambos chicos- para que no se accione la llave térmica instalada junto al medidor.

Máquina de Ordeñe(2.5 KWh) Durante 3 horas.

Tanque de Frío(4 KWh)

Encendiendo 30 minutos luego de iniciado el ordeñe, y apagándose una hora luego de finalizado (leche a 4˚C).

Calentador de Agua(1.5 KWh)

Desde media hora antes que se termina el ordeñe, con una duración de 2,5 horas.

5

4

3

2

1

0

HORAS MAQUINA DE ORDEÑE

TANQUE DE FRÍO

CALENTADOR DE AGUA CONSUMO (KW)

8,5 KW

7 KW

6 KW

6 KW

7 KW

7 KW

7 KW

2,5 KW

1,5 KW

1,5 KW

PERÍODO DE MÁXIMO CONSUMO

UTE cobra por cada kilowatt de potencia contratada y cobra recargos y/o pone llaves limitadoras para que no se exceda el consumo. Por tanto, es necesario realizar una buena estimación de la potencia que requerirá el tambo.

* Podría usarse un timer para demorar el encendido del calefón hasta que termine el lavado de la máquina de ordeñe, evitando de este modo el pico de consumo de 8,5 kW.

Tarifas multihorario

Es importante elegir correctamen-te la tarifa con la que UTE facturará la energía que consuma el tambo ya que esta elección tendrá un im-pacto directo en el costo mensual que se abone por este servicio.

En este sentido, la decisión princi-pal está entre elegir una tarifa “Plana”, es decir que el costo de la energía no depende de la hora donde se consuma o contratar una tarifa “Multihorario”, donde el precio depende de la hora del día donde se consuma la energía.

El factor más importante está basado en los horarios y la duración del ordeñe, por lejos son los que de-finen la conveniencia de una u otra tarifa, aunque la cantidad de ener-

gía consumida también juega su papel.

En general, para casi cualquier ho-rario de ordeñe es más convenien-te la tarifa multihorario que la tarifa plana. No obstante, los ma-yores ahorros en el costo de la energía se obtienen evitando orde-ñar en el horario de punta (*) , es decir entre las 18 y 22 horas, y des-plazando el ordeñe hacia horarios de menor precio.

A continuación se considera el ejemplo de un tambo que tenía contratada la tarifa Medianos Con-sumidores 1 (MC1), también conoci-da como Triple horario, cuyos orde-ñes se daban a las 11 y a las 23hs como lo muestran los relojes del

Ordeñe habitual del tambo

El tambo consumía unos 6.183 KWh y abonaba en promedio $ 30.6175. El ahorro producido por este cambio fue de $2.105.

Un motor trifásico es en promedio 15% más eficiente que un motor monofásico de igual potencia.

ConductoresLa corriente que circula por un conductor en una línea tri-fásica de 230 V, es el 58% de la que circula por un conduc-tor de una conexión monofásica de igual tensión que en-trega la misma potencia. Si consideramos una conexión trifásica de 400 V, la corriente de línea necesaria para en-tregar igual potencia es el 33% de la que circula por un conductor de una conexión monofásica a 230 V.

Menores corrientes implican:• Se pueden utilizar conductores más finos (y por tanto, bajan los costos de instalación).• A igual sección de conductor, se producen menos pérdi-das eléctricas, lo que implica: menos consumo (es ener-gía que compramos a la red y se pierde en calentar los conductores) y menos caída de tensión desde el transfor-mador hasta el establecimiento (puede ser determinan-te para el correcto funcionamiento de equipo eléctrico sofisticado).

MotoresLos motores trifásicos, comparados con los monofásicos de igual potencia, proporcionan mayor eficiencia, mayor vida útil y requieren menor mantenimiento. Los motores monofási-cos más utilizados en el tambo requieren de un condensador y una bobina de arranque, lo que aumenta su necesidad de mantenimiento.

Además de eliminar la restricción de la potencia contratada, permite utilizar cables de menor sección y motores más eficien-tes y de menor costo.

Ventajas de la conexión trifásicagráfico A.

Si bien tiene tan solo el 4,5% del consumo en el tramo más caro de la energía (Punta), tiene muy poco consumo sobre el tramo más barato (Valle). Por lo tanto luego de analizar la si-tuación se encontró que la opción más beneficiosa para el productor no era el horario habitual, sino or-deñar a las 5 y a las 16hs (la duración del ordeñe era de 1 hora 30 min), como se puede ver en los relojes del gráfico B.

(*) La decisión sobre cambio de horario de ordeñe debe tomar en cuenta todos los factores, además de la tarifa multihorario: la rutina de trabajo del personal del tambo, mermas en el ordeñe debidas al horario, etc.

GRAFICO A

Distribuciónde consumocorrespondiente

GRAFICO B

Cambiode horariopropuesto

llano (07 - 18 y 22 - 24 hs.)punta (18 a 22 hs.)valle (00 a 07 hs.)

llano (07 - 18 y 22 - 24 hs.)punta (18 a 22 hs.)valle (00 a 07 hs.)

29%

54%

5% 66%

41%5%

Eficiencia Energéticay Energías Renovables

TamboEnergía

y

34%

26%16%

9%

1%Iluminación

Otros

Enfriamiento

Agua caliente

14%Bombas de agua

Consumo típico en un tambo uruguayo*% de la energía total consumida

*Mediciones en Tambos de Canelones, San José y Florida realizado en 2013.

Más rentabilidad, bajando los costos.

Mayor vida útil del equipamiento.

Seguridad en la instalación eléctrica.

Una correcta cosecha y conservación de la leche.

Uso responsable de los recursos naturales.

Compensación de reactivaLa energía reactiva es aquella que se utiliza básicamente en la mag-netización de los motores.

La misma no realiza ningún trabajo pero incrementa la corriente que circula por los cables tanto de UTE como de la instalación de los esta-blecimientos, incrementando por tanto las pérdidas en las líneas.

Por esa razón, UTE mide la reactiva a todos los suministros que tengan una potencia contratada mayor que 12 KW. Si detecta un consumo importante de energía reactiva, aplica una penalización.

Pero afortunadamente no es difícil su corrección (aunque debe reali-zarlo un técnico autorizado).

Para corregir ese consumo y evitar la penalización por parte de UTE se

deben instalar condensadores, los cuales aportan la energía reactiva necesaria para el correcto funcio-namiento de la instalación.

En los casos en que el estableci-miento disponga de tarifa multiho-rario una correcta compensación no solo evita el pago de penaliza-ciones sino que puede obtenerse un beneficio extra, es decir, UTE devuelve en dinero un monto

relacionado con la cantidad de energía reactiva que compense la instalación.

La instalación de condensadores para compensar la potencia reacti-va es una medida de bajo costo y con frecuencia se desquita rápida-mente.

Condensador

Convierta su tambo en modelode ahorro y eficiencia energética

ordeñeeficiente

motores eléctricoseficiente

iluminacióneficiente

tambo modelo eneficiencia energética

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Calcule su performance energética y compárese con otros tambos usando la“Etiqueta de Eficiencia Energética”. La tabla indica los rangos de intensidades

correspondientes a cada color de etiqueta, según el tamaño del tambo.

A los efectos de indicar la eficiencia energética del tambo, es práctica común a nivel internacional expre-sar el consumo de energía como los kilowatts hora consumidos en promedio por cada 1000 litros de leche ordeñados. A este indicador lo llamamos Intensidad Energética.

A los efectos de informar de una forma sencilla al productor la situación comparativa de su tambo en relación a otros, se definió una escala de 5 franjas de Intensidad Energéti-ca. En el marco de las auditorías de eficiencia energética que lleva a cabo el programa Tambo y Energía de CONAPROLE, se utiliza una “Etiqueta

de Eficiencia Energética del Tambo” para informar en qué franja se encuentra el establecimiento.

Es bueno aclarar que la Intensidad Energética no incluye los aspectos vinculados a la tarifa contratada ni la compensación de reactiva, que, como se ha visto, pueden ser factores de costo importante si no se manejan adecuadamente.

Las Etiquetas de Eficiencia Energéti-ca se adhieren a los productos para brindar información a los consumi-dores sobre el desempeño energéti-co del equipamiento. En Uruguay, su uso es obligatorio para lámparas

de bajo consumo y calentadores de agua eléctricos y aparatos de refrigeración eléctricos de uso doméstico.

Comparando el desempeño energético de los Tambos

Intensidad Energética (KWh / 1000 litros de leche):10

Realice un chequeode su instalación en

minutosEficiencia Energéticay Energías Renovables

TamboEnergía

y

Guía rápida para la detección de ineficiencias en el tamboA continuación se presenta una serie de pautas que lo ayudarán a detectar posibles puntos de mejora de la eficiencia energética en el tambo y/o reducir el gasto $ en energía eléctrica.

Para cada ítem marque con una cruz en la celda que corresponda (SI o NO).Al final del chequeo deberá repasar todos aquellos marcados X en NO, para detectar las mejoras a implementar.

Si tiene conexión trifásica, ¿todos los motores con consumo importante son trifásicos?

Si la potencia contratada a UTE es superior a 10 KW,¿tiene instalados condensadores y logra evitar el pago de potencia reactiva?

¿Conoce claramente los horarios del multihorario y el costo del KW en cada uno de ellos?

Dentro de las posibilidades operativas del tambo,¿el horario de ordeñe ha sido ajustado al más conveniente?

Si ha contratado tarifa multihorario,¿tiene temporizadores para evitar que el calefón encienda dentro del horario de Punta?

¿La instalación cuenta con una puesta a tierra?¿Fue revisada por un técnico electricista en los ultimos 2 años?

¿Los equipos están conectados a tierra(tanque de frío, motor ordeñadora, calefones, bombas de agua, otros equipos eléctricos)?

¿Existe un tablero central con llave diferencial, y la misma “salta” al oprimir el botón de prueba?

¿Están claramente identificadas las llaves diferenciales con el equipo o línea eléctricaque controlan (en cada pieza o plano de conexiones)?

¿Las tuberías de agua caliente se encuentran aisladas térmicamente?

¿La iluminación de la sala y lugares de trabajo es con lámparas de bajo consumo o LED?

CARGA, TIPO, TARIFA Y HORARIOS

SI NO

SI NO

LA INSTALACIÓN

Etiqueta deEficienciaEnergética paracalentadoresde agua.

AMÁS EFICIENTE

MENOS EFICIENTE

BC

DE

3

CANTIDADDE TAMBOSAUDITADOS

POR CATEGORÍA

86

173

63

6

Hasta 1000 lts.Diarios

Hasta 1000 y3000 lts. Diarios

Más de 3000 lts. Diarios

< 20 < 20 < 20

> 140 > 80 > 60

20 - 59 20 - 39 20 - 29

60 - 99 40 - 59 30 - 39

100 - 140 60 - 80 40 - 60