5.AUDITORIA ENERGETICA EDITADA.pdf

Universidad Nacional
Jorge Basadre Grohmann
Maestria de Gestión Ambiental y
Desarrollo Sostenible
Curso: Energía y Medio
Ambiente
Tacna – Perú
Cesar Rivasplata Cabanillas

Curso: Energía y Medio
Ambiente
Indice:
• Eficiencia Energetica en Sistemas Electricos
• Eficiencia Energetica en Sistemas Termicos

Eficiencia Energetica en Sistemas
Electricos
• Auditoria Energetica
• Contabilidad Energetica
• Eficiencia Energética en Sistemas de Iluminación
• Evaluacion del Consumo de Energía
• Fundamentos Basicos de Electricidad
• Medicion e Instrumentacion
• Monitoreo y Control de Energeticos

GENERALIDADES
La auditoria energética consiste en
la recolección de datos sobre el
suministro y consumo de todas las
formas de energía con el propósito
de evaluar y cuantificar las
posibilidades de ahorro de energía.

PROCEDIMIENTO
1. Recolección de información básica e inventario
general de instalaciones.
EVOLUCIÓN DEL CONSUMO DE ENERGÍA EN UNA PESQUERA
0
50000
100000
150000
200000
250000
300000
350000
400000
Feb-99
Mar-99
Abr-99
May-99
Jun-99
Jul-99
Ago-99
Sep-99
Oct-99
Nov-99
Dic-99
MESES
ENERGÍA
(kWh)
EAHP
EAFP

PROCEDIMIENTO
2. Elaborar balances de energía, con el objeto de
conocer la distribución de energía en las
diferentes fases del proceso productivo.
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0
S e c a d o
E n s a q u e
S e p a r a d o r a s
R e c e p . y A lm a c .
C a ld e r o s
P r e n s a d o
C e n t r íf u g a s
C o c in a d o
A u x ilia r e s
Ilu m in a c ió n
C a r g a s A d m in is t r a t iv a s
A
R
E
A
P
R
O
D
U
C
T
I
V
A
O
S
E
R
V
I
C
I
O
P A R T I C I P A C I O N ( % )

3. Determinar la incidencia del consumo de energía
de cada equipo o grupo de equipos en el consumo
total de energía.
PROCEDIMIENTO
Proporcion de Consumo de Energía Eléctrica y Térmica
93%
7%
% Eléctrico
% Térmico

9
PROCEDIMIENTO
4. Obtener índices de consumo de energía, los
cuales pueden ser usados para determinar la
eficiencia energética.
Consumo Específico Me nsual de Petróle o 1999
40.00
0
10
20
30
40
50
60
Fe
br
er
o
Ma
rzo
Abr
il
Mayo
Ju
ni
o
J
uli
o
Ago
sto
S
eptie
m
br
e
Octu
br
e
No
vie
m
br
e
Dicie
m
br
e
MODE
LO
MESES
Gal
/
Tn
harina

PROCEDIMIENTO
5. Determinar los potenciales de ahorro
de energía por equipos, áreas o centros
de costos, mediante una evaluación
técnica detallada.
6. Identificar las medidas apropiadas de
ahorro de energía.

PROCEDIMIENTO
7. Evaluación de los ahorros de energía en
términos de costos.
Luego de la determinación de los potenciales de
ahorro de energía, se ejecutará el Plan de Acción
el cual contemplara las inversiones y beneficios
económicos.
Es recomendable dar a conocer al personal el
contenido del Plan de Acción a fin de que estos se
involucren con las estrategias de la empresa con
el objetivo de crear un ambiente de motivación.
indice

CONTABILIDAD ENERGÉTICA
ES UN ESTUDIO DETALLADO DE TODAS LAS
FORMAS DE ENERGÍA USADAS EN LA
EMPRESA, Y DE SUS FLUJOS EN CADA
COMPONENTE VITAL DE LA MISMA.

IDENTIFICACIÓN DE LOS VECTORES
DE ENERGIA
• ELECTRICIDAD
• COMBUSTIBLES
• AGUA
• VAPOR
• AIRE COMPRIMIDO

INVENTARIO DE LA ENERGÍA
• INVENTARIO DE CAMPO
• AUDITORÍA DE LA FACTURACIÓN

INVENTARIO DE CAMPO
• DATOS SOBRE EL CONSUMO POR ÁREAS /EQUIPOS:
- Tipo de equipo
- Capacidad instalada
- Porcentaje de utilización
- Horas de utilización
- Consumo mensual

AUDITORIA DE LA FACTURACIÓN
• DATOS DE LAS FACTURAS DE LOS
SUMINISTRADORES DE ENERGIA

0
50000
100000
150000
200000
250000
300000
350000
400000
450000
500000
Energía
Activa
(kWh)
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
Evolución de la Energía Activa en Horas Punta y Fuera de Punta
Periodo año 1998
Energía Activa

Evolución de la Demanda en Horas Punta y Fuera de Punta
Periodo año 1998
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
Demanda
(kW)
Demanda
indice

EFICIENCIA ENERGÉTICA
EN
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN

CONCEPTOS GENERALES
–Existe una relación entre la calidad de los
productos profesionales y la calidad de las
instalaciones de producción. La experiencia
demuestra que una buena iluminación en las
fábricas y talleres es una manera muy eficaz
de incrementar tanto la productividad como
la calidad del producto.
–Una buena iluminación aumenta el confort
y la seguridad del trabajador, reduce el nivel
de errores y estimula al personal a mejorar
su rendimiento. En tal sentido es relevante la
cuestión de elección de lámpara y el diseño
de iluminación.

CONCEPTOS GENERALES
 La electricidad es causante de muchos
accidentes por defecto de iluminación pero,
en contrapartida, también puede evitarlos
mejorando las condiciones de la luz
natural. La correcta iluminación eléctrica
favorece una serie de situaciones y mejora
la visión, se consigue trabajar mejor, se ven
los objetos normalmente, la fatiga ocular
disminuye, la producción y su calidad
mejora, se cometen menos errores y se
percibe mejor nuestro entorno.

CONCEPTOS GENERALES
 El aprovechamiento de la luz natural es muy
importante con la finalidad de reducir las
necesidades de luz artificial. La luz natural según el
cielo esté nublado o despejado proporciona
altísimos niveles de iluminación superiores a los 20
000 lux.

UNIDAD DE ILUMINACIÓN : EL LUX
1 m2
1 lux
1 lumen

ELEMENTOS CLAVES PARA UNA BUENA
ILUMINACIÓN
 Contar con luz suficiente, es decir tener niveles
adecuados de luz, según la naturaleza de la tarea
visual. Serán mayores las necesidades de luz por:
reducir la probabilidad de cometer errores, motivos
de seguridad, edad del trabajador.
 Obtener una iluminación uniforme, una iluminación
general con un alto grado de uniformidad, garantiza
un buen desplazamiento del personal en toda el área
(en cualquier punto mínimo 200 lux).
 Bajo costo de mantenimiento, es tan importante
como la maquinaria moderna y un personal
motivado, y también incide en los costos de O&M.

ILUMINACIÓN GENERAL
Áreas de altura baja (hasta aprox. 7 m): se
selecciona usualmente fluorescentes tubulares.
Áreas de altura media (aprox. de 7 a 12 m):
fluorescentes tubulares ó lámparas de descarga de
alta intensidad de fuente puntual.
Áreas altas (por encima de 12 m): fuentes de luz
puntuales.

PRINCIPALES PROBLEMAS EN PLANTAS
MINERAS
 El mantenimiento y la distribución de las luminarias se
encuentran ciertamente descuidados, en algunos casos y
aceptables en otros, verificados verificados mediantes
mediciones con el luxómetro.
 Se puede resaltar que la altura a la que se encuentran
algunas lámparas y equipos de iluminación están
sobredimensionadas tomando como referencia las alturas
de trabajo

 Los niveles de iluminación en algunos
lugares están por debajo de la normas
técnicas.
 Algunas subestaciones en interior mina
carecen de iluminación.
PRINCIPALES PROBLEMAS EN UNA MINA

PÉRDIDAS TÍPICAS POR MANTENIMIENTO
Se paga por este nivel 100%
Lámparas viejas
10% de pérdidas
Suciedad en lámparas
10% de pérdidas
Suciedad en pantallas
15% de pérdidas
Balasto viejo
5% de pérdidas
Se consigue este nivel 60%
Nivel de Iluminación real

 Utilizar fluorescentes de mayor eficiencia
 Utilizar lámparas de vapor de sodio (mayor
eficiencia) para elevar el nivel de iluminación y
reducir los consumos de energía.
 Aprovechar al máximo la luz natural
 Implementar alumbrado para las subestaciones
y su mantenimiento periódico.
 Mida y corrija la tensión nominal de las
lámparas
 Ponga fuera de servicio la iluminación no
utilizada.
PRINCIPALES RECOMENDACIONES

APROVECHAR LA ILUMINACIÓN NATURAL
 Se plantea la sustitución de las antiguas planchas de
fibra de vidrio por planchas translúcidas de un
material que difícilmente permite impregnar el
polvo y otras sustancias, y es impermeable. Por lo
tanto permiten el ingreso de luz natural en altos
porcentajes y requieren menores costos de
mantenimiento.
 El periodo de retorno de la inversión es de 1 a 2
años.

APROVECHAR LA ILUMINACIÓN NATURAL
»Las lámparas fluorescentes han venido
evolucionando, obteniéndose mejoras
constructivas que han permitido fabricar lámparas
de alta eficiencia cuya emisión de luz es
prácticamente igual a sus predecesoras, pero cuyas
demandas de energía eléctrica son menores.
»Se plantea sustituir las lámparas de 40 W por
lámparas T8 de 36 W, color 54 estándar daylight,
en el área de producción, almacenes, talleres y
oficinas.

ILUMINANCIAS RECOMENDADAS - IEC
Intervalo Iluminancia recomendada (lx) Clase de actividad
A.- Iluminación general en zonas
pocos frecuentadas o que
tienen necesidades visuales
sencillas
20
30
50
75
100
150
200
Zonas públicas con alrededores
oscuros.
Unicamente como simple
orientación en vistas de corta
duración.
Lugares no destinados para trabajo
contínuo.
B.- Iluminación general para
trabajo en interiores
300
500
750
1000
1500
2000
3000
Tareas con necesidad visual
limitadas (maquinarias pesadas,
salas de conferencias).
Tareas con necesidad visual normal
(maquinarias media, oficinas).
Tareas con necesidad
visual especial
(grabado, inspección
textil).
Tareas prolongadas que requieren
precisión (electrónica, relojería).
C.- Iluminación adicional en
tareas visuales exactas
5000
7500
10000
15000
20000
Tareas visuales excepcionalmente
exactas (montaje microelectrónico).
Tareas visuales muy especiales
(operaciones quirúrgicas).

REFLECTOR ÓPTICO ESPECULAR
Costo del Consumo de Energía de Lámpara
Fluorescente vs. Costo del Reflelux
1. Consumo en W de lámpara + balasto 50 W
2. Horas de uso promedio mensual 225 h
3. Consumo de energía en kWh/mes 11.25 kWh
4. Costo del kWh US$ 0.10
5. Costo por consumo de energía mes US$ 1.125
6. Costo del Reflelux US$ 7.00
7. Tiempo de recuperación de la inversión 6 meses

BENEFICIO DE UTILIZAR LÁMPARA
FLUORESCENTE COMPACTA
FOCO AHORRADOR FOCO INCANDESCENTE
Potencia consumida 23 WATT 100 WATT
Flujo Luminoso 1500 lumen 1500 Lumen
Vida Util 8000 horas 1000 Horas
Precio de compra de lámpara 10.00 US$ 0.5 US$
Costo de la energía por Kwh 0.10 US$ 0.10 US$
Inversión en 8000 h
Costo de energía en 8000 h
10.00 US$
18.40 US$
4 US$
80US$
COSTO TOTAL 28.40 US$ 84 US$
AHORRO TOTAL 55.60 US$

MEDIDAS TÍPICAS PARA LA
OPTIMIZACIÓN
ITEM ACCIÓN CORRECTIVA PAY BACK años
1
Uso de fluorescentes T8 (36 W) en reemplazo de los
T12 (40 W)
Menor a 1
2
Sustitución de lámparas incandescentes por otras
tecnologías más eficientes
1 a 1.5
3 Uso de balastos electromagnéticos de alta Eficiencia 2
4
Uso de reflectores de aluminio para retirar entre el
25 y 50% de lámparas
Menor a 1
5
Control horario mediante temporizadores instalados
en los tableros generales
1.5 a 2
6 Control mediante sensores de presencia 3
7
Utilización de fotoceldas para controlar encendido
de lámparas cercanas a las ventanas
3
8 Uso de techos translúcidos 1.5 a 2
9 Luminarias y diseños nuevos Mayor a 4
indice

EVALUACIÓN DEL
CONSUMO DE
ENERGÍA

INTRODUCCIÓN
En cualquier área de una planta industrial se
emplea la energía, por lo que es necesario
identificar las áreas con mayor uso intensivo de
ella. Es decir se debe efectuar una Evaluación
Energética con el fin de estimar estándares de
consumo por área.
Para una Evaluación Energética eficaz es
conveniente diferenciar con claridad las diversas
áreas, sistemas de servicio o tecnologías
intersectoriales de la planta industrial con el fin
de iniciar el proceso de datos energéticos
provenientes de los registros.

PROCEDIMIENTO DE LA
EVALUACIÓN ENERGÉTICA
1. Recopilar información histórica, la
cual constituirá los “Datos Iniciales”
para proceder a efectuar:
 Una evaluación Global.
 La determinación de áreas con uso
intensivo de energía.
 La determinación de Índices de
Eficiencia Energética.
 El Benchmarking Energético.

PROCEDIMIENTO DE LA
2. Inicio de campaña de Mediciones a
nivel global y por áreas, con el fin de
determinar la demanda de energía y
potencia, así como las anomalías en
la calidad del servicio eléctrico.
3. Identificar las cargas de mayor
consumo por área, a través del Menú
Energético.

PROCEDIMIENTO DE LA
4. Efectuar el Benchmarking Energético de
los 3 primeros ítems con el fin de
determinar las Ineficiencias en las
instalaciones y equipos para proponer
medidas sin costo y a bajo costo.
5. Fijar nuevos estándares de consumo por
área y de manera global.

DATOS INICIALES
Para realizar una evaluación adecuada del consumo
de energía de una planta, es necesario primero
registrar los datos más importantes tales como:
 Datos generales del consumo de energéticos de la
empresa y su desarrollo sobre los últimos años así
como el perfil de Demanda energética.
 Los contratos y tarifas de suministro de energía
eléctrica.

DATOS INICIALES
El trayecto de la energía por la planta (qué
áreas utilizan petróleo, energía eléctrica,
etc.).
Situación de registro de datos energéticos
en la empresa.
Los Datos Iniciales permitirán conocer los factores influyentes del
consumo de energía por cada sector.

DATOS INICIALES
EJEMPLO DE EVALUACIÓN DE DATOS GLOBALES:
Desarrollo y repartición de los costos de energía y agua de una
empresa industrial durante tres años
0 50000 100000 150000 200000
E. Eléctrica
R 500
Diesel
Agua
1999
1998
1997

CAMPAÑA DE MEDICIONES
Consiste en evaluar datos energéticos actuales
para establecer el grado de relevancia del
estudio. A través de las mediciones se podrá
detectar los problemas energéticos (las cuales
permitirán además seleccionar una Tarifa
Eléctrica adecuada). Debe medirse los siguientes
parámetros:
Potencias Activa y Reactiva
Consumo de Energía
Niveles de Tensión
Armónicos
Presencia de Flickers

EJEMPLO:
Con el Diagrama de Carga se puede establecer el
inicio de la excursión ascendente de la potencia,
así como el tiempo que esta durara, permitiendo
efectuar análisis certeros y confiables como los
casos en el que la Máxima Demanda se presenta
en el periodo de las Horas Punta (si fuera este el
caso, se debe evaluar la posibilidad de trasladar
cargas al periodo de las Horas Fuera de Punta).

El comportamiento de la demanda eléctrica de una planta
industrial durante un día típico presenta su mayor pico en el
período de 8 a.m a 4 p.m. (Fuera de Punta).
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
00:00 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00
HORAS
POTENCIA
(kW
)

MENÚ ENERGÉTICO
El objeto del MENÚ ENERGÉTICO es determinar las
cargas eléctricas más importantes de cada área, así
como el periodo de operación de las mismas.
La determinación de las áreas más importantes
facilitara la detección de áreas ineficientes energé-
ticamente. Esta evaluación consiste en realizar un
“inventario energético” de las cargas eléctricas con
respecto a sus valores nominales de potencia y al
consumo de energía, así como también del periodo de
operación.

ANÁLISIS ABC
Otro instrumento muy útil para determinar las áreas
de mayor importancia es el análisis ABC.
Esta evaluación analiza los consumos anuales (por
ejemplo de energía eléctrica) de los diferentes
sistemas, equipos y máquinas de la planta,
llegándose a determinar gráficamente qué
máquinas tienen la mayor parte del consumo de
energía.

METAS DEL MENÚ
ENERGÉTICO
Identificación de puntos débiles y
potenciales de mejora.
La definición de las áreas a analizarse con
más profundidad.

DETERMINACIÓN DE ÁREAS A
ANALIZARSE EN DETALLE
Luego de las evaluaciones a partir del análisis
global (Obtenidos de los Datos de Inicio, de las
mediciones y del Menú Energético) se definen,
finalmente, las áreas que deben someterse a un
análisis más detallado.
Es imposible analizar cada aparato y cada tubería,
pero los resultados del análisis grueso
generalmente permiten una decisión buena y bien
fundada.

Luego se pasa a un análisis más detallado,
donde se analiza equipos y sistemas singulares
para tener una imagen completa del sistema
energético de la planta.
Los objetivos del análisis detallado son:
 Complementar las informaciones del sistema
energético de la planta.
 Conocer la eficiencia de los sistemas de mayor
importancia energética para la planta.

Descubrir y cuantificar potenciales de mejora en el
sistema energético.
Las evaluaciones de los análisis detallados son
individuales para cada sistema.
Se debe tener en cuenta que esta información final
debe servir a la administración de la empresa para
calcular la incidencia de los costos de los
energéticos sobre el producto final, a fin de
mejorar la eficiencia del producto (y de la energía)
para hacerlos más competitivos.

BENCHMARKING
ENERGÉTICO
Es la comparación de los consumos o costos específicos
con los de otras empresas, así como con los datos
históricos de la propia empresa.
Mediante esta comparación se determinara las
Ineficiencias en las instalaciones y equipos, las cuales
servirán para proponer medidas que conlleven a mejorar
la Eficiencia de éstos al mínimo costo. Así mismo,
permitirá elaborar un programa de mantenimiento
predictivo eficaz.
La comparación se hace a través de números
característicos energéticos denominados INDICADORES
DE EFICIENCIA ENERGÉTICA.

METAS DEL BENCHMARKING
ENERGÉTICO
 Establecer INDICADORES ENERGÉTICOS
 Ampliar conocimientos sobre la eficiencia de la
empresa.
 Ampliar conocimientos sobre soluciones
posibles para optimización energética.
 Reducir barreras para cambios y desarrollo
dentro de la empresa.
 Mejorar la competitividad de la empresa.
 Lograr el nivel del mejor conocido.

INDICADORES ENERGÉTICOS
EJEMPLO:
Consumo de electricidad por toneladas de producto
producido.
Consumo Específico Mensual de Energía
Eléctrica 1999
98.00
0
50
100
150
200
250
300
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
COMPETENCIA
MESES
kWh
/
Tn
harina
PROMEDIO

INDICADORES ENERGÉTICOS
El gráfico anterior muestra el consumo específico
de energía eléctrica mensual por tonelada de
harina producida en una planta de harina prime.
En el gráfico se observa que el promedio de
consumo mensual de la competencia es inferior al
de la empresa analizada, lo cual es un indicativo
de que se pueden obtener nuevas metas.

UNIDADES DE INDICADORES
DE EFICIENCIA ENERGÉTICA
Posibilidades de formar Indicadores de Eficiencia
Energética:
 m² / kWh
 pieza / kWh
 Kg / kWh
 Kg / galones de petróleo
 Toneladas / US $ de energía
 m3 / Tep, etc.

EVALUACIONES DE DATOS
GLOBALES
Desarrollo del indicador “Consumo de energía
eléctrica por producción” durante un año.
Consumo Específico Mensual de Energía
Eléctrica 1999
0
50
100
150
200
250
300
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
MESES
kWh
/
Tn
harina
PROMEDIO
indice

FUNDAMENTOS
BÁSICOS DE
ELECTRICIDAD

CONCEPTOS GENERALES
ENERGÍA.- Se puede concebir como el nivel de
capacidad que tiene un cuerpo para realizar un
trabajo.
Ley Fundamental:
“LA ENERGÍA NO SE CREA NI SE DESTRUYE, SÓLO
SE TRANSFORMA”
Unidades
Sistema Internacional : Joule (J)
Facturación Eléctrica : Kilowatt-hora (kWh)

CONCEPTOS GENERALES
ENERGÍA ELÉCTRICA
CORRIENTE ELÉCTRICA
Es el fenómeno por el cual se produce el
movimiento de cargas eléctricas de un
conductor.
UNIDAD:
Sistema Internacional: AMPERE (A)

CONCEPTOS GENERALES
Tipos de Corriente Eléctrica:
Corriente Continua (CC): Fluye en la misma
dirección y con la misma intensidad.
Corriente Alterna (CA): Fluye primero en una
dirección y luego en sentido inverso en forma
sinusoidal. La velocidad con que se repite un
ciclo se denomina frecuencia.

CONCEPTOS GENERALES
POTENCIA.- Es el trabajo realizado en una
unidad de tiempo (Potencia = Trabajo / tiempo),
es decir, la rapidez para realizar un trabajo.
Unidades
Sistema Internacional: Joule/segundo = Watt (W)
Facturación Eléctrica : Kilowatt-hora / hora = kW
Cuando la corriente alterna lleva energía hacia los componentes de un
circuito, ésta puede utilizarla como Potencia Activa ó Potencia
Reactiva, dando lugar a la Energía Activa o Energía Reactiva.

POTENCIA ACTIVA (P)
Los componentes resistivos de un circuito traducirán
la energía que reciben en calor que se irradia hacia el
exterior, para ser usado, por ejemplo, en el
calentamiento de un proceso.
Estos componentes usan la energía de la fuente en
forma “ACTIVA”, como un consumo, y por ello, la
potencia consumida se denomina POTENCIA
ACTIVA.
Unidades:
Facturación Eléctrica: Kilowatt (kW)

POTENCIA REACTIVA (Q)
Los componentes inductivos usan la energía que
reciben en crear campos magnéticos que reciben y
la devuelven al circuito, de manera que no se toma
energía efectiva de la fuente.
Este consumo se denomina POTENCIA REACTIVA.
La consumen, por ejemplo los motores y los
fluorescentes.
Unidades:
Sistema Internacional: Volt-Ampere Reactivo (VAR).

POTENCIA ACTIVA Y
POTENCIA REACTIVA
La relación entre Potencia Activa y Potencia
Reactiva se visualiza en el siguiente diagrama:
Potencia Potencia
Aparente Reactiva
Ø
Potencia Activa

FACTOR DE POTENCIA
El factor de potencia (FP) o cosØ se define
como la razón de la potencia activa a la potencia
aparente.
Es decir:
FP = Potencia Activa / Potencia Aparente
El FP es una unidad Adimensional.

FACTOR DE POTENCIA
Cuanto menor sea el ángulo Ø, mayor será la
potencia activa obtenida a partir de una potencia
aparente dada.
El factor de potencia de un motor eléctrico está
entre 0,86 y 0,94 para su carga nominal.
El método más usado para incrementar el factor
de potencia se da mediante la Compensación
Reactiva con Condensadores.

RELACIONES IMPORTANTES
Para un sistema trifásico:
Potencia Aparente: S = 1,73*V*I
Potencia Activa : P = 1,73*V*I*cosØ
Potencia Reactiva : Q = 1,73*V*I*senØ
Donde:
V = Tensión entre líneas (Voltio)
I = Corriente de línea (Ampere)

CONCLUSIÓN
LOS PRINCIPALES PARÁMETROS ELÉCTRICOS
NECESARIOS A CONSIDERARSE EN ESTUDIOS
DE EFICIENCIA DE ENERGÍA ELÉCTRICA SON:
La intensidad de corriente.
El tensión o voltaje.
La potencia Activa.
El factor de potencia del sistema (cosØ).
La energía activa.
indice

MEDICIÓN
Proceso de reconocimiento que se
reduce a la comparación, mediante un
experimento físico, de una magnitud
dada con un valor de esa magnitud
elegida como unidad.

OBJETIVO DE LAS
MEDICIONES
Desde el punto de vista de la eficiencia
energética, los objetivos de las mediciones
son:
 Conocer la demanda total a través del diagrama
de carga de la planta.
 Conocer el consumo por áreas específicas
relacionadas con la producción y determinar
las condiciones operativas de los principales
equipos.

METODOS DE MEDICIÓN
Se clasifican en:
 MÉTODO ESTACIONARIO.- Cuando
existen instrumentos de medición
permanentes o fijos.
 MÉTODO MANUAL.- Cuando se utilizan
instrumentos de medición manuales
portátiles.

Antes de diagnosticar es indispensable precisar
qué, cómo, dónde y cuándo medir.
Se debe planificar considerando:
 Qué parámetros deben y pueden medirse.
 La selección de los instrumentos de medición
convenientes.
 Los métodos de medición que pueden utilizarse.

Los requerimientos que deben ser cumplidos
para un correcto planeamiento de la medición
en un diagnóstico son:
 Áreas energéticamente importantes.
 Época más conveniente.
 Condiciones a representar durante la medición.

 Selección de un período de medición
representativo.
 Personal requerido.
 Frecuencia de lectura.
 Formas de registro.
 Condiciones de seguridad.
 Recopilación y organización de información.

INSTRUMENTOS DE
MEDICIÓN
A continuación se presenta una relación de
los principales parámetros y equipos
necesarios a usarse en programas de
eficiencia energética eléctrica:
LA TENSIÓN: Se mide con el voltímetro. Se
conecta en paralelo a los puntos en donde se
desea conocer la diferencia de potencial.

INSTRUMENTOS DE
MEDICIÓN
LA INTENSIDAD DE CORRIENTE :Se mide
con el amperímetro. Se conecta en serie con
el circuito. Para no efectuar desconexiones
se utiliza la pinza amperimétrica.
LA POTENCIA: Se mide con el vatímetro.
Tiene una parte amperimétrica y una parte
voltimétrica. Se conecta como un
amperímetro y voltímetro simultáneamente.

INSTRUMENTOS DE
MEDICIÓN
FACTOR DE POTENCIA: Se mide con el
cosfímetro.
ENERGÍA ACTIVA: Se mide con un contador de
energía activa.
ENERGÍA REACTIVA: Se mide con un contador
de energía reactiva.
MÁXIMA DEMANDA: Se mide con maxímetros.

ANALIZADOR DE REDES
ELÉCTRICAS
Permiten el análisis de sistemas de distribución
industrial trifásica. Son similares a los
vatímetros, con la diferencia que registran las
tres corrientes de línea y las tensiones entre
líneas, efectuando las operaciones matemáticas
para el cálculo de:
Voltajes entre líneas promedio, máximos y
mínimos.
Corrientes de línea promedio, máximas y
mínimas.

ANALIZADOR DE REDES
ELÉCTRICAS
 Potencia activa por fase y total.
 Potencia reactiva por fase y total.
 Factor de potencia por fase y promedio.
 Registro de energía activa y reactiva.
 Frecuencia.

ANALIZADOR DE REDES
ELÉCTRICAS
En resumen, son los equipos más adecuados
para la ejecución de Auditorias Energéticas por
su versatilidad en la medición de las diversas
variables eléctricas.
Además tienen capacidades de registro que
permiten llegar al análisis del consumo de
energía de una planta industrial o edificio
ocurrido en largos periodos de tiempo, ya que
estos equipos permiten almacenar los
parámetros medidos.

CONTRASTE DE MEDIDORES
El contraste de medidores tiene por finalidad
determinar la precisión con que miden los
contadores de energía para lo cual es necesario
que se realicen un conjunto de pruebas que
determinen el estado operativo del medidor.
Para el contraste de contadores de energía, sólo
es necesario hacer que un contador patrón mida
la misma energía que mide el contador bajo
prueba y luego comparar las lecturas de energías
correspondientes.

CONTRASTE DE MEDIDORES
De acuerdo a normas, se acepta como error
admisible un rango de ±2%.
De lo contrario, se procede a la calibración o a la
renovación del medidor.

PROCEDIMIENTO DE
TOMA DE DATOS
1. MEDICIONES EN PARALELO CON LOS
EQUIPOS DE MEDIDA
Se tendrá en cuenta lo siguiente:
 Nivel de tensión.
 Constantes de relación de transformación de
tensión y corriente.
 Tipo de instalación: Trifásica con 3
conductores o trifásica con neutro corrido de 4
conductores.

PROCEDIMIENTO DE
TOMA DE DATOS
 Tipo de variable que se desea medir (kW, kVAR,
kVA, etc).
 Período de integración para determinar la
máxima demanda. En nuestro sistema de
facturación es de 15 minutos.
 Tiempo de registro (mínimo 24 horas).

PROCEDIMIENTO DE
TOMA DE DATOS
2. MEDICIONES EN SUBESTACIONES INTERNAS
MENORES A 600 V
Se tendrá en cuenta lo siguiente:
 Tipo de instalación.
 Número de transformadores en paralelo.
 Capacidad de corriente total conectada a los
transformadores.
 Variable que se desea medir (kW, kVAR, kVA,
etc).

PROCEDIMIENTO DE
TOMA DE DATOS
 Período de integración para determinar la
máxima demanda. En nuestro sistema de
facturación es de 15 minutos.
 Tiempo de registro (mínimo 24 horas).
 El equipo usará el kit de tensión y las
pinzas de corriente de hasta 2000 o 3000
amperios.

91
¡IMPORTANTE!
Se debe recordar que la electricidad es una
forma de transporte de energía muy fácil de
emplear y controlar, pero también muy peligrosa.
Las normas de seguridad deben ser observadas
con cuidado durante la realización de trabajos en
el sistema de distribución eléctrica con el fin de
reducir el peligro de accidentes.
indice

MONITOREO Y
CONTROL DE
ENERGÉTICOS

INTRODUCCIÓN
La empresa es un sistema coordinado de medios humanos y materiales, cuyos objetivos son
producir bienes o servicios para obtener beneficios durante un período de tiempo
determinado. En cualquier tipo de empresa, hay siempre un cierto volumen de energía que
interviene en la producción de bienes y servicios.
Una categoría especial de empresas son aquellas definidas como “Industrias de Energía
Intensiva”. Sin embargo, hoy en día los mayores costos de la energía, hacen de suma
importancia para las empresas nacionales poner atención en este tema.
En tal sentido, la empresa debe organizar su “gestión energética” con una estructura
adecuada para la gestión de la misma, y utilizar técnicas de contabilidad y administración
energética, monitoreo y control de energéticos, motivación del personal, etc.
En el presente tema se desarrollará una técnica gerencial para el control de los costos
energéticos que permite identificar potenciales de ahorro e implementar acciones orientadas
a incrementar la eficiencia global de la empresa, con relativamente bajos costos de inversión.
El monitoreo y control de energéticos debe permitir obtener las máximas ventajas
económica, mediante dos funciones principales :
• El control “in situ” del uso de energía
• El planeamiento del uso eficiente de la energía.
MONITOREO Y CONTROL DE
ENERGÉTICOS

CICLO DEL MONITOREO DE ENERGÉTICOS
 Medición
Registro
Procesamiento
Análisis
 Reporte
Interpretación
Conclusiones
Control.
ENERGÉTICOS

PRINCIPALES ELEMENTOS
• Medir y registrar los principales flujos de energía
por CCE sobre un período especifico de tiempo .
• Relacionar el consumo de energía de cada CCE
con una medida de salida para definir un estándar
de consumo.
• Fijar metas (target) para reducir el consumo.
• Reportar variaciones en el consumo del CCE.
• Tomar acciones correctivas
ENERGÉTICOS

CENTRO DE COSTOS DE ENERGÍA - CCE
Es un área de la planta donde el uso de la energía es
controlado.
Un CCE generalmente corresponde a un centro de
control de costos existente, y puede ser una línea de
producción, una casa de calderas, o un ítem
específico de la planta.
ENERGÉTICOS

CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN CCE
 El potencial de ahorros económicos justifica los costos
de medidores a instalar.
 El consumo de energía puede ser medido.
 Es posible establecer la pertenencia de costos del CCE.
 La producción variable es identificada.
 Los costos del CCE puede integrarse a la estructura de
reportes de la empresa.
ENERGÉTICOS

COLECCIÓN DE DATOS
FRECUENCIA DE LA COLECCIÓN:
• Mensual
• Semanal
• Diario.
• Batch
ENERGÉTICOS

COLECCIÓN DE DATOS
MECANISMOS DE LA COLECCIÓN:
• Colección manual e ingreso manual de datos a
la PC.
• Colección manual usando data logger portátil
con ingreso automático a la PC.
• Monitoreo remoto, con adquisición automática
de datos.
ENERGÉTICOS

INGRESO DE DATOS
• ANÁLISIS DE DATOS
Tipos de Análisis
- Rutinario
- Investigación
Técnicas de Análisis
- Análisis de regresión lineal
- Cusum (variaciones acumuladas)
Análisis Tarifario
ENERGÉTICOS
indice

EFICIENCIA
ENERGETICA EN
SISTEMAS TERMICOS

Eficiencia Energetica en Sistemas
Termicos
• Ahorro de Combustible en Calderas
• Eficiencia en Hornos y Calderas
• Eficiencia en Intercambiadores de Calor
• Eficiencia en Lineas de Aire, Gases y Vapores
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AHORRO DE
COMBUSTIBLES EN
CALDERAS

Introducción
 EL AHORRO DE ENERGIA TERMICA
SE ENFOCA HACIA LA UTILIZACION
MAS EFICIENTE DEL VAPOR COMO
MEDIO DE CALENTAMIENTO Y DEL
AHORRRO COMBUSTIBLE COMO
RECURSO ENERGETICO.

PUNTOS DE EVALUACIÓN
 GENERACION DE VAPOR
 DISTRIBUCION DE VAPOR Y
RETORNO DE CONDENSADOS
 EQUIPOS CONSUMIDORES DE
VAPOR

Aspectos Generales del
Funcionamiento de una Caldera
 Función: Equipo en el que se produce
intercambio térmico entre la llama y los
humos de combustión con el fluido que
posteriormente debe transportar este calor a
los puntos de utilización.
 Tipos: pirotubulares , acuotubulares
 Características: tipo de combustible- tipo
de quemadores,parrillas

OBJETIVOS DEL DISEÑO
 Minimizar las pérdidas a la atmósfera por
radiación,convección y conducción colocando
aislamiento adecuado
 Lograr que los humos se evacuen a la atmósfera a
la menor temperatura posible
 estanqueidad, que no permita la entrada de aire
parásito.

Teoría de la Combustión
Reacciones de combustión calor reacción
(1) C + O2 = CO2 - 7 850 Kcal/kg
(2) H2 + O2 = H2O -34 100 Kcal/kg
(3) C +1/2O2 = CO - 2 220 Kcal/kg
 Como consecuencia de una combustión incompleta del
carbono se obtiene la formación de monóxido de carbono
(CO) , según reacción (3) , que representa una pérdida del
orden del 70 % del poder calorífico, aparte de otros
inconvenientes como el enfriamiento de la llama y
contaminantes.

Caracteristicas de los
combustibles
Combustible Diesel N°2 Residual N°6
Gravedad específica(API) 33,50 15,200
Punto de inflamación(°C) 72,00 105,00
Punto de fluidez(°C) -1,11 15,000
Poder calorífico (kcal/kg) 10 830 10 331
Densidad ( Kg/L) 0,86 0,9200
Temperatura de bombeo(°C) ----- 45,000
Composición del combustible
Cenizas ( % peso ) ------ 0,08
C(%peso) 87,13 86,00
H(%peso) 12,60 11,00
O(%peso) 0,040 1,000
N(%peso) 0,008 0,200
H2O y sedimentos (%peso) 0,005 0,800
S(%peso) 0,220 1,000

Eficiencia de la Combustión y
Balance Térmico
Balance de materia: [ entrada] = [salida]
masa entrante: - masa del combustible
- masa del aire
- masa del agua alimentación
masa saliente . - masa de vapor
- masa de gases chimenea
- masa de las purgas

Balance Térmico: Mediciones
Balance de energía: [entrada ] = [salida]
ENTRADA DE ENERGÍA:
-Combustible ( Hcom = Mcom x ( PCS ) + H rx )
- Aire (Haire = Maire x Cpaire x [Taire - Tref ]
- Humedad del aire ( H haire = M haire x Cp haire x [ T haire - Tref ]
- Agua de alimentación ( H aalim = Maalim x CpH2Ox [ Taalim - Tref]
SALIDA DE ENERGIA
-Gas de chimenea ( H gas = M gas x Cp gas x [ T gas - Tref ]
- Vapor (Hvap)
-Pérdidas por radiación y convección
-Pérdidas por inquemados ( sólidos y gaseosos)
-Calor residual

Tipos de Pérdidas
- Pérdidas por radiación y convección por cesión
de calor de superficie exterior del generador al aire
ambiente. No mayor al 1% de la potencia
- Pérdidas por mala combustión y exceso de aire.
En una combustión sin pérdidas el % CO2 de los
gases de chimenea debe superar el 13% (20 %
exceso de aire ), sin que existan inquemados
gaseosos (CO).

Tipo de Pérdidas
- Pérdidas por purgas de las calderas no debe
superar el 5% del caudal de agua de
alimentación.
- Pérdidas de calor en gases de chimenea, estas
pérdidas vienen determinadas por la temperatura
de los mismos, que deben procurarse sea lo
menor posible. Hay que reducir también en todo
lo posible el caudal de gases, es decir el menor
exceso de aire , compatible con una combustión
completa sin inquemados e impedir la entrad de
aire falso, que enfría los humos y aumenta las
pérdidas a la atmósfera
indice

EFICIENCIA EN
HORNOS
Y
CALDERAS

HORNOS
Elemento térmico de producción, normalmente integrados
a un proceso productivo mayor, cuya función primordial es
el de transformar la carga contenida.
CALDERA
Elemento térmico de apoyo a la producción, cuya función
primordial es la de producir vapor, para transmitir calor a
diferentes etapas del proceso productivo

CLASIFICACIÓN GENERAL
HORNOS
Ciclo de trabajo
 Continuo
 Discontinuo
Temperatura de trabajo
 Baja (<500 °C)
 Media (500<T<1000)
 Alta (T>1000 °C)
CALDERAS
Disposición de fluídos
 Pirotubular
 Acuotubular
Presión de trabajo
 Baja P<20 Kg/cm2
 Media 20<P<64
 Alta P> 64 Kg/cm2

¿QUE
PASA?
INTERIOR
DEL
HORNO
•Calentamiento de la carga
CALOR SENSIBLE
•Cambios de fase: secado, fusión,
evaporación, recristalización.
CALOR LATENTE
•Transformaciones químicas sin
intervensión de los gases de combustión.
CALOR DE REACCIÓN
•Interacciones Físico-Químicas entre
carga y los gases de combustión,
Oxidación, Reducción, Carburación,
Nitruración, etc.

LA ENERGÍA EN LA
INDUSTRIA DE ALIMENTOS
PRINCIPALES
 Calor
 Electricidad
PRODUCTOS ENERGÉTICOS
AUXILIARES
 Vapor
 Aire caliente
 Aire comprimido

FACTORES QUE INTERVIENEN
EN LOS HORNOS
HORNO
Combustible
CARGA
PRODUCTO
Control y regulación
Organización de
producción
Explotación
Control de explotación
Mantenimiento
+ Aire
Gases
calientes
Calor perdido

FACTORES QUE INTERVIENEN
EN LAS CALDERAS
CALDERA
Agua blanda
COMBUSTIBLE
VAPOR
Control y regulación
Organización de
producción
Explotación
Control de explotación
Mantenimiento
Gases
calientes
+ AIRE Purgas
Calor perdido

CÁLCULO DE EFICIENCIA
EN HORNOS
EFICIENCIA DE COMBUSTIÓN
Qc - Qh
Rc =
Qc
EFICIENCIA DEL HORNO
Qu
Qt
Rg =
Qc=m.pci calor de combustión
m: masa de combustible
pci: poder calorífico inferior del
combustible.
Qu : calor útil (de la carga)
Qh : calor de gases de combustión
Qp : calor de pérdidas (no gases).
Qt= Qu + Qh + Qp = Qc + Q otros.

CÁLCULO DE EFICIENCIA
EN CALDERAS
EFICIENCIA DE COMBUSTIÓN
Qc - Qh
Nc =
Qc
EFICIENCIA DE LA CALDERA
Qu
Qc
Ng =
Qc=m.pci calor de combustión
m: masa de combustible
pci: poder calorífico inferior del
combustible.
Qu: calor útil (del vapor)
Qh: calor de gases de combustión
M : masa de agua.
H y h : entalpia de vapor y agua
M (H-h)
m pci
Ng =

EN HORNOS
COMBUSTIÓN
•Optimizar la combustión mediante análisis de gases y
regulandola automáticamente.
•Utilizar combustibles precalentados, y si es posible aire
precalentado.
•Trabajar a una temperatura de llama tan próxima a la
teórica como sea posible.

EN CALDERAS
COMBUSTIÓN
•Optimizar la combustión mediante análisis de gases y
regulandola automáticamente, evitando excesos de aire.
•Utilizar agua y combustibles precalentados. Además, si es
posible aire precalentado.
•Trabajar a una temperatura de petróleo adecuada en el
quemador.
•Mantener en buen estado el quemador, para garantizar buena
pulverización del combustible.

EN HORNOS
PROCESO
•Siempre que sea posible debe pasarse del trabajo discontinuo
al continuo.
•En los procesos discontinuos deben utilizarse hornos de baja
inercia térmica (uso de aislante adecuado), con la finalidad de
reducir las pérdidas energéticas en las paradas.
•Garantizar buena estanqueidad del horno, para evitar
entradas de aire incontroladas.
•Debe trabajarse siempre que sea posible a plena capacidad de
carga.

EN HORNOS
•Evitar una excesiva humedad en los productos a tratar antes
de su introducción al horno.
•Utilizar calores remanentes, para el precalentamiento, de
carga, aire de combustión, etc, o instalar una caldera de
recuperación.
•Programar mantenimiento preventivo para evitar paradas
imprevistas.
•Instalar medidores de combustible, termómetros,
manómetros, etc, necesarios para establecer un control diario
de los parámetros de operación.

EN CALDERAS
PROCESO
•Trabajar siempre con la caldera entre 70 y 80 % de su máxima carga.
•En un grupo de calderas, disponer un adecuado despacho de cargas
manteniendo a los mas eficientes como generador de vapor base.
•Para demandas de vapor muy variado, puede programarse sistemas de
mantenimiento latente de las calderas.
•Programar mantenimiento preventivo para evitar paradas imprevistas.
•Instalar medidores de combustible, termómetros, manómetros, etc,
necesarios para establecer un control diario de los parámetros de
operación.
indice

EFICIENCIA EN
INTERCAMBIADORES
DE CALOR

Elemento térmico de apoyo a la producción, normalmente
integrados a un proceso productivo, cuya función primordial
es el paso de energía calorífica de un fluido a otro a través
de una pared sólida que los separa.
Ejemplos:
Enfriamiento de un fluido de proceso mediante agua.
Concentración de una disolución con vapor.
INTERCAMBIADOR DE
CALOR

Fluido caliente
Fluido caliente
T1
T2
T1>T3
T2
T4
Aire precalentado

CLASIFICACIÓN GENERAL
INTERCAMBIADOR
TUBULAR
 Doble tubo
 Carcaza y tubos
 Placas tubulares
 Tubos en U
 Cabezal flotante
INTERCAMBIADOR
NO TUBULAR
 Placas
 Espiral
 Láminas o celdas
 Bloques de grafito

CÁLCULO DE EFICIENCIA EN
INTERCAMBIADORES
T1 y T2 : Temperaturas entrada
y salida de fluido caliente
T1 > T2
t1 y t2 : Temperaturas de
entrada y salida de fluido frío
t1 < t2
Si el caudal de capacidad calorífica
menor corresponde al fluido
caliente.
T1 - T2
T1 - t1
E =
Si el caudal de capacidad calorífica
menor corresponde a la corriente
fría
t2 - t1
T1 - t1
E =

EFICIENCIA EN
INTERCAMBIADORES
•Una adecuada elección del intercambiador permitirá un
manejo óptimo y con buenos resultados en el proceso
productivo. Para la selección o diseño, considerar además de
las temperaturas y flujos, las características físicas y
químicas de los fluidos a tratar.
•Realizar una inspección exhaustiva durante la construcción
de un intercambiador. Los materiales y soldadura a utilizar
deben cumplir con las especificaciones exigidas.
•Durante el montaje del intercambiador verificar las líneas y
conexiones, paralelismo de las bridas, posibilidad de fugas.

EFICIENCIA EN
INTERCAMBIADORES
•El aislamiento adecuado del intercambiador y sus
conexiones evitara la ganancia o pérdida de calor que puede
afectar al flujo tratado.
•Instalar medidores (termómetros, manómetros), necesarios
para establecer un control diario de los parámetros de
operación.
•Programar adecuadamente los períodos para la limpieza
externa e interna del intercambiador. La acumulación de
capas de ensuciamiento en las superficies de transferencia
origina, incrementa la resistencia al paso del calor en las
paredes internas.
indice

EFICIENCIA EN
LINEAS DE AIRE,
GASES Y VAPORES

LA ENERGIA EN LA
INDUSTRIA DE ALIMENTOS
PRINCIPALES
 Calor
 Electricidad
 Productos Energéticos Auxiliares
 Vapor
 Aire Caliente
 Aire Comprimido

DEFINICIONES
 La industria necesita gran cantidad de energía
mecánica y térmica.
 La energía mecánica se obtiene de la electricidad, y
también del flujo de aire en tuberías. Su aplicación
principal es para accionamientos neumáticos.
 La energía térmica se lleva a los procesos por medio
de fluídos caloportadores en tuberías.

DEFINICIONES
 La energía térmica se lleva a los procesos de
producción, por medio de fluídos caloportadores en
tuberías.
 La absorción o cesión de calor por parte del fluído,
puede ser con cambio de fase o sin cambio de fase.
 La generación y transporte de fluídos auxiliares para el
proceso productivo, tiene un costo.

EFICIENCIA ENERGÉTICA EN
LÍNEAS DE DISTRIBUCIÓN
•La distancia del transporte desde el punto de generación
hasta el usuario, determina el incremento de pérdidas.
•La línea de distribución en el interior de la planta requiere
de una planificación, actualización y control de parámetros
termodinámicos (presión, temperatura y flujo).
•Evitar fugas de fluído por perforaciones en las líneas de
distribución

Para un fluído de 7 kg/cm2 de presión las pérdidas por perforación en
la tubería será:
Diámetro Vapor Aire
orificio comprimido
mm kg/h Ndm3/s
1,5 6 3,25
3,0 25 11,6
4,5 57 29,3
6,0 110 39,0

Evaluación de fugas de vapor por longitud de nube de vapor
formado.
Longitud de nube Vapor
cm kg/h
30 4,5
50 6,5
100 16,5
200 110

•Utilizar buenas prácticas en la instalación de líneas de
distribución en el interior de la planta.
•Colocar los accesorios necesarios a lo largo de la línea de
distribución, a fin de mantener las características físicas y
térmicas del fluído transportado (purgadores, filtros,
válvulas de regulación, etc)

•Aislar convenientemente las tuberías que transporten
fluídos térmicos (vapor, aceite térmico, condensado,
líquido refrigerante).
•En lo posible recuperar fluídos remanentes de menor
efecto térmico (condensado, vapor flashing, recomprensión
de vapor).
•Analizar la posibilidad de reducir presión en la línea de
aire comprimido, sin alterar la normal operación de los
consumidores.
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