D I P L O M A D O

Eficiencia energéticay energías limpias

Programa OPEN - Cámara de Comercio de Bogotá

Javier Rosero García, PhD

Departamento de Ingeniería Electrica y ElectronicaUniversidad Nacional de Colombia

Edif. 453 - 208 Cra 30 No 45-03 Bogotá, D.C.T. +57 1 316 5000 ext 14085 e-mail: jaroserog@unal.edu.co

Aspectos de Procesos de Sistema Eléctrico Industrial

2

Grupo de Investigaciones del Sector Energético ColombianoGRISEC Integrantes

� Omar Prias, MsC

� Francisco Amortegui, MsC

� Sandra Téllez, MSc (c)

� Paula Catalina Acuña, MSc (c)

� Alejandra Corredor, MsC

� Javier Rosero Garcia, PhD

� Gestión de energía integral

� Fuentes renovables de energía y uso de energía

� Desarrollo tecnológico, innovación y prospectiva

3

Contenido

� Introducción

� Aspectos de Proceso

� Sistema Eléctrico Industrial

� Sistema Gestión Energético

� Conclusiones

5

Introducción - Sistema IntegradoPOLÍTICA

ENERGÉTICA

PLANEAMIENTO

IMPLEMENTACION

Y OPERACION

CHEQUEO

ACCIONES

PREVENTIVAS Y

CORRECTIVAS

SUPERVISION Y

MEDIDA

AUDITORIAS

INTERNAS

REVISION DE LA

GERENCIA

PLAN

ACCIÓN

Misión, Visión, Valores

RetosEstratégicos

Objetivos

Programas Proyectos

Indicador

Meta

ObjetivoProceso

Actividad

Indicador

Meta

RESULTADOS REALIMENTACIÓN

Recursos & Costos

PLAN ESTRATÉGICO

PLAN

OPERATIVO

Indicador

Acciones Correctivas

6

ISO 50001• Transformación de proceso

• Nuevas tecnologías

• GestiónEnergética

Introducción - Sistema Integrado

PRODUCCION

COSTOS ($)Inversión

Mantenimiento

ISO 14001 •Sostenibilidad• Buenas Prácticas

• Uso racional del recurso

• Manejo y procedimiento

ISO 9001 • Procedimiento• Medición• Auditoría• Plan de mejora

AC/DC Posiciónωτ

MResponsabilidad civil, seguridad Industrial y ambiental

7

Aspectos de ProcesosPerspectiva de uso de energía

� Manejo de energía

tiende a tener más

componente técnico

que Gestión

� La gestión de energía

comienza con la

capacitación y

motivación de las

personas

� Los cambios en eficiencia y desempeño ambiental

� Impactar significativamente en el costo de producción

Gestión

Operación y Mantenimiento

Diseño & Construcción

Teoría y Fundamentos

Educación

Investigación y Desarrollo

Lideres Avance

s

INDUSTRIA

ACADEMIA

Menos Detalle

Más Concepto

Menos concepto

MásDetalle

8

Aspectos de ProcesosServicios de Energía

� Proporcionan Energía para conversión de materias primas en productos

Servicios públicos de energía

� Vapor, calor, aire comprimido, agua refrigerada, fluidos y gases calientes,

compresores, ventiladores, bombas, bandas transportadora, etc.

Sistemas de energía es columna vertebral del proceso

� Industria química, refino de petróleo, hierro y acero y pulpa y papel,

� Energía es determinante en rentabilidad y competitividad

9

Aspectos de ProcesosSistema energético industrial

PERSONASLIMPIEZA,MANTENIMIENTO,OPERACIÓN,

PLANIFICACIÓN DE PROCESOS PRODUCTIVOS

LIMITES DECONTROL

PROCESOS DE

PRODUCCIÓN

Productos FinalesUTILITIES

Energía in

Materia Prima

RECICLAJE

Impactos Ambientales-Emisiones -Descargas

Reglamentación Ambiental

ENFRIAMIENTO

AGUA

ELECTRICIDAD

AIRE COMPRIMIDO

CALEFACCIÓN

VAPOR

Distribución Medición

Monitoria y ControlGestión Energética y

Ambiental

Lado de la Oferta

Lado deDemanda

ResponsabilidadsocialSeguridad y SaludOcupacional

10

Aspectos de ProcesosRelación Energía - Producción

� Consumo de energía en industria es la tercera parte del total de

energía consumida

� Incremento de costos

� Necesidad de cuantificar energía

Mejora manejo de energía

� Medición

� Seguimiento y control

PROCESO DE PRODUCCIÓN

Materia Prima M

Vapor Compresor de Aire

Agua IndustrialAgua CalienteAire Caliente

HVACetc.

UTILIDADES

ENTRADA DE ENERGIAElectricidadCombustibles Agua Etc.

M = MEDICIÓN

PRODUCTOSM

IMPACTOMEDIO

AMBIENTAL

M

MM M M M M M

11

Aspectos de ProcesosCostos Operacionales

Producción

Actualización Tecnología

Mantenimiento Preventivo

Control y Supervisión

Entrenamiento

Y Motivación

12

Contenido

� Sistema Eléctrico Industrial

13

Análisis de Sistema Eléctrico IndustrialProceso y flujo de energía

LavadoPeces pequeño

Peces largos Cultivo de

Vientre

Lavado

Cocido

Refrigeración

Despelleja miento, Deshuesa miento, drenaje de la sangre

Sellado

Cortado, Fresado y embolsa miento

Cortado y Conserva

Autoclave

Limpieza

Etiquetado y embalaje

Materia Prima:Atún

Producto FinalAguas residuales

Tratamiento de aguas

residuales

Gestión y deposito de residuos

Residuos sólidos

Vapor, 8 barg

Agua Industrial

Refrigeración por agua,

34 °C

Aire comprimido, 7 Barg

Electricidad, 3x380

Enfriamiento

Alimentación22kV

Fuel OIL

(HFO)

Fuel OILpesado (HFO)

Caldera

C.TAire

Contaminado

Pozo

Torre de enfriamiento

Aire Comprimido

TRANSFORMADOR120KVA

SUMINISTRO DE ENERGIA

IMPACTOAMBIENTAL

GESTION DE DESECHOS

Contorno de la fabrica

14

Análisis de Sistema Eléctrico IndustrialEnfoque sistemático inter acción de factores

� Factores principales que influyen en la

eficiencia energética

Concepto clásico de Empresa: Centrada

� Aspectos de oferta y consumo de

energía

� Aspectos humanos relacionados

con operación y mantenimiento

Producción

Servicios públicos –energía eléctrica

Personal -motivación

Tecnología

15

Análisis de Sistema Eléctrico IndustrialEnfoque interacción de factores

� Eficacia de generación de energía y distribución

� Integración de proceso de producción – necesidades energéticas

MaquinaMétodo de operación Material

Gestión Personas Medio Ambiente

Causas

16

Proceso de ProducciónIntegración Energética

� Técnicas de gestión

� Personas

� Energía

� Tecnología

� Uso rentable de

recursos

AUTOCLAVE ENFRIAMIENTO

M

M

M

MM

M

M Mediciones Locales críticas

Supervisor

Responsable de

administrarenergía eléctrica

Energía y ambienteIndicadores de desempeño=___?

Objetivos=___?

17

Sistema Eléctrico IndustrialRequerimientos de equipo

� Alta eficiencia

� Pequeño volumen

� Continuidad y calidad en la

prestación del servicio

� Cumplimiento de normas de

Calidad y Ambientales

� Compatibilidad electromagnética

(EMC)

� Rentabilidad

� Calidad y Seguridad Eléctrica

Sensibilidad

� Fallos de equipo

� Tiempos de parada

18

Sistema Eléctrico IndustrialAnálisis operacional

� Eficiencia

� Pedidas totales

� Potencia Activa

� Potencia reactiva

� FP

� Potencia no Activa

� Demanda Pico

� Factor de carga

� Ciclo de vida

� Nuevas tecnologías

FaultDetection

Emergency Actuaction

Supervision

Subsystem

Power System

PowerConverter

PositionController

SpeedController

TorqueController

ResolverSignal LVDT

Signal

Motion Subsystem

DC BrushlessMotor

RollerScrew

19

Sistema Eléctrico IndustrialCalidad de energía

Perturbaciones – Transitorios

� Sobre voltajes y bajo voltaje

� Dips & Swell

� Interrupciones cortas

� Flickers

� Desbalance de tensión

� Derivación de frecuencia

20

Componentes de Sistema Eléctrico IndustrialPérdidas

0,0% 10,0% 20,0% 30,0% 40,0%

Transformador

Cables

Motor .8 -8 kW

Motor 8 -150 kW

Motor 150 -1100 kW

Motor >1100 kW

0,4%

1,0%

14,0%

6,0%

4,0%

2,3%

1,9%

4,0%

35,0%

12,0%

7,0%

4,5%

% de Pérdidas

21

Gestión del ciclo de vidaPerdidas de equipos

Motor Eléctrico

22

Componentes de Sistema Eléctrico IndustrialEficiencia de Motor Eléctrico

� Eficiencia de Motor

� Control de velocidad de motor

� Tamaño apropiado

� Calidad de alimentación

� Perdidas de distribución

y transmisión

� Mantenimiento

� Uso final - Eficiencia mecánica

� Bombas, ventiladores

� Compresores, aire acondicionado

23

Contenido

� Sistema Gestión Energético

24

Sistema de Gestión Energético IndustrialTransformación: Cooperación de todos actores

Dificultades de gestión:

� Falta de motivación - sensibilización de energía y potencial de mejora

del rendimiento

� Inadecuada organización - Sector de energía y medio ambiente

� Falta de conocimiento

� Dónde, cómo y por qué la energía se consume e impactos

ambientales

� Falta de personal experimentado

� Limitados recursos (económicos, de personal, conocimientos técnicos,

equipos)

25

Sistema de Gestión Energético IndustrialTransformación: Actitud

� Enfoque gradual de cambio en energía

Gestión Energética por fases

� Preparación y planificación

� Aplicación

� Operación

� Aprendizaje

� Continuidad y

Comunicación

PREPARACIÓN Y IMPLEMENTACIÓN OPERACIÓN APRENDIZAJE PLANIFICACIÓN

26

Sistema de Gestión Energético Industrial

PREPARACIÓN Y IMPLEMENTACIÓN OPERACIÓN APRENDIZAJE PLANIFICACIÓN

E N T R ADA S

PROCESO

S A LIDA S

FASE 1

•Objetivos•Fases•Barreras & Riesgos

•Tiempo Requerido

FASE 2

•Capacitación• Instrumentación• Procedimiento• Software

FASE 3

•Objetivos•Medición deRendimiento

FASE 4

•MejoraOperacional Continua

•Políticas de Medio Ambiente y Energía

• Organización•Responsabilidad•Presupuesto• Plan de Acción

• Conciencia• Motivación• Compromiso• Rendimiento de SGIE

•Monitoreo•Interpretación•Presentación de Informes

•Acciones Correctivas

•Practicas de Mejores Operaciones

•Conocimiento de Captura

LIDERAZGO Y COMUNICACIÓN

27

Implementación: Sistema de Gestión EnergéticoRelevancia máxima

� El compromiso visible y apoyo de alta

dirección

� Rendición de cuentas: Operativo + Táctico

+ Estratégico

� Capacitación y motivación del personal

� Medición y seguimiento de instrumentación

� Establecer canales de información y

comunicación

� Cultura de práctica de mejora continua

Plan Estratégico

Plan Táctico

Plan Operativo

28

Sistema de Gestión EnergéticoMedir, supervisar e informar

TC

P/I

P

Mediciones de índices

WEB

-Construcciónautomatizadaen HVAC

-Regulación deiluminación

Reporte Almacenamiento

-Monitoreo decalidad

-Presentación eInterpretaciónde datos

Sistema de Vapor

Sistema eléctrico

Aire comprimido

Cogeneración Sistema de Refrigeración

Utilidades

Contadores de energía

TC

P/I

P

29

Sistema de Gestión EnergéticoIndicadores de mejora: Producción - Utilidad

M

EFICIENCIA ENERGETICA EN UTILIDADESEFICIENCIA

ENERGETICA EN PRODUCCION

EFICIENCIA ENEL USO DELA MATERIAPRIMA

EFICIENCIA AMBIENTAL

Impacto ambiental

Proceso deProducción ProductoMateria Prima

MMMM

Sistemas de energía

M

Emisiones Descargas

Entrada Salida

M = Mediciones

Impacto energético y ambiental

M Utilidad M

EmisionesDescargas

30

Proceso de Implementación: Gestión EnergéticaFases: Preparación y Planeación

� Declarar una política energética y ambiental

� Identificación requisitos relacionados de trabajo

� Operación + Acciones + Estrategias

� Preparación de programas de formación adecuado

� Determinación de objetivos y responsables

� Presentación de informes

� Establecer Canales de comunicación

� Campaña de sensibilización interna

� Definición de sistema de medición del desempeño

� Desarrollo de plan de acción acordado

31

Proceso de Implementación: Gestión EnergéticaFases: Plan de Implementación

� Integración eficiente y

eficaz en las

actividades de

organización

� Aceptación y apoyo

total por responsables

� Plan de acción de

ejecución de

actividades

32

Proceso de Implementación: Gestión EnergéticaFases: Plan de Implementación

Iniciar programas de concientización y formación

� Sensibilización y Motivación

� Capacitación

Instalación de Sistema de Medición del Desempeño

� Análisis

� Interpretación

� Creación de conocimiento

� Aprendizaje

� Comunicación de resultados y lecciones aprendidas

Definición de metas

33

Proceso de Implementación: Gestión EnergéticaFases: Operación

� Rutina de medición y análisis

� Relación de causa consecuente entre

Datos de rendimiento y operación

� Conocimiento de relación

Producción - Uso de energía

� Retroalimentación - alta dirección

� Motivación de personal

Registro

Monitoreo

AnálisisAcciones correctivas

Reportar y comunicar

34

Proceso de Implementación: Gestión EnergéticaMejora de Fase: Operación

� Empresas con datos amplios -- como usarlo?

� Recursos humanos, finanzas, producción y datos técnicos.

Interpretación de información :

� Revisión de evento de funcionamiento con rendimiento deficiente

� Reconstrucción del suceso

� Acuerdo sobre medidas correctivas e implementación

� Verificadas y confirmación de la mejora del rendimiento

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Proceso de Implementación: Gestión EnergéticaFase: Operación – Principales actores

� Mejoramiento en operación eficiente

Costo

• Costo unitario de producto

Tiempo de productividad

• Tiempo para producir un producto

Material de la producción

• Entrada de materias primas

Calidad

• Rechazo o reproceso en relación de artículos aceptables

Reducción de desecho o reproceso:

Reducir tiempo de ciclo

Reducir tiempo de planificación

Aumento de productividad

Optimizar la frecuencia de pedido de producto

Optimizar la frecuencia de cambio de producto

36

Proceso de Implementación: Gestión EnergéticaFase: Aprendizaje

� Conocimiento es la única fuente de ventaja competitiva sostenible

� Estimular procesos productivos

� Buscar, compartir y refinar experiencia práctica

� Mejora continua del rendimiento

Aprendizaje

� Análisis, toma de decisión y habilidades de comunicación

37

Proceso de Implementación: Gestión EnergéticaFase: Ciclo de Aprendizaje

� Casos de éxitos

� Lecciones aprendidas – discusión

� Acciones correctivas confirmadas

� Nuevos conocimientos

� Establecer directrices de buenas

prácticas operacionales

Enfoque Cualitativo

Hacer preguntas?

Analizar causas y consecuencias

de eventos

Interpretación de los

patrones de datos

Conocimiento

Documentación

Difusión

Integración en práctica diaria

38

Proceso de Implementación: Gestión EnergéticaFase: Aprendizaje a través de las personas

� Rendimiento energético es el rendimiento de las personas

� Procesos operados ó supervisados por personas

� Rendimiento de proceso es un indicador directo de actuación de

las personas

� Sistema de gestión de energía centrado en las personas

� Proporciona una técnica eficaz para la evaluación del desempeño

de personal

39

Proceso de Implementación: Gestión EnergéticaFase: Continuidad y Comunicación

Evolución a partir de proceso de cambio de la rutina diaria

� Resultados del proceso

Criterios de éxito

� Reducción de costos

� Calidad de los productos

� Mejores condiciones de trabajo

Optimización de manejo de

energía

Reducción del consumo de recursos

Aumento de eficiencia operativa

Ahorro de costos

Visibles Tangibles Comprensibles

40

Integración: Gestión Energética–Gestión EmpresaHerramienta potente, económica y eficaz

Vinculación de gestión energética

� Productividad, calidad, costos de

control

� Aspectos multifuncionales de

compañía – competitividad

� Comunicación: eco-eficiencia y costo.

� Motivación como sinergias y nuevas

reducciones de costes

� Eficiencia energética como indicador

de calidad de gestión del rendimiento

corporativo y de negocio

Medición, validación y verificación de las mejoras de

eficiencia energética

Control cuantitativo coherente, transparente y creíble

Identificación y gestión de pasivos relacionados con

ineficiencia y riesgos

Aplicación de eficiencia energética y proyectos de

mejora

Seguimiento de resultados

41

Integración: Gestión Energética–Gestión EmpresaRelación de medición - Gestión

Actividades Operativas

Gestión de rendimiento

Cumplimiento externo y requerimientos

IPPC

EMAS

GRIMejoras

continuas del rendimiento

Monitoreo del desempeño energético y ambiental

Objetivos en rendimiento

Indicadores de

rendimiento

Energía y gestión

ambiental (EEM)

Calidad de las

medidas

Proceso(Tarea o Actividad)

M

MMMM

SGIE

ISODato

Informe de resultados

Informe de resultados

Informe de resultados

Informe de resultados

Informe de resultados

• IPPC (Integrated Pollution Prevention Control) , EMAS (Eco-Management and Audit

Scheme), GRI (Global Reporting Initiative)

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Integración: Gestión Energética–Gestión EmpresaISO 9001, 14000, 18000, 50001

Energía

Material

Productos

DATODATO

Sistema de gestión de Calidad y ambiental

ECC ECC ECC ECC ECC ECC ECC ECC ECC ECC

ECC ECC ECC ECC ECC ECC ECC ECC ECC ECC

MMMM

Sistema de gestión energética

MMM M

Consumidores

Medición de la eficiencia energética

Medición de la Calidad y eficiencia ambiental

Responsabilidad Social – civil, seguridad industrial y mercados globalizados

43

Conclusiones

� En los proceso productivo se pueden integran las herramientas de

operación de proceso, administración de negocio, sistema de

calidad y medio ambiente y gestión energética para mejoràr la

productividad final.

� El actor mas relevante dentro de los procesos de gestión es la

motivación de las personas

� La integración gradual de los sistemas de gestión mejoran la

productividad del proceso y las condiciones laborales de las

personas

� La medición de la variables del proceso de producción nos permite

analizar el proceso y tomar decisiones estratégicas para la empresa

44

Conclusiones

� El sistema de gestión integral de energía esta basado en:

� Políticas gerenciales

� Políticas de mejora continúa

� Implementación de buenas prácticas organizacionales y

técnicas

� Medición de resultados y seguimiento

� Canales adecuados de comunicación

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D I P L O M A D O

Eficiencia energéticay energías limpias

Programa OPEN - Cámara de Comercio de Bogotá