ELEMENTOS BÁSICOSDE UN DIAGNÓSTICOENERGÉTICO ORIENTADOA LA APLICACIÓNDE UN PROGRAMADE AHORRO DE ENERGÍA

ADMINISTRACIÓNDE LA ENERGÍA

El proceso de administración de losrecursos energéticos, consiste en laaplicación de diversas técnicas quepermitan alcanzar la máxima eficiencia enel uso de los energéticos utilizados, enuna planta industrial.

Para ello, se debe seguir una serie deetapas:

• DiagnósticosSe refiere al análisis histórico delconsumo de energía relacionado con losniveles de producción y al análisis de lascondiciones de diseño y operación de losequipos, a las características de losprocesos y tecnologías utilizadas.

Con base en este estudio, se fijarán losobjetivos y metas a seguir en función delos potenciales de ahorro descubiertos yse investigarán las diversas alternativaspara alcanzarlos.

• PlaneaciónConsiste en elegir la alternativa concretade acción a seguir, las políticas en materiade energía, el tiempo de ejecución, ellogro de objetivos y, por último, sedetermina el monto de recursosfinancieros para la aplicación delPrograma.

• OrganizaciónEn esta etapa se define la estructura quepermita instrumentar el programaestablecido.

Aquí es necesario especificar lasfunciones, jerarquías y obligaciones detodos los grupos e individuos que

participen en el Programa de Ahorro deEnergía.

• IntegraciónConsiste en elegir a la persona o gruposde personas que van a ser losresponsables de la ejecución delPrograma; así como la adquisición de lainstrumentación y el equipo necesariopara realizar el diagnóstico y monitorearlos avances del Programa.

• DirecciónConsiste en delegar la autoridad necesariaal responsable del Programa y especificarsu tramo de control y coordinación. Asímismo, se deben definir los mecanismosde supervisión y los medios decomunicación como componentesesenciales del Programa.

• ControlEn esta etapa se establecen normas deconsumo de energía, de mantenimiento yde operación, así como el método quepermita dar seguimiento permanente alPrograma. Todo ello, mediante monitoreoa través de un sistema integral deinformación energética y listas deverificación de la aplicación.

EL DIAGNÓSTICOENERGÉTICO

DefiniciónEs la aplicación de un conjunto detécnicas que permite determinar el gradode eficiencia con la que es utilizada laenergía. Consiste en el estudio de todaslas formas y fuentes de energía , pormedio de un análisis crítico en unainstalación consumidora de energía, paraasí, establecer el punto de partida para laimplementación y control de un Programade Ahorro de Energía, ya que se

determina dónde y cómoes utilizada la misma,además de especificar

cuanta es desperdiciada.

Objetivos• Establecer metas de ahorro de

energía.• Diseñar y aplicar un sistema integral

para el ahorro de energía.• Evaluar técnica y económicamente las

medidas de conservación y ahorro deenergía.

• Disminuir el consumo de energía, sinafectar los niveles de producción.

ActividadesPara determinar la eficiencia con la que esutilizada la energía, se requiere realizardiversas actividades, entre las que sepueden mencionar:• Medir los distintos flujos energéticos.• Registrar las condiciones de

operación de equipos, instalaciones yprocesos.

• Efectuar balances de materia yenergía.

• Calcular índices energéticos o deproductividad, energéticos reales, yactualizar los de diseño.

• Determinar potenciales de ahorro.• Darle seguimiento al Programa

mediante la aplicación de listas deverificación de oportunidades deconservación y ahorro de energía.

La inclusión de los balances tiene comofinalidad contar con un métodosistemático y oportuno de detección depérdidas y desperdicios de energía.

A) ASPECTOS A DIAGNOSTICAR

Operativo• Inventario de equipo consumidor de

energía.• Inventario de equipo generador de

energía.• Detección y evaluación de fugas y

desperdicios.• Análisis del tipo y frecuencia del

mantenimiento.• Inventario de instrumentación.• Posibilidades de sustitución de

equipos

Económico• Precios actuales y posibles cambios

de los precios de los energéticos.• Costos energéticos y su impacto en

costos totales.• Estimación económica de

desperdicios.• Consumos específicos de energía.• Elasticidad producto del consumo de

energía.• Evaluación económica de medidas da

ahorro.• Relación beneficio-costo de medidas

para eliminar desperdicios.• Precio de energía eléctrica comprada

($/kW.h).

Energéticos• Formas y fuentes de energía

utilizadas.• Posibilidades de sustitución de

energéticos.• Volúmenes consumidos.• Estructura del consumo.• Balance en materia y energía.• Diagramas unifilares.• Posibilidad de autogeneración y

cogeneración.

DIAGNÓSTICOS DE PRIMER GRADO

Mediante los diagnósticos energéticos deprimer grado se detectan medidas de ahorrocuya aplicación es inmediata y coninversiones marginales. Consiste en lainspección visual del estado de conservaciónde las instalaciones, en el análisis de losregistros de operación y mantenimiento querutinariamente se llevan en cada instalación;así como, el análisis de informaciónestadística de consumos y pagos porconcepto de energía eléctrica ycombustibles.Al realizar este tipo de diagnóstico se deben

considerar los detalles detectadosvisualmente y que se consideren comodesperdicios de energía, tales como faltade aislamiento o purgas; asimismo sedeben detectar y cuantificar los costos yposibles ahorros producto de laadministración de la demanda de energíaeléctrica y corrección del factor depotencia. Cabe recalcar que en este tipode estudios no se pretende efectuar unanálisis exhaustivo del uso e la energía,sino precisar medidas de aplicacióninmediata.

Político• Tarifas eléctricas.• Políticas de precios de los

energéticos.• Políticas de comercialización de

energéticos.• Programa nacional de energéticos• Legislación en materia de

autogeneración y cogeneración.

B) INFORMACIÓN REQUERIDA PARAEL DIAGNÓSTICO

Operativa• Manuales de operación de equipos

consumidores de energía.• Manuales de operación de equipos

generadores de energía.• Reportes periódicos de

mantenimiento.

Energética• Balances de materia y energía.

• Serie de consumo histórico deenergía.

• Información sobre fuentes alternas deenergía.

• Planos unifilares actualizados.

Economía• Serie estadística de producción.• Serie estadística de ventas.• Costos de producción.

Política• Catálago de precio de productos

elaborados por PEMEX.• Tarifas eléctricas.• Normalización del consumo de

electricidad.• Relación reservas-producción de

hidrocarburos.• Disposición de fuentes energéticas no

provenientes de los hidrocarburos.

DIAGNÓSTICOS DE SEGUNDO GRADO

Comprende la evaluación de la eficienciaenergética en áreas y equipos intensivos ensu uso, como son los motores eléctricos ylos equipos que éstos accionan, “así” comoaquellos para comprensión y bombeo, losque integran el área de servicios auxiliaresentre otros. La aplicación de este tipo dediagnósticos requiere de un análisisdetallado de los registros históricos de lascondiciones de operación de los equipos, loque incluye la información sobre volúmenesmanejados o procesados y consumosespecíficos de energía. La informaciónobtenida directamente en campo se comparacon la de diseño, con objeto de obtener lasvariaciones de eficiencia.El primer paso, es detectar las desviacionesentre las condiciones de operación actualescon las del diseño, para así, jerarquizar elorden de análisis de

cada equipo proceso. El paso siguientees conocer el flujo de energía, servicio oproducto perdido por el equipo enestudios.Los balances de materia y energía, losplanos unifilares, actualizados, así comola disposición de los índices energéticosreales y de diseño complementan eldiagnóstico, ya que permiten establecerclaramente la distribución de la energíaen las instalaciones, las pérdidas ydesperdicios globales y así determinar laeficiencia con la que es utilizada laenergía.Finalmente, se debe evaluar, desde elpunto de vista económico, las medidasque se recomienden llevar a cabo,tomando en consideración que se debenpagar con los ahorros que se tengan y enningún momento deben poner en riesgola liquidez de la empresa.

DIAGNÓSTICOS DE TERCER GRADO

Consiste en un análisis exhaustivo de lascondiciones de operación y las bases dediseño de una instalación, mediante el usode equipo especializado de medición ycontrol. Debe realizarse con la participaciónde especialistas de cada área, auxiliados porel personal de ingeniería.En estos diagnósticos, es común el uso detécnicas de simulación de procesos, con lafinalidad de estudiar diferentes esquemas deinterrelación de equipos y procesos. Ademásde que facilitan la evaluación de los efectosde cambio de condiciones de operación ymodificaciones del consumo específico deenergía, por lo que se requiere

información completa de los flujos demateriales, combustibles, energíaeléctrica, así como de las variables depresión, temperatura y las propiedadesde las diferentes sustancias o corrientes.Las recomendaciones derivadas de estosdiagnósticos generalmente son deaplicación a mediano plazo e implicanmodificaciones a los equipos, procesos eincluso de las tecnologías utilizadas.Además, debido a que las inversiones deestos diagnósticos son altas, laevaluación económica debe ser rigurosa,en cuanto al período de recuperación dela inversión.

INSTRUMENTOS PARALAS MEDICIONES DECAMPO

Algunos de los instrumentos portátilesrequeridos para la realización de diagnósticosenergéticos de segundo y tercer grado, son lossiguientes:

1) Medidores de velocidad de flujo entuberías y equipo.

2) Radiómetros ópticos

3) Pirómetro digital

4) Kilowatthorímetro

5) Factoripotenciómetro

6) Analizadores de redes

7) Tacómetros

8) Medidores de velocidad de aire

9) Termómetros

10) Luxómetros

A) AREAS DE APLICACIÓN

Área industrial

• Calderas y hornos

• Motores y bombas• Sistemas eléctricos• Turbinas• Compresores• Sistemas de refrigeración

Área de oficinas

• Iluminación• Acondicionamiento ambiental• Aparatos eléctricos

Vehículos automotrices

• Operación• Mantenimiento

B) EVALUACIÓN ECONÓMICA DEMEDIDAS

Relación beneficio-costo

• Costos involucrados en las medidasaplicadas.

• Balance económico de los ahorroslogrados.

Método de evaluación económica

• Período de recuperación• Rentabilidad media• Valor presente• Tasa interna de rentabilidad• Análisis de sensibilidad

EJEMPLO DE UN BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA

BALANCES EN LA REFINACIÓN DE ACEITE (1)

BALANCE DEMATERIA

ENTRADAM.L.BS.

SALIDAM.L.BS.

Aceite crudo 20 000 Aceite refinado 19 000Sosa Caústica 500 “Borras” 1 500

Agua 4 000 Agua de lavado 4 000Vapor 2 000 Vapor flash 340

Calentamiento Condensado 1 660Vapor del “vacío” 175 Vapor a la atmósfera 175

TOTAL 26 675 26 675

BALANCEENERGETICO

ENTRADAMM BTU

SALIDAM BTU

Aceite refinado 1 380Aceite crudo 300 “Borras” 74

Vapor de calentamiento 2 327 Agua de lavado 391Vacío 204 Vapor flash 379

Condensado 233Vapor a la Atmósfera 204

Pérdidas porconvección

170

TOTAL 2 831 2 831

1/ Producción base: 20,000 M lbs. de aceite crudo.

ORGANIZACIÓN DEL PROGRAMA

Uno de los aspectos que se deben solucionarinicialmente es el de elegir el tipo deorganización que permita la incorporación dela administración de la energía en la empresa,ya sea con la creación de un área específicade trabajo, mediante la formación de uncomité o a través de la contratación de ungrupo staff.

A) CONTRATAR A UN GRUPOASESOR EN AHORRO DEENERGÍA

• Diseña programas integrales deconservación y ahorro de energía.

• Realiza auditorías energética.• Sugiere medidas de conservación y

ahorro de energía.• Imparte capacitación.

STAFFAhorro Departamento de Producciónde energía

Director de Planta Departamento de Mantenimiento

Departamento de Fuerza

Algunas de las principales ventajas, son lassiguientes:

• No requiere un cambio en la estructura dela empresa.

• Los análisis son más objetivos.• Al ser un grupo externo se puede acordar

pagarles por sus servicios en función ycomo proporción de los ahorros logrados.

• Se cuenta con un grupo de especialistaslo cual de alguna manera garantiza eléxito del programa.

Por su parte, las principales desventajas son:

• Es difícil deslindar responsabilidades encaso de no cumplir con los objetivos.

• En ocasiones es difícil obtener suficienteapoyo de las áreas involucradas.

B) FORMAR COMITES DE AHORRODE ENERGÍA

• Están formados por personal de todas lasáreas involucradas en el programa.

• Puede ser temporal o permanente.• De acuerdo a sus funciones puede ser

consultivo, decisorio o ejecutivo.• Sus funciones son las de promover, asistir

técnicamente, seguir, controlar ycomunicar todo lo referente al programaenergético.

Comité de Conservación y Ahorrode Energía.

Departamento de Producción

Director de PlantaDepartamento de Mantenimiento

Departamento de Fuerza

Las ventajas más importantes son lassiguientes:

• Se involucra a las áreas másrepresentativas en la instrumentación yejecución del programa.

•

• Se cuenta con un apoyo directo de lasáreas que manejan energía o procuran elmejor uso de la misma.

• Se facilita la comunicación.• Se agiliza la aplicación del programa.

En cuanto a las desventajasse pueden mencionar lassiguientes:

• Se dificulta el establecimiento deresponsabilidades, en caso de nocumplirse con los objetivos del programa.

• No se cuenta con un especialista enenergía que pueda resolver problemas noprevistos.

• La actitud de los responsables de área queintegran el comité no es totalmente

positiva, ya que se amplían sus funcionesy responsabilidades.

• La respuesta ante situaciones no previstases muy lenta.

C) NOMBRAR A UNADMINISTRADOR DE ENERGÍA

• Coordina la aplicación del programa.• Funge como enlace entre los niveles

ejecutivos y los operativos.• Es responsable de la aplicación de

medidas y del logro de metas.

Especialista de Proyecto Mecánico

Especialista Técnico

Departamento de Especialista CombustibleAhorro de Energía

Especialista Eléctrico

Especialista Proyectos Especiales y Motivación

Departamento de Especialista de la RamaMantenimiento

Representante de Ahorro de EnergíaDirector dePlanta

Departamento de Especialista de la RamaProducción

Representante de Ahorro de Energía

Departamento de Especialista de la RamaFuerza

Representante de Ahorro de Energía

La integración del administrador deenergía presenta las ventajas siguientes:

• Quedan perfectamente definidaslas funciones y responsabilidadespara la instrumentación yaplicación de un Programa deAhorro de Energía.

• Se facilita el seguimiento delprograma.

• Es más sencillo aplicarmodificaciones inmediatas alprograma.

• Se puede capacitar en formaintensiva al administrador deenergía.

En lo que se refiere a las desventajasestas son:

• Serequiere haceruna evaluación

económica para determinar lafactibilidad de la creación de unárea de administración deenergía.

• Pueden presentarse problemas decomunicación entre las áreasinvolucradas en el consumo deenergía.

• Se puede entorpecer la ejecucióndel programa, dependiendo de laposición jerárquica deladministrador de energía.

• Se debe evitar adicionarfunciones de administración de laenergía al responsable de algunaárea operativa o mantenimiento,

ya que el programa puede perdersu carácter prioritario.

SEGUIMIENTO Y CONTROL

a) Evaluación del avance del programa deacuerdo a las medidas de ahorroestablecidas.

b) Comparación del consumo de energíaplaneado mediante la aplicación delprograma respecto al consumo real.

c) Establecimiento de una estructura derevisión formal del programa.

• Lista de verificación.

• Aplicación del sistema de contabilidadenergética.

• Realización periódica de diagnósticosenergéticos.

LISTAS DE VERIFICACION DE MEDIDAS DE CONSERVACION Y AHORRO DEENERGIA EN MOTORES ELECTRICOS

PLANTA Y/O INSTALACION: _____________________________

COORDINADOR DEL PROGRAMA: ________________________

ELABORO: _____________________________________________

FECHA: ________________________________________________ ¿Se

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MANTENIMIENTO CORRECTIVO Y AJUSTESOPERACIONALES

1. Balancear las fuentes de potencia trifásica a los motores.2. Revisar el alineamiento del motor con el equipo accionado.3. Revisar condiciones de alto o bajo voltaje con los motores, corregir en

caso necesario.4. Lubricar el motor y las chumaceras de transmisión regularmente.5. Reemplazar las chumaceras gastadas.6. Verificar el sobrecalentamiento, el cual, puede indicar un problema

funcional y carencia de ventilación adecuada.7. Revisar ruido y vibraciones excesivos. Determinar la causa y corregir

de ser necesario.8. Inspeccionar las chumaceras y bandas de transmisión. Ajustar o

reemplazar si es necesario.9. Mantener limpios los motores. Si tienen medidas adicionales de este

tipo, anótelas a continuación y califíquelas de la misma forma.

D) DETERMINAR LOSPARÁMETROS QUEPERMITAN

ESTABLECER LAFUNCIONALIDAD DELPROGRAMA

• Costos involucrados en la aplicación demedidas.

• Consumos energéticos históricos de laempresa.

• Consumos energéticos de empresas de lamisma rama o que utilizan equipossimilares.

• Consumos energéticos de empresassimilares.

E) REVISIÓN PERIÓDICA DELAVANCE GLOBAL DELPROGRAMA

• Evaluación del logro de objetivos ymetas.

• Principales resultados de lainstrumentación del programa.

• Evaluación de las acciones establecidaspara cada área funcional.

SUBPROGRAMAS DE APOYO

1. Subprograma de difusión yconcientización.

Objetivos del subprograma:

• Lograr cambios de actitud delpersonal hacia el uso eficiente de losenergéticos.

• Lograr la participación de todo elpersonal.

• Modificar los hábitos operativos queprovocan el derroche de energía.

• Lograr la actualización yotorgamiento de presupuestos paraimplementar el programa

2.- Subprograma de capacitación

Programa de cursos básicos:

• Cursos orientados a la planeación,organización, desarrollo y aplicaciónde un programa energético.

• Cursos orientados a la planeación,organización y levantamiento dediagnósticos energéticos.

• Cursos enfocados al análisisenergético de sistemas intensivos enconsumo de energía.

• Cursos orientados a la optimizaciónenergética de procesos.

• Cursos para el análisis y revisión denuevas tecnologías y/o fuentesalternas de energía.

• Cursos sobre administración de laenergía y optimización del factor depotencia.

• Cursos para la optimización y ahorrode energía en motores eléctricos y engeneral para equipo electromotriz y deoperación.

• Cursos a personal obrero.

• Cursos enfocados al análisisenergético de áreas intensivas enconsumo de energía.