PROYECTOS DE AHORRO DE ENERGIA

FIDE.

. ANTECEDENTES.

La tarifa eléctrica contratada en Metalsa ensu Plantade Monterrey,es en la tarifahorariaparaservicio generalen media tensión (HM),con una demanda promedio equivalente a1,178 kW, su consumo eléctrico promedibasciende a 495,115 kWh/año, mientras quela planta de Apodaca, es usuario d~ la tarifaOM, dado que su demanda promedio es de945 kW, el consumo promedio total equiva-le a 409,840 kWh/año.

CASO: I-DV-103

METALSA S.A. DE C. V.

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. DESCRIPCION DEL PROCESO.

PLANTA MONTERREY:

Esta cuenta con un almacén de materia pri-ma, en el cual se almacenan los rollos delámina metálica, que es la materia primaprincipal de la empresa.

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PROMEDIO ANUAL DE LOSPARAMETROS ELECTRICOS

Planta MonterrevConsumo Demanda Factor de(kWh/año) (kW) Potencia

(F.P.)495 115 1 178 94.11

Planta ADodacaConsumo Demanda Factor de(kWh/año) (kW) Potencia

(F.P.)409 840 945 94.36

Del almacén, la materia prima se lleva a lalíneade corte, despuésse conduce a la líneade enderezado y corte en guillotinas, parallevar a cabo cortes más pequeños o direc-tamente al almacén de piezas cortadas.

En el almacén de piezas cortadas se res-guardan los productos procesados en la lí-nea de corte, enderezado y guillotinas; deesta zona el material es llevado a la prensaen que va a ser procesado.

El departamento de estampado cuenta con27 prensas que se dividen en 4 prensasgrandes, 13 prensas medianas y 10prensas

--

ochicas. Las funciones principales son el cor-tar, dar forma y punzar los productos a proce-sar. Este departamento consume el 50% dela energía eléctrica de la planta.

Para algunas piezas es necesario que serealice más de una acción, dado que requie-ren de trabajos finos que no se pueden rea-lizar en el área de estampado, a esta se-gunda sección se le denomina "retrabajo".

Los almacenes de producto en proceso sonzonas en donde se resguardan las piezas, yestán distribuidas en toda la planta, tratandocon esto que el producto esté lo más cerca

posible del área de trabajodonde será requerido.

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Tiras y cuadros

Lavado

METALSA(Planta Monterrey)

Diagrama de proceso

Almacén demateria prima

Línea de corte

Almacén dePiezas cortadas

Estampado(corte,forma y punzado)

Retrabajos

Almacén de productQsen proceso

Ensamble

Pintado(lavado, enjuage, secado)

Producto terminado

Embarque

Enderezado (hannifin)

flDE.PLANTA APODACA:

Se tiene un almacén de materia prima, quees el área donde se almacenan y acumulanlos rollosde láminametálica.Estosrollossonllevados a la línea de corte, en esta zona secorta la totalidad de la producción de Metal-sa. Los productos de esta línea son condu-cidos al almacén de piezas cortadas o deblancos y más adelante son prensados deacuerdo a las necesidadesde la producción.

Continuando al área de estampado, en estedepartamento se cuenta con una totalidad de7 prensas, las cuales se dividen en una prensagrande, cinco prensas medianas y una prensachica. Las funciones principales son corte deblancks, formado y punzado en la pieza a pro-cesar. Esta sección consume el 23% de la

energía eléctrica de la planta, es decir 94,263kWh/año.

Del almacén de productos procesados, elproducto se lleva a la línea de ensamble, endonde se arman, soldan, pulen y lubricanlas piezas y productos que así lo requieran.Estos departamentos consumen el 29% dela energía eléctrica de la planta..

Posteriormente se efectúan los trabajos dedetalles que sean requeridos, en el mismodepartamento donde se realizan los ensam-bles, consistiendo en pequeños trabajos oprocesos para recuperar ejes o chasis querequieren una pequeña corrección.

Una vez terminado el ensamble, el chasises introducido a la línea de pintura de basecera, proceso integral. En esta línea la piezase limpia de impurezas, se seca y pinta. Latemperatura de la pintura base cera es man-tenida mediante resistencias de 60 kW no-minales que normalmente consumen del or-den de 12 kW constantes y en el procesode secado se utiliza gas como energético.

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. AREAS DE OPORTUNIDAD.

PLANTA MONTERREY.

· Aire Comprimido.

El suministro se efectúa mediante tres com-presoresreciprocantes,con presiónde traba-jo de 7 kg/cm2y un flujo de 512 a 604 fP/min,de los cuales dos operan las 24 horasdel díacon una demandade 139 kW y uno se man-tiene como auxiliar.Se detectó que los com-presores funcionaban todo el tiempo, por lo ("\cualse hizounarevisiónde las líneasdedistri-bución, encontrandouna buena cantidad defugas.

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FIDE,

METALSA(Planta Apodaca)

Diagrama de proceso

Almacén demateria prima

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Línea de corte

Rollo a rollo Rollo a tramo

I Almacén depiezascortadas

Estampado(corte,forma,punzado)

Almacénde productosen proceso

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1Ensamble

I

Retrabajos

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Pintura base cera(lavado, enjuague, secado)

Almacén de productoterminado

Embarque

FIDE.

Teniendo como base que en hora pico, úni-camente trabajarán la línea de corte y unade las prensas grandes, sólo sería necesarioun compresor si se considera que se elimi-narán las fugas.

Elahorro de energía por usar un compresoren un día es de 69.5 kW,considerando 86hrs al mes, locual representa un porcentajedel 1.44% respecto a su facturación.

· Disminuciónen la demanda eléctrica en elárea de estampado.

En esta área, que cuenta con cuatro pren-sas grandes y ocho prensas medianas, seobservó que durante cinco horas en hora pi-co más del 50% del tiempo no es productivo.

Por lotanto,es factibleel parar la mayorpartede los equipos de estampado en hora pico,dado que se distribuirá al horario base e in-termedio y pasar a hora pico todas las acti-vidades de mantenimiento posibles.

Se contempla una disminución de la deman-da base facturable en hora pico de 600 kWque representa un ahorro económico en lademanda con respecto a su facturación igualal 13.4% y en consumo es de más del 3.0%.

· Motores trabajando en vacío.

El objetivo es optimizar el consumo de ener-gía eléctrica disminuyendo el tiempo en elque los motores trabajan en vacío. Se ob-servó que cuatro prensas grandes y trece

prensas medianastienen largos periodos detiempo en los cuales el motor principal seencuentra trabajando en vacío.

Se proponeconcientizaral personalpara evi-tar el derroche de energía eléctrica que segenera al tener al motor principal funcionan-do en vacíoduranteun largoperiodode tiem-po e instalar cronómetros para el paro delmotor principal al transcurrir un periodo detiempo, gobernado por el montaje de la pie-za a"estampar.

El ahorro que se genera por esta acción esde 11.13 kW en promedio para las prensasgrandes y de 4.2 kW para las prensas me-dianas, representando una disminución enla facturación eléctrica del 3.51%.

· Iluminación de naves.

El objetivo es optimizar el uso de las lumi-narias en áreas operativas, actualmente secuenta con lámparas de 400 W cada una yla carga total de acuerdo a las instalacioneses de 200.8 kW.

Se detectó que la iluminación general se en-cuentra encendida aún cuando con la luz deldía se tiene un buen nivel de luxes en lasáreas de trabajo, por lo tanto, se instalaronfotoceldas para controlar el encendido.

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Los beneficios obtenidos con la aplicaciónde esta medida se resumen en la siguientetabla:

Horario Horario de Horas Diferencia Meses Días Total

actual iluminación de uso en horas hábiles por horas

(hrs) propuesto propuestas (ahorro) mes anuales

VERANO 24 18:00 - 6:00 12 12 8 21 2016

INVIERNO 24 17:00 - 7:00 14 10 4 21 840

TOTAL 2,856

fl DE.

El total de horas anuales en los dos periodos,verano e invierno, es de 2,856 con un ahorrode energía anual 573,400 kWh/año, que re-presenta un 11.52% con respecto a su fac-turación.

Adicionalmente,se recomendó la instalaciónde láminas translúcidas para mejorar lospuntos débiles de iluminación, los cuales selocalizaron en las prensas, esto se puedemejorar instalando luminarias por 2X150Wde cada lado de las máquinas, con un so-porte tal que no transmitan las vibracionesque genera la prensa a la luminaria.

· Subestación de servicios.

En el periodo de estudio, la planta tenia con-tratada la tarifa OM, a la cual está conectadaesta subestación.

Se propone alimentar en alta tensión la sub-estación de 150 kVA, para ello se deberácambiar a la tarifa HM. Con este cambio detarifa se obtendrá un ahorro promedio anualde $ 6,769.00

· Aire acondicionado en oficinas e ingeniería.

Conforme al monitoréo realizado y reportesde ingenieríade mantenimiento,actualmenteno existe uncontrol para el encen~idoyapa-gado del aire acondicionado, estos equiposse mantienenencendidosaproximadamente12 horas al día y algunos se quedan pren-didos toda la noche.

En esta área de oportunidad se propone de-finir los horarios de conexióny desconexión,así como la capacidadquedebentener estossistemas, ya que fueron diseñados para unnúmero mayor de personal del que laboraactualmente. El nuevo horario propuesto re-duce una hora el tiempo de uso, lo que con-

tribuye a ahorrar un 0.54% de su facturaciónanual.

PLANTA APODACA.

· Controlador de demanda.

En seis meses se ha mantenido la demanda

de energía eléctrica promedio en 966.3 kW yen un corto tiempo se rebasarán los 1000 kW,por lo tanto, se tendrá que contratar tarifa ho-raria (HM). Cabe mencionar que la planta nocuenta con ningún control sobre la demandade energía eléctrica.

Para llevar un control de la demanda en unmodo automático que permita llevar a un lí-mite inferior mínimoen horapico,se propusola utilización de un PLC,el cual controlará lademanda de la planta, así como el sistemade estampado y la línea de ensamble.

Para poder realizar las acciones de controlde demandase presentarondos alternativas,la primera contempla que los motores de lasprensas no operen en horas pico y cambiaral personal del segundo turno al tercero, obien, pagar el tiempo extra necesario paracubrir las necesidadesde la producciónfuerade la hora pico, y se determinó que la se-gunda alternativaera la másviable, limitandola demanda durante las horas pico.

La demanda ahorrada es de 322 kW, lo querepresenta un 6.22% de su facturación anual.

· Ahorro de energía en estampado.

Las prensas que se utilizan para el estam-pado tienen un motor,el cual no deja de fun-cionar aún cuando la prensa no esta ope-rando, además de que no existe control dela demanda.

fl DE.

En esta línea de producción, se pretende ins-talar un controlador programable designadocomo PLC, que debe registrar el ciclo de to-das las prensas y evitar que se queden ope-rando en vacío. Se debe registrar la opera-ción de las prensas, ya que no se puede de-tener su operación en cualquier momento,la interrupción debe ser al final del ciclo.

Este mismo equipo de control debe de go-bernar y mantener a la demanda dentro deun límite promedio y tendrá mando directosobre las prensas.Cuandoel controladorde-tecte que el motor de alguna prensa trabajapor más de un minuto en vacío, deberá or-denar el paro del motor, obteniendo un aho-rro anual de 351,124 kWh, que representaun 4.97% de su facturación eléctrica anual.

· Ahorro de energía en iluminación.

El control de la iluminación representa unaoportunidad de ahorro de energía eléctrica,siendoque los luminariospermanecenencen-didos durante todo el día y al realizar las me-diciones del nivel de iluminación se registróque con luz natural era más que suficiente,por lotanto,se propusoinstalarfotoceldasconsus respectivoscontactores para poder apa-gar o encender el sistema de iluminación,deacuerdo con la cantidad de luz natural. Elahorro de energía por esta acción es de513,600 kWh anuales y equivale a un 6.8%de ahorrosobresufacturacióneléctricaanual.

· Sistema de aire comprimido.

En el sistema de aire comprimido se obser-vó que el funcionamiento de los compresoresse mantenía sin ningún paro todo el día, aúncuando el compresor está en la etapa de va-cío. Por lo cual, es necesario el instalar unsistema de control.

Los motores acoplados son de 100 HP de po-

tencia. En la etapa de vacío se monitoreó unapotencia eléctrica promedio de 89 kW. Si secolocara a este sistema un control que censa-ra las etapas del equipo, se tendría un funcio-namiento igual a la mitad del periodo actual.En donde se determinarían 49.10 kW, y unconsumo similar a los 27,812.5 kWh en horabase y 4,673 kWh en hora pico, representandoun 6.5% de su facturación anual eléctrica.

· Aire acondicionado.

La planta cuenta con dos importantes siste-mas de aire acondicionado, uno en las ofici-nas de ingeniería y otro en las oficinas deestampado.

En las oficinas de ingeniería el ciclo de trabajoes semicontinuo, es decir, sólo hay pequeñosintervalos de tiempo en los cuales el sistemano trabaja; en las oficinas de estampado elperiodo de trabajo es similar al anterior.

El aire acondicionado se debe sacar de fun-

cionamiento en horas pico, a través de un con-trolador de demanda PLC, también se puederealizar disminuyendo las entradas o fuentesde calor al edificio, como puede ser la radia-ción solar, calor generado por maquinaria ypersonas.

Con este sistema se puede obtener un aho-rro en hora pico de 19.20 kW en las oficinasde ingeniería y de 19.80 kW en las oficinasde estampado,sumandoun total de 39.0 kW,que representan un ahorro económico del0.93% con respecto a su facturación anualeléctrica.

· Calentamiento por aceite térmico.

Elaceitetérmicoestáenconstantecirculación,y su temperatura se mantiene aproximada-mente en 120QC mediante un controlador

FIDE.automático, este retroalimenta una señal paraoperar o desactivar a las resistencias.

En el caso del sistema base cera, se cuentacon seis resistencias que se dividen en dosgrupos de tres, dos en operación continua yla otra en caso de emergencia. La demandatotal de las resistencias es de 38.28 kW.

diante calderas de tipo oleotubular, en lasque el aceite pasa por un serpentín y recibecalor por medio de un quemador que con-sume gas natural. Otra opción es calentardirectamente el aceite en un depósito.

Esta área de oportunidad tiene un ahorro endemanda de 23 kW, como consecuencia sepuede economizar un 1.6% de su facturación

Se propone calentar el aceite térmico me- anual.SINTESIS DE AHORROS POTENCIALES DE ENERGIA ELECTRICA

PLANTA MONTERREY

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AHORROS INVERSION T.S.RNo. MEDIDA KW KWh/ano $Iano $ años1 OPTIMIZACIONEN 69.50 ---- 29,244.00 7,000.00 0.24

AIRECOMPRIMIDODISMINUCIONDELA

2 DEMANDAPICOEN 600.00 ---- 160,800.00 33,000.00 0.21ESTAMPADOOPTIMIZACIONDE

3 ALUMBRADOEN ---- 573,400.00 79,100.00 29,300.00 0.37NAVES DE TRABAJOOPTIMIZACIONDEAIRE

4 ACONDICIONADODE ---- 41,580.00 5,070.00 NULA INMEDIATAOFICINASE INGENIERIAOPTIMIZACIONDE

5 TRABAJOSEN ---- 177,800.00 33,200.00 20,400.00 0.61MOTORESOPTIMIZACION DE

6 FACTORDE ---- ---- 25,6?6.00 30,800.00 1.20POTENCIA

7 CAMBIODETARIFA ---- ---- 6 769.00 8 040.00 1.19TOTAL 669.50 792,780.00 339,839.00 128,540.00 0.38

PLANTAAPODACAAHORRO INVERSION T.S.R- -

e

1 OPTIMIZACION 20,000.00 0.31EN ILUMINACIONSISTEMADE

2 I CONTROLENAIRE I 39.60 I 390,000.00I 62,900.00 I 41,500.00 0.66COMPRIMIDOSACARDEHORARIO

3 I PUNTAAIRE I 39.00 I 71,500.00 I 8,970.00 I 29,300.00 I 3.26ACONDICIONADOSISTEMADE

4 I CONTROLEN I ---- I 351,124.00 I 47,015.00 i 37,000.00 I 0.79E M

('SISTEMA ENCONTROLEN I 322 I ---- I 58,860.00 I 102,000.00 I 1.73DEMANDAOPTIMIZACION

6 I DELSISTEMA I23 l ----

15,590.00 40,000.00 I 2.57

U TOTAL I 423.90:1,326,224.0 257,557.00 269,800.00 I 1.04

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