Diagnóstico energético eléctrico
La energía eléctrica es un insumo básico para las actividades de la urbe, por lo que es de suma importancia establecer métodos para hacer un mejor uso de ésta.
Por Herminio Montoya Cantú.
En diferentes foros se ha escuchado que el costo de la energía eléctrica es más alto que en otros países; sin embargo, poco se hace por detectar áreas de oportunidad para hacer un uso más eficiente y disminuir su costo.
Por ejemplo, en México, para la generación de energía eléctrica, se utilizan combustibles fósiles en más de un 70 por ciento. Estos elementos no renovables producen contaminantes al medioambiente, y son facilitadores del efecto invernadero, fuente de las principales consecuencias del cambio climático.
Con lo anterior, se determina que el sector se encuentra en el camino correcto para emprender los estudios que le permitan analizar cómo, dónde y por qué se están consumiendo cantidades de energía elevadas, a modo de reducir paralelamente el importe en los servicios eléctricos.
| Tabla 1 Capacidad efectiva instalada por tipo de generación al mes de diciembre de 2012 | ||
| Tipo de generación | Capacidad efectiva en MW | Porcentaje |
| Termoeléctrica | 22 997.18 | 44.41 |
| Hidroeléctrica | 11 255.61 | 21.74 |
| Carboeléctrica | 2 600.00 | 5.02 |
| Geotermoeléctrica | 811.6 | 1.57 |
| Eoloeléctrica | 86.75 | 0.17 |
| Nucleoeléctrica | 1 610.00 | 3.11 |
| Fotovoltaica | 1 | 0.002 |
| Termoeléctrica (productores independientes) | 11 906.90 | 23 |
| Eólica (productores independientes) | 510.85 | 0.99 |
| Total | 51 779.93 | 100 |
Uso eficiente de la energía eléctrica
Diagnóstico eléctrico
Existen dos niveles de diagnóstico eléctrico, ya que pueden variar en función del tamaño, complejidad, enfoque, precisión, costos y energéticos considerados.
Información que se requiere para realizar el análisis:
• Recibos por energía eléctrica del último año
• Inventario de equipos: motores, iluminación y aire acondicionado
• Patrón de uso de equipos diario, semanal, mensual, estacional y anual
• Localización geográfica del inmueble
• Distribución de áreas
• Horarios de operación, turnos, etcétera
• Sistemas
• Datos del área técnica y operativa
| Tabla 2 Diagnóstico eléctrico | ||
| Nivel 1 | Estudio de ingeniería, cuya meta es analizar el perfil general de consumo de la energía eléctrica | 1. Dónde y cómo se utiliza 2. Las áreas, equipos o procesos de mayor uso 3. Las áreas, equipos o procesos donde se desperdicia 4. El potencial de ahorro, particular o general 5. Alternativas viables, técnica y económicamente, para reducir el consumo energético |
| Nivel 2 | Análisis del consumo de energía detallada por áreas o procesos | 1. Costo moderado a alto 2. Determina precisamente ahorros por segmento 3. Requiere de instrumentación especializada 4. Intensivo en recursos humanos y materiales 5. Pérdidas de energía al detalle 6. Información para justificar los proyectos de inversión de capital para obtener un uso eficiente de la energía; o bien, recuperar energía desperdiciada |
Metodología
La metodología se puede aplicar en cualquier tipo de consumidor, lo importante es localizar el índice energético (kWh/kg de producto, kWh/m2 en edificios o tiendas de autoservicio) apropiado para determinar el avance de las acciones emprendidas.
Alcance
El diagnóstico debe efectuarse en toda la empresa, negocio o servicio donde se origina el consumo eléctrico.
Dependiendo de la empresa, se puede decir que los más grandes consumidores de energía eléctrica son:
| Tabla 3 Oportunidad de ahorro (típico)* | ||
| Industrial | Comercial | |
| Líneas de proceso o producción | 5 a 30% | N/A |
| Aire acondicionado y refrigeración | 15 a 30% | 5 a 20% |
| Aire comprimido | 5 a 15% | N /A |
| Iluminación | 30 a 60% | 10 a 40% |
| * Empresas con más de 5 años en operación o donde no han existido programas formales de ahorro de energía | ||
• Líneas de proceso o producción
• Aire comprimido
• Aire acondicionado
• Iluminación
La tabla 3 señala el potencial de ahorro típico de energía que se ha detectado en empresas donde nunca se han utilizado programas formales de ahorro energético.
De acuerdo con las líneas de proceso, se deben hacer inspecciones con mayor observación en los siguientes campos:
| Sistematización del equipo | Sistema de aire comprimido |
| • Motores eléctricos (robots) • Sistemas de refrigeración y/o calentamiento • Fugas de fluidos • Estado de los aislamientos • Programa de mantenimiento • Horario de operación • Transportadores y almacenes |
• Número y tipo de compresores • Presión a la que opera el apagado automático de la unidad • Presión de trabajo • Longitud y diámetro de las tuberías de aire • Ubicación de la unidad o unidades con respecto al área de utilización • Estimar el diámetro de los orificios de fuga de aire |
| Sistema de aire acondicionado | Sistema de iluminación |
| • Tipo de equipo acondicionador de ambiente • Eficiencia del equipo (EER, SEER) • Condición actual del aislamiento térmico del local • Incidencia de radiación solar sobre las ventanas • Aislamiento de ductos y tuberías • Mantenimiento de filtros de aire (estado, frecuencia) • Temperatura y horario de operación • Fugas obvias a través de puertas y ventanas abiertas |
• Condiciones actuales de la iluminación• Tipo de lámparas y luminarias • Potencia de los equipos • Distribución de los equipos de iluminación dentro de la instalación • Tiempos de encendido • Área de láminas translúcidas o contribuciones de luz natural • Operación de los circuitos de encendido (generales o individuales) |
No hay que olvidar revisar el importe eléctrico, ya que en la tarifa horaria será necesario observar la demanda y el consumo en los diferentes períodos, así como el factor de carga en cada uno.
| Tabla 4 RECUPERACIÓN DE LA INVERSIÓN (ROI) | ||||
| Acción inmediata | Acciones a corto plazo | Acciones a mediano plazo | Acciones a largo plazo | |
| Sin inversión | $$$ | $$ | $ | |
| Mínima inversión | $$ | $$ | $$$ | $ |
| Inversión mayor | $$ | $$ | $$$$ | |
| $ Significa la relación costo-beneficio relativo | ||||
Estudio técnico económico
La tabla 4 muestra una manera simple de presentarlo ante la gerencia de la empresa y sus accionistas.
En ésta, se considera que las acciones que no requieren de inversión deben ser aquellas que se derivan de la operación o mantenimiento normal. La ejecución del segundo módulo requiere de una mínima inversión, por lo tanto, el tercer patrón necesita una inversión proporcional a los resultados del análisis de rentabilidad e ingeniería.
| Tabla 5 Selección de las acciones | |
| Acciones | Características |
| Inmediatas | No se requiere de inversión ni mano de obra del exterior. Promoción del uso eficiente de energía dentro de las instalaciones. Efectuar el mantenimiento de los equipos, y hacer un mejor manejo de ellos. Eliminar vicios y malas prácticas |
| Corto plazo | Aumentar el rendimiento energético de los equipos. Mejora del servicio de mantenimiento. Incorporación de accesorios |
| Mediano plazo | Recuperar y aprovechar las energías residuales. Automatización de procesos |
| Largo plazo | Rediseñar o cambiar los procesos o las materias primas. Reemplazo de equipos de proceso o suministro de energía |
La tabla 5 muestra las características para enumerar las acciones inmediatas, de corto, mediano y largo plazo, con la finalidad de tener una base de datos para soportar los beneficios que corresponden a cada una de ellas.
Reporte de las áreas de oportunidad para el ahorro
Este ejercicio se denomina reporte ejecutivo, ya que por sí solo, debe dejar en evidencia que el estudio se efectuó de acuerdo con las revisiones y análisis de todo el sistema eléctrico. Habrá ocasiones que, para detallar con más exactitud el ahorro obtenido, se requiera hacer un diagnóstico de segundo nivel -enfocado al equipo o proceso- que amerite efectuar mediciones puntuales para determinar el beneficio técnico.
Es importante conocer la tarifa eléctrica que se aplica con el fin de determinar el costo medio del kilowatt/hora que se está facturando, para que con ese mismo se considere el beneficio económico. La tabla 6 muestra un formato para este reporte.
| Área de oportunidad encontrada | Inversión | Ahorros anuales | Pesos | Retorno de la inversión | |
| Tabla 6 | Demanda | Consumo | |||
Ejemplo
En el recibo por energía, en el renglón correspondiente al cargo por bajo factor de potencia, se determinó que anualmente se pagó por ese concepto la cantidad de 325 millones 877 mil pesos.
Se realizaron mediciones puntuales de calidad de energía en los dos transformadores de la empresa (750 kVA y 112.5 kVA), donde se detectó la existencia de distorsión armónica. Se analizó instalar dos filtros de rechazo de armónicas en ambos transformadores, uno para cada cual, y se entregó el costo de los equipos ya instalados en 250 mil pesos, con garantía de cinco años contra defectos de fabricación.
En la tabla se anotó el área de oportunidad encontrada, el costo de la inversión, el beneficio económico anual y el ROI, que fue: 250,000/325, 877.18 = 0.77 años. Por lo tanto, en este caso no hubo ahorros por demanda ni por consumo.
Vertientes de conclusión
Diagnóstico
• Permite elegir mejores opciones dentro de un marco global económico energético
• Mejor explotación de las instalaciones
• Ahorros económicos y energéticos
• Disminución del impacto ambiental
• Alargamiento de las reservas fósiles
• Facilitan el establecimiento de programas de eficiencia energética
• Junto con programas de mejora continua y calidad total, incrementan la competitividad empresarial
Eficiencia energética
• Reconocer la necesidad de reducir el consumo de energía
• Capacitar en la metodología de análisis energético
• Compromiso de la dirección general
• Empatar con el sistema de administración de la empresa
• Involucrar a todo el personal
• Nombrar un responsable del ahorro de energía
Hoy por hoy, los contratistas eléctricos deben capacitarse en esta metodología para ofrecer más y mejores servicios a quienes solicitan su presencia profesional. Dada la importancia del cambio climático, el sector debe apoyar a los consumidores de energía a incrementar su productividad, y así mejorar los índices energéticos de la industria nacional.
——————————————————————————————————————————————————-
Herminio Montoya Cantú
Ingeniero Mecánico y Eléctrico, egresado de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Actual presidente de la Association of Energy Engineers de México y directivo de la fundación PROFIME UANL.
