Monitoreo de energía eléctrica
El primer paso en la optimización de todo proceso es la medición. Sólo lo que se mide se puede administrar y, por tanto, mejorar. No es posible la disminución y el buen uso de la energía sin tener una fuente confiable de información. Un sistema útil de monitoreo indica dónde se está gastando, de qué manera y con qué oportunidades reales de ahorro se cuentan.
La sustitución de equipos ineficientes por sistemas modernos participa en la eficiencia energética de los centros de datos.
Por Joaquín Alberto Corona Romero.
El costo de la energía eléctrica se ha convertido en el segundo egreso más representativo en las organizaciones después del recurso humano. Actualmente, la reducción de gastos en la producción y operación se ha convertido en una necesidad para la supervivencia en el mercado.
En un panorama donde los usuarios de energía buscan soluciones que incrementen la utilidad y rentabilidad de sus negocios, cada proyecto debe ser justificable y siempre con la visión de que traerá beneficios tangibles al desarrollo global de la empresa.
Por otra parte, con el crecimiento natural del país, las emisiones de contaminantes por uso de la energía se han convertido en una preocupación común para el Gobierno y el sector privado. La sustentabilidad del desarrollo se ha puesto en peligro debido a la falta de estrategias de uso eficiente de la energía que, en términos generales, proporcionan un beneficio doble: colaboran en la reducción de costos en la operación y contribuyen a la disminución en emisión de contaminantes, principalmente CO2.
El uso eficiente de la energía significa hacer más con menos. Esto se logra a través de la implementación de estrategias inteligentes de administración, medición y mejor aprovechamiento de los insumos energéticos.
Existen en el mercado analizadores de redes que cuentan con múltiples registros eléctricos, facturación, calidad de energía, etc., pero todo esto sería inútil si no se llevan los datos a sistemas amigables que nos muestren la información histórica y en tiempo real.
Los célebres dicen de la medición:
“Lo que no se puede medir, hazlo medible”
Galileo
“Lo que no se mide, no se puede controlar”
De Marco
“…y lo que no se controla, no se puede administrar”
W.E. Deming
“Lo que distingue a las ciencias del conocimiento empírico es el método: información es poder”
Francis Bacon
Qué es un SME
Un Sistema de Monitoreo Eléctrico (SME) está formado por una red de medidores conectados a un servidor central. Su objetivo es la administración adecuada de la energía, y, para una óptima organización, la información que proporciona al usuario es esencial. Es decir, transformar la información cruda en útil.
En algunos casos, se pueden incluir el monitoreo de otros insumos energéticos, como agua, aire, gas y vapor. Para ello, se requiere de controladores para ingreso de señales de sensores (Figura 1).Elementos que forman el SME
- Medidores digitales
- Red de comunicación
- Interfaces de comunicación
- Software o servidor central
Dónde medir
Las aplicaciones de medición pueden ser muy variadas dependiendo la necesidad de cada usuario. Pero lo más común es poner medidores en los alimentadores principales, submedición por áreas o líneas de producción y en cargas críticas.
La medición de los alimentadores principales permite realizar comparaciones con la compañía suministradora. La submedición por áreas o líneas de producción realiza un coste y compara el consumo de energía por áreas de acuerdo con los horarios de operación, así como determinar valores por concepto HVAC, iluminación, proceso, refrigeración, etc. La medición en cargas críticas nos da información de consumos en equipos puntuales, módulos rentados, máquinas temporales o en prueba.
Administración de la energía
Reunir la información: monitorear y comunicaciones
Es la parte del proceso en la cual los equipos de medición instalados en campo toman lecturas en tiempo real, y, a través de un puerto y de una red, se comunican a un sistema central.
Procesar la información: software y análisis
Es en donde todos los datos enviados a los medidores son almacenados y ordenados para ser revisados por un equipo de expertos, quienes comparan los resultados con los procesos productivos de la planta.
El análisis de la información debe entregar datos acerca de:
- En qué conceptos se gasta más energía (HVAC, iluminación, proceso, etc.)
- Perfiles de carga y gráficas de demanda contra tiempo
- Factor de potencia, niveles de armónicos y corriente en neutro
- Consumo de energía por horarios
- Máximos de demanda por horarios
- Información adicional útil para el usuario final (kWh/pieza producida, kW instalados contra kW reales, etc.)
Actuar con la información: diseñar, implementación, controlar
Diseñar una mejora involucra a varias áreas dentro la organización, como la de recursos humanos, operaciones y gerentes de mantenimiento.
Una vez que se ha analizado la información, es necesario implementar estrategias de control para una mayor eficiencia tanto en la red eléctrica como en la manera en que se consume la energía.
Estas estrategias pueden ser:
- Reemplazo de máquinas y equipos obsoletos por unos de última generación, con mayor eficiencia
- Modificación de horarios o reubicación del personal para evitar mayor consumo en horas punta
- Cambios en la vestimenta de trabajo (con esto se podría aumentar hasta 2 grados los controles de aire acondicionado)
- Considerar la alternativa de utilizar energía solar, para generación, o térmica, si en la empresa es necesario consumir agua caliente
- Controlar alumbrado y demandas pico
- Automatización del aire acondicionado, así como de la calefacción. De preferencia cambiar la instalación centralizada a una climatización zonificada
- Para que la iluminación se refleje y distribuya de la mejor manera, pintar las paredes y techos con tonos claros
- Poner en funcionamiento sistemas de cogeneración
Para mejores resultados, es necesario verificar mensualmente la factura generada con base en las mediciones que se han realizado, establecer metas de consumo, ahorro y retorno de inversión.
El fenómeno iceberg
Cuando se logra reducir el consumo de energía de la empresa con buenas estrategias, se presenta un fenómeno parecido al de un iceberg, en donde, en principio, sólo se visualizaba el hielo sobre el agua, pero debajo de ésta existen múltiples oportunidades de ahorro, como la reducción de costos de mantenimiento, optimización en el uso de equipos, mejorar la disponibilidad, etc. La suma de todos estos costos supera en gran medida el objetivo inicial de reducir el pago del recibo de luz.
Cómo leer el medidor
Los medidores que la compañía suministradora instala actualmente son digitales y cumplen con la norma de referencia de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) aplicable. Por ello, se puede hacer una generalización.
El medidor de la compañía normalmente está instalado en una sección de la subestación o acometida en donde únicamente personal de la CFE puede acceder. Sin embargo, en la mayoría de los casos, las pantallas de cristal líquido son accesibles a los usuarios.
La constante KL aparece en la parte inferior del medidor, en la sección donde habitualmente se encuentran las tablillas cortocircuitables. Con esta información, se conocen las demandas por periodos, los consumos por periodos, el factor de potencia, la energía total, fecha y hora y el término de los periodos de medición de demandas. Para conocer esa información se deben seguir ciertos pasos.
1. El medidor está programado para pasar pantallas en forma periódica y repetitiva. Se debe poner especial atención al momento en que pasen éstas, pues se verá lo siguiente:
- Fecha y hora
- kWHA, kWHB, kWHC (energía en periodo base, periodo intermedio y periodo punta). Estos valores son acumulativos y se deben restar del resultado en el mes anterior: kWHT y kVARHT (energía total en el mes y energía reactiva total). Al igual que las anteriores, éstos son valores acumulativos, por lo que deben restarse del mes anterior
- KWAMAX, KWBMAX, KWBMAX (demandas de potencia máximas por períodos, al igual que en energía base, intermedio, punta y, de ser el caso, semipunta)
2. Los valores obtenidos de energía se deben multiplicar por el valor de KL, sin olvidar restar los valores del mes anterior, y, posteriormente, por el costo de la energía en cada periodo en el mes correspondiente
3. En la página de internet de la CFE están los precios de la energía y demanda facturable. Con estos datos, el valor de la demanda en cada periodo se multiplica por la constante KL, y, posteriormente, se aplica la fórmula de demanda facturable. Una vez que se obtenga el resultado, se debe multiplicar nuevamente, pero en esta ocasión por el precio de la demanda facturable en el mes correspondiente
4. Para calcular el factor de potencia se utiliza la siguiente fórmula:
- Reducir los costos de mantenimiento
- Optimizar el uso de equipos
- Mejorar la disponibilidad
El uso eficiente de la energía es una necesidad actual para mantener la competitividad en cualquier mercado. El que quiera sobrevivir deberá saber ahorrar. La base para la mejor administración de todo proceso es la medición, y el uso eficiente de la energía no es la excepción.
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Joaquín Alberto Corona Romero
Es ingeniero Electrónico en Computación por el CETI. Cuenta con una maestría en Administración, con especialidad en Comercialización Estratégica por la UVM. Es director Operativo Comercial de Energía y Redes S.A. de C.V., empresa especializada en administración de energía, diseño y construcción de centros de datos.
