aplicaciones productivas de la energía...
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Aplicaciones Productivas
de la Energía Eléctrica
Industrial Technologies Program
Adolfo Escobar Ordoñez
adolfoescobar@itm.edu.co
Instituto Tecnológico Metropolitano – ITM
Medellín
Industrial Technologies
Program (ITP)
Industrial Technologies
Program (ITP)
I. Introducción
• Mejorar la eficiencia energética industrial y el
desempeño ambiental.
• Hace parte de U.S. Department of Energy's Office
of Energy Efficiency and Renewable Energy.
• Asocia con la industria en un programa coordinado
de investigación y desarrollo, validación y difusión
de tecnologías de eficiencia energética.
Industrial Technologies
Program (ITP)
I. Introducción
• Realizar I+D en nuevas tecnologías de energía
eficiente.
• Apoyar la comercialización de tecnologías
emergentes.
• Proporcionar a las plantas acceso a tecnologías
probadas, evaluaciones de energía, herramientas
software, y otros recursos.
• Promover la gestión de la energía y de los
combustibles en la industria.
Industrial Technologies
Program (ITP)
I. Introducción
Uso eficiente de combustibles y energía:
• Reduce los costos de producción, conserva los
recursos limitados y aumenta la productividad.
• Reduce las emisiones de contaminantes.
• Reduce el uso de la energía como materia prima a
través de un mayor rendimiento (más productos por
la misma cantidad de energía).
• Reduce la dependencia al petróleo importado.
Industrial Technologies
Program (ITP)
I. Introducción
Industrial Technologies
Program (ITP)
I. Introducción
Barreras en el ahorro de energía:
Los fabricantes se enfrentan a tres retos principales
para lograr el aumento de la eficiencia en el uso de la
energía:
• Escasa conciencia del uso de la energía y las
oportunidades de ahorro.
• Presupuestos limitados.
• Competencia de otras prioridades empresariales.
Industrial Technologies
Program (ITP)
I. Introducción
Herramientas para mejorar la eficiencia:
• Aumentar la eficiencia es una tarea de enormes
proporciones (complejidad y número de los
procesos utilizados en la industria).
• ITP desarrolla y difunde software para ayudar a las
plantas a identificar oportunidades de ahorro de
energía y mejorar su eficiencia energética.
• Herramientas basadas en modelos informáticos de
análisis de sistemas clave (motores, bombas, aire
comprimido, vapor y procesos de calor).
Industrial Technologies
Program (ITP)
I. Introducción
Herramientas para mejorar la eficiencia:
Industrial Technologies
Program (ITP)
I. Introducción
Herramientas para mejorar la eficiencia:
Razones por las que las empresas no las usan:
• Escaso conocimiento de las herramientas.
• Recursos limitados para la formación.
• Usuarios no controlan los presupuestos.
• Plantas carecen de personal y tiempo.
• Vacíos de las herramientas que dejan
oportunidades de ahorro sin manejar.
Quick Plant Energy Profiler
Industrial Technologies
Program (ITP)
II. QPEP: Funciones
• Ayuda a mejorar la gestión de la energía en las
instalaciones industriales.
• Establece una base de cómo la energía se está
utilizando en la planta, identifica las mejores
oportunidades para ahorrar energía y dinero y
calcula las emisiones.
• Los resultados permiten centrarse en mejorar el
rendimiento energético de los principales sistemas
consumidores en la planta.
Industrial Technologies
Program (ITP)
II. QPEP: Datos de entrada
• Promedio de la factura de servicios públicos
(energía).
• Información sobre la producción media.
• Sistemas de mayor uso de energía.
• Tarjetas de puntuación (opcional).
• Información sobre el uso promedio de la energía.
Industrial Technologies
Program (ITP)
II. QPEP: Datos de entrada
http://www1.eere.energy.gov/industry/bestpractices/software.html
Industrial Technologies
Program (ITP)
II. QPEP: Información básica
Industrial Technologies
Program (ITP)
II. QPEP: Uso de electricidad
Industrial Technologies
Program (ITP)
II. QPEP: Uso de combustibles
Industrial Technologies
Program (ITP)
II. QPEP: Producción
Industrial Technologies
Program (ITP)
II. QPEP: Procesos
Industrial Technologies
Program (ITP)
II. QPEP: Uso de energía (Electricidad)
Industrial Technologies
Program (ITP)
II. QPEP: Uso de energía (Combustibles)
Industrial Technologies
Program (ITP)
II. QPEP: Oportunidades de ahorro
Industrial Technologies
Program (ITP)
II. QPEP: Oportunidades de ahorro
Industrial Technologies
Program (ITP)
II. QPEP: Datos de salida
• El uso de energía y costo por unidad de
producción.
• Energía anual adquirida.
• Potencial de ahorro de energía anual.
• Lista personalizada de los próximos pasos,
incluyendo la recomendación de herramientas de
software ITP para análisis de sistemas específicos.
Industrial Technologies
Program (ITP)
II. QPEP: Información
Industrial Technologies
Program (ITP)
II. QPEP: Energía disponible
Industrial Technologies
Program (ITP)
II. QPEP: Consumo de energía
Industrial Technologies
Program (ITP)
II. QPEP: Consumo de energía
Industrial Technologies
Program (ITP)
II. QPEP: Ahorro potencial (Energía)
Industrial Technologies
Program (ITP)
II. QPEP: Ahorro potencial (Energía)
Industrial Technologies
Program (ITP)
II. QPEP: Ahorro potencial (Emisiones)
Ahorro potencial de CO2 de electricidad:
7776000 libras
Ahorro potencial de CO2 de combustible/vapor:
8980000 - 17442000 libras
Industrial Technologies
Program (ITP)
II. QPEP: Pasos a seguir
• Pasos generales
• Proceso de calentamiento
• Instalaciones industriales
• Generación de vapor
• Bombas
• Ventiladores y secadores
• Aire comprimido
Industrial Technologies
Program (ITP)
Air Master
III. Air Master: Funciones
• Analiza el uso de energía y las oportunidades de
ahorro en los sistemas de aire comprimido.
• Crea una línea base y compara con mejoras de
los sistemas.
• LogTool: ayuda a determinar la dinámica de
funcionamiento de un sistema comprimido.
Industrial Technologies
Program (ITP)
III. Air Master: Datos de entrada
• Empresa / planta
• Tarifas de los servicios
• Sistemas de aire comprimido y uso de cada
sistema.
• Tipos de día de funcionamiento.
• Rendimiento del compresor y detalles de
operación
• Consumo de energía por hora o flujo de aire para
cada tipo de día y para cada compresor.
Industrial Technologies
Program (ITP)
III. Air Master: Datos de salida
• Manejo de múltiples instalaciones y sistemas de
aire.
• Bases de datos de compresores de aire estándar.
• Simular operación de sistemas de aire
comprimido.
• Modelo de operación para varios compresores de
aire operando en forma simultánea.
• Calcular los costos eléctricos de operación.
• Evaluar el ahorro de energía.
Industrial Technologies
Program (ITP)
Fan System Assessment Tool (FSAT)
IV. FSAT: Funciones
• Ayuda a cuantificar el uso de la energía y las
oportunidades de ahorro en sistemas de
ventilación industriales.
• Evaluar:
Funcionamiento de los sistemas de
ventilación.
Beneficio económico de las modificaciones
del sistema.
Opciones económicamente más viables.
Industrial Technologies
Program (ITP)
IV. FSAT: Datos de entrada
• Las especificaciones del ventilador y del motor.
• Parámetros de operación.
• Sistema requerido de caudal y presión.
• Potencia del sistema en kW (o amperios o
voltios).
Industrial Technologies
Program (ITP)
IV. FSAT: Datos de salida
• Calcula cuánta energía está utilizando el sistema
de ventilación.
• Determina que tan eficiente está operando el
sistema.
• Cuantifica los ahorros de actualizar el sistema.
Industrial Technologies
Program (ITP)
Chilled Water System Analysis Tool (CWSAT)
VII. CWSAT: Funciones
• Permite evaluar cambios en el sistema de
refrigeración de agua (enfriadores, bombas,
torres, etc.) y calcular el ahorro de energía y
dinero obtenido mediante la aplicación de esos
cambios.
Industrial Technologies
Program (ITP)
VII. CWSAT: Datos de entrada
• Datos del sistema.
• Tipo, tamaño y número de torres.
• Fuente y temperatura del aire o agua refrigerada.
• Tipos de bombas.
• Enfriador actual.
• Costos de energía.
• Horario de funcionamiento.
Industrial Technologies
Program (ITP)
VII. CWSAT: Datos de salida
• Consumo de energía y costos operativos de los
enfriadores, las bombas y las torres, actuales y
propuestas.
• Resumen de los ahorros.
• Valores de consumo energético de los
enfriadores, las bombas y las torres bajo diversas
condiciones.
Industrial Technologies
Program (ITP)
Pumping System Assessment Tool (PSAT)
VIII. PSAT: Funciones
• Evaluar la eficacia de las operaciones del sistema
de bombeo.
• Utiliza registros de Motor Master.
• Permite a los usuarios guardar y recuperar
archivos de registro y curvas del sistema para
compartir los análisis con otros usuarios.
Industrial Technologies
Program (ITP)
VIII. PSAT: Datos de entrada
• Estilo de la bomba (caudal, cabeza, etc.).
• Número de etapas.
• Velocidad de la bomba y del motor.
• Datos de placa del motor.
• Ciclo de operación.
• Costos de la energía.
Industrial Technologies
Program (ITP)
VIII. PSAT: Datos de salida
• Estimación de la eficiencia de la bomba y del
motor.
• Uso anual de energía y los costos de energía
para los equipos existentes y para equipos
óptimos.
• Potencial de ahorro de energía anual.
• Nota de optimización (equivalente a una
calificación).
Industrial Technologies
Program (ITP)
Steam System Assessment Tool (SSAT)
IX. SSAT: Funciones
• Analizar el consumo de energía y oportunidades
de ahorro en los sistemas de vapor industriales.
• Realizar una auto-evaluación de los sistemas de
vapor.
• Desarrollar modelos aproximados de sistemas de
vapor reales.
• Calcular el espesor más económico de
aislamiento industrial para las condiciones de
funcionamiento.
Industrial Technologies
Program (ITP)
IX. SSAT: Datos de entrada
• Datos generales: gastos de energía, horas
anuales de funcionamiento, costo del agua.
• Datos del sistema de generación de vapor para
las calderas.
• Datos del sistema de generación de vapor para
las turbinas de vapor.
• Uso final de vapor y sistemas condensados para
la cantidad de vapor utilizado por los procesos.
• Información de mantenimiento.
Industrial Technologies
Program (ITP)
IX. SSAT: Datos de salida
• Costos operacionales para el combustible, la
electricidad y el agua.
• Emisiones.
• Costos del vapor.
Industrial Technologies
Program (ITP)
Combined Heat and Power (CHP)
Application Tool
X. CHP: Funciones
• Evaluar la viabilidad de la utilización de turbinas
de gas para generar energía, y los gases de
escape de la turbina de para suministrar calor a
sistemas industriales.
• Analizar tres tipos de sistemas típicos:
Calentamiento de líquidos
Recuperación de calor de los gases de escape
Sistemas de ducto quemador.
Industrial Technologies
Program (ITP)
X. CHP: Datos de entrada
• Información de la empresa.
• Aplicación y tipo de proceso de calentamiento.
• Datos del proceso como la entrada de calor,
oxígeno y temperatura de los gases de
combustión, y la temperatura del aire de
combustión.
• Costos y datos operativos.
Industrial Technologies
Program (ITP)
X. CHP: Datos de salida
• Datos de energía para el horno / caldera.
• Datos de rendimiento de la turbina seleccionada.
• Datos del uso de la energía para el sistema de
cogeneración.
• Detalles de gastos para la aplicación.
• Período de recuperación basado en los datos de
costes previstos para el combustible, la
electricidad y los equipos utilizados.
Industrial Technologies
Program (ITP)
Process Heating Assessment and
Survey Tool (PHAST)
XI. PHAST: Funciones
• Mejorar la eficiencia térmica de los equipos de
calentamiento.
• Evaluar los equipos de procesos de calentamiento
que consumen combustible, vapor o electricidad,
e identificar los equipos de alto consumo
energético.
• Realizar un balance de calor que identifica las
principales áreas de consumo de energía bajo
diferentes condiciones de funcionamiento.
Industrial Technologies
Program (ITP)
XI. PHAST: Datos de entrada
• Información general de la planta.
• Fuentes de energía disponibles para la planta.
• Datos sobre el uso de energía para los hornos y
calderas.
• Energía utilizada por los equipos auxiliares
relacionados con el horno.
• Energía utilizada en distintas partes del horno
bajo diferentes condiciones de operación.
• Materiales de uso común para el material de
carga.
Industrial Technologies
Program (ITP)
XI. PHAST: Datos de salida
• Rendimiento energético de los equipos en
diferentes condiciones de funcionamiento.
• Informe anual de uso de la energía de equipo del
proceso.
• Balance de calor detallado para los equipos
seleccionados.
• Métodos para ahorrar energía en cada área
donde la energía se usa o se desperdicia.
Industrial Technologies
Program (ITP)
XI. PHAST: Ejemplo
Información de la planta
• Información general: Producto final, tipo de
industria, información de contacto y de moneda.
• Fuentes de energía: Fuentes de energía
disponibles para la planta (poder calorífico y
costos).
• Información del horno: Lista de todos los equipos
del proceso de calentamiento (hornos) de la
planta .
Industrial Technologies
Program (ITP)
Motor Master
V. Motor Master: Funciones
• Seleccionar y gestionar la eficiencia del motor
para planificación.
• Identificar las medidas más eficaces para la
reparación o compra de un motor.
• Catálogo de más de 20.000 motores de inducción
de baja tensión.
Industrial Technologies
Program (ITP)
V. Motor Master: Datos de entrada
• Información de la industria.
• Empresa de energía y tarifas.
• Horarios de operación de los procesos
relacionados.
• Información del motor (placa, perfil de
funcionamiento, el estado de carga y mediciones
de campo).
• Ciclo de vida (costos, financiamiento, uso de la
electricidad y costo y vida del proyecto).
Industrial Technologies
Program (ITP)
V. Motor Master: Datos de salida
• Lista de más de 20.000 motores de 14
fabricantes.
• Análisis de reparar frente a reemplazar un motor.
• Datos para ayudar a optimizar los sistemas de
control.
• Información de compra del motor.
• Ahorro de energía y dinero.
• Reportes de reducción de emisión.
Industrial Technologies
Program (ITP)
Motor Master International
VI. Motor Master Int.: Funciones
• Mismas de Motor Master + (más motores).
• Realizar análisis en diferentes monedas.
• Evaluar la pérdida de la eficiencia de un motor
rebobinado.
• Determinar la mejor opción para recambio.
• Calcular las reducciones anuales de gases de
efecto invernadero (motor NEMA Premium).
Industrial Technologies
Program (ITP)
VI. Motor Master Int.: Datos de entrada
• Potencia deseada del motor (HP o kW)
• Velocidad de sincronismo.
• Tipo de carcasa.
• Tensión de servicio.
Industrial Technologies
Program (ITP)
VI. Motor Master Int.: Datos de salida
• Análisis de compra de motores nuevos,
reemplazo de motores, reparación frente a
sustitución.
• Optimización de los sistemas de manejo
(eficiencia del motor, carga y factor de potencia,
etc.).
• La información de compra del motor (precios de
lista, períodos de garantía, modelo, peso, etc.).
• Ahorro de energía y dinero.
Industrial Technologies
Program (ITP)
VI. Motor Master Int.
Industrial Technologies
Program (ITP)
VI. Motor Master Int.
Industrial Technologies
Program (ITP)
Menú
Seleccionador
base de datos
de motores
(NEMA o IEC, 50 o
60 Hz)
Seleccionador
de Idioma
Inglés – francés –
español
VI. Motor Master Int.
Industrial Technologies
Program (ITP)
Conversión
de
monedas
Configuración
base de
datos
VI. Motor Master Int.
• Conversión de monedas
Industrial Technologies
Program (ITP)
VI. Motor Master Int.
• Opciones
Industrial Technologies
Program (ITP)
VI. Motor Master Int.
• Seleccionador de motores
Determinar los ahorros de energía y de costos
de operación.
Análisis del ciclo de vida económico.
Optimización y Mejoramiento de Motores:
“Mejor Disponible”.
Informes.
Industrial Technologies
Program (ITP)
VI. Motor Master Int.
• Seleccionador de motores
Industrial Technologies
Program (ITP)
VI. Motor Master Int.
• Seleccionador de motores
Industrial Technologies
Program (ITP)
Ingresar
características
motor a
consultar
Lista de
resultados
ordenados por
eficiencia
VI. Motor Master Int.
• Seleccionador de motores: Detalles (General)
Industrial Technologies
Program (ITP)
VI. Motor Master Int.
• Seleccionador de motores: Detalles (Otros)
Industrial Technologies
Program (ITP)
VI. Motor Master Int.
• Seleccionador de motores: Detalles (Funcionamiento)
Industrial Technologies
Program (ITP)
VI. Motor Master Int.
• Análisis de ahorros del motor
Industrial Technologies
Program (ITP)
VI. Motor Master Int.
• Análisis de ahorros del motor
Industrial Technologies
Program (ITP)
Ingresar datos
motor base
Seleccionar
motor alternativo
Escenario
Nuevo
Rebobinado
Reemplazo de existente
VI. Motor Master Int.
• Análisis de ahorros del motor
Industrial Technologies
Program (ITP)
VI. Motor Master Int.
• Análisis de ahorros del motor
Industrial Technologies
Program (ITP)
Parámetros
Descuento distribuidor
Costo de motor
Costo de energía
Factor de Potencia (FP)
Cargo por FP
Horas de uso
Despliegue de
resultados
VI. Motor Master Int.
• Análisis de ahorros del motor
Industrial Technologies
Program (ITP)
VI. Motor Master Int.
• Análisis de ahorros del motor
Industrial Technologies
Program (ITP)
Consumo y
costo
energía
Costo diferencial del
motor eficienteAhorros
Período de recuperación del capital
VI. Motor Master Int.
• Análisis de ahorros del motor
Industrial Technologies
Program (ITP)
VI. Motor Master Int.
• Análisis de ahorros del motor
Industrial Technologies
Program (ITP)
VI. Motor Master Int.
• Análisis de ahorros del motor
Industrial Technologies
Program (ITP)
VI. Motor Master Int.
• Análisis de ahorros del motor
Industrial Technologies
Program (ITP)
Revisa la base dedatos de motores
Propone un motorde alta eficienciaque presenta elmenor período derecuperaciónsimple
Despliegainformación de éstey de otros motores
VI. Motor Master Int.
• Análisis de ahorros del motor
Industrial Technologies
Program (ITP)
VI. Motor Master Int.
• Análisis de ahorros del motor
Industrial Technologies
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