proyecto de tesisrepositorio.uasf.edu.pe/bitstream/uasf/255/1/tipb elli.pdf · 2019. 12. 12. ·...

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA SAN FRANCISCO

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE

BACHILLER

“ESTUDIO DE LA CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA, MEDIANTE

UN BANCO DE CONDENSADORES, QUE PERMITA EL AHORRO DE

ENERGÍA ELÉCTRICA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS DE EMPRESAS

INDUSTRIALES, AREQUIPA - 2019”

Presentado por el Egresado:

ENRIQUE LLAZA IMATA

Asesor:

Mgter. Sergio Salas Valverde

Para optar el Grado Académico de Bachiller

en Ingeniería Mecánica

AREQUIPA - PERÚ

2019

http://www.uasf.edu.pe/index.htm

2

EPÍGRAFE

Según la entidad Clientes Finales por Sectores y Actividad CIIU (Clasificación Industrial Internacional Uniforme), “Al cierre de 2015 en Arequipa, el número de clientes finales asciende a 389 186, ubicando a nuestra región como la cuarta con la mayor cantidad de clientes finales a nivel nacional por debajo de Lima, Piura y La Libertad”

3

ÍNDICE

Pág.

RESUMEN ......................................................................................... 04

ABSTRACT ........................................................................................ 05

INTRODUCCIÓN ............................................................................... 06

RESULTADOS

1. Metodología del trabajo .................................................................. 07 1.1 Líneas de trabajo ..................................................................... 07

1.2 Campo de verificación .............................................................. 08

1.3 Estrategia de recolección de datos .......................................... 08

2. Resultados de los trabajos de campo ............................................ 11

ANÁLISIS DE INFORMACIÓN (DISCUSIÓN) .................................... 35 CONCLUSIONES ............................................................................... 44 SUGERENCIAS ................................................................................. 45 PROPUESTA ..................................................................................... 46 REFERENCIAS .................................................................................. 51

ANEXOS Proyecto de Trabajo de Investigación ................................................ 54

Fichas técnicas ................................................................................. 132

Matrices de sistematización de datos ............................................... 135

4

RESUMEN

Está vigente la idea de ahorrar en el consumo de energía eléctrica, por lo que

mayoritariamente se trata diseñar un sistema que permita mejorar el ahorro de

energía eléctrica en un sistema eléctrico de las empresas de producción

industriales y mecánicas, especialmente en sus procesos de fabricación, para

hacer más productivo el nivel de producción de sus diferentes productos.

Resulta de suma importancia el implementar un sistema de tecnología

moderna, como por ejemplo aquél relacionado a un banco de condensadores

para estos procesos, con lo que se debe mejorar el ahorro de energía para

poder lograr disminuir el consumo de energía eléctrica durante su producción,

racionalizando las materias primas e insumos, reduciendo los costos

operativos, costos en el consumo energético y reduciendo el impacto hacia el

medio ambiente, durante el proceso de producción.

El diseño de este tipo de sistema debe conducir a la mejora del ahorro de

energía eléctrica, durante la fabricación de los productos, hace referencia a un

proceso productivo moderno, que incluye procesos automatizados de

reducción de consumo de energía eléctrica, con objetivos prácticos y de

beneficio para las empresas. Se trata la problemática de estas empresas, para

mejorar el ahorro de energía eléctrica durante los procesos de fabricación de

productos. Asimismo, ver la necesidad de diseñar un sistema que mejore el

ahorro de energía eléctrica, disminuyendo los costos de producción de sus

productos.

La idea de esta investigación, es realizar un estudio que determine si la

corrección del factor de potencia, mediante un banco de condensadores,

permite el ahorro de energía eléctrica en los sistemas eléctricos de empresas

industriales en la ciudad de Arequipa.

Palabras claves: energía eléctrica, consumo, producción, banco de

condensadores, factor de potencia, ahorro, productos, costos.

5

ABSTRACT

The idea of saving on electricity consumption is valid, which is why it is

mainly about designing a system that allows improving the electric energy

saving in an electrical system of industrial and mechanical production

companies, especially in their manufacturing processes, to make the

production level of your different products more productive.

It is very important to implement a modern technology system, such as one

related to a capacitor bank for these processes, which should improve

energy savings in order to reduce the consumption of electricity during

production, rationalizing raw materials and inputs, reducing operating costs,

costs in energy consumption and reducing the impact on the environment,

during the production process.

The design of this type of system should lead to the improvement of the

electric energy saving, during the manufacture of the products, it refers to a

modern productive process, which includes automated processes of

reduction of electricity consumption, with practical and benefit for companies.

It deals with the problems of these companies, to improve the electric energy

savings during the manufacturing processes of products. Also, see the need

to design a system that improves the saving of electrical energy, reducing the

production costs of their products.

The idea of this investigation is to carry out a study that determines if the

correction of the power factor, through a bank of capacitors, allows the

saving of electrical energy in the electrical systems of industrial companies in

the city of Arequipa.

Keywords: electric power, consumption, production, capacitor bank, power

factor, savings, products, costs.

6

INTRODUCCIÓN

Conocemos actualmente que la demanda existente por consumo de energía

eléctrica para los productos industrializados, se debe al uso de máquinas y/o

equipos eléctricos de carácter inductivo, que generan una energía reactiva

durando su operación, incrementando el consumo de energía eléctrica durante

su proceso, teniendo como resultado altas demandas en facturación de recibos

de consumo de energía eléctrica en la producción; todo esto es posible que se

deba a los factores de potencia que posiblemente requieren un adecuado

tratamiento.

Asimismo, se sabe que en las empresas industriales, se emplean maquinarias y

equipos eléctricos, que generan energía reactiva, acrecentando el consumo de

energía eléctrica y teniendo una demanda por consumo eléctrico elevado,

donde los costos de fabricación de los productos industrializados son altos,

presentando recibos de adquisición de energía eléctrica elevados.

Para determinar los resultados, se trató la metodología del trabajo, incluyendo

las líneas de trabajo, considerando las técnicas e instrumentos de recolección

de datos utilizados; así como el campo de verificación, especificando la

ubicación espacial y temporal, y las unidades de estudios investigadas; también

la estrategia de recolección de datos, finalizando con la presentación de los

resultados obtenidos y su interpretación objetiva.

Luego se presenta el análisis de información (discusión), de acuerdo a la

operacionalización de las variables, considerando el trabajo de campo, marco

teórico, experiencia y deducción propia, para luego elaborar las conclusiones,

dando a conocer el logro de los objetivos y la viabilidad de la hipótesis,

indicando algunas sugerencias que se deberían de hacer a partir de las

conclusiones; por último se presenta una propuesta del perfil de un

procedimiento que permita el ahorro del consumo de energía eléctrica, en la

producción industrial.

7

RESULTADOS 1. Metodología del trabajo

1.1 Líneas de trabajo

Nivel y tipo de investigación

El nivel de la investigación fue el explicativo, ya que trató de dar un

procedimiento de solución al problema planteado, y el tipo de

investigación es el de una investigación aplicada, ya que se utilizará los

resultados obtenidos, en la práctica, como una solución al problema.

Diseño de investigación

El diseño de la investigación es no experimental, con el estudio de

algunos casos reales, utilizando una estrategia de trabajo en el campo

donde se desarrollan los hechos, lo que permitió lograr los objetivos

planteados.

Técnicas e instrumentos de recolección de datos

Se utilizó la técnica de la observación, con fuentes primarias y datos

cuantitativos, que luego de la validación respectiva, se aplicaron de

acuerdo a la estrategia de recolección de datos indicada, teniendo

confiabilidad en los instrumentos para obtener los datos.

VARIABLE INDICADOR SUBINDICADOR TECNICA INSTRUMENTO

Energía eléctrica en la

producción industrial

Productos

industriales

Tipos

Observación Ficha de

Observación Documental

Maquinarias

Consumo eléctrico

Suministro

Facturación

Rendimiento de sistemas

eléctricos

Factor de potencia

Equipos industriales

Observación Ficha de

Observación de Campo

Problemas

Metodologías Tradicionales

Innovadoras

8

Técnicas de análisis e interpretación de datos

Una vez aplicados los instrumentos, se sistematizaron los datos

obtenidos, procediendo luego al análisis e interpretación de los

resultados, para percibir las fortalezas y debilidades, que pudiera tener la

gestión de las unidades de estudio, consultando la teoría utilizada.

1.2 Campo de verificación

Ubicación espacial

Para el desarrollo de la investigación se tomaron los datos en la ciudad

de Arequipa, teniendo como base de estudio a los sistemas eléctricos de

las empresas industriales en funcionamiento.

Ubicación temporal

Los instrumentos de recolección de datos se aplicaron entre el 06 y 28

de junio del 2019, secuencialmente para las fichas de observación

documental y de campo, respectivamente.

Unidades de estudio

Para la variable “Energía eléctrica en la producción industrial”, se utilizó

la observación documental a los manuales técnicos, recibos de luz de

SEAL, boletines informativos y datos estadísticos disponibles, sobre el

consumo de energía eléctrica en empresas industriales de la ciudad de

Arequipa, 2019. Para la variable “Rendimiento de sistemas eléctricos”,

se utilizó la observación de campo a los equipos de medición de energía

eléctrica, equipos industriales, así como a sus manuales e informes

técnicos, disponibles en el mercado del consumo de energía eléctrica en

empresas industriales de la ciudad de Arequipa, 2019.

1.3 Estrategias de recolección de datos

Organización

9

Se coordinó con las autoridades de entidades relacionadas a la

generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica en las

empresas industriales de la ciudad de Arequipa.

De igual manera con personas voluntarias y con instituciones que

puedan tener esta dificultad del ahorro del consumo de energía eléctrica,

en la ciudad de Arequipa. Se puso énfasis en tener un amplio panorama

acerca de las distintas posiciones presentes en el consumo de la energía

eléctrica, en empresas industriales, considerando el apoyo conceptual y

práctico, que han desarrollado algunos autores y entidades, en años recientes.

También para conocer las expectativas de los usuarios y los requerimientos

mínimos de lo que esperan, contribuyendo al ahorro del consumo de la energía

eléctrica, en empresas industriales, mediante la comprensión de las técnicas

modernas disponibles en el mercado.

Se trató de establecer un procedimiento que permita, particularmente a

las empresas industriales en las que este problema sea álgido, el ahorro

en el consumo de energía eléctrica, pudiendo conocer las técnicas

modernas e innovadoras apropiadas, con las que deberían contar las

empresas industriales, con lo que se logró comprender de una manera

más clara, lo que significa el ahorro planteado.

Limitaciones

El área de estudio sobre el consumo de energía eléctrica, se delimitó a

algunas empresas industriales del cercado de la ciudad de Arequipa -

Perú. La confiabilidad de los resultados arrojados por la ficha de

observación documental y de campo, fue en base a la veracidad y

precisión de las observaciones.

El estudio de la propuesta, quedó sujeto a las personas encargadas de

llevar a cabo la estrategia de calidad en el servicio. La estrategia fue

únicamente para una empresa industrial mediana de producción, debido

a que se adaptó al tamaño y organización de la misma.

10

La mayor parte de las referencias utilizadas, no han sido aplicadas a

medianas empresas industriales relacionadas al ahorro del consumo de

energía eléctrica, por lo que resultará difícil adaptarla a éstas. Las

sugerencias que se hacen, serán desde un punto de vista técnico y

administrativo, para la correcta aplicación de las mismas y es necesario

que personal especialista las revise.

Análisis de la información

Luego de sistematizar los datos que se obtuvieron de la realidad, se

procedió a realizar un análisis y discusión detenido de los resultados, de

tal manera de conocer lo más real posible, las fortalezas, amenazas,

debilidades y oportunidades de las empresas industriales relacionadas al

consumo de la energía eléctrica, para el trabajo de investigación.

El investigador puso todo el esfuerzo, particularmente en la discusión de

los resultados, ya que fue fundamental en el trabajo de investigación,

sobre todo porque al operacionalizar las variables, indicadores y sub-

indicadores, permitió que se pueda determinar su nivel de medición, de

tal manera de considerar aceptable las conclusiones, sugerencias y

propuesta.

Conclusiones

La investigación se terminó, formulando las conclusiones

correspondientes al logro de los objetivos y a la validación de la

hipótesis, dando especial importancia a la discusión que se realizó sobre

cada sub-indicador, operacionalizado y analizado con los resultados

obtenidos de la realidad.

11

2. Resultados de la investigación

TABLA N° 1: Los productos industriales utilizados por las empresas

utilizan energía eléctrica

TABLA N° 1

ALTERNATIVAS f %

SIEMPRE 15 75

A VECES 4 20

NUNCA 1 5

TOTAL 20 100

Fuente: Elaboración propia, 2019

Se puede observar que el 75% de las personas a quienes se les aplicó la ficha

de observación, mencionan que los productos industriales utilizados por las

empresas, siempre utilizan energía eléctrica, el 20% que a veces y el 5% que

nunca; por lo que se puede apreciar que la mayoría menciona que los

productos utilizados por las empresas, utilizan energía eléctrica.

GRÁFICO N° 1

12


TABLA N° 2: El consumo eléctrico en la producción industrial es fundamental para realizar sus operaciones

TABLA N° 2

ALTERNATIVAS f %

SIEMPRE 10 50

A VECES 7 35

NUNCA 3 15

TOTAL 20 100



de observación, consideran que siempre el consumo eléctrico en la producción

industrial, es fundamental para realizar sus operaciones, mientras que el 35%

considera que a veces y el 15% indica que nunca; por lo que la mayoría

considera que el consumo eléctrico en la producción industrial, es fundamental

para realizar sus operaciones.

GRÁFICO N° 2

13


TABLA N° 3: Se considera que de acuerdo al tipo de producto industrial algunas empresas gastan más en energía eléctrica

TABLA N° 3

ALTERNATIVAS f %

SIEMPRE 12 60

A VECES 5 25

NUNCA 3 15

TOTAL 20 100



de observación, indican que de acuerdo al tipo de producto industrial, algunas

empresas siempre gastan más en energía eléctrica, el 25% considera que a

veces y el 15% menciona que nunca; por lo que se puede apreciar que la

mayoría considera que, de acuerdo al tipo de producto industrial, algunas

empresas siempre gastan más en energía eléctrica.

GRÁFICO N° 3

14


TABLA N° 4: La mayoría de maquinarias hacen uso de energía eléctrica para realizar las actividades industriales



de observación, indican que siempre la mayoría de máquinas hacen uso de

energía eléctrica para realizar las actividades industriales, el 20% indican que a

veces y el 5% menciona que nunca; lo que permite apreciar que la mayoría

considera que siempre la mayoría de maquinarias, hacen uso de energía

eléctrica para realizar las actividades industriales.

GRÁFICO N° 4

TABLA N° 4

ALTERNATIVAS f %

SIEMPRE 15 75

A VECES 4 20

NUNCA 1 5

TOTAL 20 100

15


TABLA N° 5: El suministro eléctrico que existe en Arequipa es suficiente

para la producción industrial

TABLA N° 5

ALTERNATIVAS f %

SIEMPRE 8 40

A VECES 11 55

NUNCA 1 5

TOTAL 20 100



de observación, indican que el suministro eléctrico que existe en Arequipa

siempre es suficiente para la producción industrial, el 55% considera que a

veces y el 5% menciona que nunca; lo que permite apreciar que la mayoría

considera que el suministro eléctrico que existe en Arequipa, siempre es

suficiente para la producción industrial.

GRÁFICO N° 5

16


TABLA N° 6: La facturación de energía eléctrica de las empresas industriales es mayor al consumo de las familias

TABLA N° 6

ALTERNATIVAS f %

SIEMPRE 18 90

A VECES 1 5

NUNCA 1 5

TOTAL 20 100



de observación, consideran que siempre la facturación de energía eléctrica de

las empresas industriales, es mayor al consumo de las familias, el 5%

considera que a veces y el 5% considera que nunca; lo que permite apreciar

que la mayoría considera que siempre la facturación de energía eléctrica de las

empresas industriales, es mayor al consumo de las familias.

GRÁFICO N° 6

17


TABLA N° 7: Las empresas industriales conocen sobre el factor potencia como medio eficiente de consumo eléctrico

TABLA N° 7

ALTERNATIVAS f %

SIEMPRE 5 25

A VECES 8 40

NUNCA 7 35

TOTAL 20 100



de observación, consideran que siempre las empresas industriales conocen

sobre el factor potencia, como medio eficiente de consumo eléctrico, el 40%

considera que a veces y el 35% menciona que nunca; lo que la mayoría

menciona que siempre las empresas industriales, conocen sobre el factor

potencia como medio eficiente de consumo eléctrico.

GRÁFICO N° 7

18


TABLA N° 8: En la producción industrial se utilizan metodologías que ayuden a la reducción de consumo eléctrico

TABLA N° 8

ALTERNATIVAS f %

SIEMPRE 6 30

A VECES 5 25

NUNCA 9 45

TOTAL 20 100



de observación, consideran que siempre se utilizan metodologías que ayuden a

la reducción de consumo eléctrico en la producción industrial, el 25% menciona

que a veces y el 45% considera que nunca; lo que permite apreciar que la

mayoría considera que siempre en la producción industrial, se utilizan

metodologías que ayuden a la reducción de consumo eléctrico.

GRÁFICO N° 8

19


TABLA N° 9: Las empresas adquieren equipos industriales que ahorren

energía eléctrica

TABLA N° 9

ALTERNATIVAS f %

SIEMPRE 10 50

A VECES 5 25

NUNCA 5 25

TOTAL 20 100



de observación, consideran que siempre las empresas adquieren equipos

industriales que ahorren energía eléctrica, mientras que el 25% considera que

a veces y el otro 25% consideran que nunca; lo que permite apreciar que la

mayoría considera que siempre las empresas, adquieren equipos industriales

que ahorren energía eléctrica.

GRÁFICO N° 9

20


TABLA N° 10: Los sistemas eléctricos presentan problemas en el consumo de energía eléctrica

TABLA N° 10

ALTERNATIVAS f %

SIEMPRE 14 70

A VECES 3 15

NUNCA 3 15

TOTAL 20 100



de observación, consideran que siempre los sistemas eléctricos presentan

problemas en el consumo de energía eléctrica, mientras que el 15% considera

que a veces y el otro 15% considera que nunca; lo que permite apreciar que la

mayoría indica que siempre los sistemas eléctricos presentan problemas en el

consumo de energía eléctrica.

21

GRÁFICO N° 10


TABLA N° 11: Las metodologías tradicionales que usan las empresas para

el ahorro de consumo eléctrico son las adecuadas

TABLA N° 11

ALTERNATIVAS f %

SIEMPRE 12 60

A VECES 7 35

NUNCA 1 5

TOTAL 20 100



de observación, consideran que siempre las metodologías tradicionales que

usan las empresas para el ahorro de consumo eléctrico son las adecuadas,

mientras que el 35% considera que a veces y el 5% menciona que nunca lo

que permite apreciar que la mayoría considera que siempre las metodologías

tradicionales que usan las empresas para el ahorro de consumo eléctrico son

las adecuadas.

22

GRÁFICO N° 11


TABLA N° 12: Si se implementan metodologías innovadoras para reducir

el consumo eléctrico en la producción industrial, las aplicaría:

TABLA N° 12

ALTERNATIVAS f %

SIEMPRE 7 35

A VECES 8 40

NUNCA 5 25

TOTAL 20 100

Fuente: Elaboración propia, 2019 Se puede observar que el 35% de las personas a quienes se les aplicó la ficha

de observación, consideran que si se implementan metodologías innovadoras

para reducir el consumo eléctrico en la producción industrial, siempre las

aplicaría, mientras que el 40% que a veces y el 25% menciona que nunca; lo

que permite apreciar que la mayoría indica que si se implementan

metodologías innovadoras para reducir el consumo eléctrico en la producción

industrial, siempre las aplicaría.

23

GRÁFICO N° 12


TABLA N° 13: Uso del factor de potencia

TABLA N° 13

CARACTERÍSTICA f %

BUENO 3 30

REGULAR 5 50

MALO 2 20

TOTAL 10 100


Se puede apreciar que el 30% de las personas a quienes se les aplicó la ficha

de observación de campo, mencionan que el uso del factor potencia es bueno,

mientras que el 50% indica que es regular y el 20% menciona que es malo; lo

que permite apreciar que la mayoría indica que el uso de factor potencia es

bueno.

24

GRÁFICO N° 13


TABLA N° 14: Uso de productos industriales

TABLA N° 14

CARACTERÍSTICA f %

BUENO 8 80

REGULAR 1 10

MALO 1 10

TOTAL 10 100



de observación de campo, mencionan que el uso de productos industriales es

bueno, mientras que el 10% indica que es regular y el otro 10% menciona que

es malo; lo que permite apreciar que la mayoría indica que el uso de productos

industriales es bueno

GRÁFICO N° 14

25


TABLA N° 15: Ahorro en el consumo eléctrico

TABLA N° 15

CARACTERÍSTICA f %

BUENO 3 30

REGULAR 6 60

MALO 1 10

TOTAL 10 100



de observación de campo, mencionan que el ahorro en el consumo eléctrico es

bueno, mientras que el 60% indica que es regular y el 10% menciona que es

malo; lo que permite apreciar que la mayoría indica que el ahorro en el

consumo eléctrico es regular.

GRÁFICO N° 15

26


TABLA N° 16: Conocimiento de metodologías

TABLA N° 16

CARACTERÍSTICA f %

BUENO 2 20

REGULAR 4 40

MALO 4 40

TOTAL 10 100



de observación de campo, mencionan que conocer las metodologías es bueno,

mientras que el 40% indica que es regular y el otro 40% menciona que es malo;

lo que permite apreciar que la mayoría indica no es bueno conocer las

metodologías.

27

GRÁFICO N° 16


TABLA N° 17: Eficiencia de los equipos industriales

TABLA N° 17

CARACTERÍSTICA f %

BUENO 5 50

REGULAR 2 20

MALO 3 30

TOTAL 10 100



de observación de campo, consideran que la eficiencia de los equipos

industriales es bueno, mientras que el 20% indica que es regular y el 30%

menciona que es malo; lo que permite apreciar que la mayoría indica que, es

bueno conocer la eficiencia de los equipos industriales.

28

GRÁFICO N° 17


TABLA N° 18: Uso de metodologías tradicionales

TABLA N° 18

CARACTERÍSTICA f %

BUENO 6 60

REGULAR 3 30

MALO 1 10

TOTAL 10 100



de observación de campo, consideran que el uso de metodologías tradicionales

es bueno, mientras que el 30% indica que es regular y el 10% menciona que es

malo; lo que permite apreciar que la mayoría indica que, es bueno usar

metodologías tradicionales.

29

GRÁFICO N° 18


TABLA N° 19: Aplicación de metodologías innovadoras

TABLA N° 19

CARACTERÍSTICA f %

BUENO 2 20

REGULAR 3 30

MALO 5 50

TOTAL 10 100



de observación de campo, consideran que es bueno aplicar metodologías

innovadoras, mientras que el 30% indica que es regular y el 50% menciona que

es malo; lo que permite apreciar que la mayoría considera que, la aplicación de

metodologías innovadoras, es malo.

GRÁFICO N° 19

30


TABLA N° 20: La facturación de energía

TABLA N° 20

CARACTERÍSTICA f %

BUENO 7 70

REGULAR 2 20

MALO 1 10

TOTAL 10 100



de observación de campo, consideran que es bueno la facturación de energía,

mientras que el 20% indica que es regular y el 10% menciona que es malo; lo

que permite apreciar que la mayoría considera que la facturación de energía es

buena.

GRÁFICO N° 20

31


TABLA N° 21: Optimización del suministro de energía eléctrica

TABLA N° 21

CARACTERÍSTICA F %

BUENO 4 40

REGULAR 4 40

MALO 2 20

TOTAL 10 100



de observación de campo, indican que es bueno optimizar el suministro de

energía eléctrica, mientras que el otro 40% indica que es regular y el 20%

menciona que es malo; lo que permite apreciar que la mayoría considera que

optimizar el suministro de energía eléctrica, en algunos casos es bueno y

regular.

GRÁFICO N° 21

32


TABLA N° 22: Solución a problemas del suministro eléctrico

TABLA N° 22

CARACTERÍSTICA f %

BUENO 5 50

REGULAR 4 40

MALO 1 10

TOTAL 10 100



de observación de campo, indican que es bueno dar solución a problemas del

suministro eléctrico, mientras que el otro 40% indica que es regular y el 10%

menciona que es malo dar solución; lo que permite apreciar que la mayoría

considera que solucionar los problemas del suministro eléctrico, es bueno.

33

GRÁFICO N° 22


TABLA N° 23: Disponibilidad de equipos industriales con factor de potencia

adecuado

TABLA N° 23

CARACTERÍSTICA f %

BUENO 2 20

REGULAR 3 30

MALO 5 50

TOTAL 10 100



de observación de campo, indican que es bueno contar con disponibilidad de

equipos industriales con factor de potencia, mientras que el 30% indica que es

regular y el 50% menciona que es malo; lo que permite apreciar que la mayoría

considera que contar con disponibilidad de equipos industriales con factor de

potencia, es malo.

34

GRÁFICO N° 23


TABLA N° 24: Rendimiento integral de sistemas eléctricos

TABLA N° 24

CARACTERÍSTICA f %

BUENO 4 40

REGULAR 3 30

MALO 3 30

TOTAL 10 100



de observación de campo, consideran que rendimiento integral de sistemas

eléctricos es bueno, mientras que el 30% indica que es regular y el otro 30%

menciona que es malo; lo que permite apreciar que la mayoría considera que el

rendimiento integral de sistemas eléctricos, es bueno.

35

GRÁFICO N° 24


ANÁLISIS DE INFORMACIÓN (DISCUSIÓN)

Introducción Una vez sistematizado los datos obtenidos de la realidad, se ha procedido a

realizar un análisis detenido de los resultados, de tal manera de conocer lo más

real posible, la situación del consumo de energía eléctrica, en el proceso de

fabricación de productos industriales, por el uso de equipos y/o maquinas

eléctricas inductivas, generadores de energía reactiva, específicamente

respecto a la variable “Energía eléctrica en la producción industrial”, y a la

variable “Rendimiento de sistemas eléctricos”.

La finalidad de este análisis es percibir directamente, las fortalezas y

debilidades, que pudiera tener el excesivo consumo de energía eléctrica, en el

proceso de fabricación de productos industriales, por el uso de equipos y/o

maquinas eléctricas inductivas, generadores de energía reactiva, en la ciudad

de Arequipa, provocando una alta facturación por la adquisición de la energía

eléctrica, para permitir coadyuvar a obtener procedimientos que permitan

mejorar el rendimiento de sistemas eléctricos de la producción industrial.

36

Para mayor precisión el análisis estadístico, se ha utilizado el Excel del Office

de Microsoft, aprovechando las opciones de cálculo estadístico con

operaciones y fórmulas, así como los gráficos estadísticos respectivos. En

algunos casos también se ha utilizado la herramienta de las tablas del Word.

El investigador ha puesto todo el esfuerzo, en este análisis (discusión), que ha

sido fundamental en el trabajo de investigación, ya que al operacionalizar las

variables, indicadores y sub-indicadores, ha permitido que se pueda

determinar su nivel de medición, de tal manera de considerar aceptable las

conclusiones y sugerencias finales. Asimismo, se ha relacionado los

subindicadores de cada variable, con los ítems y características de las fichas

de recolección de datos aplicadas a las unidades de estudio, de tal manera de

tener un trabajo analítico coherente con el trabajo documental y de campo,

para que los resultados sean cercanos a la realidad del entorno establecido.

Tipos

De los resultados observados, se aprecia que, los productos utilizados por las

empresas, utilizan energía eléctrica en la producción industrial, la que es

fundamental para realizar sus operaciones de manera óptima; ahora

dependiendo del tipo de producto industrial, algunas empresas siempre gastan

más en energía eléctrica, lo que puede tenerse como una oportunidad,

particularmente para la eficiencia del consumo eléctrico.

Viendo el marco conceptual al respecto, la actividad industrial en el Perú es

todavía insuficiente y poco agresiva para fomentar el desarrollo de nuestra

nación, sin embargo poco o nada se ha hecho por los sectores

correspondientes, para ser considerados como una actividad estratégica de

desarrollo, ni mucho menos estar dentro de la agenda de urgencias del

gobierno. La industria peruana se desarrolla principalmente en las grandes

ciudades como: Lima, Trujillo, Chiclayo, Piura, Tacna, Arequipa, Cusco e

Iquitos; en diferentes tipos de productos industriales.

37

Por lo que, al operacionalizar este sub-indicador tipos, dentro del indicador

productos industriales, de la variable energía eléctrica en la producción

industrial, considerando que los productos utilizados por las empresas, utilizan

energía eléctrica en la producción industrial, la que es fundamental para

realizar sus operaciones de manera óptima, dependiendo del tipo de producto

industrial, para indicar que algunas empresas siempre gastan más en energía

eléctrica, lo que puede tenerse como una oportunidad, particularmente para la

eficiencia del consumo eléctrico; que de acuerdo al marco conceptual al

respecto, sobre que la actividad industrial en el Perú es todavía insuficiente y

poco agresiva para fomentar el desarrollo de nuestra nación; se deduce que, al

desear establecer la relación entre la energía eléctrica y la fabricación de

productos industriales, es recomendable considerar los tipos de productos

industriales, para determinar el consumo de energía eléctrica.

Maquinarias

De las observaciones se aprecia que, los productos utilizados por las


fundamental para realizar sus operaciones de manera óptima; aceptando que

siempre la mayoría de maquinarias, hacen uso de energía eléctrica para

realizar las actividades industriales; situación que hay que considerar como una

posible debilidad en la producción industrial.

Ahora bien, en el marco conceptual respectivo, se hace referencia a que, se

llama máquina a todo instrumento inventado por el hombre para auxiliar su

trabajo; y se llama maquinaria a toda combinación de instrumentos que bajo la

dirección del hombre desarrollan considerables fuerzas.

En el sentido general y absoluto de la palabra, un martillo, una lima, una pluma,

un pincel, un formón, un cuchillo, una herramienta cualquiera, son máquinas;

en tanto que una prensa, un telar, una trilladora, un martinete, una draga, una

locomotora, etc. son maquinarias.

38

Por lo que, al operacionalizar este sub-indicador maquinarias, dentro del

indicador productos industriales, de la variable energía eléctrica en la

producción industrial, considerando que los productos utilizados por las


fundamental para realizar sus operaciones de manera óptima, aceptando que

siempre la mayoría de maquinarias, hacen uso de energía eléctrica para

realizar las actividades industriales; situación que hay que considerar como una

posible debilidad en la producción industrial; que en el marco conceptual

respectivo, se hace referencia a que, se llama máquina a todo instrumento

inventado por el hombre para auxiliar su trabajo; y se llama maquinaria a toda

combinación de instrumentos que bajo la dirección del hombre desarrollan

considerables fuerzas; se deduce que, al desear establecer la relación entre la

energía eléctrica y la fabricación de productos industriales, es necesario las

maquinarias utilizadas para productos industriales, que determinen el consumo

de energía eléctrica.

Suministro

De las observaciones se aprecia que, el ahorro en el consumo eléctrico es

regular, considerando que el suministro eléctrico que existe en Arequipa,

siempre es suficiente para la producción industrial, conociendo que optimizar el

suministro de energía eléctrica, en algunos casos es bueno; lo que puede influir

en el consumo de energía eléctrica.

Teniendo en cuenta el marco conceptual respectivo, es bueno hacer referencia

que el consumo nacional de electricidad (incluye el del Sistema Eléctrico

Interconectado Nacional-SEIN, los Sistemas Aislados-SS. AA., y los

autoproductores), creció a una tasa promedio anual de 5.8% entre 1995 y

2015.

De esta manera, de los 13 623 GWh de energía consumida en 1995 se pasó a

42 334 GWh en 2015, lo que representa un incremento de más de 200% en

dicho periodo. Según el tipo de servicio, el consumo del mercado eléctrico

(conformado por el SEIN y los SS.AA.), se incrementó 304%, al pasar de 9849

39

GWh en 1995 a 39 775 GWh en 2015; mientras que el consumo de los

autoproductores se redujo 32%, al pasar de 3774 GWh en 1995 a 2559 GWh

en 2015.

Por lo que, al operacionalizar este sub-indicador suministro, dentro del

indicador consumo eléctrico, de la variable energía eléctrica en la producción

industrial, en la cual el ahorro en el consumo eléctrico es regular, considerando

que el suministro eléctrico que existe en Arequipa, siempre es suficiente para la

producción industrial, conociendo que optimizar el suministro de energía

eléctrica, en algunos casos es bueno, lo que puede influir en el consumo de

energía eléctrica; sabiendo que tteniendo en cuenta el marco conceptual

respectivo, es bueno hacer referencia que el consumo nacional de electricidad

(incluye el del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional-SEIN, los Sistemas

Aislados-SS. AA., y los autoproductores), creció a una tasa promedio anual de

5.8% entre 1995 y 2015; se deduce que, determinando el efecto del consumo

de energía eléctrica en la producción industrial, es conveniente hacerlo

analizando el suministro de la energía eléctrica.

Facturación

De los resultados obtenidos en la observación se aprecia que, el ahorro en el

consumo eléctrico es regular, a pesar de que siempre la facturación de energía

eléctrica de las empresas industriales, es mayor al consumo de las familias,

aceptando que la facturación de energía es buena; lo que se puede considerar

como una oportunidad en la producción industrial, respecto a la energía

eléctrica utilizada en sus productos.

Ahora bien, en el marco conceptual al respecto, se hace referencia a que los

montos facturados del sector eléctrico, han aumentado tanto de parte de los

usuarios libres como de los regulados. La mayor facturación proviene del

mercado regulado, que pasó de 66% en 2005 a cerca de 70% en los últimos

cinco años.

40

Por uso de la energía, la actividad que tuvo la mayor facturación fue la

industrial (que incluye la actividad minera), con aproximadamente 42% en el

periodo 2005-2015. El consumo residencial representó 34%, mientras que el

comercial y el alumbrado público 21% y 4%, respectivamente. La participación

de cada actividad en la facturación total no ha sufrido grandes cambios en los

últimos años.

Por lo que, al operacionalizar este sub-indicador facturación, dentro del

indicador consumo eléctrico, de la variable energía eléctrica en la producción

industrial, en la cual el ahorro en el consumo eléctrico es regular, a pesar de

que siempre la facturación de energía eléctrica de las empresas industriales, es

mayor al consumo de las familias, aceptando que la facturación de energía es

buena, lo que se puede considerar como una oportunidad en la producción

industrial; sabiendo que los montos facturados del sector eléctrico, han

aumentado tanto de parte de los usuarios libres como de los regulados; se

deduce que, determinando el efecto del consumo de energía eléctrica en la

producción industrial, será necesario realizarlo con la disponibilidad de la

facturación correspondiente, lo que va a permitir eficiencia en la producción.


De los resultados obtenidos en la observación se aprecia que, el rendimiento

integral de sistemas eléctricos, es bueno, que siempre las empresas

industriales, conocen sobre el factor potencia como medio eficiente de

consumo eléctrico, aceptando que su uso es bueno, y que las empresas

adquieren equipos industriales que ahorren energía eléctrica, conociendo su

eficiencia y disponibilidad con factor de potencia; lo cual puede resultar una

ventaja para el rendimiento de los sistemas eléctricos en la producción

industrial.

El factor de potencia (FP) es una medida que relaciona la potencia utilizada

para realizar trabajo (potencia activa) con la potencia para la cual debe ser

dimensionado un equipo (potencia aparente). Estas cantidades difieren debido

a la existencia de la denominada ‘potencia reactiva’, que corresponde a la parte

de la potencia que va y viene entre algunos componentes del sistema, pero

que, en promedio, no genera trabajo.

41

En definitiva, la importancia del factor de potencia es que evita el desperdicio

de energía en las instalaciones eléctricas. Esto se logra eliminando el efecto de

las corrientes reactivas por las instalaciones las que provocan pérdidas de

energía en conductores eléctricos por calor y caídas de tensión.

Por lo que, al operacionalizar este sub-indicador equipos industriales, dentro

del indicador factor de potencia, de la variable rendimiento de sistemas

eléctricos, donde el rendimiento integral de sistemas eléctricos, es bueno, que

siempre las empresas industriales, conocen sobre el factor potencia como

medio eficiente de consumo eléctrico, aceptando que su uso es bueno, y que

las empresas adquieren equipos industriales que ahorren energía eléctrica,

conociendo su eficiencia y disponibilidad con factor de potencia, lo cual puede

resultar una ventaja para la producción industrial; aceptando la importancia de

que el factor de potencia evita el desperdicio de energía en las instalaciones

eléctricas; se deduce que, identificando la influencia del factor de potencia en el

rendimiento de sistemas eléctricos de equipos industriales, se puede lograr un

buen rendimiento productivo.

Problemas


integral de sistemas eléctricos, es bueno, que siempre las empresas

industriales, conocen sobre el factor potencia como medio eficiente de

consumo eléctrico, aceptando que su uso es bueno, aceptando que los

sistemas eléctricos presentan problemas en el consumo de energía eléctrica,

sobre todo en el suministro eléctrico; lo que se debe controlar, ya que puede

presentarse consumos eléctricos innecesarios.

Ahora bien, en el marco conceptual se hace referencia a que, en un circuito

industrial de corriente alterna, el factor de potencia afecta directamente la

eficiencia del mismo. En una instalación, es necesario conocer las causas y las

desventajas de tener un bajo factor de potencia y, los métodos para mejorarlo.

Los circuitos actuales tienen cada vez más elementos o cargas no lineales, en

que la corriente que toman no siempre es proporcional al voltaje de la fuente.

42

Estos elementos principalmente son del tipo electrónico, como diodos,

transistores, SCR, triacs, etc. instalados en controladores ajustables para

motores.

Por lo que, al operacionalizar este sub-indicador problemas, dentro del

indicador factor de potencia, de la variable rendimiento de sistemas eléctricos,

donde el rendimiento integral de sistemas eléctricos, es bueno, que siempre las

empresas industriales, conocen sobre el factor potencia como medio eficiente

de consumo eléctrico, aceptando que su uso es bueno, aceptando que los

sistemas eléctricos presentan problemas en el consumo de energía eléctrica,

sobre todo en el suministro eléctrico, lo que se debe controlar, ya que puede

presentarse consumos eléctricos innecesarios; en el marco conceptual se hace

referencia a que, en un circuito industrial de corriente alterna, el factor de

potencia afecta directamente la eficiencia del mismo; se deduce que,

identificando la influencia del factor de potencia en el rendimiento de sistemas

eléctricos de equipos industriales, se puede solucionar los problemas

presentados.

Tradicionales


integral de sistemas eléctricos, es bueno en la producción industrial, utilizando

metodologías que ayuden a la reducción de consumo eléctrico, aunque sean

las tradicionales, siendo importante que las empresas consideren esto para

lograr un buen rendimiento de sistemas eléctricos en la producción.

Ahora bien, en el marco conceptual se hace referencia a que, existen métodos

para reducir el consumo energético, tales como, la disminución de las

necesidades energéticas, la optimización de la eficiencia de utilización en los

procesos y la sustitución de fuentes de energía convencionales por fuentes

gratuitas, energía solar, geotérmica, eólica, etc.

43

Entonces, identificar las áreas de consumo energético de la industria, debe ser

el primer paso para aplicar medidas de ahorro en energía eléctrica y térmica.

Para esto, se deben supervisar los distintos sistemas: iluminación, calefacción,

aire acondicionado, sistemas de bombeo, motores eléctricos, compresores,

ascensores, extractores, calderas, hornos, computadores, etc.

Por lo que, al operacionalizar este sub-indicador tradicionales, dentro del

indicador metodologías, de la variable rendimiento de sistemas eléctricos, en

donde el rendimiento integral de sistemas eléctricos, es bueno en la producción

industrial, utilizando metodologías que ayuden a la reducción de consumo

eléctrico, aunque sean las tradicionales, siendo importante que las empresas

consideren esto para lograr un buen rendimiento de sistemas eléctricos en la

producción; y aceptando lo conceptual sobre que existen métodos para reducir el

consumo energético, tales como, la disminución de las necesidades energéticas, la

optimización de la eficiencia de utilización en los procesos y la sustitución de fuentes

de energía convencionales por fuentes gratuitas, energía solar, geotérmica,

eólica, etc.; se deduce que hay que conocer las metodologías que permitan un

mejor rendimiento de los sistemas eléctricos industriales, iniciando ello con las

tradicionales, que son las que siempre se han utilizado.

Innovadoras


integral de sistemas eléctricos, es bueno en la producción industrial, utilizando

metodologías que ayuden a la reducción de consumo eléctrico, considerando la

implementación de metodologías innovadoras para reducir el consumo

eléctrico, ya que pueden ser de mucha ayuda para el rendimiento de sistemas

eléctricos industriales.

Ahora bien, en el marco conceptual se hace referencia a que, en las redes

inteligentes, conjuga el abasto de los requerimientos energéticos de las

refinerías, minería, agricultura con sistemas inteligentes; es decir, sistemas

automáticos que lleven a cabo algunas funciones como el riego en los campos

de cultivo.

44

Todos estarían dotados de algoritmos de inteligencia artificial, siendo un

ejemplo de esta automatización, el programar el alumbrado de las oficinas de

gobierno para que se desactiven en horario no laboral y la activación selectiva

de la iluminación nocturna en las vías públicas. Sus beneficios se verían

reflejados en la reducción de costos y un empleo eficaz de la energía.

Por lo que, al operacionalizar este sub-indicador innovadoras, dentro del

indicador metodologías, de la variable rendimiento de sistemas eléctricos, en

donde el rendimiento integral de sistemas eléctricos, es bueno en la producción

industrial, utilizando metodologías que ayuden a la reducción de consumo

eléctrico, considerando la implementación de metodologías innovadoras para

reducir el consumo eléctrico, ya que pueden ser de mucha ayuda para el

rendimiento de sistemas eléctricos industriales; y aceptando lo conceptual, se

deduce que hay que conocer las metodologías que permitan un mejor

rendimiento de los sistemas eléctricos industriales, considerando aquellas que

son innovadores y tecnología moderna, que van a actualizar el rendimiento.

CONCLUSIONES

1. Se ha establecido que la relación entre la energía eléctrica y la fabricación

de productos industriales, es fundamental para determinar la eficiencia de

los procesos en la fabricación de productos, siendo necesario considerarlas

para poder lograr su optimización, sobre todo teniendo en cuenta los tipos de

productos y las maquinarias que se utilizan.

2. Se ha determinado el efecto del consumo de energía eléctrica en la

producción industrial, siendo importante para los costos de fabricación, que

pueden repercutir positiva o negativamente en el resultado final, incluyendo

la valoración del suministro y el análisis de la facturación, para considerar

estos aspectos en los balances periódicos del consumo eléctrico.

45

3. Se ha identificado la influencia que puede tener el factor de potencia en el

rendimiento de sistemas eléctricos de equipos industriales, sobre todo en los

factores que vislumbran su eficiencia, estableciendo los equipos industriales

adquiridos y los problemas que pueden presentar, que ocasionan la

verdadera situación de la energía eléctrica en la producción industrial.

4. Se debe priorizar los conocimientos de las metodologías que pueden

mejorar el rendimiento productivo, ya sean las tradicionales utilizadas

rutinariamente, como aquellas innovadoras como la de corrección del factor

de potencia en un banco de condensadores, que permitan un mejor

rendimiento de los sistemas eléctricos industriales, que pueden elevar la

imagen de las empresas industriales productivas.

5. Se ha validado la hipótesis que, disponiendo de un estudio sobre la

corrección del factor de potencia, mediante un banco de condensadores, se

permita el ahorro de energía eléctrica en los sistemas eléctricos de

empresas industriales, Arequipa - Perú, 2019, para optimizar el rendimiento

de los sistemas eléctricos de la producción industrial.

SUGERENCIAS

1. Inculcar la relación entre la energía eléctrica y la fabricación de productos

industriales, ya que es fundamental para determinar la eficiencia de los

procesos en la fabricación de productos, siendo necesario considerarlas

para poder lograr su optimización, sobre todo teniendo en cuenta los tipos

de productos y las maquinarias que se utilizan.

2. Considerar el efecto del consumo de energía eléctrica en la producción

industrial, aceptando su importancia para los costos de fabricación, que

pueden repercutir positiva o negativamente en el resultado final, incluyendo

la valoración del suministro y el análisis de la facturación, para considerar

estos aspectos en los balances periódicos del consumo eléctrico.

46

3. Incentivar la influencia que puede tener el factor de potencia en el

rendimiento de sistemas eléctricos de equipos industriales, sobre todo en

los factores que vislumbran su eficiencia, estableciendo los equipos

industriales adquiridos y los problemas que pueden presentar, que

ocasionan la verdadera situación de la energía eléctrica en la producción

industrial.

4. Priorizar los conocimientos de las metodologías que pueden mejorar el

rendimiento productivo, ya sean las tradicionales utilizadas rutinariamente,

como aquellas innovadoras como la de corrección del factor de potencia en

un banco de condensadores, que permitan un mejor rendimiento de los

sistemas eléctricos industriales, que pueden elevar la imagen de las

empresas industriales productivas.

5. Desarrollar una línea de investigación sobre la corrección del factor de

potencia, mediante un banco de condensadores, que permita el ahorro de

energía eléctrica en los sistemas eléctricos de empresas industriales, para

optimizar el rendimiento de los sistemas eléctricos de la producción

industrial.

PROPUESTA

PERFIL DE UN PROCEDIMIENTO QUE PERMITA EL AHORRO DEL

CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA, EN LA PRODUCCIÓN INDUSTRIAL

ANTECEDENTES

Se conoce los clientes finales por Sectores y Actividad CIIU (Clasificación

Industrial Internacional Uniforme), que al cierre de 2015 en Arequipa, el número

de clientes finales asciende a 389 186, ubicando a nuestra región como la

cuarta con la mayor cantidad de clientes finales a nivel nacional por debajo de

Lima, Piura y La Libertad.

47

En Arequipa, el número de clientes finales residenciales representa el 94.5%

(367 866), los clientes dedicados a las actividades comerciales y de servicios

representan el 4.8% (18 541); mientras los usuarios industriales tienen una

participación de 0.7% (2 779).

Sin embargo, al analizar la demanda de los clientes finales, se observa que los

usuarios industriales representan el 71% de la venta total de energía eléctrica

en la región Arequipa, consumiendo 1 809 752 GWh; en segundo lugar se tiene

a la demanda de usuarios residenciales que representa el 19%, utilizando 479

566 GWh; y finalmente los establecimientos comerciales y de servicios,

quienes representan el 10% del total, consumiendo 277 069 GWh durante el

año 2015.

Según el número de clientes finales distribuidos por CIIU en Arequipa, los

establecimientos dedicados al comercio representan el 25.5% del total de

clientes finales del mercado eléctrico en nuestra región.

En segundo, tercer y cuarto lugar se tienen a los sectores Inmobiliario,

Actividades Comunitarias y de Esparcimiento, y Manufactura con el 21.7%,

14.5% y 9.0%, respectivamente. Entre estos cuatro sectores se tiene más del

70% de demandantes de energía eléctrica no residenciales de Arequipa.

La demanda de energía eléctrica por parte de agentes no residenciales en

Arequipa representa el 81% del total, alcanzando los 2 076 819 GWh. Las

empresas mineras representan el 67.6% (1 404 366 GWh) de la demanda,

catalogándose como el sector más importante de la región. En segundo lugar,

se aprecian a las empresas manufactureras, quienes representan el 17.4% de

la demanda de energía eléctrica en nuestra región, alcanzando los 361 095

GWh.

Al cierre de 2015 en la región Arequipa, el precio medio total de electricidad es

9.60 centavos de dólar por kWh, cifra inferior en casi 10% al precio medio

ponderado a nivel nacional. Ello se debería al menor precio medio de

electricidad para las empresas industriales en Arequipa con respecto al

48

promedio nacional (10% inferior), siendo éstas las de mayor participación en la

demanda de energía eléctrica en nuestra región.

CONSECUENCIAS DE UN BAJO FACTOR DE POTENCIA

Las consecuencias de operar con un bajo FACTOR DE POTENCIA en las

instalaciones, afecta el correcto funcionamiento de la propia instalación, como

así también de los componentes de protección, reduce notablemente el

rendimiento de motores con la consecuente pérdida que provoca una

producción limitada, entre los defectos más comunes podemos citar,

calentamiento de conductores, disparos sin motivos de los componentes de

protección, sobrecargas de líneas de distribución, aumento de la caída de

tensión, calentamiento y reducción del rendimiento en motorizaciones,

incremento del mantenimiento por deterioros e incrementos en de las facturas

de servicios eléctricos.

En un circuito industrial de corriente alterna, el factor de potencia afecta

directamente la eficiencia del mismo. En una instalación, es necesario conocer

las causas y las desventajas de tener un bajo factor de potencia y, los métodos

para mejorarlo.

Los circuitos actuales tienen cada vez más elementos o cargas no lineales, en

que la corriente que toman no siempre es proporcional al voltaje de la fuente.

Estos elementos principalmente son del tipo electrónico, como diodos,

transistores, SCR, triacs, etc. instalados en controladores ajustables para

motores. Por otro lado, también se tienen muchos elementos del tipo

electromagnético, como transformadores, motores, generadores, etc., que al

estar trabajando en el límite de saturación magnética su respuesta no es lineal.

RECOMENDACIONES DE UN BUEN RENDIMIENTO DE SISTEMAS

ELÉCTRICOS

49

El funcionamiento de la maquinaria, es sin duda, el gran consumidor de energía

en el sector industrial. Dependiendo de los procesos, el consumo por el

funcionamiento de la maquinaria fluctúa entre el 65 y el 80% del consumo total

de energía de una empresa.

Automatización del proceso

La automatización como herramienta para el ahorro energético. Dado que la

automatización e instrumentación es cada vez más común en las industrias de

diversos tipos, es importante conocer como éstas pueden ser usadas como

unas herramientas poderosas para alcanzar la eficiencia energética en una

empresa.

Los pasos que debemos seguir conseguir ahorros energéticos mediante la

automatización de los procesos industriales son los siguientes:

MIDA: identifique y monitoree aquellos puntos críticos del proceso con alto

consumo energético, instale instrumentos para visualizar los consumos,

realice seguimiento y registre los datos.

ANALICE EL PROCESO: Realice un análisis de su proceso, revisando

variables, rangos, tolerancias, capacidades para flexibilizar el proceso y

buscar la reducción gradual del consumo de energía del mismo. Todo

proceso es susceptible de mejorar.

IDENTIFIQUE LAS OPORTUNIDADES DE AHORRO: una vez identificadas

las variables críticas y analizado el proceso, identificaremos aquellas

oportunidades de mejora. Escoja las soluciones que maximicen el ahorro

energético en relación a la inversión y sean sencillas de implementar.

IMPLEMENTE LAS MEJORAS Generalmente implementar una mejora

implica una modificación del estado actual de los sistemas, equipos o

procedimientos. Es entonces que resulta importantísimo y fundamental

consensuar, planificar, y supervisar antes y después la mejoras a

implementar. Involucre a todos los que se van a ver afectados.

COMUNIQUE LOS RESULTADOS: No se olvide de comunicar los

resultados obtenidos con el proceso de automatización. Informe a sus

50

trabajadores sobre las mejoras obtenidas, los ahorros logrados. Recuerde la

importancia de reconocer el esfuerzo realizado por todos. Comunique a sus

stakeholders los procesos de mejora implementados y los resultados.

APAGUE LOS EQUIPOS: establezca procedimientos que aseguren el

apagado de la maquinaria cuando no se trabaje con ellas. Señalice los

lugares estratégicos indicando los equipos que deben quedar apagados.

BENEFICIOS DEL AHORRO DE ENERGÍA Y LA EFICIENCIA ENERGÉTICA

EN LA EMPRESA

AHORRO DE COSTOS: el coste de la energía constituye uno de los factores

de mayor peso dentro de los costos totales de los procesos productivos.

REDUCCIÓN DE LA DEPENDENCIA ENERGÉTICA EXTERIOR: el origen

de la energía consumida actualmente proviene de combustibles fósiles

extraídos en terceros países.

DISMINUCIÓN DE LAS EMISIONES DE CO2: el dióxido de carbono

resultante de la combustión de combustibles fósiles es la principal fuente de

emisiones de gases de efecto invernadero generadas por la actividad

humana, por lo que una disminución en el consumo de energía y el cambio

de combustibles fósiles por energías renovables favorece la disminución de

emisiones de gases de efecto invernadero.

MEJORA DE LA COMPETITIVIDAD: la reducción de la cantidad de energía

consumida para la generación de productos y servicios finales obtenidos

favorece la competitividad de la empresa.

POTENCIA LA INCORPORACIÓN DE LA INNOVACIÓN TECNOLÓGICA: la

búsqueda de la eficiencia energética va ligada a la innovación.

MEJORA EN EL RENDIMIENTO DE LOS EQUIPOS: el aumento en el

control y seguimiento de equipos y el incremento del mantenimiento favorece

la mejora del rendimiento, lo que además de favorecer la reducción del

consumo de energía, fomenta la mejora del proceso productivo.

PROMOCIÓN DE LA SOSTENIBILIDAD ECONÓMICA, EMPRESARIAL Y

AMBIENTAL: fomenta su imagen corporativa y contribuye a la integración de

criterios de responsabilidad social empresarial.

51

NUEVA CULTURA DEL AHORRO EN LA EMPRESA: la implicación de todo

el personal en el uso eficiente de la energía puede resultar un factor

motivador y diferencial.

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28. https://www.ecoticias.com/eco-america/123738/innovacion-en-energia-

electrica

29. http://www.madrimasd.org/informacionidi/analisis/opinion/opinion.asp?

30. https://www.predictive-sigma/aplicaciones industriales /transformadores

https://www.ecoticias.com/eco-america/123738/Innovacion-en-energia-electricahttps://www.ecoticias.com/eco-america/123738/Innovacion-en-energia-electricahttp://www.madrimasd.org/informacionidi/analisis/opinion/opinion.asp?https://www.predictive-sigma/aplicaciones%20industriales%20/

54

ANEXOS

55

PROYECTO DE TRABAJO DE

INVESTIGACIÓN

PLANTEAMIENTO TEÓRICO

1. Problema de Investigación

1.1 Identificación del problema

Dada mi experiencia de trabajo adquirida, he percibido que en las

empresas industriales, se emplea maquinaria y equipos eléctricos, que

generan energía reactiva, acrecentando el consumo de energía eléctrica

y teniendo una demanda por consumo eléctrico elevado, donde los

56

costos de fabricación de los productos industrializados son altos,

presentando recibos de adquisición de energía eléctrica elevados.

También es claro que la demanda existente por consumo de energía

eléctrica para los productos industrializados, se debe al uso de

máquinas y/o equipos eléctricos de carácter inductivo, que generan una

energía reactiva durando su operación, incrementando el consumo de

energía eléctrica durante su proceso, teniendo como resultado altas

demandas en facturación de recibos de consumo de energía eléctrica en

la producción; todo esto es posible que se deba a los factores de

potencia que posiblemente requieren un adecuado tratamiento.

1.2 Enunciado del problema

Excesivo consumo de energía eléctrica, en el proceso de fabricación de

productos industriales, por el uso de equipos y/o maquinas eléctricas

inductivas, generadores de energía reactiva, posiblemente por el

incorrecto factor de potencia, en la ciudad de Arequipa, 2019,

provocando una alta facturación por la adquisición de la energía eléctrica

durante este proceso.

2. Justificación

2.1 Aspecto social

El presente estudio es importante ya que, actualmente las empresas

realizan un uso excesivo de consumo de energía eléctrica,

implementado un banco de condensadores permitirá un ahorro de

energía así mismo es fundamental para el medio ambiente, ya que al

instalarse estos bancos contribuye en la reducción del consumo

energético y se aumenta la eficiencia del mismo

2.2 Aspecto tecnológico

57

La corrección del factor potencia mediante banco de condensadores es

un método poco conocido pero fundamental ya que ayuda a la reducción

de consumo de energía eléctrica evitando la contaminación al medio

ambiente de manera que se reduce el uso de combustibles fósiles y con

esto la disminución de las emisiones a la atmósfera.

2.3 Aspecto económico

Las empresas industriales realizan un gasto elevado en el consumo de

energía eléctrica, por ello es importante optimizar este consumo de

manera que la empresa no incurra en gastos mayores, a través de la

reducción del factor potencia mediante banco de condensadores se

tendrá una mayor rentabilidad y mayor eficiencia durante las actividades

de la organización.

3. Alcance

El presente proyecto beneficiará a las empresas industriales que realizan

gastos excesivos en el consumo de energía eléctrica, mediante el banco de

condensadores no solo se beneficia a las empresas sino también se

contribuirá con el cuidado del medio ambiente.

4. Operacionalización de variables de investigación

VARIABLE INDICADORES SUBINDICADORES

Energía eléctrica en la producción industrial

Productos

industriales

Tipos

Maquinarias

Consumo eléctrico

Suministro

Facturación

Rendimiento de sistemas eléctricos

Factor de potencia


Problemas

58

5. Interrogantes de la investigación

- ¿Cuál es la relación entre la energía eléctrica y la fabricación de

productos industriales?

- ¿Cómo se determina el efecto del consumo eléctrico en la producción

industrial?

- ¿Influye el factor de potencia en el rendimiento de sistemas eléctricos de

equipos industriales?

- ¿Cuál es la metodología innovadora que permita un mejor rendimiento de

los sistemas eléctricos?

6. Marco referencial

6.1 Conceptos propios

ENERGÍA ELÉCTRICA: Es la forma de energía que resulta de la

existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, que permiten

establecer una corriente eléctrica entre ambos y que se desplaza por

medio de un conductor.

CONTROL: Selección de las entradas de un sistema de manera que los

estados o salidas cambien de acuerdo a una manera deseada.

FACTOR DE POTENCIA: Es una medida de la eficiencia o rendimiento

eléctrico de un receptor o sistema eléctrico, también llamado al cociente

entre la potencia activa y la potencia aparente, que es coincidente con el

coseno del ángulo entre la tensión y la corriente cuando la forma de onda

es sinusoidal pura.

POTENCIA ELECTRICA: La potencia eléctrica es la proporción por

unidad de tiempo, o ritmo, con la cual la energía eléctrica es transferida

por un circuito eléctrico. Es decir, la cantidad de energía

eléctrica entregada o absorbida por un elemento en un momento

determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es

el vatio o watt (W).

Metodologías Tradicionales

Innovadoras

https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Vatio

59

POTENCIA APARENTE: La potencia compleja de un circuito eléctrico de

corriente alterna, cuya magnitud se conoce como potencia aparente y se

identifica con la letra S, es la suma vectorial de la potencia que disipa

dicho circuito, Esta potencia aparente (S) no es realmente la "útil, y se

pierde durante su operatividad a través de calor.

POTENCIA ACTIVA: Es la potencia capaz de transformar la energía

eléctrica en trabajo. Los diferentes dispositivos eléctricos existentes

convierten la energía eléctrica en otras formas de energía tales como:

mecánica, lumínica, térmica, química, etc. Esta potencia es, por lo tanto,

la realmente consumida por los circuitos y, en consecuencia, cuando se

habla de demanda eléctrica, es esta potencia la que se utiliza para

determinar dicha demanda.

POTENCIA REACTIVA: Es una potencia la cual no produce trabajo útil

debido a que su valor medio es nulo. Aparece en una instalación eléctrica

en la que existen bobinas o condensadores, y es necesaria para crear

campos magnéticos y eléctricos en dichos componentes. Se representa

por Q y se mide en voltamperios reactivos (VAr). La compañía eléctrica

mide la energía reactiva con el contador (kVArh) y si se superan ciertos

valores, incluye un término de penalización por reactiva en la factura

eléctrica

AUTOMATIZACIÓN: Es el implementación de nuevos equipos y

dispositivos que aprovechen la capacidad de las maquinas existentes,

con el fin de realizar tareas secuenciales y sin intervenciones, todas

estas controladas por circuitos y procesadores electrónicos.

SEGURIDAD ELÉCTRICA: Consiste en la reducción del riesgo de los

efectos nocivos que puedan dar por la aplicación de una determinada

técnica que involucre la utilización de equipos eléctricos o trabajos

expuestos a la misma.

CALIDAD: Es el conjunto de propiedades inherentes a un objeto para

satisfacer necesidades implícitas o explicitas, donde aquella cualidad de

cualquier equipo describe el buen rendimiento, garantía y desempeño en

trabajos realizados.

https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica

60

MÁQUINA: Artificio o conjunto de aparatos combinados para recibir

cierta forma de energía, transformarla y restituirla en otra más adecuada

o para producir un efecto determinado.

ESTABILIDAD: Condición en la cual las variables críticas de un sistema

dinámico se mantienen invariables o permanecen dentro de unos límites

determinados.

SISTEMA: Conjunto de elementos unidos, coordinados y en interacción

para lograr unos objetivos específicos. Un sistema no necesariamente es

físico y puede aplicarse a fenómenos abstractos y dinámicos, tales como

los que se encuentran en economía. Por tanto, la palabra sistema debe

interpretarse como una implicación de sistemas físicos, biológicos,

económicos y similares.

6.2 Marco institucional

DECRETO SUPREMO N° 004-2016-EM

Artículo 1.- Reemplazo de equipos energéticos

1.1. Las entidades y/o empresas públicas en la medida que requieran

adquirir o reemplazar equipos energéticos, deben ser

reemplazados o sustituidos por la tecnología más eficiente que

exista en el mercado al momento de su compra. Para tal efecto, el

Ministerio de Energía y Minas, mediante Resolución Ministerial,

establece los lineamientos y/o especificaciones técnicas de las

tecnologías más eficientes de equipos energéticos previo

procedimiento de homologación previsto en la Ley de

Contrataciones del Estado.

DECRETO SUPREMO Nº 009-2017-EM REGLAMENTO TÉCNICO

SOBRE EL ETIQUETADO DE EFICIENCIA ENERGÉTICA PARA

EQUIPOS ENERGÉTICOS

El Reglamento Técnico sobre el Etiquetado de Eficiencia Energética

para Equipos Energéticos, tiene como objetivo establecer la obligación

del Etiquetado de Eficiencia Energética de los Equipos Energéticos. Así

como los requisitos técnicos y rangos de eficiencia energética para la

clasificación de los mismos, a fin de proteger el medio ambiente y

61

salvaguardar el derecho a la información de los consumidores y

usuarios. El Reglamento Técnico sobre el Etiquetado de Eficiencia

Energética para Equipos Energéticos está enfocado a los siguientes

equipos y/o artefactos: lámparas de uso doméstico y usos similares para

iluminación general; balastos para lámparas fluorescentes de uso

doméstico y similar para iluminación general; aparatos de refrigeración

de uso doméstico; calderas; motores eléctricos trifásicos asíncronos o de

inducción con rotor de jaula de ardilla; lavadoras de uso doméstico;

secadoras de tambor de uso doméstico; aparatos de aire acondicionado;

calentadores de agua de uso doméstico.

Cálculo del consumo de energía eléctrica

El consumo de energía eléctrica se mide en Kwh, siendo:

K = kilo = 1000

W = watts = vatio = unidad de potencia

H = hora = unidad de tiempo

Un Kilovatio hora (Kwh), es el equivalente a mantener un consumo de

potencia de 1000 vatios durante una hora, 1000 watios es el equivalente

a 10 lámparas de 100 vatios encendidas al mismo tiempo. El kWh es la

unidad de medida que utilizan las empresas eléctricas, para cobrar lo

que consumen los usuarios y la forma conveniente de expresar un

consumo energético, en todos los casos se refiere a la cantidad de

energía consumida durante un periodo determinado.

Medición de la energía eléctrica

La energía tiene las mismas unidades que la magnitud trabajo. En el

Sistema Internacional de unidades (SI), la unidad de trabajo y de energía

es el julio (J), definido como el trabajo realizado por la fuerza de un new-

ton cuando desplaza su punto de aplicación un metro. Para la energía

eléctrica se emplea como unidad de generación el kilovatio-hora (kWh)

definido como el trabajo realizado durante una hora por una máquina

62

que tiene una potencia de un kilovatio (kW). Su equivalencia es: 1 kWh =

36 × 105 J. Para poder evaluar la «calidad energética» de las distintas

fuentes de energía, se establecen unas unidades basadas en el poder

calorífico de cada una de ellas. Las más utilizadas en el sector

energético son: kilocalorías por kilogramo de combustible (kcal/kg),

tonelada equivalente de carbón (tec) y tonelada equivalente de petróleo

(tep).

MEDIDORES DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Medidores de inducción

Es un medidor en el cual, las corrientes en las bobinas fijas reaccionan

con las inducidas en un elemento móvil, generalmente un disco,

haciéndolo mover. El principio de funcionamiento es muy similar al de los

motores de inducción y se basa en la teoría de la relación de corriente

eléctrica con los campos magnéticos.

Medidores estáticos (Electrónicos)

Medidores en los cuales, la corriente y la tensión actúan sobre

elementos de estado sólido (electrónicos), para producir pulsos de salida

y cuya frecuencia es proporcional a los Vatios-hora o Var-hora.

Están construidos con dispositivos electrónicos, generalmente son de

mayor precisión que los electromagnéticos y por ello se utilizan para

medir en centros de energía, donde se justifique su mayor costo.

Medidores de energía activa

Mide el consumo de energía activa en kilovatios – hora

Medidores de energía reactiva

Mide el consumo de energía reactiva en kilovares - hora. La energía

reactiva se mide con medidores electrónicos qu

proyecto de tesisrepositorio.uasf.edu.pe/bitstream/uasf/255/1/tipb elli.pdf · 2019. 12. 12. ·...

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