tema: ventajas comparativas de motores...
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SEMINARIONORMATIVIDAD Y TECNOLOGÍA EN EL USO EFICIENTE
DE LA ELECTRICIDAD
SUB COMITÉ TECNICO DE NORMALIZACION DE MOTORES ELECTRICOS
ING. ALBERTO SANDOVAL RODRIGUEZCENYTEC SAC
DICIEMBRE - 2007 1
TEMA: VENTAJAS COMPARATIVAS DE MOTORES EFICIENTES
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Marco Legal: Eficiencia Energética en el Perú
1. Ley N° 27345.- Ley de promoción del uso eficiente de la energía del 08-09-2000
2. Decreto Supremo Nº 053-2007 – EM: Reglamento de la Ley de Promoción del Uso Eficiente de la Energía del 22-10 -2007
3. Normatividad de equipos eficientes: (motores, equipos de iluminación, etc.)
2
EEUUEl DOE “Department of Energy” promulga la Ley EPact (Energy Policy Act ion ,1992) que obliga a partir del 24 de Octubre de 1997 que los motores (1-200 hp), que se comercialicen deben cumplir con NEMA (National Electrical Manufacturers Association), alta Eficiencia, Eficiencia Premium.CANADAEn Canadá también se promulga una ley similar a los EEUU, llamada
EEAct (Energy Efficiency Action 1992), para motores (1 -200 hp).LA COMUNIDAD EUROPEA Acuerdo entre fabricantes y la Dirección General de la Energía, se comprometen a fabricar solamente motores de rendimiento mejorado y alto rendimiento, entró en vigor en el año 2000 y con aplicación de la Norma IEC 60034 .MEXICOCONAE, promovió la actualización de la NOM-016-ENER-02, entró en vigor el 13 de marzo del 2003; Eliminación de motores de eficiencia estándar y se Amplió el alcance de la Norma para cubrir hasta 500 HP, igualando los niveles de eficiencia establecidos en NEMA MG-1 1993 de Estados Unidos.
OTRAS REFERENCIAS:
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USO EFICIENTE DE ENERGÍA EN LA INDUSTRIA
AIRE ACONDICIONADO
PROCESOSTÉRMICOS
MOTORES ELECTRICOS
AIRECOMPRIMIDO
REFRIGERACIÓN
CALDERAS Y HORNOS, ETC.
AGUA
ELECTRICIDAD
PETROLEO
GAS
La energía, si no lo puede medir..., no lo podrá controlar
ILUMINACIÓN YOTROS EQUIPOS
CARBON
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Fuentes de energía en el Mundo
Volumen de CO2 emitido por cada MWh de electricidad generado según distintas fuentes energéticas
EJMPLO: PLANTA CEMENTERACantidad de motores: 68Rango de potencias: 20 a 300 HP.Tensión de operación: 440 voltios Se conto con tres cotizaciones:
1. Motores de Eficiencia Premium GE IEEE-481
2. Motores de Alta eficiencia GE EPACT. 3. Motores Beijing B.J. Electric eficiencia
estándar
6La energía, si no lo puede medir..., no lo podrá controlar
PREMISAS
Los motores eléctricos absorben entre el 60% al 70% de la demanda de energía en el sector industrial.
Existe un gran potencial para reducir la demanda y el consumo de energía en todas las aplicaciones industriales, comerciales y otras actividades.
Para el desarrollo del proyecto, se realizó trabajos de campo con equipos electrónicos para conocer la eficiencia de los diferentes motores que formaron parte del estudio.
Referencia IEEE Std. 112, “Standard Test Procedure for Polyphase Induction Motors ”
7La energía, si no lo puede medir..., no lo podrá controlar
DATOS HISTORICOS
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CUADRO HISTÓRICO
POTENCIA (MW) ENERGÍA (MWh)MESFP HP %HP/FP FP HP %HP/FP
jul-06 14.425 4.260 29.532 6,156.001 622.915 10.119
ago-06 15.310 4.173 27.257 6,597.462 591.703 8.969
sep-06 15.225 6.582 43.232 7,640.384 634.314 8.302
oct-06 15.287 6.449 42.186 7,723.341 744.090 9.634
nov-06 14.724 4.101 27.852 6,709.506 626.418 9.336
dic-06 14.799 9.467 63.971 7,542.511 945.469 12.535
ene-07 15.721 4.479 28.491 7,281.726 570.304 7.832
feb-07 14.950 4.308 28.816 5,690.723 343.719 6.040
mar-07 14.892 4.378 29.398 7,605.366 415.539 5.464
abr-07 15.161 5.159 34.028 6,945.876 364.045 5.241
may-07 15.362 4.454 28.994 7,454.850 397.522 5.332
jun-07 15.400 4.435 28.799 6,884.659 391.446 5.686
15.105 5.187 34.341 84,232.405 6,647.485 7.892 8
9
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
21
100100***EE
TCmEPS …………(1)
Donde: P: Es la potencia del motor (kW). Cm: Es el costo medio de la energía (US$/kWh). T: Horas de operación y E1 y E2 son las eficiencias de los motores que son objeto de la comparación.
FORMULAS DE CALCULO
( )ntomantenimiey Operación de Costos-adelectriciden anuales AhorrosInversión n Instalació de Costos +
=Payback
Datos:
Inversión: US$ Costo de instalación: US$. Incremento en los costos de mantenimiento : US$
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BASE DE DATOS
HP # POLOS CANTIDAD ACTUAL (*) PREMIUM - GE IEEE-841
ALTA - GE EPACT
BEIJING ELECTRIC MOTORS
20 4 12 78.00 93.00 91.00 87.502 3 93.00 91.00 86.504 7 93.60 92.40 89.508 1 91.70 91.00 86.50
30 4 8 80.00 93.60 92.40 90.202 1 94.10 91.70 88.504 8 94.50 93.00 90.204 3 94.50 93.00 91.006 1 94.10 93.00 88.502 4 95.00 93.00 89.504 1 95.00 93.60 91.702 3 93.60 93.00 89.504 4 95.40 94.10 91.70
100 4 2 84.00 95.80 94.50 92.40150 4 2 85.00 96.20 95.00 92.40
2 2 95.80 95.00 91.704 4 96.50 95.00 93.004 1 96.20 95.00 93.508 1 96.00 94.50 92.40
TOTAL 68 MOTORES
(¨*) : Valor estimado en funcion de la informacion de Yura (diagramas de carga)información especifica de manuales de Eficiencia EnergeticaFIDE MEXICO, IDEA ESAPNA , NORMAS ESPECIFICAS SOBRE EFICIENCIA..
Nota : El número de polos se ha obtenido utilizando la fórmula:p=2*60f/RPM
donde: f es la frecuencia p es el numero de polosRPM: Informacion de planta
Los datos de eficiencia viebe dado en funcion del nuemro de polos y RPM.
LISTADO Y POTENCIA DE MOTORES
78.00
80.00
81.00
EFICIENCIA
25
40
MOTOR
CEMENTOS YURA AREQUIPA
85.00
86.00
83.50
50
200
300
82.0060
75
10
1111
Marca Motor : General ElectricModelo : IEEE-841 - EFICIENCIA PREMIUM
Explotación de Canteras 1694.00 1042.67 1.62Trituración Secundaria 28317.00 12983.08 2.18Transporte, Almacenamiento y Pre-homogenizacion 11173.00 7464.05 1.50Molinos Crudos 2 5613.00 1377.30 4.08Horno 2 73384.00 39730.68 1.85Enfriador Transporte de CLINKER 6544.00 5532.56 1.18Molino de Cemento 2 8909.00 4959.30 1.80Sistema de Extraccion, Ensacado y Despacho 74498.00 28398.58 2.62Molinos Crudos 1 26711.00 13557.19 1.97Homogenizacion 23245.00 12830.67 1.81Horno 1 28116.00 22149.48 1.27Molino de Cemento 1 14414.00 9974.48 1.45Alimentacion Bombas Agua Planta 95705.00 57037.28 1.68
TOTAL 398323.00 217037.31 1.84
CUADRO RESUMEN DE INVERSIÓN Y PAYBACK SIMPLE
ÁREA INVERSIÓN ($)
AHORRO ($/Año)
PAYBACK (Año)
12
V ida Ú til (V ) 1 0 a ños
T as a a ntic ipad a de infla ción en los co sto s de en erg ía (r2)E st am o s as um ie ndo u n incre m ent o de un 4 %
FÓ R MU L ASD e pre cia ción ( D )
T IR
x1 00
B : Cos to a d icion al de ma nt enim ie nto
T as a de inte rés ef ec tivo (i)
V alo r p re s ent e de las gan anc ias (V P )
V alo r p re s ent e de los a horros (V P A)
R e lac ión de be nef icio c os to (B C)
I : in ve rsión e n la c om pra del m ot or
EVA L U A C IÓN E C O N Ó MIC A
A = I+ B : inv ersió n tot al, inc luye inst ala ción S : Ahorros al a ño por e ne rg ía US $/ A ÑO
VID =
AD-B-S
=T IR
1)1()1(
2
−++
=r
TIRi
n
n
iiiVP
)1(1)1(
+−+
=
S xV PV P A =
AV P ABC =
1313
Marca Motor : General ElectricModelo : IEEE-841 - EFICIENCIA PREMIUM
Explotación de Canteras 1,694 1042.67 1.62 169.40 100 43.10 0.38 2.55 2659.14 1.48Trituración Secundaria 28,317 12983.08 2.18 2831.70 550 33.26 0.28 3.26 42277.55 1.46Transporte, Almacenamiento y Pre-homogenizacion 11,173 7464.05 1.50 1117.30 500 50.09 0.44 2.20 16413.26 1.41Molinos Crudos 2 5,613 1377.30 4.08 561.30 100 12.53 0.08 6.65 9157.10 1.60Horno 2 73,384 39730.68 1.85 7338.40 1,250 41.73 0.36 2.63 104566.16 1.40Enfriador Transporte de CLINKER 6,544 5532.56 1.18 654.40 300 66.89 0.60 1.64 9067.87 1.32Molino de Cemento 2 8,909 4959.30 1.80 890.90 200 42.47 0.37 2.59 12831.61 1.41Sistema de Extraccion, Ensacado y Despacho 74,498 28398.58 2.62 7449.80 1,300 25.92 0.21 4.04 114827.40 1.51Molinos Crudos 1 26,711 13557.19 1.97 2671.10 450 38.42 0.33 2.85 38611.91 1.42Homogenizacion 23,245 12830.67 1.81 2324.50 300 43.35 0.38 2.54 32542.70 1.38Horno 1 28,116 22149.48 1.27 2811.60 1,100 62.42 0.56 1.76 38971.18 1.33Molino de Cemento 1 14,414 9974.48 1.45 1441.40 350 55.43 0.49 1.99 19808.72 1.34Alimentacion Bombas Agua Planta 95,705 57037.28 1.68 9570.50 1,600 47.14 0.41 2.34 133232.03 1.37
TOTAL 398,323 217037.31 1.84 39832.30 8,100 41.61 0.36 2.64 572787.01 1.41
Depreciac ($/Año)
Costos Mantto ($/Año)
TIR (%) i
CUADRO RESUMEN DE EVALUACIÓN ECONÓMICA
VP VPA ($) BCÁREA Inversión ($)
Ahorro ($/Año)
Payback (Año)
1414
jul-06 59,360.00 6,398,772.00 107.80ago-06 81,955.76 6,739,797.00 82.24sep-06 85,114.13 7,710,551.00 90.59 mejor indicadoroct-06 90,567.46 7,901,728.00 87.25nov-06 77,924.00 6,932,879.00 88.97 buen indicadordic-06 90,054.47 8,008,833.00 88.93ene-07 66,553.69 7,408,637.00 111.32feb-07 54,517.65 5,721,128.00 104.94mar-07 72,983.84 7,560,909.00 103.60abr-07 62,851.58 6,914,703.00 110.02may-07 83,314.00 7,408,336.00 88.92jun-07 77,663.00 6,890,733.00 88.73 buen indicador
PROMEDIO 75,017.87 7,155,115.73
observaciónConsumo de
Energía (kWh)
MES PRODUCCION(Tm)
Consumo especifico (kWh/Tm)
INDICADORES DE CONSUMO (Kwh/Tm)PERIODO DE ANALISIS JULIO DEL 2006 A JUNIO DEL 2007
y = 43.49x + 3861285.20R² = 0.62
y = 43.49x + 3175868.82R² = 1.00
5,500,000
6,000,000
6,500,000
7,000,000
7,500,000
8,000,000
8,500,000
50,000 60,000 70,000 80,000 90,000 100,000
EN
ER
GIA
(kW
h)
PRODUCCION DE CEMENTO (Tm)
CONSUMO EN ENERGÍA VS PRODUCCION
mejorindicador
15
TOTAL MOTORES: 68RANGO DE POTENCIAS: 20 HP - 300 HPFACTOR DE SIMULTANEIDAD: 0.75
FP HP %HP/FP FP HP %HP/FPJul-06 14.425 4.260 29.532 6,156.001 622.915 10.119Ago-06 15.310 4.173 27.257 6,597.462 591.703 8.969Sep-06 15.225 6.582 43.232 7,640.384 634.314 8.302Oct-06 15.287 6.449 42.186 7,723.341 744.090 9.634Nov-06 14.724 4.101 27.852 6,709.506 626.418 9.336Dic-06 14.799 9.467 63.971 7,542.511 945.469 12.535Ene-07 15.721 4.479 28.491 7,281.726 570.304 7.832Feb-07 14.950 4.308 28.816 5,690.723 343.719 6.040Mar-07 14.892 4.378 29.398 7,605.366 415.539 5.464Abr-07 15.161 5.159 34.028 6,945.876 364.045 5.241May-07 15.362 4.454 28.994 7,454.850 397.522 5.332Jun-07 15.400 4.435 28.799 6,884.659 391.446 5.686
15.105 5.187 34.341 84,232.405 6,647.485 7.892
FP (%) HP (%) FP HP
Reducciónen(Mw, Mwh)
Reducciónen(Mw, Mwh)
Reducciónen(Mw, Mwh)
230.734
BEIJING ELECTRIC 13.86 13.86 2.03 2.03
2.970
CUADRO RESUMEN DE AHORROS ENPOTENCIA Y ENERGÍA
CUADRO COMPARATIVO DE AHORROS DE POTENCIA Y ENERGÍAPOTENCIA ENERGÍA (%)
ENERGÍA (MWh)CONSUMO HISTÓRICO
MESPOTENCIA (MW)
GE - IEEE-841
GE - EPACT
19.660
2.094
17.692
2.672 0.918
1.020
19.660 3.471 3.471
17.692 2.650 2.650
2,923.875
0.719 1,709.918 134.944
2,232.159 176.158
Un motor de mayor eficiencia, disminuye los costos operativos.Los ahorros en el ciclo de vida útil es alto y se puede generar
un fondo para otras inversiones en tecnologías eficientes.
En un año el costo operativo es aproximadamente (6 a 7) veces el costo de compra del motor.
Los motores de alta eficiencia poseen un menor deslizamiento (mayor velocidad de operación) que los motores de eficiencia estándar.
Los motores de alta eficiencia son más robustos y mejor construidos que los motores estándar, lo que se traduce en menores gastos en mantenimiento y mayor tiempo de vida útil.
VENTAJAS COMPARATIVAS DE MOTORES EFICIENTES
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Debido a sus menores pérdidas, los motores de alta eficiencia operan a temperatura más baja que los motores de tipo estándar. Esto redunda en una vida más larga del aislamiento y del lubricante.
Por su diseño específico, tienen la capacidad de tolerar mayores variaciones de voltaje y diferentes temperaturas ambiente.
VENTAJAS COMPARATIVAS DE MOTORES EFICIENTES
17
CONCLUSIONES:Las evaluaciones económicas y los resultados obtenidos
aconsejan realizar las inversiones en motores de eficiencia Premium o alta eficiencia.
La reducción de potencia es del orden 12 a 19% y entre un 2 a 5% en energía (estos porcentajes dependen del tipo de industria y antigüedad de los motores eléctricos)
Las inversiones son muy rentables y se recuperan en menos de dos años.Menor presión en la contratación de mayor potencia para el crecimiento de la planta.
Los motores Eficientes asociados a otras tecnologías como: variadores de velocidad, arrancadores de estado sólido permiten obtener mayores ahorros y mejorar la vida útil de los equipos. 1818
0
50000
100000
150000
200000
250000
0 20 40 60 80 100 120Eficiencia (n)
Co
sto
s o
pe
ra
tivo
s
US
$/
Añ
o
MOTOR 60 HPMOTOR 100 HPMOTOR 125 HP
EFICIENCIA VS COSTOS OPERATIVOS DE MOTORES ELECTRICOS EFICIENCIA VS COSTOS OPERATIVOS DE MOTORES ELECTRICOS
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BENEFICIOS ESPERADOS DEL PROYECTO EFICIENCIA ENERGETICA
Mejores consumos específicos hasta alcanzar los óptimos deseados y luego recomendar cambios tecnológicos en el tiempo oportuno.Reducción de costos operativos y Pérdidas de energía.Mejorar las condiciones ambientales y la competitividad de la empresa a nivel nacional e internacional; reducción de las emisiones de CO2; 1 kwh = 0.59 ton de CO2 (EIA - DOE). Disposición de información precisa y oportuna para la toma de decisiones ahorrando tiempo y dinero.Postergar inversiones por el lado de la oferta de energía sobre todo los recursos por parte del estado.
