Realizamos analisis de su red electrica

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El estudio de las propiedades de los circuitos eléctricos y el abastecimiento de energía eléctrica a los diversos puntos de distribución. En el estudio se hace uso de ciertos teoremas como el de Thévenin y Norton así como las leyes de Kirchhoff que permiten hacer redes equivalentes más sencillas para que sea posible su estudio simplificado de las mismas.

Importancia de realizacion de estudio de eficiencia energetica

 

Reducción de costes gracias al análisis de la eficiencia energética

     

 

Un ingeniero en calidad eléctrica con experiencia desvela cómo reducir los costes de consumo de energía. Todo comienza con un análisis de la eficiencia energética.

 

Reducción de costes gracias al análisis de la eficiencia energética
 
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“El uso eficaz de la energía vuelve a estar de moda”, dice Paul Twite, refiriéndose al alto coste actual de la energía. Twite es ingeniero en calidad eléctrica, especialista en termografía con certificación de Nivel II y copropietario de 24-7 Power, una empresa de servicios de ingeniería y consultoría eléctrica que ayuda a otras empresas a detectar y determinar su falta de eficiencia en el uso de la energía. 24-7 Power es también distribuidora de muchos de los instrumentos que Twite utiliza para el análisis de la eficiencia energética.

Twite emplea un método de tres pasos para ayudar a las empresas a reducir sus facturas eléctricas. Con los conocimientos y las herramientas adecuadas, su empresa puede seguir el mismo proceso utilizando su propio personal.

 

Así funciona:

 

Paso 1: Cálculos de energía.

 

Este paso consta de tres partes: 1) revisión de las facturas eléctricas, 2) utilización de cámaras termográficas para examinar los sistemas eléctricos, mecánicos, de procesos y de refrigeración, calefacción y aire acondicionado, así como los cerramientos (todo aquello que separa el interior de un edificio del exterior), y 3) monitorización del consumo eléctrico, la calidad eléctrica, el factor de potencia y otros aspectos relevantes del uso de la energía.

La revisión de las facturas eléctricas no sólo revela lo que la compañía eléctrica le cobra por la electricidad que dice ha utilizado, sino también otros cargos excepcionales como penalizaciones por factor de potencia, etc. Todos estos cargos requieren que se realice un control y seguimiento para confirmar a) la precisión de las medidas de la compañía eléctrica, b) que está obteniendo lo que está pagando y c) que no se están pagando penalizaciones excesivas. “Se ha sabido que los medidores de compañías eléctricas pueden perder la calibración o funcionar incorrectamente con el paso del tiempo. Por ello, pensamos que es oportuno comprobar detenidamente los consumos eléctricos como parte regular del proceso de análisis de eficiencia energética”, dice Twite.

El examen de los sistemas eléctricos, mecánicos y de refrigeración, calefacción y aire acondicionado y de los cerramientos mediante cámaras termográficas puede poner de manifiesto la existencia de circuitos sobrecargados o desequilibrados, conexiones sueltas, motores sobrecalentados en equipos de refrigeración, calefacción y aire acondicionado, colectores de vapor defectuosos y demás condiciones que pueden indicar un uso ineficiente de la energía.

Twite compara el uso de una cámara termográfica (cámara de infrarrojos) en el análisis de eficiencia energética con el uso de un estetoscopio por parte de un médico durante una revisión anual: “Si te sometes a un examen físico, la primera herramienta que utilizará el médico es un estetoscopio. Aunque esta herramienta no es suficiente para que el médico diga: “Lo siento, tiene un problema grave”, sí que vale para determinar algo como: “Hmm, oigo algo raro. Debemos hacer más pruebas. En mi opinión, la termografía equivale al estetoscopio. Es una herramienta muy potente, pero lo es más cuando se utiliza en combinación con otras herramientas”.

 

Por ello, Twite cuenta con una gran cantidad de equipos de diagnóstico para realizar análisis de eficiencia energética comerciales. “Normalmente, viajo con un carrito de cuatro ruedas cargado de herramientas y equipos de protección personal (EPP)”, explica. “Dispongo de mi cámara termográfica, analizador trifásico de calidad eléctrica, equipo de análisis de vibraciones, equipo de escucha ultrasónica y multímetro digital con selección automática de rangos. Cuando encuentro algo que parece ser un área problemática con mi cámara termográfica, cuento con varios recursos”.

 

El control del consumo eléctrico, de la calidad eléctrica y del factor de potencia se puede utilizar para realizar el seguimiento de problemas o anomalías inusuales que se identifican mediante una cámara termográfica. Un medidor adecuado puede identificar también armónicos y otras interrupciones del suministro eléctrico con origen interno a la propia empresa que pueden afectar al rendimiento de las máquinas. Además, la herramienta adecuada puede medir picos de consumo y el factor de potencia, que son el punto principal de lo que sigue a continuación. Las compañías eléctricas aplican en la factura las tarifas eléctricas.

 

A menudo, estas implican unos costes más altos en el verano y a determinadas horas del día. Una compañía eléctrica también fija normalmente los intervalos de consumo; normalmente por espacios de 15 minutos. Basándose en estos factores, la compañía eléctrica controlará la cantidad de energía eléctrica que consume su planta varias veces por hora en función del consumo medio correspondiente a cada intervalo. El pico de consumo es el consumo medio más alto durante todos los intervalos en un ciclo de facturación. Si, por ejemplo, el consumo normal de su planta es de unos 500 kW, pero tres bombas grandes de proceso se ponen en marcha a la vez y el consumo llega a los 600 kW a las 16:00 h en un día de la semana de julio, el episodio podría ser muy costoso. Si el cargo de la factura de la compañía eléctrica es de 100 €, las penalizaciones por picos de consumo de julio serían (600 kW-500 kW) x 100 = 10.000 €. Un registrador trifásico como el Fluke 1735, o un analizador trifásico de calidad eléctrica como el Fluke 435, puede medir el consumo en el tiempo, indicando la existencia de cargas grandes que están activas simultáneamente y verificando lecturas de cargas individuales.

 

Algunas compañías eléctricas penalizan también como consecuencia de un factor de potencia (FP) bajo, lo cual indica que el cliente no utiliza eficientemente la energía eléctrica que se le suministra. Twite afirma que mediante una cámara termográfica, junto con otros instrumentos de análisis de la energía eléctrica, es posible identificar rápidamente el consumo eléctrico, así como problemas de ineficiencia si la temperatura de alguno de los cuadros y cables de alimentación, incluido el neutro, es superior a la temperatura ambiente. Este desequilibrio térmico se puede deber también a un alto contenido armónico en el circuito o podría indicar la existencia de barras de rotor o bobinados rotos o cojinetes defectuosos en un motor. “Por ello, es importante combinar la termografía y el análisis de potencia para obtener una clara perspectiva sobre lo que ocurre con la distribución eléctrica”, dice Twite.

 

Twite describe el factor de potencia de esta manera: “Supongamos que en su empresa disponen de muchas herramientas pesadas, máquinas de soldadura por arco, máquinas herramienta (fresas universales, pulidoras, etc.) que se activan y se desactivan. Una carga de corriente elevada que se activa y se desactiva con regularidad, podría provocar un importante problema de FP. La diferencia entre cómo se suministra la energía y cómo se utiliza es el factor de potencia. Es tan solo una relación entre la potencia aparente y la activa (Potencia activa/VA=FP)”. Una carga lineal puramente resistiva puede tener un FP perfecto de 1,00, pero la compañía eléctrica puede imponer una penalización sustancial por un FP que descienda por debajo de un determinado nivel, digamos 0,90.

 

Por ejemplo, su compañía eléctrica podría añadir a la factura un cargo del 1% por cada disminución en 0,01 que haga de media la planta por debajo de un FP de 0,90. Por ello, si su producción presenta un consumo con un FP medio de 0,88 cada mes y el cargo por consumo es de 6.000 €, pagará 5.400 € anualmente en penalizaciones por FP. Con un buen analizador de calidad eléctrica, se puede medir y validar el FP medio en el tiempo. Twite enfatiza que lo único que hace durante el primer paso de un análisis de eficiencia energética es recopilar datos a través de facturas eléctricas, cámaras termográficas y medidores; a continuación, combina los datos de estas tres fuentes y elabora una lista de los equipos y dispositivos existentes en la planta que consumen energía. “La finalidad del paso 1”, apunta, “es elaborar una hoja de cálculo de consumos de energía que cuestione dónde va a parar dicha energía”.

El ingeniero de calidad eléctrica indica que el personal interno puede realizar normalmente esta fase de cálculo de un análisis de eficiencia energética si dispone de un poco de experiencia en los sistemas eléctricos y en el uso seguro de los equipos de monitorización. Por supuesto, es importante tener en cuenta siempre los peligros de los arcos de tensión y las tensiones elevadas. “No se requiere ningún certificado ni titulación universitaria”, señala, “y normalmente no es necesario ser electricista titulado. No obstante, el miembro del personal que vaya a realizar por sí mismo este trabajo deberá consultar al encargado de seguridad de la empresa”, dice Twite

 

Paso 2: Análisis e identificación de problemas

 

En el segundo paso de un análisis de eficiencia energética, Twite analiza los datos recopilados en el paso 1, haciendo preguntas tales como: “¿Hay algún circuito sobrecargado?” “¿Hay alguna conexión suelta?” “¿Hay desequilibrios de fase?” “¿Por qué está el circuito sobrecargado?” “¿Se calienta el motor durante el funcionamiento por un problema de alineación, un problema de lubricación o por algún cojinete defectuoso?” A menudo, la persona encargada del análisis debe plantearse una idea general: ¿A qué proceso alimenta este circuito? ¿Y el proceso que causa problemas de factor de potencia o de picos de consumo? También en este paso, el encargado del análisis evalúa la antigüedad y eficiencia de los sistemas de iluminación, sistemas de refrigeración, calefacción y aire acondicionado, motores y accionamientos y demás sistemas y equipos de la planta. “Revisando los datos de la placa de características del equipo o midiendo en el punto de carga o comprobando la existencia de puntos calientes inusuales con una cámara termográfica, o incluso mejor, mediante una combinación de los tres procesos, se puede llegar a una determinación bastante sólida de la vida útil del equipo. A veces el camino más rápido para ahorrar la mayor cantidad de energía posible consiste sencillamente en sustituir equipos viejos e ineficientes por versiones nuevas más eficientes”, añade Twite.

 

Paso 3: Presentación y priorización de soluciones

 

El tercer paso no es realmente de auditoria. Consta de soluciones de ingeniería para los problemas detectados en los pasos 1 y 2. “En el paso 3, intento elaborar distintas estrategias para reducir el importe de las facturas eléctricas”, dice Twite. “Para realizar este paso de forma efectiva se debe contar con experiencia en ingeniería o, al menos, haber trabajado en el sector de la energía eléctrica durante algún tiempo. Debes comprender cómo cada elemento afecta a los costes de energía”. En el paso 3 se proponen y priorizan formas de reducir el importe de las facturas eléctricas. Hay al menos tres tipos de acciones que se deben realizar para lograr ese objetivo: 1) ajustar procesos, 2) reparar equipos defectuosos y 3) sustituir sistemas y equipos ineficientes. Una vez identificadas las acciones de mejora, se pueden utilizar cálculos tradicionales de retorno de la inversión (ROI) como ayuda para determinar la prioridad. A continuación, se incluyen algunos periodos de retorno habituales. La mayoría proceden de los años de experiencia de Paul Twite durante los que ha ayudado a las empresas a reducir sus facturas eléctricas.

El ajuste de procesos es con frecuencia la manera más conveniente de reducir costes por consumo y penalizaciones por factor de potencia. Quizás se pueda modificar el programa de control de procesos para evitar que las tres bombas grandes de proceso mencionadas anteriormente se pongan todas en funcionamiento a la vez. O quizás haya calentadores eléctricos de agua que tiendan a estar en marcha en periodos de pico de consumo, pero se dispone de suficiente capacidad de calentamiento de agua para que sea posible activar este proceso después de las 22:00 h, cuando las tarifas eléctricas son más baratas. Los cálculos realizados utilizando facturas eléctricas y la confirmación de que son correctos utilizando un analizador de la calidad eléctrica proporcionarán los datos necesarios para calcular el Retorno de la Inversión (ROI) correspondiente a tales estrategias. Considerando otro tipo de ajustes, el FP se puede mejorar inmediatamente mediante la instalación de baterías de condensadores que corrigen el factor de potencia en la entrada de servicio o en el punto de carga.

 

Twite utiliza la siguiente analogía: mientras las máquinas grandes se activan y se desactivan, los condensadores almacenan energía, actuando como esponjas que absorben agua. Entonces, igual que sale el agua de la esponja al apretarla, un condensador hace que “salga” electricidad cuando la tensión comienza a disminuir. Llena los puntos bajos y recorta los puntos altos de su perfil de electricidad. Twite apunta que en muchos casos con considerables penalizaciones por factor de potencia, los condensadores pueden estar amortizados en un periodo de entre treinta y sesenta días. “De hecho, hemos visto que a clientes industriales con un factor de potencia bajo se les ha cobrado más de 1.000 € al mes en sus facturas eléctricas.

 

Para esos fabricantes, 24-7 Power ha instalado baterías de condensadores con el tamaño correcto y ha verificado que se ha producido una mejora inmediata en el factor de potencia general y el descenso resultante en consumo de kW. En algunos casos, la instalación completa se rentabilizó en 60 días gracias al ahorro de energía”. La reparación de equipos defectuosos debe realizarse teniendo en cuenta la lista de problemas que la termografía detectó en el sistema de distribución eléctrica. Tales problemas podrían incluir conexiones sueltas u oxidadas, además de desequilibrio de fases o aislamientos defectuosos. De forma similar, el sobrecalentamiento puede indicar la existencia de poleas y ejes mal alineados. Este problema se puede solucionar mediante un equipo de alineación por láser.

En algunos casos, un cojinete de motor mal lubricado puede hacer que el motor se caliente más de lo normal y consuma más energía. En ese caso, una simple lubricación puede reducir significativamente las temperaturas y la corriente de carga total. Por supuesto, las reparaciones prioritarias son las que, de no realizarse, pueden provocar una interrupción en la producción, seguidas de aquellas con costes de reparación bajos y/o recuperación rápida de la inversión. Twite señala, por ejemplo, que los problemas con cerramientos (excepto ciertos problemas en tejados) presentan periodos de recuperación de la inversión relativamente largos. Normalmente, éstos tendrán una prioridad mucho más baja en el paso 3 que, por ejemplo, la instalación de condensadores de corrección del factor de potencia.

La sustitución de equipos y sistemas ineficientes va mucho más allá del ahorro en picos. A menudo, después de un análisis, Twite recomienda sustituir un sistema HID antiguo u otro sistema de iluminación ineficiente por un sistema nuevo fluorescente lineal o compacto de alta eficiencia. Señala que el Departamento de Energía de EE.UU. indica que los dos mayores consumidores de energía en la mayoría de las plantas son los sistemas de refrigeración, calefacción y aire acondicionado, junto con el sistema de iluminación. “La adopción de un sistema de iluminación eficiente puede ofrecer el retorno económico más fácil y rápido”, dice. “En muchos casos, normalmente en menos de un año, especialmente si la compañía eléctrica participa en forma de reembolsos”.

 

Otras recomendaciones que a menudo ofrece a sus clientes es añadir nuevos motores eficientes de alta calidad que cuenten con clasificaciones NEMA del 94% a diferencia de las clasificaciones del 80%. Twite dice: “Muchos motores antiguos están construidos como “tanques”, y funcionan aún en la actualidad. No obstante, los motores nuevos con la misma clasificación de potencia utilizan mucha menos energía”.

Todas las empresas deberían solicitar reembolsos a las compañías eléctricas por la instalación de sistemas y equipos eficientes. Twite apunta que para construir una central eléctrica térmica de carbón se pueden tardar entre 12 y 14 años. Una de las maneras más sencillas para que las compañías eléctricas puedan seguir siendo rentables es reducir la demanda instando a las empresas a que disminuyan el consumo de energía mediante el uso de equipos más eficientes. Twite apunta que no todos los programas de reembolso son iguales y recomienda consultar a la compañía eléctrica para saber lo que ofrecen.



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