DISMINUIR LA DEMANDA Y CAMBIO A MOTORES EFICIENTES
Un rubro energético costoso es la electricidad. La generación de energía eléctrica necesita mayor inversión de capital y considerables gastos de operación. Debido a esto, las empresas de energía eléctrica han elaborado programas de tarifas que tienden a conseguir una justa tasa de retorno del capital invertido.
A los usuarios se les cobra normalmente de acuerdo con estas tarifas que se basan en la demanda máxima, el factor de potencia y el consumo de energía. Así mismo, se les puede cobrar un cargo fijo por medidor o por cliente para cubrir los costos de administración de la empresa. En muchos casos, las empresas eléctricas cargan o acreditan a los usuarios un ajuste por combustible dependiendo de si los actuales costos del combustible son mayores (o menores) que los costos proyectados incluidos en la estructura de las tasas tarifarias.
El cargo por demanda máxima está basado en la máxima tasa de consumo constante a lo largo de un período dado de tiempo. En general, el período de tiempo es 15 minutos. La demanda se mide normalmente en kilovatios (KW) o kilovoltios amperios (KVA). El cobre es usualmente el costo por unidad de demanda.
Debido a las cargas eléctricas sin resistencia para el usuario (cargas capacitivas e inductivas), se pierde una parte de la fuerza eléctrica generada y transmitida por la empresa, y que no es consumida útilmente por el usuario. Si el factor de potencia, es decir, la razón entre la potencia eléctrica útil consumida y la cantidad de potencia eléctrica que se debe suministrar al consumidor baja de un nivel predeterminado, corrientemente 0.82, se exigen cobros por concepto del factor de potencia.
Los cargos por consumo se basan en la cantidad de electricidad usada en términos de kilovatios-hora. Los cargos se evalúan frecuentemente en base global, con una reducción en la cantidad cobrada por el consumo superior a un nivel establecido a medida que una empresa eléctrica genera más electricidad, el aumento del costo por unidad producida disminuye hasta cierto punto; de ahí el uso de la tasa en bloque o global.
Al determinar una tasa tarifaria, la empresa de servicio eléctrico estima lo que tiene que gastar en combustible para generar electricidad. Desafortunadamente, los precios en que se basa sus cálculos cambian muy a menudo, de modo que la empresa transfiere este cambio en la forma de un ajuste de cobro. La empresa está obligada también, en general, a transferir cualquier reducción en el costo por concepto de combustible.
La mayoría de las tasas tarifarias se basan en variaciones de los métodos descritos. Las escalas de los cobros difieren, dependiendo del tamaño y tipo de la instalación; por ejemplo, a las instalaciones industriales y comerciales se les cobra usualmente diferentes montos por demanda y consumo. Dentro de los sectores, existen más de una tasa tarifaria bajo la cual una instalación puede comprar energía eléctrica.
El costo marginal de electricidad es el costo del último kilovatio-hora consumido más un cargo por ajuste de combustible. Este costo es exclusivo de cualquier demanda de cargo. El costo de demanda marginal es el costo del último kilovatio-amperio requerido por la demanda.
El costo marginal es, corrientemente, más bajo que el costo de la energía obtenida dividiendo el consumo total por el costo total. Los costos marginales se elaboran en base a la información sobre las tasas tarifarias prevalecientes que se obtienen durante la auditoria energética.
En esta sección se presentan las siguientes oportunidades de conservación de energía:
Reducir la demanda pico
Reemplazar motores estándares por motores más eficientes
REDUCIR LA DEMANDA PICO
El recargo por demanda puede constituir un buen porcentaje de la factura eléctrica mediana. El recargo mensual se basa en la demanda máxima en un intervalo de 15 minutos durante el mes, con algunas empresas eléctricas la demanda máxima establecida en un mes se mantiene durante los once meses siguientes como la base de recargo. Por eso, es muy importante controlar la demanda máxima o pico.
Aplicaciones
Se aplica a empresas donde el factor de carga es bajo y el proceso/equipo permite la reducción de la demanda pico. El factor de carga se define como:
Existen contadores automáticos de la demanda que operan en un régimen fijo preestablecido. Cuando la demanda excede el régimen preestablecido, el controlador empieza a desconectar o reprogramar cargas. Las cargas afectadas son escogidas anteriormente por personal que conoce la planta para que su paro no afecte el proceso.
Procedimiento para determinar si se aplica OCE
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Determinar si el factor de carga es bajo, menos que __________ por un turno, _____ por dos turnos y ______ por tres turnos más.
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Buscar y seleccionar métodos de control de demanda:
Eliminar cargas
Sistemas de bandas transportadoras, bombas o abanicos a veces contribuyen grandemente a crear picos de demanda. Estos elementos muchas veces trabajan ociosamente en tiempos críticos de bastante demanda, por lo tanto, es recomendable apagarlo, siempre y cuando sea posible. La iluminación podría ser también reducida, ya que, aunque no contribuye mucho, si afecta.
Reprogramar las cargas
Las cargas de baterías y otras operaciones similares, no rutinarias, pueden ser programadas en horas que no afecten las horas de demanda pico; por ejemplo, temprano en la mañana o tarde en la noche. Autoclaves y hornos a veces pueden trabajar fuera de turnos de trabajo.
Interrumpir temporalmente las cargas.
Los sistemas de ventilación y aire acondicionado pueden interrumpirse usualmente por varios minutos, sin causar pérdidas en el confort.
Programar arranque
Casi todos los motores en un proceso arrancan al mismo tiempo, y pueden causar un aumento significativo en la demanda sobre el intervalo de medición. Los motores grandes de lento arranque pueden afectar más la demanda pico. Se puede programar el ciclaje de motores o retardar el encendido de los mismo para distribuir la demanda sobre 2 o más intervalos de medición.
Determinar cómo se controlará la demanda mediante uno (o varios) de los métodos descritos arriba: control manual o control automático. El control manual indica que la demanda ya está a un punto predeterminado gracias a un timbre u otro dispositivo. La persona encargada del control de la demanda puede tomar su decisión sobre cómo controlar la demanda.
Cálculos
La mayoría de las tarifas eléctricas incluyen una cláusula en que el recargo por demanda se basa en la demanda pico del mes o el 85% del recargo por demanda pico del mes aplicado a los meses siguientes, la que fuera mayor.
Caso practico
Una fabrica de cerveza y aguas gaseosas tiene el perfil de consumo y demanda presentado a continuación. La factura está calculada de acuerdo con la siguiente fórmula.
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Factura = $5.72 D + $ 0.1072 C
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Donde:
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D = demanda kw-mes y C = consumo en kwh
Con este factor de carga parece que existe la posibilidad de reducir la demanda. Si la bomba de agua trabaja durante la noche y se programa la producción de aguas gaseosas para no coincidir con la de la cerveza se puede reducir la demanda pico por 15%.
La factura parecería así:
Caso practico
Este ejemplo es similar al anterior, pero con un mes de muy alta demanda (marzo). De acuerdo con el cálculo de la factura. Esta demanda afecta los once meses siguientes con un recargo mínimo de demanda del 85%.
El ahorro del segundo ejemplo es menor que el del primero en porcentaje y términos reales, esto se debe a la alta demanda de marzo. El ahorro debido a control de demanda siempre será mayor cuando las demandas picos por mes sean semejantes que cuando haya uno o dos meses de alta demanda en el año. Por lo tanto, debe enfocarse en la reducción de demandas picos fluctuantes para obtener el mejor ahorro del sistema de control de demanda.
Análisis económico
El análisis económico toma en cuenta el costo y ahorro de varios métodos de reducir la demanda pico, tales como la reducción, la reprogramación o la interrupción temporal de las cargas y la programación de arranque de equipo y proceso.
Además del control del costo, el análisis debe incluir el efecto del método de control de demanda en la producción el equipo y el personal de la planta.
REMPLAZAR MOTORES ESTÁNDAR POR EFICIENTES
En el mercado existen motores más eficientes que los motores estándares. El mejoramiento en eficiencia es el producto de la reducción de pérdidas eléctricas y mecánicas debido a mejor calidad de materiales y construcción de los motores. Los motores más eficientes consumen 2% menos de energía eléctrica en los tamaños grandes y hasta 5% menos en los tamaños pequeños.
Aplicaciones
Se aplica a motores de 1 hp a 200 hp. La conversión usualmente es factible cuando se consume alrededor de 15,000 kwh/año, dependiendo del tamaño y costo del motor.
Mediciones y datos necesarios
Potencia de motor(1) _________________________________________
Número de motores _________________________________________
Horas de operación por año ___________________________________
1. Se puede calcular el consumo actual del motor de mediciones del campo por el siguiente cálculo:
Nótese que la eficiencia del motor ya está incluida en la medición y eso afectará los siguientes cálculos
Cálculos
Ahorro en energía:
Análisis económico:
Debido al alto costo de los motores en general, usualmente no es factible reemplazar un motor estándar en buena condición con un motor eficiente nuevo. Es preferible reemplazar un motor cuando se quema o se ha rebobinado varias veces. En este caso, el costo del reemplazo con un motor estándar nuevo y un motor eficiente.