Ing. Alfredo Aguilar Galván

alfredo.aguilar@usa.net

http://www.ingenieriaiei.com.mx

Mejora del desempeñoenergético de su empresa

Reducción de costos deoperación

Eliminación dedesperdicios energéticos

Incrementa laproductividad del

negocio.

Genera una cultura deuso responsable de la

energía

• Especialista en Ahorro de Energía, Optimización de Procesos y ModernizaciónTecnológica

• Ingeniero en Energía distinguido con LA MEDALLA AL MERITO UNIVERSITARIO porobtener en la División de Ciencia Básicas e Ingeniería de la Universidad AutónomaMetropolitana Unidad Iztapalapa, las mejores calificaciones en estudios profesionalesde Licenciatura

• Primer lugar, por segunda ocasión, del Premio Nacional de Ahorro de Energía Eléctricaen el Certamen XVII en carácter del representante de su empresa, recibió el premio demanos del Secretario de Energía, Pedro Joaquín Coldwell, el 24 de abril de 2017.

• 22 de sus proyectos han obtenido Premio Nacional de Ahorro de Energía

• Ha dirigido, administrado, coordinado y/o ejecutado proyectos de ahorro de energía,automatización y mejora tecnológica en más de 700 empresas de toda la RepúblicaMexicana y en otro 12 países de America

• Ha impartido más 1000 cursos especializados en temas de ahorro de energía

• Fue Profesor de Matemáticas, Física y Computación y en la Universidad Anáhuac deMéxico de la Maestría en Ahorro de Energía.

Ing. Alfredo Aguilar Galván

e-mail: alejandro_adame@prontomail.comalfredo.aguilar@usa.net

http://www.ingenieriaenergeticaintegral.com/

INGENIERIA ENERGETICA INTEGRAL S.A. de C.V.Primer Lugar del Premio Nacional de Ahorro de Energía

Medidas Efectivaspara el Ahorro de Energía

Asigne un responsable para la administración o gestión de la Energía Identifique sus Potenciales para Ahorro de Energía Controle la Demanda Eléctrica Mantenga un buen Factor de Potencia Utilice Equipos de Alta Eficiencia Energética

Compresores de AireSistemas de Enfriamiento y RefrigeraciónMotores EléctricosIluminación de LED

Aplique aditamentos para ahorro de energíaVariadores de Velocidad ElectrónicosTubería de Aluminio para Aire ComprimidoAislamiento TérmicoApagadores, sensores de presencia, fotoceldas, domos solares, timers, etc

Designar un Responsable para laAdministración o Gestión Energética

El Gestor Energético

Tendrá como objetivo integrar un Sistema de mejoracontinua y sostenida del desempeño energético de las empresa.

Llevara el control de los energéticos y establecerá metas a lograr.

Relacionará los consumos de energía contra la producción

Impulsara una política de uso eficiente y racional de la energía

Promoverá la realización de diagnósticos y estudios energéticoscada vez que los cambios la empresa lo ameriten.

Identificara las medidas de ahorro de energía que debanaplicarse.

20080402-000-Campaña Nanovip

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Pot

enci

a (k

W)

Los conceptos involucrados en una factura eléctrica pueden ser losmostrados en la tabla siguiente.

El tipo de tarifa determina los conceptos a cobrar y costos de cadaconcepto.

20080402-000-Campaña Nanovip

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Pot

enci

a (k

W)

Ejemplo Demanda kW y Consumo kWhen una PYME

Ejemplo Demanda kW y Consumo kWhen una Mediana Empresa

En 22 años la electricidadse ha incrementado 1530%

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Evolución de Precios Tarifa HM

$kWh Punta $kWh Inter $kWh Base $kWPrecio Precio

En 22 años la electricidadse ha incrementado 1530%

Tarifa HMCentral

Dem. F.($/kW)

Ener. P.($/kWh) Ener. I. ($/kWh) Ener. B.

($/kWh)

1995 $22.50 $0.1490 $0.0827 $0.08271996 $26.87 $0.2240 $0.1400 $0.14001997 $44.43 $0.8393 $0.2685 $0.22431998 $49.44 $0.9339 $0.2988 $0.24961999 $53.82 $1.0165 $0.3253 $0.27162000 $62.27 $1.1761 $0.3763 $0.31432001 $71.35 $1.3477 $0.4313 $0.36012002 $66.34 $1.2532 $0.4010 $0.33492003 $80.77 $1.5260 $0.4881 $0.40792004 $89.57 $1.6923 $0.5414 $0.45222005 $111.77 $2.1118 $0.6756 $0.56432006 $123.66 $2.3365 $0.7475 $0.62432007 $127.34 $2.4062 $0.7696 $0.64302008 $139.04 $1.9054 $0.9061 $0.75722009 $157.55 $1.6767 $0.9320 $0.77892010 $156.85 $1.7362 $0.9965 $0.83292011 $163.23 $1.8119 $1.0322 $0.86282012 $177.47 $2.1212 $1.3130 $1.09752013 $178.88 $2.0973 $1.2633 $1.05602014 $181.98 $2.1086 $1.2435 $1.03972015 $194.53 $1.8163 $0.8205 $0.68592016 $194.35 $1.7527 $0.7569 $0.63282017 $215.76 $2.2755 $1.1583 $0.9683

mar-17 $225.41 $2.6075 $1.4711 $1.2298nov-17 $226.76 $2.5536 $1.4055 $1.1695Fuente

Tarifas Eléctricas CFE

La tendencia en 22 años es deun incremento anual del 69%

$8,838$13,572

$28,443$31,649

$34,449$39,856

$45,676$42,471

$51,708$57,345

$71,560

$79,174$81,527$85,997$87,191

$91,524$95,010

$116,077$113,038

$85,612

$81,208

$112,203

$134,930$130,551

$0

$10,000

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$50,000

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$90,000

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$110,000

$120,000

$130,000

$140,00019

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1997

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Evolución de Costo de 100 kW en Operación por mes sin IVA en HM

El costo de generación se traslada a lasTarifas Horarias

Periodos base, intermedio y punta.Estos periodos se definen en cada una de las regiones tarifaríaspara distintas temporadas del año, como se describe acontinuación.

Región Central, Noreste, Norte y Sur. Del 1er domingo abril al sábado anterior al último domingo oct.

Día de la semana Base Intermedia Punta

Lun a Vier. 0 - 6 6 - 20 20 -2222 - 24

Sábados 0 - 7 7 - 24Domingos y festivos 0 - 19 19 - 24

Resto del añoLun a Vier. 0 - 6 6 - 18 18 -22

22 - 24Sábados 0 - 8 8 - 19 19 - 21

21 -24Domingos y festivos 0 - 18 18 - 24

DEMANDA FACTURABLE

Para determinarla se aplica la relación:

donde:DP es la demanda máxima medida en el periodo Punta.DI es la demanda máxima medida en el periodo Intermedio.DB es la demanda máxima medida en el periodo Base.DPI es la demanda máxima medida en los periodos Punta e Intermedio.MAX significa máximo, es decir, cuando la diferencia sea negativa se tomará cero.

FRI y FRB son factores de reducción para el periodo intermedio y base respectivamente, su valordepende de la tarifa y región en cuestión.

DF = Dp + 0.3 * MAX (Di – Dp,0) + 0.15 * MAX (Db – Dpi,0) para HM

HORARIA NIVEL SUBTRANSMISION,HS

Ejemplo de AHORROSEn una empresa que utiliza 5 compresores se propone sacar deoperación los compresores 2 y 3 de 150 HP , solo durante elhorario punta. Esta acción no tendrá efectos negativos enproducción.

AHORROSA continuación de presentan los ahorros económicos derivadosde aplicar la acción de control de sacar de operación loscompresores 2 y 3 de 150 HP , solo durante el horario punta.

Como ejemplo se toma de referencia el mes de Agosto pasado

De haber aplicado esta acción en agosto se hubiera logrado enahorro de $64,510, casi el 10% de lo que se paga mensualmente.

Referencia

Mes Punta Inter. Base Facturable Costo kW Ahorro Punta Inter. Punta Punta Inter. Punta Costo Mes Factura % Ahorro

´Agosto2017 677 673 640 677 $149,617 $0 26,867 263,013 134,126 $62,890 $311,539 $132,798 $656,844

SacarCompresor

2564 673 753 594 $131,230 $18,387 20,749 263,013 134,126 $48,569 $311,539 $132,798 $624,136 $32,708 4.98%

SacarCompresor

3451 673 866 515 $113,749 $35,868 14,631 263,013 134,126 $34,248 $311,539 $132,798 $592,334 $64,510 9.82%

Consumo KWh Costos ConsumoDemanda kW Importe

Ing. Alfredo Aguilar Galváne-mail: alfredo.aguilar@usa.net

Aplicación deVariadores de Velocidad Electrónicos

para Ahorro de Energía

Ingeniería Energética Integral, S.A. de C.V.Calle 32 –406, Col. Sn Fco Xocotitla, Cd. México, CP 02960

Tel.(55) 57 05 21 61, 57 05 17 06, Fax 57 05 16 89

El convertidor de frecuencia variable oVariador Electrónico de velocidad

El convertidor de frecuencia variable (CFV) es un controlpara el motor de inducción tipo jaula de ardilla de corrientealterna.

Es el único control que suministra la potencia, el torque ypermite la variación de velocidad en el motor sin ningúnaccesorio extra entre el motor y la carga.

Es una excelente protección al motor.

Funcionamiento

Convierte voltaje y frecuencia constante en voltaje yfrecuencia variable.

Primero la corriente alterna es rectificada y convertida acorriente continua,

Después la invierte y vuelve a entregar en forma decorriente alterna pero con frecuencia y voltaje variables.

VENTAJAS EN LA UTILIZACION DE VARIADORES

1. Sustituye a los arrancadores suaves con una variaciónde velocidad con precisión de excelencia.

2. Rampas de aceleración y frenado que mejoran elfuncionamiento de las máquinas y alargan la vida decomponentes mecánicos.

3. Arranque programable, suave y con el torque requerido

4. Operación programable, en función de rutinas, horariosy condiciones de proceso.

VENTAJAS EN LA UTILIZACION DE VARIADORES

5. Control del par del motor aumentándolo ydisminuyéndolo según se requiera.

6. Es posible controlar y/o sincronizar varios motores enuna línea de proceso de producción continua ocoordinada.

7. Ahorran Sustancialmente Energía.

8. Contribuyen en la mejora tecnológica y automatizaciónde los procesos de producción.

Para el Ahorro de Energía

Se requiere un proceso de carga variable.

Donde el equipo acoplado al motor eléctrico se encuentreen diferentes estados de trabajo.

Por ejemplo: carga- descarga, variación de flujo, uso declutch mecánicos, etc

APLICACIONES PARA AHORRO DE ENERGIA

Fabricación de papel.

Película plástica,

Rollos de lámina metálica.

Enrolladores y desenrollados,

Calandrias,

Inyectoras, extrusores,

Laminados,

Molinos,

Bandas tranportadoras.

Máquinas de empaque y de palatizado.

Bombas

Ventiladores.

Industrias Químicas, Alimentarías, etc.

Arranque típico de un compresor

El compresor de la figura de 100 HP se arranca con una conexiónEstrella – Delta, el arranque tarda 10 segundos luego en compresortoma la potencia que exige el compresor aproximadamente 70 kW.

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HORA

Perfil de Arranque de un Compresor kW

Arranque con Variador Electrónico de Velocidad

El variador de velocidad puede funcionar igual que e arrancador suave, con laventaja adicional de que se puede aumentar o disminuir el tiempo de toma de lacarga y también se puede incrementar o disminuir el torque requerido en elarranque, y se puede poner limite a la potencia.

Ventajas del

Variador Electrónico de Velocidad (CFV)

Ahorro de Energía en la Descarga.

Muchos equipos fluctúan su demanda eléctrica entre 40 a 100% de su potenciacuando cambian de descargar a carga.

Con el CFV la potencia de descarga puede programarse para tomar valores muybajos.

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(kW

)

Comportamioento con CFV, Compresor Carga y Descarga

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Pote

ncia

(kW

)

Comportamioento de un Compresor Carga y Descarga

CARGAS MECANICAS

Ley Cuadrática, torque lineal proporcional a la velocidad;Potencia es función cuadrática de la velocidad.

Equipos como calandrias, transmisiones, transportadoras yotro tipo de maquinaria semejante

Requieren un CFV de torque constante, para garantizar eltorque disponible por el motor.

El rango de velocidad en que operan es pequeño.

CARGAS CENTRIFUGAS

Ley Cúbica, la potencia varia con el cubo de la velocidad, p.e.sí se reduce la velocidad en un 20%, resulta una disminucióndel 50 % en la potencia requerida.

La Ley Cúbica cubre muchas aplicaciones, por ejemplo, lascargas asociadas a equipos centrífugos:

Bombas

Ventiladores

Compresores

Mezcladoras

CARGAS CENTRIFUGAS

Aplicación de Ley Cúbica

HH

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PotPot

QQ

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3

DD

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Q = FlujoH = Columna de carga o PresiónN = Velocidad de la bomba, ventilador, compresorPot. = Potencia al freno, requerida por el equipoD = Diámetro del impulsor

TIPOS DE CARGAS

Aplicación de Ley Cúbica

HH

QQ

1

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1

2

2

PotPot

QQ

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1

2

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DD

QQ

NN

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2

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1

2

Q = FlujoH = Columna de carga o PresiónN = Velocidad de la bomba, ventilador, compresorPot. = Potencia al freno, requerida por el equipoD = Diámetro del impulsor

Ecosistemas Resultados de un Soplador Centrifugo

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2:24

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4

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6

TIEMPO (HORA, MINUTOS)

POTE

NC

IA M

EDID

A (k

W)

POTENCIA INICIAL SIN CONVERTIDOR

POTENCIA DESPUES DE APLICAR ELCONVERTIDOR

AHORRO PROMEDIO =EN POTENCIA 72 kW

EMPAQUES MODERNOSDE GUADALAJARA

S.A. de C.V.

Potencia Demandada(Bomba 50-024A)

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3

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0

15:3

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2

15:4

9

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5

kW

Ahorro con CFV122.14 kW

Demanda Sin CFV245.05 kW (promedio)

Gramaje 270

Demanda Con CFV122.61 kW (promedio)

Gramaje 550

Frecuencia 47.10 Hz

Ahorro con CFV147.69 kW

Demanda Con CFV97.36 kW (promedio)

Gramaje 210

Frecuencia 43.73 Hz

AnálisisEnergético yEconómico

Potencia Demandada(Tiro inducido 84-003B)

0

5

10

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8

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1

02:4

5

kW

Ahorro con CFV30.45 kW

Demanda Sin CFV36.61 kW (promedio)

Demanda Con CFV6.16 kW (promedio) Frecuencia 21 Hz

AnálisisEnergético yEconómico

AHORROS GLOBALES POR LA INSTALACIÓN DE 26CONVERTIDORES DE FRECUENCIA VARIABLE EN

EMPAQUES MODERNOS DE GUADALAJARAS.A. de C.V.

Demanda(kW)

Consumo(kWh)

Costos($)

50-024 A y B Bomba alimentación primer paso 245.14 122.53 1,066,011 427,441

50-023 A y B Bomba tanque pulper "relleno" 136.57 69.92 356,439 199,560

50-014 Bomba tanque agua de fabricación 66.10 45.20 393,240 220,163

50-026 Bomba tanque aceptados MDCleaners 85.90 38.69 336,603 163,873

50-010 Bomba tanque excedentes MDCleaners 80.30 29.20 253,866 179,601

50-034 A y B Bomba tanque agua turbia 34.30 10.23 89,001 43,33050-021 A y B Bomba tanque máquina 35.60 11.30 98,310 17,347

50-030 Bomba refinación tanque espesa"relleno" 19.76 12.99 113,013 55,020

50-017 Bomba refinacón "cara" 18.33 11.47 99,789 48,58250-032 Bomba tanque agua sucia 51.50 30.80 267,960 150,023

50-060 A Bomba servicios generales 23.69 7.99 69,513 38,91850-060 B Bomba dilución sistema filler 27.57 7.00 60,900 29,64960-001 Bomba fan 160-002 Bomba fan 2 42.30 29.39 255,693 124,48360-003 Bomba fan 3 32.80 19.80 172,260 83,86460-004 Bomba fan 4 43.45 27.05 235,335 114,57160-005 Bomba fan 5 39.0060-006 Bomba fan 6 38.97 27.29 237,423 115,58860-007 Bomba fan 7 27.09 14.08 122,496 59,63660-008 Bomba fan 8 25.90 18.61 161,907 78,823

Caldera Bomba de Alimentación Caldera 81.54 38.05 165,518 90,285

Pozo 2 Bomba de pozo 2 83.00 42.59 66,433 58,18784-001 A Tiro forzado 10.13 6.76 39,203 20,23384-003 B Tiro Inducido 36.61 30.45 176,600 91,144Efluentes Bombas de Efluentes 28.68 10.52 91,524 44,558

Transmisión Transmisión 152.86 13.66 118,842 57,857Totales 1467 676 5047879 2512736

Ahorros Medidos con VariadorID Equipo

Demanda SinVariador

(kW)

42

Ahorro de Energía Eléctrica enSistemas de Iluminación

43

Ahorro de Energía Eléctrica enSistemas de Iluminación

Cambio de luminarias (60x120 cm) de 2, 3, 4y hasta 6 tubos

PorLuminarias

BR 24 de 49 W

y BR 22 de 35 W

Tipo Luminaria Potencia W2x28 T5 603x28 T5 904X28 T5 1202X32 T8 723X32 T8 1084X32 T8 144

2X39 T12 1024X39 T12 2042X40 T12 964X40 T12 192

Sustitución luminarias fluorescentes 4x28 (132 W) porLED 49 W

Fluorescentes 4x32 W por LED GE BR 24 de 49W

Sustitución luminarias fluorescentes 4x17 (72 W) porLED BR 22 de 35 W

Fluorescentes 2x32 en U W por LED GE BR 22 de 35W

Cambio de luminarias uso industrial 59, 60 y 75 WPor Luminarias

VP LED de 20 y 40 W

IS LED 14 (33 y 42W)IS 18 (66 y 84W)

TipoLuminariaIndustrial

PotenciaW

1x54W T8 561x59W T12 651x60 W T12 661x75 W T12 752x54W T8 112

2x59W T12 1302x60 W T12 1322x75 W T12 150

Sustitución luminarias fluorescentes 2x39 (102 W) porLED VP LED 40 W

Sustitución luminarias fluorescentes 2x75 (150 W) porLED IS LED 84 W

PropuestaCambio

Fluorescente6x54W (340 W) o4x54W (228 W)

PropuestaCambio

Fluorescente6x54W (340 W) o4x54W (228 W)

Por LEDALBEO ABV1de 134, 122y de 68 W

Por LEDALBEO ABV1de 134, 122y de 68 W

AHORRO DEL 75%DE ENERGÍA

Cambio de Aditivos Metálicos oVapor de Sodio por Luminarias ALBEO

PropuestaCambio de Luminarias

de HID 1000 W, 400 W, 250 W175 W

por LED ALBEO ABVde 360 W, 284W, 122 W,

68 W, 46W

¡Ahorro hasta del 80%! YMejora de la Iluminación

Sustitución AM 400 W por ABV 190 W

Sustitución de 14 luminarias por 10 luminariasEn la foto las albeo trabajan al 10%

Sustitución AM 400 W por LED ABV 190 W

Las Albeo trabajan al 100 de su flujo

54

Ejemplo de Proyecto ExitosoANTES 725 KW, 340 992 kWh

DESPUES 576 KW, 304 941 kWh

55

Mantenga un buen Factor de Potencia

Ejemplo de un MalFactor de Potencia

57

El Factor de Potencia debe ser mayor a 90%

cargo = facturación * 35 ( 90

fp medido -1) * 100

LA PENALIZACION SE CALCULA COMO:

Bonificación = Facturación * 14 (1- 90

fp medido ) * 100

MIENTRAS QUE LA BONIFICACIÓN SE OBTIENE:

58

El factor de potencia (cos ) es la relación entre la potencia activa enkW y la potencia aparente en kilovolts-ampers (kVA) y describe larelación entre la potencia de trabajo o real y la potencia totalconsumida

Se puede interpretar como una medida de aprovechamiento de laenergía consumida con relación a la demanda máxima

)()(

coskVAaparentePotencia

kWactivaPotenciaFP

22 kVArhkWh

kWhFP

Compensación delFactor de Potencia

59

Factor de Potencia (FP)Las compañías suministradoras de energía eléctrica penalizan a los usuariosque tienen un FP inferior al 90% y los bonifica en caso contrario

Condición Suministradora Valores máximos

FP<0.9Penalización por bajo FP

10019.0

53

(%)ónPenalizaci

FP

Penalización120 %

FP>0.9Bonificaión por alto FP

1009.0

14

1(%)

FPónBonificaci

Bonificación2.5%

Compensación delFactor de Potencia

60

La mejora del Factor de Potencia Instalar Bancos Automático de Capacitores

Defina suPolítica energética:

Expone el compromiso de la organización para alcanzaruna mejora en su desempeño energético:

1. Será apropiada a la naturaleza y nivel de uso y consumo de energía en la organización2. Asegurar la disponibilidad de información y de los recursos necesarios para el

cumplimiento de los objetivos y metas.3. Se compromete en cumplir las obligaciones legales aplicables y otros requisitos de la

organización relacionados con el uso y consumo de la energía y su eficienciaenergética.

4. Proporciona un marco para establecer y revisar los objetivos y metas energéticas.5. Apoya la compra de productos y servicios energéticos eficientes, y el diseño para la

mejora del desempeño energético.6. Debe estar documentada y comunicarse a todos los niveles de la organización.7. Será revisada regularmente y actualizada en caso necesario.

Todas las medidas se aplican con gran éxito

FacturaEléctrica deAntes

Todas las medidas se aplican con gran éxito

FacturaEléctrica deDespués

La empresarealiza lamismaproducción

ConclusionesEl aumento de precios de la energía es dramático en 22 años registra una tasa del69% promedio anual.

Cada kW (kilowatt) que se pueda ahorrar ahora y no se haga se pagará muy caroen el futuro.

Las empresas requieren de un responsable de la gestión energética, lo que seinvierta en él se pagara con creces espectaculares.

En la actualidad existen tecnologías de alta eficiencia en prácticamente todos losconsumidores de energía.

Las empresas deben dar prioridad a la implementación de equipos que ahorrenenergía.

Los proyectos de ahorro de energía son técnicamente factibles y económicamenterentables.

Preguntasalfredo.aguilar@usa.net

alfredo.aguilar@usa.netwww.ingenieriaiei.com.mxIngeniería Energética Integral, S.A. de C.V.

México

Tel. 57 05 21 61, 57 05 17 06, Fax 57 05 16 89