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International Society of Automation
Colombia Section
TITULO
Eficiencia Energética en AplicacionesIndustriales
CONFERENCISTA
Standards
Certification
Ph.D. Juan Carlos Campos Avella
Education & Training
Publishing
Conferences & Exhibits Bogota 11
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Uso Mundial de la Energía
2
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GEI
El consumo de: Produce:
1 KWH Electricidad Térmico 0.43 k de CO
1 KWH Gas Natural 0.19 kg de CO2
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Escenarios del Cambio Climático
Las mayores responsables de la reducción de emisiones de
4
CO2 son a e c enc a energ t ca y a ntro ucc n
de fuentes de bajo carbono.
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Eficiencia Energética y Cambio Climático
Las tecnologías existentes, con una tasa
interna de rendimiento atractiva, pueden reducir a la mitad o más la demanda global de energíadentro de 15 años.
Curbing Global Energy Demand Growth,McKinsey & Co., mayo 2007
Las industrias en el mundo pueden reducir las
tecnologías y prácticas probadas. Agencia Internacional de Energía, 2007
“La Eficiencia energética es el medio más
prometedor para reducir los gases de efectoinvernadero a corto plazo.”
Yvo de Boer, Secretario ejecutivo de la MCNUCC
1.0 – 2.0 billones de toneladas de emisiones de CO2 pueden serreducidas mediante el uso de tecnologías eficientes en la industria delhierro,, acero, cemento, pulpa y papel, a escala global.Instituto de Economía ener ética de Ja ón Universidad de Tok o
5
, ,
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Beneficios de la Eficiencia Energética• Ahorra dinero a las empresas industriales
• Aumenta la confiabilidad de lasoperaciones
• Tiene un efecto positivo en laproductividad y competitividad
• Puede ofrecer atractivas gananciasfinancieras y económicas
• Reduce la ex osición a los recios enalza de la energía
• Aumenta la seguridad en el suministro
•
Por qué no constituye un área de trabajo en la empresa ?
6
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Barreras• La gerencia se enfoca en la producción y no en la eficiencia energética
• El mantenimiento se enfoca en la disponibilidad y no en la eficiencia
• No existe contabilidad distribuida de consumos ni de eficienciaenergética por procesos productivos.
• No existe presupuesto específico para reducir costos energéticos. Estándentro de la actividad de Mantenimiento o Proyectos.
• La operación se centra en la cantidad y la calidad y no en la eficienciaenergética.
• La compra de equipos centrada en al productividad, los costos inícialesy los tiempos de entrega. El capital desconectado de costos operativos.
• El conocimiento técnico existente esta centrado en los individuos y noen la organización, no es sostenible.
• No se licitan servicios de eficiencia energética. Generalmente sonpropuestas de las empresas de servicios o por referencias personales.
• No hay indicadores de eficiencia energética. No se conocen las pérdidas.
• Falta de capacitación técnica sobre la eficiencia energética de sistemas
(energía y gestión).
• La capacidad técnica de las empresas solo alcanza para medir
energía. No medimos la eficiencia en sistemas ni equipos de
producción.
• No existe el gestor energético, como el gestor de calidad, de medio
ambiente o de se uridad ocu acional. 7
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Oportunidades• Se planifican los equipos para la producción no los utility para la energía
necesaria para esa producción.
• e mon orean as var a es e con ro e a ca a no as var a es e
control de la eficiencia energética.• El mantenimiento restituye el estado técnico no el nivel de eficiencia
.
• Se revisan en detalle las facturaciones productivas no así las de suministroenergético.
• El ca ital no alcanza ara inversiones en renovación de utilit a no ser ueafecten la producción.
• El capital no alcanza para contratar un gestor energético porque no es unrequisito de mercado, ni un requisito legal.
• Invertimos en reducir emisiones fuera de regulación en equipos, pero muypoco para reducir emisiones en la fuente.
Por ué?
8No medimos ni conocemos cuanto cuesta la ineficiencia energética en la empresa
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Qué ocurriría con las barreras?• Si conociéramos que la ineficiencia energética producida por laactividad de operación ,mantenimiento, falta de medición y control en laempresa, representa el 25% de la factura energética ?
• Si nos aseguran reducir el 25% de los costos energéticosindefinidamente con un gasto temporal equivalente al 12% de estoscostos?
• Si esa reducción de costos puede realizarse sin inversiones de capitalde la empresa.
• Si la tasa de recu eración de la inversión en eficiencia ener ética essuperior al de la inversión en incremento de la producción.
• Si puedo mostrar a mis clientes una reducción de emisiones de CO2
equivalente por unidad de producto, con respecto al de mi
competencia.
• Si puedo acceder a créditos de carbono para apalancar misinversiones.
• Si puedo acceder a exenciones tributarias por ser eficiente
energéticamente.9
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Es posible?• Dow Chemical logró un mejoramiento del 22% (US$4.000 millones de
ahorro) entre 1994 y 2005 y ahora busca un 25% entre 2005 y 2015.
• United Technologies Corp redujo las emisiones globales de GHG en un
46% por dólar de ingresos entre 2001 y 2006 y ahora busca una reducciónadicional del 12% entre 2006 y 2010.
• La Or anización ara la Gestión Ener ética Norteamericana NA deToyota redujo el uso de energía por unidad en un 23% desde 2002; losesfuerzos de ahorro energético en toda la empresa han ahorrado US$9,2millones en NA desde 1999.
• Biofilm S.A. en el año 2006 redu o sus costos ener éticos en 860 MM$Gracetales S.A. esta implementando un
anuales mediante la implementación de un sistema de Gestión Energéticadonde las inversiones principales fueron en elementos de medición delconsumo en las áreas.
´procesos que le ha permitido desde abrildel 2009 hasta diciembre del 2010 reducir sus costos energéticos en 1422 MM$optimizando la operación de su área deservicios energéticos y ls necesidades. .
energéticos en 280 MM$ mediante la implementación de unsistema de gestión energética que le permitió optimizar energéticamente sus procesos productivos y áreas de servicios.
energéticas de sus procesos. En laactualidad esta facturando en promedio 110MM$ mensuales menos que lo facturadoantes de iniciar el sistema con un ahorro promedio del 21% del consumo de gas y el
10
e consumo e energ a e ctr ca
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Cómo se logra?Sistema estructurado de gestión energética
11
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Elementos clave1. Política energética: Alineación estratégica, la declaración oficial de la
gerencia superior sobre el compromiso de la organización con laestión ener ética.
2. Equipo de gerencia interdivisión liderado por un representantedirectamente responsable ante la gerencia de la supervisión de laimplementación del sistema de gestión energética.
.capacidad técnica y de información y control para la gestión energética.
4. Planeación energética Revisión energética para evaluar el uso actual y
planificado de la energía, las fuentes y consumo de energía e identificaras opor un a es para me orar.
5. Puntos de referencia del uso de energía de la organización.
6. Indicadores del rendimiento de la energía (EnPIs) que son únicos de la empresa y se
siguen en comparación con los puntos de referencia para medir los avances
7. Objetivos y metas energéticas para mejorar el rendimiento energético en funciones,niveles, procesos o instalaciones relevantes dentro de una organización.
8. Planes de acción para cumplir con dichas metas y objetivos.
9. Controles y procedimientos operativos para el uso significativo de la energía.
12
10. Mediciones, gestión y documentación para el mejoramiento continuo de la eficiencia
energética.
11. Informes periódicos sobre los avances a la gerencia, basados en dichas mediciones.
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ISO 50001 –
• La norma del sistema de gestión energética ISO 50001
establecerá un marco de requerimientos para que las plantas,ns a ac ones y organ zac ones n us r a es ges onen
eficientemente la energía
La adopción de ISO 50001 será impulsada por empresas que
busquen una respuesta reconocida internacionalmente para:
Programas de sustentabilidad corporativaIniciativas de reducción de costos
Demandas comerciales creadas en la cadena de suministro y ventasImpuestos sobre el carbono y la energía; aumento del valor de mercado de la“fabricación verde” / reducción de la huella de carbono
13
cuer os n ernac ona es so re e c ma
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Experiencias en ColombiaModelo de SGIE elaborado y validado por UPME desde 2006.
14
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Principales resultados
• Identificación de errores degerenciamiento energético.
• Desarrollo y validación de modelos paraestimar potenciales de reducción decostos energéticos por gestión,anteriormente no identificados.
• Identificación de oportunidades típicas dereducción de costos energéticos por manejo de información y control de
equipos y procesos.
• Desarrollo de es uemas de
Reducción de costosenergéticos con baja
financiamiento tipo ESCO para facilitar la
inversión en tecnologías eficientes del usode la energía. 15
.
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Errores de gerenciamiento energético
• Uso del indicador de intensidad energética para evaluar el desempeño dela eficiencia energética de la empresa.
• Inexistencia de evaluación de indicadores de eficiencia energética enequipos y procesos productivos.
• Uso del indicador de intensidad energética para elaborar presupuestos deconsumo de energía.
• Inexistencia de seguimiento del cumplimiento de presupuesto energético anivel de empresa, equipos y procesos productivos.
• Prorateo de consumos de energía por procesos.
• Inexistencia de la medición y evaluación de la eficiencia energética de
procesos productivos.• Inexistencia de planes de mantenimiento de la eficiencia de equipos y
procesos.
• Inexistencia de procedimiento de revisión de las facturaciones de energía.
• Desconocimiento e inexistencia de evaluación de las causas de variabilidad operacional de lae c enc a energ ca e sus procesos pro uc vos.
• Inexistencia de procedimientos para la selección y compra de equipos y sistemas eficientesenergéticamente.
• Inexistencia de procedimientos adecuados para la elaboración o revisión de contratos de suministro
16
.
• Desconocimiento de las regulaciones que impactan los energéticos usados en la empresa.
• Desconocimiento de información sobre tecnologías emergentes de uso eficiente de la energía.
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Ejemplo error evaluación del desempeño energético de la empresa
Se actúa sobre el consumo noCOD_ELC HP kW
M0121 MOTOR VENTILADOR DE TIRO 841 627.39
M0120 MOTOR
VENTILADOR
DE
COLA 469 349.87
M0191 MOTOR COMPRESOR #2 BOMBA (C250) 200 149.20
EQUIPO
so re a e c enc a M0289 MOTOR COMPRESSOR #1 BOMBA (C225) 200 149.20
M0301 COMPRESOR
DENVER
#
5
LINEA
2 200 149.20
M0302 MOTOR
DENVER
#
6
LINEA
2 200 149.20
M0113 MOTOR
ACCIONAMIENTO
PRINCIPAL 150 111.90
M0296 MOTOR
VENTILADOR
VENTEO
WM
158503 140 104.44
. .
M0086 MOTOR
VENTILADOR
FILTRO
SOBRE
SILO
PETER 100 74.60
M0188 MOTOR
BOMBA
#
2
100 74.60
M0189 MOTOR
BOMBA
#
1
75 55.95
M0233 MOTOR
TRITURADORA
CLINKER 75 55.95
M0376 EN
BODEGA
75 55.95
120.00%700.00
.
M0309 MOTOR
SOPLADOR
INACTIVO 71 52.97
M0112 MOTOR VENTILADOR # 3 60 44.76
2 % . 4
8 %
4 5 . 8
4 %
5 1 . 2
0 %
5 6 . 5
6 %
6 0 . 5
9 %
6 4 . 3
4 %
6 7 . 5
0 %
7 0 . 1
8 %
7 2 . 8
6 %
7 4 . 8
7 %
7 6 . 8
8 %
7 8 . 8
9 %
8 0 . 9
0 %
8 2 . 8
1 %
8 4 . 4
2 %
8 5 . 7
6 %
8 7 . 1
0 %
8 8 . 4
4 %
8 9 . 7
8 %
9 1 . 0
3 %
9 2 . 0
3 %
9 2 . 9 3
%
9 3 . 7 4
%
9 4 . 2
7 %
9 4 . 8
1 %
9 5 . 3
5 %
9 5 . 8
8 %
9 6 . 4
2 %
9 6 . 8
2 %
9 7 . 1 4 %
9 7 . 4 1 %
9 7 . 6 8 %
9 7 . 9 1 %
9 8 . 1
1 %
9 8 . 3
2 %
9 8 . 5
2 %
9 8 . 7
2 %
9 8 . 9
2 %
9 9 . 1
2 %
9 9
. 3 2 %
9 9
. 4 5 %
9 9
. 5 9 %
9 9
. 7 2 %
9 9
. 8 5 %
9 9
. 9 3 %
9 9
. 9 6 %
9 9
. 9 8 %
9 9
. 9 9 %
1 0 0 . 0
0
40.00%
60.00%
80.00%
100.00%
300.00
400.00
500.00
600.00
P o t e n c i a ( k W )
17
2 2 . 5
5 % 3
5 . 1 4
0.00%
20.00%
0.00
100.00
200.00
M 0 1 2 1
M 0 1 2 0
M 0 1 9 1
M 0 2 8 9
M 0 3 0 1
M 0 3 0 2
M 0 1 1 3
M 0 2 9 6
M 0 1 0 9
M 0 0 8 6
M 0 1 8 8
M 0 1 8 9
M 0 2 3 3
M 0 3 7 6
M 0 3 8 5
M 0 3 0 9
M 0 1 1 2
M 0 1 0 3
M 0 1 1 1
M 0 3 0 7
M 0 3 0 8
M 0 3 1 5
M 0 2 3 5
M 0 4 1 5
M 0 3 1 0
M 0 1 1 4
M 0 2 2 5
M 0 2 3 2
M 0 3 0 4
M 0 5 2 2
M 0 1 8 6
M 0 1 1 9
M 0 3 1 8
M 0 3 2 0
M 0 1 8 4
M 0 1 8 5
M 0 1 8 7
M 0 3 1 4
M 0 3 1 9
M 0 4 4 9
M 0 4 5 0
M 0 5 3 5
M 0 1 6 2
M 0 3 2 9
M 0 5 3 4
M 0 3 8 3
M 0 3 2 8
M 0 3 5 0
M 0 2 3 4
M 0 0 5 7
M 0 3 1 3
Equipos Área ClinkerizaciónkW PARETO
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Ejemplo error evaluación del desempeño energético de la empresa
No es posible utilizar los indicadores de costo, consumo o intensidad de energía enel tiempo como un indicador de desempeño de la eficiencia energética.
-
Indice de consumo KWH/HDO
s ,
Índices energéticos t ípicos utili zados
13.00
13.50
14.00
1 .
3000
4000
5000
s u m o
s e n e r g é t i c o
E S , U
S D / M E S
12.00
12.50
0
1000
ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO C o s t o s y c o n
K W H / M
Meses
Consumo KWH/MES Costo USD/MES Indice de consumo KWH/HDO
Se puede apreciar que el mes de febrero existió mayor consumo y costos de energía que enero sin embargo la eficienciao el valor del consumo y costo por habitación día ocupada fue menor. Situación idéntica ocurre con marzo y abril, junio-u o, on e es nverso e comportam ento e os costos y consumos con e e n ce e consumo.
En el mes de junio, por ejemplo, se observa menor consumo y costo de la energía que el mes de mayo mientras el valor del consumo unitario KWH/HDO fue superior, por tanto baja la eficiencia del uso de la energía.
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Causas típicas de incrementos de consumos por falta de
VA RIA BL ES O P E R A C I O N A L E S
1. Tiem po p e r d i d o
2. Ca m bio d e c o n d i c i o n e s am bienta les
VARIABLES
DE
PRODUCCIÓN
1. Tiempo o número de recirculaciones
2. Número de Reprocesos
.
4. Tiem po d e l im p ieza
5. Tiem po d e
c al e n t am ie n t o
6. Tiem po y s e c u e n c i a de a r r a n q u e .
7. Tiem po y s e c u e n c i a de p a r a d a .
3. Número de Rechazos
4. Acomodos horarios
de
producción
en
función
de
la
tarifa
de
energía
5. Cambios de calidad de la materia prima
6. Cambio de tipo de materia prima
8. C o m p e t e n c ia o p e r a c i o n a l b a j a
9. Falta d e inst rum e ntación p a r a e l c o n t r o l d e pa rám etros o p e r a t i v o s
10 . S i s t e m a d e c o n t r o l in com pleto o d e f i c i e n t e .
11 . E q u i p o s t r a b a j a n d o
en
va cío .
1 2 . Tie m o d e c a m b io d e r o d u c t os
7. Cambio de tipo de producto realizado
8. Cambios en la rata de producción
9. Factor de carga de los equipos productivos
10. Cambios de
producción
por
baches
a
producción
continua.
13 . U so d e e q u i p o s m a s efic ientes
14 . M a n e j o d e c a r g a s d e ven tila ció n
15 . M a n e j o d e c a r g a s d e ilum ina ció n
16 . Ca m bio s e n l os t iem pos y s e c u e n c i a s d e p r o d u c c i ó n
11. Uso de líneas y equipos productivos de menor consumo.
12. Aprovechamiento de la gravedad en el transporte de productos
13. Reducción de recorridos innecesarios de los procesos y productos.
17 . C o n t r o l d e l os p ar ám et r o s e s t á n d a r d e p r o d u c c i ó n en e l t iem po .
18 . N i v e l de a uto m atiza ción d e l a o p e r a c i ó n VARIABLES
DE
COORDINACIÓN
1. Comunicación de valles y picos de demanda entre áreas.
2. Comunicación de los cambios de calidad de subproductos entre áreas.
22
3. Valoración y comunicación de tiempos aproximados de mtto no programado
4. Comunicación de incidencias entre turnos de trabajo.
5. Registro a la vista del desempeño de los turnos de trabajo
6. Planeaciónde la roducción en considerando los recursos ener éticos ener éticos.
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Tecnologías maduras de eficiencia energética con alto
.• Powersines
• Power Boss
• Kvar
• Variadores de velocidad y arrancadores suaves
• Motores Eléctricos de alta eficiencia
• Transformadores de bajas pérdidas y factor K• Iluminación LED
• Controlador de flujo lumínico por voltaje.
• o am en o e a a r cc n
• Aceite lubricante alta eficiencia
• Compresores de alta eficiencia
• Bombas de Alta Eficiencia
• Sistema de control automático de purgas
• Control Link ( combustión)
• Boquillas de aspersión de alta eficiencicia
• Recuperadores de calor
• Chillers de absorción con gases de escape y agua.
• Microturbinas de altas rpm
• Intercambiadores de placas de alta eficiencia
• Cofiring
• Combustión pulsante
• Quemadores de media y alta velocidad.
23
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Esquemas de negociación en servicios de eficiencia energética
Contrato de ahorroscompartidos
Contrato de ahorrogarantizados
ESCOCliente pago la ESCO después laimplementación según el desempeño
Ahorros de energía realizados ente guar ade los ahorros
Banco presta alcliente quien provee garantías
Cliente
BANCO
Cliente
Clientereembolso el préstamo al banco
O el cliente pago 100 % delos costos de la ESCO, quien
rembolsará déficit de ahorroscada año
Instituciones
Financieras
Instituciones FinancierasESCO
ESCO implementa elproyecto y posesa las
instalaciones de energía
ESCO suministraenergía desde las
instalaciones
AHORROS COMPARTIDOS
AHORROS GARANTIZADOS
ClienteESCOBanco presta 70-
90% del costo del
proyecto a la
Instalación
de Energía
Cliente paga
la ESCO por
la energía
AHORROS NO GARANTIZADOS
COMBINACIONES DE LOS ANTERIORES
ESQUEMAS DE FINANCIAMIENTOS
24
ESCO asigna los pagos del cliente directamente al
banco. La garantía por el préstamo es la
instalación de energíaInstituciones
Financieras
no garantizados
FINANCIAMIENTO CON FONDOSPROPIOS
PRÉSTAMO CONVENCIONAL DEOPERACIÓN O DE CAPITAL
LEASING DE CAPITAL O DE OPERACIÓN
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Esquemas de negociación en servicios de eficiencia energética
25
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Esquemas de negociación en servicios de eficiencia energética
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