Diagnósticos Energéticos Metodología para Diagnósticos Energéticos, Proyecto PAPIIT Dra. Azucena Escobedo Izquierdo Agosto 2012

Definición Un diagnóstico energético es un análisis que revela dónde y cómo es utilizada la energía, puede ser aplicada de manera parcial (en equipos o procesos) o integral (plantas industriales), con el propósito de identificar las oportunidades de conservación de energía

Tipos de auditorias Se clasifican por su grado de profundidad con que son realizadas y según la Comunidad Económica Europea, existen tres niveles El grado de profundidad se establece en base a: Actividades principales a desarrollar Porcentaje de análisis de la energía utilizada Certidumbre en los resultados Tiempo de ejecución

Tipos de auditorias.- Nivel 1 Actividades principales: Censo de los principales equipos Análisis de la factura eléctrica (12 meses) Medición eléctrica en la acometida Porcentaje de energía analizada: 60 – 70% Certidumbre en los resultados: 70 – 90% Tiempo estimado de ejecución: 1 mes

Tipos de auditorias.- Nivel 2 Actividades principales: Censo de equipos Análisis de la factura eléctrica (12 meses) Medición eléctrica en varios puntos Porcentaje de energía analizada: 70 – 85% Certidumbre en los resultados: 90 – 95% Tiempo estimado de ejecución: 2 meses

Tipos de auditorias.- Nivel 3 Actividades principales: Censo de equipos Análisis de facturaciones (2 años o más) Medición eléctrica y térmica en varios puntos Porcentaje de energía analizada: 90 – 100% Certidumbre en los resultados: mayor al 95% Tiempo estimado de ejecución: 6 meses

Etapas de un diagnóstico ENTREGA DEL ESTUDIO PARCIAL O FINAL Presentación de resultados ANÁLISIS PREVIO Datos generales de la empresa Consumos de energía y producción Investigación sobre empresas del mismo ramo TRABAJO EN CAMPO Entrevista con directivos Recorrido por planta Mediciones eléctricas y térmicas Identificación de oportunidades TRABAJO DE GABINETE Análisis de la información Documentación técnica Evaluación de medidas Elaboración del reporte

Análisis previo (1) Datos generales de la empresa Nombre Ubicación Actividades o productos principales Fecha en que inicio operaciones (antigüedad) Horario de operación (turnos) Número de empleados

Análisis previo (2) Datos de facturación eléctrica Tarifa, región y demanda contratada Análisis del historial de facturación Energía total consumida (kWh/mes) Energía demandada (kW) Factor de potencia Factor de carga Desglose de cargos de facturación Facturación total ($/mes)

Análisis previo (3) Datos de producción Determinar: Principales productos Volumen de producción Determinar: Consumos específicos Investigación sobre empresas del ramo Procesos y tecnologías Índices de referencia

Trabajo en campo (1) Entrevista con directivos Conocer sus posibles inquietudes e intereses Solicitar una breve explicación sobre el proceso Explicar plan de trabajo Establecer alcances y compromisos

Trabajo en campo (2) Recorrido por planta, objetivos: Durante el recorrido mantener comunicación con el personal para obtener una visión completa y equilibrada del consumo energético, donde se buscará: Obtener la distribución del uso de la energía por: función, localización física, departamento y otra división apropiada Conocer la operación de los procesos Identificar las Medidas de Ahorro de Energía (MAEs)

Trabajo en campo (3) Recorrido por planta, actividades: 1. Anotar en un plano de distribución de la planta, los flujos de materiales / energía Entradas primarias de energía, ubicación de medidores y áreas de almacenamiento Áreas de producción principales con la energía y los materiales usados Áreas de almacenamiento, bodegas, despacho de los productos finales, etc.

Trabajo en campo (4) Recorrido por planta, actividades: 2. Identificar y evaluar los principales sistemas de consumo de energía Sistema eléctrico: distribución y consumidores mayores Sistema de distribución: aire comprimido, fluidos térmicos, etc. Sistemas de refrigeración, calefacción, ventilación y aire acondicionado Sistema de iluminación

Trabajo en campo (5) Recorrido por planta, actividades: 3. Revisar los procedimientos de informes de energía Tablas y registros Análisis realizados 4. Identificar los procedimientos de producción y de informes Diagramas de producción Registros de funcionamiento Condiciones de funcionamiento

Trabajo en campo (6) Recorrido por planta, actividades: 5. Hacer un inventario de equipos, utilizando formatos adecuados Motores Compresores Bombas Lámparas Etc.

Trabajo en campo (7) Mediciones eléctricas El auditor debe determinar los puntos clave para hacer las mediciones de energía. Usualmente se realizadas en: 1. Entradas principales de la planta (SE): Las mediciones serán tomadas con un registrador gráfico durante un periodo adecuado (24 horas mínimo). Estas mediciones servirán para identificar las horas de demanda máxima y el consumo

Trabajo en campo (8) Mediciones eléctricas 2. Altos consumidores de energía eléctrica: Con frecuencia las mediciones son efectuadas instantáneamente y los valores resultantes son multiplicados por las horas de operación para obtener el consumo total de la unidad. Si la carga es muy variable el consumo debe ser medido con un registro gráfico para obtener un valor promedio. Estas mediciones también permiten identificar los procesos que contribuyen en la demanda pico

Trabajo en campo (9) Mediciones eléctricas 3. Motores eléctricos: Su consumo puede ser determinado por la potencia nominal. Para los motores la potencia en HP convertido en kW proporciona una aproximación confiable de la demanda.

Trabajo en campo (10) Mediciones eléctricas 4. Sistema de iluminación: Para la iluminación, el consumo es la potencia nominal de la lámpara. En el caso de lámparas que no son incandescentes debe ser añadido el consumo del balastro.

Trabajo en campo (11) Mediciones eléctricas 5. Factor de potencia en áreas o equipos principales: Estas mediciones suelen ser puntuales (instantáneas) y revelan las áreas que están afectando el factor de potencia. En las que es necesario instalar capacitores para corregirlo.

Trabajo en campo (12) Mediciones eléctricas 6. Otras variables a considerar: Existen diferentes perturbaciones en las redes eléctricas de distribución que afectan la calidad de la energía, como: Fluctuaciones de voltaje Sobre tensiones Interrupciones de energía Distorsiones armónicas

Trabajo en campo (13) Identificar las MAEs, definición Una Medida de Ahorro de Energía (MAE), es toda posibilidad de ahorrar energía, ya sea de tipo operativo o con alguna inversión de capital. Las MAEs deben ser buscadas primero en donde la concentración de energía es mayor

Trabajo en campo (14) Identificar las MAEs, categorías Hay dos categorías de MAEs: 1. Obvias o de bajo costo, tales como: Reducir la presión del aire comprimido, etc. Apagar el equipo encendido innecesariamente Ajustar los sistemas de control que funcionan en forma indebida Estas MAEs no requieren usualmente de muchos cálculos y pueden ser ejecutadas con un ajuste o por un programa de mantenimiento preventivo adecuado

Trabajo en campo (15) Identificar las MAEs, categorías 2. De medición y costo mayores, por ejemplo: Cambiar los equipos por otros más eficientes Integración de nuevos equipos (variadores de velocidad) Una vez que las MAEs han sido identificadas y clasificadas, serán hechas las mediciones faltantes para calcularlas y evaluarlas en esta etapa

Trabajo de gabinete (1) Análisis de la información Información técnica En razón de las MAEs identificadas se realizará un análisis de la información recabada y de las mediciones Información técnica La evaluación de las MAEs deberá sustentarse sobre bases firmes, lo cual puede obtenerse de libros técnicos, catálogos, etc.; misma que se integrará al reporte como anexo

Trabajo de gabinete (2) Evaluación de medidas Para cada una de las MAEs deberá realizarse una ficha técnica, que contenga los siguientes elementos: Descripción de la medida Datos del sistema actual Datos del sistema propuesto Potenciales de ahorro Inversión requerida Análisis de recuperación de la inversión Otros beneficios (operativos, ambientales, etc.)

Trabajo de gabinete (3) Elaboración del reporte Los elementos que pueden integran el reporte son: Introducción (antecedentes y alcances del proyecto) Resumen ejecutivo (breve resumen de los resultados) Situación actual de la empresa Fichas técnicas de medidas (ordenadas por rentabilidad) Anexos Tabla resumen de medidas Tablas, gráficas e información técnica utilizada Recomendaciones generales y especificas Programa de inversión

Identificar usos finales Por inspección visual Identificar cargas Llevar a cabo un censo de los equipos consumidores de energía Valida con la facturación y/0 medición de parámetros eléctricos

Equipos consumidores de energía Datos del censo Dónde se encuentran Determinar identificadores Equipos consumidores de energía Computadoras Iluminación Fotocopiadoras Aire acondicionado, etc Horario de uso

Identificar capacidad instalada Estimar demanda eléctrica Datos del censo (2) Integrar por uso final Identificar capacidad instalada Estimar demanda eléctrica Estimar consumo de energía mensual Con la información proporcionada por los usuarios Tomando en cuenta patrones de uso Factores de coincidencia

Validar información Facturación Identificar demanda promedio mensual Identificar los máximos y mínimos Consumo promedio mensual Consumo máximo y mínimo Calcular el indicador total por consumo (kWh/m2 año) Contratar resultados del censo con la facturación

Validar con medición de parámetros eléctricos Identificar la demanda máxima dentro del periodo de medición Estimar el consumo mensual Calcular indicador total por consumo (kWh/m2 año) Contrastar resultados del censo con la facturación y medición eléctrica

Validar información Factor de carga FC = consumo promedio mensual / (demanda máxima x 730 h/mes) Uso FC Aulas 50% Oficinas 58% Biblioteca 40% Investigación Social 45% Investigación Técnica 54%

Análisis de la información Información de mediciones eléctricas Información de las facturas eléctricas Información del censo de cargas

Factura eléctrica Formatos de llenado de datos Datos generales Nombre de la instalación Tarifa Región, en su caso Datos de la factura eléctrica Depende de la tarifa

Factura eléctrica Elaborar la base de datos Realizar gráficas Identificar demanda máxima Identificar consumo promedio mensual Problemas con FP Patrones de comportamiento Datos atípicos Realizar gráficas

Análisis de la información Información de mediciones eléctricas Información de las facturas eléctricas Información del censo de cargas

Mediciones de parámetros eléctricos Formatos de llenado de datos Datos generales Nombre de la instalación Periodo de medición Capacidad del transformador Intervalo de registro

Mediciones de parámetros eléctricos Elaborar la base de datos Identificar demanda máxima Estimar consumo mensual Identificar problemas con FP Patrones de comportamiento Datos atípicos Realizar gráficas

Curvas características

Curvas características iluminación interior sin seccionamiento de circuitos

Curvas características iluminación exterior o alumbrado público

Curvas características, demanda total

Análisis del censo Desarrollar una base de datos Elaborar balances energéticos Calcular indicadores energéticos Evaluar el nivel de eficiencia Estimar potencial de ahorro de energía

Análisis del censo Análisis general Identificar usos finales Construir la matriz energética con los usos finales Iluminación interior Iluminación exterior o alumbrado publico Aire acondicionado Cómputo Misceláneos Fuerza Equipo Talleres, Laboratorio, Médico

Análisis general Calcular demandas instaladas Estimar potencia demanda máxima Estimar consumo mensual Calcular indicadores energéticos DPEA ICEE

Análisis general Calcular demandas instaladas Sumar las demandas de placa de todos los equipos por sistema, tomando en cuenta el número de equipos por sistemas

Análisis general Estimar potencia demanda máxima Basándose en la carga instalada Estimar factores de coincidencia Calcular la demanda real máxima total

Análisis general Estimar consumo mensual Calcular el factor de carga En base a la demanda A las horas de uso diarias reportadas Calcular el factor de carga 1era aproximación

Análisis general Factor de carga FC = consumo promedio mensual / (demanda máxima x 730 h/mes) Uso FC Aulas 50% Oficinas 58% Biblioteca 40% Investigación Social 45% Investigación Técnica 54%

Análisis general Calcular indicadores energéticos DPEA ICEE Iluminación contrastar con la NOM007 ICEE Iluminación Total del edificio Contrastar con otras edificaciones con la misma tipología

Indicadores energéticos ICEE información de Conuue Región IMCEE (kWh/m2-año) Inmuebles con aire acondicionado Inmuebles sin aire acondicionado Norte 160 60 Centro 100 Sur 190 PROTOCOLO de actividades para la implementación de acciones de eficiencia energética en inmuebles, flotas vehiculares e instalaciones de la Administración Pública Federal. DOF 31 enero 2009

Indicadores energéticos Fuentes de información ICEE (kWh/m2-año) Con aire Sin aire Programa APF centro A 100.00 60.00 Actual en el inmueble 94.94 76.21 Propuesto en el inmueble 84.28 59.53 A valores para el año 2001 Indicadores energéticos en iluminación para Inmuebles destinados al uso de oficinas públicas caso: centro del país. TESIS MAESTRIA

Indicadores energéticos   Unidad Media Máximo Mínimo INMUEBLES CON AIRE ACONDICIONADO DPEA actual W/m2 12.03 19.99 7.10 DPEA propuesto 8.29 13.02 4.03 INMUEBLES SIN AIRE ACONDICIONADO 11.95 18.79 6.42 8.04 11.52 5.70 Indicadores energéticos en iluminación para Inmuebles destinados al uso de oficinas públicas caso: centro del país. TESIS MAESTRIA

Ejemplo. Análisis del censo Calcular iluminación: Demanda instalada Demanda demandada Consumo mensual ICEE ilum DPEA comparar contra la NOM007 ILUMINACIÓN tipo cantidad potencia 2(2x21 WT12) 745 100 2(2x20 WT12) 176 2x39 WT12 685 88 75 W inc 706 75

Ejemplo. Análisis del censo Calcular aire acondicionado: Demanda instalada Demanda demandada Consumo mensual AIRE ACONDICIONADO 155 TR 1.6 kW/TR 11.5 h/d

Ejemplo. Análisis del censo Calcular del CENSO Demanda instalada Demanda demandada Consumo mensual ICEE censo Considerar tres usos finales Iluminación Aire acondicionado Misceláneos Considerar menos del 20% en demanda Considerar menos de 25% en consumo

Análisis del censo Comparar demanda máxima de facturación contra medición y censo diferencia no mayor al 25% Comparar consumo mensual de facturación contra medición y censo diferencia no mayor al 25% Comparar ICEE de facturación contra medición y censo diferencia no mayor al 25% Hacer gráficas de distribución de demanda y consumo por uso final Hacer gráficas de distribución del sistema de iluminación