“Uso generalizado de equipo de alta eficiencia” Objetivos de Aprendizaje –Concientizarnos de la importancia que el uso de equipo altamente eficiente tiene en el desarrollo sostenible –Aplicar los conocimientos de los cursos de Conversión de Energía a un caso práctico –Desarrollar la habilidad de tomar decisiones ingenieriles en un caso práctico –Realizar esta actividad en trabajo colaborativo para explotar el potencial que tiene la discusión en equipo –Evaluar el ahorro de energía y el ahorro económico que representa la adquisición de equipo eficiente en una industria –Consultar información relevante de empresas gubernamentales para el logro del objetivo

Impacto ECONOMICO –Evaluar el tiempo de retorno de la inversión y los ahorros futuros al adquirir un equipo de alta eficiencia en lugar de un equipo estándar AMBIENTAL –Estimar el impacto en la contaminación que se tiene al requerir menos energía para proporcionar la misma cantidad de trabajo mecánico. Tratar de cuantificar la reducción de emisiones SOCIAL –La selección de equipo de alta eficiecnia requiere ingenieros capacitados –El equipo de alta eficiencia es menos ruidoso proporcionando un ambiente de trabajo más confortable –El equipo de alta eficiencia contamina menos lo que nos permite vivir mejor

Caso de Estudio Una planta industrial tiene una demanda de aproximadamente 10 MW La mayor parte de sus cargas la constituyen motores eléctricos que utiliza en sus procesos de fabricación: –Molinos, cortadoras, troqueladoras, grúas, bandas transportadoras, bombas, compresores, extractores, ventiladores, etc.

Diagrama Unifilar Simplificado

Datos Nominales Transformador 1 –5 MVA, 13.8 KV:480 V, Z = j 0.1 p.u. Motores a 480 V –25 motores de inducción de 100 hp, eficiencia estándar (82% a plena carga) –25 motores de inducción de 50 hp, eficiencia estándar (78% a plena carga) Transformador 2 –5 MVA, 13.8 KV:480 V, Z = j 0.1 p.u. Motores a 480 V –15 motores de CD de 70 hp, eficiencia estándar (78% a plena carga) –15 motores sincrónicos de 70 hp, eficiencia estándar (80% a plena carga) –20 motores de inducción de 100 hp, eficiencia estándar (82% a plena carga) Línea de alimentación a T2 –Impedancia por fase: Z = j 3 ohms Suponer que todos los motores tienen pérdidas rotacionales iguales a 8 kW

Operación Motores conectados a T1 –25 motores de 100 hp operan al 50% de carga –25 motores de 50 hp operan al 60% de carga Motores conectados a T2 –15 motores de CD de 70 hp operan al 40% de carga –15 motores sincrónicos de 70 hp operan al 40% de carga –20 motores de 100 hp operan al 55% de carga Consideraciones acerca de la eficiencia de los 100 motores –Asumir pérdidas rotacionales constantes –Calcular la eficiencia para las condiciones de operación de cada caso Esto requiere estimar las pérdidas totales a plena carga y a la carga especificada No todos los motores operan todo el tiempo, estos se alternan de acuerdo al perfil de demanda anexo Algunos motores operan una fracción del tiempo con carga y otra fracción en vacío por lo que consumen una potencia igual a las pérdidas rotacionales

Perfil de demanda para un periodo de 24 hrs

Perfil de potencia reactiva para un periodo de 24 hrs

Programa de reemplazo de motores El ingeniero a cargo de la planta decide dimensionar adecuadamente los motores especificándo la potencia nominal igual a la carga máxima Se seleccionan motores de alta eficiencia Todos los motores de alta eficiencia tendrán una eficiencia de 90% a plena carga El FIDE (Fideicomiso para el Ahorro de Energía) apoya a esta empresa para cambiar los motores de eficiencia estándar a motores de alta eficiencia Consultar la página del FIDE y seleccionar un modelo de financiamiento, incluir en el reporte los detalles de cómo se financiará el proyecto con el apoyo del FIDE y en cuánto tiempo se podrá lograr el retorno de la inversión

Cálculo de la energía requerida, costos y ahorros Utilizar la curva de perfil de demanda para determinar la energía requerida por los motores originales en un año –Asumir un consumo igual al presentado para los 365 días del año –Calcular el costo annual considerando días hábiles, días no hábiles, horario de verano y horario normal Reemplazar los motores por motores de alta eficiencia y estimar el nuevo perfil de demanda diario Determinar la energía que requieren los nuevos motores en un año Estimar el ahorro que se tiene en pérdidas en los transformadores y alimentadores en un año al reemplazar los motores Determinar los costos de facturación de la planta con los motores originales y con los nuevos y estimar el ahorro económico consecuente Los costos de facturación se pueden calcular visitando la página de CFE