USO RACIONAL DE ENERGIA Ventajas de URE Ahorro de energía Minimizar costos de operación Reducir consumos Controlar facturación Incrementar eficiencia energética Reducir tiempos de parada por fallas en el sistema de potencia Recuperación de pérdidas (energía / calor) PROPOSITOS PROGRAMA URE PAUTAS A SEGUIR NO DERROCHAR AUMENTAR LA PRODUCTIVIDAD DISMINUYENDO CONSUMOS PROGRAMAS DE INMEDIATA APLICACIÓN CERO $ PROGRAMAS CORTO Y MEDIANO PLAZO CON INVERSIONES NO PODEMOS GESTIONAR AQUELLO QUE NO CONOCEMOS! CONOCIMIENTO IDENTIFICACIÓN Puntos Ahorro VERIFICACIÓN DEFINICIÓN Medidas IMPLANTACIÓN ANÁLISIS Técnico PRIORIZACIÓN ESTUDIOS Costo/Beneficio ESQUEMA GENERAL ANALISIS APLICACIONES CONSUMOS TARIFAS BALANCE INICIAL INVENTARIOS PROCESOS MEDICION EVALUACION MOTIVACION ENTRENAMIENTO MANTENIMIENTO OPERACION IMPLEMENTACION DE SOLUCIONES CORTO PLAZO MEDIANO Y LARGO PLAZO SEGUIMIENTO INSPECCIONES EVALUACION DE SOLUCIONES BALANCES PERIODICOS MODIFICACION DE EQUIPOS MODIFICACION DE PROCESO RECUPERACION INNOVACION TECNOLOGICA FUENTES ALTERNATIVAS CONOCIMIENTO MODULO I USO RACIONAL DE ENERGIA ELECTRICA 1. CONCEPTOS BASICOS DE ENERGIA ELECTRICA TENSION: Diferencia de Potencial entre dos puntos / Fuerza con la que circulan los electrones por un conductor, su unidad es el voltio, en nuestro medio las tensiones más utilizadas son: 120, 208, 220, 240, 440, 7600, 13200, 34500, 69000, 115000, 220000, 500000V. CORRIENTE: Cantidad de electrones que circulan por un conductor cuando hay un camino cerrado y están sometidos a un nivel de tensión o fuerza, su unidad de medida es el amperio. Siempre debe haber un camino cerrado y un nivel de tensión disponible. RESISTENCIA: Es la oposición al paso de electrones, toda carga tiene una resistencia, su unidad de medida es el ohmio. LEY DE OHM: INTENSIDAD = VOLTAJE / RESISTENCIA (Amperios) {V= I*R} CARGA V I R POTENCIA: Capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo. En Ingeniería Eléctrica, la potencia se define como la multiplicación de la tensión por la corriente de un circuito, su unidad de medida es el watio. POTENCIA = VOLTIOS * AMPERIOS [watios] 1. CONCEPTOS BASICOS DE ENERGIA ELECTRICA ENERGIA: Capacidad que poseen los cuerpos para realizar un trabajo en un determinado tiempo; en electricidad, es la multiplicación de la potencia por el tiempo, tomándose la hora como unidad de tiempo por tal motivo: ENERGIA = POTENCIA * TIEMPO = WATIOS-HORA, si dividimos por 1000 = KW-H KW-H: Índice del desarrollo de un país o sistema económico. SISTEMA INTERCONECTADO NACIONAL: Se refiere a todas las actividades necesarias en la prestación del servicio de energía Eléctrica, la Ley 143 de 1994, Ley Eléctrica definió las siguientes cuatro actividades principales: GENERACION: TRANSMISION: DISTRIBUCION: COMERCIALIZACION: NIVELES DE TENSION DEL SERVICIO: Se refiere al nivel de tensión donde se realiza la medida se clasifica de la siguiente manera: DESCRIPCION NIVEL I NIVEL II NIVEL III NIVEL IV RANGO 0-999 V. 1-30 KV. 30-62 KV. 62-KV 1. CONCEPTOS BASICOS DE ENERGIA ELECTRICA CIRCUITOS TIPICOS DE CORRIENTE ALTERNA Por la naturaleza de las CARGAS, existen tres tipos de circuitos: CIRCUITO RESISTIVO: En este caso la corriente siempre está en fase con la tensión. CIRCUITO INDUCTIVO: El vector corriente está atrasado 90O con respecto al vector tensión de la misma fase. CIRCUITO CAPACITIVO: El vector corriente esta adelantado 90O con respecto al vector tensión de la misma fase. 1.5 POTENCIAS EN UN CIRCUITO DE CORRIENTE ALTERNA. S [VA] Q [VAR] P [Watios] 1. CONCEPTOS BASICOS DE ENERGIA ELECTRICA 1.5.1 POTENCIA ACTIVA [P]: Es la que realmente realiza el trabajo, su unidad de medida es el watio. Siempre está en fase con el vector tensión. P= √3 VL*IL*COS [ KW ] 1.5.2 POTENCIA REACTIVA [Q]: Energía inherente, que no realiza trabajo, pero está presente en el proceso físico, debido a la naturaleza de las cargas. (Inductivas o capacitivas) Q= √3 VL*IL*SEN [ KVAR ] 1.5.3 POTENCIA APARENTE [S]: Energía total de un sistema sumando vectorialmente las potencias activas y reactivas, se utiliza como unidad de medida en los equipos de gran potencia tales como plantas de emergencia, transformadores, generadores, etc. S= √3 VL*IL [ KVA ] 1.5.4 FACTOR DE POTENCIA [COS ]: Indice de calidad de un sistema eléctrico, relación de la potencia activa con respecto a la potencia aparente. COS = P / S 1. CONCEPTOS BASICOS DE ENERGIA ELECTRICA La CREG en la resolución 108-97 en su artículo 25 reguló lo siguiente: “Artículo 25º. Control al factor de potencia en el servicio de energía eléctrica. En la prestación del servicio público domiciliario de energía eléctrica, se controlará el factor de potencia de los suscriptores o usuarios no residenciales, y de los residenciales conectados a un nivel de tensión superior al uno (1). Parágrafo 1º. El factor de potencia inductiva (coseno phi inductivo) de las instalaciones deberá ser igual o superior a punto noventa (0.90). La empresa exigirá a aquellas instalaciones cuyo factor de potencia inductivo viole este límite, que instalen equipos apropiados para controlar y medir la energía reactiva. Parágrafo 2º. Para efectos de lo establecido en el Parágrafo anterior, la exigencia podrá hacerse en el momento de aprobar la conexión al servicio, o como consecuencia de una revisión de la instalación del usuario. Parágrafo 3º.A partir de la vigencia de la presente resolución, y hasta tanto la Comisión reglamente el suministro y consumo de energía reactiva en el Sistema Interconectado Nacional, en caso de que la energía reactiva sea mayor al cincuenta por ciento (50%) de la energía activa (kWh) consumida por un suscriptor o usuario, el exceso sobre este límite se considerará como consumo de energía activa para efectos de determinar el consumo facturable.” NOTA: Modificada parcialmente por la CREG 047-2004 en lo que refiere al ciclo horario para los usuarios no regulados. 1. CONCEPTOS BASICOS DE ENERGIA ELECTRICA Un bajo factor de potencia penaliza al usuario en tres formas: Disminuye capacidad al sistema de distribución. Tamaños de conductores aumentan y por ende las pérdidas. Compañías suministradoras penalizan bajos FP. Medidas Preventivas Selección equipamiento de iluminación de alto FP. Motores de inducción de alto FP y operación cercana a la plena carga. Medidas Correctivas Bancos de condensadores. Motores síncronos. 1. CONCEPTOS BASICOS DE ENERGIA ELECTRICA 1. CONCEPTOS BASICOS DE ENERGIA ELECTRICA 1.5.4.1. VENTAJAS AL MEJORAR EL FACTOR DE POTENCIA: Reducción a CERO PESOS en la factura de energía el costo por consumo de energía reactiva en exceso. Reducción en la temperatura de operación de los componentes del sistema. Finalmente el sistema requiere instalar transformadores mas pequeños. Menor calibre de los alimentadores (acometidas) Mejora la regulación del voltaje. 1.5.4.2. COMO MEJORAR EL FACTOR DE POTENCIA Seleccionar motores para trabajo a potencia nominal. Instalando condensadores en paralelo con la carga, bien sea mediante un banco automático con relé inteligente o de manera fija semiautomática, con el arranque y/o energización de los motores. 1. CONCEPTOS BASICOS DE ENERGIA ELECTRICA 1.5.4.1. PAUTAS PARA EL MANTENIMIENTO DE CONDENSADORES: 1. Verificar la desenergización de los condensadores. (NTC 2050 Sección 460-6) Asegurar descarga total de energía. Aislamiento seguro, puesta a tierra. Verificar buena conexión de tierra “y la tierra”. 2. Verificar el calibre del conductor igual al 135% de la corriente nominal del condensador de igual manera, la calidad de las conexiones. (NTC 2050 Sección 460-8) 3. En la protección, asegurar disparo tripolar mediante breaker tipo industrial. 4. En lo posible realizar termografía. 5. Ajustar correcto C/K y factor de potencia deseado con el fin de eliminar ciclos intermitentes críticos. 5 A 1 1 0 2 9 R 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 9 1. CONCEPTOS BASICOS DE ENERGIA ELECTRICA CORRIENTE CONTINUA: (DC) Tipo de energía en la cual la tensión es constante en el tiempo y no fluctúa de valores máximos a mínimos. Tiene aplicación en circuitos electrónicos y otras aplicaciones de par constante y seguro. CORRIENTE ALTERNA: (AC) Tipo de energía en la cual sus parámetros fluctúan en el tiempo de una valor máximo a un valor mínimo (0) con una frecuencia de 60 ciclos por segundo. En Colombia, tenemos un sistema trifásico, simétrico, equilibrado, conformado por tres vectores de igual magnitud que equidistan en el espacio 120 grados, con un neutro sólidamente aterrizado mediante cable o platina de cobre TRANSFORMADOR: Elemento que transforma una misma cantidad de energía, bien sea a diferentes niveles de tensión o de corriente. Existen transformadores de potencia, los cuales transforman una cantidad de energía de un nivel de tensión a otro; (13200/220127 voltios) transformadores de corriente tienen su aplicación en los equipos de soldadura; y transformadores de medida para llevar señales de un sistema de potencia a equipos de medición de pequeña capacidad en corriente y tensión. 2. DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA 2.1 SISTEMAS MONOFASICOS: Se deriva de un transformador, al cual llegan una o a lo máximo dos fases en su primario. De este sistema, se derivan dos tipos de redes o circuitos: 2.1.1 CIRCUITO BIFILAR: Máxima y única tensión de servicio de 120 voltios suministrado a través de dos hilos. 2.1.2 CIRCUITO TRIFILAR: Se puede obtener una tensión de servicio de 240 voltios ó 120 voltios entre una fase y neutro. Se utilizan tres hilos. 2.2 SISTEMAS TRIFASICOS: Como su nombre lo indica se puede contar con tres fases derivándose de éste sistema, los anteriores circuitos y adicionalmente obtener circuitos tetrafilares, salidas trifásicas de cierta capacidad. 2.2.1 CIRCUITOS MONOFASICOS DERIVADOS DE UN SISTEMA TRIFASICO. 2.2.2 CIRCUITO TRIFASICO TETRAFILAR: Se utiliza para atender cargas de cierta capacidad, es la disposición más óptima en cuestión de distribución. Utilizada para acometidas de tableros, motores, etc. 3. SISTEMAS DE MEDIDA 3.1 TIPOS DE MEDIDORES ELECTROMECANICOS CONVENCIONALES ELECTRONICOS 3.2 MEDIDORES DIRECTOS: Registran de manera directa la corriente consumida por la carga. son de relativa gran capacidad de corriente, existen de 15(60)A, 20(80)A, 30(120)A, 100(150)A. 3.3 MEDIDORES SEMI INDIRECTOS: La corriente de la carga no pasa por el medidor, se utiliza un transformador de corriente que reduce la corriente de la carga en un factor K enviando una señal de máximo 5 amperios al medidor. Sin embargo recibe señales directas de tensión. 3.3.1 TRANSFORMADORES DE MEDIDA BAJA TENSION: Transforman grandes corrientes de carga a un valor en el secundario de máximo 5 amperios. 3.3.2 FACTOR DE MULTIPLICACION: Relación de transformadores de corriente, por el cual, hay que multiplicar la lectura para calcular el consumo real. Se utiliza por lo general los siguientes multiplicadores: 3. SISTEMAS DE MEDIDA 3.3.2 FACTOR DE MULTIPLICACION: FACTORES DE MULTIPLICACION DE BAJA TENSIÓN MAS USUALES RELACION 100/5 200/5 300/5 400/5 600/5 800/5 1000/5 FACTOR 20 40 60 80 120 160 200 CAPACIDAD TRF 45 KVA. 75 KVA. 112,5 KVA. 150 KVA. 225 KVA. 300 KVA 3. SISTEMAS DE MEDIDA 3.4 MEDIDA INDIRECTA: Tanto las señales de corriente como de tensión son reducidas a través de transformadores de medida con aislamiento especial llevando señales de máximo 120 voltios, 5 amperios. 3.4.1 TRANSFORMADORES DE MEDIDA MEDIA TENSION: Se utilizan transformadores con aislamiento de 17,5 KV y/o 36 KV dependiendo del nivel de tensión de servicio. 3.4.2 FACTORES DE MULTIPLICACION MEDIA TENSION: Relación de transformadores de corriente y transformadores de tensión, por el cual, hay que multiplicar la lectura, para calcular el consumo real. Se utiliza por lo general los siguientes multiplicadores: RELACION 10/5-13.2/120 20/5-13.2/120 10/5-13.2/110 20/5-13.2/110 15/5-13.2/120 30/5-13.2/120 15/5-13.2/110 30/5-13.2/110 60/5-34.5/120 30/5- 34.5/120 FACTOR 220 440 240 480 330 660 360 720 3450 1725 3. SISTEMAS DE MEDIDA CALCULO DE POTENCIA INSTANTANEA UTILIZANDO EL MEDIDOR: Conociendo las constantes de los contadores de medida (convencionales) de un predio y el factor de multiplicación de la subestación se puede calcular las potencias instantáneas (Activa y Reactiva) definiendo las siguientes constantes: KTE: Factor de multiplicación del predio KW: Constante del contador de activa en Rev. / KW-H KVAR: Constante del contador de reactiva en Rev. / KVAR-H PROCEDIMIENTO. Se toma un tiempo T (segundos) en el cual el disco del contador da un determinado número de vueltas “n”(según deseo personal). Con el tiempo T se calcula cuantas vueltas gira el disco del medidor en una hora por medio de una regla de tres simple. Se divide el número de vueltas resultante por la constante del contador y se obtiene la potencia reducida por el factor de multiplicación de la subestación. Se multiplica el resultado por el factor de multiplicación de la subestación y se obtiene la potencia instantánea. Con éste procedimiento se puede realizar un análisis rápido de consumo de energía reactiva de un determinado predio, aparte de verificar el buen registro de la medida. 4. SISTEMAS DE DISTRIBUCION 4.1 DISEÑO DE INSTALACIONES NUEVAS: 4.1.1 SELECCIÓN DEL TRANSFORMADOR NIVELES DE TENSIÓN DEL SERVICIO. DE POTENCIA, Las pérdidas que se producen en un transformador son de dos tipos: 1.- Las pérdidas en el cobre también se denominan pérdidas por efecto Joule en los devanados y dependen de la corriente de la carga. 2.- Las pérdidas del hierro se producen mientras el transformador está energizado y por lo tanto son independientes de la carga del transformador. Su curva de rendimiento es una exponencial inversa, cuando trabaja muy por debajo de su potencia nominal sus pérdidas son elevadas y lo contrario; cuando trabaja a potencia nominal sus pérdidas son mínimas. POR TANTO; ES IMPORTANTE SELECCIONAR LA CAPACIDAD DEL TRF, AJUSTADO A LA CORRIENTE DE LA DEMANDA MÁXIMA REQUERIDA POR LA CARGA. 4. SISTEMAS DE DISTRIBUCION 4.1 DISEÑO DE INSTALACIONES NUEVAS: 4.1.2 SELECCIÓN DE PROTECCIÓN. CÁLCULO DE CAPACIDAD La corriente de las protecciones se selecciona por la corriente de la demanda máxima del sistema y/o la corriente de condiciones nominales del equipo a proteger y/o utilizando los factores de carga mencionados en la NTC sección 220. 4.1.3 SELECCIÓN DE BARRAJES. DENSIDAD DE CORRIENTE. En la selección de los barrajes se debe tener en cuenta la corriente de cortocircuito de la subestación, dependiendo de la aplicación y la densidad de corriente. En el País, la mayoría de normas de diseño contemplan 2 Amperios/ mm2. 4. SISTEMAS DE DISTRIBUCION 4.1 DISEÑO DE INSTALACIONES NUEVAS: 4.1.4. PERDIDAS DE ENERGIA PORCENTAJES MINIMOS COMPONENTE ENERGIA (%) POTENCIA (%) Línea de Distribución (34.500 Voltios) 1,5 2,7 Alimentadores Primarios (Hasta 13,2 KV) 0,5 0,8 Transformadores 2,2 * Redes de Baja Tensión 2,7 5,5 * Las pérdidas totales de potencia para transformadores se tomarán de acuerdo a las normas NTC 818, NTC 819 y NTC 1954. Nota: En todo caso las pérdidas totales de energía en el nivel 1 (transformador y red de baja tensión), no deben superar el 4,9 %. 4. SISTEMAS DE DISTRIBUCION 4.1 DISEÑO DE INSTALACIONES NUEVAS: 4.1.5. SELECCIÓN DE CONDUCTORES 4.1.5.1. Conductores Aéreos La siguiente tabla define los porcentajes parciales de regulación admitidos: Descripción % Redes de distribución, B.T., zona urbana Redes de distribución, B.T., zona rural Acometida y alimentador (hasta tablero de distribución) para cargas concentradas o multiusuarios desde bornes del transformador Acometida y alimentador (hasta tablero de distribución) desde redes de la Empresa Circuito ramal Alumbrado público 5 7 3 2 2 4 Cuando existan motores instalados la caída de tensión en la red eléctrica de baja tensión, tomada desde los bornes del transformador hasta el usuario más lejano en el ramal donde se conecta el motor, no debe ser superior al 12,5 % en el momento de arranque, incluyendo las demandas máximas de los demás usuarios. La caída de tensión del alimentador del motor no debe ser superior al 3 % trabajando a plena carga. 4. SISTEMAS DE DISTRIBUCION 4.1 DISEÑO DE INSTALACIONES NUEVAS: 4.1.5.2. Conductores Subterráneos. En la práctica, con aplicar normas como las siguientes, se puede conseguir mantener dentro de los límites admisibles de regulación: Ningún conductor se debe cargar más del 80% de su capacidad portadora. Los conductores del circuito alimentador de cualquier equipo eléctrico: deben seleccionarse con una capacidad portadora igual o superior al 125% de la corriente de placa del elemento. Se recomienda un nivel de voltaje alto o medio para el sistema de distribución secundario. Se debe usar conductor tipo cable de varios hilos. (baja impedancia.) En lo posible diseñar acometidas trifásicas tetrafilares, las cuales tienen el mejor comportamiento eléctrico y la corriente más baja de trabajo, con respecto a otras configuraciones. 4. SISTEMAS DE DISTRIBUCION 4.1 DISEÑO DE INSTALACIONES NUEVAS: 4.1.6 SELECCIÓN DE DUCTOS O BANDEJAS PORTACABLE. Las bandejas portacables le dan flexibilidad al sistema y con los conductores en la disposición adecuada, debidamente separados, se pueden seleccionar con capacidades permisibles al aire libre. (Mayor Capacidad por comportamiento térmico.) El ducto reduce la capacidad amperimetrica del conductor. En áreas donde el piso es nuevo, es factible dejar la bandeja en cárcamos y/o falsos pisos. En las nuevas instalaciones se busca diversificar y flexibilizar los sistemas con manejo de corrientes pequeñas que faciliten implementación de sistemas inteligentes. Para el diseño de la bandeja, se deben tener presentes las consideraciones de la NTC 2050, sección 318. 4. SISTEMAS DE DISTRIBUCION 4.2 ADECUACION DE INSTALACIONES EXISTENTES Reemplazar y/o eliminar transformadores ineficientes. PARANOIA de respaldo en transformación. En los tableros generales, revisar capacidad y número de los elementos de protección. Justificación de elementos. Eliminar posibles vueltas de grandes energías dentro de los mismos. Revisar distancias mínimas de trabajo y resguardo de conformidad con la NTC 2050 sección 110-34 Revisar capacidad de los barrajes de distribución. Justificación de barrajes. Revisar la disposición de las acometidas existentes en lo que refiere al tipo; (monofásica, trifásica y número de hilos) de igual manera, la longitud desde la fuente, tramos de acometida, ducto, diámetro de ducto, bandeja portacable, accesos, buitrones, espacios fijos, etc. Posibles reformas de la ruta eliminando vueltas, etc. Revisar porcentajes reales de regulación con la demanda registrada de la carga Revisar pérdidas de energía con la demanda real de cada alimentador. 4. SISTEMAS DE DISTRIBUCION 4.3 CONSIDERACIONES PARA LA OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO: Utilizar transformadores de potencia a plena carga y/o por encima del 80% de la potencia nominal. Verificar conexiones, área de contacto y torque de ajuste en los terminales, determinar gradientes positivos de temperatura y sí es desde afuera o desde adentro. Eliminación de puntos calientes. (Termografía) 4. SISTEMAS DE DISTRIBUCION 4.3 CONSIDERACIONES PARA LA OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO: 47.0°C 119.4°C 45 100 40 80 35 60 30 40 25 20 18.4°C 23.2°C 88.3°C AR01 SP01 LI01 <35.6°C 4. SISTEMAS DE DISTRIBUCION 4.3 CONSIDERACIONES PARA LA OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO: Conozca bien su sistema eléctrico, actualice permanentemente el diagrama unifilar general. 4. SISTEMAS DE DISTRIBUCION 4.3 CONSIDERACIONES PARA LA OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO: Revise el calibre del conductor de puesta a tierra del transformador de conformidad con la NTC 2050, sección 250-94 (Tabla 250-94) Revise también periódicamente la impedancia de puesta a tierra del sistema y la equipotencialidad en la tierra. Verifique bajantes independientes de puesta a tierra y equipotencialidad “en la tierra”. 4. SISTEMAS DE DISTRIBUCION 4.3 CONSIDERACIONES PARA LA OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO: SEGUIMIENTO CONSUMO DIARIO DE ENERGIA Dom ingo Sábado Viernes Jueves Miércoles Martes 14,000 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 0 Lunes Energía [kWh] Promedio de Consumo por Días [kWh] 4. SISTEMAS DE DISTRIBUCION 4.3 CONSIDERACIONES PARA LA OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO: SEGUIMIENTO CONSUMO MENSUAL 4. SISTEMAS DE DISTRIBUCION 4.3 CONSIDERACIONES PARA LA OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO: SEGUIMIENTO CONSUMO HORARIO ENERGIA / MES Con las curvas de seguimiento, en lo posible programar la operación, de acuerdo con la oferta SPOT del mercado mayorista. 5. FUERZA MOTRIZ 5.1 CONCEPTOS GENERALES PERFIL DEL COLOMBIA. CONSUMO DE ENERGIA ELECTRICA Generación = 45.851 GWh Demanda = 35.825 GWh Fuente : UPME 2002 VIVIENDA 43,6% CALENTAMIENTO 18% PÚBLICO, RURAL Y OTROS 7,8% EN COMERCIAL 15,8% INDUSTRIAL 32,8% 5. FUERZA MOTRIZ 5.1 CONCEPTOS GENERALES PERFIL DEL CONSUMO AÑO EN LA INDUSTRIA COLOMBIANA 32,8% = 11.751 GWh MOTORES 55% CALENTAMIENTO PROCESOS ILUMINACIÓN 2% REFRIGERACIÓN 6% 18% ELECTROQUÍMICOS 19% Si reducimos en 5% la energía eléctrica destinada a los motores, ahorraremos por año: 323.000.000 kWh, el equivalente a US$ 31.205.713 por año 5. FUERZA MOTRIZ 5.2 ASPECTOS A TENER EN CUENTA EN NUEVAS INSTALACIONES O EN PROYECTOS DE EXPANSION Selección de la maquinaria adecuada. Revisar curvas de rendimiento del motor Velocidad y par de arranque (aplicación y/o perfil) CLASE A B C D E APLICACIÓN DE MOTORES ASINCRONICOS APLICACIÓN Tomos, maquinaria de carpintería, bombas centrífugas, aspiradores, ventiladores. Alto par (torque) máximo Par de arranque normal Carga de velocidad constante Tomos, maquinaria de carpintería, bombas centrífugas, aspiradores, ventiladores. Alto par (torque) máximo Par de arranque normal Carga de velocidad constante Compresores, agitadores, bombas reciprocantes, bandas transportadoras Alto par (torque) de arranque Baja corriente de arranque Cortadoras, embutidoras, prensa perforadas Alto par (torque) de aceleración Cargas intermitentes Ventiladores, bombas centrífugas Bajo par (torque) de arranque 5. FUERZA MOTRIZ 5.2 ASPECTOS A TENER EN CUENTA EN NUEVAS INSTALACIONES O EN PROYECTOS DE EXPANSION Potencia, nivel de tensión, tipo de arranque, aislamiento, acople y montaje. Implementar el funcionamiento de motores de dos velocidades. 5.3 ASPECTOS A TENER EN CUENTA EN ADECUACION DE INSTALACIONES EXISTENTES Optimización sistema de arranque Revisar el nivel de tensión adecuado PARAMETROS VOLTAJE + 10% VOLTAJE - 10 % AUMENTA 21% REDUCE 19% AUMENTA 0,5 A 1% REDUCE 2% REDUCE 3% AUMENTA 1% Corriente de Arranque AUMENTA 10-12% REDUCE 10-12% Corriente Plena Carga REDUCE 7% AUMENTA 11% REDUCE 3 A 4 OC AUMENTA 6-7% Par y/o Torque Eficiencia Factor de Potencia Temperatura 5. FUERZA MOTRIZ 5.3 ASPECTOS A TENER EN CUENTA EN ADECUACION DE INSTALACIONES EXISTENTES Control de temperatura. 2 0 1 1 1 2 < Cambio de motores de baja eficiencia Implementar dispositivos de control y visualización. 3 5. FUERZA MOTRIZ 5.4 PAUTAS PARA LA OPTIMA OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO Operación a plena capacidad, eliminar los motores sobredimensionados, reemplazar con motores de alto rendimiento. Revisar el sistema de arranque. Apagado de motores cuando no se necesiten y/o no estén operando. Programación de la carga Regulación de la Tensión Revisar permanentemente conexiones, terminales aislamiento de bornes. Limpieza total del motor Revisión y ajuste de elementos mecánicos Lubricación adecuada Eliminar vibraciones Motores REBOBINADOS reducen su eficiencia Cuando el régimen de funcionamiento de un motor es muy variable, se puede ajustar por medio de la instalación de variadores de frecuencia. 5. FUERZA MOTRIZ Variadores de velocidad Variación rápida, robusta y fiable de la velocidad Mayor rendimiento y mejor calidad del sistema productivo. Reducción de la potencia consumida Reducción de los costos de mantenimiento 5. FUERZA MOTRIZ 6. ILUMINACION 6. ILUMINACION 6.1 CONCEPTOS GENERALES El uso adecuado de la iluminación empieza desde el diseño mismo de la instalación y depende en gran parte de la operación y el mantenimiento. 6. ILUMINACION 6.1 CONCEPTOS GENERALES SELECCIÓN DEL NIVEL DE ILUMINACIÓN El objetivo, como es lógico, es permitir que las personas puedan realizar su trabajo de modo correcto, seguro y fácil. El proyectista de iluminación debe estar actualizado en la tecnología moderna con el fin de sacar el máximo provecho de los avances en iluminación en su proyecto específico. 6. ILUMINACION 6.1 CONCEPTOS GENERALES El alumbrado general proporciona una iluminación uniforme sobre toda el área iluminada. se usa habitualmente en oficinas, centros de enseñanza, fábricas, comercios, etc. El alumbrado general localizado proporciona una distribución no uniforme de la luz de manera que esta se concentra sobre las áreas de trabajo. Empleamos el alumbrado localizado cuando necesitamos una iluminación suplementaria cerca de la tarea visual para realizar un trabajo concreto. El ejemplo típico serían las lámparas de escritorio. Alumbrado general Alumbrado general localizado Alumbrado localizado 6. ILUMINACION 6.1 CONCEPTOS GENERALES FUENTES DE LUZ COMPARACIÓN DE FUENTES DE LUZ TIPO DE VENTAJAS DESVENTAJAS LAMPARA INCANDESCENTE INCANDESCENTE TUNGSTENO HALOGENO Compacta Sin balasto Buen control óptico Bajo costo Disponible en potencias bajas Buena reproducción del calor Iluminación estable Compacta Sin balasto Excelente control óptico Vida moderada Buena reproducción del color Vida corta Baja eficiencia Alto calor radiante Alto costo Baja eficiencia Medio a alto calor radiante Temperatura ambiente afecta su vida útil Iluminación estable FLUORESCENTE Compacta COMPACTA Balasto electrónico incorporado Buena eficiencia Buena reproducción del color Iluminación estable, vida larga Mediano a alto costo Limitado control óptico 6. ILUMINACION 6.1 CONCEPTOS GENERALES FUENTES DE LUZ COMPARACIÓN DE FUENTES DE LUZ TIPO DE LAMPARA FLUORESCENTE MERCURIO VENTAJAS Bajo costo Buena eficiencia Buena reproducción del calor Iluminación estable Con balasto Posibilidad de ruido debido a Los balastos Vida larga Encendido demorado (2-5 min.) Iluminación estable Vida moderada Buena eficiencia Buen control óptico SODIO Limitado control óptico Vida larga Eficiencia moderada METAL HALOIDE DESVENTAJAS Reencendido no instantáneo Con balasto Alto costo Con balasto Alto costo Buena reproducción del color Encendido lento (2-10 min.) Vida larga Con balasto Eficiencia moderada Iluminación estable Alto costo Encendido demorado (1-4 min.) 6. ILUMINACION 6.1 CONCEPTOS GENERALES COLOR DE LAS FUENTES DE LUZ TIPO DE LAMPARA LAMPARAS INCANDESCENTES Dada su diversidad en tamaño, formas, consumo, tiene un sinfín de aplicaciones: en el hogar, industria, marquesinas, etc POTENCIA TIPO DE LUZ FUNCIONAMIENTO 25w – 1000W luz blanca muy cálida y por lo tanto muy agradable Su funcionamiento viene determinado por la ley de Joule, que relaciona la cantidad de calor producida con la intensidad de la corriente eléctrica que pasa por un filamento y la resistencia que tiene este. LAMPARAS HALOGENAS Potencias de 2.000 w y flujos luminosos de 48.000 lúmenes para tensiones de 230 V Hechas especialmente para la iluminación de displays, en joyerías, aparadores, exhibiciones de productos, galerías,museos, etc., proporcionando una excelente luminosidad.. Producen una agradable luz blanca con una temperatura de color de 3.000 º K. Son un tipo de lámpara incandescente que utiliza un filamento de volframio dentro de una ampolla de vidrio de cuarzo rellena de gas noble y de gases halógenos. El filamento de volframio y el cristal de cuarzo resisten elevadas temperaturas (unos 1.400 º C). La mezcla de gases dentro de la lámpara está a presión para frenar la evaporación de filamento. 6. ILUMINACION 6.1 CONCEPTOS GENERALES COLOR DE LAS FUENTES DE LUZ TIPO DE LAMPARA POTENCIA FLUORESCENTE Su aplicación es ideal para oficinas, bibliotecas, tiendas, hospitales. Por su capacidad de alto rendimiento y bajo costo de energía y contaminantes, está enfocada a mejorar la productividad en los lugares de trabajo aunado a un bajísimo consumo de energía eléctrica AHORRADORAS ENERGÍA FLUORESCENTES COMPACTAS. DE O Son una variante de las lámparas fluorescentes. Vida útil 10.000 horas. TIPO DE LUZ FUNCIONAMIENTO Blanco cálido, luz día fría Las lámparas fluorescentes plantean problemas cuando tienen que operar a bajas temperaturas o en puntos donde se dan corrientes de aire, por ello no siempre es aconsejable su uso en el alumbrado vial. Flujos luminosos de 1.500 lúmenes y consumen un 80 % de energía menos que las incandescentes. Tiene encendidos instantáneos y rendimientos de 100lm/w. 6. ILUMINACION 6.1 CONCEPTOS GENERALES COLOR DE LAS FUENTES DE LUZ TIPO DE LAMPARA POTENCIA TIPO DE LUZ FUNCIONAMIENTO VAPOR DE SODIO DE BAJA PRESION. Vida útil muy larga 35 W - 180 W. Para su arranque se precisan voltajes de 400 V. Luz amarillenta que altera el cromatismo de todos los objetos que se puedan contemplar bajo ella. Funcionan produciendo descargas eléctricas dentro de una atmósfera de vapor de sodio a baja presión. LAMPARAS DE VAPOR DE SODIO DE ALTA PRESION se fabrica con material cerámico resiste altas temperaturas (2.000 º C) Larga vida útil. 24.000h 250 w - 1.000 w. Para arrancar estas lámparas necesitan voltajes entre 3 y 4 KV., el tiempo de arranque se sitúa en torno a los 4 minutos 6. ILUMINACION 6.1 CONCEPTOS GENERALES COLOR DE LAS FUENTES DE LUZ TIPO DE LAMPARA VAPOR DE MERCURIO POTENCIA TIPO DE LUZ FUNCIONAMIENTO 35 W - 180 W. Las lámparas de vapor de mercurio, producen en espectro luminoso con fuertes emisiones en la zona de los ultravioletas, en la franja de la luz visible, y también en algunas longitudes de ondas del infrarrojo En las lámparas de vapor de mercurio, el gas donde se produce la descarga eléctrica es vapor de mercurio. Para favorecer el encendido se introduce también en esta atmósfera una reducida porción de gas argón, que al ionizarse con mayor rapidez permite que el arco de descarga que se forma inicialmente se produzca a través del argón. Este arco de descarga inicialmente formado, calienta el mercurio hasta vaporizarlo y convertirlo, de este modo, en un conductor de energía eléctrica. Para su arranque se precisan voltajes de 400 V. 6. ILUMINACION 6.1 CONCEPTOS GENERALES SELECCIÓN DE LA FUENTE DE LUZ. TIPO DE LAMPARA INCANDESCENTE ESMERILADA O CLARA FLUORESCENTE (se puede asimilar a las compactas) Blanco cálido Luz diurna fría Blanco cálido Luz diurna fría POTENCIA (W) 25 40 60 100 200 500 1.000 LUMENES/ VATIO 9.2 11.40 14.30 17.40 19.00 21.20 23.60 VIDA PROMEDIO (HORAS) 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 20 20 40 40 63.50 41.00 81.25 66.50 7.500 7.500 9.000 9.00 375 1.000 76.00 85.00 24.000 24.000 125 250 400 50.00 54.00 57.50 24.000 24.000 24.000 METAL HALOIDE 250 400 1.000 82.00 85.00 112.50 1.000 1.000 1.000 SODIO 250 400 1.000 85.00 120.00 130.00 24.000 24.000 24.000 135 180 139.00 178.00 8.000 10.000 HALOGENAS DE MERCURIO Alta presión VAPOR DE MERCURIO Alta presión Alta presión Baja presión 6. ILUMINACION 6.2 ASPECTOS A TENER EN CUENTA EN EL DISEÑO DE NUEVAS INSTALACIONES Y ADECUACIÓN DE LAS EXISTENTES. SELECCIÓN DEL NIVEL DE ILUMINACIÓN REQUERIDO. (ISO 8995) Iluminancia media en servicio (lux) Tareas y clases de local Mínimo Recomendado Óptimo Zonas generales de edificios Zonas de circulación, pasillos 50 100 150 Escaleras, escaleras móviles, roperos, lavabos, almacenes y archivos 100 150 200 300 400 500 300 500 750 Oficinas normales, mecanografiado, salas de proceso de datos, salas de conferencias 450 500 750 Grandes oficinas, salas de delineación, CAD/CAM/CAE 500 750 1000 Comercio tradicional 300 500 750 Grandes superficies, supermercados, salones de muestras 500 750 1000 Trabajos con requerimientos visuales limitados 200 300 500 Trabajos con requerimientos visuales normales 500 750 1000 Trabajos con requerimientos visuales especiales 1000 1500 2000 Dormitorios 100 150 200 Cuartos de aseo 100 150 200 Cuartos de estar 200 300 500 Cocinas 100 150 200 Cuartos de trabajo o estudio 300 500 750 Centros docentes Aulas, laboratorios Bibliotecas, salas de estudio Oficinas Comercios Industria (en general) Viviendas 6. ILUMINACION 6.3 PAUTAS PARA LA OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO SELECCIÓN DE UN PROGRAMA DE MANTENIMIENTO. Dado que el efecto negativo del ensuciamiento sobre el rendimiento es muy importante, se recomienda efectuar una buena limpieza, mediante lavado de las lámparas y de los reflectores. En viviendas, comercios, oficinas y, en general, en locales que no haya mucho polvo debe ser mínimo anual. Por lo que se refiere al cambio de lámparas, lo que se recomienda es sustituirlas a medida que vayan fallando. En efecto, un tubo fluorescente, por ejemplo, tiene una vida media de aproximadamente 7000 horas, por lo cual la pérdida total de rendimiento se sitúa entre un 15 y un 20%, que es lo que pierde por todos los conceptos (envejecimiento + ensuciamiento) en un año. 6. ILUMINACION 6.3 PAUTAS PARA LA OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO EVITANDO EL DESPERDICIO Correcta elección del tipo de luminarias en función del tipo de espacios, su tiempo de uso, periodicidad de uso, etc. Mecanismos automáticos de cierre y encendido en función de la luz natural, uso y eficiencia de contenidos. Instrucciones a los usuarios para la buena utilización de la iluminación, dependiendo del tipo de luminarias; recomendaciones para encendidos y apagados, tiempos de espera, etc. No sólo hay que tener en cuenta el gasto sino la vida de las luminarias. Empleo de luminarias con balastro electrónico para reducir el consumo eléctrico y fomento del uso de iluminación de bajo consumo. Colocación de sensores de encendido de luz en aquellas zonas de los edificios que no tengan un uso continuado. Colocación de temporizadores de luz en espacios de uso discontinuo, tales como aseos, etc., para evitar el gasto innecesario de electricidad. Programar de acuerdo a los eventos, diversos escenarios de iluminación. Apagar las lámparas que realmente no se necesitan. Disminuir los niveles de iluminación en áreas donde se pueda. Reemplazar las lámparas con potencias elevadas por otras de menor potencia pero con igual o mejor nivel de iluminación. APROVECHAR AL MÁXIMO LA LUZ NATURAL! 6. ILUMINACION 6.3 PAUTAS PARA LA OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO EVITANDO EL DESPERDICIO OTRAS Recomendaciones: Sustituir las Lámparas Incandescentes por las de Ahorro de Energía AHORRO HASTA del 80 %. Utilización de Balastos Electrónicos: Ahorro del 25 % en Lámparas Fluorescentes Ahorro del 12 % en Lámparas de Descarga. Aprovechamiento de la Luz Natural. Sistemas de Regulación y Control Ahorro entre 15 % - 30 % por Estabilizador Reductor de Flujo Ahorro entre 30 % - 50 % por Sensores de Luz. Mantenimiento Adecuado Ahorro del 40 % en el Consumo y Vida Útil. MODULO II USO RACIONAL DE ENERGIA MECANICA AIRE ACONDICIONADO Y SISTEMAS DE FRIO CAPITULO I. CICLO DE REFRIGERACION 1. COMPONENTES DEL CICLO. CAPITULO II. REFRIGERANTES 1. PROTOCOLO DE KYOTO Relativo a Sustancias Agotadoras de la Capa de Ozono es un tratado internacional diseñado para proteger la capa de ozono a través del control de producción de las sustancias que se creen responsables del agujero de la capa de ozono. (GEI) El tratado fue firmado el 16 de septiembre de 1987 y entró en vigor el 1 de junio de 1989 cuando fue ratificado por 29 países y la CEE. Desde entonces lo han ratificado varios países más. Los gases de efecto invernadero absorben y retienen parte de la energía radiada por el sol. El efecto invernadero permite una temperatura adecuada para la vida en la Tierra, de lo contrario sería 30°C más fría (PNUMA 1994). CAPITULO II. REFRIGERANTES 1. PROTOCOLO DE KYOTO Emisiones GEI ton/año Anexo I Protocolo de Kyoto MDL COLOMBIA ACCEDIÓ A EL TRATADO MEDIANTE LA LEY 629 DE 2001. CAPITULO II. REFRIGERANTES 1. REFRIGERANTES TRADICIONALES En el Planeta se utilizaron los FREONES (GEI) USO O SERVICIO CFC/HCFC HFC Limpieza R-11 R-141b Temperatura media R-12 R-134a/R-409 Baja temperatura R-502 R-404/R-408 Aire Acondicionado R-22 R-407c CAPITULO II. REFRIGERANTES 1. REFRIGERANTES AMIGABLES Es importante destacar que en la mayoría de los países en desarrollo los sistemas de refrigeración doméstica (así como los aires acondicionados de vehículos) existentes, están basados en el CFC-12. Convertirlos a HFC-134a es sumamente costoso y complicado. Una alternativa es el uso de hidrocarburos (o mezcla de ellos) como gases refrigerantes. De acuerdo con algunos reportes, las ventajas que estos ofrecen son varias: a) Sustitución directa (o "drop in" en inglés) b) Son más baratos y no requieren del uso de lubricantes nuevos y costosos c) No dañan la capa de ozono d) Contribuyen mínimamente al efecto invernadero e) Pueden fabricarse localmente (en las refinerías) f) Se necesita menos cantidad de refrigerante (aproximadamente un 40%) g) Una reducción energética puede ser alcanzada. CAPITULO III. SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO 1. SISTEMAS DE EXPANSION DIRECTA CAPITULO III. SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO 2. SISTEMAS DE AGUA FRIA CONDENSACION POR AGUA CAPITULO III. SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO 2. SISTEMAS DE AGUA FRIA CONDENSACION POR AGUA CAPITULO III. SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO 2. SISTEMAS DE AGUA FRIA CONDENSACION POR AGUA CAPITULO IV. CALCULO DE CARGAS 1. FUENTES DE CALOR En diseño de aire acondicionado existen cuatro (4) tasas relativas de flujo de calor, cada una de las cuales varía en el tiempo y debe ser diferenciada: Aumento de calor del espacio Carga de enfriamiento del espacio Tasa de extracción de calor del espacio Carga del serpentín. La ganancia de Calor Espacial (tasa instantánea de aumento de calor) es la tasa a la cual el calor entra y/o es generado internamente en un espacio en un momento determinado. La ganancia de calor es clasificada por el modo en el cual entra en el espacio y si es una ganancia sensible o latente. Los modos de ganancia de calor pueden ser como: 1. 2. 3. 4. 5. 6. Radiación solar a través de fuentes transparentes Conducción de calor a través de paredes exteriores y techos Conducción de calor a través de divisiones internas, techos y pisos, Calor generado en el espacio por los ocupantes, luces y aplicaciones, Energía transferida como resultado de ventilación e infiltración de aire del exterior Aumentos de calor misceláneos. La ganancia de calor es directamente agregada a espacios acondicionados por conducción, convención, radiación eventualmente el factor acumulación. CAPITULO IV. CALCULO DE CARGAS 2. CALIDAD DEL AIRE INTERIOR Para realizar el estimado de la carga de enfriamiento requerida con la mayor exactitud posible en espacios y edificios, las siguientes condiciones son de las más importantes para evaluar: Datos atmosféricos del sitio. La característica de la edificación, dimensiones físicas. La orientación del edificio, la dirección de las paredes del espacio a acondicionar. El momento del día en que la carga llega a su pico. Espesor y características de los aislamientos. La cantidad de sombra en los vidrios. Concentración de personas en el local. Las fuentes de calor internas. La cantidad de ventilación requerida. La estrategia de manejo más efectiva para mantener un aire interior limpio es el control de la fuente de contaminantes, sobre todo en la contaminación con humo de tabaco, porque no es factible la remoción total del humo de tabaco a través de la ventilación. Para esto hay que evitar que se fume en ambientes compartidos, ya sea prohibiendo fumar o restringiéndolo en habitaciones diseñadas para ese fin, que deberán ventilarse por separado al exterior. CAPITULO V. PRACTICAS DE AHORRO 1. 2. 3. 4. Revise la capacidad de sus sistema de aire acondicionado. Revise la hermetización de los recintos acondicionados. Revisar y clausurar termostatos en ductos de retorno. Ajustar condiciones de CONFORT (22-25 OC) dependiendo de las condiciones climáticas de la región. (Enfriar 1 ºC debajo de los 25 ºC, Aumenta un 8 % el Consumo de Energía). 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. Mantenga limpio los filtros de aire. Mantenga limpios los serpentines tanto de evaporación como de condensación. Dependiendo del grado de polución, utilice químico desincrustante con bomba a presión. Proteja el aislamiento de la línea succión en los tramos a la intemperie. En sistemas schiller, implementar el funcionamiento de válvulas de tres vías en la entrada de fan coils y unidades manejadoras. De igual manera, implementar variadores de frecuencia, en las bombas de agua fría, para limitar la potencia del motor sólo al caudal requerido. Renueve sus equipos de 5-6 EER por equipos de alta eficiencia (10-12 EER) y refrigerante ecológico. Disminuir la carga térmica utilizando vidrios oscuros reflectivos, tejas y/o paneles de aislamiento térmico. Trate de ajustar un ciclo ON OFF del compresor con un intervalo de encendido por tres de apagado. Revise comportamiento de apagado en horas no laborables dentro del marco del desarrollo sostenible. Fijar la humedad relativa entre el 40 y 60 %. CAPITULO V. PRACTICAS DE AHORRO CAPITULO V. PRACTICAS DE AHORRO CAPITULO VI. FRIO TORRES DE ENFRIAMIENTO Reducción de costos: Controladores de PH y concentración de sólidos disueltos para el agua (ORP, conductivity). Ozonización baja los requerimientos en el uso de químicos para el agua . Motores de dos velocidades para ventiladores de torres de enfriamiento. Unidades Hot gas defrost para limpieza del serpentin. REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN Ahorra energía: utiliza vapor de baja presión o agua caliente la cual puede ser obtenida por el calor de desecho de otros procesos. Aire causa problemas: La solución refrigerante se cristaliza y se vuelve corrosiva. Capacidad de refrigeración disminuye. CAPITULO VI. FRIO TORRES DE ENFRIAMIENTO CAPITULO VI. FRIO REFRIGERACIÓN MECÁNICA De los tipos básicos de sistemas de refrigeración la compresión mecánica es la mas usada. Reducción de Costos. Refrigeración eficiente: reducción de la carga de refrigeración, ciclos economizadores en el aire acondicionado. Reducción temperatura de condensación. Elevación temperatura del evaporador. Recuperación de calor: uso de condensador tipo split. Reducción operación del Hot Gas By-pass. Optimizar desempeño con la instalación de instrumentación. CAPITULO VI. FRIO CAMARAS FRIGORIFICAS Recomendaciones: Dimensionar la instalación a las necesidades. Adecuar la Temperatura al Producto. Elementos de Control y Regulación en buen estado. Buen aislamiento: Mantener Puertas Cerradas. Cierre Hermético. Cortinillas Flexibles Evitar Fuentes de Calor: Independizar las cámaras frigoríficas de los locales calefactados. Adosar todas las cámaras Disminuye superficie de contacto exterior. Proteger el recinto frigorífico de la radiación solar. Control del alumbrado interior. METAS ESPERADAS REDUCCION DE LOS COSTOS ENERGETICOS DEL 10 AL 50% MENSUAL CUMPLIMIENTO ADELANTADO EN LAS REGULACIONES VIGENTES DEL SECTOR EN LO REFERENTE A LA EFICIENCIA-”RETIE” OPTIMIZACION DE LA OPERACIÓN RECUPERACION DE EQUIPOS, OPTIMIZACION DEL MANTENIMIENTO GRACIAS POR SU ATENCION!