Universidad Tecnologica de Queretaro

Universidad
Tecnologica de
Queretaro
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Queretaro
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Queretaro, c=MX, o=Universidad Tecnologica
de Queretaro, ou=UTEQ,
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Date: 2007.05.28 14:25:10 -06'00'
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO
VOLUNTAD. CONOCIMIENTO. SERVICIO
CARRERA DE MANTENIMIENTO INDUSTRIAL
REPORTE FINAL DE ESTADÍA PARA OBTENER EL TÍTULO DE
TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN MANTENIMIENTO
INDUSTRIAL
TÍTULO DEL PROYECTO:
PROPUESTAS DE AHORRO EN LOS COSTOS DE ENERGÍA ELÉCTRICA
EMPRESA:
“CEA QUERÉTARO COMISIÓN ESTATAL DE AGUAS”
PRESENTA:
JOSÉ ÁNGEL OLVERA GARCÍA
ASESOR DE LA EMPRESA:
T.S.U. DANIEL VIZCAÍNO PEIMBERT
ASESOR DE LA UTEQ:
L.Q. SELENE REYES CABALLERO
SANTIAGO DE QUERÉTARO, QRO. AGOSTO DE 2006
DEDICATORIA
Este logro quiero dedicarlo especialmente a dos personas porque gracias a sus
esfuerzos y sacrificios he llegado hasta aquí, ellos son mis padres, gracias por su
apoyo.
AGRADECIMIENTOS
Doy gracias a todas las personas que me han brindado su apoyo incondicional en esta
etapa de mi vida; a mi familia y amigos quienes siempre estuvieron conmigo cuando
los necesité.
Asimismo estoy agradecido con la CEA por darme la oportunidad de integrarme a su
equipo de trabajo, especialmente al área de saneamiento y al personal que la integra.
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………1
CAPÍTULO I. LA EMPRESA
1.1 HISTORIA……………………………………………………………………….3
1.2 MISIÓN…………………………………………………………………………..3
1.3 VISIÓN…………………………………………………………………………...3
1.4 POLITICA DE CALIDAD……………………………………………………….4
1.5 VALORES………………………………………………………………………..4
1.6 SERVICIOS AL PÚBLICO……………………………………………………...4
CAPÍTULO II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
2.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA………………………………………...7
2.2 OBJETIVO………………………………………………….................................7
2.3 JUSTIFICACIÓN...................................................................................................7
2.4 HIPÓTESIS………………………………………………………………………7
CAPÍTULO III. MARCO TEÓRICO
3.1 SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES………………….9
3.2 CONCEPTOS ELÉCTRICOS FUNDAMENTALES…………………………..11
3.3 TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA………………………………………...14
3.4 TIPOS DE POTENCIA…………………………………………………………16
3.5 TIPOS DE DEMANDA…………………………………………………………17
3.6 EQUIPOS DE ILUMINACIÓN QUE AHORRAN ENERGÍA………………...18
3.7 FACTOR DE POTENCIA………………………………………………………21
3.8 INSTALACIONES ELÉCTRICAS……………………………………………..21
CAPÍTULO IV. DESARROLLO DEL PROYECTO
4.1 INTRODUCCIÓN………………………………………………………………28
4.2 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES………………………………………...28
4.3 INVENTARIO DE EQUIPOS “PLANTA CENTRO”…………………………29
4.4 PROPUESTA DE AHORRO DE ENERGIA (1)……………………………….30
4.5 MEJORAMIENTO DEL FACTOR DE POTENCIA…………………………..35
4.6 INVENTARIO DE EQUIPOS PLANTA “BERNARDO QUINTANA”………36
4.7 RECOMENDACIONES GENERALES………………………………………..43
CONCLUSONES…………………………………………………………………...44
ANEXOS
A. TARIFA HORARIA OM
B. TARIFA HORARIA HM
C. FORMULARIO
BIBLIOGRAFÍA
INTRODUCCIÓN
El plan de estudios de la Universidad Tecnológica de Querétaro, está basado
primordialmente en el sentido práctico, y además los valores que en ella se proyectan
son de gran importancia para que el egresado tenga una mejor noción de lo que es la
vida laboral.
Uno de los requisitos para adquirir el grado de Técnico Superior Universitario en
cualquiera de las carreras que ofrece, es la realización de una estadía dentro de una
empresa durante el sexto cuatrimestre, así como la realización de un reporte que
refleje lo realizado en dicho proyecto.
El presente proyecto tiene como finalidad el elaborar propuestas de ahorro de energía
eléctrica esto con la finalidad de reducir el costo de dicho servicio.
Dentro de este proyecto se llevó a cabo una investigación de los equipos con los que
cuenta la planta. Dicha investigación trata de identificar los equipos que consumen
más energía para así poder hacer un análisis del costo que representan y lo que sería
dejándolos fuera de servicio durante un tiempo, así mismo se tratara de mejorar el
factor de potencia de la planta de tratamiento “Bernardo Quintana”.
CAPÍTULO I
LA EMPRESA
1.1 HISTORIA
La CEA se localiza en Avenida 5 de Febrero # 35, Col. Las Campanas, en la ciudad
de Santiago de Querétaro.
El día 13 de Marzo de 1980, se publicó en el periódico oficial de Gobierno del
Estado, denominado “La sombra de Arteaga”, que la Comisión Estatal de Aguas
sería un organismo público, de servicios de Gobierno del Estado, con personalidad
jurídica, patrimonio propio y autonomía técnica.
Actualmente, la CEA es una empresa certificada en ISO 9000 versión 2000 por su
calidad en el proceso de agua potable.
1.2 MISIÓN
“Proporcionar servicios integrales de agua a todos nuestros usuarios, así como
promover la cultura del agua, gestionando eficiente y éticamente los recursos”
1.3 VISIÓN
“Ser reconocida en el 2009 como una empresa líder de servicio de agua potable,
diariamente con calidad, cantidad y a precio razonable, con la participación
ciudadana, en un marco de honestidad y profesionalismo”
1.4 POLÍTICA DE CALIDAD
“Satisfacer las necesidades de agua potable con eficiencia, en forma competitiva y
sustentable. Aplicando sistemas de mejora continua en nuestros procesos y
servicios”.
1.5 VALORES
Calidad
“Cumplir en tiempo y forma con las especificaciones, estándares y normas
establecidas y asegurar la confiabilidad de los resultados utilizando metodologías,
instrumentos y equipos actualizados”.
Servicio, Compromiso y Confianza
“Atender en forma oportuna, eficiente y con calidez humana los requerimientos de
los usuarios en concordancia con nuestra Misión”.
Honestidad
“Desempeñarse con ética, profesionalismo, transparencia y sinceridad, así como con
total congruencia entre lo que decimos y hacemos, de acuerdo a los propósitos de la
institución”.
1.6 SERVICIOS AL PÚBLICO
A partir del mes de Febrero del 2002, la Comisión Estatal de Aguas cuenta con un
centro de atención telefónica que opera las 24 horas del día los 365 días del año,
donde se proporciona información, se hacen aclaraciones y se reciben reportes y
quejas de servicios, el número es el 2 11 00 06.
Estos son algunos de los asuntos que se pueden reportar o aclarar en este centro:
1.- Reconexión de servicio.
2.- Cobro excesivo.
3.- Revisión del medidor.
4.- Presupuesto de relocalización de medidor.
5.- Requisitos de contratación.
6.- Desperdicio de agua.
7.- Instalación de toma de agua.
8.- Instalación de drenaje sanitario.
9.- Recibo no entregado.
10.- Denuncia.
11.- Fugas.
CAPÍTULO II
PLANTEAMIENTO DEL
PROBLEMA
2.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Pensando en el ahorro de energía eléctrica, la CEA desea tener alguna opción que le
ayude a hacer uso eficiente de ésta.
Es por ello que se busca mediante el manejo de los horarios de trabajo de los equipos
y el mejoramiento del factor de potencia, hacer más eficiente el uso de este servicio.
Por lo anterior, se me asignó elaborar algunas propuestas de ahorro en el costo de la
energía
2.2 OBJETIVO
¾ Elaborar propuestas de ahorro en el costo de energía eléctrica.
2.3 JUSTIFICACIÓN
En la actualidad es importante tanto para la empresa como para la sociedad en
general la energía eléctrica, ya que ésta se ha vuelto necesaria para realizar la
mayoría de las actividades que nos permiten funcionar como sociedad.
Por esta razón es que se busca una alternativa que ayude a la conservación de dicha
energía trayendo consigo beneficios para la empresa.
2.4 HIPÓTESIS
Se buscará reducir el costo de la energía eléctrica mediante el análisis realizado con
base en los recibos eléctricos y también basados en el funcionamiento real de los
equipos. Además de solucionar el problema antes mencionado con el menor costo
que sea posible para la CEA.
CAPÍTULO III
MARCO TEÓRICO
3.1 SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Son los medios físicos, químicos y biológicos, que permiten eliminar los
contaminantes del agua residual. Dentro de estos, uno de los sistemas más utilizados
son las plantas de aguas tipo biológico, las cuales se basan en un proceso, en el que
una población de microorganismos utilizan como nutrientes sustancias que
contaminan el agua.
Aguas residuales
Son aguas cuyas propiedades físicas y químicas originales han sido modificadas por
las actividades humanas en el ciclo de uso de este vital líquido. Existen varios tipos
de aguas residuales:
1.- Aguas pluviales: Formadas por los escurrimientos superficiales de las lluvias.
2.- Aguas industriales: Provienen de los procesos industriales.
3.- Aguas negras domesticas: Contienen desechos humanos y caseros.
Pretratamiento
Esta etapa es la parte inicial del proceso y esta encaminada a la eliminación de arena,
grava, ceniza y desechos, mediante el uso de rejillas y desarenadotes, con la finalidad
de proteger los equipos.
Reactor biológico
Aquí se desarrollan los microorganismos que se encargan de eliminar a la materia
orgánica que causa el mal olor, a través del oxigeno.
Sedimentación secundaria
Por medio de la gravedad, se logra al asentamiento de los lodos y se obtiene la
clarificación del agua.
Desinfección
Antes de ser rehusad el agua tratada, esta debe pasar por la etapa de desinfección a
través del cloro para eliminar los microorganismos presentes en el agua.
Tratamiento y disposición de lodos
En las diferentes etapas del proceso, existe generación de lodos, los cuales son
recolectados y tratados mediante diferentes procesos. Una vez tratados los lodos
pueden ser utilizados como abono, relleno sanitario o emplearlos en el mejoramiento
de la calidad del suelo.
3.2 CONCEPTOS ELÉCTRICOS FUNDAMENTALES.
Voltaje
Es la diferencia de potencial que existe entre dos cargas eléctricas o dos conductores.
La unidad para medir el voltaje es el voltio (V).
Intensidad o corriente.
Es la cantidad de electrones que circulan por un conductor en una unidad de tiempo.
La unidad para medir intensidades es el amperio (A).
Resistencia.
Es la oposición o dificultad que ofrece un conductor al paso de la corriente.
La unidad para medir esta magnitud es el ohmio (ohm).
Potencia
Es la rapidez con que se gasta la energía, puede definirse también como la cantidad
de trabajo que se puede realizar en un cierto tiempo. La unidad para medir la
potencia es el watt (W).
Demanda
Es la carga en las terminales receptoras de una instalación o sistema tomada en un
valor medio a determinado intervalo. El periodo durante el cual se toma el valor
medio se denomina intervalo de demanda el cual se puede determinar por las
constantes térmicas de los aparatos o por la duración de la carga.
Acometida general
Es la parte de la instalación eléctrica que va, desde la red de distribución de la
empresa de energía eléctrica hasta el contador, ubicado en el predio del consumidor.
En las acometidas generales no se permite derivaciones, ningún tipo de cajas de
empalmes, debiéndose construir de tal manera que no se permitan otras conexiones
antes del tablero de medida del contador.
Acometida aérea
Cuando la línea de alimentación va por el aire, desde el poste de distribución hasta el
soporte junto al cual se ubicara el tubo de la bajante que va al contador.
Normas para acometidas subterráneas
En las acometidas subterráneas las cajas de inspección deberán estar fuera del predio
correspondiente.
Cuando la acometida debe alimentar varios contadores, el calibre de los conductores
debe estar capacitado para soportar las corrientes resultantes de la suma de las
corrientes nominales de todos los conductores. La distancia máxima de las
acometidas deberá ser de 25 a30 metros. Cuando los cables de acometida subterránea
se toman de un poste, el ducto de protección, debe subirse a una altura no inferior a 3
metros sobre el piso, y protegerse con el capacete.
Esquemas eléctricos.
Un esquema eléctrico es la representación gráfica de un circuito o instalación
eléctrica, en la que van indicadas las relaciones mutuas que existen entre sus
diferentes
elementos
así
como
los
sistemas
que
los
interconectan.
Para su representación se emplean básicamente una serie de símbolos gráficos,
trazos, marcas e índices, cuya finalidad es poder representar en forma simple y clara,
los elementos que se emplean en el montaje de los circuitos eléctricos.
a) Símbolos: representan los aparatos y elementos que se emplean en una instalación.
b) Trazos: líneas que indican ductos y/o conductores eléctricos que interconectan los
diferentes
elementos
que
forman
parte
de
la
instalación
eléctrica.
c) Marcas e índices: letras y números que se emplean para la completa identificación
de un elemento.
Plano eléctrico.
Conjunto de símbolos mediante los cuales se señalan e interpretan las necesidades
del usuario.
En él deben figurar la cantidad, el tipo y la distribución de los elementos eléctricos,
mostrando en último análisis la forma en que quedará la instalación eléctrica.
Los esquemas o planos eléctricos deben ser elaborados en forma nítida y clara, de tal
manera que pueda ser interpretado por cualquier técnico electricista que tenga que
realizar la obra.
Esquema unifilar.
Es un tipo de esquema más simple, ya que en él se emplea solamente un trazo, que en
realidad representa el ducto.
Los conductores que van por interior del ducto representan mediante líneas oblicuas
(tantas líneas como conductores vayan), que corten el trazo único.
Es conveniente agrupar las líneas que indican las fases y dejar un poco separada la
que indica el conductor del neutro.
Esquema de situación o de plano de una instalación.
Cuando un esquema unifilar se ubica sobre un plano arquitectónico, recibe el nombre
de plano de instalación. El plano arquitectónico no se puede considerar como un
plano eléctrico, sino como una base o requisito para realizar sobre el plano de la
instalación eléctrica.
Diagrama vertical de bloques.
Es un esquema unifilar que nos da una idea general de toda la instalación eléctrica,
desde la acometida hasta los circuitos ramales.
Facturación de energía eléctrica
Es la forma de expresar y saber la cantidad de energía eléctrica que se ha consumido
en un período de un mes y los costos que representa, según las tarifas que se tenga.
La forma de realizar la facturación consiste en el cargo por consumo de energía
(KWH) y por demanda (KW).
Además se presenta una serie de implicaciones que deben ser comprendidas por las
personas responsables de la instalación.
Cargo por consumo de energía
Es el producto directo de la energía eléctrica utilizada para la generación de trabajo
mecánico o generación de calor (potencia activa) durante un tiempo determinado,
multiplicado por la tarifa (Bs. /KWH).
Para obtener reducciones en este concepto se debe asegurar que aquellos equipos que
estén utilizando la energía eléctrica, produzcan un trabajo mecánico o generen un
calor, que luego pueda contabilizarse como parte del producto terminado, es decir
darles un uso productivo.
Cargo por demanda
El cargo por demanda tiene implicaciones que penalizan el mal uso de la energía
eléctrica, ya sea por falta de control de operación de la planta (picos de demanda), o
por el uso indebido que se le puede dar a la energía, es decir un bajo factor de
potencia. En el cargo por demanda es donde hay lugar a posibles reducciones y esto
depende en gran medida de la comprensión que se tenga de algunos aspectos
técnicos. Se debe mencionar que la demanda es registrada por un medidor, el cual
requiere de una lectura sostenida superior a la registrada previamente. Esto es, en
otras palabras, aquellos picos de demandas instantáneas originados por el arranque
de motores o máquinas.
3.3 TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA
Corriente directa (D.C. o C.C.)
Corriente alterna (A.C. o C.A.)
Corriente continua
La corriente continua es aquella corriente que no presenta variación ni en magnitud
ni en sentido.
Corriente alterna
La corriente alterna es aquella que varia en magnitud y sentido, a intervalos
periódicos.
CARACTERISTICAS GENERALES DE LA C.A.
Ciclo.
El ciclo es la variación completa de la tensión y/o corriente de cero, aun valor
máximo positivo y luego de nuevo a cero y de este a un valor máximo negativo y
finalmente a cero.
Frecuencia
La frecuencia es el número de ciclos que se producen en un segundo. Su unidad es el
hertz ( Hz ) que equivale a un ciclo por segundo, se representa con la letra f.
Periodo.
Tiempo necesario para que un ciclo se repita. Se mide en segundos y se representa
con la letra P.
Frecuencia y periodo son valores inversos.
T =1/f
f =1/T
Longitud de onda
Distancia (en línea recta) que puede recorrer la corriente en el tiempo que dura un
ciclo completo.
Amplitud.
Distancia entre cero y el valor máximo (positivo y negativo) de onda.
SISTEMAS FUNCIONALES DE C.A.
Sistema monofásico
En este sistema se emplean una fase y un neutro.
Sistema monofásico trifilar
Sistema compuesto por dos fases y un neutro, en el cual la tensión entre las fases es
exactamente el doble de la tensión entre cualquiera de ellas y su neutro.
Sistema bifásico
En este sistema se emplean solamente dos fases (bifilar).
Sistema trifásico
Sistema formado por tres corrientes monofasicas de igual frecuencia y valor eficaz,
desfasadas entre si 120 grados.
3.4 TIPOS DE POTENCIA
Potencia activa
Es la energía consumida por algún equipo que es capaz de producir un trabajo útil, su
símbolo es P y la unidad que la regula es el watt (W).
Potencia reactiva
Es la potencia que no se traduce en trabajo útil, pero representa la interacción de la
energía magnética que hace posible el funcionamiento de las máquinas eléctricas, se
simboliza con la letra Q y sus unidades son los volts-ampers reactivos (VAR).
Potencia aparente
Es la suma geométrica de las potencias activa y reactiva su símbolo es S y las
unidades que la representan son los volts-ampers (VA).
3.5 TIPOS DE DEMANDA
Demanda mínima
Corresponde al cargo que se efectúa en aquellos casos en que la demanda leída en el
mes, es menor a la demanda mínima de la tarifa y demanda contratada.
Demanda máxima
Corresponde a la lectura máxima registrada durante el periodo de un mes.
Demanda contratada
Es la demanda de referencia contratada por la empresa para ser suministrada, y se
considera la demanda máxima incurrida en cualquiera de los meses previos como
referencia para su asignación.
3.6 EQUIPOS DE ILUMINACIÓN QUE AHORRAN ENERGÍA
Tubos fluorescentes TL – 80
Una mezcla de fósforos de tierras raras combinados en un tubo de una pulgada de
diámetro hacen posible que los tubos TL – 80 produzcan una emisión de luz de 3.050
lúmenes, eficacia mayores de 100 lúmenes por wattios (LPW) y un índice de
rendimiento de color de 85 %. Los nuevos tubos fluorescentes TL-80 combinan las
mejores características de alta emisión de luz, mantenimiento del flujo luminoso y
rendimiento de calor que los convierten en la elección ideal para ser usados en la
iluminación de nuevas instalaciones o como sustituto de tubos convencionales en
sistemas existentes. Se encuentran disponibles en cualquier tamaño (2´, 3´, 4´ y 5´)
con temperaturas de calor (3000 °K, 3500 °K y 4100 °K).
Características:
•
Reducción del consumo de energía eléctrica y de los costos operativos, los
tubos tienen una potencia de trabajo de 32 W, ahorrándose 8 W, con respecto
al tubo convencional.
•
Eficacia luminosa, mayor de 100 LPW, uso más eficiente de la energía y
menor costo.
•
Alta emisión de luz e incremento en los niveles de iluminación,
proporcionando mayor visibilidad, por lo cual se pueden sustituir 2 tubos
convencionales por 1 tubo TL-80, con el mismo índice de iluminación. Esto
trae como consecuencia la disminución de la cantidad de luminarias
requeridas.
Una mayor eficiencia se consigue cuando se unen el tubo TL-80 con el balastro
electrónico de operación paralela.
Aplicación
La familia TL – 80 es ideal para edificios de oficinas, tiendas, hospitales y otras
aplicaciones donde el ahorro de energía eléctrica y la calidad en la iluminación sean
factores importantes.
Balastros electrónicos
Al igual que los transformadores electromagnéticos, son la fuente de alimentación
para las lámparas fluorescentes, pero debido a los avances tecnológicos presentan
mejoras notables con respecto a los balastros convencionales.
Características:
•
Ahorran energía: Garantizan mayor eficiencia lumínica a un menor consumo
de potencia, ya que han sido diseñados para maximizar la corriente a
suministrar a la lámpara y minimizar las pérdidas de energía o la disipación
de potencia en el balastro mismo. No consume potencia cuando todas las
lámparas del circuito están quemadas. La potencia de trabajo de un balastro
electrónico es de 2 W, traduciéndose en un ahorro de 14 W, con respecto al
tradicional.
•
Conexión paralela: Diseñado para operación en conexión paralela, lo que
implica funcionamiento independiente de cada lámpara. Si una lámpara o
tubo fluorescente se quema el otro permanece encendido.
•
Mayor vida útil, protección térmica: Los balastros electrónicos están
provistos internamente de una protección térmica, la cual desconecta al
balastro cuando trabaja en condiciones de operación en las que se exceda la
temperatura permisible. Esta protección térmica prolonga la vida útil del
balastro y evitará posibles accidentes en una edificación.
•
Alto factor de potencia: Igual a 0.99. Menos ruido: Los equipos eléctricos,
incluyendo la mayoría de los balastros para lámparas fluorescentes, producen
ruido. El ruido del balastro se convertirá en molestia cuando el mismo
exceda al nivel de ruido propio de un ambiente de trabajo. Debido a sus
características de diseño y principio de funcionamiento, los balastros
electrónicos
producen
electromagnéticos.
70
%
menos
ruido
que
los
balastros
•
Eliminación del "parpadeo" en las lámparas fluorescentes: Asociado
también al diseño de estado sólido del balastro electrónico, él mismo
proporciona a su salida un voltaje a frecuencias que oscilan en el rango de
los 20 a 35 Khz. Por esta cualidad, el molesto "parpadeo" u oscilación que
observamos en las lámparas, es eliminado, mejorando el confort visual.
Balastro para la familia TL – 80
Los tubos TL – 80 debido a su corriente de operación de 0,265 amperios requieren de
balastros especiales que son diferentes de los balastros convencionales usados para
tubos T12. Esto es aplicable a cualquier tubo de una pulgada. Existen balastros
electromagnéticos o electrónicos para su uso con tubos T8 en voltajes de 120 V ó
277 V, que son ofrecidos por varios fabricantes. Sin embargo, una eficiencia de más
de 100 LPW sólo es conseguida cuando se unen el tubo TL – 80 con balastros
electrónicos de operación paralela. Esta es la combinación perfecta: Tubo TL – 80
balastros electrónicos en paralelo para construir el sistema TL – 80.
Reflectores especulares
Son láminas dobladas de aluminio anodizado 99 por ciento puro, con apariencia de
espejo (su reflectividad es superior al 85 %). Se instalan dentro de las luminarias para
aumentar su eficiencia lumínica. Su forma geométrica redobla la luz a los lugares
donde se necesita; no hay disminución en la calidad de la iluminación.
Características:
•
Reducen a la mitad el número de tubos y balastros en cada luminaria,
ahorrando el 50 por ciento de electricidad.
•
Entregan más luz usando menos electricidad.
•
Al generar 50 por ciento menos calor, las lámparas modificadas disminuyen
la demanda de aire acondicionado.
•
Los balastros y los tubos trabajan a menor temperatura, lo que aumenta su
vida útil y su eficiencia.
•
Con 50 por ciento menos de tubos y balastros, los costos de mantenimiento y
reposición se reducen a la mitad, permitiendo menos horas del personal de
mantenimiento dedicadas a reemplazar tubos.
3.7 FACTOR DE POTENCIA
En un sistema eléctrico, uno de los factores a controlar es el factor de potencia. Este
factor resulta de la comparación de la potencia aparente (KVA) con la potencia real
(KW).
El censado se lleva a cabo por medio de un medidor de desfasamiento entre voltaje y
corriente. El actuador consiste en un sistema de conmutación que conecta y
desconecta bancos de capacitores.
El sistema de control que puede ser analógico o digital interpreta los datos del sensor,
calcula la manera como deben conectarse estos bancos de capacitores y también
cuenta con un sistema de temporizadores que evita la oscilación y el mal
funcionamiento.
Para calcular el factor de potencia es válido hacerlo con la siguiente fórmula:
KWh2
F.p. = ----------------------------KWh2 + KVARh2
El medidor de potencia reactiva es idéntico al de energía activa, sólo que está
instalado para medir los KVARh.
3.8 INSTALACIONES ELÉCTRICAS
Muchas de las variaciones que ocurren en la calidad del suministro de energía
eléctrica ocurren dentro de las instalaciones del mismo usuario, y están relacionadas
con problemas en el alambrado, dimensionamiento de los conductores y conexiones
a tierra.
Recomendaciones en instalaciones eléctricas
1. Revisar la conexión a tierra de cada equipo que se encuentre en su lugar de
trabajo. Si no se cuenta con un sistema de conexión a tierra o bien éste no es el más
adecuado, efectuar las correcciones del caso; esto le traerá beneficios al equipo y al
personal que lo manipula.
2. Determinar si el cableado es del tamaño apropiado, ya que la resistencia que este
ofrece depende de su sección transversal, además, cada calibre puede manejar cierta
cantidad de corriente eléctrica. Un cableado de sección menor al apropiado genera un
aumento en las pérdidas de potencia de la línea y un eventual disparo de los
interruptores de protección térmica.
3. Si se cuenta con un sistema de conexión monofásico trifilar o un sistema trifásico,
verificar que posea una distribución adecuada de las cargas por cada una de las fases
(trifásico) o entre el retorno y el vivo en el sistema monofásico; esto le evitará un
desbalance en el sistema y una circulación de corrientes indeseables por el neutro, lo
que podría ocasionarle daños a sus equipos.
4. Si se cuenta con un sistema de distribución interno, verificar la capacidad de sus
transformadores con la carga instalada, además, de que los conductores de acometida
sean los más adecuados; esto le evitará pérdidas por calentamiento en los
conductores y en el transformador, así como, el disparo del mismo y hasta su posible
destrucción.
Recomendaciones para el uso eficiente de la energía eléctrica en equipos
eléctricos:
Motores eléctricos
En la industria cerca de un 73% de la energía consumida es debido a la operación de
motores eléctricos (ver figura 3.1).
Disminuir el monto de la factura eléctrica por este concepto significa vigilar el
trabajo eficiente de los motores eléctricos mediante recomendaciones de ahorro
energético o, la instalación de motores de alta eficiencia, unido a una buena
instalación eléctrica y mecánica, al uso de sistemas de control, la optimización de la
carga y un correcto dimensionamiento de la máquina eléctrica.
Fig. 3.1 Motores con alta eficiencia eléctrica ayudan en el ahorro de energía.
El ahorro de energía inicia desde la selección apropiada de los motores. Siempre hay
un motor adecuado a las necesidades que se requieren, tanto en lo que respecta a su
tipo o clase, por condiciones ambientales de operación, por condiciones de arranque
o regulación de velocidad, como por su tamaño o potencia.
Los mejores ahorros de energía eléctrica se obtienen cuando el motor y su carga
operan a su máxima eficiencia. Algunas recomendaciones sobre eficiencia energética
en motores son las siguientes:
1. Corregir la caída de tensión o voltaje en los alimentadores a la tensión nominal de
operación. Las normas permiten una caída máxima del 3% (o del 5% para la
combinación de alimentador y circuito derivado) pero es recomendable que no rebase
el 15%.
2. Crear un balance en la tensión de alimentación de los motores trifásicos de
corriente alterna. El desequilibrio entre fases no debe excederse en ningún caso del
5%.
3. Utilizar arrancadores a tensión reducida en aquellos motores que realicen un
número elevado de arranques.
4. Elegir correctamente la potencia del motor. El rendimiento máximo se obtiene
cuando éste opera entre el 75% y el 95% de su potencia nominal.
5. Seleccionar el motor de acuerdo con su ciclo de trabajo. Operar un motor para
servicio continuo, en accionamientos de operación intermitente, con frecuentes
arranques y paradas, ocasiona una depreciación de sus características de operación y
eficiencia. Además de que se puede dañar el aislamiento de los devanados por la
elevación de la temperatura.
6. No operar los motores a frecuencias nominales distintas a las indicadas en la placa
del fabricante.
7. Determinar si el equipo está generando vibraciones o ruidos excesivos; buscar
suciedad en el motor que pueda causar un mal funcionamiento, aumentar la fricción
o dañar el motor.
8. No someter el motor a ciclos de trabajo para los cuales no está diseñado.
Generalmente, éstos se basan en los tipos de aislamiento del motor y la potencia de
disipación.
Compresores
El compresor es una máquina eléctrica que toma el aire del ambiente, lo almacena y
presuriza; este aire comprimido almacena y transmite energía para el uso de diversos
equipos y máquinas que lo convierten en trabajo útil (ver fig.3.2). Muchas veces los
compresores se encuentran en un completo descuido; esto causa un mal rendimiento
y un elevado costo de operación, tanto en el mantenimiento como en facturación
energética.
Para tener un buen funcionamiento de un compresor es necesario tener presente las
siguientes recomendaciones:
1. Establecer un programa de mantenimiento preventivo revisando filtros, reparando
fugas, etc.
2. Colocar el compresor lo más cerca posible de los puntos de consumo; aumentando
los diámetros de las tuberías y eliminando las fugas se lograrán reducir las pérdidas
por fricción.
3. La capacidad de los compresores debe ser adecuada y la presión de ellos debe ser
lo menor posible, para ello verifique que las válvulas utilizadas permitan presiones
bajas de funcionamiento.
4. Verificar que el ajuste de la presión sea un poco más alto que la correspondiente a
las demandas del equipo; esto para compensar las caídas de presión que hubiere en
las líneas de distribución.
5. Apagar el compresor si no se usa y eliminar las líneas de distribución innecesarias.
Figura 3.2.El correcto mantenimiento a los compresores ayuda a mantenerlos en
óptimas condiciones.
Sistemas de bombeo
Un sistema de bombeo se compone de una bomba (ver figura 3.3), un motor, tuberías
y accesorios. La energía eléctrica consumida depende de la potencia, el tiempo en
que funciona la bomba y la eficiencia del sistema (la potencia suministrada por la
bomba está en función del gasto y de la carga). Si cualquiera de los elementos de la
carga ha sido mal seleccionado en cuanto al tipo, capacidad o material o si el motor
no funciona correctamente o alguno de los accesorios está obstruido o si la tubería
está deteriorada, aumentará el consumo de energía eléctrica total del sistema.
Para evitar lo anterior se dan las siguientes recomendaciones:
1. Revisar periódicamente los filtros de la bomba.
2. Verificar que no haya fugas en los empaques internos.
3. También, verificar periódicamente el estado de la tubería para que no existan
fugas, en especial en las uniones de los tramos de la tubería.
4. La potencia nominal del motor debe ser igual a la requerida por la bomba para
trabajar a la máxima eficiencia.
5. El motor debe estar perfectamente alineado con la bomba y montado sobre una
superficie que reduzca las vibraciones.
6. Usar controles automáticos para arrancar el motor de la bomba, así se evita el
funcionamiento del motor cuando la bomba ha dejado de funcionar.
fig.3.3 Equipos de bombeo
CAPÍTULO IV
DESARROLLO DEL
PROYECTO
4.1 INTRODUCCIÓN
En este capítulo se pretende justificar las acciones del proyecto de estadía, en apoyo
a la empresa “CEA Comisión Estatal de Aguas”.
Durante la estadía se elaboraran dos propuestas para ahorrar energía, la primera es
aplicada a la planta “centro” la cual consiste en dejar de trabajar un equipo que
consume demasiada energía durante el día, y la otra propuesta es aplicada a la planta
“Bernardo Quintana” la cual consiste en mejorar el factor de potencia que tiene
debido a que ocasiona un recargo por parte de la Comisión Federal de Electricidad en
el cobro de este servicio.
Después de realizar el inventario de equipos, se procedió a hacer un registro de los
recibos eléctricos tomando de éstos datos tales como el factor de potencia de las
plantas, el tipo de tarifa que son y la demanda contratada, entre otros, para poder
graficar con números reales el porcentaje que representa el consumo en las diferentes
horas del día.
4.2 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
Cronograma de actividades
Actividades realizadas
Mayo
Identificación de la maquinaria
Recolección de datos
Selección de material de apoyo
Búsqueda de opciones
Desarrollo del proyecto
Meses
Junio
Julio
Agosto
4.3 INVENTARIO DE EQUIPOS “PLANTA CENTRO”
Al comenzar la estadía fue necesario recorrer los lugares donde se encuentran
ubicados los equipos que permiten que la planta labore en óptimas condiciones.
A continuación se muestran algunos datos que se pudieron obtener de este recorrido.
INVENTARIO GENERAL DE EQUIPOS EN PLANTA CENTRO
Descripción
Rejilla de limpieza automática
Rejilla de limpieza automática
Extractor de arena. No1
Extractor de arena. No.2
Desarenador 1
Desarenador 2
Bomba sumergible
Bomba sumergible
Bomba sumergible
Bomba sumergible
Soplador 1
Soplador 2
Soplador 3
Soplador 4
Soplador 5
Rastra de sedimentador
Rastra de sedimentador
Aireador sumergible
Aireador sumergible
Aireador sumergible
Filtro banda
Motor mezclador
Compresor
Bomba para clorar
Bomba (riego de áreas verdes)
Bomba pipas
Bomba pipas
Bomba pipas
Bomba c.u.
Bomba c.u.
Bomba(Alto carbono )
Bomba ( Agua a campo militar)
Bomba (Porcelanite )
Bomba (Rancho San Juanico )
H.p
1
1
1
1
1
1
15
15
15
15
75
75
150
75
75
0,5
0,5
30
30
30
3
3
5
0,5
7,5
5
Voltaje
220/440
220/440
220/440
220/440
220/440
220/440
440
440
440
440
220/240
220/440
440
220/440
220/440
220/440
220/440
440
440
440
220/440
220/440
220/440
127
230/460
220/440
220
5 220/440
25 220/440
25 220/440
7,5 220/440
3 220/440
10 220/440
20 230/460
Ubicación
Canal de agua residual No.1
Canal de agua residual No.2
Pretratamiento
Pretratamiento
Pretratamiento
Pretratamiento
Salida de reactores biolog.
Salida de reactores biolog.
Salida de reactores biolog.
Salida de reactores biolog.
Cuarto de sopladores
Cuarto de sopladores
Cuarto de sopladores
Cuarto de sopladores
Cuarto de sopladores
Área de sedimentación
Área de sedimentación
Zona de digestores
Zona de digestores
Junto al CCM
Tratamiento de lodos
Tratamiento de lodos
Tratamiento de lodos
Edificio de cloración
Cisterna de agua tratada
Cisterna de agua tratada
Cisterna de agua tratada
Cisterna de agua tratada
Cisterna de agua tratada
Cisterna de agua tratada
Cisterna de agua tratada
Cisterna de agua tratada
Cisterna de agua tratada
Cisterna de agua tratada
Debido a que la planta de tratamiento no cuenta con un solo contrato de energía, esta
se encuentra dividida por secciones.
A continuación se muestra una lista mas detallada de los equipos que están
trabajando en la sección que nos ocupa, debido a que allí se ha detectado un posible
ahorro de energía.
Equipos que son alimentados por un transformador de 225 Kva.
Descripción
Ampers
Hp
Kw
Tiempo de
operación
Kwh x
mes
Rastra sedim sec
Aireador sumergible
Bomba lodos
Bomba cloración
Bomba retrolavado
Bombas pipas
Bomba riego
Bomba c.u.
Bomba alto carbono
Bomba campo militar
Bomba porcelanite
Bomba Rancho S.J.
1.1
40
4.8
4.8
27
7.6
11
34
11
4.8
14
27
0.5
30
3
3
20
5
7.5
25
7.5
3
10
20
0.372
22.371
2.237
2.237
14.914
5.592
5.592
18.642
5.592
2.237
7.46
14.92
24 hrs
24 hrs
6 - 22 hrs
24 hrs
3 hrs.
24 hrs
20 - 4 hrs
0 - 14 hrs
6 - 11 hrs
15 - 3 hrs
24 hrs
24 hrs
277
16,644
1,110
1,664
10,738
4,160
1,387
8,090
867
832
5,550
11,100
Tabla 4.1. La tabla anterior muestra a detalle las cualidades de algunos equipos de la
planta centro.
4.4 PROPUESTA DE AHORRO DE ENERGÍA (1)
En la planta de tratamiento de aguas “centro” se ha detectado un problema que
ocasiona se utilice energía eléctrica durante todo el día, dicho problema consiste en
que se encuentra trabajando un aireador dentro del digestor de lodos.
Debido a que dicho aireador se encuentra trabajando todo el día, genera un consumo
de energía significativo, el cual se puede reducir por lo menos durante las horas pico
del día, es por esto que se realizó un análisis del costo que representa el tener
trabajando todo el día este equipo y lo que sería en caso de dejar de operarlo por
algunos lapsos de tiempo.
Descripción del equipo según la placa de datos.
Aireador sumergible Nabohi Modelo AS- 04 - 304
30 hp
440 Volts
40 Ampers
Tiempo de operación
24 hrs.
Debido a que el equipo no siempre trabaja con la misma intensidad (según sea la
materia que este moviendo) se estimaron también nuevos datos cuando el equipo se
encuentra trabajando:
20 hp
440 Volts
27 Ampers
Tiempo de operación 24 hrs.
También se estimó que la eficiencia con la que trabaja el equipo es de 86 %.
Para comenzar con los cálculos primero se determinó la demanda de energía que
tiene el equipo dando como resultado las siguientes operaciones:
(32 hp) (0.746)
Demanda = ----------------------- = 17.7 Kw.
0.86
Posteriormente se determinó el consumo de energía (Kwh.) que el equipo representa
durante un tiempo de 1 mes (30 días).
Consumo = (17.7 Kw.) (24 hrs.) (30 días) = 12 744 Kwh.
Conociendo los datos anteriores fue necesario saber también datos relativos a la
tarifa horaria que es utilizada, como son:
Tarifa H-M (2005 - 2006)
Cuotas aplicables en el mes de julio del 2006 (ver anexo B).
Región
Kw
facturable
Cargo por Kwh
punta
Cargo por Kwh
intermedio
Cargo por Kwh base
Central
$ 130.89
$ 2.3115
$ 0.7249
$ 0.6026
Periodos de punta, intermedio y base
Región central
Del primer domingo de abril al sábado anterior al último domingo de octubre
Día de la semana
Base
Intermedio
lunes a viernes
0:00 - 6:00
sábado
domingo y festivo
0:00 - 7:00
0:00 - 19:00
6:00 - 20:00
22:00 - 24:00
7:00 - 24:00
19:00 - 24:00
Punta
20:00 - 22:00
Del último domingo de octubre al sábado anterior al primer domingo de abril.
Día de la semana
Base
Intermedio
lunes a viernes
0:00 - 6:00
sábado
domingo y festivo
0:00 - 7:00
0:00 - 19:00
6:00 - 20:00
22:00 - 24:00
7:00 - 24:00
19:00 - 24:00
Punta
20:00 - 22:00
Tomaremos en cuenta que un mes tiene alrededor de 5 días domingo, 5 días sábado
nos quedan 20 días ( de lunes a viernes ).Conocidos estos datos se pudo hacer una
estimación de los costos que representa el equipo en un día.
Lunes a viernes.
Concepto
Horas Cantidad
Precio unitario
aprox
Importe
Energía en base
6
106.2
0.6026
$64
Energía en intermedia
16
283.2
0.7249
$205
Energía en punta
2
35.4
2.3115
$85
Lo que nos da como resultado $ 354 por día aprox.
Sábados
Concepto
Horas
Cantidad
Precio unitario
aprox
Importe
Energía en base
Energía en intermedia
7
17
124
301
0,6026
0,7249
$75
$219
Lo que nos da como resultado $ 294 en un día sábado.
Domingos
Concepto
Horas
Cantidad
Precio unitario
aprox
Importe
Energía en base
Energía en intermedia
19
5
336.3
88.5
0,6026
0,7249
$203
$65
Lo que nos da como resultado $ 268 en un día domingo.
Si se hace la sumatoria del costo de operación de este equipo en un mes da un total
de
Días
Lunes a viernes
Sábados
Domingos
Costo por día
$354
$294
$268
costo por mes
$ 7 080
$ 1 470
$ 1 340
Dando un total de $ 9 890.
Ahora bien si el aireador se deja de trabajar por un tiempo (de 0 a 18 hrs.) da como
resultado lo siguiente:
Lunes a viernes.
Concepto
Horas Cantidad
Precio unitario
aprox
Importe
Energía en base
6
106.2
0.6026
$64
Energía en intermedia
12
212.4
0.7249
$154
Energía en punta
0
0
0
$0
El importe con la modificación del horario sería de $ 218 por día aprox.
Sábados
Concepto
Horas
Cantidad
Precio unitario
aprox
Importe
Energía en base
Energía en intermedia
7
11
124
195
0,6026
0,7249
$75
$142
Lo que nos da como resultado $ 217 en un día sábado.
Domingos
Concepto
Horas
Cantidad
Precio unitario
aprox
Importe
Energía en base
Energía en intermedia
18
0
318
0
0,6026
0
$191
0
Lo que nos da como resultado $ 191 en un día domingo.
Si se hace la sumatoria del costo de operación de este equipo en un mes da un total
de
Días
Lunes a viernes
Sábados
Domingos
Costo por día
$218
$217
$191
costo por mes
$ 4 360
$ 1 085
$ 955
Dando un total de $ 6 400.
Con esta opción se reduciría el importe a pagar de $ 9 890 a $ 6 400 lo que a
empezaría a traer beneficios de inmediato.
Tiempo
Al mes
A los 6 meses
Actualmente
$ 9 890
$ 59 340
Con la propuesta
$ 6 400
$ 38 400
Diferencia
$ 3 490
$ 20 940
La tabla anterior muestra la diferencia que existe cuando se trabaja el aireador todo el
día y con la nueva propuesta en plazos de 1 mes y 1/2 año.
Para ver las formulas consultar el anexo C.
4.5 MEJORAMIENTO DEL FACTOR DE POTENCIA.
En esta propuesta se busca mejorar el factor de potencia de la planta de tratamiento
de aguas “Bernardo Quintana” debido a que este se encuentra por debajo de lo
deseado y trae como consecuencia que la Comisión Federal de Electricidad agregue
un costo adicional en el cobro de este servicio.
Es por este motivo que se busca una propuesta que ayude a solucionar dicho
problema.
Como alternativa se presentan las siguientes acciones en espera de que se anule el
recargo provocado por el bajo factor de potencia y además traiga consigo benéficos
que ayuden a recuperar la inversión que se hará.
Esta planta utiliza la tarifa OM (ver anexo A)
Demanda contratada:
36 Kw.
Tarifa :
OM
Mes
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Kwh
16,585
19,076
14,080
16,580
15,658
19,290
17,379
Kw max
33
33
33
0
34
35
35
Kvarh
7,938
11,645
8,611
9,399
9,562
11,275
10,376
F.p.
90.2
85.35
85.31
86.99
85.34
86.33
85.86
Total
118,648
-------
68,806
86.48
La tabla anterior muestra que el factor de potencia es bajo y por esto es que se desea
corregirlo.
4.6 INVENTARIO DE EQUIPOS “BERNARDO QUINTANA”
Durante la estadía fue necesario recorrer los lugares donde se encuentran ubicados
los equipos que permiten que la planta labore en óptimas condiciones.
A continuación se muestran algunos datos que se pudieron obtener de este recorrido.
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
Unidad
Bomba influente
Bomba influente
Bomba recirculación
Bomba recirculación
Soplador
Soplador
Soplador
Bomba cloración
Hp
Eficiencia
F.p
Tiempo de
operación
3
3
1
1
5
10
10
1
81.5
81.5
78.5
78.5
88.5
89.5
89.5
78.5
0.84
0.84
0.71
0.71
0.84
0.9
0.9
0.71
24 hrs.
24 hrs.
24 hrs.
24 hrs.
12 hrs.
24 hrs.
24 hrs.
24 hrs.
Después de obtener los datos anteriores fue necesario realizar un cálculo de la
demanda y el consumo de energía que representan los equipos así como obtener los
Kva, Kvar y Kvarh que nos ayudaran a calcular el capacitor correcto para así lograr
lo establecido.
1. Calculo de las bombas influentes
(3 hp) (0.746)
Demanda = -------------------- = 2.762 Kw.
0.81
Consumo = (2.762 Kw.) (24 hrs.) (30 días) = 1 988.6 Kwh.
Kva. = 2.762 / 0.84 = 3.288 kva.
θ = Cos-1 f.p. = Cos-1 (0.84) = 32.859
Tan θ = 0.645
Kvar = (0.645) (2.762) = 1.781
Kvarh = (1.781) (24) (30) = 1,282 kvarh
2. Cálculo de las bombas de recirculación
(1 hp) (0.746)
Demanda = -------------------- = 0.95 Kw.
0.78
Consumo = (0.95 Kw.) (24 hrs.) (30 días) = 684 Kwh.
Kva. = 0.95 / 0.71 = 1.33 kva.
θ = Cos-1 f.p. = Cos-1 (0.71) = 44.765
Tan θ = 0.99
Kvar = (0.99) (0.95) = 0.940
Kvarh = (0.940) (24) (30) = 676.8 kvarh
3. Sopladores de 10 h.p.
(10 hp) (0.746)
Demanda = -------------------- = 8.33 Kw.
0.895
Consumo = (8.33 Kw.) (24 hrs.) (30 días) = 5 997.6 Kwh.
Kva. = 8.33 / 0.9 = 9.25 kva.
θ = Cos-1 f.p. = Cos-1 (0.9) = 25.841
Tan θ = 0.484
Kvar = (0.484) (8.33) = 4.031
Kvarh = (4.031) (24) (30) = 2 902 kvarh
4. Soplador 5h.p.
(5 hp) (0.746)
Demanda = -------------------- = 4.23 Kw.
0.88
Consumo = (4.23 Kw.) (12 hrs.) (30 días) = 1,525.6 Kwh.
Kva. = 4.23 / 0.84 = 5.04 kva.
θ = Cos-1 f.p. = Cos-1 (0.84) = 32.8
Tan θ = 0.645
Kvar = (0.645) (4.23) = 2.733
Kvarh = (2.733) (12) (30) = 983.8 Kvarh.
Así mismo se tuvo en cuenta la iluminación con la que cuenta la planta eléctrica.
Los datos que se obtuvieron de la iluminación son los siguientes:
Concepto
No
luminarias
A oficina
4
A exterior
5
Tipo
T-12 a 127
Vac
LVM a 220
Vac
monofasica
Wx
lámpara
Lámparas x
luminaria
T.
Operación
39
2
20 - 9 hrs.
250
1
19.30 7.30 hrs.
5. Cálculos en la iluminación
Alumbrado de oficina
Kw. = (4) (39) (2) = 0.312 Kw. x 1.25 = 0.39 Kw.
Kwh.= (0.39) (14) (30) = 163.8 Kwh.
Kva = 0.39 / 0.9 = 0.43 Kva.
Kvar = (0.484) (0.39) = 0.2 kvar.
Kvarh = (0.2) (14) (30) = 84 kvarh.
Alumbrado exterior
Kw. = (5) (250) (1) = 1.25 Kw. x 1.25 = 1.56 Kw.
Kwh.= (1.56) (12) (30) = 562 Kwh.
Kva. = 1.56 / 0.9 = 1.73 Kva.
Kvar = (0.484) (1.56) = 0.765 kvar.
Kvarh = (0.765) (12) (30) = 275.4 kvarh.
A continuación se muestra la tabla con todos los datos obtenidos del análisis a los
equipos:
Concepto
Bomba influente
Bomba influente
Bomba recirculación
Bomba recirculación
Bomba cloración
Soplador 1
Soplador 2
Soplador 3
A oficina
A planta
Kw
2,762
2,762
0,95
0,95
0,95
8,33
8,33
4,238
0,39
1,56
Kwh
1988
1988
684
684
684
5997,6
5997,6
1525
164
562
Kva
3,2
3,2
1,3
1,3
1,3
9,25
9,25
5,1
0,4
1,73
Kvar
1,78
1,78
0,94
0,94
0,94
4,031
4,031
2,73
0,2
0,75
Kvarh
1282
1282
677
677
677
2902
2902
984
84
275
Total
31,222
20274,2
36,03
18,122
11742
Posteriormente se procedió a calcular el factor de potencia de la planta
20 274
F.p = -------------- = 0.86 %
23429
El resultado de la anterior ecuación nos muestra claramente que la planta carece de
un buen factor de potencia, es por esta razón que para mejorarlo es necesario colocar
un banco de capacitores en paralelo con los sopladores de 10 hp (debido a que estos
son los que más Kvar consumen).
Si se desea tener un factor de potencia de 0.95 % aproximadamente es necesario
calcularlo de la siguiente manera:
θ = Cos-1 f.p. = Cos-1 (0.95) = 18.194
Tan θ = 0.328
Kvar = (0.328) (8.33) = 2.732
Sabiendo la cantidad de Kvar necesarios para lograr un f.p de 0.95 % podemos
calcular el valor del banco de capacitores:
Valor de la fuente: 8.062 Kvar – 2.732 Kvar = 5.33 Kvar.
El valor del capacitor será de 10 Kvar debido a que es el valor siguiente a los 5.33
Kvar disponible en el mercado.
Kvarh = (10) (24) (30) = 7 200
11 742 Kvarh (inductivo) – 7 200 Kvarh (capacitivos) = 4 542 Kvarh
A continuación se busca comprobar que realmente se mejorara el factor de potencia
con un banco de capacitares de 10 Kvar.
20 274
F.p = ---------------- = 0.97 %
20 776
Podemos observar que gracias a un banco de capacitores se aumentó el factor de
potencia de la planta de 0.86 a 0.97 % con esto no sólo se evitará que la Comisión
Federal de Electricidad cobre recargos por bajo factor de potencia sino que
bonificará a la planta por tener un buen factor de potencia que ayudará a que la
empresa recupere la inversión hecha.
4.7 RECOMENDACIONES GENERALES
Así mismo se incluyó una serie de recomendaciones para hacer un mejor uso de la
energía eléctrica:
Instalaciones eléctricas
1.- Revisar que la conexión a tierra sea la adecuada.
2.- Utilizar el calibre correcto para el cableado de la instalación.
3.- Vigilar que la caída de tensión no se mayor del 3% entre la alimentación y un
derivado de esta y tampoco sea mayor del 2% entre el derivado y la carga.
4.- Verificar que no exista un desbalance entre las fases.
Motores
1.- Utilizar arrancadores a tensión reducida en motores con varios arranques.
2.- Realizar limpieza a los motores.
Iluminación
1.- Utilizar balastros electrónicos en lugar de los convencionales electromagnéticos.
2.- Utilización tubos fluorescente en las luminarias.
3.- La utilización de reflectores.
CONCLUSIONES
Durante el periodo de estadía me di cuenta de que el área de mantenimiento es muy
importante dentro de la industria, ya que es vital para que todos los departamentos
funcionen sin ningún imprevisto.
El presente proyecto tuvo como objetivo general aplicar los conocimientos obtenidos
dentro de la universidad, pero el objetivo principal fue conocer cuáles son los
problemas que se presentan dentro de una empresa y dar una sugerencia para su
posible solución.
Los objetivos se cumplieron al término del proyecto, ya que el departamento de
saneamiento tendrá de ahora en adelante una referencia más para realizar su trabajo
con mayor eficiencia.
La UTEQ debe estar segura que los egresados en Mantenimiento Industrial, tienen la
actitud de ser gente productiva, por ello recomiendo a las próximas generaciones,
poner todo su entusiasmo dentro del periodo de estadía, por que allí existe la
posibilidad de aprender, ya que no cualquier escuela proporciona está oportunidad.
ANEXOS
ANEXO A
TARIFA HORARIA OM
Tarifa ordinaria para servicio general en media tensión, con demanda menor a 100
Kw.
1.- Aplicación
Esta tarifa se aplicará a los servicios que destinen la energía a cualquier uso,
suministrados en media tensión, con una demanda menor a 100 Kw.
2.- Cuotas aplicables para el mes de julio del 2006
Región
Baja California
Baja California Sur
Central
Noreste
Noroeste
Norte
Peninsular
Sur
Cargo por kilowatt de
Cargo por kilowatt - hora de
demanda máxima medida
energía consumida
111.66
0.942
123.68
1.269
126.35
0.942
116.17
0.879
118.60
0.872
116.63
0.879
130.40
0.897
126.35
0.911
3.- Mínimo mensual
El importe que resulta de aplicar 10 veces el cargo por kilowatt de demanda máxima
medida.
4.- Demanda contratada
La demanda contratada la fijará inicialmente el usuario; su valor no será menor del
60% de la carga total conectada, ni menor de 10 kilowatts o la capacidad del mayor
motor o aparato instalado.
En el caso de que el 60% de la carga total conectada exceda la capacidad de la
subestación del usuario, sólo se tomará como demanda contratada la capacidad de
dicha subestación a un factor de 90%
5.- Temporadas de verano y fuera de verano
Para la aplicación de las cuotas en las diferentes regiones se consideran dos
temporadas al año, como un ejemplo se mencionan las regiones Baja California y
Baja California Sur en donde se definen las siguientes temporadas:
Verano:
Región Baja California: del 1 de mayo, al sábado anterior al último domingo de
octubre.
Región Baja California Sur: del primer domingo de abril, al sábado anterior al último
domingo de octubre.
Fuera de verano:
Región Baja California: del último domingo de octubre al 30 de abril.
Región Baja California Sur: del último domingo de octubre al sábado anterior al
primer domingo de abril.
6.- Demanda máxima medida
La demanda máxima medida se determinará mensualmente por medio de
instrumentos de medición, que indican la demanda media en kilowatts, durante
cualquier intervalo de 15 minutos, en el cual el consumo de energía eléctrica sea
mayor que en cualquier otro intervalo de 15 minutos en el periodo de facturación.
Cualquier fracción de kilowatt de demanda máxima medida se tomará como kilowatt
completo.
Cuando la demanda máxima medida exceda de 100 kilowatts, el usuario deberá
solicitar al suministrador su incorporación a la tarifa H-M. De no hacerlo, al tercer
mes consecutivo en que exceda la demanda de 100 kilowatts, será reclasificado por
el suministrador en la tarifa H-M, notificando al usuario.
7.- Depósito de garantía
Resulta de aplicar 2 veces el importe del cargo por demanda máxima medida a la
demanda contratada.
ANEXO B
TARIFA HORARIA HM
Tarifa horaria para servicio en media tensión, con demanda de 100 Kw o más
1.- Aplicación
La tarifa se aplicara a los servicios que destinen la energía a cualquier uso,
suministrados en media tensión, con una demanda de 100 Kw o más.
2.- Cuotas aplicables en el mes de julio del 2006
Región
Cargo por kilowatt
de demanda
facturable
Central
Cargo por kilowatt - hora
de energía de punta
$ 130.89
$ 2.3115
Cargo por kilowatt Cargo por kilowatt - hora de energía
hora de energía de
intermedia
base
$ 0.7249
$ 0.6026
3.- Mínimo mensual
El importe que resulta de aplicar el cargo por kilowatt de demanda facturable al 10%
de la demanda contratada.
4.- Demanda contratada
La demanda contratada la fijará inicialmente el usuario; su valor no será menor del
60% de la carga total conectada, ni menor de100 kilowatts o la capacidad del mayor
motor o aparato instalado.
En el caso de que el 60% de la carga total conectada exceda la capacidad de la
subestación del usuario, sólo se tomará como demanda contratada la capacidad de
dicha subestación a un factor de 90%.
5.- Horario
Para los efectos de la aplicación de esta tarifa, se utilizarán los horarios locales
oficialmente establecidos.
Por días festivos se entenderán aquellos de descanso obligatorio, establecidos en el
artículo 74 de la Ley Federal del Trabajo, a excepción de la fracción IX, así como los
que se establezcan por Acuerdo Presidencial.
6.- Periodos de punta, intermedio y base.
Estos periodos se definen en cada una de las regiones tarifarias para distintas
temporadas del año, como se describe a continuación.
Región Baja California
Del 1º de mayo al sábado anterior al último domingo de octubre
Día de la semana
Base
Intermedio
0:00 - 14:00
18:00 - 24:00
0:00 - 24:00
0:00 - 24:00
lunes a viernes
sábado
domingo y festivo
Punta
14:00 - 18:00
Del último domingo de octubre al 30 de abril
Día de la semana
lunes a viernes
sábado
domingo y festivo
Base
0:00 - 17:00
22:00 – 24:00
0:00 - 18:00
21:00 – 24:00
0:00 - 24:00
Intermedio
Punta
17:00 - 22:00
18:00 - 21:00
Región Baja California Sur
Del primer domingo de abril al sábado anterior al último domingo de octubre
Día de la semana
Base
Intermedio
Punta
lunes a viernes
0:00 - 12:00
22:00 - 24:00
12:00 - 22:00
sábado
0:00 - 19:00
22:00 - 24:00
19:00 - 22:00
domingo y festivo
0:00 - 24:00
Del último domingo de octubre al sábado anterior al primer domingo de abril
Día de la semana
lunes a viernes
sábado
domingo y festivo
Base
0:00 - 18:00
22:00 – 24:00
0:00 - 18:00
21:00 – 24:00
0:00 - 19:00
21:00 – 24:00
Intermedio
18:00 - 22:00
18:00 - 21:00
19:00 - 21:00
Punta
Regiones Central, Noreste, Noroeste, Norte, Peninsular y Sur
Del primer domingo de abril al sábado anterior al último domingo de octubre
Día de la semana
Base
Intermedio
Punta
lunes a viernes
0:00 - 6:00
6:00 - 20:00
22:00 - 24:00
20:00 - 22:00
sábado
0:00 - 7:00
7:00 - 24:00
domingo y festivo
0:00 - 19:00
19:00 - 24:00
Del último domingo de octubre al sábado anterior al primer domingo de abril
Día de la semana
Base
Intermedio
Punta
lunes a viernes
0:00 - 6:00
6:00 - 18:00
22:00 - 24:00
18:00 - 22:00
sábado
0:00 - 8:00
8:00 - 19:00
21:00 - 24:00
19:00 - 21:00
domingo y festivo
0:00 – 18:00
18:00 - 24:00
7.- Demanda facturable
La demanda facturable se define como se establece a continuación:
DF = DP + FRI × máx. (DI - DP,0) + FRB × máx. (DB - DPI,0)
Donde:
DP es la demanda máxima medida en el periodo de punta.
DI es la demanda máxima medida en el periodo intermedio.
DB es la demanda máxima medida en el periodo de base.
DPI es la demanda máxima medida en los periodos de punta e intermedio.
FRI y FRB son factores de reducción que tendrán los siguientes valores, dependiendo
de la región tarifaria:
FRI
FRB
Baja California
Región
0.141
0.070
Baja California Sur
0.195
0.097
Central
0.300
0.150
Noreste
0.300
0.150
Noroeste
0.300
0.150
Norte
0.300
0.150
Peninsular
0.300
0.150
Sur
0.300
0.150
En las fórmulas que definen las demandas facturables, el símbolo "máx." significa
máximo, es decir, que cuando la diferencia de demandas entre paréntesis sea
negativa, ésta tomará el valor cero.
Las demandas máximas medidas en los distintos periodos se determinarán
mensualmente por medio de instrumentos de medición, que indican la demanda
media en kilowatts, durante cualquier intervalo de 15 minutos del periodo en el cual
el consumo de energía eléctrica sea mayor que en cualquier otro intervalo de 15
minutos en el periodo correspondiente.
Cualquier fracción de kilowatt de demanda facturable se tomará como kilowatt
completo.
Cuando el usuario mantenga durante 12 meses consecutivos valores de DP, DI y DB
inferiores a 100 kilowatts, podrá solicitar al suministrador su incorporación a la tarifa
O-M.
8.- Energía de punta, intermedia y de base.
Energía de punta es la energía consumida durante el periodo de punta.
Energía intermedia es la energía consumida durante el periodo intermedio.
Energía de base es la energía consumida durante el periodo de base.
9.- Depósito de garantía.
Será de 2 veces el importe que resulte de aplicar el cargo por demanda facturable a la
demanda contratada.
ANEXO C
FORMULARIO
(hp) (0.746)
Demanda (Kw) = -------------------------.
Eficiencia del equipo
Consuno (Kwh) = (Kw) (horas de uso) (días de trabajo).
Kva = Kw / F.p.
Kvar = ( tan θ ) (Kw).
Kvarh = (Kvar) (hrs. de uso) (días de trabajo).
θ = Cos-1 f.p.
KWh2
F.p. = ----------------------------KWh2 + KVARh2
BIBLIOGRAFÍA
www.monografias.com/trabajos13/anaco/anaco.shtml
12 de Julio de 2006
www.grupoice.com/esp/cencon/gral/energ/consejos/usodelaenergia14.htm
12 de Julio de 2006
http://www.monografias.com/trabajos10/nofu/nofu.shtml
12 de Julio de 2006
http://www.itlp.edu.mx/publica/tutoriales/instalacelectricas/14.htm
12 de julio de 2006
http://aplicaciones.cfe.gob.mx/aplicaciones/ccfe/tarifas/tarifas/Tarifas.asp
12 de Julio de 2006