¿Por qué contratar un gestor energético?

Potenciales ahorros por implementación de sistemas de gestión

RESUMEN:

En Argentina los dueños de las industrias, centros deportivos, centros educativos, hospitales entre otros consumidores de energía tienen algo en común. Todos saben cuánto consume su automóvil en km/litro de combustible pero ninguno sabe cuánto consume su instalación en kWh/tonelada de productos o kWh/m2 de superficie. Este trabajo resume la experiencia de dos años realizando auditorias y diseñando sistemas de gestión en diversos consumidores Argentinos.

 

  • Introducción

En el año 2011 la Organización Internacional de Normalización (ISO) publicó su normativa 50.001 la cual tiene como objetivo mantener y mejorar un sistema de gestión en una organización. Este estándar apunta a permitir a las organizaciones mejorar continuamente la eficiencia, los costos relacionados con energía, y la emisión de gases de efecto invernadero. [1]

En Argentina, dicha norma empezó a tomar relevancia 6 años después de ser publicada debido a que los fuertes subsidios que tuvo la energía los últimos años relegaban a un último lugar el consumo de energía dentro de la preocupación de las empresas.

 

  • Conocimiento de los consumidores sobre la energía

Para poder identificar correctamente los distintos consumidores fue que los dividimos según su consumo en cuatro categorías.

 

  1. Usuarios menores: Consumo menor a 2500 dólares/mes o 10.000 kWh/mes.
  2. Usuarios medianos: Consumo entre 2500 a 10.000 dólares/mes o 10.000 a 000 kWh/mes
  3. Usuarios medianos-grandes: Consumo entre 10.000 dólares/mes a 25.000 o 000 a 250.000 kWh/mes.
  4. Grandes usuarios: Consumo superior a 25.000 dólares o 250.000 kWh/mes.

 

Evaluamos el conocimiento de los consumidores según siguientes indicadores:

  1. Conocimiento de su situación tarifaria (categoría, potencia contratada, multas)
  2. Conocimiento sobre cuándo, dónde y cómo consumen energía.
  3. Conocimiento de cambios regulatorios.

 

Las calificaciones utilizadas son muy bueno, bueno, regular e insuficiente.

 

Tabla 1 Conocimiento de usuarios finales de energía

Categoría
Consumo mensual (potencia promedio) A B C ¿Responsable de consumo energético?
<10.000 kWh (14 kW) insuficiente insuficiente insuficiente no
10.000 a 50.000 kWh (14 a 70 kW) insuficiente insuficiente insuficiente no
50.000 kWh a 250.000 kWh (70 a 347 kW) regular regular regular no
>250.000 kWh regular regular regular no

 

 

Figura 1 Cantidad de instalaciones auditadas según categoría

 

  • Modelo de sistema de gestión de la energía

La norma IRAM-ISO 50.001 establece el modelo de la figura 2 para trabajar en un sistema de gestión de la energía. Dentro de este modelo, la parte que corresponde a las empresas de servicios energéticos es la de realizar una correcta planificación energética (figura 3). En el punto 4 se muestran los casos más relevantes hallados durante estos dos años. Cabe destacar que ninguna de las empresas auditadas había realizado trabajos previos en este tema.

Figura 2 Modelo de sistema de gestión de la energía según norma IRAM-ISO 50.001

Figura 3 Diagrama conceptual del proceso de planificación energética

 

 

  • Casos trabajados

Presentamos en esta sección el caso más relevante de cada una de las categorías establecidas en el punto 2.

 

  • Usuario menor (<10.000 kWh/mes)

Bajo esta categoría encontramos usuarios de los más variados, desde
fabricantes de cafeteras pasando por locales de ventas de pescados hasta
colegios. En común encontramos que los 16 casos tenían mal contratada su potencia, provocando sobrecostos que iban desde un 10 hasta un 30% con una media de 20%.

Nos encontramos como práctica común, posiblemente debido a la falta de instrumentos de medición o falta de información, que profesionales (técnicos o ingenieros) recomendaban cambiar el contrato contando solamente con las últimas facturas. En la figura 4, se ven 12 meses de datos de facturas eléctricas. Allí observamos que la potencia contratada se encontraba muy por debajo de la adquirida provocando multas que generaban un sobrecosto del 20% en la factura. Sin embargo la potencia promedio consumida arrojaba un factor de utilización de la potencia adquirida de 0.39, lo que motivó a tomar mediciones.

La medición se tomó durante un mes en el tablero de entrada el consumo de electricidad, lo que permitió confeccionar la figura 5 donde se ve el día de mayor potencia consumida. Con esta medición nos damos cuenta que gerenciando correctamente la carga, la potencia contratada debería ser de 25 kW. Si nos hubiéramos basado únicamente en facturas, la potencia recomendada a contratar hubiera sido de 45 kW. El factor de utilización mejoró de 0.39 a 0.54.

 

Figura 4 Potencia contratada, adquirida y promedio

Figura 5 Medición consumo de energía

 

  • Usuarios medianos (10.000 a 50.000 kWh/mes)

Los usuarios medianos que encontramos, desarrollaban actividades como fabricantes de accesorios de indumentaria, depósitos medianos de autopartes hasta clubes deportivos. Trabajando con la simultaneidad de cargas, se consiguieron ahorros por encima del 15% llegando hasta el 35% en casos con desvíos importantes.

En la figura 6 se ve el caso de una instalación deportiva cuyo factor de utilización de la potencia es de tan solo 0.27. El análisis de la facturación puede hacernos notar que hay un problema, pero no nos da mucha más información. En las figuras 7 y 8 se puede notar con mayor precisión en que momento suceden estos picos de potencia registrados por la distribuidora. En un futuro, situaciones como estas podrán ser solucionadas con almacenamiento de energía. Hoy en día con sistemas de gestión, utilizando monitorización permanente y automatizando las cargas que se pueden desplazar en el tiempo, se logran reducir los picos de potencia.

En este caso los estudios demostraron que los picos se producían ligados con temperaturas elevadas, con lo cual automatizar la climatización logró disminuir de 192 a 150 kW la potencia contratada. De esta forma el factor de utilización alcanzó un valor de 0.34 lo que sigue siendo bajo a la espera de una evolución en los sistemas de almacenamiento que lograrán una mejor utilización de la red eléctrica.

Los sistemas de gestión no solo se limitan a consumo eléctrico, sino que abarcan todo tipo de consumo energético. Para el caso de la instalación deportiva, la institución tiene otras 4 sedes de similares características. Dos de ellas con pileta climatizada.

Al analizar el consumo de gas, confeccionando la figura 9 nos llevamos la sorpresa que la instalación con mayor consumo de gas era la que debía tener el menor consumo por su tamaño y por no poseer pileta climatizada. La causa estaba en que las calderas funcionaban las 24 horas por fugas de agua caliente. Estas fugas provocaban sobrecostos por un valor igual a 37 mil dólares al año.

 

 

Figura 6 Potencia contratada, adquirida y promedio

 

Figura 7 Medición consumo de energía

Figura 8 Día de mayor pico registrado

Figura 9 Consumo de gas

 

  • Usuarios medianos-grandes (50.000 kWh a 250.000 kWh)

En estos usuarios encontramos en general clubes y depósitos de mayor tamaño que los del grupo anterior, fábricas de mármol y clínicas de diagnóstico por imagen.

En este grupo comienza a tomar sentido realizar inversiones en actualizar tecnología ya que las instalaciones suelen funcionar las 24 horas y el consumo de energía toma más peso en la factura que la potencia.

Los ahorros para todos los casos se encontraron por encima del 20% y fue un
factor común la falta de personal encargado de los gastos energéticos a pesar
de este representar una suma importante.

En las figuras 10 y 11 se muestra una fuerte consecuencia de no tener sistemas de gestión. Durante la noche, la instalación no funciona y no queda personal dentro de la misma. Sin embargo registramos un consumo remanente de 60 kW debido a equipos que funcionan innecesariamente.

A la pregunta de si habían trabajado en reducir el consumo, la respuesta general (incluyendo a las fábricas) fue que se trabajó en cambio de luminaria a led. De estos gráficos notamos fácilmente que más que un cambio a led, lo más importante es utilizar correctamente la energía que se consume.

Figura 10 Consumo gimnasio

Figura 11 Consumo gimnasio en detalle

 

  • Usuarios grandes (> 250.000 kWh)

Dentro de este grupo trabajamos fabricas procesadoras de plástico, molinos harineros, fábricas de alimentos (congelados y dulce de leche).

Por el tamaño de la instalación y para tener informes más precisos, en estos
casos tomamos mediciones en los consumos de las diferentes maquinas
(inyectoras, compresores, motores). Las potencias de los mismos son
superiores en general a los 100 kW llegando hasta 500 kW en motores de baja
tensión. De esta forma pudimos encontrar motores subcargados trabajando a
eficiencias del 70% cuando las mismas no deberían bajar del 95% (ver figuras 12 y 13). Si consideramos estos 25 puntos y los multiplicamos por la cantidad de horas del año que operan, rápidamente nos damos cuenta que las inversiones deben realizarse lo más pronto posible como indica la tabla 2. La figura 14 muestra un motor de inducción típico, cabe recalcar que los motores que son reparados tienen eficiencias aún peores.

Muchas veces estos usuarios nos comentaron que tuvieron numerosas
propuestas por incluir generación fotovoltaica en sus fábricas. Antes de esto
hay muchas oportunidades de mejora en las instalaciones y lo primero es
comenzar por una auditoría. Parte de la preocupación la tenían en el consumo de sus artefactos de iluminación, pero luego de medir pudimos trazar la figura 15 que muestra dónde se concentran los mayores consumos.

También nos comentó uno de ellos que participó de un proyecto de la subsecretaria de eficiencia energética, donde les financiaban auditorías energéticas. Los resultados fueron que las auditorias no satisfacían ni tenían la profundidad que merecían las instalaciones. La causa de esto es que se adjudicaron los proyectos a empresas que no tenían experiencia en el rubro.

Figura 12 Motor 550 HP funcionando a bajas cargas

Figura 13 Bajo factor de potencia por baja carga

Figura 14 Rendimiento tipo motor a inducción [2]

 

Figura 15 Distribución del consumo fábrica alimentos congelados

 

 

Tabla 2 Ahorros consumo de motores

Motor Potencia nominal (kW) % carga Eficiencia Motor nuevo horas al año Energía ahorrada (kwh) Ahorro (US$)
Compresor 1 336 69% 88% 95% 8000 136.663  $         9.566*
Compresor 2 410 14% 70% 95% 6000 90.631  $         6.344*
Compresor 3 261 69% 85% 95% 8000 151.654  $        10.615*

*Los cálculos efectuados fueron calculados considerando 70 US$/MWh

  1. Sistema de gestión implementado

Con los usuarios que comenzamos a implementar sistemas de gestión, colocamos sensores de potencia  en distintas partes de la instalación. En este caso se presenta una fábrica de procesamiento de plástico por medio de inyectoras. La planta posee 5 inyectoras principales con potencias entre 100-300 kW. Luego de más de 3 meses de mediciones pudimos establecer índices específicos como se ve en la figura 16.

La mayor utilidad del sistema de gestión en este caso fue que nos permitió identificar donde realizar las principales inversiones como muestra la tabla 3, lo cual no hubiese sido posible si no se realizaban mediciones y se obtenían gráficos del comportamiento de las inyectoras como se ve en la figura 17.

Figura 16 Consumo especifico

Las maquinas se encuentran dentro de los límites esperables ya que los consumos típicos de las inyectoras de este tamaño son:

Para Inyectoras hidráulicas:

  • Con bombas de velocidad fija: 82 a 1.25 kWh/kg
  • Con bombas son variador de velocidad: 45 a 0.65 kWh/kg

 

Inyectoras semi-hidráulicas: 0.4 a 0.6 kWh/kg

Inyectoras completamente eléctricas: 0.2 kWh/kg

 

Figura 17 Consumo especifico Sandretto 650

 

Tabla 3 Ahorros potenciales de energía

Inyectora Tiempo en reposo promedio Reducción de consumo Recupero de inversión (Años)
KM 1200 A 32% 52% 1.55
KM 1200 B 44% 60% 1.35
KM 800 32% 44% 2.2
KM 650 32% 58% 1.22

 

 

  • Conclusiones

De los casos mostrados se ve que comenzar a gestionar la energía logra ahorros en la factura superiores a un 20% sin importar si son pequeños o grandes usuarios. En una primer etapa, se trabajó sobre la corrección contratación de la energía, pero como se demostró, si no se hubieran tomado mediciones del consumo dicha corrección hubiese estado mal realizada (lo cual es muy frecuente).

 

Bibliografía

[1] IRAM-ISO 50001,2011

[2] Web consultada 17/09/2018 http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=917&srch=transformador&act=3

 

 

 

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