Ahorro de Energía

 Ahorro de Energía Unidad 4. Técnicas de Ahorro de Energía en sistemas térmicos. 4.1 Técnicas económicas de evaluación de proyectos de Ahorro de Energía. 4.2 Balances de materia energía y e!ergía. 4." #alculo de la e$iciencia e $iciencia energética.%vapor agua gas nitrógeno aceite térmico aire etilenglicol&. 4.4 #alculo de los potenciales de Ahorro de Energía. 4.' Ahorro de Energía en m()uinas térmicas. %#alderas tur*inas de vapor y de gas intercam*iadores de calor redes térmicas ductos compresores y motores de com*ustión interna y sistemas de re$rigeración.& 4.+ Ahorro de Energía para ,enerador de aceite térmico. 4.- Ahorro de Energía para Torres Torres de en$riamiento. 4. Ahorro de Energía en compresores de re$rigeración. 4./ Ahorro de Energía para plantas de nitrógeno. 4.10 ptimiación de sistemas productores de energía. 4.11 Aplicación de técnicas de ahorro. ahorr o. El $actor humano la capacitación y concientiación&.  A*ril 201' *3etivo  5esarrollar y aplicar las técnicas económicas de evaluación de proyectos de Ahorro de Energía *alances de materia energía y e!ergía realiar c(lculos de la e$iciencia energética en e)uipamiento térmico calcular  los potenciales de ahorro de energía en todo de tipo m()uinas térmicas para optimiar los sistemas productores de energía y aplicar  técnicas de ahorro. 4.1 Técnicas económicas de evaluación de proyectos de Ahorro de Energía. E!isten muchos métodos para la evaluación de proyectos aun)ue los m(s di$undidos en la actualidad y los m(s con$ia*les son a)uellos )ue toman en consideración el valor del dinero en el tiempo al analiar los *ene$icios y costos esperados durante la vida 6til del e)uipamiento. 7os métodos )ue toman en consideración el valor del dinero en el tiempo se conocen como 8étodos de 5escuento o Técnicas de 9alor 5escontado. 5escontado El valor del dinero en el tiempo signi$ica )ue un determinado capital )ue se tiene en la actualidad va incrementando su valor en el $uturo a determinada tasa de interés $i3ada. 5icho de otra $orma una cantidad de dinero en la actualidad tiene m(s valor )ue otra a reci*ir en el $uturo de*ido a )ue la primera ganar( cierto

interés o rendimiento al ser invertida. E!isten diversas técnicas de valor descontado aun)ue todas ellas se *asan en el descuento a valor presente de las cantidades $uturas o $lu3os de ca3a. 7os $lu3os de ca3a son la di$erencia neta entre *ene$icios y costos en cada uno de los a:os re$le3a el dinero real en ca3a. ;ara su determinación se toma como convenio )ue las entradas a ca3a %ingresos& son positivas y las salidas %gastos& son negativas lo cual )uiere decir )ue los signos de los $lu3os de ca3a resultan del *alance anual entre costos y *ene$icios. Evaluación del valor del dinero a través del tiempo < = ; ⋅ %1 > r & i 5onde? <@ 9alor $uturo de una cantidad presente %;& de dinero . r@ Tasa Tasa de interés $i3ada $racción. i @ A:o para el cual se desea determinar el valor $uturo de la cantidad presente. El proceso de actualiación a valor presente se realia de la siguiente manera? < ;= %1 > r & i 7a tasa r generalmente se denomina como tasa de interés cuando se trata de hallar el valor $uturo o capitaliado de una cantidad y tasa de descuento cuando se realia el proceso inverso o de actualiación por lo )ue la representaremos en este 6ltimo caso como 5. 9alor 9alor ;resente eto %9;& Esta técnica se *asa en calcular el valor presente neto de los $lu3os de ca3a proyectados para todos los a:os durante el período de evaluación del proyecto. Es una medida de las ganancias )ue puede reportar el proyecto siendo positivo si el saldo entre *ene$icios y gastos es $avora*le y negativo en caso contrario. Ce determina como? n F i i =1 %1 > 5 &

5onde? 0@ Gnversión o capital inicial. F i i =1 %1 > TGH & #omo se puede o*servar esta ecuación no se puede resolver directamente sino )ue se re)uiere de un an(lisis iterativo para o*tener el valor de la TGH. )ue para o*tener el valor del ;HG se le van adicionando gradualmente a la inversión inicial los $lu3os de ca3a anuales hasta )ue el resultado sea cero en ese momento se ha recuperado la inversión. Helación #osto @ Bene$icio %H#B& Ce determina como la relación entre el 9alor  ;resente eto de los #ostos %9;#& y el 9alor  9alor  ;resente eto de los Bene$icios %9;B&. 9;# H#B = 9;B En la determinación del 9;# hay )ue sumar al valor de los costos anuales descontados el valor  de la inversión inicial sin descontar. Hango de valores límites para )ue el proyecto sea económicamente via*le Técnica de Evaluación Hango adecuado 9;  9; I 0 TGH J TGH I 5

;HG a:os ;HG K n H#B H#B K 0 4.2 Balances de materia energía y e!ergía. 7a importancia del desarrollo de los sistemas térmicos )ue utilicen e$icamente los recursos energéticos como el petróleo la gasolina el gas natural y el car*ón ha co*rado gran importancia tanto por las raones de disminución de recursos al ser  los principales com*usti*les de $uentes no renova*les como so*re del impacto )ue se causan so*re el medio am*iente al utiliarlos. 7a e$icacia de su uso en un sistema especí$ico se determina con los dos principios $undamentales de la Termodin(mica. 7a energía )ue entra en un sistema con el com*usti*le electricidad $lu3os de materia y otros est( presente en los productos $inales )ue produce el sistema y por cada su*producto )ue genera dicho sistema ya )ue la energía no se destruye con$orme al primer principio de la Termodin(mica.  Aparece así la idea de calidad de la energía )ue puede de$inirse como la capacidad de originar una trans$ormación. #onsideremos por e3emplo la capacidad de producción de un cierto e$ecto %calentar un local comprimir un gas hacer progresar una reacción endotérmica ...& con una cantidad dada de energía. #on 100 L de energía calorí$ica disponi*le a 1000 M se puede producir un e$ecto menor )ue con 100 L de energía eléctrica. 7a e!ergía es un par(metro )ue mide la calidad de la energía. Este par(metro puede emplearse para analiar la e$iciencia energética de los procesos industriales. #on un an(lisis de e!ergía pueden compararse di$erentes alternativas para compro*ar cu(l tiene el mayor rendimiento energético. Cin em*argo de*e )uedar lo su$icientemente claro )ue dichos an(lisis no proporcionan soluciones por sí mismos. #on lo )ue podemos concluir )ue la e!ergía es el m(!imo tra*a3o 6til )ue podemos o*tener de un $lu3o de energía dado en cual)uiera de sus $ormas )ue sea almacenado o trans$eridoN pero tam*ién lo podemos ver como la mínima energía necesaria )ue se re)uiera para o*tener un producto $inal.

4." #alculo de la e$iciencia energética.%vapor agua gas nitrógeno aceite térmico aire etilenglicol&. OEC 7 8GC8 E7 APHH QUE 7A E
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)ue a$ectan la participación de distintas actividades en el producto nacional y la introducción de nuevos usos energéticos para los consumidores. El potencial de ahorro implica en primer término un menor consumo energético de*ido a la utiliación de una tecnología m(s e$iciente o a la modi$icación en la $orma de utiliación de un uso $inal estipulado. ;ero la disminución del consumo energético produce adem(s una menor demanda de potencia %instalaciones eléctricas& y tam*ién una disminución en las emisiones de dió!ido de car*ono %#2& a la atmós$era por menor utiliación de com*usti*les en la generación de electricidad. 7a puesta en marcha de un plan de e$iciencia energética puede tener como o*3etivos la reducción de cual)uiera de los ítems mencionados en $orma aislada o en cual)uiera de las com*inaciones posi*les. ;ara poder  proceder con el c(lculo se de*er( primeramente construir los dos escenarios alternativos como se desarrolla a continuación. El potencial de ahorro de energía \la di$erencia entre los dos escenarios\ depende entonces de la evolución $utura de éstos y permite conocer con apro!imación la magnitud de los ahorros así como el *ene$icio económico o renta*ilidad de la aplicación de las medidas. Ce descri*ir(n entonces las presunciones *(sicas so*re las cuales se construyen cada uno de los escenarios. E$iciencia congelada %E#& 7a suposición $undamental de este escenario es )ue el crecimiento de la demanda energética sólo responde al crecimiento de la demanda por servicios energéticos. Este incremento puede depender de distintos $actores tales como el aumento po*lacional cam*ios en la demanda del servicio etc. 7a intensidad energética de los usos $inales se mantiene constante en este escenario.
congelada. 4.' Ahorro de Energía en m()uinas térmicas. %#alderas tur*inas de vapor y de gas intercam*iadores de calor redes térmicas ductos compresores y motores de com*ustión interna y sistemas de re$rigeración.& En una planta es posi*le lograr ahorros en todo punto donde se la use. 7a e!periencia nos dice )ue en toda planta se puede ahorrar energía. 7os principales puntos donde se puede ahorrar energía son?  #alderas de vapor y aceite térmico.  Hedes de vapor y condensado.  Pornos.  Cecadores.  ;rocesos. E!isten mas de "0 $ormas de ahorrar energía en calderas las m(s importantes son? 1. Heducir el e!ceso de aire %hasta 20J ahorro& Esta es la $orma m(s e$ectiva de me3orar  la e$iciencia y ahorrar energía en calderas.  Es de $(cil implementación.  7os ahorros son inmediatos.  7as inversiones son muy *a3as o a veces nulas.  5e*e realiarse periódicamente. tras $ormas de ahorrar energía en calderas son? 2. Heducir la presión de vapor %^ 2J& ". Heducir la $ormación de depósitos %^ J& 4. Heducir la potencia del )uemador %^ 2J& '. Administrar la carga de las calderas %^ "J& +. Usar economiadores %^ 'J& -. #ontrol autom(tico de purgas %^ "J& . Heemplaar )uemadores @<< por modulantes %^ 2J&  Ahorro en redes de vapor  7as principales medidas para ahorrar energía son? 1. Heparar $ugas de vapor. 2. Heparar o cam*iar trampas de vapor. ". Aislar tu*erías de vapor y condensado. 4. Hecuperar condensados. '. Usar vapor a la menor presión posi*le.  Ahorro de energía en hornos? 1. Heducir el e!ceso de aire. 2. Eliminar in$iltraciones de aire.

". Heparar aislamientos. 4. Hecuperar calor para precalentamiento de aire o material. '. #ontrolar la presión interna. +. perar en $orma continua. En el caso de secadores las medidas son similares. 4.+ Ahorro de Energía para ,enerador de aceite térmico. Ce utilia en instalaciones industriales. Ce utilian cuando se necesitan temperaturas elevadas sin necesidad de alcanar presiones tam*ién elevadas. Cu elevada viscosidad hace )ue los costes de *om*eo sean mayores )ue con el agua. 4.- Ahorro de Energía para Torres de en$riamiento. 7as torres de en$riamiento regulan el proceso de en$riamiento mediante la evaporación controlada reduciendo así la cantidad de agua consumida. Esto se logra cuando a la gota )ue se pone en contacto con el aire se le evapora la película e!terior re)uiriendo para este proceso de a*sor*er calor el cual se toma de la propia gota en$ri(ndola consecuentemente. Es decir el en$riamiento se realia tanto por calor sensi*le %cam*io de temperatura& como por calor latente %cam*io de estado $ísico&. El o*3eto )ue se persigue en la torre es )ue la gota este el mayor tiempo posi*le en contacto con el aire lo cu(l se logra con la altura de la misma y adem(s interponiendo o*st(culos %el relleno& )ue la van deteniendo y al mismo tiempo la van $ragmentando $acilitando m(s el proceso evaporativo. En los nuevos sistemas los o*st(culos en lugar  de romper la gota hacen )ue se $orme una película muy delgada en donde se lleva a ca*o el mismo proceso. En términos generales podemos decir )ue la capacidad de en$riamiento de una torre es una com*inación de todas las varia*les involucradas en el dise:o y selección de la misma y nos indica la cantidad de agua )ue en$ría en condiciones de operación comparada con las condiciones de dise:o esto es entonces el e)uivalente de la e$iciencia térmica. 7a mayor parte de la in$ormación disponi*le para las torres de en$riamiento es de selección no de dise:o y el cliente no puede nunca determinar _a priori_ si una

torre est( *ien o mal dise:ada y si a esto se le agrega )ue en mayor o menor grado las torres siempre en$rían entendemos el por)ue la di$icultad para evaluar éstos e)uipos. 4. Ahorro de Energía en compresores de re$rigeración. 7a re$rigeración representa 40J @'0J del costo total con energía eléctrica en una cervecería. 7a e$iciencia de la re$rigeración es altamente dependiente de las temperaturas de evaporación y condensación 1 El incremento de 1`# en la temperatura de evaporación puede me3orar la e$iciencia en 2@"J. ;or e3emplo un chiller evaporando a > "`# es +J m(s E$iciente )ue uno evaporando a > 1`#. 4./ Ahorro de Energía para plantas de nitrógeno. El hidrógeno no se encuentra en la naturalea en su estado elemental sino )ue tiene )ue ser producido a partir de otras $uentes como pueden ser el agua y el gas natural y con la aportación de energía. Gdealmente la energía aportada sería igual a la energía contenida en el gas sintetiado. Cin em*argo la producción de hidrógeno a partir de cual)uier proceso

implica una trans$ormación de energía. ] desgraciadamente las trans$ormaciones de energía siempre tienen asociada pérdidas de energía. @ He$ormado de 9apor de ,as atural? por cada 8L de com*usti*le $ósil consumido por el sistema se producen 0.++8L de hidrógeno. @ Electrolisis > Energía Eólica? por cada 8L de com*usti*le $ósil consumido por el sistema se producen 1".28L de hidrógeno. En el caso del sistema Electrolisis > Energía Eólica se o*tiene veinte veces m(s de hidrógeno por cada unidad energética de com*usti*le $ósil consumido en el caso del He$ormado de 9apor de ,as atural. 4.10 ptimiación de sistemas productores de energía. 7as soluciones de optimiación de plantas y de e$iciencia energética permiten )ue las compa:ías eléctricas ma!imicen el rendimiento de sus centrales generadoras y logren importantes *ene$icios y ahorros en todo tipo de situaciones? respuesta din(mica carga *ase e integración de renova*les. 5e*ido a )ue las centrales térmicas tienen )ue hacer varios arran)ues y paradas al día los operadores necesitan conocer el tiempo )ue transcurre desde el comieno del proceso de arran)ue hasta )ue se produce la sincroniación con o*3eto de poder cumplir el programa de carga re)uerido. ecesitan tam*ién mantener tan *a3o como sea posi*le el coste de estos arran)ues )ue puede a$ectar  negativamente al presupuesto. En las centrales )ue operan en carga *(sica la $orma m(s r(pida y *arata de me3orar la producción y reducir los costes operativos es me3orando la e$iciencia energética. o sólo es )ue se genere m(s electricidad y una mayor $acturación sino )ue tam*ién se reduce el consumo de com*usti*le y las emisiones de gases de e$ecto invernadero. 4.11 Aplicación de técnicas de ahorro. El $actor humano la capacitación y concientiación&. Tradicionalmente la energía siempre ha sido considerada un costo una $actura )ue se de*e pagar y un gasto )ue se de*e controlar. o o*stante )uienes est(n preparados para el $uturo han madurado con una nueva perspectiva respecto a la energía y est(n cam*iando sus operaciones especialmente en el (rea de $a*ricación para aprovechar el valor total de la energía como materia prima un recurso )ue puede aplicarse para hacer crecer y sostener sus negocios en el $uturo. 7as compa:ías grandes y pe)ue:as por igual necesitan sa*er e!actamente dónde se est( utiliando esa valiosa energía hasta el punto de darle seguimiento como si $uera un ingrediente de sus recetas o un componente tangi*le en el ensam*la3e de un producto y captarlo como un ítem en la lista de materiales o mediante otro método de seguimiento similar por e3emplo ,iga Loules o BTU por 

tonelada de producto. Administrar esta in$ormación en tiempo real les permite gestionarla cuidadosamente a $in de )ue su negocio contin6e siendo renta*le.