16.1 INTRODUCCIÓN

El concepto de ahorro de energía tomo fuerza luego de la crisis del petróleo, que comenzó en 1973. A partir de este hecho se creó la conciencia de que los recursos energéticos no se podían seguir desperdiciando ya que no son renovables, y se generó la conciencia de una producción limpia, implementando el control de las emisiones y disminuyendo los costos de producción, de esta forma se hace a las compañías más competitivas, para afrontar la dura tarea de ingresar y sostenerse en los mercados internacionales y en la globalización de la economía.

Por otra parte, el Consejo Mundial de Energía (WEC), establece que el término Eficiencia Energética se refiere a todos los cambios que resulten en una reducción de la cantidad de energía utilizada para producir una unidad de bien o servicio (por ejemplo, energía utilizada por unidad de PIB o valor agregado) o para alcanzar los requerimientos energéticos para un nivel de confort dado. La Eficiencia Energética se asocia a la eficiencia económica e incluye los cambios tecnológicos, económicos y de conducta.

16.2 GESTIÓN ENERGÉTICA

Por una parte, se sabe que para producir cualquier cosa es necesario gastar energía, pero por otro lado, también es claro que se debe hacer un uso eficiente y racional de la energía para conservar los recursos no renovables y para reducir el impacto ambiental generado por su uso. Los enfoques de gestión energética se pueden agrupar en dos visiones desde el punto de vista macro (políticas de estado y relaciones de estado). La primera supone que es el mercado el instrumento mediante el cual se logra la gestión óptima y la segunda que supone que es el estado como ente planificador el que garantiza la optimización del uso de los recursos energéticos (Ver figura a).

Desde el punto de vista micro (empresa) la gestión energética se traduce en un programa de optimización de energía, con el cual se definen estrategias y se toman acciones para conseguir el mínimo consumo de energía (Ver figura b), manteniendo los niveles de confort y buscando la máxima productividad.

Las principales deficiencias en la gestión generan importantes incrementos de los consumos y costos energéticos en una empresa. Ellas están relacionadas con los esfuerzos aislados, la falta de coordinación, planeación, conocimiento, procedimientos, evaluación, por la dilución de responsabilidades y por la carencia de herramientas de control.

16.2.1 SISTEMA DE GESTIÓN DEL RECURSO Y DEL USO DE LA ENERGÍA

El objetivo de la gestión de la energía es lograr la mayor reducción posible en los consumos energéticos, utilizando la tecnología disponible en la empresa e implementando las modificaciones necesarias para alcanzar la máxima eficiencia y la mayor rentabilidad. Lograr este objetivo de forma permanentemente requiere de la implementación de un sistema de gestión, cambios de hábitos y generación de una cultura energética.

La gestión del recurso y del uso de la energía, también denominada administración de la energía, la constituye un control continuo del consumo de energía, una planeación de la implementación de mejoras para el incremento de la eficiencia energética y algunos elementos básicos para dicha implementación (Ver figura), los cuales están ligados a las características de cada empresa. Un Sistema de Gestión Energética se compone de los siguientes elementos:

Manual de Gestión Energética.

Aquí se definen la política, objetivos y metas del sistema, se establecen los procedimientos de gestión, la estructura y las responsabilidades del personal encargado de llevar a cabo dichos procedimientos.

Planeación Energética.

Aquí se describe el proceso de planeación energética y sus herramientas.

Control de Procesos.

Aquí se explican con detalle los procedimientos que serán usados para el control de los consumos y de los costos energéticos en las áreas y equipos claves de la empresa.

Proyectos de Gestión Energética.

Aquí se formulan los proyectos rentables que serán ejecutados para lograr los objetivos del sistema de gestión.

Compra de energía.

Aquí van los procedimientos para la compra de recursos energéticos y evaluación de facturas.

Monitoreo y Control de consumos energéticos.

Aquí se definen los procedimientos para la medición, establecimiento y análisis de indicadores de consumo, de eficiencia y de gestión.

Acciones Correctivas/Preventivas.

Aquí están los procedimientos para la identificación e implementación de acciones para la mejora continua de la eficiencia energética y del mismo sistema de gestión.

Entrenamiento.

Comprende el programa de entrenamiento continuo del personal para la reducción de los consumos y costos energéticos, y para la generación de la cultura del ahorro energético.

Control de documentos.

Aquí se establecen los procedimientos para el control de la documentación del sistema de gestión.

Registro de energía.

Aquí se define la base de datos de energía que se requiere para el funcionamiento del sistema.

16.2.2 ACTIVIDADES DENTRO DE LA GESTIÓN ENERGÉTICA

Un sistema de gestión energética se basa en cuatro actividades básicas: Planear, hacer, verificar y actuar (Ver Figura). Se Planean las responsabilidades del sistema, su estructura y organización, los proyectos de mejora, los consumos energéticos, sus metas y los documentos de control. Se Realizan las actividades de contratación y facturación de energía, de monitoreo y control de los indicadores de eficiencia, los proyectos de mejora, las actividades de entrenamiento al personal, las acciones correctivas y preventivas y las actividades de mantenimiento predictivo energético. Se Verifica la facturación de la energía, el sistema de monitoreo, la efectividad de las acciones correctivas y preventivas, la calidad de la medición, los resultados de los proyectos de mejora y mediante auditoria interna, la efectividad del sistema de gestión. Se Actúa mediante las acciones correctivas y preventivas y las responsabilidades de los diferentes actores el sistema.

16.2.3 RESULTADOS ESPERADOS DE UN SISTEMA DE GESTIÓN ENERGÉTICA

Al implementar un sistema de gestión se buscan unos resultados muy concretos como son:

Identificar y evaluar potenciales para la reducción de los costos de energía, ya sea por mejoras en los procedimientos de operación y mantenimiento o por cambios tecnológicos.

Implementar proyectos que sean viables técnica y económicamente y que conduzcan a la reducción de costos energéticos.

Corregir errores en los procedimientos de operación y mantenimiento que incrementen los consumos de energía.

Evaluar el impacto de las acciones encaminadas a la reducción de costos, en los indicadores de eficiencia de la empresa.

Establecer una forma de medición de la eficiencia en el uso de la energía a nivel de las áreas y equipos de la empresa.

Motivar y capacitar al personal para cambiar los hábitos relacionados con el uso de la energía, procurando una utilización más eficiente.

Planear el consumo energético y su costo en función de las posibilidades reales de producción en cada área y equipo clave.

Establecer las herramientas de control, prevención y corrección requeridas para cumplir con las metas planeadas de reducción de costos y consumos.

Mejorar las estrategias de compra de energéticos y el control de la facturación de estos recursos.

Reducir y controlar el impacto ambiental del uso de la energía.

16.2.4 PASOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE GESTIÓN DENTRO DE UNA

INDUSTRIA

La implementación de un sistema de gestión energética en una industria (Ver figura a) generalmente involucra los siguientes pasos:

Auditoria y evaluación energética. Identificación y creación de centros de costos de la energía.

Desarrollo de procesos de monitoreo.

Definición de estándares de funcionamiento.

Desarrollo de procedimientos para el análisis de datos y reportes de funcionamiento.

Definición de objetivos para mejorar el funcionamiento.

Para la implementación, se requiere de un método y herramientas que permitan hacerlo efectivamente, en el menor tiempo posible y con bajos costos. Esto es necesario porque, para lograr realmente un cambio en los hábitos de la empresa, es necesario que en la etapa de implementación se muestren resultados no alcanzados por los métodos tradicionales.

Como primera etapa en la implementación de un programa para la administración de la energía, se recomienda hacer una auditoria energética y un reconocimiento del sitio. Con lo anterior se tiene información suficiente para definir la base técnica y la estructura organizacional del sistema de gestión.

Un procedimiento recomendado para realizar la auditoria es el que se ve en la figura b, cada una de sus etapas se explica a continuación:

Visita técnica.

Se realiza una observación macro para determinar la complejidad, el alcance del estudio y realizar la zonificación de la empresa.

Planeación del trabajo.

Se definen las actividades y se planea el cronograma de trabajo.

Recolección de información sobre consumos y producción.

Se realiza con el objetivo de construir gráficos de evolución histórica de los consumos globales de los recursos y consumos específicos de los mismos con respecto a la producción.

Trabajo de campo.

Se realiza la medición y/o recolección de datos de variables eléctricas, flujos, presiones, temperaturas, etc., en los diferentes equipos y sistemas energéticos de la empresa.

Realización de los balances energéticos.

Aplicación de los conceptos de termodinámica, mecánica de fluidos, transferencia de calor, electrotecnia y física para la realización de los balances energéticos en los diferentes sistemas.

Análisis de resultados.

Con base en el paso anterior se realiza un diagnóstico de la planta, se establecen los focos de pérdidas y se cuantifican los potenciales de ahorro de energía.

Discusión técnica de recomendaciones.

En esta etapa se discute la viabilidad de implementación de las recomendaciones, desde el punto de vista técnico y de calidad, con el personal de planta.

Evaluación de mejoras.

Se realiza una clara descripción de las recomendaciones para mejorar el desempeño y la eficiencia de los sistemas analizados. Se evalúa la facilidad de implementación de las mismas tanto técnica como económicamente y se establece su prioridad de realización según el periodo de retorno de la inversión.

Informe final.

El informe final comprende índices energéticos históricos, análisis de los diferentes equipos y sistemas que incluye datos, resultados y análisis de resultados, medidas para mejorar el desempeño energético, análisis financiero de las mejoras y conclusiones y recomendaciones generales.

En general con una auditoria se busca: obtener información sobre el consumo y los costos de energía en los años anteriores, estimar cuanta energía se usa para cada aplicación o proceso y que factores influencian dicho consumo, identificar oportunidades de ahorro de energía y las medidas que podrían ser tomadas para incrementar la eficiencia energética con su respectivo costo y estimación de ahorro. Siempre es aconsejable en una auditoria, contar con la visión de personas externas, ya que detectan situaciones que pueden pasar inadvertidas para las personas de la organización.

Al realizar un reconocimiento del sitio se busca determinar la forma de encajar la metodología dentro del sistema administrativo existente, y para esto, generalmente se debe evaluar la distribución de combustibles, energéticos y productos en la planta, examinar los procedimientos existentes de monitoreo y control de de la energía, identificar los centros de costos energéticos, decidir donde se requieren equipos de medición, y establecer la base organizacional para el sistema de administración y su costo para compararlo con los ahorros potenciales.

16.2.5 METODOLOGÍA DE ADMINISTRACIÓN ENERGÉTICA POR MONITOREO Y CONTROL POR OBJETIVOS

La técnica de monitoreo y control por objetivos es un proceso en el que se analizan los datos históricos para determinar el nivel de consumo energético y de recursos naturales promedio y el nivel “objetivo” contra el cual se van a comparar los niveles futuros de consumo (Ver figura a).

Por ejemplo, si se registran y analizan de manera permanente los indicadores energéticos de un gran consumidor de energía (equipo o sistema), se puede detectar cuando ocurre una disminución en su eficiencia y se puede tomar acciones correctivas a tiempo. Por otra parte, al revisar los datos

anuales de los consumos energéticos se puede cuantificar los ahorros o sobrecostos del periodo.

Monitoreo y control por objetivos es un técnica en la que se examina un proceso en periodos de días, semanas o meses y se compara con los con los niveles típicos de desempeño para identificar variaciones en las eficiencias y realizar las correcciones necesarias. En la técnica de monitoreo y control por objetivos deben definirse el intervalo y nivel de detalle del monitoreo (Ver figura b). Luego se determinan las variables que controlan los aspectos a observar y se definen los indicadores de desempeño.

16.2.5.1 COMO HACER MONITOREO Y CONTROL POR OBJETIVOS

Para establecer un programa de monitoreo y control por objetivos, lo primero que debe hacerse es la recolección de datos de consumos de energía eléctrica combustible y agua, y de producción total o parcial por zona de proceso, para lo cual la empresa deberá instalar los medidores que sean necesarios. Estos datos deben ser recolectados en intervalos de monitoreo que pueden ser elegidos por la empresa según dos reglas generales: semanal para detectar desperdicios y mensual para generar reportes, para luego analizarlos y compararlos

El método más utilizado de análisis y comparación es la técnica de análisis de regresión. Éste método define la energía usada como la suma de dos elementos: un consumo fijo o carga base, y uno que depende de la producción o carga variable. El paso inicial es el análisis de los datos históricos, utilizando una regresión lineal para determinar cual es la rata de consumo de energía estándar o promedio (Ver figura a).

Si se comparan el promedio con los datos históricos, se puede tener una primera comparación de los consumos en cada periodo y se tiene un indicativo del grado de control del proceso. Si hay una alta dispersión de los datos, esto es indicativo de un pobre control.

Luego se define un objetivo para el consumo energético en el proceso mediante una regresión de los puntos que mostraron un mejor rendimiento (Ver figura b), esta línea objetivo es alcanzable si se logra un rendimiento energético mejor que el promedio. Las regresiones del promedio y objetivo se deben actualizar cada periodo para analizar el desarrollo de los programas de gestión energética.

En el análisis de los resultados del programa de gestión energética se debe tener en cuenta que los cambios en las eficiencias pueden ser causados por variaciones en el clima (pueden cambiar el consumo para el acondicionamiento de aire y sistemas de refrigeración), cambios en los niveles de la producción (influyen en las eficiencias de los equipos), las mejoras, o por factores comerciales inevitables que obligan a que la planta sea operada a una capacidad diferente. También se debe tener cuidado al comparar los resultados con otras empresas o secciones de la planta cuando existen diferencias en el clima, el nivele de producción, los niveles de temperatura, y el grado de diversificación de productos.

16.2.5.2 CENTROS DE COSTOS DE LA ENERGÍA Y GRÁFICO CUSUM

Los Centros de Costos de Energía (EACs) se definen como las zonas de la empresa o del proceso que quieren monitorearse con el programa de gestión energética, incluso puede tomarse la planta completa como un EAC, esto depende de la importancia que tenga en términos de consumo energético. Los EACs pueden o no coincidir con los centros de costos contables, pero para poder escoger los EAC, estos deben tener la posibilidad de registrar sus consumos de energía y su producción.

Cuando se mantiene la eficiencia en un mismo nivel es preciso monitorear la sumatoria de estas y la variancia en varios períodos para establecer las tendencias en el consumo de energía en un

gráfico Cusum (Ver figura a). En los gráficos Cusum puede analizarse el comportamiento de los EACs, cuando se presenta una línea horizontal, esto indica que los consumos son iguales al promedio, una línea con tendencia a bajar muestra un mal comportamiento energético y una línea ascendente dice que los consumos han mejorado con respecto al promedio.

Las gráficas Cusum ilustran los ahorros acumulados que se han logrado durante el periodo. Alternativamente, la suma acumulada de la diferencia entre los valores medidos del consumo y el valor del objetivo pueden ser graficados para un numero de observaciones con su respectiva serie.

Del programa de gestión energética pueden resultar medidas que no involucran costos de capital como las mejoras en la motivación, en las prácticas de trabajo y los cuidados del espacio laboral. También se pueden obtener medidas que involucran un bajo costo de capital como la instalación de mejores sistemas de control o mejoras en el aislamiento de tubería de vapor o agua caliente; o medidas que requieren de una alta inversión de capital como la instalación de calderas más eficientes, equipos de recuperación de calor o nuevos procesos en la planta.

Las propuestas de ahorros de energía potenciales surgen desde las primeras etapas del programa de gestión (Ver figura b), las cuales incluyen la definición de los Centros de Costos de la Energía, etapa durante la cual, se identifican y evalúan los equipos que serán monitoreados, los equipos de medición requeridos y el sistema de monitoreo y de reportes que se van a implementar, aquí se pueden detectar las áreas donde hay desperdicios de energía por la revisión de los consumos de energía de la planta, además, de las debilidades existentes en la estructura de la administración de la energía.

16.3 INDICADORES ENERGÉTICOS

La gestión energética implica una medición regular de las variables del proceso como base para encontrar las eficiencias y los consumos, además permite contar con elementos técnicos para analizar las condiciones de operación actuales y calcular sus indicadores, definir metas de mejoramiento y revisar el comportamiento en el tiempo, plantear y evaluar posibles ahorros y mejoras, y estableciendo las prioridades de la empresa, tomar decisiones de control (Ver figura a). Los indicadores son muy valiosos para registrar, comentar y analizar periódicamente, y el análisis de sus comportamientos históricos es el que permite descubrir estas oportunidades de mejora.

Los indicadores son parámetros de medición que integran generalmente más de una variable básica que caracteriza un evento, a través de formulaciones matemáticas sencillas, permitiendo una fácil comprensión de las causas, comportamiento y resultados de una actividad.

Usualmente la Eficiencia Energética se evalúa a través de los llamados Indicadores de Eficiencia Energética que permiten medir “cuán bien” se utiliza la energía para producir una unidad de producto (APERC, 2000). Los Indicadores de Eficiencia Energética adoptan diferentes formas dependiendo de los objetivos buscados, de modo que existen indicadores económicos, tecno-económicos o indicadores de ahorro energético.

En relación con la profundidad del análisis y la interpretación de los resultados, mientras mayor sea el nivel de agregación de la información utilizada, por ejemplo a nivel macroeconómico, los indicadores pueden englobar diversos efectos. Por otro lado, a medida que el nivel de desagregación aumenta, la influencia de los cambios estructurales se reduce y, por lo tanto, es posible identificar las variables que afectan a la eficiencia energética y comprender de mejor manera la evolución en los consumos agregados de energía (Ver figura b).

Las características básicas que deben tener los indicadores son, que sean confiables, periódicos, desagregados, que cubran los parámetros básicos, de manera que faciliten la evaluación del sector y evalúen los resultados frente a objetivos y/o metas. Para garantizar esto, se debe tener una metodología para establecer los indicadores (Ver figura c).

16.3.1 TIPOS DE INDICADORES

Entre los Indicadores Energéticos, los más utilizados y de mayor importancia (Ver figura a) son: la Intensidad Energética, que relaciona el consumo de energía con una variable macroeconómica (por ejemplo: Gcal/PIB); el Consumo Energético Específico, que relaciona el consumo energético a un indicador de actividad medida en términos físicos (por ejemplo: Tcal/ton de acero); los Indicadores de Ahorro Energético, que permiten reflejar, en términos absolutos, magnitudes de energía ahorrada, y finalmente, los índices de eficiencias (Los valores de algunos indicadores de Colombia se ven en la figura b).

16.3.1.1 INTENSIDAD ENERGÉTICA

La Intensidad Energética (IE), se conoce como un índice económico (Ver figuras a y b), utilizado para evaluar la eficiencia energética a niveles agregados (por ejemplo al nivel del país o de un sector o subsector de la economía). La IE se define como la relación entre el consumo de energía y el valor de un indicador macroeconómico y puede expresarse en: Tcal/PIB, Tep/PIB del sector o GJ/VA de la rama, y se calcula así:

Donde:

IEt : Intensidad energética en el año t

CEt : Consumo de energía en el año t (en unidades energéticas, Tcal, TJ, Tpe.)

IMt : Indicador macroeconómico total. (Producto Interno Bruto, PIB, o Valor Agregado, VA; En unidades monetarias, millones de USD o EUROS)

También se conoce la Intensidad Energética como un Indicador a nivel desagregado Sub-sectorial. En este caso, la IE se define como la relación entre el consumo de energía y el valor de la producción y puede expresarse en: Tcal/Ton producto, Tep/Ton producto o GJ/VA, y se calcula así:

Donde:

IEt : Intensidad energética en el año t

CEt : Consumo de energía en el año t (en unidades energéticas, Tcal, TJ, Tpe.)

Pt : Producto total. (En Ton de producto o valor agregado)

Se debe tener en cuenta que la evolución de la IE depende de cambios ocurridos tanto en la actividad económica (valor agregado, población, área construida, toneladas-km transportadas), como en la estructura de la economía (estructura industrial, estructura modal del transporte, grado de saturación de los artefactos domésticos), y la intensidad energética (Ver figura c).

Aunque puedan presentar limitaciones, los indicadores agregados son usados para analizar históricamente (Ver figura d) los impactos y la eficacia de las políticas que buscan promover las tecnologías energéticamente eficientes y las prácticas de buen uso de la energía.

16.3.1.2 CONSUMO ESPECÍFICO

Los índices tecno-económicos, como el Consumo Específico, son utilizados para analizar niveles desagregados como por sub ramas o usos finales, y relacionan la energía consumida con niveles de dicha actividad expresados en unidades físicas (toneladas de acero, pasajeros-kilómetros, m2 de viviendas o edificios acondicionados).

El consumo específico de energía se define como la relación entre la energía consumida y el valor de la producción a obtener con dicha energía. Estos índices (Ver figura) permiten una comparación con respecto a índices internacionales para los mismos sectores industriales y pueden ser la base para el desarrollo de programas de optimización energética. Si el consumo específico de un proceso aumenta, esto quiere decir que la eficiencia del mismo esta disminuyendo, y viceversa

Sin embargo debe tenerse precaución al realizar comparaciones, porque se requiere tener presente que este indicador se asocia a procesos de producción más que a productos, por esto no es posible comparar la eficiencia energética relativa de la producción de una tonelada de acero producida a partir de chatarra de acero contra otra producida a partir de mineral de hierro.

16.3.1.3 OTROS INDICADORES

Los índices de eficiencias se definen como la relación entre la energía útil o realmente utilizada para la generación de un servicio o producto y la energía gastada en el proceso. Además de estos, se deben fijar otros indicadores generales (Ver figura) que muestren lo que representa la energía en cada actividad de la industria; como ejemplo a continuación se muestran algunos, los cuales serán de mayor o menor aplicación según el caso:

16.3.2 INDICADORES POR SECTORES ECONÓMICOS

Los indicadores por sectores económicos deben analizarse por separado, dependiendo del sector al cual pertenecen y según las características de la empresa, ya que los valores de estos indicadores pueden variar mucho dependiendo del tipo de proceso y la tecnología utilizada.

Sector alimentos y bebidas.

Se tienen reportes que indican consumos específicos para las empresas del sector cárnico de 350 kWh/ton en energía eléctrica, de 2.640 MJ/ton en energía térmica y de 20 m3/ton en agua. Por otra parte en la industria cervecera, el consumo específico de energía eléctrica se encuentra en un rango entre 9 y 11 kWh/hl y el de energía térmica de 50 a 60 kWh/hl.

Sector siderúrgico.

Los consumos específicos de energía se discriminan según el tipo de planta y la zona de producción (Ver figura a). Hay tres tipos de industrias, la industria integrada, la semi-integrada y la no-integrada. (Ver figura b y c).

Las industrias de aluminio, inician los procesos partir del tratamiento del aluminio importado y/o recuperación del metal usado (chatarra), es decir son industrias semi-integradas. Las industrias procesadoras de cobre, en forma similar a las de Aluminio, no son integradas, e inician las actividades de transformación utilizando como materia prima chatarra y cobre recuperado. La industria del níquel en Colombia es integrada y su producto final Ferro-níquel, se exporta en su totalidad. Por otra parte, los consumos específicos de energía eléctrica y térmica del sector metalmecánico son del orden de 1,6 MWh/ton y de 20 GJ/ton respectivamente.

Sector papeles e impresiones.

Los consumos específicos para plantas no integradas en la producción de cartón y papeles sanitarios son del orden de 2.600 y de 2.000 kcal/Kg en energía térmica y de 600 y 1.200 kWh/ton en energía eléctrica respectivamente. Por otra parte, las plantas integradas que

producen cartón tienen consumos específicos del orden de 3.600 kcal/kg para la energía térmica y de 600 kWh/ton para la energía eléctrica (Ver figura d).

El consumo especifico de energía de estas industrias debe compararse cuidadosamente con índices internacionales (Ver figura e) por la diferencia en las tecnologías empleadas y los volúmenes de producción. Los consumos específicos promedios para las empresas integradas son del orden de 0,9 MWh/ton (3,2 GJ/ton) y de 5.731,8 Mcal/ton (23,9 GJ/ton) para la energía eléctrica y térmica respectivamente y de 27,1 GJ/ton para la energía total (eléctrica más térmica). El consumo específico global es superior al reportado internacionalmente de 16,7 GJ/ton para empresas del mismo tipo. Para las empresas no integradas, los consumos específicos promedios son del orden de 0,9 MWh/ton (3,2 GJ/ton) para la energía eléctrica, 3.487,5 Mcal/ton (14,6 GJ/ton) para la energía térmica y de 17,8 GJ/ton para la energía total. El consumo específico global es ligeramente superior al reportado internacionalmente de 15,5 GJ/ton.

Sector cementero y cerámico.

Para el sector cementero los consumos específicos de energía eléctrica y térmica para el proceso de producción en vía seca y húmeda son del orden de 130 kWh/ton y 4 GJ/ton, y de 150 kWh/ton y 8 GJ/ton respectivamente (Ver figura f).

Consumo específico de electricidad (MJ/ton)

Empresas medianas y grandes

Rango Nacional

Rango Internacional

128 150 - 180

Fuente: UPME, 2001 [En línea]

En la industria del ladrillo, el indicador corresponde a la energía térmica utilizada en los hornos (proceso de cocción), por tonelada de producto y depende básicamente del tipo de horno (Ver figura g). El consumo específico nacional de energía térmica es similar y en algunos casos inferiores al reportado internacionalmente y los hornos más ineficientes energéticamente son los hornos tipo periódicos (que incluyen hornos tipo Llama dormida, tipo Colmena y tipo Pampa). Aunque el consumo específico de energía de los hornos periódicos se encuentra dentro del rango internacional, tales hornos no son recomendables desde el punto de vista energético, pues su consumo equivale a seis veces el consumo de un horno Túnel, que tiene el menor consumo específico.

Sector textil y confecciones.

En el sector textil, es necesario tener en cuenta variables como el tipo de productos: hilos, mallas o tejidos planos, puesto que dependiendo del producto se tienen diferentes consumos energéticos como consecuencia de las temperaturas, tiempos de procesamiento,

relaciones de baño, etc. Además en esto influye el tipo de equipos existentes para los diferentes procesos, ya que existen varios equipos que pueden realizar la misma operación pero entre ellos existen diferencias desde el punto de vista energético y de consumo de recursos (Ver figuras h y j).

En cuanto al tipo de empresa, también existen diferencias en los consumos específicos, los de las industrias integradas tienden a ser menores que los de las especializadas. En las primeras, normalmente se producen pocos tipos de productos y esto permite que los procesos de tejido y beneficio sean continuos y automatizados. Las industrias especializadas, tienden a procesar una gran cantidad de productos en una variedad de equipos que en su mayoría son discontinuos (Ver figura i).

El proceso de hilatura permite analogía con otros países, mientras que los de tejeduría, teñido y acabado difieren ampliamente.

Índices de procesos para Colombia y México (GJ/TM)

ProcesoColombia México

Hilatura 21,15 24,79

Tejeduría 15,49 7,29

Teñido y acabado 52,67 6,33

Fuente: UPME, 2002 [En línea]

16.3.3 EFICIENCIA EN SISTEMAS Y EQUIPOS MACROCONSUMIDORES

Los principales sistemas que componen una empresa son: El sistema eléctrico, el de vapor, el de refrigeración y el de aire comprimido; cada uno de estos, está conformado por un sistema de generación, uno de transmisión y una serie de equipos consumidores. Los diferentes sistemas de generación y equipos consumidores pueden presentar rendimientos y eficiencias diferentes dependiendo del tipo de combustible empleado, la forma de operación y el tipo de equipo en sí. De allí la importancia de conocer comportamientos promedio que permitan fijar patrones de operación y de evaluación de desempeño (Ver figura a).

Sistema eléctrico.

En este sistema generalmente se presentan desperdicios por excesos en la iluminación, ventiladores y bombas funcionando innecesariamente, control deficiente de equipos eléctricos o consumo para el calentamiento innecesario de algunos equipos. Si los desperdicios de energía eléctrica se detectan en el consumo general de la planta, estos problemas se corrigen fácilmente a través de un mantenimiento o un entrenamiento apropiado del personal (Ver figuras b, c y d).

Sistema de vapor. En un sistema de calderas debe tenerse en cuenta que puede haber desperdicio por baja eficiencia en la combustión, excesos de aire y mala planeación de horarios de operación, entre otros. Por otra parte, debe monitorearse el consumo de combustible contra la producción de vapor, con lo cual se determina la eficiencia térmica. Una eficiencia de combustión baja conduce a un incremento en las cargas base y variable, mientras que el aumento solo de la carga base puede ser causada por una fuga o por excesos de aire o por una mala planificación de los horarios de operación. Además, si se monitorea el agua de reposición contra la producción de vapor, se pueden identificar problemas con los excesos de aire o con fugas en otros puntos del sistema (Ver figuras e y f).

En los equipos consumidores de vapor hay varias causas de desperdicios como las fugas de vapor, las bajas eficiencias en el sistema de retorno de condensados y los desperdicios en el uso del vapor, entre otros. Al monitorear el agua de reposición contra la producción de vapor, se pueden encontrar cambios en la cantidad perdida de vapor o agua, lo que indica

que hay fugas de vapor, o bajas eficiencias en el sistema de retorno de condensados, o un uso excesivo de sistemas de inyección de vapor, o pérdidas por flasheo excesivo. Además puede compararse el consumo total de vapor contra la producción total, de esta manera se tiene un indicador de la eficiencia global del sistema de vapor, mientras que monitorear el consumo de cada equipo contra su producción correspondiente, nos da la eficiencia en el uso del vapor en el equipo.

Aire comprimido.

Se pueden identificar como causas de desperdicio las fugas de aire o el uso inadecuado de los compresores, como el uso de aire comprimido para limpieza o ventilación. Para detectar estos desperdicios se deben monitorear el consumo de energía eléctrica del compresor y el flujo del aire suministrado por el compresor para calcular la eficiencia del compresor, la eficiencia de la utilización del aire (producción total de aire vs. producción global de la planta) y la eficiencia global del sistema (consumo de energía eléctrica vs. producción global

de la planta).

Los sistemas de compresión de aire son analizados principalmente en función de la potencia específica expresada en kW/m3/min para cada tipo de unidad compresora. Este valor puede estar influenciado por diferentes razones como sobrecarga del motor por encima de las condiciones nominales, altas temperaturas en el aire de alimentación y mal mantenimiento en el sistema de filtración de aire.

Potencia específica por tipo de compresor (kW/m3/min.)

Tipo de compresorPotencia específica Potencia específica a

escala nacional

Alternativo grande 4,82 – 4,87 -

Alternativo pequeño 5,38 – 5,89 5,7

Tornillo mediano 6,02 8,7

Tornillo grande 5,89 -

Fuente: CHEJNE, 2001

Sistema de refrigeración – calefacción.

Los sistemas de generación de frío, a diferencia de los otros sistemas, evalúan sus niveles de eficiencia en función del COP, que es la relación entre el calor absorbido por el sistema de refrigeración y el trabajo eléctrico aportado a éste, y tradicionalmente presenta valores superiores a uno, siendo los valores ideales de COP en el rango entre 3 y 4 (Ver figuras g y

h).

Valor ejemplo de COP en sistemas de generación de frío

CondiciónCOP

Ideal 4,2

Real 2,5

Fuente: CHEJNE, 2001

En los sistemas de calefacción se pueden encontrar desperdicios energéticos causados por problemas con el sistema de control, sobrecalentamiento en tiempos frescos, fallas al apagar el sistema en el verano, entre otros. Las pérdidas pueden detectarse mediante un análisis del cambio de las forma de las gráficas de regresión con el tiempo y observando que meses presentan un mal comportamiento. Además, el coeficiente de correlación es ampliamente utilizado como un indicador de la eficiencia del sistema de control.