INDICADORES ENERGÉTICOS

Blgo. José Carlos Chacaltana Mendoza

Universidad Nacional San Luis Gonzaga de IcaEscuela de Pos Grado

Maestría en Gestión de Energía y Medio AmbienteCurso: Modelos Energéticos

Dr. Ing. Esteban Castellanos

Es un sistema que busca optimizar los recursos energéticos en las distintas actividades económicas que utilizan energía, a través de la sectorización, monitoreo, determinación de estándar y fijación de metas, con el objeto de obtener importantes beneficios económicos para las empresas.

ANALISIS DE RESULTADOS DEL DIAGNOSTICO ENERGETICO

DIAGNOSTICO ENERGETICO (ESQUEMA OPERACIONAL)

SELECCIÓN DECENTROS DE

COSTOSENERGETICOS

INSTALACIONDE NUEVOS

MEDIDORES OADICIONALES

SELECCIONARENERGETICOS DE

MAYORESCONSUMOS Y

COSTOS

DEFINIRESTANDARES

DE CONSUMOSENERGÉTICOS

ESTABLCERMETAS DE

CONSUMOSENERGÉTICOS

REVISAR Y ACTUALIZAR CUANDOSEA NECESARIO (POR LO MENOS

UNA VEZ AL AÑO)

Monitoreo de Energéticos

El monitoreo de los consumos de los energéticos puede ser realizado con:

Medidores simples o sofisticadosMedidores fijos o portátilesPuede ser con recopilación de datos en forma manual o

automática.

El objeto es realizar la medición y contar con información confiable.

También es necesario registrar la información de la producción (por tipos, por batch, semana, etc)

Monitoreo y Control de la Energía – MCE

¿Qué es el MCE?

Es una técnica gerencial para el control de los consumos y costos de los energéticos que permite identificar potenciales de ahorro, implementar acciones y comprobar las mejoras.

El monitoreo y control de energéticos debe permitir obtener las máximas ventajas económica, mediante dos funciones principales :• El control “in situ” del uso de energía• El planeamiento del uso eficiente de la energía.

Su esquema de gestión se basa en indicadores que evalúan los niveles de eficiencia de los consumos energéticos desde la perspectiva de los Procesos Internos, la Innovación y Aprendizaje.

Los indicadores deben medir el logro de los objetivos identificados dentro de la Gestión Energética.

Ejemplo

Objetivos específicos (metas) Calidad en los procesos

• Mejorar los productos no conformes en un 20%• Reducir la máxima demanda en 10%• Reducir los consumos específicos en un 2%

Compromiso del personal• Mejorar la capacitación y aprendizaje del personal (20

horas/mes)• Implementar mejoras en la infraestructura

Perspectivas del MCE

Procesos: Mide la eficiencia de los procesos a través de los cuales se agrega valor

Innovación y aprendizaje de la organización: Mide la calidad del aporte del recurso humano en temas de innovación como habilitador de desempeño exitoso.

Eficiencia Energética: Mide los logros obtenidos en la reducción de los consumos de energía.

Ciclo del Monitoreo y Controlde la Energía

PRINCIPALES ELEMENTOS

• Medir y registrar los principales flujos de energía por CCE sobre un período especifico de tiempo .• Procesamiento de la Información, relacionando el consumo de energía de cada CCE con una medida de salida para definir un estándar de consumo.• Análisis de la Información• Reporte de las variaciones en el consumo del CCE.• Acciones correctivas y mejoras• Fijar metas (target) para reducir el consumo.

CENTRO DE COSTOS DE ENERGÍA CCE

Es un área de la planta donde el uso de la energía es controlado.

Un CCE generalmente corresponde a un centro de control de costos existente, y puede ser una línea de producción, una casa de calderas, o un ítem específico de la planta.

CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN CCE

• El potencial de ahorros económicos justifica los costos de medidores a instalar.• El consumo de energía puede ser medido.• Es posible establecer la pertenencia de costos del CCE.• La producción variable es identificada.• Los costos del CCE puede integrarse a la estructura de reportes de la empresa.

MEDICION Y REGISTROS DE CONSUMOS

Fuentes para obtener los consumos:

• Medición• Datos históricos• Cálculos y estimaciones• Aplicación mixta

MEDICION Y REGISTROS

OBTENCION DE DATOS

• Colección manual e ingreso manual de datos a la PC.• Colección manual usando data logger portátil con ingreso automático a la PC.• Monitoreo remoto, con adquisición automática de datos.

MEDICION Y REGISTROS

• AREAS Y EQUIPOS ENERGETICAMENTE IMPORTANTES• AREAS Y SERVICIOS AUXILIARES•SUPERVISION DE LAS MEDICIONES•RECOPILACION DE INFORMACION DE LOS INSTRUMENTOS DE PLANTA•VERIFICACION DE LA INSTALACION Y CONEXIONADO

MEDICIONES

REGISTRO DE LA EFICIENCIA ENERGETICA

REGISTRO DE LA EFICIENCIA DE LA ENERGIA

FRECUENCIA DE MEDICION YREGISTOS

FRECUENCIA DE LA COLECCIÓN:• Mensual• Semanal• Diario.

PROCESAMIENTO Y ANALISIS

• INGRESO DE DATOS• ANÁLISIS DE DATOS

Tipos de Análisis- Rutinario- Investigación

Técnicas de Análisis- Análisis de regresión lineal- Variaciones acumuladas

Instrumentación portátil y fija utilizada en monitoreos

Indicadores Energéticos

Se considera, entre otros conceptos, como ratio técnico-económico, que se utilizan a niveles de usos finales y otros.

Es la relación de un consumo de energía (kWh, gal, etc.) con un indicador de actividad medido en términos físicos (t, lt, etc.), a este término también se le denomina ¨Consumos Específicos¨

Estos indicadores energéticos representan factores de ¨normalización¨, que posibilitan la comparaciones intersectoriales e internacionales

El cálculo de estos parámetros que indican la intensidad de los consumos de energía por unidad de referencia, estos pueden ser:Se utilizan para determinar el nivel de eficiencia energética de consumos y su control permanente y efectuar un Benchmarking Energético

Indicador por producción = kWh / ProductoIndicador por empleado = kWh / Empl.-mesIndicador por empleado = kWh / Empl.-mesIndicador por área const. = kWh / m2 - mes

UNIDADES DE INDICADORESDE EFICIENCIA ENERGÉTICA

Posibilidades de formar Indicadores de Eficiencia Energética:

m² / kWh

pieza / kWh

Kg / kWh

Kg / galones de petróleo

Toneladas / US $ de energía

m3 / Tep, etc.

BENCHMARKING ENERGETICO Mediante esta técnica se compara los consumos específicos con:• Otras empresas, • Con series históricas propias, • Con estándares tecnológicos. Establecen los datos de partida de las mejoras en Programas de ahorro de Energía. Muestra la información para el seguimiento y control de la implementación de mejoras.

Mediante la comparación se determina las Ineficiencias en las instalaciones y equipos, las cuales son evaluadas para proponer mejoras.

La comparación se hace a través de números característicos energéticos denominados INDICADORES DE EFICIENCIA ENERGÉTICA.

A partir de estos resultados se fijan nuevos estándares de consumo por área y de manera global.

METAS DEL BENCHMARKINGENERGÉTICO•Establecer INDICADORES ENERGÉTICOS•Ampliar conocimientos sobre la eficiencia de la empresa.•Ampliar conocimientos sobre soluciones posibles para optimización energética.•Reducir barreras para cambios y desarrollo dentro de la empresa.•Mejorar la competitividad de la empresa.•Lograr el nivel del mejor conocido.

EJEMPLOConsumo de electricidad por toneladas de producto producido.

El gráfico anterior muestra el consumo específico de energía eléctrica mensual por tonelada de harina producida en una planta de harina prime.

En el gráfico se observa que el promedio de consumo mensual de la competencia es inferior al de la empresa analizada, lo cual es un indicativo de que se pueden obtener nuevas metas.

Energía Eléctrica Producción C.E

kWh Tn kWh/tn

Sep-00 1 640 144,88 1 416,32 1 158,04

Oct-00 1 262 935,71 931,36 1 356,01

Nov-00 1 005 755,18 724,13 1 388,92

Dic-00 649 110,77 395,67 1 640,54

Ene-01 1 111 458,74 910,48 1 220,74

Feb-01 1 296 774,90 952,93 1 360,83

Mar-01 1 405 058,45 1 087,27 1 292,28

Abr-01 1 321 212,59 1 196,77 1 103,98

May-01 1 338 937,70 1 246,18 1 074,44

Jun-01 1 611 733,20 1 278,34 1 260,80

Jul-01 1 282 256,73 1 307,67 980,57

Ago-01 1 203 249,48 1 021,29 1 178,16

Sep-01 1 125 186,10 1 108,22 1 015,31

Oct.-01 1 447 546,25 1 294,67 1 118,08

Promedio 1 224,91 Maximo 1 640,54 Mínimo 980,57Promedio (1/) 1 127,95(1/): Promedio del período marzo - octubre del 2001

Mes

CONSUMOS ESPECIFICOS (CE)

TENDENCIA: CONSUMO DE EE vs PRODUCION

y = 832,24x + 380350

R2 = 0,808

0

200 000

400 000

600 000

800 000

1 000 000

1 200 000

1 400 000

1 600 000

1 800 000

0 150 300 450 600 750 900 1050 1200 1350 1500

Producción (Tn)

Ene

rgía

Elé

ctri

ca (

kW

h)

EVOLUCION DE LOS CONSUMOS ESPECIFICOS GLOBALES

0,0

200,0

400,0

600,0

800,0

1000,0

1200,0

1400,0

1600,0

1800,0

Meses

Co

nsu

mo

Esp

eci

fico

(k

Wh

/Tn

)

Indicador Energético o Consumo Específico (CE) Global

EMPRESA

Agua Agentes

ProductoMateriaPrima

Energía Trabajo Humano

CEE = Energía consumida dentro de la frontera Producción útil final

Potencial de Ahorro

18.5

15.9

10.9

7.6

1.3 1.10

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Electricidad (kWh/hl) Agua (Hl/hl) Combustible (gal/hl)

1995 1997

EMPRESA CERVECERA

1995 1997 UnidadesElectricidad 18.46 15.93 KWh/hlAgua 10.88 7.55 Hl/hlCombustible 1.32 1.06 Gl/hl

Consumos Específicos

Potencial de Ahorro en Textiles

38

39

40

41

42

43

44

45

46

A B C

40.6

40.6 40.6

45.61

44.5

42.41

MJ/kg

EMPRESAS TEXTILES

INDICADORES ENERGETICOS

Secuencia de Implementación

1. Conformación del Comité de Energía2. Efectuar un diagnóstico energético 3. Identificación de los Centros de Costos4. Monitoreo de los energéticos en condiciones actuales 5. Determinación de estándares y metas (1ra fase)6. Formulación y aplicación de acciones 7. Monitoreo permanente (con instalación de equipos de medición)

incluyendo cambios tecnológicos (2da fase)

Configuración de una Planta para el Monitoreo de Energéticos

Empresa

Planta

Centro Costo

Centro Costo

Medidor

Medidor

Planta

Producción

Energía eléctrica

Combustible

Producto 1...

Desde el punto de vista del monitoreo de energéticos la fabrica es representada bajo una estructura jerárquica que en términos de software se conoce como TreeView.

Estudios de Indicadores Energéticos - Perú

ESTUDIO DE INDICADORES EN EL SECTOR MINERO

OBJETIVODeterminar indicadores energéticos enempresas de la mediana y gran minería.

CONSUMO ESPECÍFICO DE ENERGÍA

METODOLOGIA PARA EL CALCULODE INDICADORES ENERGÉTICOS• Análisis productivo energéticoEl análisis energético de los procesos se ha desarrollado en varios niveles para determinar:

• Indicadores energéticos globales.• Indicadores energéticos por áreas.• Indicadores energéticos por secciones

Se elaboró, el diagrama de bloques donde indicamos los energéticos (energía eléctrica y combustibles) que emplean en cada área/sección; así como el flujo del mineral en las partes del proceso hasta la obtención del concentrado final.

FLUJO DE ENERGÍA EN EL PROCESOPRODUCTIVO

MEDICIONES PARA PRECISAR LOSFLUJOS ENERGETICOS• Definición de los puntos de medición y posibles dificultades• Mediciones de los consumos de energéticos• Recopilación de la información de producción estadística y la simultanea a las mediciones.• Recopilación de información complementaria requerida para el estudio (procesos, estadísticas de consumos, tecnología de equipos).

CARACTERISITICAS DE LAS EMPRESAS MINERAS EVALUADAS

ESTRUCTURA DEL CONSUMODE ENERGÍA ELÉCTRICA POR AREAS

INDICADORES GLOBALES POR UNIDAD MINERA

INDICADORES POR AREAS

MEJORAS IDENTIFICADAS• Control automático de la máxima demanda para reducir gastos por potencia.

• Sectorizar el encendido de lámparas de acuerdo a necesidad de iluminación.

• Mantenimiento permanente de planchas traslúcidas existentes en techos y paredes para aprovechar al máximo incidencia de luz natural.

• Evaluación de pérdidas en la red de aire comprimido.

• Planificar operación de sección chancado en horas fuera de punta.

• Sustituir el uso de los calentadores y termas eléctricas por sistemas que utilicen briquetas de carbón y energía solar.

• Establecer una base de datos de motores para coordinar operación de acuerdo a su tamaño y requerimientos de carga.

• Evaluar el cambio progresivo de motores por equipos de alta eficiencia.

MONITOREO Y FIJACIÓN DE METAS

INDICADORES ENERGETICOS EN CENTROS EDUCATIVOS

Parámetros que indican la intensidad de los consumos de energía por unidad de referencia, estos fueron:

• Indicador por alumno = kWh / Alumno

• Indicador por área = kWh / m2

INDICADORES ENERGETICOSOBTENIDOS

PROYECCION PRELIMINAR DEAHORROS EN LIMA METROPOLITANAMuestra

No. de Colegios = 12Alumnos de la muestra evaluada = 32 435Indicador prom. de consumo de la muestra = 2.26 kWh/alumnoPorcentaje de ahorros promedio de la muestra = 25.28 %

Universo

Total de Alumnos en Lima Metropolitana = 1 249 574Cons. proyectado del total de alumnos de Lima = 33 888 447 kWh/añoAhorros proyectados del total de consumos = 8 566 999 kWh/añoDemanda Media Ahorrada = 1.8 MW

INDICADORES ENERGETICOS EN INSTITUCION PUBLICA

Indicadores establecidos:

• Indicador por Empleado = kWh / Empleado-mes

• Indicador por área const.= kWh / m2 – mes

Indicadores Energéticos globales:

MEJORAS IDENTIFICADAS

• Mejoras en el sistema de iluminación.

• Mejora por Compensación Reactiva.

• Mejoras en motores eléctricos.

• Mejoras en equipos de sauna.

• Mejoras en términos de contratación de energía.

• Mejoras operativas y campaña de sensibilización.

Recomendaciones

• Realizar estudios técnico-económicos que permitan identificar y cuantificar inversiones de corto, mediano y largo plazo, para incrementar la eficiencia energética y reducir costos de operación.

• Introducir sistemas avanzados que controlan y administran el uso de la energía.

• Crear organismos internos de gestión energética (comité de energía).

• Reemplazar productos estándar por productos de alta eficiencia.

• Promover cambios de hábitos en el uso de la energía.

• Capacitar al personal en temas relacionados al ahorro de energía.

• Implementar incentivos y premios para el personal.

Energía solar térmica y eficiencia energética

Indicadores Energéticos

Potencial

¿Por qué la energía solar térmica?  • Dependiendo del uso es una tecnología de relativo bajo costo y alto rendimiento • Uso de una fuente energética sin valor de mercado autóctona y renovable. • Posibilidad de desarrollo de una industria nacional. • Para calentamiento de agua es una tecnología probada y en primeras fases de I+D 

Barreras de la Eficiencia Energética 

• Falta de información• Cultura adversa• Mercado reducido• Falta capacidad técnica• Falta de incentivos• Falta de financiamiento

GRACIAS