reporte gestion de energia
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Sistema de gestión de energía en el edificio de Ing. Industrial
LUIS ROBERTO ESQUER VALENZUELAID: 90629
Para lograr tener una revisión
cíclica y continuo mejoramiento
de una red eléctrica en un
edificio es necesario contar con
un sistema de gestión de energía
o en forma abreviada, SGE
(figura 1), el cual es un conjunto
de medidores inteligentes
capaces de darnos los datos
necesarios para la revisión
continua del sistema, estos se
conectan a la red de potencia
eléctrica y a la red de cómputo
de un edificio, a través de un
software para comunicación, a
fin de recolectar datos y generar
toda la información que es
necesaria para el administrador,
para realizar uno de los objetivos
principales de un SGE que es el
mejoramiento continuo de la
eficiencia energética de dicho
edificio.
Figura 1.- Sistema de gestión de energía.
Los puntos necesarios para
comenzar con el establecimiento
de un sistema de gestión de
energía, se encuentran
normalizados por la ISO 50001.
Este documento especifica los
requerimientos para establecer,
implementar, mantener y
mejorar un sistema de gestión de
energía, con el fin de realizar su
objetivo de mejorar la eficiencia
energética en un edificio.
Las organizaciones toman las
metas a las cuales desea llegar y
posteriormente diseña un plan
de acción para alcanzar las
expectativas para su
mejoramiento. Con este enfoque
estructurado, una organización
tiene más posibilidades de
observar beneficios financieros
tangibles ya que con un buena
planeación y un buen estudio y
análisis se llega a la conclusión
de si el plan es el adecuado para
el incremento de la eficiencia
energética y ahorro.
Para tener buenas bases en la
creación del sistema de gestión
de energía se basó en la
metodología implementada en el
estándar ISO 50001. Esta
metodología usada Plan-Do-
Check-Act con su significado en
español (Planificar-Hacer-
Verificar-Actuar), (PDCA) es el
modelo que se siguió para llegar
a los objetivos.
Este modelo de diseño inicia
estableciendo las necesidades de
información que el administrador
necesitara para que el sistema
creado sea capaz de
proporcionarlas.
Lo siguiente será la selección de
los distintos elementos con los
cuales cuenta un sistema de
gestión de energía, tomando en
cuenta varias opciones y llegar a
la decisión de cuál es el más
conveniente económicamente y
necesario, hablando de
medidores, por la información
que se puede obtener de estos.
El diseño del sistema de gestión
de energía para el edificio del
laboratorio de ingeniería
industrial del Instituto
Tecnológico de Sonora (ITSON)
refleja cómo se llegó a la lógica
para las distintas decisiones,
para esta ver ser más
específicos, se manejaron los
siguientes puntos para comenzar
la realización con la metodología
comentada anteriormente.
1 Identificación del
problema.
2 Recopilación de las
necesidades.
3 Búsqueda de soluciones.
4 Paso de la idea a los
diseños preliminares.
5 Evaluación y selección
óptima de los elementos
del sistema.
6 Preparación de informes,
planos y especificaciones.
7 Puesta en práctica del
diseño.
La información que deberá ser
proporcionada por el sistema a
crear es demanda y energía
instantánea y mensual en los
periodos base, intermedia y
punta, el factor de potencia y los
parámetros básicos de calidad de
la energía. El sistema debe
aceptar los costos por los
conceptos de facturación en la
tarifa horaria en media tensión
(H-M), imprimir el recibo de pago
a Comisión Federal de
Electricidad y tener puerto de
comunicación con la red.
Después se comenzó con la
revisión del tablero principal de
interruptores del edificio
industrial, de este punto se
tomaron las cargas que se
alimentan y se construyó un
diagrama unifilar para trabajar
sobre el mismo (Figura 2). Este
diagrama muestra las cargas en
cual línea y cuanto valor maneja,
así como el valor del
transformador que las alimenta.
Figura 2. – Diagrama unifilar actual del edificio de ingeniería industrial.
El siguiente paso será la
selección del medidor, para ello
se analizaran las distintas
características de algunos
medidores de la marca Power
Logic tales como: CM4250,
CM400T, CM3350, CM3250, PM870,
PM850 y PM710 cuyas
características se muestran en la
Figura 3.
Figura 3.- Características de los
medidores Power Logic.
De igual manera se analizaron los
medidores ION 8600, 7650, 7550,
7350, 7330, 7300 y 6200 de los
cuales sus características se
muestran en la Figura 4.
Figura 4.- Características de los
medidores ION.
Tomando como referencia la Figura 3
se selecciona el medidor CM3350
para el área de iluminación, aire
acondicionado, y sistemas ramales,
ya que este medidor es barato,
cuenta con entradas Ethernet y
actualización de Firmware, además
de que satisface nuestras
necesidades.
En la figura 5 se puede observar el
medidor CM3350 este medidor tiene
una entrada de alimentación de 120 /
240 VCA nominal, soporta una carga
máxima de 27 VA, trabaja a una
frecuencia de 60 Hz y tiene un
aislamiento de 2300 V, en un periodo
de 1 minuto.
Figura 5.- Medidor CM3350
También se hace la selección del
medidor ION 7350(Figura 6) para uso
general del edificio de Ingeniería
Industrial ya que este nos permite
monitorear el estado de la red a
distancia y en caso de fallas podemos
en cualquier momento ser notificados
vía e-mail o celular. Además es
posible determinar las condiciones de
alarma.
Sus características son: Cuenta con
entradas y salidas con 8 cada una
tanto analógica como digital, memoria
de eventos y datos de tendencias y
facturación, máximos y mínimos, una
resolución de la estampa de tiempo
de 0.001 segundos, mide voltaje,
corriente, frecuencia, factor de
potencia, demanda, potencia,
energía, Time Of Use (TOU), su
exactitud es de 0.5 según norma
ANSI, tiene puerto de
comunicaciones Ethernet, servidor
Web, email, modem, puerto infrarrojo,
puerto RS485, protocolos Modbus y
MV-90, programación personalizada
con funciones aritméticas y
actualizaciones de firmware.
Además, supervisa la calidad de la
energía no de acuerdo a la Norma
EN50160, ni mide flicker, ni captura
disturbios de alta velocidad, pero
mide armónicos, sags, swells y
calcula el número de 9s o de
confiabilidad del sistema, además
captura la forma de onda de la señal.
Figura 6.- ION 7350
Este edificio esta alimentado por una
subestación de 300KVA. La corriente
máxima en el secundario cuando el
transformador se encuentra a plena
carga es de:
Ismax= 300,000(1.73∗220)
=788.229 A
Por lo tanto, los transformadores de
corriente seleccionados tienen una
relación de transformación de 800/5
Amperes, 600 volt de aislamiento
eléctrico y 3 pulgadas de diámetro.
Se selecciona la tablilla de
conexiones de 10 terminales y se
utiliza para poner en corto circuito el
secundario de los transformadores de
corriente cuando se requiera
desconectar el medidor. Los fusibles
seleccionados de las terminales de
voltaje son de 2 amperes y el
diagrama trifilar se muestra en la
Figura 7.
Figura 7.- Diagrama trifilar de
conexiones
En la Figura 8 se observa el diagrama
unifilar del edificio, en el cual se
puede observar la colocación de los
medidores en puntos estratégicos y
ademas se muestra que los
medidores CM3350 están conectados
entre si por medio de un cable de
fibra óptica el cual manda la señal al
medidor ION 7350 para el monitoreo
de toda la carga del edificio.
Figura 8.-Sistema de gestión de
energía del edificio
Antes de que el ION 7350 pueda
comunicarse con una red de control
de la alimentación, deberá configurar
el medidor a través del panel frontal.
La configuración básica determina
cómo el ION 7350 interpreta el
sistema de alimentación al que está
conectado y cómo el medidor se
comunica con las redes o estaciones
de trabajo conectadas. Las
estaciones de trabajo no pueden
comunicarse con el ION 7350 hasta
que se haya completado esta
configuración.
Configurar la fecha, la hora, la
relación de transformación de los TCs
y el sistema trifásico, 4 hilos.
Parámetros de configuración de la
red, Este elemento del menú le
permite configurar el canal de
comunicación Ethernet 10Base-T (o
el opcional 10Base-FL). Aquí puede
configurar los siguientes parámetros:
Dirección IP del ION 73330, máscara
de subred si se aplican subredes a su
red y gateway en configuraciones de
redes múltiples
Por regla general, su Administrador
de la red le facilita la dirección IP
adecuada para el ION 7350. Los
parámetros de la máscara de
subredes y del Gateway sólo son
necesarios para las comunicaciones
entre redes Ethernet múltiples en las
que se utilizan subredes.
Utilice los cuatro botones de
Navegación (Navigation) para editar
los valores de los parámetros de red
de modo que coincidan con las
direcciones de su sistema. Para las
instrucciones sobre el modo de uso
de estos botones, consulte
“Funciones de los botones” en la
página 25.
Al configurar las direcciones de red,
el panel frontal descarta
automáticamente los ceros de la
izquierda innecesarios de cada grupo
de tres dígitos. Los ceros de la
izquierda ocultos aparecen (y
desaparecen) al desplazar el cursor
por la dirección de red.
89.123.40.056
En el ejemplo anterior, el cero
resaltado se descarta en el momento
que se modifica la posición del
cursor.
En la tabla 1 se muestran los
materiales a utilizar para la gestión de
calidad de energía en el edificio de
Ingeniería Industrial.
Tabla 1 Lista de material a utilizar.
Cantida
d
Equipo
1 ION 7350.
3 MC 3350.
1 Equipo de cómputo.
1 Juego de TC’s de 1000:5.
40 mts Fibra óptica mono modo.
(comunicación)
1 Fuente de alimentación de
127 volts.
Tomando los datos de la Tabla 1 se
hizo un presupuesto, en la Tabla 2 se
muestra el precio total y precio
unitario de los materiales a utilizar.
Tabla 2 Precio de equipo a instalar.
Cantidad Equipo Precio
unitario
Precio
final
1 ION 7550 $130000 $140000
3 CM3350 $5600 $16800
55m Fibra
óptica
$185/m $10175
1 Equipo de
computo$5500 $8500
Total de la inversión (pesos
mexicanos)
$175475
Se tiene una inversión de $ 175,675
En la tabla 3 se muestran los ahorros
mensuales estimados en los
parámetros de facturación, se
observa que el ahorro total es de
2,000 $/mensuales, por lo que el
periodo de recuperación de la
inversión es de:
PRI = Inversión/ ahorro mensual
PRI = $175475 /2,000$/mes
PRI = 88 meses
Tabla 3 Ahorros estimados
Concept
o
2013 2014 Ahorr
o
Ahorr
o $
DP (kW) 1,28
0
1.10
0
180
EP
(kwh)
1,50
0
1,20
0
300
fP 0.85 0.95
Conclusiones
Hoy en día, la importancia que se
le da al correcto y buen uso de la
energía eléctrica es muy
importante y sigue en
crecimiento, ya que un buen
equilibrio en la implementación
de esta energía ayuda a que las
empresas, instituciones o
cualquier lugar donde se pueda
implementar un SGE, tengan un
buen control para disminuir los
gastos que se tienen al utilizarla,
así como también, otro tema
muy importante en estos días, el
cuidado del medio ambiente ya
que las fuentes de suministro de
energía aún son contaminantes y
evitar el mal uso de la energía,
disminuye la contaminación para
el habitad.
El objetivo principal es mejorar el
desempeño energético y de
eficiencia energética de manera
continua, y adicionalmente
identificar oportunidades de
reducción de utilización
energética.
Este enfoque sistemático
ayudará a las organizaciones a
establecer sistemas y procesos,
así como a aprovechar su
potencial. Esto ayudando en
implementar, mantener y
mejorar un sistema de
administración de energía, cuyo
propósito es el de permitir a una
organización para alinearse con
un enfoque sistemático, y de
esta manera lograr el
mejoramiento continuo del
desempeño de energía,
incluyendo eficiencia energética,
seguridad energética, utilización
de energía y consumo. Estos
sistemas permiten a las
organizaciones reducir
continuamente sus costos
relacionados con energía, y la
emisión de gases de efecto
invernadero esto para contribuir
en la ayuda al medio ambiente.
Estos sistemas deben alertar a
los empleados y en particular al
nivel ejecutivo y gerencial acerca
de las posibles ganancias de
largo plazo en relación a su
consumo energético. La
organización puede descubrir
posibles ahorros y ventajas
competitivas. Incluso puede
tratarse de un fortalecimiento
importante para la imagen de la
compañía.
Lo más relevante que se tiene de
la realización del sistema de
gestión de energía es el análisis
y la búsqueda de los distintos
elementos que el SGE necesita
para su funcionamiento,
tomando en cuenta como punto
importante el ahorro de dinero
para la institución si el proyecto
se llevara cabo ya que se
analizaron los elementos de
mejor resultado pero también de
mejor precio.
Así como también la impaciente
búsqueda de identificar las
mejores oportunidades de ahorro
para la institución en base a lo
que tenga que ver con el
consumo de la energía eléctrica
para que esto no se vea reflejado
en la facturación de CFE y como
ya se sabe, tener un ahorro
monetario para la institución por
medio del buen uso de la energía
eléctrica y no verse perjudicado
al gasto innecesario de esta.
Como recomendaciones para los
siguientes sistemas a realizar se
puede tomar en cuenta que si el
proyecto en verdad esta
analizado de la manera correcta
y redactado correctamente en el
informe este se pudiera
presentar a las altas autoridades
de la institución para el análisis
correspondiente y lograr llevarlo
a cabo para su beneficio.
También se le podría dar
seguimiento al proyecto e irlo
mejorando, fomentando así la
participación de las personas que
allí laboran con el fin de que se
sientan identificados y
comprometidos con el trabajo,
para que con el paso del tiempo
se tenga una mayor perfección y
eficiencia de este, así como
también se podrá ir integrando
tecnologías más elevadas para
que la manipulación de la
información entregada por el
sistema sea más elevada. Como
por ejemplo llegar a obtener toda
la información arrojada por el
sistema directamente de
internet, desde una página web o
algo similar con la ayuda de la
programación y diseño de
páginas web por medio de
ingenieros en software o por
ingenieros electromecánicos con
el conocimiento necesarios para
llevar esto acabo.
Continuar con la búsqueda de
distintos proveedores para la
disposición de los elementos
utilizados en el SPE, para así
tener más variedad de opciones
y precios.