- Introducción
- Programación de los recursos y el tiempo
- Recopilar datos y recorrido por la planta
- Toma de mediciones en campo
- Analizar los datos
- Elaboración de la cartera de proyectos
- Elaborar el informe de la auditoría energética
- Anexos
Introducción
La Auditoría Energética (AE) es la herramienta del proceso de gestión de la eficiencia energética, mediante la cual es posible evaluar el desempeño de los equipos y sistemas consumidores de energía en una instalación consumidora de energía. Es una actividad multidisciplinaria, que además de involucrar diversos campos de la ingeniería tales como la electricidad, mecánica, hidráulica, neumática, control e informática, involucra también aspectos ambientales, administrativos y de evaluación económica de proyectos.
Mediante la ejecución de una AE, se puede obtener información valiosa para el administrador de la energía, que le permitirá tomar las mejores decisiones para incrementar la eficiencia energética de los procesos, ya que ésta evalúa el desempeño de los equipos y sistemas consumidores de energía, mediante el análisis de sus parámetros de operación.
La presente metodología describe paso a paso las actividades a realizar para ejecutar una AE en una instalación del sector de servicios y presenta una serie de formatos de apoyo para realizar dichas actividades.
También presenta a manera de lista de verificación las principales áreas de oportunidad de ahorro de energía que se tienen en la industria, de manera tal que sirvan de guía para que al lector se le facilite el trabajo de ejecución de la auditoría energética.
OBJETIVO
El objetivo de la presente metodología, es el de poner en manos de los administradores de la energía en el sector industrial del país, una herramienta de fácil aplicación para la ejecución de auditorías energéticas en sus instalaciones, que les ayude a reducir sus consumos de energía eléctrica y térmica.
PASO No. 1.
Programación de los recursos y el tiempo
La primera actividad a realizar es concentrar y revisar toda la información disponible de la planta, tal como:
??Nombre de la empresa.
??Rama industrial a la que pertenece y productos que elabora.
??Tamaño y edad de la planta.
??Localización de la planta.
??Estructura administrativa, anotando el nombre y cargo de los principales directivos y las personas
involucradas con el programa de ahorro de energía.
??Horarios típicos de operación.
??Líneas de producción y productos principales.
??Consumos anuales de los energéticos utilizados por la planta.
??Costos de los energéticos.
Nota: Como apoyo para la ejecución de esta actividad se deberán usar los formatos "A1.1" y "A1.2" que se presentan en el anexo de este documento.
PASO No. 2.
Recopilar datos y recorrido por la planta
El objetivo de este paso es el de reunir datos de todo aquello relacionado con el uso de la
energía de la planta, tales como: historial de producción y consumo de energéticos, información recopilada como resultado de una inspección visual a toda la planta, programas de mantenimiento y levantamiento de datos de equipos consumidores de energía.
Historial de consumo y producción Energía térmica
Obtener los datos del consumo de combustible de por lo menos los últimos 12 meses (usar el formato "B1"). La información a registrar es: El tipo de combustible utilizado, las unidades de registro (lts, m3, etc), el proveedor, capacidad de almacenamiento de la planta, inventario de unidades al inicio de mes, entregas realizadas durante el dicho mes, el costo unitario y total en el mes, así como el poder calorífico del combustible.
Energía eléctrica
Obtener los datos del consumo de electricidad (usar el formato "B2"). En este formato se concentra la información histórica de la factura eléctrica, señalando la tarifa contratada, la capacidad instalada (si aplica), el nombre de la compañía suministradora, los consumos y demandas mensuales durante los últimos 12 meses, así como el factor de potencia y el importe total del servicio.
Producción
Obtener el historial de producción de la planta durante los períodos correspondientes a los obtenidos en los formatos Bl y B2, señalando el producto y la producción. (usar el formato "B3").
Inspección Visual
Esta actividad consiste en hacer un recorrido por las instalaciones, en el que se observe la operación de los principales procesos y equipos consumidores de energía.
Como parte de esta actividad se deberá elaborar un diagrama de flujo del proceso, en el que se muestren los principales equipos consumidores de energía térmica, y un diagrama eléctrico unifilar que contenga los principales equipos consumidores de energía eléctrica. Para realizar esta actividad, usar los formatos "B4" y "B5" que se presentan en el anexo.
Análisis de los programas de operación y mantenimiento
El objetivo de esta actividad es el de identificar problemas de operación y mantenimiento que puedan redundar en una baja eficiencia energética de los sistemas y equipos.
La actividad involucra lo siguiente:
??Revisar los programas de mantenimiento de las instalaciones. Averiguar sobre las fechas de su ejecución, su problemática a nivel técnico y organizacional. Registrar dicha información en el formato "B6".
??Analizar los procedimientos de operación de la planta, para establecer procedimientos de operación, que redunden en un ahorro de energía.
Registro de levantamiento de datos
En esta actividad se realizará el levantamiento de los datos de placa de todas las cargas eléctricas conectadas a los buses y de todas las cargas térmicas en la empresa.
A continuación se describen los formatos que se deben utilizar, así como la información que se debe recabar en cada uno de ellos:
Formato "C1".- Datos de placa de transformadores
??Identificación: Identificación del transformador.
??Tipo: Tipo.
??Marca: Marca del transformador.
??Capacidad: Capacidad nominal en kVA.
??Rel. de transf.: Voltaje del primario/Voltaje del secundario.
??Conexión: Tipo de conexión en el devanado primario, y el devanado secundario.
??Z%: Impedancia característica del transformador.
??Eficiencia: Eficiencia nominal del transformador %.
??Notas: Se anotarán comentarios y observaciones adicionales no cubiertos en los puntos anteriores, como la detección de falsos contactos, deterioro de aislamiento, etc.
Formato "C2".- Registro de levantamiento de Iluminación
??Área: Área o lugar correspondiente.
??Luminario: Tipo de luminario, altura de montaje y separación entre luminarios.
??Lámparas: Tipo, número y potencia (Watts).
??Operación: Número de horas de operación al año.
??Observaciones: Datos para indicar el tipo de tratamiento que se puede dar en la implantación de medidas.
Formato "C3".- Registro de levantamiento de motores
??Identificación: Identificación del motor.
??Tipo de: Levantamiento de las características del motor como son: corriente directa o alterna, vertical u horizontal, abierto o cerrado, acoplamiento y carga.
??Datos de placa: Los datos de placa del fabricante: marca, hp, voltaje, corriente, rpm, armazón, número de catálogo, factor de servicio y eficiencia.
??Operación: Información sobre el motor: horas al año de operación, número de rebobinados, técnica de rebobinado y antigüedad.
??Observaciones: Información adicional no contemplada en los rubros anteriores. (Ej. Velocidad, número de polos y si la carga es esencial, intermitente o de respaldo)
Formato "C4".- Registro de compresores de aire
??Identificación: Identificación del compresor.
??Datos de Placa: Los datos de placa del fabricante: voltaje, corriente, hp, rpm, marca y modelo.
??Operación: Información sobre el compresor: horas al año de operación, presión, temperatura y caudal.
??Observaciones: Información adicional no contemplada en los rubros anterior y de ayuda en la implementación de medidas de ahorro.
Formato "C5".- Registro de equipos de bombeo
??Identificación: Identificación del equipo de bombeo.
??Datos de placa; Los datos de placa del fabricante: marca, modelo, tipo, de la bomba: tamaño, número de serie, presión máxima, hp, gasto, carga y rpm.
??Datos de placa del Los datos de placa del fabricante: hp, voltaje, corriente y motor: rpm.
??Operación: Información sobre la bomba: horas al año de operación y aplicación.
Formato "C6".- Registro de extractores/ventiladores
??Identificación: Identificación de los extractores / ventiladores.
??Datos de placa del equipo: Los datos de placa del fabricante: voltaje, corriente, hp,los extractores / rpm, marca y modelo. ventiladores:
??Operación: Información sobre los ventiladores / extractores: horas al año de operación y caudal.
??Observaciones: Información adicional no contemplada en los rubros anteriores y de ayuda en la implementación de medidas de ahorro.
Formato "C7".- Registro de aire acondicionado
??Ubicación: Ubicación del equipo de aire acondicionado.
??Datos de placa del equipo de aire acondicionado :Los datos de placa del fabricante: tipo, marca, capacidad del equipo de aire dad, potencia, EER y refrigerante (tipo y cantidad).
??Operación: Información sobre los aires acondicionados: horas al año de operación.
??Observaciones: Información adicional no contemplada en los rubros anteriores y de ayuda en la implementación de medidas de ahorro.
??Características del Información relevante referente a la ganancia de calor en el edificio: edificio como son: orientación de las fachadas del edificio, materiales de techo y pared, utilización, volumen,
infiltraciones, etc.
Formato "C8".- Cámaras y/o sistemas de refrigeración
??Ubicación: Ubicación de la cámara y/o sistema de refrigeración.
??Datos de placa: Los datos de placa del refrigerante: tipo, marca, refrigerante (tipo y cantidad)
acondicionado:
??Características de la cámara y/o sistema de refrigeración: tipo de compresor y dimensiones del volumen a refrigerar (largo, ancho y profundidad).
??Operación: Información sobre las cámaras y/o sistemas de refrigeración: horas al año y temperatura de operación.
??Observaciones: Información adicional no contemplada en los rubros anteriores y de ayuda en la implementación de medidas de ahorro.
Formato "C9".- Registro de manejadoras
??Identificación: Identificación de las manejadoras.
??Datos de placa de la manejadora Los datos de placa del fabricante: voltaje, corriente, hp
: rpm, marca y modelo.
??Operación: Información sobre las manejadoras: horas al año de operación.
??Observaciones: Información adicional no contemplada en los rubros anteriores y de ayuda en la implementación de medidas de ahorro.
Formato "C10".- Registro de equipos de oficina
??Área: Área o lugar correspondiente.
??Equipo: Los diferentes tipos de equipos representativos (numerosos y de gran cantidad de horas de operación), los cuales pueden ser: computadoras, cafeteras, ventiladores, etc.
??Potencia: Potencia eléctrica del equipo en Watts.
??No. De equipos: Cantidad de equipos en el área.
??Operación: Información sobre los equipos de oficina: horas al año de operación.
??Observaciones: Información adicional no contemplada en los rubros anteriores y de ayuda en la implementación de medidas de ahorro.
Formato "D1".- Registro de calderas
??Características: Levantamiento de información de las calderas. Las características son las siguientes: identificación, tipo de combustible, presión de vapor, capacidad, carga promedio,
horas al año de operación, economizador, pre-calentador de agua, desareador, consumo de combustible por hora y fecha de última prueba de eficiencia.
??Observaciones: Información adicional no contemplada en los rubros anteriores y de ayuda en la implementación de medidas de ahorro.
Formato "D2".- Registro de trampas para vapor
??Datos: Levantamiento de información de las trampas para vapor. Los datos son los siguientes: área, localización o clave de la trampa, familia de trampa, tipo de trampa, tamaño, marca, modelo, diámetro de orificio, presión del sistema, temperatura en la trampa, valor máximo de medición, tipo de flujo,
operación anual, comentarios de operación y recomendación.
PASO No. 3.
En esta actividad se realizarán las mediciones de los parámetros de operación de los equipos, con la finalidad de determinar la eficiencia energética de cada uno de ellos, así como con la finalidad de obtener información que permita proponer mejoras.
3.1 Mediciones a equipos consumidores de energía eléctrica
Los formatos a utilizar y las mediciones a realizar como parte de esta actividad se describen a continuación:
Mediciones de iluminación (Formato E1)
??Localización: Localización de la luminaria.
??Luminaria: Tipo y cantidad de luminarias.
??Lámparas: Tipo, potencia eléctrica y número de lámparas por luminaria.
??Balastro: Tipo de balastro: electromagnético o electrónico.
??Operación: Información sobre la el manejo de los luminarias: horas al año de operación y tipo de control.
??Niveles de Los niveles de iluminación en luxes en: el lugar de iluminación: trabajo, el máximo y el mínimo.
??Reflectancia: La capacidad de las superficies de reflejar la luz: directa y reflejada.
??Observaciones: Información adicional no contemplada en los rubros anteriores y de ayuda en la implementación de medidas de ahorro.
Mediciones de motores (Formato E2)
??Identificación: Identificación del motor.
??Voltaje: Lectura de medición de voltaje de operación en las terminales del motor en volts.
??Corriente: Lectura de medición de corriente del motor en amperes.
??Potencia: Medición de potencia del motor en kilowatts.
??Factor de potencia: Medición de factor de potencia del motor en %.
??Observaciones: Información adicional no contemplada en los rubros anteriores y de ayuda en la implementación de medidas de ahorro.
Mediciones de fugas de aire (Formato E3)
??Características: Las características del funcionamiento del compresor para compensar las fugas de aire, éstas son las siguientes:
Cantidad de aire suministrado por el compresor, presiones de operación (máxima y mínima) y operación del compresor en horas/año.
??Mediciones: Las mediciones efectuadas durante la prueba de fugas de aire, estas son: el tiempo que el compresor está en funcionamiento, el tiempo comprendido entre paro y paro del compresor, la
potencia eléctrica demandada por el compresor y comentarios sobre la prueba.
??Ciclos: La repetición de las mediciones (entre más mediciones, valores promedio de tiempo más precisos).
Mediciones a equipos de bombeo (Formato E4)
??Características del Características del fluido a bombear, como son: fluido, fluido a bombear: temperatura de fluido, peso específico del fluido y observaciones.
??Diagrama esquemático: Representación gráfica del equipo de bombeo.
??Mediciones hidráulicas: Mediciones relacionadas con los cálculos hidráulicos como son: nivel del depósito de succión, longitud de tubería de succión, distancia de descarga del manómetro, altura del manómetro de descarga, así como también, diámetro de tubería, material de tubería, presión, gasto y velocidad tanto en la succión como en la descarga, por último anotar cualquier observación pertinente
que ayude en la evaluación del equipo de bombeo.
Mediciones de aire acondicionado (Formato E5)
??Datos de diseño del Los datos de placa del fabricante, marca, número de serie, equipo: modelaje, voltaje, cantidad de refrigerante, potencia, corriente, presión y EER.
??Datos del compresor: Los datos de placa del fabricante: tipo de compresor, marca, modelo, serie, desplazamiento volumétrico y tipo de refrigerante.
??Medidas: Mediciones encaminadas en la determinación de la eficiencia energética del equipo: velocidad del aire, área donde se mide la velocidad del aire, temperatura y humedad relativa tanto en
la entrada como en la salida del equipo, voltaje, corriente, potencia eléctrica y factor de potencia.
??Observaciones: Información adicional no contemplada en los rubros anteriores y de ayuda en la implementación de medidas de ahorro.
Mediciones a sistemas de agua helada (Formato E6)
??Identificación: Identificación del sistema de agua helada.
??Características: Características del sistema de agua helada, como son: marca, modelo, curva, diámetro del impulsor, carga, gasto y operación del equipo de bombeo del chiller.
??Mediciones: Mediciones al sistema de agua helada, como son: temperatura tanto de salida como de retorno del agua, potencia eléctrica y comentarios sobre la evaluación.
Mediciones al sistema de refrigeración (Formato E7)
??Identificación: Identificación del sistema de refrigeración.
??Características: Características del sistema de refrigeración, como son: tipo, marca, modelo, hp, desplazamiento volumétrico, tipo de refrigerante y operación.
??Mediciones: Mediciones al sistema de refrigeración, como son: presión tanto de succión como de descarga del compresor, potencia eléctrica y comentarios sobre la evaluación.
3.2 Mediciones a equipos consumidores de energía térmica
Los formatos a utilizar y las mediciones a realizar como parte de esta actividad se describen a continuación:
Mediciones para cálculo de rendimiento de calderas mediante el método directo (Formato F1)
??F: Flujo de Combustible (kg/h).
??(PCI)h: Poder Calorífico Inferior del Combustible Húmedo (kcal/kg).
??Wv: Flujo de Vapor (kg/h).
??ha: Entalpía de agua de alimentación (kcal/kg).
??hv: Entalpía de vapor (kcal/kg).
Cálculos:
?
??Q = F * (PCI)h Calor suministrado (kcal/h).
??E = Wv*(hv-ha)*100/Q Rendimiento (%)
Mediciones para cálculo de rendimiento de calderas mediante el método de pérdidas (Formato F2)
??GFH: Caudal de Gases Totales (kg gases/kg de combustible).
??CPg: Calor Específico Medio de los Gases (kcal/kg°C).
??tg: Temperatura de los Gases a la Salida (°C).
??tai: Temperatura del aire a la entrada (°C).
??(PCI)h: Poder Calorífico inferior Húmedo del Combustible (kcal/kg).
??(O2): Contenido de O2 en los gases (%).
??(CO): Concentración de CO en los gases (ppm).
??(CH): Concentración de CH en los gases (ppm).
??OP: Opacidad de los Gases (%).
??C: Capacidad de la Caldera.
??% C: Porcentaje al cual Trabaja la Caldera (%).
Cálculos:
?
??P1 = GFH*Cpg(tg-tai) Pérdidas por Calor Sensible en los Gases (%). 100/(PCI)h:
??P2 = (21/21- (O2))*((CO)/3100+(CH)/1 Pérdidas por inquemados (%). 000+OP/65)
??P3: Pérdidas por Radiación y Otros.
??P = P1 + P2 + P3 (%) Pérdidas totales.
??E = 100 – P (%) Rendimiento (%).
Mediciones para el control de purgas de caldera (Formato F3)}
??SDTp: Sólidos Disueltos en el Agua de la Purga (ppm).
??SDTa: Sólidos Disueltos en el Agua de Alimentación (ppm).
??Wv: Flujo de Vapor (Ton/hr).
??Ca: Costo del Agua Tratada ($/Ton).
??hl: Entalpía de Saturación del Líquido (kJ/kg).
??(? Eficiencia del Generador de Vapor (%).
??Pc: Poder Calorífico Superior del Combustible (Kcal/lt).
??Cc: Costo del Combustible ($/m3).
??Hop: Horas de Operación Anual (horas/año).
Cálculos:
?
??P = (SDTa/(SDTp- Razón de purga actual. SDTa))*Wv
??P" = (SDTa/(SDTp"- Razón de purga esperada. SDTa))*Wv
??AA = P – P" Ahorro de agua.
??VAA = AA*Hop Volumen anual de agua ahorrada.
??$AA = VAA*Ca Ahorro económico anual de agua.
??Qp = VAA*hl Calor que se deja de perder anualmente.
??Qc = Qp/_ Calor que se deja de utilizar en la caldera.
??AC = Qc/Pc Combustible que se ahorró.
??$AC = AC*Cc Ahorro económico anual de combustible.
??$A = $AA + $AC Ahorro económico total anual.
PASO No. 4.
Una vez que la información ha sido recopilada en los pasos anteriores de la AE, la información deberá ser capturada y ordenada para proceder a su análisis, con la finalidad de identificar las áreas de oportunidad de ahorro de energía que ofrezca la instalación.
Con la finalidad de identificar a los equipos y sistemas más intensivos en el consumo de energía, la primera actividad a realizar en esta etapa de la AE, es la realización de los balances de energía.
Por otra parte con la finalidad de asegurar que se están evaluando todas las medidas de ahorro posibles, es muy importante el contar con una lista de verificación de áreas de oportunidad de ahorro por tipo de aplicación.
4.1 Elaboración de balances de energía
Los balances de energía pueden ser presentados en forma tabular, o gráficamente en forma de diagrama de pastel, en el que cada rebanada represente el consumo de energía de cada sistema analizado, como se indica en la figura siguiente.
Es muy importante verificar que la suma de los consumos de energía de las rebanadas que conforman el pastel coincida con el consumo de energía promedio de la instalación de acuerdo a la facturación de la compañía suministradora.
4.2 Listas de medidas de ahorro de energía
En esta sección se presentan las listas de medidas de ahorro de energía más comunes por aplicación, las cuales servirán como listas de verificación. Es conveniente tomar en cuenta que estas listas de verificación son solamente una guía para el auditor.
PASO No. 5.
Elaboración de la cartera de proyectos
Una vez que las oportunidades de ahorro de energía han sido identificadas y analizadas, se deberá realizar una cartera de proyectos, donde para cada una de las medidas de ahorro propuestas se presente la siguiente información:
?
??Número descripción de la medida
??Resumen que contiene:
– Ahorro de Energía (kWh/año).
– Emisiones evitadas de gases de efecto invernadero (tCO2/año).
– Ahorro económico (USD/año).
– Inversiones necesarias (USD).
– Periodo de Recuperación de la Inversión (años).
??Descripción de la situación actual. Breve descripción de la situación actual que de pie a la medida propuesta.
??Descripción de las acciones concretas a realizar para la implementación de la medida. Describir brevemente las acciones para implantar la medida.
??Cálculo de los ahorros. Describir los ahorros que se pretenden obtener al implantar esta medida.
??Desglose de las inversiones (cotización). El desglosar las inversiones necesarias para implementar la medida de ahorro de energía.
??Evaluación económica. Dicha evaluación deberá contener al menos el cálculo del período de retorno de la inversión.
PASO No. 6
Elaborar el informe de la auditoría energética
El paso final es el de preparar un informe que contenga las observaciones y conclusiones de la auditoría energética, haciendo énfasis en las oportunidades de ahorro de energía, y el plan de acción para implantarlas, conteniendo las bases y los pasos seguidos en el análisis. Este informe también deberá de presentar todos los datos energéticos básicos de la planta en una forma consistente para que se puedan comparar con los parámetros energéticos de diferentes plantas.
El informe deberá contener al menos la siguiente información:
1. Resumen Ejecutivo
2. Descripción de la Planta
??Datos generales de la planta: localización, tamaño, edad.
??Tipos de líneas de producción; departamentos y productos principales
??Consumos energéticos anuales; incluyendo demanda eléctrica máxima
??Costos de combustibles y tarifas eléctricas aplicables.
3. Análisis de Consumos Energéticos
??Repartición de consumos y costos de energía
??Balance energético global de la planta
??Variaciones mensuales de consumo de energía y producción
??Análisis de indicadores energéticos.
4. Análisis de los diferentes sistemas
??Levantamiento
??Mediciones
??Medidas de ahorro
??Evaluación económica
??Conclusiones y recomendaciones
Autor:
MSc. Javier Fernández Rey
Especialista del Departamento de Energía
Centro de Inmunología Molecular
Ciudad Habana, Cuba