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SISTEMAS ELÉCTRICOS 1 – MOTORES ELÉCTRICOS – BOMBEOS 2 – EQUIPOS Y SISTEMAS DE PRODUCCIÓN DE FRÍO 3 – EQUIPOS DE OFIMÁTICA
1 – MOTORES ELÉCTRICOS – BOMBEOS
Más del 60% de la energía eléctrica consumida en industrias se destina al funcionamiento de motores eléctricos, (accionamiento de bombas, compresores, ventiladores). Los motores se clasifican según el tipo de corriente que los hace trabajar: De corriente continua (más usuales por sencillez) De corriente alterna Asíncronos o de inducción (más usuales por rendimiento) Síncronos
En general, los motores de inducción tienen menor peso y menor inercia (factor importante cuando se trabaja con cargas variables), los rendimientos son superiores y, en general, son más baratos. Por otra parte, los motores de corriente continua tradicionalmente han sido más fáciles de controlar. Sin embargo, los avances en la electrónica han facilitado el control de los motores de inducción actuales.
A) SUSTITUCIÓN DE MOTORES ANTIGUOS En motores viejos con muchas horas de funcionamiento pueden producirse disminuciones de su eficiencia. Por ello, es interesante realizar mediciones sobre estos motores para conocer su rendimiento actual. A la hora de instalar un motor nuevo se aconseja que sea de inducción puesto que éstos ofrecen un mayor rendimiento, las necesidades de mantenimiento son menores y los avances de la electrónica permiten controlarlos de forma eficiente.
(Gp:) EFF1: Motores de alta eficiencia EFF2: Motores de eficiencia mejorada. EFF3: Motores estándar. (Gp:) Clasificación (Gp:) Las ventajas de los motores eficientes son: (Gp:) Operan a temperaturas menores. Soportan mejor las variaciones de tensión y armónicos. Presentan factores de potencia sensiblemente mayores. Son más silenciosos. La mejor calidad de los materiales incrementa normalmente la vida útil del motor. (Gp:) A) SUSTITUCIÓN DE MOTORES ANTIGUOS
El ahorro económico que supone la adquisición de un motor de alta eficiencia energética es: Donde: hrs = tiempo de utilización anual (en horas) kW = potencia del motor (en kW) %Pot = fracción de plena carga a que trabaja el motor €/kWh = costo de la electricidad (en €/kWh) ?std = eficiencia de un motor estándar (EFF3) ?hem = eficiencia de un motor de alta eficiencia Ahorro anual = hrs x kW x %Pot x €/kWh x (1/?std – 1/?hem) A) SUSTITUCIÓN DE MOTORES ANTIGUOS
B) INSTALACIÓN DE DISPOSITIVOS DE ARRANQUE DE MOTORES Problema: La intensidad que demanda un motor cuando arranca directamente es elevada, especialmente cuando arranca a plena carga. Consecuencias: Problemas de tipo mecánico (desgastes) y eléctrico (sobreintensidades). Solución: Utilización de dispositivos capaces de controlar el proceso de arranque de forma que la intensidad siempre se mantenga en unos valores aceptables. El tiempo de arranque no debe ser muy largo. Se disminuye la energía demandada en el arranque, proporcional a la intensidad. Se prolonga la vida útil del motor.
B) INSTALACIÓN DE DISPOSITIVOS DE ARRANQUE DE MOTORES Medida recomendable si: nº de arranques alto ó potencia alta
C) INSTALACIÓN DE VARIADORES DE VELOCIDAD Existen equipos (bombas, ascensores, compresores, cintas transportadoras, ventiladores) que trabajan con cargas variables. En estos equipos, es interesante poder modificar la velocidad del motor para que siempre trabaje en condiciones óptimas, y no suministre un exceso de potencia (energía desaprovechada) La rentabilidad de un variador de frecuencia depende de: Potencia del motor Número de horas de funcionamiento Variabilidad de la carga
C) INSTALACIÓN DE VARIADORES DE VELOCIDAD
C) INSTALACIÓN DE VARIADORES DE VELOCIDAD Principales ventajas: Importante ahorro eléctrico, debido al menor consumo del motor y las menores necesidades de refrigeración en las salas que albergan los motores. Producción más flexible, gracias a la mayor facilidad de control del motor, que incluye aceleraciones y deceleraciones programables, frenados e incluso el control del proceso de arranque. Coste aprox: (V=380V) Motor 20 kW => 3.300€
COP = Q / W COP: Coeficiente de operación: Rendimiento del ciclo de frío. Q: Efecto frigorífico útil en el equipo evaporador. W: Potencia consumida por el ciclo de frío. COP aumenta (consumo eléctrico disminuye) si: Se reduce la temperatura de condensación. (Si esta temperatura disminuye 1ºC, se consigue un ahorro eléctrico del 2-4%) Se mejora el rendimiento de los elementos del sistema (compresor).
A) MEJORA DE LAS CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO DEL CONDENSADOR Los condensadores deben instalarse en lugares perfectamente aireados, con sombra y alejados de focos de calor. Instalación de los condensadores en fachadas norte: Reciben menor radiación solar directa -> La temperatura del aire es, en los momentos de mayor radiación, hasta 4º C menor que en las fachadas sur. Colocación de un elemento protector (celosías de lamas orientables en plástico) para evitar el calentamiento del condensador por exposición directa a los rayos solares -> La temperatura de condensación disminuye 1º C. -> Mayor capacidad de disipar calor.
A) MEJORA DE LAS CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO DEL CONDENSADOR
B) CONTROL DEL DESESCARCHE DE LOS EVAPORADORES Si se eliminan las capas de hielo adheridas a la superficie de intercambio del evaporador (escarcha): Se favorece la absorción de calor por parte del fluido refrigerante. Se consume menos energía. Control de los períodos de desescarche: Demasiados ciclos de desescarche -> se está introduciendo un calor adicional en la cámara. Pocos ciclos de desescarche -> el evaporador pierde capacidad de enfriamiento debido al aislamiento adicional que supone la capa de hielo existente.
C) CENTRALIZACIÓN Y CONTROL DE LOS GRUPOS COMPRESORES Sistema Descentralizado: cada cámara o expositor cuenta con su propio grupo compresor. Buen control de la carga de trabajo (cada cámara puede encenderse o apagarse en función de las necesidades). Las labores de mantenimiento de los equipos se multiplican Se obtienen peores rendimientos al tratarse de pequeños grupos compresores. Sistema Centralizado: Todos los compresores están en una misma sala, desde donde se transporta el fluido refrigerante a los puntos de consumo. Mayor eficiencia ya que los compresores son de mayor potencia y obtienen, por tanto, un mejor rendimiento.
D) CONTROL DE LA TEMPERATURA DE LAS INSTALACIONES CLIMATIZADAS Instalación de sistemas de control de la temperatura (termostatos) para no consumir más frío del necesario. Correcto diseño del sistema para evitar zonas demasiado frías o demasiado cálidas. Por cada grado que se trabaje por debajo de los 25º C (temperatura de confort en verano), se está consumiendo un 8% más de energía.
E) INSTALACIÓN DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE FRÍO Adecuado para instalaciones donde la demanda de frío se limita a unas horas concretas Instalación de un sistema de acumulación de hielo -> Se reduce la potencia frigorífica necesaria durante las horas de demanda (generalmente en horas punta). En las horas en las que la energía es más barata y no hay demanda de frío, se acumula frío que se consumirá cuando haya demanda (horas punta).
A) ORDENADORES Suspender o apagar el ordenador cuando no se está trabajando con él en períodos superiores a una hora => 1 c€/h = 50 €/año Configurar el modo "ahorro de energía" posibilita al ordenador pasar a estado de reposo o bajo consumo con el consiguiente ahorro => 60% Usar el salvapantallas "Black Screen" ahorra 7’5 W frente a cualquier otro salvapantallas con animación => 1 €/24 horas Usar fondos oscuros para el escritorio en vez de blancos => 25%
B) IMPRESORAS, FAXES Y FOTOCOPIADORAS Al comprar una fotocopiadora o impresora nueva, buscar que tenga un modo "ahorro de energía" y configurarlo desde el momento de la instalación Apagar impresora y fotocopiadora durante la noche y los fines de semana Usar el papel para fotocopiar o imprimir por las dos caras Al comprar fax nuevo, intentar que sea de los que usan papel normal en lugar de papel térmico; éste es más caro de fabricar y además, la información, se pierde con el paso del tiempo
2 – AHORRO DE ENERGÍA TÉRMICA Calderas, Hornos, Secaderos Redes de Tuberías
– CALDERAS
Grandes consumidoras de energía térmica. Se utilizan para cubrir necesidades térmicas del proceso productivo y para calefacción. Pueden ser de agua caliente (generalmente para calefacción), de vapor, de aceite térmico o de aire (en este caso se les suele llamar aerotermos). Presentan, importantes posibilidades de mejora adoptando medidas de ahorro sencillas con períodos de amortización bajos. Cálculo de ahorro energético de una caldera: Determinar el rendimiento de la caldera.
Rendimiento = (Energía introducida con el combustible – Pérdidas) Energía introducida con el combustible Pérdidas = Cantidades de energía asociada a los flujos térmicos no productivos (gases, caudales de purga y calor a través de las paredes).
Para evaluar el rendimiento es necesario disponer de:
Un analizador de gases de combustión que proporcione la concentración en gases de O2 o la de CO2, la de CO y la temperatura de los gases.
Se introduce durante 3-4 minutos en un orificio practicado en la chimenea. Coste: 600 – 1.200 €.
Un termómetro de superficie para medir la temperatura de las paredes de la caldera.
A) REGULACIÓN DE LA COMBUSTIÓN Si la cantidad de aire introducida en la caldera es insuficiente, una parte del combustible no se quema, con el consiguiente despilfarro energético y económico. Analizador de gases: Elevado valor de CO y un bajo valor de O2. Solución: Aumentar ligeramente la apertura de la compuerta de paso de aire del quemador, incrementando la cantidad de aire que circula por el mismo.
A) REGULACIÓN DE LA COMBUSTIÓN Si la cantidad de aire introducida en la caldera es excesiva, también se despilfarra energía. Se está utilizando una parte del calor de combustión para calentar aire innecesario desde la temperatura ambiente de entrada (15-30º C) hasta la de salida por chimenea (150-250º C), en lugar de utilizarse para el efecto útil (calentamiento del fluido térmico). Analizador de gases:Elevado valor de O2 y/o un bajo valor de CO2 . Solución: Disminuir la cantidad de aire que circula por el quemador.
A) REGULACIÓN DE LA COMBUSTIÓN
La mezcla aire-combustible no se está realizando de manera adecuada, debido a suciedad del inyector de combustible del quemador o desajuste/deterioro de los álabes directores de la corriente de aire. Analizador de gases: Elevado valor de O2 y elevado valor de CO. Solución: Desmontar el inyector, llevar a cabo una correcta limpieza (o sustituirlo si fuera necesario), y realizar una nueva regulación de la cantidad de aire de combustión.
A) REGULACIÓN DE LA COMBUSTIÓN
Los valores de O2 y CO adecuados dependen del tipo de combustible y de quemador utilizados e incluso del tamaño de la caldera. Para conocerlos, debe consultarse el manual de instrucciones del equipo o contactar con el fabricante. Regulación de la Combustión: Ahorro potencial = 5 % combustible
B) LIMPIEZA DE CALDERA
Una excesiva suciedad en el interior de la caldera impide el adecuado intercambio de calor entre los gases calientes y el fluido de trabajo (agua, aire, vapor, etc.) y puede causar que la temperatura de estos gases sea superior a la prevista por el fabricante. Analizador de gases: Elevada temperatura de gases. Solución: Limpieza del interior de la caldera. Limpieza de Caldera: Ahorro Potencial = Por cada 20º C de disminución de la temperatura de los gases, se reduce el consumo de combustible en un 1%.
C) REDUCCIÓN DE PÉRDIDAS DE CALOR POR LAS PAREDES
Termómetro de superficie: Temperaturas de las paredes excesivamente altas (calderas antiguas o con desperfectos en su aislamiento). Solución: Sustitución del aislamiento. Reducción de pérdidas de calor por las paredes: Ahorro Potencial = 1% de combustible.
D) RECUPERACIÓN DE CALOR DE LOS GASES DE ESCAPE
D) RECUPERACIÓN DE CALOR DE LOS GASES DE ESCAPE
Recuperación de calor de gases de escape: Ahorro Potencial = Por cada 20º C de reducción de temperatura de gases se obtiene un 1% de ahorro de combustible. Precaución: Punto de rocío ácido.
– REDES DE TUBERÍAS
Se destinan al transporte de fluidos desde su punto de producción (calderas, máquinas frigoríficas) hasta su punto de consumo. Están compuestas por las propias tuberías y los elementos necesarios para realizar el mencionado transporte (bombas, ventiladores, compresores, válvulas, depósitos).
A) AISLAMIENTO DE REDES DE TUBERÍAS Un correcto aislamiento de todos los componentes de estos sistemas (tuberías, válvulas, depósitos) supone una importante reducción de pérdidas energéticas, con una inversión realmente baja (la mayoría de las veces recuperable en menos de un año).