Manual de eficiencia energetica para medianas y pequeñas industrias (página 2)

1.2.3 Aire acondicionado Los sistemas termodinámicos para producir frío (ver figura abajo), son necesarios para la conservación de alimentos, medicamentos, acondicionamiento de ambientes y para el control de la temperatura de procesos exotérmicos.

El acondicionamiento del aire es el proceso de tratamiento necesario para mantener las condiciones ambientales de temperatura, humedad relativa, movimiento y limpieza del aire de un lugar en los valores deseados para garantizar el confort o el grado de higiene requerido.

Tipos de sistemas de aire acondicionado Antes de adquirir un nuevo sistema de aire acondicionado, hay que asegurarse de que realmente se necesita. Los aires acondicionados son equipos bastante caros cuando se comparan con ventiladores y lo que es más importante, consumen grandes cantidades de electricidad. Los mejores sistemas actuales tienen un costo inicial mayor que el resto, pero pueden ser hasta el 50 % más eficientes, lo que significa que serán amortizados varias veces durante su tiempo de vida. A continuación se detallan las características de los principales sistemas de refrigeración comerciales: • Sistemas individuales de aire acondicionado: empleados para enfriar espacios puntuales o áreas específicas. Son más económicos que los equipos centralizados, pero tienen una eficiencia menor. • Equipos de aire acondicionado centralizados: los sistemas centralizados emplean conductos de ida y retorno distribuidos a lo largo de todo el edificio o empresa. La mayor parte de este tipo de equipos son sistemas tipo "split", donde el serpentín se encuentra en el interior, mientras que el condensador en el exterior. • Bomba de calor: una bomba de calor puede servir como calentador y como aire acondicionado. Estos sistemas pueden generar ahorros significativos de energía calentando o enfriando.

1.2.3.1 Uso correcto del aire acondicionado Un uso correcto del sistema de aire acondicionado es clave para aumentar su vida útil y reducir el consumo de energía. En el momento en que se encienda el sistema de climatización, todas las puertas y ventanas del recinto deben estar bien cerradas para evitar que se escape el aire frío. Hay que establecer un nivel de confort aceptable e instalar dispositivos de control (termostatos) para regular el sistema de aire acondicionado de acuerdo con los requerimientos de temperatura. Por cada grado por debajo de la temperatura de confort se está desperdiciando un 8 % más de energía. Los termostatos son dispositivos clave para minimizar los arranques del sistema. La puesta en marcha del equipo implica el arranque del compresor, que lleva asociado un consumo importante de energía. Además, la vida útil del equipo puede verse reducida significativamente.

1.2.3.2 Oportunidades de mejora en equipos de aire acondicionado

• A. Reemplazar Equipos de Aire Acondicionado

Una de las principales oportunidades de ahorro de energía que se aplican constantemente es la de reemplazar las unidades de aire acondicionado estándar por otras de alta eficiencia. Los aires acondicionados con mucho tiempo de operación o finalizada su vida útil, tienen un alto consumo de energía eléctrica por su baja eficiencia y/o mantenimiento deficiente. Para realizar una evaluación se toma en cuenta las horas de operación por día y por año de cada uno de los equipos, el tipo de refrigerante y el costo de la energía eléctrica. El compresor es el equipo de mayor consumo energético dentro del sistema y por tanto una reducción en el trabajo aplicado al mismo traerá un ahorro considerable para el sistema completo. Para lograr esto se pueden cambiar por compresores flexibles que permitan variación de la carga; disminuir la presión de descarga al disminuir la temperatura de condensación; aumentar la presión de succión al aumentar la temperatura de evaporación; mejorar el enfriamiento interno de los compresores, o cambiar el tipo de refrigerante. B. Reemplazar el refrigerante Actual por Refrigerante de Hidrocarburos El fluido utilizado para los intercambios de energía en los sistemas de refrigeración se denomina refrigerante. Por lo general el refrigerante absorbe calor mientras cambia de fase (de liquido a gas) en el evaporador a continuación se comprime, aumentando con esto su temperatura y presión, después pasa al condensador en donde transfiere su energía directamente a la atmósfera o a un medio que se pretende calentar. Un refrigerante es apropiado para determinadas aplicaciones. Si tiene ciertas propiedades termodinámicas, físicas y químicas y si satisface ciertos requisitos de seguridad. Una de las medidas de ahorro más rentables es la de reemplazar el refrigerante actual de los equipos de aire acondicionado por un refrigerante nuevo a base de hidrocarburos. Los refrigerantes HC están fabricados a base de compuestos naturales, no daña la capa de ozono, por ejemplo el refrigerante HC-22a está diseñado para sustituir al refrigerante R-22. Para el cambio de refrigerante no se requiere realizar ninguna sustitución de piezas en el equipo únicamente se realiza el reemplazo por el otro. Además de los beneficios económicos obtenidos este ocupa menos refrigerante para la carga. C. Equipos de Control para el Aire Acondicionado Para favorecer la eficiencia energética y para mantener un buen funcionamiento de estos sistemas, se busca automatizar en lo posible todas las instalaciones; debe revisarse con frecuencia la calibración de los elementos de regulación del sistema, mantener fuera del alcance del personal no autorizado los elementos de control, verificar el funcionamiento de los relojes programadores que apagan los ventiladores, entre otros. Los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (CVAA) se diseñan para soportar extremos de la demanda, aunque la mayor parte del tiempo trabajan a una fracción de su potencia máxima. Por lo tanto, un sistema de control debe mantener las condiciones ambientales interiores y el menor costo posible a lo largo del ciclo de vida. Actualmente existen sistemas de control con una flexibilidad para ajustar el funcionamiento adecuado del sistema CVAA. D. Acondicionamiento de áreas En los sistemas de acondicionamiento de aire las modificaciones más frecuentemente realizadas para mejorar el consumo de energía del sistema están centradas en la estructura física o local refrigerado y se refieren a modificaciones en las paredes, puertas y ventanas como el eliminar la incidencia directa de los rayos del sol o iluminación con excesivo aporte de calor, eliminación de puertas abiertas o abatibles, aislamiento adecuado y cambio en los colores de las estructuras y paredes. Sin embargo, también se pueden realizar otras modificaciones tales como el cambio a enfriamiento evaporativo, control de operación sólo cuando el enfriamiento sea necesario, controles de tiempo de operación, controles de ocupación y corte o suministro de aire exterior, entre otros. Al instalar una cortina de aire en la entrada del cuarto de refrigeración principal se logran reducir alrededor de un 7 % de las pérdidas energéticas, y por tanto de la carga térmica del sistema, con lo cual disminuye el flujo de refrigerante necesario y el consumo de energía en el compresor.

1.2.4 Aire comprimido Se pueden identificar oportunidades de ahorro de energía eléctrica en estos equipos de hasta un 25%. La parte principal de un sistema de aire comprimido es el compresor, después el aire es enfriado y secado y pasa a los tanques de almacenamiento encargados de ajustar la demanda excesiva, lo cual permite tener el suministro adecuado durante los períodos pico ya que el aire almacenado responde con mayor rapidez que la capacidad real del compresor.

1.2.4.1 Tipos de compresores Compresores de desplazamiento positivo Son unidades en las cuales sucesivos volúmenes de gas son encerrados en un espacio cerrado y elevados a una presión mayor. El flujo de aire va en la misma dirección que el elemento que lo comprime. Compresores Reciprocantes Los compresores reciprocantes o más bien conocidos como pistones, son máquinas de desplazamiento positivo en las cuales el elemento de compresión es un pistón que tiene un movimiento alternativo dentro del cilindro. Producen flujos menores que los dinámicos (centrífugos o axiales), pero la presión que pueden desarrollar es superior. Compresor de Una Etapa El costo inicial de este tipo de compresor es menor y trabajan a baja presión (< 10 kg/cm2), estos equipos son especialmente utilizados para servicios intermitentes aunque no es tan eficiente en su desempeño. El costo de operación es alto. Compresor Reciprocante Multietapas Este equipo ha sido construido más robusto para proveer una mayor eficiencia durante un servicio continuo en la empresa, también trabaja a presiones altas (> 10 kg/cm2). Su consumo de energía es mínimo durante condiciones de operación en vacío y requieren menos mantenimiento. Los ahorros energéticos que se obtienen al sustituir por estos equipos son de aproximadamente un 25 %. Compresores de tornillo Los compresores de tornillo son equipos en las que la compresión y el desplazamiento se efectúan por la acción de elementos rotativos. En los compresores de tornillo dos rotores intercalados de forma helicoidal comprimen y desplazan el gas. Compresores de etapas múltiples Estos reducen el consumo de energía, de forma que a una compresión de 7 kg/cm2 en dos etapas representa un ahorro de energía del 10 al 15 % respecto a una etapa. El ahorro de energía se lleva a cabo por el enfriamiento del aire entre las etapas, así se reduce el volumen del aire y por consiguiente el trabajo requerido para completar la compresión a la presión de trabajo deseada en la segunda etapa de compresión.

1.2.4.2 Rendimiento de instalaciones de aire comprimido El rendimiento de una instalación de aire comprimido depende de algunos factores como: • Buen funcionamiento de los equipos. • Cantidad de aire perdido por fugas y escapes. • Pérdidas excesivas de carga que afectan la potencia de las herramientas y equipos. • Selección y funcionamiento óptimo de los equipos consumidores de aire comprimido. • Transmisión de energía con un mínimo de pérdidas. • Disposición de tuberías para transportar el aire (diseño de red). El sistema neumático presenta los siguientes problemas: • Problemas de diseño de red. • Problemas de funcionamiento de herramientas y máquinas. • Problemas de mantenimiento. Recomendaciones para un buen funcionamiento del sistema: • Eliminar todas las fugas de aire que se presentan en la red de distribución. Las fugas pueden alcanzar hasta un 50 % en pérdidas de la capacidad instalada en instalaciones descuidadas. Con una inversión moderada deben limitarse a menos del 5 %. • Eliminar líneas de distribución que no sean necesarias. • Limpieza periódica de los filtros de aire. • No usar aire comprimido para ventilación o limpieza. • Poseer registros de consumo para corregir anormalidades. • Determinar la presión mínima requerida para la operación satisfactoria de todos los equipos y efectuar su control. • Dimensionar correctamente el tamaño de las líneas. • Apagar los compresores cuando no se requiera aire comprimido. • La temperatura del aire de aspiración no debe ser mayor a la recomendada por el fabricante. • Instalar separadores de condensado y drenajes en los extremos de los ramales con el fin de eliminar la necesidad de soplar las líneas para extraer el agua.

1.2.4.3 Oportunidades de ahorro Reducción de fugas de aire comprimido • Las fugas de aire comprimido son la mayor y más importante fuente de desperdicio de energía en la mayoría de estos sistemas. El volumen de pérdidas aumenta con la presión y las horas de operación del sistema. Y las pérdidas de aire aumentan directamente proporcional al cuadrado del diámetro del agujero. • Un método para obtener el costo que representan las fugas es, cronometrar el ciclaje de servicio del compresor necesario para mantener la presión en el sistema, con todo el equipo alimentador previamente desconectado en su totalidad. • La lubricación correcta y el mantenimiento apropiado de las transmisiones, la limpieza y el reemplazo oportuno de los filtros de aire de succión son parte del mantenimiento que pueden originar ahorros. Reducción de la presión del sistema • El ajuste de presión debe hacerse un poco más alto que el correspondiente a las demandas del equipo, para compensar las caídas de presión que hubiere en las líneas de distribución. • Las pérdidas por fricción en el sistema pueden reducirse, colocando los compresores cerca de los puntos de consumo, aumentando el diámetro de las tuberías de distribución y eliminando fugas. • Conviene también examinar las posibilidades de instalar varios sistemas a diferentes presiones, ya que, por lo general, son pocos los equipos que demandan altas cantidades de aire.

1.2.5 Motores eléctricos Motor es toda máquina que transforma una energía de otro tipo en la entrada, en energía de salida mecánica. El elemento de salida es un eje normalmente. Entre los diferentes tipos de motores se encuentran los motores eléctricos, los cuales reciben energía eléctrica y la transforman en mecánica.

Existen numerosas estadísticas que demuestran la importancia de la energíaeléctrica empleada por los motores. Los motores eléctricos de potencia superior a 700 W transforman aproximadamente el 75 % de la energía eléctrica en la industria y el comercio, empleándola para accionar bombas, ventiladores, ascensores, grúas y otras maquinas. La clasificación más usual de los motores eléctricos es la siguiente: • Motores de corriente continúa. • Motores de corriente alterna. • Síncronos. • Asíncronos o de inducción. Más del 60%2 de la energía eléctrica consumida en las industrias está destinada a transformarse en energía motriz en los motores eléctricos, utilizados en infinidad de aplicaciones como son el accionamiento de bombas, compresores, ventiladores y todo tipo de maquinaria en general. Por esta razón, conseguir una elevada eficiencia en estos equipos supone unos ahorros importantes, tanto energéticos como económicos. El uso racional de energía en los motores eléctricos implica utilizarlos solo el tiempo que sea necesario de acuerdo a las condiciones de producción. Para reducir el consumo de energía eléctrica se pueden utilizar controles para apagar los motores cuando estos no sean necesarios. Cuando se utilizan correctamente los controles de los motores se disminuye considerablemente el consumo de energía. Por ejemplo a continuación se presenta la siguiente tabla con los valores máximos de arranques por hora y el mínimo tiempo que tendría que estar apagado un motor de 1,800 RPM.

El rendimiento de un motor eléctrico es la relación entre la potencia mecánica de la salida útil en el eje, y la potencia eléctrica de entrada en los bornes de alimentación del motor. n =Potencia mecánica útil / potencia eléctrica Normalmente, la medida del rendimiento del motor eléctrico se realiza en las instalaciones del fabricante del motor o en laboratorios oficiales. Para ello se utilizan dos sistemas: método directo o método indirecto o de pérdidas separadas. Las principales consecuencias del mal rendimiento de un motor eléctrico son: • Alto costo económico de funcionamiento del mismo. • Las pérdidas de todo tipo se transforman en calor, el cual ha de ser evacuado del motor. Para calcular el factor de carga del motor o el porcentaje de utilización del motor para realizar un trabajo, se utiliza la siguiente formula: Factor de carga = [potencia medida (kW)/0.746] / [Potencia nominal (HP)/eficiencia nominal] Ejemplo. Encontrar el factor de carga de un motor eléctrico trifásico cuya potencia y eficiencia nominal, obtenidos de la placa del motor, son 20 HP y 85% respectivamente. Se realizó una medición con un analizador de redes trifásico de la potencia utilizada a pleno trabajo del equipo, obteniéndose un valor de 8.13 kW. Factor de carga = (8.13 kW / 0.746) / (20 HP / 85) = 46.32 % Del resultado anterior se puede concluir que el motor trabaja a un reducido factor de carga, lo cual reduce la eficiencia de generación de trabajo y produce un bajo factor de potencia. A continuación se citan las principales oportunidades de eficiencia energética en motores eléctricos.

1.2.5.1 Ajustar la velocidad de operación del motor Esta es una de las oportunidades de ahorro de energía más importantes y que se puede aplicar con el mismo personal de la planta y con simples modificaciones a los diámetros de poleas de ventiladores, extractores, sopladores y agitadores o de impulsores en bombas centrífugas. En cargas centrífugas un pequeño cambio en la velocidad del motor a plena carga se transforma en un significativo cambio en el consumo de energía. Las Leyes de Afinidad de los ventiladores muestran que la potencia demandada por el motor varía al cubo de la velocidad de rotación y en contraste el flujo de aire varía linealmente con la velocidad. "Un incremento de 20 RPM en la velocidad del motor por ejemplo de 1,740 a 1,760 RPM resulta en un incremento de 3.5% en la potencia que tiene que entregar el motor. Un incremento de 40 RPM solo aumentará el flujo de aire 2.3 %, pero incrementará el consumo de energía un 7%".

1.2.5.2 Operar el motor en su carga nominal Pocos motores operan a su carga nominal, por lo que la eficiencia, el factor de potencia y la corriente de placa no son óptimos. Los fabricantes tienen disponibles para los usuarios las curvas características de los motores, en donde se muestra como varía la eficiencia y el factor de potencia con la carga a la que trabaja el motor. En algunos catálogos se indican los valores de eficiencia al 25, 50, 75 y 100% de carga. La eficiencia tiene poca variación desde el 50% hasta el 100% de la carga nominal, y comienza a disminuir drásticamente a partir de valores menores a 40% de carga.

1.2.5.3 Cambiar a motores de alta eficiencia Los nuevos motores que se comercializan actualmente son más eficientes que los antiguos y demandan menos energía reactiva lo que se traduce en ahorros económicos en la factura eléctrica. Para lograr está eficiencia, diversos fabricantes de motores eléctricos, se han dedicado a mejorar su diseño y manufactura, realizando diversas acciones entre las que se pueden mencionar: • La utilización de acero con mejores propiedades magnéticas para el rotor • La reducción del entrehierro • La reducción del espesor de la laminación • El incremento en el calibre de los conductores • La utilización de ventiladores y sistemas de enfriamiento más eficientes • La utilización de mejores materiales aislantes El resultado ha sido motores con pérdidas de hasta un 45% menor que las de los motores estándar. Por ejemplo, la reducción del 30% en las pérdidas de un motor de 10 HP con 82% de eficiencia, incrementa su valor a un 87.4%. Por otro lado los motores de alta eficiencia, a diferencia de los estándar, mantienen su alto nivel de eficiencia en un amplio rango de carga, esto se puede observar en la siguiente figura, en donde se demuestra que hay una diferencia de la eficiencia con la carga, entre motores estándar y de alta eficiencia.

Los motores de alta eficiencia son del orden de un 20% más caro que los motores estándar, pero pueden a llegar a ser un 5% más eficientes (motores de baja potencia). Además, estos motores tienen una vida útil de más de 10 años.

1.2.5.4 Instalación de dispositivos de arranque de motores La corriente eléctrica demandada por un motor en el arranque puede ser hasta 7 veces mayor que la corriente demandada en su funcionamiento nominal. Además, cuando el motor arranca directamente a plena carga, se producen problemas de tipo mecánico asociados a los sobreesfuerzos de torsión. Los sobreesfuerzos en la caja de engranajes, acoplamientos, correas y otras piezas pueden producir un deterioro prematuro del motor e incluso una avería. Para solventar estos problemas asociados a los sobreesfuerzos mecánicos, se han desarrollado dispositivos de arranque suave los cuales permiten ajustar en incrementos pequeños el esfuerzo de torsión y la corriente en el arranque. Además, los dispositivos de arranque permiten modificar el tiempo que le cuesta al motor alcanzar su velocidad nominal. Los dispositivos de arranque son controladores aplicables a motores de inducción de corriente alterna. De este modo, las pérdidas magnéticas se reducen, el motor trabaja a menor temperatura y más eficientemente, el factor de potencia se mantiene en un valor adecuado y por lo tanto la eficiencia global del motor aumenta. Estos dispositivos son utilizados en los siguientes casos: • Arranques y paradas frecuentes de ventiladores, mezcladoras, centrifugadoras, bombas centrífugas y de vacío, compresores, etc. • Ciclos contínuos de trabajo alternando períodos con carga nominal con otros a baja carga o en vacío. • Motores con tiempos de arranque prolongados.

1.2.5.5 Variadores de velocidad En la actualidad existen configuraciones específicas de control de equipos industriales que permiten obtener unas prestaciones técnicas (precisión, rapidez de respuesta, etc.) así como rendimientos energéticos cercanos a la unidad para amplios márgenes de potencia. Los variadores de velocidad son dispositivos que permiten variar la velocidad del eje según la carga del motor, reduciendo el consumo de energía. Además, incluyen las ventajas de los dispositivos de arranque, proporcionando un arranque suave del motor. Aunque se pueden instalar variadores de velocidad en accionamientos de cualquier potencia y tipo de carga, es necesario tener en cuenta una serie de aspectos: • El ahorro proporcionado por un variador de velocidad aumenta con la variación de la carga y el número de horas de funcionamiento. • Para motores menores de 15HP aproximadamente, el costo suele hacer inviable la inversión. • Aunque podrían usarse variadores de velocidad únicamente para solucionar el problema del arranque (sobre-corriente) de los motores, en la práctica no se hace, ya que el costo de un variador de velocidad es mayor que el de un dispositivo de arranque suave.

1.2.6 Hornos eléctricos Los hornos eléctricos son generalmente más limpios, más fáciles de controlar, con mantenimientos más simples, se presentan para un gran número de aplicaciones y poseen mejores eficiencias que los otros tipos de hornos convencionales alimentados por combustibles. En muchos casos, los hornos eléctricos no se utilizan adecuadamente, por lo que pueden alcanzar grandes ahorros potenciales. Sin embargo, debe tenerse presente que el costo del kWh eléctrico es mucho mayor que el térmico. Este tipo de hornos son necesarios cuando se requiere un control elevado del proceso o cuando la temperatura demandada es muy alta. Por ejemplo, los hornos eléctricos son más indicados para la industria de la fundición y para la obtención de aceros especiales. A continuación se describen los principales tipos de hornos eléctricos comerciales. • Conducción de corriente eléctrica en el seno de la pieza a calentar. • Por generación de calor en resistencias próximas a la carga (hornos de resistencia). • Por inducción electromagnética de corriente en el interior de la propia carga (hornos de inducción). • Generación de pérdidas dieléctricas en el seno de materiales aislantes. • Entre otros más especializados. Los costos de las diferentes opciones de ahorro varían ampliamente según el tipo de la medida Planteada. Medidas que no requieren inversión (buenas prácticas): • Mantener las puertas del horno siempre bien cerradas. • Reducir tiempos de carga y sin operación. • Operar a carga máxima. • Cargar rápidamente la materia prima para reducir las pérdidas de radiación del horno. • Procurar que los tiempos de utilización sean lo más elevados posibles, para evitar tener que precalentar el horno cada vez que se quiere utilizar. • Utilizar cualquier subproducto resultante, como los vapores de salida. Es posible aprovechar el calor que almacenan para otros procesos, como precalentar otro horno, secar algún producto, pre-secado de materia prima, etc. Medidas que necesitan una pequeña inversión inicial: • Aislamientos en sectores requeridos. Asegurar con buen sellado las puertas. Hasta el 80 % de las pérdidas de un horno puede originarse al abrir las puertas. • Equipos de automatización. Entre un horno eléctrico automatizado y otro manual, la diferencia de consumo es alrededor del 25 %. Además la vida media de las resistencias puede incluso duplicarse. • Instalación de equipos pre-calentadores. • Cambio de electrodos de elevada resistencia o resistencias de mayor vida útil. • Precalentar si es posible la carga mediante calor sensible de gases de escape procedente de otros procesos. La puesta en marcha de las medidas descritas anteriormente proporcionarán resultados como: • Reducción de pérdidas de calor y por tanto menores consumos eléctricos (reducción en factura). • Reducción de los costos de operación y mantenimiento. • Reducción de los tiempos de operación y por tanto aumento de la producción.

1.2.7 Iluminación Una buena iluminación es esencial para el bienestar y la salud. La iluminación en las empresas debe tener como objetivo fundamental, garantizar las óptimas condiciones para desarrollar las tareas correspondientes de los trabajadores, garantizando al mismo tiempo la máxima eficiencia energética posible. La iluminación puede llegar a ser hasta el 10 % de la factura eléctrica de muchas fábricas y entre el 40 y 70 % en comercios y oficinas. Debido al constante incremento del precio de la electricidad, el uso racional de la misma puede llegar a constituir un porcentaje de ahorro muy importante. A continuación se describen los principales tipos de lámparas y luminarias y sus respectivas aplicaciones.

1.2.7.1 Lámparas Las lámparas son los aparatos encargados de transformar la energía eléctrica en energía lumínica. Existe un conjunto muy variado de lámparas, según sus aplicaciones pueden utilizarse en: iluminación, fotografía, señalización, cine, etc. La clasificación más general es: • Lámparas incandescentes: ¤ No halógenas ¤ Halógenas • Lámparas de descarga: ¤ De vapor de mercurio ¤ De vapor de sodio • LED (Light Emitting Diode)

• A. Lámparas incandescentes

Son dispositivos formados por una ampolla de vidrio que contiene un gas inerte, argón o criptón, y un filamento de wolframio.

Su principio de funcionamiento es simple: se hace pasar una corriente eléctrica por un filamento hasta que este alcanza una temperatura (alrededor de 2,000 oC) que emite radiaciones visibles por el ojo humano. Para evitar que el filamento se queme en contacto con el aire, se rodea con una ampolla de vidrio cuyo interior posee vacío o se ha rellenado con un gas. En general los rendimientos de este tipo de lámparas son bajos debido a que la mayor parte de la energía consumida se convierte en calor. Solo el 10% de la energía eléctrica consumida se convierte en luz visible.

Entre las lámparas incandescentes no halógenas se distinguen las que se han rellenado con un gas inerte y aquellas en que se ha hecho el vacío en su interior. Actualmente, las lámparas con gas son más utilizadas, reduciéndose el uso de las de vacío a aplicaciones ocasionales en alumbrado general con potencias de hasta 40W.

El color de luz emitida por una lámpara incandescente habitual, es ligeramente amarillento, debido a la mayor proporción de fotones emitidos en la zona de menor energía del espectro visible. Para obtener luz más blanca e intensa se utilizan las lámparas incandescentes halógenas, que permiten que el filamento alcance una temperatura más elevada sin que el wolframio llegue a fundir. La duración de las lámparas incandescentes está normalizada; siendo de unas 1,000 horas para las normales, de 2,000 horas para halógenas en aplicaciones generales y de 4,000 para halógenas en aplicaciones especiales.

• B.  Lámparas de descarga

Las lámparas de descarga constituyen una forma alternativa de producir luz de una manera más eficiente y económica que las lámparas incandescentes. Por eso su uso está tan extendido hoy en día. La luz emitida se consigue por excitación de un gas sometido a descargas eléctricas entre dos electrodos, situados en un tubo lleno con un gas o vapor ionizado.

La luz emitida no es blanca (por ejemplo en lámparas de sodio a baja presión la luz es amarillenta), por lo que la capacidad de reproducir los colores de estas fuentes de luz es, en general, peor que en el caso de las lámparas incandescentes.

Según el gas contenido en la lámpara y la presión a la que esté sometido tendremos diferentes tipos de lámparas, cada una de ellas con sus propias características luminosas. • Lámparas de vapor de mercurio: ¤ Baja presión: – Lámparas fluorescentes ¤ Alta presión: – Lámparas con halogenuros metálicos – Lámparas de vapor de mercurio a alta presión – Lámparas de luz de mezcla • Lámparas de vapor de sodio: ¤ Lámparas de vapor de sodio a baja presión ¤ Lámparas de vapor de sodio a alta presión En este tipo de lámparas, las pérdidas se centran en dos aspectos: las pérdidas por calor y las pérdidas por radiaciones no visibles (ultravioleta e infrarrojo). El porcentaje de cada tipo dependerá de la clase de lámpara con que se trabaje.

Por otro lado, al hablar del rendimiento de las lámparas de descarga, hay que diferenciar entre el rendimiento de la fuente de luz y la de los elementos auxiliares necesarios para su funcionamiento, por ejemplo los balastos. Los dos aspectos básicos que afectan a la duración de estas lámparas son: • La depreciación del flujo, que se produce por ennegrecimiento de la superficie del tubo donde se va depositando el material emisor de electrones que recubre los electrodos, localizados en los extremos del tubo. • El deterioro de los componentes de la lámpara debido a la degradación de los electrodos por agotamiento del material emisor que los recubre. Es importante atender a los siguientes factores externos que influyen en el funcionamiento de la lámpara, la temperatura ambiente y el número de encendidos. • Las lámparas de descarga son, en general, sensibles a las temperaturas exteriores. Las lámparas a alta presión, por ejemplo, son sensibles a las bajas temperaturas por tener problemas de arranque. • El número de encendidos es muy importante para establecer la duración de una lámpara de descarga ya que el deterioro de la sustancia emisora de los electrodos depende en gran medida de este factor. C. LED La tecnología LED de alta luminosidad reúne diversas ventajas y sus aplicaciones crecen cada día. Se trata de un sistema moderno, seguro y rentable que supone ahorros en energía eléctrica, reducción de gastos de mantenimiento, en reposición y reducción de emisiones de CO2. Un LED es un semiconductor que emite luz al paso de una corriente eléctrica de baja intensidad, sin utilizar ningún filamento o gas y que tiene la propiedad clave de producir la misma cantidad de luz que las bombillas incandescentes tradicionales, pero utilizando un 90 % menos de energía.

Las principales ventajas de los LED son las siguientes: • Es muy difícil que un LED se queme. En condiciones normales de uso, únicamente se degrada. • Admite amplios márgenes de tensión (voltaje), lo que confiere al punto de luz mayor fiabilidad ante variaciones en el suministro eléctrico. • Gran eficiencia energética: 24 Im/W en LED rojo, frente a 10 Im/W con incandescencia. • Posibilidad de formar luz blanca combinando los colores primarios azul, verde y rojo. Y también utilizando el ultravioleta, que es una forma más eficiente que la combinación de los colores primarios. • Por sus características lumínicas, la iluminación con LED está indicada, por razones de seguridad, en zonas con niebla o poca visibilidad. Un ejemplo de utilización de tecnología de iluminación LED es en semáforos (regulación de paso de vehículos), y este posee las siguientes ventajas.

1.2.7.2 Niveles de iluminación Los niveles de iluminación recomendados para diferentes áreas vienen dados por la iluminancia. La unidad de iluminancia se denomina lux (lx). Las siguientes tablas muestran la cantidad de luxes recomendados para fábricas, comercios y oficinas.

A continuación se presentan algunas medidas de ahorro, clasificadas en función de la inversión a realizar: a) Medidas de nulo o bajo costo: • Limpiar las luminarias y pintar con colores claros las paredes y techos. • Reducir los niveles de iluminación hasta el mínimo recomendado para las actividades que se vayan a realizar. • Aprovechar al máximo la luz natural, especialmente en nuevos edificios. • Establecer un programa de eficiencia energética en donde se capacite al personal para utilizar la iluminación de la forma mas eficiente. b) Medidas que suponen una pequeña inversión inicial, pero pueden amortizarse en pocos meses: • Sustituir, siempre que sea posible, bombillas incandescentes por bombillas de bajo consumo y mayor vida útil. • Emplear temporizadores, foto celdas, detectores de movimiento o medidores de nivel de iluminación para utilizar adecuadamente la cantidad de energía requerida. • Realizar un estudio de los niveles de iluminación requeridos por actividad productiva, y así reducir carga energética. c) Medidas con una inversión mediana o alta, pero pueden amortizarse en pocos años: • Instalar un nuevo sistema completo de iluminación diseñado para lograr los mínimos costos de operación. • Distribución del cableado e interruptores de encendido mediante la identificación de áreas de uso de iluminación, para apagar sectores sin uso. • Aumentar el tamaño de las ventanas o redistribuir las áreas de trabajo para aprovechar al máximo el uso de luz natural. • Instalar sistemas de control para iluminación, renovando cebadores5 de lámparas de descarga e incorporando bancos de capacitores para compensar la energía reactiva (factor de potencia) en instalaciones de alumbrado público.

2. Casos de estudio en MYPES

2.1 Caso de estudio. Sector hotelero

2.1.1 Descripción general de la compañía El Hotel cuenta con el servicio de alojamiento ofreciendo un total de 80 habitaciones las cuales se dividen en sencillas, dobles y triples. A fines de 2005 todas las habitaciones fueron remodeladas para igualar a los Hoteles modernos y para satisfacer los gustos exigentes de los huéspedes. El Hotel dispone de cuatro elegantes salones, alfombrados con aire acondicionado, para atender toda clase de reuniones corporativas o sociales, desde 10 hasta 200 personas. El hotel también cuenta con servicio de restaurante durante todo el día en donde los clientes pueden saborear exquisitos platillos nacionales e internacionales.

2.1.2 Beneficios económicos y ambientales En la siguiente tabla se presentan las principales oportunidades de conservación de energía evaluadas en la empresa del sector hotelero.

2.2 Caso de estudio. Sector textil

2.2.1 Descripción general de la compañía La empresa textil tiene como actividad principal la fabricación de toldos de lona para la industria y personas particulares. La empresa cuenta con una fuerza laboral de 57 personas en el área de producción y 23 personas en el área de administración. Para el desarrollo de su actividad productiva poseen como infraestructura un área de procesamiento de hilos y tejidos, área de tintorería y acabados, área de taller de metalmecánica, área de caldera, área de almacenamiento de materia prima y producto terminado y áreas administrativas.

• Beneficios económicos y ambientales

En la siguiente tabla se presentan las principales oportunidades de conservación de energía evaluadas en una empresa del sector textil.

Bibliografía

1. Disminución de costos eléctricos en la empresa. Aranda Usón, José Alfonso, FC Editorial, España, 2,006.

2. Metodología para evaluar sistemas de generación y distribución de vapor. CONAE, 1º Edición, México, 2,000.

3. Diagnósticos energéticos del sistema de generación y distribución de vapor de Corporativos y pequeñas empresas, CONAE, México, 1,999.

4. Producción Más Limpia y Eficiencia Energética. UNEP, 1º Edición, 2,003.

4. Anexos

Anexo A

Registros y ejemplo de Control de la Demanda Censo de las principales cargas Aquí se anotarán las principales cargas eléctricas de la empresa, indicando su aplicación, el horario actual de operación y el propuesto. Es importante que se anoten las cargas eléctricas que cubran al menos un 80% de la demanda máxima promedio de la empresa. Para definir el nivel de prioridad de las cargas se tendrán que realizar varias juntas con el personal operativo de la empresa y que ellos estén completamente de acuerdo con el nivel de prioridad y el tiempo máximo de desconexión.

Ejemplo Propuesta de regulación de demanda máxima de una empresa El perfil de demanda de la empresa se refiere al comportamiento de la demanda máxima medida en el equipo de la empresa evaluadora cada 15 minutos; este perfil se generó en un día de producción normal para la empresa durante 24 horas. En la siguiente figura se observa dicho perfil.

La empresa trabaja tres turnos diarios y la mayor parte de la carga se concentra desde las 7:30 hasta las 17:30. Durante todo el mes se tuvo valores de demanda de 1,000 kW y solamente este día se llego a una demanda de 1,215 kW y ese valor fue el registrado en la facturación mensual. Además, por medio de una gráfica del comportamiento mensual de la demanda de energía se observa que el comportamiento durante la noche es cercano a los 700 kW. Posteriormente se seleccionan las cargas eléctricas que se integraran en la propuesta para el control de la demanda de la empresa. Dicha propuesta consiste en trasladar 300kW de carga que opera entre las 14:00 y 18:00 horas hacia el horario nocturno entre la mediada noche y las 4:00 horas. Y se obtiene la siguiente gráfica para ilustrar el cambio de cargas.

En la figura se observa en azul la demanda actual durante un día y en rojo es la propuesta de control de demanda trasladando 300kW de carga del día hacia la noche. Además, se puede observar que la demanda se mantiene en los 1000 kW.

ANEXO B La vida útil de las lámparas debe influir en la selección por lo que es importante conocerla para cada tipo de tecnología.

ANEXO C

Registros para inventario de facturación eléctrica, iluminación, motores, entre otros. Dichos registros ayudaran al empresario a cuantificar y conocer el consumo de energía por área y por equipo, para posteriormente definir las medidas o actividades a realizar para optimizar su uso. Además, le permiten identificar los mayores consumidores de energía y los periodos de mayor consumo según la tarifa horaria.

"Manual Eficiencia Energética para Medianas y Pequeñas Empresas".

Autor:

MSc. Javier Fernández Rey

Especialista del Departamento de Energía Centro de Inmunología Molecular

Ciudad Habana, Cuba

Fax: 272-0644,

E-mail: javier[arroba]cim.sld.cu