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La guía más completa para el ahorro de energía 

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En los últimos 20 años hemos aprendido y comprendido una serie de acciones necesarias para lograr un ahorro energético sostenible y confiable, recuerda, no buscamos tapar las cosas con un dedo, generamos una solución a largo plazo que permita garantizar un operación libre de paros, con esta guía verás paso a paso nuestra solución. 

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Entendiendo la Potencia 
Ahorro de energía eléctrica / Qué se busca alcanzar y cómo lograrlo

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Los aspectos económicos de la potencia ahora juegan un rol crítico en la industria como nunca antes. Con el alto costo de la generación de electricidad, transmisión y distribución, es una preocupación suprema monitorear y controlar efectivamente el uso de la energía. 

 Por razones técnico- económicas, la energía eléctrica es generada por las compañías proveedoras a voltajes altos para poder recorrer kilometros. Estos altos voltajes son después reducidos en el sitio de consumo por transformadores reductores de voltaje a valores del uso industrial, comercial y en el hogar y fácilmente usados en aplicaciones industriales, comerciales y residenciales.  

Demanda 

La cantidad de energía eléctrica consumida por un periódo de tiempo es conocida como demanda. La demanda es el promedio de la carga colocada por el proveedor para suministrar la energía (kW) para el cliente por el periodo de tiempo que lo requiera y desee consumir, el proveedor cobrara mensualmente por el total del consumo y el máximo de potencia que se haya demandado. 

Es importante entender esto ya que es un indicador clave en tu consumo y mas aun si en tus metas esta el lograr ahorros.

Consumo

Los Watts y VARs son mediciones instantáneas que representan lo que está pasando en el circuito eléctrico, en cualquier momento dado. La unidad fundamental para la medición del uso es el Watt hora (Wh), o el más conocido kilowatt hora (kWh). Este valor representa el uso de 1000W por una hora.  

Factor de Potencia

El factor de potencia es la relación de la potencia realmente usada en un circuito con la potencia aparente entregada por un proveedor. La potencia real es expresada watts (W) o kilowatts (kW); el valor aparente se expresa en voltio amperes (VA) o (kVA). La potencia aparente es calculada simplemente multiplicando la corriente por el voltaje.  

El factor de potencia refleja la diferencia que existe entre cargas. En ejemplo es la soldadura de hierro, es una carga puramente resistiva que absorbe la corriente, la cual es a su vez absorbida directa-mente en calor. La corriente es llamada corriente real porque ésta contribuye directamente a la producción de la potencia real.  

Por otro lado, el motor eléctrico monofásico representa una carga parcialmente inductiva consistente de corriente real la cual será convertida en potencia real, y corriente magnetizante que genera el campo magnético requerido para operar el motor eléctrico. 

La corriente magnetizante, llamada la corriente reactiva, corresponde a un intercambio de energía entre el generador y el motor, pero no es convertida en potencia real.

 

MEDICIÓN DE LA CALIDAD En LA ENERGIA

Análisis x tipo de carga

El diagrama unifilar de un sistema eléctrico muestra las principales conexiones y arreglos de tus componentes. Un componente particular puede o no mostrarse, dependiendo de la información requerida en el estudio particular, por ejemplo, los interruptores no son necesarios y pueden omitirse, por tanto, en un estudio de flujos de potencia; sin embargo, si el estudio es de protección es esencial incluirlos.

Las conexiones estrella, delta y neutros aterrizados que ocurren en transformadores, generadores, motores, etcétera, se indican a un lado del símbolo que representa la componente correspondiente. 

En el diagrama siguiente se muestra, a manera de ejemplo, el diagrama unifilar de un sistema de tamaño pequeño, pero representativo.

Potencia Reactiva de Compensación 

La potencia reactiva de compensación se refiere a los valores capacitivos requeridos para corregir valores bajos del factor de potencia y llevarlos lo más cercano a la unidad (1.0) posible. La mayoría de las cargas industriales son inductivas, por lo tanto la corriente está retrasada del voltaje por algunos grados. Muchos instrumentos de monitoreo de potencia mostrarán directamente los valores reales del factor de potencia corregidos con capacitor.   

Armónicos Eléctricos

Hasta muy recientemente, la Calidad de la Energia se refería a la habilidad de las Suministradoras eléctricas (CFE en Mexico) de suministrar potencia eléctrica sin interrupción. 

Hoy en día, la frase Calidad de la Energia debe incluir cualquier desviación de la forma sinusoidal perfecta. La calidad de la energía ahora se ve envuelta en transitorios de corta duración así como también a distorsiones de estado continuo. Los armónicos de los sistemas de potencia son un problema de estado continuo con peligrosos resultados. Los armónicos pueden estar presentes en corriente, voltaje o ambas. 

Está estimado que un el 70% de las instalaciones eléctricas están saturadas de los dispositivos eléctricos que operan con corrientes no lineales. La distorsión armónica puede causar serios problemas para los usuarios de potencia eléctrica, desde un disparo inadvertido de los interruptores de las protecciones hasta un peligroso sobrecalentamiento de transformadores y conductores de tierra, así como también calentamiento en motores y fallas en los capacitores. 

Los armónicos pueden causar problemas que son fáciles de reconocer pero difíciles de diagnosticar y un tanto mas de resolverles.Los armónicos son designados por el numero armónico. Para nuestra discusión, nos enfocaremos en la frecuencia de 60Hz (que es la gran mayoría en nuestro pais). El segundo armónico será dos veces el fundamental o lo que es igual 120Hz, el tercero será tres veces el fundamental o sea 180Hz y así sucesivamente. 

 Los equipos no lineales generan armónicos en su frecuencia cada uno. La naturaleza de la carga no lineal de un dispositivo genera ondas de corriente que no siguen la onda de voltaje. Los equipos electrónicos son un buen ejemplo. 

Mientras esta categoría abarca muchos tipos distintos de equipos, la mayoría de estos dispositivos tienen una característica en común. Todos dependen de una fuente de potencia CC (Corriente Continua o corriente directa) interna para su funcionamiento.

Qué son los armónicos? / Calidad energética / Código Red

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Entre las cargas que producen corrientes armónicas se encuentran: 

 ·Balastros de alumbrado electrónicos, lamparas LED 

·Variadores de velocidad ajustables 

 ·Hornos de arco eléctrico 

 ·Computadores personales 

 ·Equipos de soldadura eléctrica 

 ·Rectificadores de estado sólido 

 ·Controladores de procesos industriales 

 ·Sistemas UPS 

 ·Transformadores saturados 

 ·Controles de estado sólido de elevadores 

 ·Equipos médicos  

¿Cómo disminuir el efecto de los Armónicos? 

Bajando el rango nominal de ciertos equipos eléctricos es la manera más fácil de limitar los efectos que el incremento de calor tiene en los equipos. Una reducción del 25% para los transformadores y los generadores es el valor más comúnmente utilizado en la industria. La filtración es actualmente el método más común usado para limitar los efectos que los armónicos presentan al resto del sistema. Los filtros típicamente consisten de circuitos serie L-C sintonizados. 

Filtrar la impedancia es insignificante con respecto al resto del sistema, limitando su efecto de interacción para control armónico

Un método aún más efectivo, antes de aplicar los filtros de armónicos se trata de dividir cargas, esto se hace mediante la incorporación de transformadores de Aislamiento con configuración Delta Estrella y provisto por un núcleo reforzado, este es un transformadores diseñados con un factor K, que se recomienda de factor K13 hasta Factor K-20, para una mejor aplicación es recomendable hacer las mediciones previas para no sobre proteger los sistemas y que sean mas costosos, así mismo su diseño tendrá que ser basado en las recomendaciones del IEEE para garantizar el éxito de la solución. 

Este transformador evita que se multipliquen armónicos y que sea atrapado un porcentaje por un grupo de circuitos.

Sistemas trifásicos

En sistemas trifásicos balanceados, sin contenido de armónicos, las líneas de corrientes están desfasadas en 120°, cancelándose unas con las otras resultando ésto en una corriente neutra muy pequeña. Sin embargo, cuando hay distorsión en cualquiera de las fases de corriente, los armónicos de las corrientes aumentan y el efecto de cancelación es reducido. 

El resultado es típicamente una corriente de neutro que es significativamente mayor que lo planeado. Los armónicos triples (múltiples impares de tres) son un aditivo en el neutro y pueden rápida- mente causar un sobrecalentamiento peligroso. En teoría la corriente máxima que el neutro debería cargar es 1,73 veces la corriente de fase. 

Si no es dimensionado correctamente, esto resultará en un sobrecalentamiento. Un valor de corriente de neutro al normal causará caídas en el voltaje entre el neutro y tierra los cuales están muy por encima de lo normal. Las lecturas por sobre cuatro voltios indican alta corriente de neutro. 

El falso disparo de interruptores de circuitos es también un problema con las altas frecuencias que los armónicos producen. Interruptores de circuitos sensibles a picos se dispararán aunque el valor de amperaje no ha sido excedido. 

Los valores de picos de corriente armónicos pueden ser muchas veces más grandes que los de una onda sinusoidal.

Código Red 

El Código Red es obligatorio para todos los integrantes del mercado eléctrico, tanto generadores, transmisión, distribución, así como consumidores en media y en alta tensión. Sin embargo, y a pesar del periodo de tres años establecido por la CRE para su cumplimiento, es poco probable que algún consumidor de electricidad esté observando actualmente todo lo que impone el Código Red.

El objetivo es el desarrollo y modernización del Sistema Eléctrico Nacional (SEN) de la manera más eficiente y menos costosa posible. 

Fija un piso parejo entre todos los participantes para que cada quien asuma su responsabilidad. Los integrantes del mercado eléctrico que no cumplan con el Código Red pueden recibir multas, las cuales oscilan entre 50 a 200 mil salarios mínimos, de 4.4 a 17 millones de pesos y/o de entre el 2 y el 10% de los ingresos brutos percibidos en el año anterior. La CRE dictaminará el monto de éstas con base al grado de cumplimiento con el CR y el grado de afectación en el SEN. 

 ¿Qué pasos debo de seguir para cumplir con el Código Red? 

 Determinar qué requisitos del Código Red deben de cumplir, los puntos de carga de tu empresa con base a diferentes áreas de estudio, a través de un modelo que realiza simulaciones para definir dónde realizar las mediciones. Estas mediciones analizan la calidad de la energía al mismo tiempo que se revisa el cumplimiento con los requisitos que establece el Código Red. 

 Elaborar un dictamen técnico de cada área del estudio en los que se describen las acciones que se requieren para cumplir.Proponer soluciones en las que se describen las acciones para cumplir con el Código Red. 

Estas soluciones deben ser eficaces, robustas, presentar redundancias que permitan cumplir con los diversos escenarios operativos de la red eléctrica.

 

Climatización

Estudio 

El mercado de refrigeración y aire acondicionado es un gran consumidor deenergía eléctrica,

Validación de la eficiencia 

Acciones de mejora

­­Ahorro en iluminación con sistemas inteligentes

Estudio 

Antes de tomar cualquier decisión para modificar un sistema de alumbrado existente, se debe realizar una inspección al sistema de alumbrado con dos objetivos principales: uno es identificar donde se encuentra instalada la carga de alumbrado para conocer los niveles de iluminancia,la eficiencia de los luminarios, su distribución y estadofísico, y el otro es identificar donde se puede reducir eluso de alumbrado. 

Frecuentemente, las tareas ejecutadas en un área detrabajo cambian con el tiempo, mientras que los sistemasde alumbrado permanecen iguales o son modificados paracubrir las nuevas necesidades. Algunos sistemas puedenhaber sido instalados para minimizar costos iniciales sinimportar su eficiencia o si fueron diseñados antes del advenimiento de nuevas tecnologías.

El segundo paso es comparar los niveles de iluminancia medidos contralas recomendaciones de niveles que son considerados óptimos para desarrollarlas tareas visuales.

 

Validación de la eficiencia

El valor central de cada rango representa el valor recomendado deiluminancia y debe ser usado en todos los casos normales.

 

El valor más alto de cada rango puede ser usado: 

  • Cuando estén presentes en la tarea bajas reflectancias o contrastesinusuales
  • Cuando una mayor productividad o exactitud es de gran importancia
  • Cuando los errores de ejecución son costosos para rectificar
  • Cuando la tarea visual es crítica

 

Acciones de mejora

  • Utiliza sensores de movimiento y presencia en tus instalaciones, piensa en todo el ahorro energético con tan solo tener la luz encendida cuando lo necesites. 
  • Aprovecha la luz natural y apaga la luz cuando se pueda; si es posible, aprovecha el sol como fuente de luz. Apagar las luces que no se usen ahorra hasta un 10% del consumo en iluminación. 
  •  Aprovecha la ventilación natural, abre la ventana y apaga el aire acondicionado cuando la temperatura en el exterior sea agradable. Apaga el clima cuando las salas están vacías. 
  • Utiliza iluminación LED, la solución es increíble, bajan los costos energéticos por iluminación hasta un 70%. 

 

Motores

Estudio 

Ruta de acción para eficiencia o cambio de tecnología

 

Gen­­eración

Estudio 

Valoración de posibilidades 

Cuestionario potencial y costo beneficio

Consumo planeado de energía

Estudio 

Implementación de tecnología para administración y planeación de la eficiencia 

Comprobación y programación de objetivos de consumo anuales 

Cumplimiento de objetivos financieros anuales