Presentación Luis Morán

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Departamento de Ingeniería Eléctrica

Universidad de Concepción

Casilla 160 – C, Concepción - Chile

Teléfono 56-41-203514; Fax: 56-41-246999

Email [email protected]

Luis Morán T. (PhD)

Nuevas tecnologías para mejorar la Eficiencia Energética del sector Industrial.

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Contenidos:

Nuevas tecnologías para mejorar la Eficiencia Energética del sector Industrial

- Introducción

- Por qué es importante ahorrar energía

- Que es la eficiencia energética

- Cómo aportan las nuevas tecnologías al menor consumo de energía.

- Potenciales aplicaciones

- Conclusiones

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Vulnerabilidad en el abastecimiento energético

hace necesario resolver los siguientes problemas:

i) Diversificar la matriz energética, hacerla menos

dependiente de las importaciones, y más barata.

ii) Cortar la dependencia que existe entre el crecimiento

del PIB y de la demanda de energía eléctrica.

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Composición de la Matriz Energética Nacional:


Potencia generada período 2011 (68% Importada)

Fuente: Comisión asesora de desarrollo eléctrico (CADE)

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Energía suministrada período 2000-2011 (SING + SIC)

Fuente: Ministerio de Energía, CDEC-SIC y CDEC-SING

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Principal Objetivo desde el punto de vista país:


Relación entre la demanda de energía eléctrica y el PIB

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Principal Objetivo desde el punto de vista país:


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¿Que se entiende por eficiencia energética en procesos

productivos?

Definición:

Mantener el nivel de producción

consumiendo menos energía

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¿ Como se logra este milagro ?

i) Reemplazando equipos antiguos por modernos

(más eficientes): iluminación – motores

ii) Mejorando los procesos productivos:

automatización – nuevas tecnologías

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Reemplazando equipos:


No es sólo cambio de ampolletas !!

10 % energía lumínica

90 % calor

Vida útil: 1.000 hrs.

85 % energía lumínica

15 % calor

Duración: 40.000 hrs. (LED SMD)

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Motores de alta eficiencia:

Norma IEC 60034: i. eff1: Alto rendimiento

ii. eff2: Rendimiento mejorado

iii. eff3: Bajo rendimiento

Tabla 1: Definición de las

diferentes clases de rendimiento

(acuerdo voluntario europeo).

kW

4 polos 2 polos

eff3 eff2 eff1 eff3 eff2 eff1

1.1 76.2 76.2 83.8 76.2 76.2 82.8

1.5 78.5 78.5 85 78.5 78.5 84.1

2.2 81 81 86.4 81 81 85.6

3 82.6 82.6 87.4 82.6 82.6 86.7

4 84.2 84.2 88.3 84.2 84.2 87.6

5.5 85.7 85.7 89.2 85.7 85.7 88.6

7.5 87 87 90.1 87 87 89.5

11 88.4 88.4 91 88.4 88.4 90.5

15 89.4 89.4 91.8 89.4 89.4 91.3

18.5 90 90 92.2 90 90 91.8

22 90.5 90.5 92.6 90.5 90.5 92.2

30 91.4 91.4 93.2 91.4 91.4 92.9

37 92 92 93.6 92 92 93.3

45 92.5 92.5 93.9 92.5 92.5 93.7

55 93 93 94.2 93 93 94

75 93.6 93.6 94.7 93.6 93.6 94.6

90 93.6 93.6 95 93.6 93.6 95

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Ahorro obtenido con un motor de alto rendimiento eff1

con respecto a un eff2 de rendimiento mejorado.

TIPO

Clase Eficiencia (CEMEP) EFF1 EFF2

RENDIMIENTO [%] 93.1 91.6

Potencia EJE [kW] 30 30

Potencia Red [kW] 32.22 32.75

[Eur/kW-h] 0.071238

Precio Motor [Eur] 2.422,54 2.202,14

Ahorro Eur/hora [Eur] 0.0376

Amortización Motor Eff1 horas [h] 64445 7 años

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El efecto de reemplazo de equipos en el menor

consumo de energía es significativo cuando se

puede conseguir efecto multiplicador

(Mayor impacto con aplicación de políticas

públicas).

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Es mucho más efectivo, en aquellos casos en que

es posible, apuntar a mejorar los procesos

productivos:

Hacer lo mismo pero mejor y más

barato (menor consumo de energía).

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Distribución del consumo de energía en Chile:

Fuente: Comisión asesora de desarrollo eléctrico (CADE)

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Dado que el 67 % de la energía eléctrica que se

consume en una industria se gasta en motores,

al mejorar la forma como se energiza y se

controla la máquina (accionamiento), se puede

lograr un ahorro importante de energía.

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Consumo de energía eléctrica en plantas industriales:

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Efecto del mal uso de la energía en la cadena de generación -transmisión


��=0.4 ��=0.9 ��=0.4 ��=0.75

Planta de

Generación

Térmica

Sistema

de transmisión

Conjunto

Motor

Válvula

Bomba

Centrífuga

�� 92.5��

� 55.5�� 3.7�� 20�� 3.3��

�� 10��

� ��

�� 0.11

20

Tecnología eficiente


��=0.4 ��=0.9 �� =0.8 ��=0.75

Planta de

Generación

Térmica

Sistema

de transmisión

Conjunto

Motor

Conversor

Bomba

Centrífuga

�� 46.3��

� 27.8�� 1.85�� 3.33�� 3.33��

�� 10��

� ��

�� 0.216

50%�� !! !

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Mejorar la eficiencia energética en el accionamiento de Bombas:

Motor

Estándar

Eficiencia

90%

Bomba

Eficiencia

77%

Válvula

Eficiencia

66%

Tubería

Eficiencia 69%

Potencia de Entrada

100

Potencia de Salida

31

η = 31 %

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Cambio de válvula por sistema más eficiente motor –

variador de frecuencia.

η = 72 %

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VDF en aplicaciones de velocidad variable.


1) El caudal se controla variando larestricción a la salida de la bombamediante la válvula. Esto aumenta laresistencia del sistema, fuerza a labomba a reducir el caudal y conllevautilización extra de energía.

2) Con el variador de frecuencia se regulael caudal controlando la potenciasuministrada al motor, el sistemapresenta menor resistencia que el casoanterior y por lo cual se necesita menosenergía.

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Variadores De Frecuencia (VDF)


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Variadores De Frecuencia (VDF)


i. Permiten controlar el flujo de potencia al motor ajustándola ala que la carga mecánica requiere.

ii. Reduce el estrés mecánico a la partida.

iii. Reducción de daños por cambios bruscos en la velocidad de lacarga.

iv. Disminuye el consumo energético del motor.

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0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

14.000

16.000

Antes Después Ahorro

Energía consumida (kWh)

Ahorro en energía consumida del 39%.

Resultados Motor 1 (216 kW).

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Ahorro en energía consumida del 81%, y de potencia activa del 81%.

Resultados Motor 2 (168 kW).

0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

8.000

9.000

10.000

Antes Después Ahorro

Energía consumida (kWh)

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Antes Después AhorroEnergía consumida en 72 horas

3417 kWh 2282 kWh 1135 kWh 33 %Potencia activa

47.5 kW 31.7 kW 15.8 kW 33 %

Motor Potencia nominal 74.6 kW

Antes Después AhorroEnergía consumida en 72 horas

2995 kWh 1023 kWh 1972 kWh 66 %Potencia activa

41.6 kW 14.2 kW 27.4 kW 66 %

Motor Potencia nominal 55 kW

Antes Después AhorroEnergía consumida en 72 horas 2893 kWh 939 kWh 1954 kWh 67 %

Potencia activa 40.1 kW 13 kW 27.1 kW 67 %

Motor Potencia nominal 74.6 kW

30


0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Flujo (p.u)

BH

P (

p.u

)

Damper de Salida VDF IGV

Sistemas de Ventilación

Métodos del Regulación de Flujo

Potencia requerida en el eje del ventilador

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Industria Minera:

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Proyecto DIE – UdeC: Método A - Cambio proceso en planta minera

El voltaje de celda es común a todos los electrodos.

Por lo tanto, la corriente es libre de buscar la ruta

con menor resistencia.

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Corriente Eléctrica+

Idc-

Ánodo

Cátodo

Barra

Intercelda

Electrolito

Contacto

Eléctrico

Esta conexión forma canales de corriente más

balanceadas. Debe tenerse en cuenta que el circuito es

una simplificación de la realidad. En caso de electrodos en

circuito abierto la corriente circula por los otros

electrodos utilizando el electrolito que es el principal

medio conductor del proceso.

Proyecto UdeC – DIE: Método B - Cambio proceso en planta minera

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Parámetro Método A Método B

Desviación estándar normalizada[%] 14.7 9.9

Ocurrencia de corto circuitos [Nº/ciclo] 0.42 0.15

Sobrecorriente de corto circuito [%] 88 22

Consumo Específico KW/Ton (*) 1950 1875

Ahorro Energético KW/Ton por reducción

en número de celdas en operación- > 200

Potenciales aplicaciones – Resultados - Cambio proceso en planta minera

(*) El consumo específico es para una densidad de corriente de 340 A/m2

La corriente de proceso con Método B podría subirse 10% sobre el máximo con Método A.

de izq. a der.: Hernán de Solminihac Ministro de Minería, Pablo Aqueveque Profesor UdeC, Florentino Muñoz SI BarrickZaldívar, Eduardo Wiechmann Profesor UdeC, Leonardo Gonzales GG Barrick Zaldívar, Robert Mayne-Nicholls CEO

Sudamérica Barrick Co, Mauro Valdés Director TVN.

Premio Nacional de Innovación Avonni 2012

Minería y Metalurgia: Proyecto Optibar

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Conclusiones


El uso de estrategias de EE corresponde a una manera efectiva deahorro de energía, principalmente en el sector industrial.

Nuevas tecnologías ayudan en forma muy importante a reducir elconsumo energético asociado a un proceso productivo.

Las mayores oportunidades de ahorro se producen primero alidentificar los procesos industriales deficientes y luego incorporandotecnología en EE.

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Estudios muestran que el potencialahorro de energía en Chile fluctúaentre el 7 al 12 % del consumoactual.

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Gracias por su atención

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