fl DE.PROYECTOS DE AHORRO DE ENERGIA

CASO: I-DV-207

GRUPO TEXCO, S. A. DE C. V.

Grupo Texco, S.A. de C. V.se encuentra enel proceso de implementación de unprograma de eficiencia energética, debidoal importante potencial de ahorro de energíaque tiene en su planta ubicada en México,D.F. El principal objetivo es disminuir suscostos-deoperacióny mantener su competi-tividad en el mercado, así como contribuir ala preservación de los recursos no renova-bles requeridos para la generación de laenergía eléctrica y la reducción de conta-minantes que implica.

Dado lo anterior,decidió establecer contactocon el FIDE para llevar a cabo un proyectodel tipo 1-1denominado"Proyecto deAhorrode Energía Eléctrica en Grupos Corpo-rativos y en Empresas Representativas deRamas Industriales de Intenso Consumo deEnergía Eléctrica", por un monto de

$500,000.00 (quinientos mil pesos 00/100 M.N.) IVA incluido.

. OBJETIVO

Optimizar el consumo de energía eléctricaa través de la sustitución de una máquinasecadora obsoleta e ineficiente, con unsistema de secado en tubos marca Fongs,modelo 5748 de 110 HP (82.06 kW) depotencia total instalada, por una máquinasecadora más eficiente en el consumo deenergía eléctrica, marca Albrecht modeloHércules 1 que, de acuerdo al catálogo delfabricante, es de 31 kW de potenciaeléctrica; sin embargo, se consideranadicionalmente los tres extractores de airepara el tiro forzado de las chimeneas, conuna capacidad de 1.5 HP (1.119kW) totales,por lo que el nuevo secador tendrá

FIDE.

una potencia eléctrica total instalada de32.119 kW.

. RESUMEN DEL PROYECTO

Grupo Texco ha comenzado por evaluarcada una de sus áreas de producción paradetectar los procesos donde los costosson mayores. Debido al enorme gasto enenergía eléctrica, la empresa se ha dado ala tarea de evaluar con mayor detalle sussistemas para lograr un ahorro de energíaeléctrica.

Dentro de este criterio se ha consideradoque, gracias al apoyo del FIDE, será posiblela sustitución del secador actual marcaFongs,modelo5748de tubos perforadosporun secador marcaAlbrecht modelo Hércules(Secador de Lecho Fluidizado), mucho máseficiente en la utilización de la energíaeléctrica y con la misma capacidad desecado. ~

. ANTECEDENTES

Grupo Texco, se dedica a la fabricación detela en tejido de punto y está localizada enAvena No. 128, Col. Granjas México, enMéxico, D. F.,'C. P.08400.

Tiene una producción mensual de 100toneladas de tela en diferentes colores. Elservicio de energía eléctrica de la planta essuministrado vía Luz y Fuerza del Centro,mediante la tarifa HM, región central. Lascaracterísticas eléctricas de esta empresason las siguientes:

a) Consumo de energía eléctrica promedio:308,560 kWh/mes.

b) Demanda máxima promedio mensual:710 kW.

c) Factor de carga 75%.

f)

d) Costo promedio del kWh: $0.69, IVAincluido.

e) Monto promedio de facturación mensual:$212,906.40

f) Número de turnos: tres

. EVALUACION DE LAS CARGAS

El presente estudio se hizo considerando lossiguientes parámetros de evaluación:

· Condiciones de operación de la planta· Eficiencia de operación de los equipos· Factor de carga de los equipos· Especificaciones técnicas de los equipos· Horas de operación

. DESCRIPCION DEL PROCESO

1.Almacén de hilos en crudo:

Se encarga de recibirel hilo en crudo, el cualse almacena de acuerdo a la composición,calibrey proveedor.Adicionalmeriteenvia losconos de hilo al departamento de tejido,según la orden de producción correspon-diente.

2. Tejido:

Al momento de emitir la orden de partida, eldepartamento de tejido, que cuenta convarias máquinas circulares, se encarga deelaborar y revisar la tela. Posteriormente,pasa por control de calidad y se clasificacomo de 1~ó 2~ para finalmente, colocarlaen el área de devanado.

3. Preparación para teñido:

Una vez producida la tela, se elaboran laspartidas (grupos de rollos) para enviarlas ateñido. Se envían partidasde 520 kg. de tela.

2

o

o

e

FIDE@

4. Devanado:

Consiste en unir todos los rollos para que sepuedan teñir uniformemente. Los rollos de 25kgs. se unen en una máquina de coser paraelaborar partidas de teñido de 520 kgs. y seutiliza una máquina recta para realizar eldevanado.

5. Area de teñido de tela:

Las máquinas o jets se utilizan para fijar elcolora latela.Actualmentese cuentaconcua-tro jets, dos de los cuales son atmosféricos.

6. Laboratorio:

Aquí se igualan los colores que solicita elclientey se elaborancadaunade lasfórmulas,las cuales son entregadasa los operadores.Lafórmulacontienelosgramosdecada color y químicos utilizados,así como los tiempos de teñido ymatizado.

7. Acabado: -1Escaleras

Consiste en pasar la tela porvarias máquinas para entregarlaal cliente.

8. Centrífuga:

Motor re~a de cargaElimina el exceso de agua de latela.

9. Foulard:

Actualmente se cuenta con dos foulard loscuales tienen tres funciones:

· Impregnarde suavizantes a la tela y pasarpor un rodillo para eliminar el exceso desuavizante.

· Extender y acomodar la tela para pasarlaal secador.

· En caso de ser necesario, los foulardcuentan con una cortadora para abrir losrollos de tela si así lo solicita el cliente.

10. Secado:

Elsecadoractuales de marca Fongs,modelo5748 de 110HP (82.06 kW) de potenciatotalinstalada, con calentadores a gas de tubos ycon motores de alto consumo de energíaeléctrica. La pérdida de aire caliente y lautilizaciónde motores ineficienteshacenqueel costo de producción relacionado con laenergía eléctrica sea mayor durante todo elproceso de fabricación. El nuevo secadormarca Albrecht permite un ahorro energíaeléctrica que, en un plazo no mayor a tresaños cubre el monto total de la inversión.

Corredor paraacomodar la tela

0'0

'0

'0

'0

'a. . . . .

: : : : :. . . . ." " " " .: ....

Tubosperforados

Seismotoresde losventiladoresde lostubos perforados

os quemadoresde gas

Motor redina de descarga

El funcionamiento del secador Fongs detubos perforados es el siguiente: la tela seacomoda de manera manual, cada rollo encada tubo, los motores ubicados en lostubos, se alimentan de aire caliente secandola tela en un tiempo estimado de 30 minoAdemás, se cuenta con una redina de cargay otra de descarga para meter y sacar losrollos de los tubos de secado.

3

FIDE.

11. Planchado y enrollado:

La tela pasa por dos máquinas de planchadoque consiste en aplicar vapor, eliminarposibles arrugas y enrollar. Cada máquinaes para diferente ancho de tela, además secorta cada uno de los rollos con peso de 20a 25 kgs.

12. Embarque:

Después de haber sido planchada yempacada la tela, se toman nuevamentemuestras para el área de control de calidady se da autorización para que seaembarcada y enviada al cliente.

En el siguiente diagrama, se ilustra demanera sencilla el proceso de producción:

LaboratoriO--+- TEÑIDO

FOULARD

SECADOR

;PLANCHADOENROLLADO

-,-

Sustitución de un secador marca

J--Fongs, modelo 5748, por unsecador de altaeficienciamarca

Albrecht,modelo Hércules 1.

VENTA

(

. SITUACION ACTUAL

El secador actual es una máquina recons-truida, por lo que no se puede modificar sufuncionamiento y aprovechar mejor laenergía eléctrica. Marcha de la siguientemanera:

Trabaja con gas, calentando el aire a travésde dos quemadoresen el campocentral, unodirigido a la entrada y otro a la parte traseradel secador,para luego circularlopor ventila-dores. La máquinacuenta con un termostatoque regula la temperaturaque, dependiendodel grueso de la tela se aumenta odisminuye.

En el secador, que mide 2.10 metrosde ancho, entran tres líneasde tela al mismotiempo que se colocan en una bandaque cruza campos o cámaras, donde circulaaire caliente movido por ventiladoresocho (motores). A la salida, el secador tieneotro motor que va acomodando la telaen carritos para pasar al enrollador yempaque.

(

El secador Fongs funciona con energíaeléctrica, cuenta con motores que envíanel aire caliente a través de los tubos dondese acomodan los rollosde tela, y como estostubos tienen una altura de 4 m, longitudnecesaria para que un rollo de tela seasecado en un tiempo de 15 a 20 minutos,dependiendo del grueso de la tela, losmotores necesitan estar en funcionamientoconstante ya que se requiere un secadouniforme desde la base hasta la parte másalta del tubo; por lo tanto, los motores debende mantener una ventilación constante deaire caliente.

(En el funcionamiento de los motores noexiste ningún ahorro de energía porque este

4

flDE.secador no cuenta con motores eficientes ylos tubos perforados no permiten utilizarnuevamente el aire caliente ya que éstesale del tubo, seca la tela y después sepierde.

Por último, al momento de cambiar losrollos secos y acomodar los húmedos,lo motores no paran, pues si se apagala máquina, tanto los quemadores comolos motoresconsumirían mayor cantidadde energía eléctrica al momento dereiniciar. El tiempo de cambio de rolloshúmedos por secos no excede de tresminutos ya que una persona en la partealta del secador Fongs se encarga desacar los rollos y acomodar los nuevos.

A continuación se presenta la imagen delsecador marca Fongs que se quiere sustituir.En la fotografía se puede apreciar lo antiguode su diseño y su construcción más robusta,

lo que requiere mayor potencia para moverlos mecanismos.

A continuación se presentan los datos de lasprincipales variables eléctricas de lasituación que prevalece actualmente, asícomo lo que se propone para obtenerahorros de energía eléctrica.

Los datós de placa de los ocho motores actuales que conforman el secador, ~on:

o

5

SECADOR POTENCIA POTENCIA VELOCIDAD HZ VOLTAJE CORRIENTEFONGS (HP) (kW) (RPM) (V) (A)Motor de la redina 10 7.46 1800 60 220/440 9.79

de cargaMotor del ventilador 15 11.19 1800 60 220/440 14.69del tubo perforado 1Motor ael ventilador 15 11.19 1800 60 220/440 14.69del tubo Derforado2Motor del ventilador 15 11.19 1800 60 220/440 14.69

del tubo perforado 3Motor del ventilador 15 11.19 1800 60 220/440 14.69del tubo perforado 4Motor del ventilador 15 11.19 1800 60 220/440 14.69

del tubo perforado 5Motor del ventilador 15 11.19 1800 60 220/440 14.69del tubo perforado 6Motor de la redina 10 7.46 1800 60 220/440 9.79

de descargaTOTAL 110.00 82.06

En la siguiente tabla se encuentra elpromedio de las mediciones eléctricasrealizadas durante tres días a los motoresdel secador que se va a sustituir en suscondicionesde operación típicas, las cuales,por las mismas condiciones del proceso, novarían, ya que éste es continuo.

Cabe hacer la aclaración de que a los moto-resdel secador se les midióvoltaje, corrientey potencia a diferentes horas para que sepudiera observar su comportamiento. Lasmediciones se hicieron con un consultorespecialista en ahorro de energía.

También se aclara que los serviciosauxiliares como el aire comprimido,seguirán siendo abastecidos por losactuales sistemas, sin modificaciónalguna, aún cuando existirá una me-nor demanda de los mismos y que,sin embargo, para los fines de esteproyecto no fueron cuantificados.

('

. ACCION PROPUESTA

Optimizar el consumo de energía eléctrica através de la sustitución de una máquina se-cadora obsoleta e ineficiente,cqn unsistemade secado en tubos marca Fongs, modelo5748 de 110HP(82.05 kW) de potencia totalinstalada, por una máquina secadora máseficiente en el consumo de energíaeléctrica,marca Albrecht, modelo Hércules de 32.119kW de potencia eléctrica total instalada.

El diagrama siguiente muestra el flujo de latela dentro de la máquina en el nuevosistema.

-oo DI I o o

Redina de carga(Entrada de la tela)

Primer campo a g2C

RESUMEN DE MEDICIONES REALIZADAS ALOS MOTORES DEL SECADOR

MARCA FONGS

6

2°. Campo a 100'C

3er Campo a 11O'C !Redina de descarga

. (salida de tela)

El nuevo secador marca AlbrechtmodeloHércules1 seleccionado,tienevarias opciones de calentamientodelsistema,por loquese aclaraqueGrupoTexco,empleará el modelo que utilizavapor para realizar su operación desecado. Esto no representa ningunacarga eléctrica adicional,dado que secuenta con dos calderas de 100 CVmarca HURTCque lo suministrarán.

El nuevo secador marca Albrechtmodelo Hércules 1 mantiene siemprela misma temperatura en el interior dela máquina, por lo que el secado dela tela se regula aumentando odisminuyendo la velocidad de labanda, si la tela es pesada el tiempode duración de secado es mayor.

MOTOR VOLTAJE CORRIENTE FP kWMotor de la redina 439.73 9.68 0.86 6.33de caraa -.'Motor del ventilador 439.49 14.63 0.88 9.80del tubo perforado 1Motor del ventilador 439.42 14.64 0.87 9.07del tubo perforado 2Motor del ventilador 438.93 14.64 0.86 9.57del tubo Derforado3Motor del ventilador 439.51 14.63 0.88 9.80del tubo perforado 4Motor del ventilador 439.44 14.64 0.87 9.73del tubo Derforado5Motor del ventilador 438.93 14.63 0.88 9.74del tubo perforado 6Motor de la redina 438.71 9.75 0.86 6.37de descaraa

Total 70.42

o (1DE.

Es importante aclarar que el nuevo secadorAlbrecht permite un secado uniforme con elmismo rendimiento del secador queactualmente está trabajando.

El consumo de energía eléctrica del secadorAlbrecht está basado en los motores de losventiladores principalmente, a comparacióndel secador Fongs, en el que los motoresson de menor capacidad por que no tienenque dirigir el aire hasta 4 metros de altura;así mismo, el secador marca Albrecht es decampos cerrados y únicamente recircula elaire caliente en un espacio reducido.

oAl momento de terminar una serie de tresrollos (cantidadque se acomodaen el tapetesecador), inmediatamente comienzan aentrar a la máquina los rollos húmedos, yaque se unen por los extremos (el que está apunto de terminar el secado se une con elrollo húmedoparacontinuar).Con esta uniónentre rollos, el secador trabaja utilizando elmáximo de energía, además de que cuentacon una redina de salida que acomoda latela de forma plegada lo cual facilita elplanchado final y evita que se formenarrugas en la tela.

Por último, el secador Albrecht, por ser dealta tecnología y eficiencia, permite unimportante ahorro de energía eléctrica, yaque en su control cuenta con sensores quemantienen una temperatura uniforme encada uno de los campos.

o

La entrada al secador mantiene unatemperatura de 90QC y aumenta en lossiguientes campos hasta 11OQC.La entradaa una temperatura menor permite no tenerencogimientos al momento del secado, yaque el choque térmico es más bajo y almomento de la salida, el plegador retiene latela el tiempo necesario para plegaria a una

temperatura de 60QCo menor; con esto seevita que se humedezca la tela debido alvapor que aún puede tener y hacer unatermofijación adecuada. Esto significa queel ancho de la tela se mantendrá hasta elmomento de la confección y no tendráencogimientos.

El secador Albrecht logra un importanteahorro en el consumo de energía eléctricaporque los campos concentran el calor y losmotores utilizados pueden ser de menorcapacidad, ya que únicamente recirculan elaire caliente. Encomparacióncon el secadorviejo marca Fongs, los motoresson mayoresy el calor producido se pierde al momentode secar los rollos de tela; además, losmotores se encuentran siempre en funcio-namiento y utilizan mayor capacidad ya quedeben de llevar el aire caliente a 4 metrosde altura de forma rápida para lograr unsecado uniforme en todo el rollo.

El nuevo secador Albrecht marca Hércules1,se ha seleccionadopor su menorconsumode energía eléctrica y porque requiere unespaciomenoren comparacióncon el equipoactual.Se seleccionóel sistemade vapor porque la empresa cuenta con dos calderas de100 CV, cada una marca HURTC, y soncapaces de producir el vapor requerido porel secador y la máquina de teñido.

Ventajas y beneficios adicionales:

· Sistema modular que permite aumentarla producción,ya que el calor no se pierdecomo en el secador de tubos.

· Lecho fluidizado sin tensión ni fricciones:consiste en acomodar la tela de manera

uniforme en una banda o tapete perforadoque recorre los campos de secado. La telano sufre de tensiones ni fricciones. Como

el secador Fongs tiene roces con los tubos7

al momento de sacar la tela, puede sufrirestiramientos o secado poco uniforme.

· Enfriamiento a la salida de la máquina: elsecador Albrecht cuenta con una redina de

descarga que acomoda la tela en los carritostransportadores, lo que permite a la telatener un enfriamientolentoy uniforme.

Motor de laredina de carga chimeneas

\ r \

j jMotor de laredina dedescarga

Motores ventiladores de campo, para circular aire calienteTapete de entrada

La participación en cuanto a energía eléc-trica se desglosa de la siguiente manera:

Usos Finales, kW

Tintorería17%\

Terminado9%

Almacen6%

/'Teñido28% Tejido

34%

Para lograr tener un ahorro significativo enenergía eléctrica, es necesario modernizarel área de tintorería, en donde se encu~ntrael proceso de secado y, por ende, disminuirel costo de producción. El secado de la telarequiere de sustituir la maquinaria actualobsoleta e ineficiente, sin afectar la produc-

ción de dicha área.()

A continuación se muestra el desglose delos equipos que integran el área de tintoreríay su distribución de cargas:

Distribución de cargas, tintorerías

. Planchado 24%

. Foulard 18%

Secador58%

Con el secador marca Albrecht, la tela seráenviada a este equipo, donde pasará através de una banda dentro de la máquinade secado; al final del recorrido, la telaquedará totalmente seca y planchada.

8

" Demanda Consumo Porcentaje(kW) kWh/año %

Almacén 40.00 208,600.00 5.63

Tejido 240.00 1,251,600.00 33.80Teñido 180.00 938,700.00 25.35Tintorería 140.00 730,100.00 19.72Terminado 65.00 338,975.00 9.15

Otros 45.00 234,675.00 6.34Total 710.00 3,702,650.00 100.00

Tintorería Demanda (kW) Porcentaje %Foulard 24.92 17.80Secado 82.06 58.61Planchado 33.02 23.59

140.00 100.00

e FIDE.

Los datos de placa de los motores del secador Albrecht son:

Se considera adicionalmente a esta potencia, los tres extracto res que van en la partesuperior del secador y que tienen una potencia cada uno de 0.5 HP.

oPor lo tanto, la potencia total instaladadel secador marca Albrecht, modeloHércules es de 32.119kW

. AHORROS

Costo de Tarifa HM,región central, agostodel 2002:

$/kW = 74.55$kWh =-""0.745promedio

El ahorro se calcula de la siguientemanera:

Ahorros = Situación actual - Situaciónpropuesta

Ahorro en demanda:

o Para el cálculo del ahorro se considera queel nuevo secador Albrecht modelo Hérculesoperará al 80% de su capacidad.

Demanda actual = 70.42 kW

Demanda propuesta = Demanda porcapacidadinstalada*80% "

Demanda propuesta = 32.119 kW * 0.8Demanda propuesta = 25.69 kWAhorros = 70.42 kW - 25.69 kWAhorros = 44.73 kW

Ahorro económico por demanda:

Ahorros = 44.73 kW/mes (74.55 $/kW) (12meses = 1 año)Ahorros = 40,015.46 $/año

Se tiene que las horasde operaciónefectivasson:Horas efectivas de trabajo = 5,215 horas alaño.

Ahorro en consumo:

Ahorros = 44.73 kW (5,215 hr/año)Ahorro = 233,266.95 kWh/año\

9

Secador marca POTENCIA VELOCIDAD Hz VOLTAJE CORRIENTEAlbrecht (kW) (RPM) (V) (A)

modelo Hércules

Motor redina de carga 1.67 1800 60 220/440 2.19

Motor campo 1 9.22 1800 60 220/440 12.10

Motor campo 2 9.22 1800 60 220/440 12.10

Motor campo 3 9.22 1800 60 220/440 12.10

Motor redina de descarga 1.67 1800 60 220/440 2.19TOTAL 31.00

Extractar POTENCIA VELOCIDAD Hz VOLTAJE CORRIENTE

(kW) (RPM) (V) (A)Motor extractor 1 0.373 1800 60 220/440 0.49Motor extractor 2 0.373 1800 60 220/440 0.49Motor extractor 3 0.373 1800 60 220/440 0.49

TOTAL 1.119

flDE.

Ahorro económico por consumo:

Ahorros = 233,266.95 kW/h/año (0.745$/kWh)Ahorros = 173,783.88 $/año

Ahorro económico total:

Ahorros = 40,015.46 $/año + 173,783.88 $/añoAhorros = 213,799.34 $/año

Inversión:

Inversión = 65,217.40 USDParidad 9.80 $/USDInversión = $639,130.52Inversión total, IVAinc. = $735,000.00

Tiempo de recuperación de la inversión:

TRI = Inversión/AhorrosTRI = $735,000.00 / 245,869.24 $/añoTRI = 2.98 años.

. CONCLUSIONES

Este proyecto, realizado con el apoyoeconómico del FIDE, permitió que GrupoTexco obtuviera una disminución en elconsumo de energía de 6.29%, así como unahorro en demanda de 6.30%, logrando undecremento en la facturación eléctrica de9.62%, con un periodo de recuperaciónsimple de 2.98 años.

Con dichas acciones, Grupo Texco, tomaconciencia del impacto ecológico que tieneel uso irracional de la energía eléctrica,siendo éste un buen ejemploque demuestrael gran potencial de ahorro de energía.quese puede obtener mediante la implemen-tación de medidas de ahorro de energía.Esto se convirtió en ahorros efectivos y enuna mejora de la competitividad de la plantaproductiva del país.

RESUMEN DE AHORROS ENERGETICOS y ECONOMICOS

SITUACION ACTUAL

SITUACION PROPUESTA

AHORROS

10

Demanda Consumo Costo Costo CostokW kWh/año económico económico económico

en demanda en consumo anual, $ IVAinc.anual, $ IVAinc. anual, $ IVAinc.

70.42 367,240.30 72,447.39 314,633.13 387,080.52

Demanda Consumo Costo Costo CostokW kWh/año económico económico económico

en demanda en consumo anual, $ IVAinc.anual, $ IVAinc. anual, $ IVAinc.

25.69 133,973.35 26,429.62 114,781.67 141,211.28

Demanda Consumo Ahorro Ahorro Ahorro Inversión Tiempo dekW kWh/año económico económico económico IVAinc. recuperación

en demanda en consumo anual, $ IVA añosanual, $ IVAinc. anual, $ IVAinc. inc.

44.73 233,266.95 46,017.78 199,851.46 245,869.24 735,000.00 2.98