Uso Eficiente de Energía Eléctrica

El consumo de energía eléctrica es un parámetro determinante en el desarrollo de un país, por lo que el apropiado manejo de la misma se ha convertido en una necesidad para aumentar la productividad, a través de la aplicación de acciones correctivas en las instalaciones eléctricas.

La concienciación para el uso racional de la energía eléctrica y la aplicación de medidas de ahorro de energía, son esenciales para lograr la optimización de los recursos energéticos.

Las áreas de aplicación de las recomendaciones presentadas son diferentes para las industrias que para los comercios, debido al equipamiento característico de cada uno, por lo que a continuación indicamos las principales áreas de reducción en cada sector:

• Industrias: Motores, capacitores, climatización, dimensionamiento de equipos, bombeo de agua, iluminación y manejo de carga.
• Comercios: Climatización, iluminación y conocimiento de la curva de carga para aplicar medidas de conservación de energía.

 

Conceptos Básicos

Energía
En las labores diarias (ejercicios, levantarnos, vestirnos, trabajar, manejar, etc.) necesitamos realizar un trabajo o fuerza.  La energía es la capacidad de producir ese trabajo.

Existen varias formas de energía: Energía Mecánica, Química, Eléctrica, Cinética, Potencial, Térmica, Nuclear y Electromecánica.

Energía Eléctrica
Esta es la forma de energía mas usada. La empleamos en todos los electrodomésticos de nuestra casa, iluminación y motores.

Esta forma de energía tiene la ventaja que la podemos transformar fácilmente en otras formas de energía, como en energía luminosa en los focos, en calor con la plancha o en energía mecánica en los motores.

Podemos definir a la energía eléctrica como la utilización de potencia en el tiempo.

 

Eficiencia Energética 
Ser energéticamente eficiente significa cumplir todas las necesidades de producción con el menor consumo posible de energía, sin afectar el confort o la cantidad producida.

Para esto es fundamental el uso racional de la energía, la concienciación de la población y la utilización de equipos de última generación.

Por tanto, la eficiencia energética busca cubrir todas las necesidades al menor costo posible.

 

¿Cuál es el problema?

El problema es el uso irracional de la energía eléctrica, teniendo consecuencias sobre:

• La economía. 
• El agotamiento de los recursos.
• La contaminación atmosférica.

La solución es el ahorro haciendo un uso eficiente de la energía eléctrica, por lo que se debe tener racionalidad del problema a la hora de comprar artefactos y consumir la energía.

Un sistema eficiente consume menos energía, lo que implica ahorro de dinero, consiguiendo una mayor productividad y rentabilidad de su instalación.

 

Objetivos

El Objetivo principal es disminuir el consumo y facturación de energía eléctrica del consumidor, a través de la aplicación de acciones correctivas en las instalaciones eléctricas.

Entre los objetivos específicos tenemos: 

• Concienciar a los consumidores de los beneficios económicos y sociales del ahorro energético.
• Definir la viabilidad económica de instalar equipos de última generación en reemplazo de equipos estándares.
• Establecer medidas de conservación de energía para satisfacer las necesidades energéticas de la forma más eficiente.
• Integrar la gestión de ahorro de energía en la planificación de la instalación.
• Promocionar e inducir en los consumidores el ahorro energético.
• Establecer una cultura de ahorro energético.

 

 Potencial de Ahorro Energético

•  Iluminación. Reemplazo de lámparas incandescentes
•  Motores de alta eficiencia en reemplazo de los motores standard.
• Uso de banco de capacitores.
• Sistemas de acondicionamiento ambiental. Aire acondicionado y calefacción.
• Dimensionamiento óptimo de equipos eléctricos.
• Cambio del punto de operación de las bombas de agua.
• Conocer el impacto del manejo de carga en el consumo.
• Determinar los aumentos en el consumo debido al envejecimiento de equipos.
•  Identificar los espacios y equipos que representan el mayor consumo de la instalación.
• Establecer medidas de conservación de energía.
• Areas potenciales para el ahorro

 

Acciones

CRE realiza estudios técnico-económicos de eficiencia energética a las instalaciones de los grandes consumidores, buscando el ahorro energético mediante la aplicación de recomendaciones económicamente viables.

 Presentamos los análisis que realiza CRE 

Iluminación

Cambio de tecnología en iluminación
La iluminación constituye uno de los principales consumos de los consumidores residenciales, comerciales e industriales, por lo que es importante minimizar su consumo.

¿Cómo disminuir el consumo de energía eléctrica en iluminación?

El uso de lámparas fluorescentes compactas de bajo consumo o alta eficiencia representan un ahorro energético de hasta el 80%, con respecto a los focos incandescentes, pues brindan el mismo nivel de iluminación con una demanda de potencia 5 veces menor.

Por ejemplo, un foco de alto rendimiento de 20 Vatios (W) tiene la misma capacidad de iluminación que un incandescente de 100W, sin embargo se debe considerar que estos son de mayor costo, por lo que el ahorro paga la inversión cuando se los utiliza tres o más horas al día.

La fórmula que calcula el tiempo de recuperación de la inversión es:

 

Donde:

Rs = recuperación simple de la inversión en meses.
I = inversión en dólares ($us).
AM = ahorro mensual en dólares ($us).
P_f = precio por foco en dólares ($us).
T = tarifa de energía eléctrica en $us/kWh.
h = número de horas diárias de uso.
Pm_o = potencia promedio actual de los focos.
Pm₁ = potencia promedio propuesta de los focos.

Dado que los focos de alto rendimiento tienen un tiempo de vida útil mayor a los focos incandescentes comunes, el cambio de tecnología es factible cuando la recuperación de la inversión se logra en menos del 50% de su vida útil.

Por otro lado, las lámparas fluorescentes tipo T8 y balastros electrónicos o electromecánicos de alta eficiencia brindan beneficios económicos en comparación con los equipos T12 Slimline.

Dentro de los beneficios de las lámparas T8 con respecto a la T12 es que duplica el tiempo de vida, la eficiencia aumenta de 70 lúmenes/vatio a 80 lúmenes/vatio y es una muy buena opción para el diseño de ambientes pues brinda la opción de elegir color.

Los balastros electrónicos o electromecánicos de alta eficiencia brindan un ahorro de energía entre 25% a 40%, tienen un factor de potencia mayor al 90%, la vida útil es de 3 a 5 veces mayor y producen menos ruido

.

 Recomendaciones en la Iluminación:

• Apague las luces cuando no las necesite. Puede instalar "interruptores de presencia" para que la luz se apague cuando no detecta la presencia de personas.
• Durante el día aproveche al máximo la luz solar.
• Utilice colores claros para las paredes, los cuales aprovechan mejor la luz natural y artificial.
• Utilice focos de bajo consumo o alto rendimiento.

 

Motores

 

Motor Estándar vs. Motor de Alta Eficiencia
La tecnología en la fabricación de motores ha evolucionado considerablemente en las últimas décadas.

 

Hoy en día los motores estándar están siendo reemplazados por motores de alta eficiencia, debido a que se obtienen menores costos de operación, significando un ahorro en el consumo.

 

Los motores de alta eficiencia demandan una menor potencia del sistema de distribución para obtener la misma potencia de salida necesaria para realizar un trabajo específico.

 

Entre las principales características de fabricación de los motores de alta eficiencia tenemos:

 

La viabilidad económica de cambiar motores estándar por motores de alta eficiencia depende del tiempo de utilización, del factor de carga, del porcentaje de rendimiento incrementado, de la potencia del motor y del incremento en el costo de los mismos. 

La fórmula para al cálculo del tiempo de recuperación de la inversión es:

 

Donde:

Rs = recuperación simple de la inversión en meses.
I = inversión en dólares ($us). Para instalaciones nuevas o motores que cumplieron su vida útil, la inversión es la diferencia entre el costo de un motor de alta eficiencia y el costo de un motor estándar.
A = ahorro mensual en dólares ($us).
hp_nom = potencia nominal del motor en HP.
fc = factor de carga del motor. Si el factor de carga es menor al 50%, ninguno de los motores es correcto.
T = tarifa de energía eléctrica en $us/kWh.
h = número de horas de uso mensual.
η₁=rendimiento del motor estándar.
η₂=rendimiento del motor de alta eficiencia.

Otras ventajas que tienen los motores de alta eficiencia frente a los motores estándar son:

• Los fabricantes dan un mayor tiempo de garantía.
• Mayores ciclos de lubricación.
• Mayor tolerancia al estrés térmico.
• Habilidad para operar en ambientes de elevadas temperatura.
• Factor de servicio de al menos 1.15 o mayor.
• Más resistentes a condiciones anormales de operación, como sobre-voltajes, bajo-voltajes y desbalance de fases.
• Un factor de potencia significativamente mayor para potencias de más de 100 HP, lo que disminuye las pérdidas en distribución y las penalidades.
   

Capacitores

Instalación de Banco de Capacitores

El capacitor es un dispositivo cuyo objetivo principal es introducir capacitancia a los circuitos eléctricos. La utilización de bancos de capacitores brinda importantes beneficios a los consumidores, entre los cuales tenemos:

• Optimizar el aprovechamiento de las instalaciones, permitiendo una mayor cargabilidad de circuitos eléctricos y transformadores.
• Evitar el pago de penalidades en la factura de energía eléctrica.
• Aumentar los niveles de tensión en el punto de conexión.

Existen 2 clases de bancos de capacitores: Fijos y Variables. La ventaja de los capacitores variables es que el equipo aporta potencia reactiva capacitiva al sistema, a medida que ésta sea demandada por la carga, obteniendo factores de potencia próximos al óptimo en todo momento.

Existe una diferencia de costos entre bancos fijos y bancos variables, por lo que su utilización dependerá de la forma de consumo de los consumidores.

La factibilidad de instalar bancos de capacitores dependerá de las penalidades aplicables y del ahorro en las inversiones para aumentar la capacidad en circuitos y/o transformadores.

Acondicionamiento Ambiental

Aire Acondicionado y Chiller
Uno de los principales causantes de la elevada facturación de energía eléctrica son los sistemas de acondicionamiento ambiental, ya sea aire acondicionado para lugares calidos o la calefacción en lugares de bajas temperaturas.

Las centrales de aire acondicionado son ampliamente usadas en las actividades industriales, comerciales y particulares de nuestra región.

Es fundamental que a la hora de comprar un equipo de aire acondicionado se tome en cuenta las siguientes recomendaciones.

• Dimensionar apropiadamente la capacidad del equipo a instalar.
• No compre un aire acondicionado usado, pues a largo plazo su consumo le significará un gasto mayor que la inversión en uno nuevo.
• Analizar la factibilidad de instalar chillers en reemplazo de grandes centrales de aire acondicionado.

Los chiller o aire lavado representan un importante ahorro energético frente a las típicas centrales de aire acondicionado, aunque su inversión es mayor, por lo que se debe realizar un análisis de la conveniencia de utilizar una u otra tecnología. 

El beneficio de usar chiller se hace mayor cuanto más grande es la cantidad de aire frío que se necesita, por lo que para determinar la factibilidad de usar chiller se debe conocer el ahorro en el consumo de energía eléctrica que este representa con respecto a una central de aire, y compararlo con el aumento de la inversión, siendo factible en caso de que el ahorro pague la inversión en el corto o mediano plazo.

Existe un importante ahorro de energía eléctrica debido al correcto uso de los aires acondicionados. Los compresores de las centrales de aire y los chiller consumen más energía en las primeras horas de funcionamiento, debido a que deben aclimatar el ambiente que se desea refrigerar hasta la temperatura exigida.

Una vez lograda la climatización del ambiente, el compresor trabaja periódicamente  para mantener la temperatura, por lo que el consumo de energía eléctrica disminuye.

Basado en mediciones, y tomando en cuenta las temperaturas ambientes y  de confort, CRE realiza el análisis del manejo horario óptimo y evaluación del consumo que representan estos equipos.

 

 Recomendaciones en aires acondicionados:

• Mantenga cerrado el ambiente cuando el aire acondicionado este  funcionando.
• Reduzca al mínimo posible los espacios por donde puede escapar aire frío. Recuerde que el escape de aire es escape de dinero.
• Tape y selle todo tipo de hendiduras para asegurar que el aire acondicionado quede perfectamente aislado.
•  Apague el aire cuando no se encuentre en la habitación.
• Recuerde que la temperatura de confort del cuerpo humano es de 21 grados centígrados, por lo que regule la temperatura para no dormir con frazadas. En la noche apague el aire cuando la habitación este confortable y encienda el ventilador, que tiene un consumo considerablemente menor.
• Realice un mantenimiento periódico del equipo, quitando el polvo y el moho, además de revisar que el termostato, motor y cableado se encuentren funcionando correctamente.
• Cada 15 días limpie el filtro de aire, pues en caso contrario el motor podría trabajar sobrecargado, reduciendo su utilidad.
• Revise periódicamente si el equipo tiene gas refrigerante.
• Recuerde que un aire acondicionado que lleva 2 ó más años sin mantenimiento consumen el doble de energía.

 

Calefacción

Debido a las bajas temperaturas que se registran durante la temporada invernal, suelen utilizarse calentadores eléctricos o de gas en muchos hogares.

En el primer caso, tome en cuenta que los aparatos requieren para su funcionamiento un alto consumo de electricidad y que, por lo tanto, usted deberá pagar una cantidad de dinero adicional en su factura, lo que dependerá del tiempo y condiciones de uso de estos equipos. Por ello:

Cierre puertas y ventanas para evitar que penetre aire frío del exterior. Prefiera los calentadores que cuentan con dispositivos automáticos para regular la temperatura de las habitaciones.

Revise periódicamente el buen funcionamiento del aparato. Verifique el buen estado del cable y de la clavija

 

Ventilador

Es el aparato para climatización que menos energía gasta y su uso esta ampliamente difundido en todos los sectores de consumo.

Las recomendaciones para su ventilador son:

• Manténgalo en buen estado.
• No lo deje encendido innecesariamente.
• Limpie periódicamente las aspas. El polvo hace que el equipo trabaje más y consuma más.
• Vigile la instalación de los ventiladores de techo, ya que si esta es inadecuada y el ventilador "cabecea", puede resultar peligroso, además de consumir más energía.

 

Refrigeración de Alimentos, Cámaras Frigoríficas

• Otro importante consumo de energía en los hogares y comercios son los refrigeradores y freezers. Estos representan un tercio del consumo de energía en los hogares.
• Le conviene cambiar su refrigerador antiguo por uno nuevo, cuando tenga mas de 12 años de fabricación, pues el aparato nuevo acabará pagándose solo con el ahorro de energía.
• Recomendaciones:
• Coloque el refrigerador en un lugar con suficiente espacio para permitir la circulación del aire por la parte posterior (5 cm aproximadamente) y evite colocar objetos que obstruyan la ventilación, ya que de lo contrario el aparato trabajará más y, por tanto, habrá un mayor consumo de electricidad.
• Evite adquirir un refrigerador usado, aunque sea de bajo precio, pues a largo plazo pagará más dinero por un aparato ineficiente.
• Descongele con regularidad su congelador, si es de deshielo manual. En refrigeradores de este tipo o semi-automáticos, revise que la cantidad de escarcha que se forma en el congelador no sobrepase el medio centímetro. Descongélelo antes de que esto ocurra.
• Antes de conectar por primera vez su refrigerador, manténgalo en reposo un mínimo de 10 horas o el tiempo que recomiende el fabricante. Esto permitirá que se asiente el aceite interno del compresor antes de iniciar el ciclo de refrigeración.
• Coloque el refrigerador en donde no esté al alcance de los rayos solares, el calentador de agua y otras fuentes de calor, pues cerca de ellos tiene que trabajar más.
• Limpie periódicamente la parte posterior del refrigerador (el condensador, especialmente). Si la rejilla posterior del condensador está sucia, puede ocasionar costos más altos de operación del aparato. Las rejillas que se encuentran en la parte posterior o inferior delantera del mismo, deberán ser revisadas y limpiadas cuando menos dos veces por año. Mantenga principalmente estas rejillas con ventilación y sin objetos que obstruyan la circulación de aire.
• Asegúrese que la puerta cierre herméticamente y que no deje que el aire frío se escape. Esto lo puede comprobar poniendo una hoja de papel al cerrar la puerta; si ésta cae o se desliza fácilmente cuando usted la jala, indica que los empaques deben cambiarse.
• Verifique que la puerta esté bien cerrada y no la deje entreabierta, pues un refrigerador trabaja con eficiencia cuando se abre lo menos posible. Así que tome sus decisiones antes de abrirlo y ciérrelo de inmediato para evitar que entre el aire caliente y salga el frío.
• Evite introducir alimentos calientes dentro del aparato, permita que se enfríen a la intemperie antes de guardarlos, pues de este modo trabajará menos su refrigerador.
• Use la temperatura correcta para conservar los alimentos. El ajuste del termostato debe estar entre los números 2 y 3 en lugares de clima templado y entre 3 y 4 en sitios calurosos.
• Mantenga los alimentos cubiertos; así se conservan mejor y será menor el acumulamiento de humedad en el interior del refrigerador.
• Revise que el refrigerador esté nivelado, ya que si su base o el piso están desnivelados, el empaque de la puerta sellará mal y dejará entrar aire caliente.
• Si sale de vacaciones por más de 15 días, desconecte el refrigerador, límpielo y deje las puertas abiertas para que se ventile y no guarde olores desagradables.
• Si va a comprar un refrigerador nuevo, compare precios, capacidad y consumo de energía. Al decidir su compra, tome en cuenta que los refrigeradores equipados con sistema de deshielo automático consumen 30% más de electricidad.

 

Compresores de aire
El aire comprimido es utilizado generalmente, como un medio de transmisión de energía para propósitos múltiples, señalándose como principales usos los siguientes:

• Energía para movimiento de herramientas y equipos.
• Energía para manejo de materiales, en cuanto a transporte, distribución colección de polvos, etc.
• Energía para control y operación de procesos o equipos (Energía Potencial, inversa con respecto a Presión Atmosférica), para manejo de Materiales, crear atmósferas especiales en procesos, etc.

Es esta energía potencial que al liberarse de manera controlada y rígida, cumple el propósito requerido.

Como en toda conversión de energía en condiciones reales, existen pérdidas en el proceso. Las investigaciones sobre los sistemas de aire comprimido han demostrado que pueden reducirse sustancialmente los costos del consumo de electricidad al incrementar su eficiencia. Los componentes más eficientes y el mantenimiento mejorado son elementos clave para cumplir este objetivo. Normalmente los compresores son accionados por motores eléctricos y si estos son de alta eficiencia, se podrá tener ahorros importantes en el consumo de energía eléctrica.

Cualquier fuga puede resultar extremadamente costosa, cada fuga detectada y reparada resulta en un ahorro inmediato.

 

¿Cuándo usar compresores de aire inteligentes?  

• En instalaciones nuevas.
• Para remplazar compresores muy viejos o que tienen muchas fallas.
• Cuando se desea reducir los costos de operación por el ahorro del consumo de energía eléctrica y de la demanda máxima.

 

Dimensionamiento óptimo de equipos
El correcto dimensionamiento de los equipos eléctricos repercute en una minimización en el consumo, evitando que se eleve el gasto en energía eléctrica.

Si usted sobredimensiona sus equipos, gasta más y consume más, mientras que si usted subdimensiona sus equipos, puede dañar a los mismos y de igual manera consume más energía eléctrica.

Se debe prestar especial atención en dimensionar correctamente los siguientes equipos:

• Aires acondicionados
• Motores
• Bombas de agua
• Iluminación
• Transformadores de distribución
• Equipos de medición (transformadores de corriente y transformadores de potencial)
• Etc.

Si usted contrata un ingeniero eléctrico para realizarle un proyecto eléctrico, exija seriedad en el trabajo, evitando sobredimensionar o subdimensionar equipos.

Dimensione correctamente sus equipos y ahorre dinero.

 

Optimización del consumo de bombas de agua
Existe un importante ahorro cuando las bombas de agua trabajan en su punto óptimo de operación.

Los excesos de consumo de energía eléctrica en un sistema de bombeo se deben a caídas directas de presión (estrangulación) y/o aumentos del flujo en la bomba (recirculación), que se presentan cuando ésta trabaja fuera del punto óptimo de operación.

El uso de controladores de frecuencia variable (AFD) en motores de bombas centrifugas, brinda un importante ahorro en el consumo de energía eléctrica, debido a que hace trabajar a la bomba en su punto óptimo de operación.

Lo que se pretende es lograr la intersección de la curva característica de la bomba y la curva característica del sistema en el punto donde no se gaste exceso de presión o exceso de flujo, a través de la aplicación de las leyes de afinidad.

El análisis busca determinar con exactitud los ahorros para justificar la instalación de un AFD.

 

Manejo de carga
En la estructura tarifaria de los grandes consumidores (Gran Demanda), existe una diferencia en el costo de la energía, para los distintos bloques horarios en  que se registran los consumos.

Los bloques horarios se dividen en bloque alto (de 18:00 a 23:00), bloque medio (de 07:00 a 18:00 + de 23:00 a 24:00) y bloque bajo (de 0:00 a 07:00) 

El costo por unidad de la energía activa consumida en el bloque alto (Bs/kWh) es mayor que en los bloques media y bajo.

El costo por unidad de potencia registrada en horario de punta es significativamente mayor que el costo en horario fuera de punta. 

El Consumidor que ingrese al régimen de medición con cargas horario y cobro de demanda, puede tener significativos ahorros económicos si desplaza buena parte de sus procesos productivos o de utilización de la carga hacia los horarios fuera de punta.

Por esto debemos analizar la viabilidad económica de realizar un manejo de carga en el horario punta, el cual dependerá de las características del consumo y de las pérdidas económicas que le significan al consumidor, comparado con el ahorro en la factura de energía.

 

Consumo vs. envejecimiento de equipos

A medida que los equipos envejecen, su consumo de energía eléctrica aumenta, por lo que se debe analizar cuando es el momento de reemplazar el equipo viejo por uno nuevo.

Se analiza principalmente el ahorro obtenido en la utilización de nuevos equipos de acondicionamiento ambiental, equipos de refrigeración (heladeras, freezer), motores, generadores, etc.

La viabilidad económica del reemplazo de los equipos dependerá de que el ahorro pague la inversión en el corto plazo o mediano plazo.

CRE determina el ahorro en el consumo en base a mediciones sectorizadas con analizadores de red, para posteriormente compararlas con el consumo de un equipo nuevo.

 

¿Qué equipos representan su mayor consumo?
Es importante conocer los equipos que representan el mayor consumo de sus instalaciones y realizar algún manejo en caso de ser posible.

Determinar donde usted gasta la mayor parte de la energía, le brinda la posibilidad de buscar la forma de ahorrar en la misma.

Existen diversas alternativas como temporizadores y relés programables, que ayudan a optimizar el funcionamiento y el consumo de los diferentes equipos eléctricos.