por Randy Barnett
Hay que tomar decisiones para ahorrar energía, para ahorrar dinero. Los datos duros como base para tomar decisiones eliminan la especulación y terminan por tener un efecto positivo en las finanzas. Pero ¿en realidad es posible tener un impacto importante en el dinero mediante el registro de datos, el análisis de resultados y la toma de decisiones inteligentes? Claro que sí.
Comparación de compresores de aire de 200 caballos de fuerza
Considere este ejemplo de una fábrica. La instalación contaba con 200 compresores de aire que se usaban para suministrar el aire de la planta. Como el compresor número uno estaba clasificado con una capacidad ligeramente mayor de pies por minuto (cfm) que el compresor número dos, hacía varios meses que se había tomado la decisión de usar el compresor número uno como el compresor principal y el compresor número dos como el compresor de "ajuste". En consecuencia, el compresor de ajuste solo funcionaba cuando el compresor número uno era incapaz de mantener la presión del sistema. Tiene sentido, especialmente puesto que ambos tienen los mismos caballos de fuerza; no debe haber diferencia o quizá una diferencia mínima en los costos de la electricidad de funcionamiento.
El software de registro de datos automáticamente grafica el uso energético de un compresor de 200 caballos de fuerza. Este panorama general rápido muestra que el compresor tiene un consumo energético promedio de poco más de 50 kW, durante un periodo de operación de tres días. Al conocer la tasa de las tarifas eléctricas de $/kWh, será sencillo estimar el costo de la operación de este compresor durante este periodo.
Se instalaron los registradores de energía en cada unidad durante varios días, a fin de determinar el costo real de la energía eléctrica usada para su funcionamiento. Cada unidad funcionó de manera independiente para asegurarse de que la otra unidad no influía en su operación. Se encontró que el compresor número dos era mucho más eficiente energéticamente y también era más que suficiente para cubrir el suministro de aire de la planta. El compresor número dos era más reciente y tenía un diseño energético más eficiente que su contraparte.
A la instalación se le cobraba 0.07 dólares por kilovatio hora (kWh). Los tiempos de ejecución y el uso de energía en kilovatios se extrajeron de los datos registrados y los costos de operación reales determinados. Tales cálculos son relativamente simples y pueden conformarse fácilmente en una hoja de cálculo para su uso en toda la planta. Los resultados: el funcionamiento del compresor número dos como el compresor de aire principal de la planta dio como resultado un ahorro anual estimado de USD 29 510. Obviamente, los datos registrados demostraron ser mucho más precisos que las mejores suposiciones basadas solamente en los datos de la placa indicadora. Instalar registradores de energía y después descargar los datos a una PC para su análisis tarda tan solo unos minutos. Se trata de una pequeña inversión con un gran retorno.
¿Cuánto cuesta la operación de cincuenta rectificadoras durante la hora de la comida?
En otra fábrica la pregunta que se planteó fue: "¿Cuánto cuesta que esas cincuenta rectificadoras sigan funcionando durante la hora de la comida?" La lógica detrás de que las rectificadoras siguieran funcionando mientras no se estaban usando era que sus cargas son relativamente pequeñas comparadas con equipos mucho más grandes y que el aceite de corte seguiría circulando por la rectificadora. Y como la rectificadora se encontraba efectivamente "en ralentí" sin carga alguna, sencillamente no valía la pena el esfuerzo de apagarla por periodos tan cortos.
Para verificar la decisión, se usó un multímetro digital con una pinza de CA para registrar y determinar el costo real de operación de una rectificadora durante la hora de la comida. Curiosamente, los ahorros fueron de tan solo 0.55 dólares por una rectificadora. Sin embargo, al multiplicar los cincuenta y cinco centavos por las cincuenta rectificadoras, se obtienen ahorros de USD 27.50 por cada hora de comida, Dadas las variables de trabajo por turnos y vacaciones, los ahorros estimados por apagar las rectificadoras durante las horas de comida fueron de casi USD 8000. Una vez más, una revisión de media hora reveló ahorros significativos que se consiguieron tan solo presionando dos botones por rectificadora, uno para "detener" antes de la comida y uno para "iniciar" después de esta.
Costos de operación para motores más grandes
Siempre hay que conocer el costo de operación de los motores más grandes para varias aplicaciones. En una instalación, se usaba un motor de 100 caballos de fuerza (HP) para bombear agua desde un estanque a varios cientos de pies de donde se usaba el agua para la refrigeración de procesos. El motor funcionaba de manera continua durante las operaciones de la planta. Se estaban explorando otras opciones para el agua de refrigeración. Era necesario saber cuánto estaba costando el funcionamiento del sistema de bombeo actual, para determinar el retorno antes de tomar una decisión. Al registrar los kilovatios que consumía el motor y el número de horas que funcionaba durante un ciclo de la planta, se determinó que el motor de 100 HP funcionaba casi siempre a su capacidad plena de 100 HP. Le costaba a la compañía 33 241 cada año. Entonces se tomaron decisiones ejecutivas para remplazar el sistema existente con un motor y un diseño de bombeo más eficientes.
Pero ¿por qué no confiar simplemente en los datos de la placa identificadora para determinar el costo de operación de un motor? Después de todo, los motores NEMA están marcados con los valores necesarios, incluyendo los caballos de fuerza y los valores de eficiencia. La respuesta es que los motores casi nunca funcionan dentro de los parámetros que especifican las placas indicadores. Cuente con que los costos de operación reales varíen.
Por ejemplo, un motor trifásico de rendimiento estándar de 460 vatios y 100 HP que funcione con carga máxima durante 8760 horas al año probablemente generará un costo de USD 48 000 al año, con una tarifa eléctrica de USD 0.10 por kWh,. Pero ¿y si el motor no se encuentra funcionando con carga máxima en todo momento? Entonces, el costo total de operación puede disminuir de manera importante. La única manera de saberlo a ciencia cierta es hacer mediciones y registrar los datos. Luego, analizar los datos y determinar el valor real en términos monetarios con el que el motor contribuye a la factura de la empresa pública. En función de la aplicación, ese motor podría generar grandes ahorros energéticos mediante el uso de un variador de frecuencia (VFD).
Las lecturas fueron en promedio cada 10 segundos en un periodo de un minuto
El promedio de vatios que consumió el motor durante los 10 segundos anteriores| Tiempo | Mínimo de potencia activa total (vatios) | Promedio de potencia activa total (vatios) | Máximo de potencia activa total (vatios) |
| 08:10:07 0 ms | 32110.238 | 32097.152 | 32031.729 |
| 08:10:17 0 ms | 32064.441 | 32090.611 | 32142.949 |
| 08:10:27 0 ms | 32097.152 | 32103.695 | 32129.865 |
| 08:10:37 0 ms | 32097.152 | 32103.695 | 32149.492 |
| 08:10:47 0 ms | 32090.611 | 32123.322 | 32123.322 |
| 08:10:57 0 ms | 32084.068 | 32110.238 | 32136.408 |
Información de un registrador de datos importada a una hoja de cálculo para su análisis. Este motor de bomba centrífuga de 100 caballos de fuerza, con carga máxima, debe consumir cerca de 80 000 vatios (80 kW). Los 32 000 vatios (32 kW) indican que el motor solo está parcialmente cargado, que funciona ineficientemente y que podría ser un candidato para la instalación de un VFD, que podría generar importantes ahorros de energía.
El costo de la iluminación
La iluminación es uno de los más grandes consumidores de energía eléctrica en la mayoría de las instalaciones comerciales e industriales. Por ejemplo, el costo anual de iluminación de una instalación industrial con una superficie de 14 864.5 metros cuadrados es de USD 85 030 aproximadamente,. Tales cantidades de dinero a menudo pueden disminuirse de manera rápida e importante, si sabe dónde se encuentran los mayores ahorros. Hay muchas opciones de iluminación disponibles y hay que tomar decisiones inteligentes para escoger las correctas.
La pregunta es: "¿cuánto cuesta que las luces estén encendidas?" Entonces, pueden hacerse estimaciones de sistemas de reemplazo más reciente y más eficientes, usando los datos publicados. Usted puede hacer estimaciones bastante precisas al contar los dispositivos de iluminación, identificar los vatajes y los tipos, considerar la operación del lastre y conocer las horas reales en las que las luces se encuentran encendidas. Sin embargo, para tomar decisiones, pueden obtenerse datos rápidos y precisos mediante sencillas lecturas de los circuitos de iluminación en cuestión con un medidor con pinza amperimétrica de CA.
Como un ejemplo, cierta iluminación fluorescente se dejó encendida en una instalación comercial durante periodos extendidos, con lo que se creía que era una buena justificación. Una idea falsa muy difundida es que es más eficiente energéticamente dejar la iluminación fluorescente encendida en vez de apagarla. Esto es verdad solo hasta cierto punto, pues los ahorros se le atribuyen a la pequeña cantidad de corriente que entra en estas bombillas al encenderlas. Además, encenderlas y apagarlas en exceso, como varias veces al día, pueden reducir la vida útil de las bombillas. La regla general del Departamento de Energía de EE. UU. es que hay que apagar la iluminación fluorescente si el espacio en el que se encuentra estará desocupado durante más de quince minutos. Sin embargo, en algunas áreas del país, este número podría ser de hasta cinco minutos si las tarifas eléctricas son altas.
Es bastante fácil usar un medidor con una pinza amperimétrica de CA y medir la tensión y la corriente que se alimentan a un circuito eléctrico, a fin de obtener números precisos. Puede hacer un cálculo rápido del costo de operación de ese circuito de alimentación. Pero ¿y si está asumiendo que las luces se apagan a ciertas horas y esto no sucede en realidad? A fin de cuentas, usted colocó un letrero para recordarles a todos los trabajadores que apaguen toda la iluminación dirigida a las estaciones de trabajo al final del turno. No es de sorprenderse que la corriente eléctrica y los kW no bajan a cero en todos los circuitos de iluminación al final de cada día. Así que ¿cuánto le cuestan las luces que alguien olvidó apagar? No lo sabrá sino hasta que lo mida. Después, ponga letreros que les muestren a los trabajadores las cantidades de dinero asociadas a los gastos de iluminación y tenga por seguro que atraerá su atención.
El costo por hora del equipo en funcionamiento
A veces, los gerentes de instalaciones y operaciones sencillamente quieren saber cuánto cuesta el funcionamiento de un equipo específico. Hay que contar con esa información con una carga del 100 por ciento, del 90 por ciento, del 80 por ciento, etcétera. Los gerentes pueden extrapolar la información para tomar decisiones operativas. "¿Y si empleo la prensa 5 en vez de la 3 para este proyecto? ¿Cuál me permite hacer el mismo trabajo con un costo menor?" Son preguntas pertinentes a las que hay que contestar concretamente.
Es fácil mirar una factura de la empresa pública de electricidad y conocer el cargo del mes. La meta de la gestión de energía es el manejo y la reducción de esa factura, y exige la cooperación de todo el personal de la instalación. Para tomar decisiones inteligentes, debe saber a dónde va esa energía eléctrica cada mes. Debe medir y registrar los datos de energía de los sistemas y equipos eléctricos más grandes. Lo mejor es usar un registrador de energía durante un ciclo de la planta al menos o más. Determine los costos de operación anuales y por hora de esos equipos. Dé seguimiento a estos datos y téngala a mano, y siempre sepa cuánto le cuesta el funcionamiento de su equipo. Es mucho más práctico tomar decisiones con base en hechos que basándose en estimaciones y suposiciones.