Post on 21-Oct-2021
La versión digital de esta tesis está protegida por la ley de Derechos de Autor del
Ecuador.
Los derechos de autor han sido entregados a la “ESCUELA POLITÉCNICA
NACIONAL” bajo el libre consentimiento del (los) autor(es).
Al consultar esta tesis deberá acatar con las disposiciones de la ley y las
siguientes condiciones de uso:
Cualquier uso que haga de estos documentos o imágenes deben ser sólo para efectos de investigación o estudio académico, y usted no puede ponerlos a disposición de otra persona.
Usted deberá reconocer el derecho de autor a ser identificado y citado como el autor de esta tesis.
No se podrá obtener ningún beneficio comercial y las obras derivadas tienen
que estar bajo los mismos términos de licencia que el trabajo original.
El libre Acceso a la información, promueve el reconocimiento de la originalidad de
las ideas de los demás, respetando las normas de presentación y de citación de
autores con el fin de no incurrir en actos ilegítimos de copiar y hacer pasar como
propias la creación de otras personas.
Respeto hacia sí mismo y hacia los demás
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y
ELECTRÓNICA
AUDITORÍA ENERGÉTICA DE LA FÁBRICA ACRILUX S.A
PROYECTO PREVIO AL TITULO DE INGENIERO
ELÉCTRICO
PAÚL ALEJANDRO MONTERO BELTRÁN
paul_montero_7285@hotmail.com
DIRECTOR: Msc.Luis Elías Tapia Calvopiña
luis.tapia@epn.edu.ec
CO DIRECTOR: Dr. Carlos Fabián Gallardo Quingatuña
carlos.gallardo@epn.edu.ec
Quito, Abril 2015
I
DECLARACIÓN
Yo Paúl Alejandro Montero Beltrán, declaro bajo juramento que el trabajo aquí
descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentada para ningún
grado o calificación profesional; y, que he (hemos) consultado las referencias
bibliográficas que se incluyen en este documento.
A través de la presente declaración cedo mis derechos de propiedad intelectual
correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según lo
establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la
normatividad institucional vigente.
______________________
Paúl Alejandro Montero Beltrán
II
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Paúl Alejandro Montero
Beltrán, bajo mi supervisión.
________________________ ________________________
MSc. Luis Tapia Dr. Carlos Gallardo
DIRECTOR DEL PROYECTO CODIRECTOR DEL PROYECTO
III
AGRADECIMIENTO
A mis padres, por estar conmigo en momentos difíciles y ser un ejemplo para
confrontar los retos difíciles de la vida.
A mis hermanos, por sus palabras de apoyo y motivación durante la realización
de este proyecto.
Al Ing., Luis Tapia que con sus conocimiento y experiencia supieron guiarme en
esta de etapa de estudio que acaba de llegar a su fin.
A mis compañeros y amigos que compartimos buenas y malas vivencias en las
aulas.
A la empresa Acrilux por darme la oportunidad de realizar este proyecto en sus
instalaciones.
EL AUTOR
IV
DEDICATORIA
El presente trabajo dedico a mi familia por su amor y confianza que tuvieron
conmigo durante toda mi vida.
A mis amigos por sus consejos y apoyo durante la realización de este proyecto.
Paúl A. Montero B.
V
RESUMEN
EL presente proyecto de titulación tiene como meta evaluar el uso de la energía
de la fábrica ACRILUX S.A ,encontrar las areas de producción donde se puede
optimizar el consumo de energía y dar soluciones que sean viables tecnica y
financieramente.
Para el sector industrial implementar medidas para ahorrar energía representan
un gasto mas que una inversión, ya que los costos energéticos son relativamente
bajos,considerando el uso de la energía como un recurso poco importante a
tomar en cuenta dentro del proceso productivo.
Este trabajo aborda tres aspectos: la situacion energética actual de la planta, la
calidad de energía y dar soluciones acorde a las necesidades de la empresa.
Se hace una visitia técnica a la fabrica para conocer la situacion energética de los
procesos productivos,modo de operación de la máquinaria, se realiza un
levantamiento de carga y se recopila informacion de planillas energeticas en el
periodo de un año.
Se hace mediciones en el transformador y en la planta, para conocer que
parametros eléctricos cumplen con las regulaciones del CONELEC.
Finalmente con la evaluación de la situación actual de la fábrica y las mediciones
realizadas en el transformador se establecen soluciones que sean viables en la
empresa.
VI
PRESENTACIÓN
Con el presente proyecto se promueben los beneficios que se obtienen al
optimizar el uso energético poniendo como ejemplo de aplicación a la fábrica
ACRILUX S.A, estos beneficios no sólo son económicos,que es a lo que la
mayoría de industrias les interesa ,sino también ambientales y ecológicas que son
en determinados casos más importantes que la parte económica.
El primer capítulo del presente proyecto se explica la importancia de la eficiencia
energética en la industria, cuáles son los beneficios y la razón para que en el
Ecuador se están implementando políticas energéticas, En este capítulo también
se indica los objetivos de realizar una auditoría en la fábrica Acrilux S.A y una
breve descripción de la misma.
El objetivo del segundo capítulo es conocer la situación actual de la empresa, los
consumos energéticos, levantamiento de carga, el proceso productivo y también
el análisis del sistema de vapor y la evaluación energética de los procesos de
producción.
En el tercer capítulo se analiza la calidad del servicio eléctrico tanto del
transformador que es compartido por las tres fábricas, una de ellas Acrilux S.A y
la de la fábrica. La calidad del servicio eléctrico consta del análisis de
perturbaciones, factor de potencia y variaciones de voltaje.
En el cuarto capítulo una vez identificados los puntos donde puede existir menor
eficiencia de energía, se dan alternativas de solución considerando aspectos
técnicos y económicos. Finalmente se dan los criterios para establecer un sistema
de gestión energética y las medidas administrativas a tomar para que el ahorro
energético sea continuó.
El último capítulo se emite las conclusiones y las recomendaciones que se deben
hacer en la fábrica para mejor la eficiencia energética en la misma.
VII
TABLA DE CONTENIDO
DECLARACIÓN……………………………………………………………………………I
CERTIFICACIÓN……………………………………………………………………….…II
AGRADECIMIENTOS……………………………………………………………………III
DEDICATORIA…………………………………………………………………………..IV
RESUMEN…………………………………………………………………………………V
PRESENTACION…………………………………………………………………………VI
TABLA DE CONTENIDO………………………………………………………………VII
CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS…………………...………1
1.1INTRODUCCIÓN……………...…………………………………………………..........1
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA...………………….……………………….....2
1.3 OBJETIVOS………………………………………………….........................................3
1.3.1. OBJETIVOS GENERALES……………………………………………………........3
1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS………………………………………………………...3
1.4. ALCANCE DEL PROYECTO………………………………………………………..3
1.5 JUSTIFICACION DEL PROYECTO…………………………………………………..4
1.6. BREVE RESEÑA DE LA FÁBRICA ACRILUX …………………………................4
CAPITULO 2: DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO ACTUAL DE LA
FÁBRICA ACRILUX………………………………....................................................5
2.1. MARCO TEÓRICO……………………………………………………..……………..5
2.1.1 AUDITORÍA ENERGÉTICA…………………………………………..………….…5
2.1.2 TIPOS DE AUDITORÍAS ENERGÉTICAS…………………………………………6
2.1.3 SISTEMA DE GESTIÓN ENERGÉTICA…………………………………………...7
2.1.4 HERRAMIENTAS PARA LA EVALUACIÓN ENERGÉTICA……………..……..7
2.1.4.1 Consumo Anual……………………………………………………………………..8
2.1.4.2 Intensidad Energética………………………………………………………….........8
VIII
2.1.4.3 Costo Energético……………………………………………………………………8
2.1.5 NORMAS ESTABLECIDAS…………………...........................................................8
2.1.5.1 Normas ISO 9001……………………………….......................................................8
2.1.5.2 Normas ISO 50 001 …………………………….......................................................9
2.1.5.3 Iluminación..…………………….............................................................................10
2.1.5.3.1Criterios Para La Selección de la Luminaria..........................................................10
2.1.5.3.2 Tipos de Luminaria………………………………...............................................11
2.1.5.3.3Normas IRAM –AADL 2006……………………….............................................12
2.1.5.4RegulaciónCONELEC – 004/01……………….......................................................13
2.1.6 INDICADORES FINACIEROS PARA LA EVALUACIÓN DE UN
PROYECTO…………………………………………………………………………….....15
2.1.6.1 Valor Actual Neto…………………………………………………………………15
2.1.6.2 Tasa Interna de Retorno………………………………………………….……..…16
2.1.6.3 Relación Beneficio Costo………………………………………………………….16
2.1.6.4 Periodo de Recuperación de la Inversión……………………………….................17
2.1.6.5 Selección de un Proyecto Entre Varias Alternativas………………….…………...17
2.1.7 METODOLOGÍA PARA REALIZAR UNA AUDITORÍA ENERGÉTICA………19
2.2. EQUIPO DE MEDICIÓN Y PROTECCIÓN…..........................................................20
2.2.1 PARÁMETROS ELÉCTRICOS……………………….............................................20
2.2.1.1 Multímetro………………………………................................................................20
2.2.1.2 Analizador de Redes Eléctricas………....................................................................21
2.2.2 PARAMETROS TÉRMICOS………………….........................................................22
2.2.2.1. Analizador de Gases de Combustión…...................................................................22
2.2.2.2.Termómetro Digital………………………..............................................................23
2.2.3 PARAMETRO DE ILUMINACIÓN……………...…...............................................24
2.2.3.1 Luxómetro………………………………................................................................24
2.3 EQUIPO DE PROTECCIÓN………………….............................................................26
2.4 DESCRIPCION DE LA FABRICA ACRILUX............................................................27
IX
2.5 PLANILLAS DE CONSUMO…………………..…………….....................................28
2.5.1 TARIFA ELÉCTRICA………………………………................................................28
2.5.2 PLANILLA DIESEL………………………………...................................................31
2.6 CONSUMOS ENERGÉTICOS………………............................................................32
2.6.1 CONSUMOS ELÉCTRICOS………………………..................................................32
2.6.2 CONSUMO COMBUSTIBLES………………………..............................................35
2.7 REDUCCIÓN DE UNIDADES……………….............................................................36
2.8 INSPECCIÓN VISUAL ATRAVES DE LA PLANTA ACRILUX S.A…………......38
2.9 DATOS DE PRODUCCION………………..…….………..........................................38
2.10 PORCENTAJE DE ASIGNACION POR PRODUCTO….........................................41
2.10.1PORCENTAJE DE ASIGNACION DE PRODUCTO POR POTENCIA
INSTALADA ………………………………………………………………......................42
2.10.2. PORCENTAJE DE ASIGNACION DE PRODUCTO POR CONSUMO CCC
MEDIDO CON ANALIZADOR DE REDES. ..................................................................43
2.11CALCULO DEL LOS ÍNDICES ENERGÉTICOS......................................................45
2.11.1 INTENSIDAD ENERGÉTICA…………………………………………………….45
2.11.2 COSTO ENERGÉTICO…………..…......................................................................46
2.12DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN................................................46
2.12.1RECEPCION Y ALMACENAMIENTO DE PRODUCCIÓN…………………….47
2.12.2DESTILACIÓN. ………………................................................................................47
2.12.3. CONTROL DEL DESTILADO……..……………….............................................47
2.12.4 AGITACIÓN…………………………………………………………………….....47
2.12.5 CARGADO DE MOLDES Y ARMADO DE MOLDES.........................................48
2.12.6 TRATAMIENTO TÉRMICO Y POLIMERIZACIÓN………………....................48
2.12.7 EMBALAJE……………….....................................................................................48
2.13 LEVANTAMIENTO DE CARGA…………………….……….................................50
2.13.1 NIVELES DE ILUMINACIÓN…...........................................................................50
2.13.2 MOTORES UTILIZADOS EN LA FÁBRICA ACRILUX S.A..............................52
X
2.13.3EQUIPOS DE OFICINA………………....................................................................53
2.14 MEDICIONES EN EL TRANSFORMADOR DE 378 kVA………………………..53
2.14.1 RESULTADOS DE MEDICIONES EN EL TRANSFORMADOR DE 378
kVA………………..............................................................................................................54
2.14.2RESULTADOS DE MEDICIONES EN LA PLANTA ACRILUX..........................56
2.15 PÉRDIDAS EN REDES SECUNDARIAS……………….........................................59
2.16 TRABAJO DEL GENERADOR DE EMERGENCIA................................................60
2.17 ANALISIS DEL SISTEMA DE VAPOR………………...........................................61
2.17.1 EQUIPOS UTILIZADOS EN EL PROCESO..........................................................61
2.17.1.1Torre de Destilación................................................................................................62
2.17.1.2 Sistema de Enfriamiento........................................................................................63
2.17.1.3 Agitador..................................................................................................................63
2.17.1.4 Bombas de Recirculación.......................................................................................64
2.17.1.5 Horno Motores.......................................................................................................64
2.17.1.6 Extrusora................................................................................................................65
2.17.1.7 Tecles......................................................................................................................66
2.17.2 SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA.....................................................66
2.17.3 CIRCUITO DE VAPOR DE LA EMPRESA ACRILUX S.A................................67
2.17.4 CONDICIÓN DE OPERACIÓN DE LOS EQUIPOS DE LA FÁBRICA ACRILUX
S.A........................................................................................................................................68
2.17.4.1 Calderos..................................................................................................................68
2.17.4.1.1Quemador.............................................................................................................70
2.17.4.1.2 Tanque de Almacenamiento del Combustible.....................................................71
2.17.4.1.3 Tanque de Almacenamiento del Agua................................................................71
2.17.4.1.4 Líneas de Distribución de Vapor.........................................................................72
2.17.4.2Equipos Consumidores de Vapor............................................................................72
2.17.5 MEDICIÓN DE CONSUMO DE VAPOR DE AGUA EN LOS JJJJJJJJJJJ
CALDEROS……………………………………………………………………………….76
XI
2.17.5.1 Método para Determinar el Flujo de Agua de Alimentación.................................77
2.17.6 MEDICIÓN DE CONSUMO DE VAPOR EN LOS EQUIPOS..............................79
2.17.6.1Consumo de Vapor Calentamiento Piscinas...........................................................79
2.17.6.2 Consumo de Vapor en los Hornos..........................................................................80
2.17.6.3 Consumo de Vapor en los Reactores.....................................................................81
2.17.6.4 Consumo de Vapor en la Torre de Destilación.....................................................82
2.17.7 EFICIENCIA DE LOS CALDEROS.......................................................................84
2.17.7.1 Método Directo.......................................................................................................84
2.17.7.2 Método Indirecto....................................................................................................85
2.17.7.2.1 Pérdida por Calor Sensible con los Gases de Salida Qcs…..…………………..85
2.17.7.2.2 Pérdidas de Calor por Radiación y Convección……………………………..…86
2.17.7.2.3 Perdidas por Purgas.............................................................................................87
2.17.8 ANÁLISIS DE LOS GASES PRODUCTO DE LA COMBUSTIÓN…..………...93
2.17.9 NUMERO DE HUMO…………………………………………………………..…94
2.17.10 CALCULO DEL CONSUMO DE COMBUSTIBLE EN LOS CALDERO…..…95
2.17.11 CALCULO DE PÉRDIDAS DE VAPOR…………………………….……….…97
2.17.11.1Pérdida de Calor en las Tuberías………………………………...........................98
2.17.11.2 Pérdidas de Calor por Fugas de Vapor……………………………………….…99
2.18 EVALUACIÓN ENERGÉTICA EN LAS DIFERENTES ÁREAS DE
PRODUCCIÓN……………………..……………………………………………..……..101
2.18.1 BALANCE DE ENERGÍAS EN SISTEMAS CERRADOS……..……………....101
2.18.2 EVALUACIÓN ENERGÉTICA EN EL PROCESO DE DESTILACIÓN……....102
2.18.3 EVALUACIÓN ENERGÉTICA EN EL PROCESO DE
PREPOLIMERIZACIÓN………………………………………………………..……….103
2.18.4 EVALUACIÓN ENERGÉTICA EN EL PROCESO DE ELABORACIÓN DEL
PERFIL DE PVC…………………………………………………………………...…….105
2.18.5 EVALUACIÓN ENERGÉTICA EN LOS PROCESO DE ARMADO DE MOLDES
Y TÉRMICO………………………………………………………………………….….105
2.18.6 CÁLCULO DEL CONSUMO DE GALONES.…………………….……………107
XII
2.19 OPURTUNIDADES DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA………………….108
2.19.1 OPURTUNIDADES DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
ELÉCTRICA…………………………………………………………….…………….…108
2.19.1.1 Instalaciones Eléctricas………….………………………………………..…….109
2.19.1.1.1 Conductores Eléctricos………….…………………………………..……...…109
2.19.1.1.2 Tableros Eléctricos…………..………………………………………………..110
2.19.1.2 Iluminación en la Fábrica Acrilux………………………………………..……..111
2.19.1.3 Motores Eléctricos………………………………………………………..……..112
2.19.1.3.1 Como Optimizar el Consumo de Motores…………………………………….113
2.19.2 OPURTUNIDADES DE CONSERVACIÓN DE ENERGÍA TÉRMICA….........114
2.19.2.1 Aislamiento Térmico………………………………………………………........114
2.19.2.2 Trampas de Vapor………………………………………………………………115
2.19.2.2.1Tipos de Trampas de Vapor…………………………………………………...115
2.19.2.2.2 Seleccionamiento de una Trampas de Vapor…………………………………117
2.19.2.3 Utilización de Intercambiadores de Calor………………………………………119
2.19.2.3.1 Tipos de Intercambiadores de calor…………………………………………...119
2.20 RESUMEN DE LOS PROBLEMAS DE DESPERDICIO DE ENERGÍA
ECONTRADOS EN LA FÁBRICA ACRILUX S.A………………………….……...…122
CAPITULO 3: EVALUACIÓN DE CALIDAD DEL SISTEMA
ELÉCTRICO DE LA FÁBRICA ACRILUX S.A…………….......................124
3.1 EVALUACIÓN DE CALIDAD………………..........................................................124
3.1.1 LA CALIDAD DEL PRODUCTO……………………………………..………….124
3.1.1.1 Niveles de Voltaje………………………………………………………………..124
3.1.1.1.1 Índice de Calidad……………………………………………………………….124
3.1.1.2 Perturbaciones Flicker……………………..……………………………………..125
3.1.1.3 Perturbaciones Armónicos………………………………………………...……..126
3.1.1.4 Factor de Potencia………………..………..……………………………………..127
XIII
3.2 ESTUDIO Y ANALISIS DE LAS MEDICIONES……………….............................127
3.2.1 NIVELES DE VOLTAJE TRANSFORMADOR DE 378 kVA…………….……..127
3.2.2 FLICKER CORTA DURACIÓN TRANSFORMADOR………………………….129
3.2.3 DISTORSIÓN ARMÓNICOS DE VOLTAJE (THD) TRANSFORMADOR…....130
3.2.4 FACTOR DE POTENCIA TRANSFORMADOR…………………………….….131
3.2.5 POTENCIA DISPONIBLE DEL TRANSFORMADOR…………………………132
3.2.6 NIVELES DE VOLTAJE PLANTA ACRILUX……………………………..……133
3.2.7 FLICKER CORTA DURACIÓN PLANTA ACRILUX S.A…………………......133
3.2.8 DISTORSIÓN ARMÓNICOS DE VOLTAJE (THD) PLANTA ACRILUX.........135
3.2.9FACTOR DE POTENCIA PLANTA ACRILUX S.A……….……………………136
3.2.10 BALANCE DE CARGA EN LA PLANTA ACRILUX S.A……………….…..137
3.3 CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA……………..……………………..138
3.3.1 MÉTODO DEL TRIANGULO DE POTENCIAS…………………………...……138
3.3.2 CALCULO DE CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA PARA EL
TRANSFORMADOR………………………………………………………………....…139
3.4 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LA CALIDAD DE ENERGÍA…….……141
CAPITULO 4: PROPUESTA DE SOLUCIÓN Y ANALISIS TÉCNICO
ECONÓMICO………………......................................................................................142
4.1 MEDIDAS TECNOLÓGICAS………………................………………....................142
4.1.1ILUMINACIÓN………………………….………......……………….………..…...142
4.1.1.1 MEJORAR LA UTILIZACION DE LA LUZ NATURAL…..…………….……142
4.1.1.1.1Lucernario…………….………………………….…………………….…….…142
4.1.1.2Iluminación Usando Fluorescentes T5…………………….……….……………..142
4.1.1.3 Adaptadores T5…………….…………….…………………….…….…………..146
4.1.1.4 Instalación de Sensores de Presencia o de Movimiento……………………….…147
4.1.2MOTORES DE ALTA EFICIENCIA…………….………………………………...148
XIV
4.1.3 UTILIZACIÓN DE UN SISTEMA SOLAR TÉRMICO PARA CALENTAMIENTO
DE PISCINAS…………….………………………………….…………………………..152
4.1.3.1 CALENTADOR SOLAR INDUSTRIAL MODELO KE………………….…...153
4.1.4 CALENTAMIENTO DE PISCINAS USANDO INTERCAMBIADORES DE
CALOR EN LAS PISCINAS…………….………………………………….…...............153
4.1.5 OPTIMIZACION DEL EXCESO DE AIRE EN LOS CALDEROS……..……….154
4.2 EVALUACIÓN FINACIERA DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN...…….157
4.2.1 REDISEÑO DEL SISTEMA DE ILUMINACIÓN…………..……….…………...157
4.2.1.1 Diseño de Iluminación Usando T5 de 28 [W] Mas Adaptador..............................157
4.2.1.1.1 Análisis Financiero Tubos T5 de 28 [W] Mas Adaptador T8/T12....................173
4.2.1.2 Rediseño de Iluminación Usando Tubos de Luz…………………………………175
4.2.1.2.1 Análisis Financiero Usando Tubos de Luz.........................................................181
4.2.1.2.2 Análisis Financiero Utilizando Sensores de Movimiento...................................184
4.2.3 MOTORES DE ALTA EFICIENCIA…………….……………….……………….186
4.2.3.1 Análisis Financiero Utilizando Motores de Alta Eficiencia……………………...187
4.2.4 CÁLCULO DE PÉRDIDAS DE CALOR EN LOS GASES DE
COMBUSTIÓN…………………………………………………………………..………189
4.2.5 UTILIZAR MATERIAL AISLANTE EN TUBERIAS…………………….……..191
4.2.5.1 Análisis Financiero Colocando Material Aislante en Tuberías…………………..194
4.2.6 CÁLCULO DEL CONSUMO DE COMBUSTIBLE USANDO
INTERCAMBIADORES DE CALOR……………………………………………..……196
4.2.6.1Análisis Financiero Usando Intercambiadores de Calor…………..……………...197
4.2.7CALENTAMIENTO DE PISCINAS USANDO PANELES SOLARES……........199
4.2.7.1 Análisis Financiero Utilizando Paneles Solares…………………………….........201
4.3 SOLUCIONES APLICABLES A LA EMPRESA ACRILUX S.A…………………202
4.3.1 SOLUCIÓN DE AHORRO DE ENERGÍA PARA ILUMINACIÓN……………..202
4.3.2 SOLUCIÓN PARA CARGA DE MOTORES……………….…………………….202
4.3.3 SOLUCIÓN DE AHORRO ENERGÉTICO EN EL SISTEMA DE VAPOR…….203
4.3.3.1 Solución para calentamiento de piscinas…….………………..………….............203
XV
4.3.3.2 Trampas de vapor en piscinas……………………………………………………204
4.3.3.3 Utilización de Material Aislante en Tuberías…………………………………….205
4.3.3.4 Arreglo de tubería ubicada entre calderos y hornos por fuga de vapor..................205
4.3.3.5 Reajuste de la boquilla del quemador…………………………………………….205
4.4 GESTIÓN ENERGÉTICA EN LA FÁBRICA ACRILUX S.A……………………..205
4.5ESTIMACIÓN DEL AHORRO ENERGÉTICO EN LA FÁBRICA ACRILUX........207
CAPITULO 5: CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES…….…210
5.1CONCLUSIONES…………….…………………….………….…………………..…210
5.2 RECOMENDACIONES……….………...……………...……….…………………..211
REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍA……..………………....….……..…….…..………214
ANEXOS…………………………………….………………………………………..…219
ANEXO A: ÍNDICES ENERGÉTICOS Y CENSO DE AREAS DE PRODUCCIÓN…220
ANEXO B: CARACTERÍSTICAS DEL DIESEL Y TABLAS UTILIZADAS………...226
ANEXO C: TABLAS DE CONVERSÓN ENERGÉTICAS…………………………….230
ANEXO D: LEVANTAMIENTO DE CARGA…………………………………………231
ANEXO E: DIAGRAMA UNIFILAR…………………………………………………...239
ANEXO F: ILUMINACIÓN……………………………………………………………..240
1
CAPITULO 1
INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS
1.1. INTRODUCCIÓN
El campo de la eficiencia energética y el uso de energías alternativas va ser
dentro de pocos años unos de los pilares importantes para el desarrollo del
Ecuador, países desarrollados ya han determinado políticas de eficiencia
energética dándose cuenta de la necesidad de la misma. El Ecuador está
comenzando a dar importancia a la optimización de recursos energéticos y la
implementación de políticas de eficiencia energética.
La falta de difusión para el ahorro de energías a los ciudadanos, el poco interés
que tienen los sectores productivos en invertir en eficiencia energética y políticas
no tan claras de eficiencia energética son barreras que tiene el país en el uso
óptimo de la energía.
Los cambios climáticos también son una de las razones por la cual tarde o
temprano el Ecuador como muchos países de Latinoamérica prestará más
atención al uso óptimo de energía así como también a las energías alternativas,
como pasó con la sequía del año 2009 que produjo cortes de energía eléctrica y
por lo tanto pérdidas económicas al país.
En el área industrial y comercial se está empezando a ver los beneficios de la
eficiencia energética empezando con sectores grandes, pero para fábricas
pequeñas no hay suficiente motivación para que este sector industrial opte por la
optimización de recursos energético.
Un aspecto importante para optimizar los recursos energéticos en una industria no
es siempre la instalación de nuevas tecnologías, hacer una gestión energética
puede dar iguales y posiblemente mejores resultados, el compromiso de las
2
personas para el ahorro de energía a través de la concientización de los
beneficios de una adecuada gestión energética puede dar resultados inmediatos y
sobre todo sostenibles.
La poca importancia que se le a la eficiencia energética en el sector industrial se
debe a que las empresas se fijan más en la producción que en el ahorro de
energía y no se dan cuenta de los beneficios no sólo económicos sino
ambientales que se obtiene cuando se ahorra y se optimizan los recursos
energéticos.
1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La eficiencia energética es un aspecto importante en las políticas energéticas en
el país, los sectores industriales comerciales y residenciales tarde o temprano
tendrán que acoplarse a las medidas de gestión energética que imponga en este
caso el Ministerio de energías renovables, de este razonamiento nace realizar
este proyecto en la fábrica ACRILUX S.A.
Otro motivo porque se planteó este estudio en la fábrica ACRILUX S.A fue porque
los equipos son antiguos, la mayoría de motores, bombas tienen el mismo tiempo
de operación de la empresa que es de casi 40 años, igual tiempo de antigüedad
tiene uno de los calderos.
Por estas razones y sin necesidad de realizar ningún tipo de estudio previo se
puede decir que realizar una auditoría energética en la fábrica es un proyecto
viable y que puede ser beneficioso no sólo para disminuir costos de operación
sino también en la parte ambiental, reduciendo gases contaminantes y ahorrando
energía.
3
1.3. OBJETIVOS
1.3.1. OBJETIVO GENERAL
Mejorar la eficiencia energética usando como herramienta una auditoría
energética en la fábrica ACRILUX S.A
1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Los objetivos planteados son los siguientes:
Analizar el consumo de energía de cada proceso industrial para tener una
visión real de la fábrica ACRILUX S.A.
Identificar las áreas donde se puede ahorrar energía.
Análisis del factor de potencia.
Encontrar el perfil de voltaje y curvas de corriente.
Análisis de armónicos.
Análisis de las pérdidas mecánicas, haciendo un estudio del sistema de
vapor (aislamiento térmico, trampas de vapor, fugas de vapor,
intercambiadores de calor).
Dar soluciones considerando aspectos técnicos y económicos.
1.4. ALCANCE DEL PROYECTO
El presente proyecto se desarrolló en la fábrica ACRILUX S.A. con el fin de
evaluar la situación energética real y proponer soluciones para mejorar la
eficiencia energética en los puntos del proceso donde se requiera.
4
1.5. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO
El presente proyecto pretende mejorar la eficiencia energética de la empresa con
lo cual se reducirá costos de operación y disminución de gases contaminantes en
la atmósfera.
En el presente el Ministerio de Electricidad y Energías Renovables está
implementando políticas de eficiencia energética en los sectores producticos, con
el fin de mejorar el uso de la energía, el primer paso es la capacitación en
sistemas de gestión de energía para luego implementar en las industrias ,otro
objetivo de este proyecto es que la empresa no se retrase con las políticas de
eficiencia que quiere implementar el gobierno y de esta manera ACRILUX S.A
pueda estar mejor posicionada en el mercado.
1.6. BREVE RESEÑA DE LA FÁBRICA ACRILUX
La Empresa Acrilux se encuentra en funcionamiento en el mercado por más de
cuarenta años, se encuentra ubicada en la Av. De las hiedras y Av. De los
Granados.
ACRILUX se dedica a la fabricación de láminas acrílicas con una producción
mensual de más de 2000 láminas que son de diferentes tamaños, de veinte
colores distintos y seis diferentes texturas, existen tres tipos de láminas que
fabrica UR (Uso General),MF(Manufacturas Finas) y XR (laminas Extra
resistentes) en el capitulo dos se ampliara la información respecto a la fábrica
Acrilux S.A.
5
CAPITULO 2
DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO ACTUAL DE LA FABRICA
ACRILUX
2.1 MARCO TEÓRICO
2.1.1 AUDITORÍA ENERGÉTICA
Una auditoria energética sirve para evaluar el estado actual ya sea en edificios o
industrias o en cualquier sector que consuma energía eléctrica es decir conocer
detalladamente cuál son los consumos energéticos y en qué áreas existe
pérdidas energéticas.
La definición de auditoría energética en la industria no es más que el estudio para
lograr optimizar los recursos energéticos y de esta manera bajar costos de
operación.
Cuál es la razón de hacer una auditoria energética industrial?
En primer lugar para disminuir las emisiones de CO2 producidas por las
fábricas.
Para ahorrar recursos energéticos que son escasos y que su demanda
crece con el tiempo.
Por qué a mediano y largo plazo la información obtenida por una auditoria
energética provoca menor costo de operación a las empresas auditadas.
Para disminuir el uso de combustible y mejorar la eficiencia de maquinaria.
6
Existen diferentes tipos de auditorías dependiendo de la profundidad del estudio,
puede ser un simple informe donde indica la situación actual de la fábrica hasta la
implementación de nuevas tecnologías para reducir el consumo de energía.
2.1.2 TIPOS DE AUDITORÍAS ENERGÉTICAS
“Las auditorías energéticas se clasifican de acuerdo al grado de detalle de
estudio que se requiere y del campo que se requiera evaluar. Sise clasifican por el
campo de acción serán:
Edificios
Industrias.
Según la profundidad del estudio las auditorías se clasifican en:
AUDITORÍA ENERGÉTICA PRELIMINAR
Este tipo de auditoría recolecta información de facturas una breve
descripción de la instalación, sé evalúa de forma breve como optimizar los
recursos en las áreas donde existan mayor desperdicio energético. Los
resultados que se obtiene en este tipo de auditorías sirve para conocer el
estado actual del campo, analizar y proponer soluciones para el ahorro de
energía.
AUDITORÍA ENERGÉTICA DETALLADA
Se evalúan todos los aspectos anteriores que se obtiene de la auditoría
preliminar pero incluye un estudio sobre el proceso productivo y las
mejoras que podrían ser utilizar nuevas tecnologías. Los auditores buscan
información histórica detallada de los recursos energéticos, su duración es
más larga que la anterior y puede durar semanas hasta meses. por lo
general este tipo de auditoría es costosa.
7
AUDITORÍA ENERGÉTICA DINAMICA Y CONTINUA
Es la que se realiza de modo continuo asociado a la gestión energética en
la industria.”[28]
2.1.3 SISTEMA DE GESTIÓN ENERGÉTICA
“El objetivo de un sistema de gestión energética es optimizar el consumo
energético sin disminuir la producción en el caso de la industria, utilizando
procedimientos organizados de prevención y control del consumo energético.
Para realizar una gestión energética se necesita realizar las actividades que se
describen a continuación:
Realizar una Auditoría Energética.
Definir políticas energéticas y procedimientos a seguir para
mantenimiento de equipos y pronósticos de consumos y costos
energéticos.
Capacitación y motivación por parte de la empresa para los operadores
para el uso racional de la energía.”[49]
En el presente proyecto se trabajará con la norma ISO 50001 que se encuentra
“vigente en plan de normalización y etiquetado del Ecuador y que se utilizará para
la gestión energética en la industria”. [29]
2.1.4 HERRAMIENTAS PARA LA EVALUACIÓN ENERGÉTICA
Son herramientas que sirven para controlar y evaluar los costos energético en la
industria y sobretodo como y donde se utiliza la energía, para facilitar la
evaluación de consumos energéticos se trabajará con una sola unidad de energía
(MWh) utilizando tablas de conversión que se encuentran en el Anexo 3.
8
2.1.4.1 CONSUMO ANUAL
Es el consumo energético que se necesita para el funcionamiento de la empresa
y también la cantidad de emisiones de CO2 que genera la empresa.
2.1.4.2 INTENSIDAD ENERGÉTICA
“Es la cantidad de energía utilizada para producir un bien o servicio. Para
establecer la relación entre el consumo y producción se toma en cuenta que no
todos los productos poseen el mismo consumo energético por lo que se hace un
ponderado porcentual”. [41]
2.1.4.3 COSTO ENERGÉTICO
“Este índice que permite conocer cuánto cuesta hacer un bien o producto en
relación con el consumo de energía total consumida”. [41]
2.1.5 NORMAS ESTABLECIDAS
Las normas técnicas tienen como finalidad establecer estándares de calidad y
especificaciones técnicas que pueden ser de medición y evaluación a los que
debe someterse un determinado producto en caso de procesos industriales o un
servicio, por ejemplo la energía eléctrica.
2.1.5.1 NORMAS ISO 9001
Norma internacional que hace referencia a un sistema de gestión de calidad sin
importar el tipo de producto, de esta manera lograr un sistema eficiente para
mejorar la calidad del producto, esta norma puede ser utilizada si se relaciona
con el ahorro de energía.
Esta norma utiliza la metodología que puede aplicarse a cualquier método
conocida como “Planificar –Hacer –Verificar-Actuar”.[35]
9
PLANIFICAR Establece los objetivos y procesos necesarios para conocer
los resultados de acuerdo al cliente y a las políticas de la organización.
HACER Implementar los procesos
VERIFICAR Realizar el seguimiento y la medición de los procesos y los
productos respecto a las políticas, los objetivos y los requisitos para el
producto, e informar sobre los resultados.
ACTUAR Tomar acciones para el mejoramiento continuo del proceso.
2.1.5.2 NORMAS ISO 50 001
El objetivo de esta norma es dar la “posibilidad de implementar sistemas y
procesos para mejorar la eficiencia energética en una industria reduciendo gases
contaminantes y para disminuir los costos de la energía”.[33]
Otro punto clave es la monitorización medida y análisis de los resultados. Es
necesaria la implementación de equipos de medida que cumplan con la norma.
En la figura 2.1 se representa el esquema de planificación energética de la norma
ISO 50001.
Figura 2.1- Esquema de Planificación Energética
(Norma ISO 50 001, 2012)
10
2.1.5.3 ILUMINACIÓN
“La iluminación es una parte importante en el área industrial, una correcta
iluminación ayuda la seguridad, rendimiento y productividad.
Un diseño de iluminación debe tener las siguientes condiciones.
Suministrar una cantidad de luz suficiente.
Eliminar todas las causas de deslumbramiento.
Prever el tipo y cantidad de luminarias apropiadas para cada caso
particular teniendo en cuenta su eficiencia.
Utilizar fuentes luminosas que aseguren una satisfactoria distribución de los
colores o reproducción cromática.”[20]
2.1.5.3.1 CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE LA LUMINARIA
“EFICIENCIA DE LA LUMINARIA la eficiencia de la luminaria es
importante para el ahorro de energía, la eficiencia en una luminaria viene
expresada en lumen/wat.
VIDA UTIL La vida útil es un aspecto importante a considerar en la
optimización del uso de la energía eléctrica siempre y cuando se relacione
con el costo beneficio.
EL RENDIMIENTO DEL COLOR Se refiere a la capacidad que tiene la
luminaria de reproducir el color real de un objeto, en tipos de industrias
como la textil o plástica es importante esta característica para la
comparación de colores, opacidad etc.
11
LAMPARA El tipo de lámpara que se utiliza podría mejorar la iluminación
y el ahorro de energía”[20]
2.1.5.3.2 TIPOS DE LUMINARIA
“Las lámparas pueden ser divididas en cuatro grupos principales:
INCANDECENTES Son las de más baja eficiencia solo el 5% de energía
se usa para la iluminación.
DESCARGA DE GAS Tiene una buena eficiencia y un buen rendimiento de
color se dividen en de alta presión y baja presión.
INDUCCIÓN Su mayor característica es la vida útil de la lámpara 60000
horas.
ILUMINACIÓN EN ESTADO SOLIDO Normalmente conocido como led,
tiene un buen rendimiento de 45lm/wat y se espera que mejore.”[20]
TABLA2.1- Tipo de lámparas
TIPO DE LAMPARA VIDA UTIL
HORAS
EFICIENCIA
(lm/watt) COLOR
RENDIMIENTO
DEL COLOR
1. LAMPARAS INCANDECENTES
LAMPARAS NORMALES 1000 6-15 Blanco muy bueno
LAMPARAS HALOGENAS 2000-40000 10-24 Blanco muy bueno
2. LAMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO DE BAJA PRESION
(LAMPARAS FLURECENTES)
LAMPARA TUBULAR (TL) 12000-20000 45-105 Blanco Excelente
LAMPARA COMPACTA
(CFL) 10000-12500 40-80 Blanco Excelente
3LAMPARA DE ALTA PRESION
Continua
12
Conclusion
TIPO DE LAMPARA VIDA UTIL
HORAS
EFICIENCIA
(lm/watt) COLOR
RENDIMIENTO
DEL COLOR
LAMPARAS DE VAPOR DE
MERCURIO DE ALTA
PRESION
12000 30-60 blanco cálido a
blanco frio Moderada
DE SODIO DE ALTA
PRESION 25000 46-150 Amarillo muy mala
HALOGENUROS
METÁLICOS 12000-18000 72-110
blanco cálido a
blanco frio Excelente
4 LAMPARAS DE
INDUCCIÓN 60000 50-80
blanco cálido a
un blanco
neutral
Bueno
5 LAMPARAS DE VAPOR
DE SODIO DE BAJA
PRESION
18000 100-200 naranja
monocromático Ninguno
Fuente: Heur Rob, (2007)
2.1.5.3.3 NORMA IRAM –AADL 2006
Esta norma indica los niveles de iluminación de acuerdo al tipo actividad. En la
siguiente tabla se detalla los límites de iluminación según el tipo de tarea visual.
TABLA 2.2- Norma IRAM –AADL
TIPO DE TAREA
VISUAL
NIVEL DE ILUMINACION
(lux)
Visión ocasional 100
Tarea intermitente,
ordinaria y fácil 100-300
Continua
13
Conclusión
TIPO DE TAREA
VISUAL
NIVEL DE
ILUMINACION (lux)
Tareas moderadamente
críticas y prolongadas
,contrastes medios
300-750
Tareas severas y
prolongadas, poco contraste 700-1500
Tareas muy severas con
detalles minuciosos 1500-3000
Tareas excepcionales,
difíciles e importantes 3000-10000
Fuente: IRAM –AADL, (2006)
2.1.5.3.4 REGULACIONCONELEC – 004/01
Esta regulación consiste en garantizar a los consumidores un suministro eléctrico
continuo y confiable, estableciendo estándares mínimos de calidad y
procedimientos técnicos de medición y evaluación a los que deben someterse las
empresas distribuidoras del servicio eléctrico.
Las variaciones de voltaje admitidas con respecto al valor del voltaje nominal se
señalan a continuación.
TABLA 2.3-Valoresde límites de voltaje
Subetapa
Alto Voltaje ±5,00%
Medio Voltaje ±8,00%
Bajo Voltaje. Urbanas ±8,00%
Bajo Voltaje. Rurales 10,00%
Fuente: Regulación CONELEC – 004/01,(2012)
14
Los límites de voltaje para zona industrial pueden estar entre ± 8%.
La siguiente tabla indica los valores limites voltajes de armónicos y los THD
expresado en porcentaje. Para efectos de esta regulación se consideran los
armónicos comprendidos entre la segunda y la cuadragésima, ambas inclusive.
TABLA 2.4-Tablade valores de límites de tolerancia
Continua
ORDEN (n) DE LA
ARMONICA Y THD
TOLERANCIA |Vi´| o |THD´|
(% respecto al voltaje nominal del punto de
medición)
V > 40 Kv
(otros puntos)
V 40 kV
(trafos de distribución)
Impares no múltiplos de 3
5 2.0 6.0
7 2.0 5.0
11 1.5 3.5
13 1.5 3.0
17 1.0 2.0
19 1.0 1.5
23 0.7 1.5
25 0.7 1.5
> 25 0.1 + 0.6*25/n 0.2 + 1.3*25/n
Impares múltiplos de tres
3 1.5 5.0
9 1.0 1.5
15 0.3 0.3
21 0.2 0.2
15
Conclusión
ORDEN (n) DE LA
ARMONICA Y THD
V > 40 Kv
(otros puntos)
V 40 kV
(trafos de
distribución)
Mayores de 21 0.2 0.2
Pares
2 1.5 2.0
4 1.0 1.0
6 0,5 0,5
8 0.2 0.5
10 0.2 0.5
12 0.2 0.2
Mayores a 12 0.2 0.5
THD 3 8
Fuente: Regulación CONELEC – 004/01, (2012)
2.1.6 INDICADORES FINACIEROS PARA LA EVALUACIÓN DE UN PROYECTO
2.1.6.1 VALOR ACTUAL NETO
“Es la diferencia entre la suma de ingresos actualizados y los costos actualizados.
El VAN refleja la ganancia neta que se obtiene durante la vida útil del proyecto en
el valor actual.
El valor actual neto (VAN) se calcula con la siguiente fórmula:
(1)
16
Donde:
Vt: representa los flujos de caja en cada periodo t (Ingresos y Costos).
I0: Valor del desembolso inicial de la inversión.
: Es el número de períodos considerado.
k: Tasa de renta utilizada.
Si el VAN>0 el proyecto es viable ya que la inversión produciría ganancias por
encima de la rentabilidad exigida.
Si el VAN<0 el proyecto no es viable ya que la inversión no produciría ganancias
al contrario habría pérdidas por encima de la rentabilidad exigida.
Si el VAN=0 esto determinaría que no exista ni ganancias ni perdidas. Para
aprobar el proyecto tendría que fijarse en otros criterios”. [7]
2.1.6.2 TASA INTERNA DE RETORNO
“Llamado también TIR, es la taza que iguala a cero al valor actual neto. La TIR se
asocia a la tasa de rendimiento mínima aceptada.
Si el TIR TRMA Se aceptará el proyecto. La razón es que el proyecto tiene un
rendimiento mayor al rendimiento mínimo requerido (el coste de oportunidad).
Si el TIR <TRMA Se rechaza el proyecto”. [7]
2.1.6.3 RELACIÓN BENEFICIO COSTO
La relación beneficio costo es un indicador financiero que se utiliza para evaluar si
un proyecto es viable, el criterio depende si el valor de ingresos es mayor al valor
de costos durante la vida útil del proyecto.
17
(2)
“Donde:
Vt: representa los flujos de caja en cada periodo t (Ingresos).
I0: representa los flujos de caja en cada periodo t (Costos).
: Es el número de períodos considerado.
k: Tasa de renta utilizada.
Si la relación B/C>1 o B/C= 1 el proyecto es viable ya que la inversión produciría
ganancias por encima de la rentabilidad exigida”. [7]
2.1.6.4 PERIODO DE LA RECUPERACIÓN DE LA INVERSIÓN
“Es un mecanismo que nos puede ayudar, igual que los conceptos anteriores a
tomar una decisión para la viabilidad de un proyecto, permite medir el plazo de
tiempo que se requiere para recuperar la inversión inicial. Para determinar el
periodo de recuperación se utiliza la siguiente formula”. [7]
(3)
2.1.6.5 SELECCIÓN DEL PROYECTO ENTRE VARIAS ALTERNATIVAS
Para escoger la mejor alternativa entre varios proyectos simplemente se
seleccionaría la alternativa de menor costo de inversión y que produzca
resultados funcionales, el problema se da cuando la vida útil de vida es mayor o
los ingresos son mejores de una alternativa donde el costo de inversión es mayor.
Para resolver este inconveniente se crearon cuatro métodos para poder escoger
la opción más viable tomando en cuenta vidas útiles, ingresos costos de inversión,
etc.
18
METODO DE LA TIR “Se debe escoger el proyecto con la TIR mas baja,
sirve para flujos de ingresos y costos variables o constantes, en caso de
vidas útiles diferentes se deben igualar las mismas”. [8]
METODO DEL VA “EL método del valor anual considera los flujos de
entrada y salida con una tasa de interés que generalmente es la TRMA, se
escoge el proyecto de menor valor anual.
VA = (OδM+D+C*TRMA) (4)
Donde:
OδM: son costos de operación y mantenimiento
D: depreciación a valor futuro
C: Inversión inicial
D=(C-CL)(A/F; TRMA,n) (5)
Donde:
CL: valor residual
n: tiempo de vida útil”. [8]
METODO DEL VALOR PRESENTE “Se debe encontrar el valor presente
o actual neto de todas las alternativas de inversión con la ecuación 2.1 y
escoger la de menor valor presente, hay que considerar que para este
método se debe igualar la vida útil de todos los proyectos”. [8]
19
2.1.7 METODOLOGÍA PARA REALIZAR UNA AUDITORÍA ENERGÉTICA
La metodología que se usará para el estudio de eficiencia energética está
basada en el programa de ahorro de energía que quiere implementar el Ministerio
de Energías y Minas en Ecuador.
“El procedimiento para realizar una auditoría energética se divide en varias etapas
que son:
Cálculo de los consumos y costos de la energía.
Cálculo de los flujos de energía.
Evaluación de los flujos de energía.
Identificación de mejoras energéticas.
Evaluación de las mejoras.
Informe Técnico”. [30]
En la primera etapa (cálculo de los consumos y costos de la energía) se cuantifica
detalladamente los consumos de energía en un periodo de 12 meses, registro del
poder calorífico y costos de los combustibles, inventario de la maquinaria y
precios de la energía eléctrica.
El cálculo de los flujos de energía consiste en calcular el consumo de energía de
cada proceso, modo de operación de la planta, diagramas de flujo y conocimiento
del proceso de producción.
El objetivo de la tercera etapa es determinar las áreas donde existe derroche de
energía, bajas eficiencias de conversión (motores, calderos).
20
En la cuarta etapa se determina que iniciativas pueden optimizar el consumo de
energía con las personas responsables de la planta.
Por último se evalúan qué mejoras son viables, se establecen los costos del
proyecto, se calculan los beneficios de las mejoras, se definen que proyectos se
van a ejecutar y finalmente se presenta un informe donde conste el diagnostico de
la auditoría y las mejoras energéticas encontradas.
2.2 EQUIPO DE MEDICIÓN Y PROTECCIÓN
2.2.1 PARÁMETROS ELÉCTRICOS
Para medir los parámetros eléctricos se usan los siguientes equipos.
2.2.1.1 MULTÍMETRO
Se utiliza para medir parámetro de voltaje, corriente y resistencia.
Figura 2.2- Multímetro PCE
(Catalogo PCE,2012)
Las especificaciones técnicas son las siguientes:
21
TABLA2.5-Especificaciones técnicas multímetro PCE
MARCA: PCE - DE 22
RANGOS DE
TEMPERATURA: MENOS 50 °C A 1000°C
RANGO DE
RESISTENCIA: 0 a 40 MΩ
RANGO DE
VOLTAGE: 0 A 750V
RANGO DE
CORRIENTE: 400μA-50ª
TEMPERATURA DE
TRABAJO: 0°C a 50°C
Fuente: Catalogo PCE,(2012)
2.2.1.2 ANALIZADOR DE REDES ELECTRICAS
Figura 2.3- Analizador de Redes Eléctricas
(Catalogo fluke,2012)
En la siguiente tabla se muestra las especificaciones técnicas del
analizador de redes eléctricas.
22
TABLA2.6-Especificaciones técnica analizador de redes eléctricas
MARCA: FLUKE 43B
RANGOS DE
POTENCIA: 250W-1,56GW
RANGO DE
ARMONICOS: 51er ARMÓNICO
RANGO DE
CORRIENTE: 50 A,500 A, 5 kA,50 kA
RANGO DE
VOLTAJE: 5 V, 50 V, 500 V
TEMPERATURA
DE TRABAJO: 0°C-50°C
Fuente: Catálogo Fluke,(2012)
2.2.2 PARAMETROS TÉRMICOS
2.2.2.1.ANALIZADOR DE GASES DE COMBUSTIÓN
Mide que sustancias se generan en la combustión de un determinado equipo y la
cantidad de esas sustancias.
Figura 2.4- Analizador de Gases
(Catalogo Testo,2012)
23
TABLA 2.7-Característicastécnicas del analizador de gases
PARAMETROS
DE MEDICIÓN
RANGO DE
MEDICIÓN PRECISIÓN
O2 0-25Vol% ±0.2 Vol%
CO,H2-COMP 0-10000ppm
±10ppm(0…199ppm)
±5% promed.(200…2000ppm)
±10% promed.(resto de la gama)
COBW,H2-COMP 0-500ppm ±2ppm(0…39.9ppm CO)
±5% promed.(resto de la gama)
NO 0-4000ppm
±5ppm(0…99ppm)
±5% promed.(100…1999ppm)
±10% promed.(resto de la gama)
NOlow 0-300ppm ±2ppm(0…39.9ppm CO)
±5% promed.(resto de la gama)
NO2 0-500ppm ±5ppm(0…99.9ppm)
±5% promed.(resto de la gama)
MARCA TESTO 350XL
Fuente: Catalogo testo 350XL,(2012)
2.2.2.2 TERMOMETRO DIGITAL
Registra las tempuraturas que existan de equipos y medio ambiente.
Figura 2.5- Termómetro Infrarrojo
(Catalogo fluke,2012)
24
TABLA2.8-Carácterísticas del fluke 566 infrarrojo
MARCA FLUKE 566
RANGO DE
TEMPERATURA DE -40 °C a 650 °C
PRECISIÓN <0°C;±(1,0°C(±2,0°F )+0,1° /1 °C o °F )
RESOLUCIÓN DE LA
PANTALLA 0,1 °C
TIEMPO DE
RESPUESTA < 500 ms
RANGO DE
TEMPERATURA DE
ENTRADA PARA EL
TERMOPAR TIPO K
DE -270 °C a 1372 °C
TEMPERATURA DE
TRABAJO DE 0 °C a 50 °C
TEMPERATURA DE
ALMACENAMIENTO DE 20 °C a +60 °C
Fuente:Catalogo Fluke,(2012)
2.2.3 PARAMETRO DE ILUMINACIÓN
2.2.3.1 LUXOMETRO
Este equipo se utiliza para medir la cantida de luzemitida por una fuente luminosa.
25
Figura 2.6- Luxómetro
(Catalogo PCE,2012)
TABLA 2.9 -Características específicas del luxómetro pce-174
Fuente: Catalogo PCE, (2012)
MARCA PCE-174
RANGO 400/4000/lux 40/400klux
40/400/4000/fc 40kfc
PRESICIÓN ± 5% del valor de medición
±10 dígitos (<10000 lux)
REPRODUCIBILIDAD 3%
CONDICIONES
AMBIENTALES 0…40°C/80% Hr
NORMATIVA
Seguridad:IEC-1010-1;EN 61010-
1 EMV:EN 50081-1;EN 50082-1
correspondiente DIN 5031;DIN
5032
26
2.3 EQUIPO DE PROTECCIÓN
Para realizar cualquier actividad que genera algún riesgo se tiene que utilizar
equipos de protección personal para de esta forma evitar posibles accidentes que
se puedan generar.
Figura 2.7- Equipo de Protección
(INECPRO,2012)
El cuadro siguiente explica el equipo de protección personal que se necesita
para hacer una auditoría energética en una fábrica.
TABLA 2.10-Elementos de protección personal
EEP CARACTERISTICAS NORMA
ZAPATOS DIELÉCTRICOS <500 Vac UNE EN ISO 20345
GUANTES DIELÉCTRICOS Resistencia: 0, 5, 10, 15 mil
Voltios IEC 60903
GUANTES TÉRMICOS Resistencia: de 600 °C ------------------
TAPONES PARA LOS OIDOS 5-20 db ANZI-S3-19 y CE-EN 352-2
CINTURON DE ARNES Peso de resistencia de 1200 kg ------------------
GAFAS DE SEGURIDAD Marca:Perkson ANSI Z. 87.1
Fuente:Catalogo Inecpro.(2012)
27
2.4 DESCRIPCIÓN DE LA FABRICA ACRILUX
La Empresa Acrilux se encuentra en funcionamiento en el mercado por más de
cuarenta años, se encuentra ubicada en la Av. de las Hiedras y Av. de los
Granados y las Oficinas y bodega se encuentra en el pasaje N44 E10-26 y 6 de
diciembre.
ACRILUX se dedica a la fabricación de láminas acrílicas con una producción
mensual de más de 2000 láminas que son de diferentes tamaños , de veinte
colores distintos y seis diferentes texturas, existen tres tipos de láminas que
fabrica UR(Uso General),MF(Manufacturas Finas) y XR (laminas Extra
resistentes).
.
Figura 2.8- Ubicación Acrilux
(Propia de autor, 2012)
La fábrica Acrilux comparte tanto el transformador como el espacio físico con
otras dos empresas que son FIX y ROBOT, este transformador tiene una
capacidad de 378 kVA.
28
En la empresa trabajan 30 personas que operan en diferentes áreas de trabajo, el
horario de trabajo de la empresa es desde las 7:00 AM hasta las 7:30 PM.
La tabla 2.11 indica cómo está distribuido el personal según su área de trabajo, a
veces el horario puede variar dependiendo de las necesidades de la fábrica.
TABLA 2.11-Número de trabajadores fabrica Acrilux S.A
ÁREA TRABAJADORES HORAS
Planta 18 12
Laboratorio 2 12
Mantenimiento 1 8
Jefe planta 2 10
Gerencia general 1 8
Contabilidad 3 8
Bodega 2 8
Total 30
Fuente: Acrilux S.A
2.5 PLANILLAS DE CONSUMO
2.5.1 TARIFA ELÉCTRICA
La tarifa eléctrica depende del tipo de cliente y se factura de acuerdo al horario de
atención, en este caso se encuentra en la categoría G7 que es TARIFA DE
MEDIA TENSIÓN CON DEMANDA, se aplica a los consumidores industriales que
disponen de un registrador de potencia máxima o para aquellos que tienen
potencia calculada.
Los cargos tarifarios de acuerdo al horario para la categoría G7 es la siguiente:
29
TABLAJ2.12 -Costo de energía
RANGO DE CONSUMO ENERGIA
[USD/kWh]
L-V 08H00 hasta 18h00 0,058
L-V 18h00 hasta 22h00 0,072
L-V 22h00 hasta 08h00 0,042
S,D,F 18h00 hasta 22h00 0,058
S,D,F 22h00 hasta 08h00 0,042
Fuente: Empresa Eléctrica Quito,(2012)
Se observa que los valores tarifarios de la tabla coinciden con la factura que
emite la Empresa Eléctrica Quito.
En el siguiente gráfico se muestra la factura eléctrica para el transformador de
378kVA.
30
Figura 2.9- Planilla Eléctrica
(Empresa Eléctrica Quito, 2012)
31
2.5.2 PLANILLA DIESEL
La fábrica Acrilux utiliza diesel industrial tipo 2 para generar vapor que sirve en el
calentamiento de piscinas, hornos, reactores y torre de destilación.
En la Figura 2.10 se observa la factura de diesel para el mes de julio del 2012.
Figura 2.10- Planilla Diesel
(Acrilux,2012)
32
2.6 CONSUMOS ENERGÉTICOS
En el sector industrial existen varios tipos de fuentes de energía, en el caso de la
fábrica Acrilux son energía eléctrica y térmica que consiste en la utilización de
diesel industrial tipo 2.
2.6.1 CONSUMOS ELÉCTRICOS
La fábrica utiliza para su funcionamiento motores, lámparas y artefactos
electrónicos (computadoras, balanzas electrónicas, radio etc.) .Por esta razón se
realizó el levantamiento de carga (más detallado en el Anexo 4) como ilustra la
siguiente gráfica.
Figura 2.11- Levantamiento de Carga
(Propios del Autor, 2012)
Uno de los problemas es determinar el consumo energético anual del periodo
Enero –Diciembre 2012, el motivo es que la fábrica ACRILUX comparte el
medidor de energía y el transformador con dos empresas más que son Robot y
Fix. Para determinar el valor que debería pagar cada empresa decidieron
MOTORES ILUMINACION EQUIPOS DE OFICINA
POTENCIA kW 113,95 13,54 1,63
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
kW IN
STA
LAD
OS
LEVANTAMIENTO DE CARGA
33
determinarlo de acuerdo a la potencia nominal de cada fábrica. La repartición de
la carga para las tres fábricas esta de la siguiente manera.
Figura 2.12 -Repartición de la carga en el transformador de 378 kVA
(Elaboración propia, 2012)
De la figura 2.12 se deduce que la repartición de carga no difiere mucho para las
tres fábricas, siendo la fabrica FIX S.A la de mayor consumo.
La tabla 2.13 muestra el consumo energético del medidor de energía en el año
2012.
TABLA 2.13-Resumen planilla eléctrica transformador
MES
DEMANDA
[kW]
ENERGÍA
[kWh]
COSTO
[DOLARES]
1 ENERO 149 18710,504 1569,41
2 FEBRERO 151 21660,916 1765,49
3 MARZO 168 24749,976 2011,97
4 ABRIL 185 30446,316 2425,75
5 MAYO 167 29150,088 2308,9
6 JUNIO 171 29954,072 2363,8
Continua
30%
32%
38%
REPARTICION DE LA CARGA
ACRILUX
ROBOT
FIX
34
Conclusión
MES DEMANDA
[kW]
ENERGÍA
[kWh]
COSTO
[DOLARES]
7 JULIO 164 27590,516 2211,2
8 AGOSTO 165 26106,116 2123,61
9 SEPTIEMBRE 152 24617,432 1997,31
10 OCTUBRE 167 28078,016 2263
11 NOVIEMBRE 158 26669,248 2164,22
12 DICIEMBRE 160 24277,352 2020,39
TOTAL 1957 312010,552 25225,05
Fuente: Acrilux S.A, (2012)
Los valores de consumo de energía para el año 2012 en la fábrica Acrilux son
basados en el porcentaje de repartición de la carga que tiene cada fábrica, los
valores que ellos pagaron en el año 2012 se indica en la tabla 2.14:
TABLA 2.14-Resumen planillas Acrilux
MES DEMANDA
Kw
ENERGÍA
kWh COSTO
1 ENERO 44,7 5613,15 470,82
2 FEBRERO 45,3 6498,27 529,65
3 MARZO 50,4 7424,99 603,59
4 ABRIL 55,5 9133,89 727,73
5 MAYO 50,1 8745,03 692,67
6 JUNIO 51,3 8986,22 709,14
7 JULIO 49,2 8277,15 663,36
8 AGOSTO 49,5 7831,83 637,08
9 SEPTIEMBRE 45,6 7385,23 599,19
10 OCTUBRE 50,1 8423,40 678,90
11 NOVIEMBRE 47,4 8000,77 649,27
Continua
35
Conclusión
MES
DEMANDA
[Kw]
ENERGÍA
[kWh]
COSTO
[DOLARES]
12 DICIEMBRE 48 7283,21 606,12
TOTAL 587,1 93603,17 7567,52
Fuente: Acrilux S.A, (2012)
2.6.2 CONSUMO COMBUSTIBLES
En la fábrica Acrilux el combustible es un recurso energético que se utiliza en
varias partes del proceso como piscinas, hornos, cuarto de reactores y
destilación. La fábrica utiliza diesel para generar vapor de agua usando dos
calderos de 60 HP.
A continuación se muestra el resumen del uso de combustible en el periodo Enero
a Diciembre del año 2012.
TABLA 2.15-Resumen consumo de combustible periodo 2012
MES GALONES COSTO
[DOLARES]
ENERO 1450 1339,98
FEBRERO 2035 1880,59
MARZO 1875 1732,73
ABRIL 2090 1931,41
MAYO 2085 1926,79
JUNIO 1935 1788,18
JULIO 2035 1880,59
AGOSTO 2520 2328,79
Continua
36
Conclusión
MES GALONES COSTO
[DOLARES]
SEPTIEMBRE 1575 1455,49
OCTUBRE 2355 2176,31
NOVIEMBRE 1740 1607,97
DICIEMBRE 1010 933,36
TOTAL 22705 20982,19
Fuente: Acrilux S.A,(2012)
2.7REDUCCIÓN DE UNIDADES
Con el historial energético se procede a transformar los consumos energéticos a
una sola unidad y de esta forma simplificar el análisis. Para facilitar el análisis se
procede a reducir a una sola unidad, que será megavatios hora.
El procedimiento para transformar los galones de combustible a kilovatios hora es
el siguiente:
Diesel (22705 galones al año)
La cantidad de es el poder calorífico superior del diesel industrial tipo2,
las características del diesel está en el anexo 2.”El valor de 78% en la reducción
de unidades es debido a la eficiencia de combustión de los calderos” [10].
37
La cantidad de galones consumidos anualmente según la tabla 2.15 es 22705
galones, esta unidad se debe transformar a Megavatios hora , el procedimiento se
explica a continuación:
729,48MWh
TABLA 2.16: Relación galones vs MWh
Fuente: Cálculos Hechos por el autor,(2012)
En la Figura 2.13 se observa cómo se distribuye el consumo de energía en la
empresa.
Figura 2.13-Distribución del Consumo Energético
(Elaborados por el autor,2012)
Se observa que el principal recurso que se consume es el diesel por tanto será
uno de los puntos donde se deberá enfocar el análisis para poder optimizar la
generación de vapor.
89%
11%
DISTRIBUCION DEL CONSUMO ENERGÉTICO
DIESEL
ELECTRICA
GALONES MWh
22705,00 729,48
38
Figura 2.14- Costo Consumo de la Energía Utilizada
(Elaborado por el autor, 2012)
2.8 INSPECCIÓN VISUAL DE LA PLANTA ACRILUX S.A
Para tener una idea preliminar de la fábrica se realizó una visita técnica, con la
persona encarga del mantenimiento. Se revisó tableros eléctricos, instalaciones
eléctricas, motores, bombas, calderos, líneas de vapor, equipos que consumen
vapor.
Los resultados que se llegaron están detallados en este capítulo en la sección
2.20
2.9DATOS DE PRODUCCIÓN
Acrilux S.A es una fábrica que se encarga de la fabricación y distribución de
láminas acrílicas en todo el país se estima que tiene al menos el 50% del
mercado a nivel nacional, las láminas se las clasifica por el tamaño que viene en
unidades de pies y el peso que está en kilogramos. La siguiente tabla muestra el
número de láminas mes a mes en el año 2012.
ELECTRICA DIESEL
COSTO 7567,52 20982,19
0,00
5000,00
10000,00
15000,00
20000,00
25000,00
DO
LAR
ES A
ÑO
COSTOS ENERGÉTICOS
39
TABLA 2.17-Número total de láminas y peso año 2012
MES NUMERO
LAMINAS KG
ENERO 2397 26402,60
FEBRERO 2154 22811,20
MARZO 2386 27015,4
ABRIL 1771 18780
MAYO 2073 25871
JUNIO 2411 28277,2
JULIO 2111 26595,7
AGOSTO 2207 24743,7
SEPTIEMBRE 2163 24139,3
OCTUBRE 2228 22729,8
NOVIEMBRE 2231 26398,2
DICIEMBRE 1228 14780,7
TOTAL 25360 288544,8
Fuente: Acrilux S.A, (2012)
La producción se podría decir que tiende a ser constante, excepto en el mes de
diciembre donde hay una caída en la fabricación de láminas.
En la figura 2.15 se muestra el número de láminas por tamaño en el año
2012.Para facilitar el análisis de los datos de producción se consideran como un
solo tamaño a todas las láminas que superan el 1% de la producción total.
40
Figura 2.15- Numero de Laminas vs Tamaño Año 2012
(Elaborado por el autor, 2012)
TABLA 2.18-Número de láminas producidas por tamaño periodo 2012
TAMAÑO LAMINAS
[PIES]
TOTAL DE
UNIDADES AÑO
2012
4x6x2 1740
4x6x2,5 596
4x6x3 1173
4x6x4 530
4x8x2 6763
4x8x2,5 1830
4x8x3 4829
4x8x4 1375
4x8x5 379
4x8x6 710
4x8x9 326
Continua
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
4x6x2
4x6x3
4x8x2
4x8x3
4x8x5
4x8x9
5x6x5
6x10x3
Laminas < al 1% de producción anual
CANTIDAD DE LAMINAS
41
Conclusión
TAMAÑO LAMINAS
[PIES]
TOTAL DE
UNIDADES AÑO
2012
5x5x3 294
5x6x5 292
5x8x3 835
6x10x3 464
Piramidal2 789
Laminas < al 1% de
producción anual 2435
TOTAL 25360
Fuente: Acrilux S.A, (2012)
Las láminas que no superan el 1% de la producción anual representan apenas
el 10% de la producción total en el año 2012,no siendo relevante el análisis
individual ya que su fabricación es mínima si las comparamos con las láminas que
más se fabrican que son las de 4x8x2 y 4x8x3 que sumadas representan el 46%
al año .
2.10 PORCENTAJE DE ASIGNACION POR PRODUCTO
Es el porcentaje de la producción total de láminas fabricadas en el año 2012.Este
dato se usará posteriormente para encontrar el consumo de energía para cada
producto. Como la fábrica comparte el transformador no se tiene el real consumo
energético en un año por la tanto se realizarán dos cálculos:
1.- Repartición de la carga de acuerdo a la potencia instalada en cada fábrica.
2.-Con el consumo energético medido durante una semana comparada con el
consumo de energía del transformador para la misma semana.
42
2.10.1PORCENTAJE DE ASIGNACION DE PRODUCTO POR POTENCIA
INSTALADA.
Se asigna valores porcentuales de acuerdo a la producción anual en el periodo
2012 y de esta forma encontrar la energía consumida en kWh por cada insumo.
Se tomó como ejemplo de cálculo la lámina más producida en el año 2012 que es
la de 4x8x2.
TABLA 2.19-Porcentaje de producción lamina 4x8x2
Fuente: Cálculos Hechos por el autor,(2012)
La siguiente tabla muestra el consumo de energía en el periodo 2012.
TABLA 2.20-Total de energía consumida periodo 2012
ENERGÍA
ELECTRICA COMBUSTIBLE
TOTAL DE ENERGÍA
CONSUMIDA AÑO 2012
93,6 729,48 823,08
Fuente: Cálculos Hechos por el autor,(2012)
Consumo Energético periodo 2012 en MWh para la lámina de 4x8x2
(6)
TAMAÑO
LAMINAS
TOTAL
AÑO
PRODUCCION
[%]
4x8x2 6763 26,67%
43
=219,5MWh
En el Anexo 1se detalla el consumo de energía asignado para cada ítem.
2.10.2 PORCENTAJE DE ASIGNACION DE PRODUCTO POR CONSUMO
MEDIDO CON ANALIZADOR DE REDES.
El porcentaje de consumo medido en la planta en el periodo de 7 días representa
el 22% con relación al consumo medido en el transformador para el mismo
periodo de tiempo, como la producción es casi constante se usará este
porcentaje para encontrar el consumo eléctrico en el periodo del año 2012.
La Tabla siguiente muestra el consumo eléctrico de la fábrica Acrilux
considerando que la fábrica consume el 22% de la energía del transformador.
TABLA 2.21-Consumo fábrica Acrilux periodo 2012 asignado el 22%.
MES DEMANDA
[Kw]
ENERGÍA
[kWh]
ENERO 32,78 4116,31
FEBRERO 33,22 4765,40
MARZO 36,96 5444,99
ABRIL 40,70 6698,19
MAYO 36,74 6413,02
JUNIO 37,62 6589,90
JULIO 36,08 6069,91
AGOSTO 36,30 5743,35
SEPTIEMBRE 36,74 6177,16
OCTUBRE 33,44 5415,84
Continua
44
Conclusión
MES DEMANDA
[Kw]
ENERGÍA
[kWh]
NOVIEMBRE 34,76 5867,23
DICIEMBRE 35,20 5341,02
TOTAL 430,54 68642,32
Fuente: Acrilux,(2012)
TABLA 2.22-Consumo de energía eléctrica asignado el 22% en el año 2012.
ENERGÍA
ELÉCTRICA
ENERGÍA TRAFO
MWh
ENERGÍA
ACRILUX MWh
312,01 68,64
Fuente: Empresa Eléctrica Quito,(2012)
La tabla 2.23 detalla el consumo de energía medido con el analizador de redes
en el periodo 2012.
TABLA 2.23-Total de energía consumida medida con el analizador de redes
ENERGÍA
ELECTRICA COMBUSTIBLE
TOTAL DE ENERGÍA
CONSUMIDA AÑO 2012
68,64 MWh 729,48MWh 798,12MWh
Fuente: Cálculos realizados por el autor,(2012)
El consumo de energía en MWh de la lámina de 4x8x2.por consumo eléctrico
medido con el analizador de redes es el siguiente:
45
TABLA 2.24-El consumo de energía para la lámina 4x8x2 por consumo medido
TAMAÑO
LAMINAS
TOTAL
AÑO %PRODUCCION CONSUMO MWh
4x8x2 6763 26,67% 212,85
Fuente: Cálculos realizados por el autor, (2012)
El porcentaje de variación entre los dos casos de ejemplo es de apenas del
3.02%, esto se debe al que mayor consumo de energía se produce en el uso del
diesel que en el consumo de energía eléctrica.
2.11 CALCULO DE LOS ÍNDICES ENERGÉTICOS
2.11.1 INTENSIDAD ENERGÉTICA
El índice energético se hará para los dos casos vistos anteriormente en el periodo
2012.
(7)
INDICE ENERGETICO POR POTENCIA INSTALADA
IE=32,46
INDICE ENERGÉTICO POR CONSUMO MEDIDO CON EL
ANALIZADOR DE REDES
46
IE=31,47
Para los dos casos el índice energético es similar.
2.11.2 COSTO ENERGÉTICO
Para este caso se realizará el cálculo para el valor que la planta paga por el uso
de la energía eléctrica, ya que como se analizó anteriormente la diferencia entre
el consumo eléctrico medido con el analizador de redes y el que ellos pagan es
similar y no influye en el cálculo.
(8)
Ejemplo de cálculo de costo energético para el consumo de potencia instalada
para la lámina de 4x8x2.
Lámina 4x8x2
En el Anexo 1 se detallan los índices energéticos de los demás ítems.
2.12DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN
El proceso de fabricación de láminas acrílicas consta de varias etapas que se
detallarán a continuación. Cabe señalar que cada etapa del proceso se
47
interrelacionan hasta lograr un producto que cumpla con las expectativas de la
fábrica y al cliente
2.12.1RECEPCION Y ALMACENAMIENTO DE PRODUCCIÓN
En esta parte del proceso se almacena la materia prima (monómero) .El
monómero viene en tambores que se depositan en la fábrica 3 veces por
semana, aproximadamente.
2.12.2DESTILACIÓN.
La materia prima se la destila y de esta forma se filtran la mayor cantidad de
impurezas, para lo cual se utiliza una torre de destilación.
2.12.3CONTROL DEL DESTILADO.
Es una fase en la cual se controla si la materia destilada cumple o no cumple con
las condiciones preestablecidas para la fabricación de acrílicos, caso que no
cumpla se vuelve a destilar.
2.12.4 AGITACIÓN.
Esta área del proceso se divide en dos subprocesos
En el primer subproceso se mezclan los reactivos con la materia prima
destilada y de esta forma se polimerizará al monómero produciéndose un
jarabe el cual en posteriores fases se convertirá en acrílico, para lo cual se
usa un reactor con una presión y temperatura constante.
En la segunda fase se colocan los diferentes aditivos y el jarabe dentro
del agitador. La materia prima de excedente se almacena en un sistema de
48
enfriamiento para de esta forma no permitir que se polimerice y poder
utilizarla posteriormente.
2.12.5 CARGADO DE MOLDES Y ARMADO DE MOLDES
Para armar un molde se utilizan láminas de vidrio que se las une con pinzas
metálicas, para el grosor de las láminas se utiliza cordones de PVC que al
final del proceso se convertirán en el perfil de la lámina acrílica. Sé utiliza una
máquina extrusora para la fabricación del cordón de PVC. Utilizando una bomba
de vacío se coloca el jarabe en tanques el cual se lo pesa en unas balanzas
electrónicas. El jarabe que está dentro de los tanques se carga en los moldes de
vidrios simplemente por gravedad.
2.12.6 TRATAMIENTO TÉRMICO Y POLIMERIZACIÓN
La fase final para polimerización del jarabe es el tratamiento térmico para lo cual
se utilizan piscinas que están llenas de agua a temperatura promedio de 52° C,
los moldes se colocan dentro de estas piscinas durante cierto periodo de tiempo
dependiendo del tamaño, viscosidad y grosor.
La parte dos del proceso de tratamiento térmico consiste en colocar los moldes en
dos hornos grandes que utilizan aire caliente recirculando por las láminas
acrílicas. Esta es la fase final del tratamiento térmico, el objetivo es terminar el
proceso de polimerización y obtener la lámina acrílica.
2.12.7 EMBALAJE
A las láminas acrílicas se colocan adhesivo plástico y se las envía a la bodega
donde se las vende a los diferentes clientes en Quito, Guayaquil y Cuenca.
49
Diagrama del bloque del proceso.
RECEPCION Y
ALMACENAMIENTO
DE MATERIA PRIMA
DESTILACION
CONTROL DE
DESTILADO
AGITACIÓN
POLIMERIZACIÓN
CARGADO EN
MOLDES
TRATAMIENTO TÉRMICO
DESMOLDE
EMBALAJE
ELABORACION
DE PERFIL PVC
ARMADO DE
MOLDES
ADITIVOS Y
COLORANTES
50
2.13 LEVANTAMIENTO DE CARGA
El levantamiento de carga sirve para cuantificar la carga instalada, la iluminación
y datos o información de motores y de esta manera determinar el consumo de
energía. Al momento de hacer el levantamiento de carga (el levantamiento de
carga se encuentra detallado en el ANEXO 4) se tiene una idea de los elementos
eléctricos utilizados en el proceso así como también el estado de las instalaciones
eléctricas, esta información será de ayuda al momento de dar soluciones para el
ahorro de energía.
2.13.1 NIVELES DE ILUMINACIÓN
En esta parte del proyecto se verifica los tipos de luminaria y el nivel de
iluminación, ya que estos son aspectos importantes dentro de la fábrica Acrilux
puesto que existen tareas dentro de la empresa que requieren un nivel de
iluminación adecuado, así como también es un aspecto donde se puede optimizar
el uso de energía eléctrica. La siguiente tabla muestra el nivel de iluminación de
cada área de trabajo.
TABLA 2.25-Nivel de iluminación
AREA DE TRABAJO LUXES
GALPÓN 1 400
GALPÓN 2 400
LABORATORIO 100-300
SIERRA 300
OFICINA 400
MECÁNICA 100-300
CUARTO DE REACTORES 100-300
CUARTO DE CALDEROS 60 HP 200
Continúa
51
Conclusión
AREA DE TRABAJO LUXES
CUARTO DE REACTORES 100-300
CUARTO DE CALDEROS 60
HP 200
VESTIDORES 200
BODEGA COLORANTES 100-300
DESTILACIÓN 300
EXTRUSORA 100-300
BAÑOS 200
Fuente: Acrilux S.A, (2012)
La gráfica 2.16 resume el tipo de luminaria que se utiliza en la fábrica.
Figura 2.16- Número de luminarias
(Elaboración propia, 2012)
La mayor parte de luminarias son fluorescentes de 40 W, se realizará un análisis
para mejorar la iluminación de acuerdo al área de trabajo y optimizar el consumo
de energía.
FLUORECENTES 40 WFOCOS
INCANDECENTE 60 WFLUORECENTES 20 W
NUMERO 312 7 32
0
50
100
150
200
250
300
350
CA
NTI
DA
D D
E LU
MIN
AR
IAS
NUMERO DE LUMINARIAS
52
2.13.2 MOTORES UTILIZADOS EN LA FÁBRICA ACRILUX S.A
Se verifican los años de funcionamiento y potencias nominales de todos las
maquinas que se utilizan en el proceso de producción.
El siguiente gráfico muestra la tendencia de antigüedad de los motores.
Figura 2.17-Tendencia de la Antigüedad de Motores
(Elaborado por el autor, 2012)
Figura 2.18- Distribución de Motores
(Elaborado por el autor, 2012)
0
5
10
15
20
25
1974 1977 1980 1983 1986 2000 2003 2005 2008
TENDENCIA DE ANTIGUEDAD DE MOTORES
NUMERO_MOTORES
02468
101214
GA
LPO
N
AC
RIL
UX
LAB
OR
AT
OR
IO
CA
LDE
RO
S
PO
ZO
DE
AG
UA
DE
STIL
AD
O
TR
AT
AM
IEN
TO
DE
AG
UA
EX
TR
USO
RA
DISTRIBUCION DE MOTORES
CANTIDAD
53
2.13.3 EQUIPOS DE OFICINA
En el anexo 4 se encuentra en detalle los equipos de oficina .En la figura 2.9 se
resumen los equipos de oficina, iluminación y fuerza en la fábrica Acrilux S.A.
Figura 2.19- Levantamiento de Carga
(Elaborado por el autor,2012)
2.14 MEDICIONES EN EL TRANSFORMADOR DE 378 kVA
Se ubicó el equipo de medición en el lado de baja tensión del transformador de
capacidad 378kVA. Para lo cual se utilizó un analizador de redes fluke 1744
número de serie 20898.El alimentador primario se conecta de la S/E Río Coca
con un voltaje de media tensión de 6300 V.
MOTORES ILUMINACIONEQUIPOS DE
OFICINA
POTENCIA kW 113,95 13,54 1,63
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
kW IN
STA
LAD
OS
LEVANTAMIENTO DE CARGA
54
Figura 2.20 - Transformador de 378 kVA
(Elaborado por el autor ,2012)
Los datos recolectados son proporcionados por la EMPRESA ELECTRICA
QUITO por el departamento de control y calidad de producto y pérdidas técnicas.
2.14.1 RESULTADOS DE MEDICIONES EN EL TRANSFORMADOR DE 378 kVA
Las mediciones se realizaron en el periodo del 16 al 23 de octubre del 2012 con
intervalos de medición de 10 minutos y se tomaron 1008 registros.
La figura 2.21 indica de la curva de potencia de toda la semana en el
transformador, las demás gráficas estarán en el capítulo 3.
55
Figura 2.21- Curva de Potencia
(Empresa Eléctrica Quito,2012)
Se puede observar que la curva de potencia es repetitiva durante todos los días
de la semana siendo su pico más alto a partir del medio día ,el día de mayor
consumo de potencias es el día jueves y los fines de semana prácticamente es
cero ya que las fábricas generalmente no trabajan esos días.
TABLA 2.26-Datos del transformador
EMPRESA ÉLECTRICA QUITO S.A DEPARTAMENTO DE CONTROL DE PRODUCTO
Y PÉRDIDAS TÉCNICAS SECCIÓN MEDICIÓN
1) DETALLES
Transformador N° 3591
Fabricante
AEG Montaje SNT1
Fases 3 Equipo Instalado Fluke 1744
Potencia Kva 378 Numero de Serie 208988
Propiedad Cliente Fecha de Instalación 10/16/2012
Voltaje en media tensión(V) 6300 Fecha de retiro 10/23/2012
Voltaje en baja tensión(V) 230/132 Días de lectura 7
Subestación 16 Intervalo de Registro 10 min
Continua
56
Conclusión
EMPRESA ÉLECTRICA QUITO S.A DEPARTAMENTO DE CONTROL DE PRODUCTO
Y PÉRDIDAS TÉCNICAS SECCIÓN MEDICIÓN
Primario Alimentador A
S/E Río Coca
Número de Registro 1008
Sitio de la Instalación Bornes de baja tensión del transformador de 378
Kva
Fuente: Empresa Eléctrica Quito,2012
Los datos que se detallan en la tabla 2.27 corresponden a la potencia disponible,
que es importante si las empresas requieren ampliar maquinaria, el factor de
carga y la energía que requiere el transformador.
TABLA 2.27-Parámetros del transformador
ENERGÍAS VALOR UNIDAD
POTENCIA
DISPONIBLE 236,18 kVA
FACTOR DE CARGA 25,9 %
ENERGÍA EN EL
PUNTO DE MEDICIÓN 6097 kWh
Fuente: Empresa Eléctrica Quito,(2012)
Al momento de analizar los parámetros eléctricos se observa que hay demasiada
potencia disponible y que el transformador está sobredimensionado, causando
pérdidas de energía en vacío mayores, si se comparara con un transformador
de menor dimensión.
2.14.2 RESULTADOS DE MEDICIONES EN LA PLANTA ACRILUX
Se hicieron mediciones en la planta para poder saber el consumo de energía,
armónicos, factor de potencia y otros parámetros en el periodo de 7 días ya que
como se explicó anteriormente Acrilux comparte el transformador con dos
57
empresas más. Para la medición se usó el fluke 1744 serie 20113.Se tomaron
1008 registros en intervalos de 10 minutos.
A continuación se muestra la gráfica de la curva de potencia de toda la semana
en el transformador, las demás gráficas estarán en el capítulo 3.
Figura 2.22- Curva de Potencia Fábrica Acrilux
(Empresa Eléctrica Quito, 2012)
Se puede observar que la curva de potencia es repetitiva durante todos los días
de la semana no tienes picos, siendo el consumo de potencia casi constante
desde el periodo de 7 de la mañana a 6 de la tarde, él día de menor consumo es
el día viernes la razón es que ese día se usa para hacer limpieza de las
instalaciones, los fines de semana prácticamente es cero ya que las fábrica
generalmente no trabajan esos días.
58
TABLA 2.28-Datos de la fábrica Acrilux
EMPRESA ÉLECTRICA QUITO S.A DEPARTAMENTO DE CONTROL DE PRODUCTO
Y PÉRDIDAS TÉCNICAS SECCIÓN MEDICIÓN
1) DETALLES
Transformador N° 3591
Montaje
SNT1
Fases 3
Equipo Instalado Fluke 1744
Potencia KVA 378 Número de Serie 208988
Propiedad Cliente Fecha de Instalación 10/16/2012
Voltaje en media tensión(V) 6300 Fecha de retiro 10/23/2012
Voltaje en baja tensión(V) 230/132 Días de lectura 7
Subestación 16 Intervalo de Registro 10 min
Primario Alimentador A S/E
Río Coca
Número de Registro 1008
Sitio de la Instalación CIRCUITO PLANTA ACRILUX S.A
Energía en el punto de
medición
1334 kWh
Fuente: Empresa Eléctrica Quito,(2012)
Figura 2.23-Tablero Eléctrico Principal
(Empresa Eléctrica Quito, 2012)
59
2.15 PÉRDIDAS EN REDES SECUNDARIAS
Las pérdidas que se tienen en el circuito secundario se deben a los
conductores eléctricos y las borneras de conexión en los tableros eléctricos. Para
poder calcular estas pérdidas se utilizó los valores normalizados (ANEXO 2) para
conocer la resistencia de los conductores. La siguiente tabla indica las pérdidas
por área de producción.
TABLA 2.29-Pérdidas en conductores en las diferentes áreas de producción
ÁREAS DE
PRODUCCIÓN
PÉRDIDA
[kW]
PÉRDIDA
AL MES
[kWh]
PÉRDIDA
AL AÑO
[kWh]
DESTILACIÓN 0,05 223,48 0,05
CUARTO
REACTORES 0,32 1520,84 0,32
ELABORACIÓN
PERFIL DE PVC 0,03 125,46 0,03
ARMADO DE
MOLDES 0,32 76,97 1539,47
TRATAMIENTO
TÉRMICO PISCINAS 0,49 2341,27 0,49
TRATAMIENTO
TÉRMICO HORNOS 0,28 1333,78 0,28
CUARTO CALDEROS 0,01 18,12 362,39
TRATAMIENTO DE
AGUAS 0,05 259,25 0,05
POZO DE AGUA 0,09 447,51 0,09
Continua
60
Conclusión
ÁREAS DE
PRODUCCIÓN
PÉRDIDA
[kW]
PÉRDIDA
AL MES
[kWh]
PÉRDIDA
AL AÑO
[kWh]
SIERRA 0,07 321,17 0,07
TOTAL 1,34 4923,54 1902,87
Fuente: Cálculos realizados por el autor,(2012)
Al momento de realizar las mediciones de corriente y calibre de conductores se
observó que existe deterioro en las instalaciones eléctricas y en los conductores.
Para el cálculo en los conductores se utilizó la información del anexo 2.
2.16 TRABAJO DEL GENERADOR DE EMERGENCIA
Se cuenta con un generador de emergencia sincrónico, el cual alimenta a toda la
carga. El cambio de la red al generador se lo realiza de forma manual.
En la tabla 2.30 se aprecian las características del generador de emergencia.
TABLA 2.30-Dato de placa del generador de emergencia
GENERADOR
DETROIT
MODELO No : DR250EH-5 SERIE N: MO-4424-1
VOLTS: 120/240 TYPE 1 HERTZ: 60
FASE kVA kW AMPS F.P
3 312,5 250 751,8 0,8
RPM : 1800 DRY WT 5625 LBS
CLASE DE
AISLAMIENTO FIELD: F ARM: F
Continúa
61
Conclusión
TEMPERATURA
PERMISIBLE FIELD: 130C ARM: 130 C
Fuente: Cálculos realizados por el autor,(2012)
2.17ANALISIS DEL SISTEMA DE VAPOR
“Uno de los objetivos de este trabajo es el análisis del sistema de vapor que se
utiliza en el proceso de fabricación de las láminas acrílicas. Para lo cual se debe
analizar los siguientes puntos en un sistema de vapor para mejorar las pérdidas
de vapor e indirectamente ahorrar el uso de combustible:
La descripción del sistema de vapor.
Un cronograma de actividades para el mantenimiento preventivo de los
equipos utilizados
Mejorar la eficiencia de los calderos y de esta forma ahorrar energía.”[6]
Las áreas de trabajo donde se utiliza vapor son las siguientes:
Hornos
Piscinas
Cuarto Reactores
Destilación
2.17.1 EQUIPOS UTILIZADOS EN EL PROCESO
La tabla 2.31 muestra los equipos utilizados en las diferentes áreas de
producción.
62
TABLA 2.31-Equipos utilizados en el proceso de producción
AREA EQUIPO MARCA NUMERO CAPACIDAD AÑO DE
FABRICACION
DESTILACIÓN TORRES DE DESTILACIÓN RUSTFRI 1 --------------- 1974
LABORATORIO REFRIGERADOR LVS 1 700LT 1974
LABORATORIO AGITADORES BALLER 1 1600 RPM 1974
TERMICO BOMBAS
RECIRCULACIONPISCINAS MYER 4 3450 RPM 2000
TERMICO BOMBAS AGUA PISCINAS WAGUER 4 3450 RPM 2000
TERMICO MOTOR HORNOS PACT
NORM 6 1120 RPM 1970
MOLDES EXTRUSORA -------------- 1 --------------- 1974
MOLDES TECLES LEROT
SOMER 4 1 TONELADA 1980
Fuente: Acrilux S.A, (2012)
2.17.1.1TORRE DE DESTILACIÓN
En el proceso inicial se destila la materia prima, para lo cual la fábrica tiene una
torre de destilación, para sacar las impurezas. La torre de destilación consta de un
calderín que utiliza vapor para calentarse.
Figura 2.24-Torre de Destilación
(Elaborado por el autor, 2012)
63
2.17.1.2 SISTEMA DE ENFRIAMIENTO
Se utiliza para mantener el producto almacenado en un tanque de 700 litros a una
temperatura de 20 a 30 grados centígrados y de esta manera no permitir que el
material se polimerice.
Figura 2.25- Sistema de Enfriamiento
(Elaborado por el autor, 2012)
2.17.1.3 AGITADOR
El agitador sirve para mezclar el material destilado con los diferentes colorantes,
luego se colocan en tachos, para después ponerlos en los moldes de vidrio.
Figura 2.26- Agitador
(Elaborado por el autor, 2012)
64
2.17.1.4 BOMBAS DE RECIRCULACION
En el proceso térmico, para ayudar a la reacción de polimerización se utiliza
agua, para el calentamiento de las piscinas se utiliza vapor de agua que ingresa
directamente, para mantener igual temperatura en las piscinas se utiliza bombas
de recirculación.
Figura 2.27- Bombas de Recirculación Piscinas
(Elaborado por el autor, 2012)
2.17.1.5 HORNOS MOTORES
Parte del proceso de polimerización para obtener acrílico es el calentamiento por
aire de las láminas, para eso se usan dos hornos cada uno tiene tres motores que
son los que se encargan de re circular el aire caliente en las piscinas. Se utiliza
vapor que ingresa a los intercambiadores de calor y estos calientan el aire que
circula por unas escotillas.
65
Figura 2.28- Hornos
(Elaborado por el autor, 2012)
2.17.1.6 EXTRUSORA
Se utiliza para la fabricación de perfiles de PVC el cual se utiliza en el armado de
moldes ya que con esto se da el espesor a las láminas acrílicas. Se hacen perfiles
de PVC de color amarillo transparente y blanco.
Figura 2.29- Extrusora
(Elaborado por el autor, 2012)
66
2.17.1.7 TECLES
Los tecles se utilizan para poner los moldes en las piscinas y en los hornos, su
capacidad es de 1 tonelada. En la fábrica hay 4 tecles, se utilizan dos tecles en
cada piscina.
Figura 2.30 –Tecles
(Elaborado por el autor, 2012)
2.17.2 SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA
La fábrica tiene un pozo de agua subterránea de 80 m de profundidad que se
almacena en un tanque de hormigón de un volumen 200 m3.La empresa también
está conectada a la red pública de esta manera asegura tener agua todo el
tiempo. El agua se utiliza tanto para la producción como para el consumo en
general.
67
Figura 2.31- Cisterna de Agua
(Elaborado por el autor, 2012)
2.17.3CIRCUITO DE VAPOR DE LA EMPRESA ACRILUX S.A
Para la fabricación de láminas acrílicas se utiliza principalmente vapor de agua,
por lo tanto es importante conocer el circuito de vapor de la fábrica tanto los
elementos que lo generan como también los que consumen.
Los elementos del circuito de vapor son los siguientes:
Calderos
Tanque de almacenamiento de combustible
Tanque de almacenamiento de agua
Equipos de consumo de vapor
Líneas de distribución de vapor
Salida de condensado y agua
La Figura 2.32 muestra el circuito de vapor de la fábrica Acrilux S.A
68
Figura 2.32- Circuito de vapor fabrica Acrilux
(Elaborado por el autor, 2012)
2.17.4 CONDICION DE OPERACION DE LOS EQUIPOS DE LA FÁBRICA
ACRILUX S.A
2.17.4.1 CALDEROS
Es un equipo fundamental en la planta ya que es el encardo de generar vapor
tanto en las piscinas, hornos, laboratorio y destilado. La fábrica consta de dos
calderos de 60 hp. Son calderos antiguos de más de 20 años de operación.
Se utilizan los calderos para calentar el agua y de esta forma aumentar la
temperatura del agua de las la piscinas hornos, reactores y en la torre de
destilación. Los dos calderos de 60 hp se utilizan todo el tiempo.
El caldero controla ciertos parámetros para su correcta operación:
Nivel de agua
Presión
Temperatura
69
Flujo de vapor
Flujo de agua
Relación aire combustible
La tabla 2.32 muestra las características de operación de los calderos.
TABLA 2.32-Características calderos 60 hp
PRESION DE DISEÑO 350 PSI
PRESION DE TRABAJO 90 PSI
TEMPERATURA DE AGUA DE
ALIMENTACIÓN 60°C
POTENCIA 60 BHP
PASOS 2
TIPO TUBOS DE FUEGO
CONSUMO APROXIMADO DE
COMBUSTIBLE A PLENA CARGA 6GPH - 7GPH
CARACTERISTICAS ELECTRICAS 220 V/3F/6O hz
NUMERO 2
Fuente: Acrilux S.A, (2012)
TABLA 2.33-Temperatura en la superficie de las caldera n1
SUPERFICIE T1 [°C] T2[°C] T3[°C] PROMEDIO [°C]
FRENTE DE LLAMA 69 70 71 70
CARA POSTERIOR 193 195 190 193
SUPERFICIE LATERAL 51 48 50 50
Fuente: Mediciones hechas por el autor, (2012)
70
TABLA 2.34-Temperatura en la superficie de las caldera N-2
SUPERFICIE T1 [°C] T2[°C] T3[°C] PROMEDIO [°C]
FRENTE DE LLAMA 69 70 69 69
CARA POSTERIOR 193 195 190 193
SUPERFICIE LATERAL 45 45 44 45
Fuente: Mediciones hechas por el autor, (2012)
2.17.4.1.1 QUEMADOR
“El quemador es una parte importante en el caldero ya que inyecta el combustible
en el interior del caldero, además de romper las partículas del combustible. Es
importante que el quemador permita una mezcla óptima del aire con el
oxígeno.”[23]
La imagen siguiente muestra los partes que constituyen el caldero marca Fulton.
Figura- 2.33- Partes de un Caldero Fulton
(Elaborado por el autor, 2012)
71
TABLA 2.35-Características del motor del quemador de los calderos de 60 HP
CALDEROS N 1 N 2
MODELO 34F231-459 ------------
SERIE W4-99 ------------
POTENCIA 2HP 2HP
CARACTERISTICAS
ELECTRICAS 208V/3F/5.7ª 208V/3F/5.7A
Mediciones hechas por el autor, (2012)
2.17.4.1.2 TANQUE DE ALMACENAMIENTO DEL COMBUSTIBLE
Se tiene un tanque donde se almacena combustible paro los dos calderos de 60
y se encuentra almacenado a temperatura ambiente.
2.17.4.1.3 TANQUE DE ALMACENAMIENTO DEL AGUA
Para el ingreso de agua dentro de los calderos existe un tanque de
almacenamiento que a su vez están conectados para el retorno de condensado.
Figura 2.34-Tanque de almacenamiento de agua
(Elaborado por el autor, 2012)
72
2.17.4.1.4 LINEAS DE DISTRIBUCIÓN DE VAPOR
Estas líneas son las que distribuyen el vapor desde la generación a las
diferentes áreas de producción.
TABLA 2.36-Caracteristicas líneas de vapor
MATERIA ACERO GALVANIZADO
DIAMETRO 0.05m,0.025m,0.012 m
AISLANTE FIBRA DE VIDRIO
T.SUPERFICIE 90-110 ° C
Fuente: Mediciones hechas por el autor, (2012)
2.17.4.2 EQUIPOS CONSUMIDORES DE VAPOR
CALDERIN Este equipo es utilizado en el proceso de destilación en el cual
se calienta la materia prima para que posteriormente pase por la torre de
destilación.
TABLA 2.37-Características calderín
TEMPERATURA DE
TRABAJO 80° [C]
CAPACIDAD 600 LT
TIEMPO 1 hora/tanque
RPM 1680 RPM
CARACTERISTICAS
ELECTRICAS 220V/6.4 A/3F
Continua
73
Conclusión
LONGITUD 1.10 m
DIAMETRO 1 m
Fuente: Acrilux S.A,(2012)
TABLA 2.38-Temperaturas de superficie laterales de calderin
MEDICION CALDERIN
N1 58
N2 55
N3 55
PROMEDIO 56
Fuente: Mediciones hechas por el autor, (2012)
REACTORES Se utiliza para agitar el material destilado con los aditivos
que generan la reacción de polimerización del producto. Para la operación
de los reactores se alternan, una semana funciona el uno y la otra semana
funciona el otro.
Figura 2.35- Reactor
(Elaborado por el autor, 2012)
74
TABLA 2.39-Características reactor
TEMPERATURA DE
TRABAJO 50° [C]
CAPACIDAD 500 LT
TIEMPO 45 minutos
RPM 1710 RPM
CARACTERISTICAS
ELECTRICAS 220V/11 A/3F
LONGITUD 0.94 m
DIAMETRO 0.85 m
Fuente: Mediciones hechas por el autor, (2012)
TABLA 2.40-Temperaturas de superficie laterales de reactores
MEDICION REACTOR 1 REACTOR 2
N1 55 55
N2 49 49
N3 60 60
PROMEDIO 55 55
Fuente: Mediciones hechas por el autor, (2012)
HORNOS PARA EL PROCESO DE CURADO Se utiliza radiadores que
son los que intercambian el calor del vapor con el aire y el monómero. El
vapor ingresa por unas tubería a su vez estas tuberías hacen contacto con
el aire que ingresa a través de unas compuertas que el operador abre o
cierra según sea necesario, el aire caliente re circula dentro de los hornos
por unos motores que se encuentran conectados con unos ventiladores. Sé
utilizan dos hornos de similares características.
75
TABLA 2.41-Características de los hornos
TEMPERATURA DE
TRABAJO 100°-110° [C]
CAPACIDAD 40 moldes
TIEMPO 45 minutos
RPM 1120 RPM
CARACTERISTICAS
ELECTRICAS 220V/21.6A/3F
LARGO 4 m
ANCHO 6 m
Fuente: Acrilux S.A,(2012)
PISCINAS El calentamiento de las piscinas se lo realiza con vapor de agua.
Se tiene 7 piscinas para colocar láminas y tres piscinas de recirculación de
agua. Este es el proceso térmico donde las láminas se polimerizan.
TABLA 2.42-Caracteristicas de las piscinas
CARACTERISTICAS PISCINA PEQUEÑA PISCINA MEDIANA PISCINA GRANDE
TEMPERATURA DE
TRABAJO 52° C 52° C 52° C
CAPACIDAD 18 MOLDES 18 MOLDES 24 MOLDES
PROFUNDIDAD 6 m 6 m 10 m
LARGO 2,76 3,39 3,47
ANCHO 1,6 1,86 2,21
NUMERO 3 2 2
Fuente: Acrilux S.A,(2012)
76
2.17.5 MEDICIÓN DE CONSUMO DE VAPOR DE AGUA EN LOS CALDEROS
“Para determinar el consumo de vapor se medirá el volumen que ingresa de agua
en las dos calderas que está contenido en los tanques de almacenamiento. Para
lo cual considera las siguientes variables:
Hi: altura inicial
Hf: altura final
Φ: diámetro del agua del almacenamiento.
“El volumen de agua de alimentación esta expresada por:
(9)
(10)
(11)
Donde:
V: volumen de agua que ingresa en la caldera
H: altura de agua de alimentación
D: diámetro del tanque”.[6] (citado en Martin kruska,1990)
“Un valor aproximado se puede obtener restando el flujo de agua de alimentación
menos el flujo de pérdida por purgas en el caldero.
(12)
(13)
Donde:
t: tiempo de accionamiento de bomba
77
V: volumen de agua de tanque de alimentación
: Densidad de agua
: Flujo de masa de agua de alimentación”. [5] (citado en Martin
Kruska,1990)
2.17.5.1 MÉTODO PARA DETERMINAR EL FLUJO DE AGUA DE
LLLLKALIMENTACIÓN
“ Se determina las dimensiones del tanque de alimentación
Se mide el nivel del agua en el tanque
Se mide el tiempo en que se activa y se desactiva las bombas que
alimentan los calderos.
Se determina la altura final del tanque y se repite el procedimiento hasta
que las alturas se estabilicen.” [5] (citado en Martin Kruska,1990)
TABLA 2.43-Datos del tanque de agua de alimentación caldero n1.
Fuente: Mediciones hechas por el autor,(2012)
MEDICION
N°
Hi
[m]
Hf
[m]
L
[m]
Φ
[m]
T
[s]
1 0.45 0.43 1.83 0.76 53
2 0.45 0.43 1.83 0.76 53
3 0.45 0.42 1.83 0.76 53
PROMEDIO 0.45 0.427 1.83 0.76 53
78
.
Con los datos de los tanques de agua de los calderos y las ecuaciones (9) y
(10) se calcula el volumen de agua de alimentación consumido por los calderos.
Vi=0.204m3
Vf =0.194 m3
ΔV=(0.204-0.194) m3
ΔV=0.01 m3
TABLA 2.44-Volumen de agua de tanque de alimentación consumido
Vi [m3] Vf[m3]
ΔV
0,204
0,194
0,01
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
Las características del agua a condiciones normales a T=25° C, son:
El flujo de masa de agua de alimentación según la ecuación (13) es el siguiente:
79
2.17.6 MEDICIÓN DE CONSUMO DE VAPOR EN LOS EQUIPOS
“Para poder determinar el consumo de vapor en los equipos se usa el mismo
método que se utilizó para determinar el consumo de vapor en las calderas
usando el tanque de retorno de condensado”. [5] (citado en Martin Kruska,1990)
2.17.6.1 CONSUMO DE VAPOR CALENTAMIENTO PISCINAS
La metodología para medir el vapor en la destilación es la siguiente:
Se cierra la válvula de paso vapor en piscinas, hornos y reactores en un
horario que no afecta la producción.
Los siguientes pasos son los mismos que se utiliza para calcular el
consumo de vapor en los calderos.
TABLA 2.45-Datos del tanque retorno piscinas
Fuente: Mediciones hechas por el autor,(2012)
Con los datos de los tanques de retorno de los calderos y las ecuaciones (9) y
(10) se calcula el volumen de agua de alimentación consumido por las piscinas.
TABLA 2.46-Volumen de agua consumido por piscinas
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
Hi [m] Hf [m] t [s]
0.45 0.44 85
Vi [m3] Vf [m3] ΔV
0.204 0.200 0,004
80
El flujo de masa de agua de alimentación según la ecuación (13) es el siguiente:
TABLA 2.47-Flujo de vapor de las piscinas
Fuente: Mediciones hechas por el autor,(2012)
2.17.6.2 CONSUMO DE VAPOR EN LOS HORNOS
La metodología para medir el vapor en los hornos es la siguiente:
Se cierra la válvula de paso vapor en piscinas, destilado y reactores en un
horario que no afecta la producción.
Los siguientes pasos son los mismos que se utiliza para calcular el
consumo de vapor en los calderos.
TABLA 2.48-Datos del tanque retorno horno
Fuente: Mediciones hechas por el autor,(2012)
Con los datos de los tanques de retorno de los calderos y las ecuaciones (9) y
(10) se calcula el volumen de agua de alimentación consumido por los
intercambiadores de los hornos detallada en la tabla 2.49.
FLUJO DE
VAPOR TOTAL[ ]
0,047
Hi [m] Hf [m] t [s]
0.45 0.44 74
81
TABLA 2.49-Volumen de agua consumido por hornos
Fuente: Mediciones hechas por el autor,(2012)
El flujo de masa de agua de alimentación según la ecuación (13) es el siguiente:
TABLA 2.50-Flujo de vapor en los hornos
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
2.17.6.3 CONSUMO DE VAPOR EN LOS REACTORES
La metodología para medir el vapor en los reactores es la siguiente:
Se cierra la válvula de paso vapor en piscinas, destilado y hornos en un
horario que no afecta la producción.
Los siguientes pasos son los mismos que se utiliza para calcular el
consumo de vapor en los calderos.
TABLA 2.51-Datos del tanque retorno reactores
-
Fuente: Mediciones hechas por el autor,(2012)
Vi [m3] Vf [m3] ΔV
0,204 0,200 0,004
FLUJO DE
VAPOR TOTAL[ ]
0,054
Hi [m] Hf [m] t [s]
0.45 0.44 97
82
Con los datos de los tanques de retorno de los calderos y las ecuaciones (9) y
(10) se calcula el volumen de agua de alimentación consumido por los reactores
detallada en la tabla 2.52.
TABLA 2.52-Volumen de agua consumido por reactores
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
El flujo de masa de agua de alimentación según la ecuación (13) es el siguiente:
TABLA 2.53-Flujo de vapor en los reactores
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
2.17.6.4 CONSUMO DE VAPOR EN LA TORRE DE DESTILACIÓN
La metodología para medir el vapor en destilación es la siguiente:
Se cierra la válvula de paso vapor en piscinas, reactores y hornos en un
horario que no afecta la producción.
Los siguientes pasos son los mismos que se utiliza para calcular el
consumo de vapor en los calderos.
Vi [m3] Vf [m3] ΔV
0.204 0.2 0,004
FLUJO DE
VAPOR TOTAL[ ]
0,041
83
TABLA 2.54-Datos del tanque retorno torre destilación
-
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
Con los datos de los tanques de retorno de los calderos y las ecuaciones (9) y
(10) se calcula el volumen de agua de alimentación consumido por la torre de
destilación esta detallada en la tabla 2.55.
TABLA 2.55-Volumen de agua consumido por la torre de destilación
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
El flujo de masa de agua de alimentación según la ecuación (13) es el siguiente:
TABLA 2.56-Flujo de vapor en el calderín
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
En la Tabla 2.57 se resume el flujo de vapor que consume cada equipo.
Hi [m] Hf [m] t [s]
0.45 0.44 118
Vi [m3] Vf [m3] ΔV
0.204 0.200 0,004
FLUJO DE
VAPOR
TOTAL
[ ]
0,034
84
TABLA 2.57-Consumo de flujo de vapor en equipos
EQUIPOS FLUJO DE VAPOR
PISCINAS 0,047
HORNOS 0,054
REACTORES 0,041
TORRE DE DESTILACIÓN 0,034
TOTAL 0,176
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
2.17.7 EFICIENCIA DELOS CALDEROS
“Es la relación que existe entre la energía producida por el combustible absorbida
por el agua y la energía total liberada por el combustible dentro de los calderos.
Una buena eficiencia de los calderos optimiza el ahorro de combustible por tal
motivo este es un parámetro importante para determinar la eficiencia de un
sistema de vapor.” [10]
Para determinar la eficiencia de los calderos existen dos métodos que son el
método directo y el método indirecto.
2.17.7.1 METODO DIRECTO
“Es la relación que existe entre la energía aprovechada para transformar de agua
a vapor y la energía suministrada por el combustible, se expresa generalmente
en forma de porcentaje.
(14)
85
Donde:
: Eficiencia de la caldera”. [10]
2.17.7.2 METODO INDIRECTO
“Se calcula las pérdidas de la caldera y se resta para 100, también se expresa en
porcentajes.
(15)
Las pérdidas en los calderos son las siguientes:
Pérdida por calor sensible con los gases de salida Qcs
Pérdidas de calor por convección y radiación
Pérdida por purgas”. [10]
2.17.7.2.1 PÉRDIDA POR CALOR EN LOS GASES DE SALIDA Qcs.
“Está asociada a los gases de salida por la chimenea que absorben parte de la
energía calorífica que se produce en la combustión dentro de la caldera ,es decir
a mayor temperatura de los gases menor la eficiencia de la chimenea.
(16)
Donde:
Tf : Temperatura de salida de los gases.
Ta: Temperatura ambiente.
86
CO2: Porcentaje de volumen del dióxido de carbono, este porcentaje se mide con
el analizador de gases cuyos valores se encuentran en la tabla 2.65.
K: Coeficiente de Hassenstein. Para el fuel oil industrial tipo 2 está entre 0.56-
0.58, para el cálculo se utilizará el valor de 0.58”. [23]
Para calcular las pérdidas por gases de combustión se utiliza la ecuación (16) y
los valores que se midieron de porcentaje de CO2 que se encuentran de la Tabla
2.64.
A continuación se calcula la pérdida de calor por gases de salida para el Caldero
N 1:
A continuación se calcula la perdida de calor por gases de salida para el Caldero
N 2:
2.17.7.2.2 PÉRDIDAS DE CALOR POR RADIACIÓN Y CONVECCIÓN.
“Debido a que la temperatura de los calderos es mayor a la temperatura ambiente
se produce transmisión de calor alrededor produciendo pérdidas. Un aislamiento
dañado produce mayor pérdidas por radiación”. [5](Citado en José Palacios;
2010)
En la tabla 2.58 se muestra las pérdidas por radiación para cuando una caldera
funciona a diferentes capacidades de vaporización.
87
TABLA 2.58-Pérdidas por radiación y convección
VAPORIZACIÓN 100-350 BHP 400-800 BHP
25% 5.1% 4.4%
50% 2.6% 2.2%
75% 1.7% 1.5%
100% 1.4% 1.1%
Fuente: Técnicas de Gestión Energética en Sistemas de Vapor, (2010)
En base de la tabla 2.58 y considerando una vaporización del 75% las pérdidas
por convección es la siguiente.
Prad =1.7 %
Este valor es el mismo para las dos calderas ya que los dos son de 60 HP y
tienen un modo de operación similar.
2.17.7.2.3 PERDIDAS POR PURGAS
“Los generadores de vapor suelen producir daños por corrosiones ya sea de
anhídrido carbónico en el materia refractario, además puede contener sales por
producto de partículas que se forman al producirse cambios de carga de vapor,
fugas de los deflectores, o presencia de aceites entre otras.
La purga se realiza extrayendo el agua del inferior de la caldera donde se
encuentra la mayor cantidad de impurezas e introduciendo agua de alimentación
con una concentración muy baja de impurezas. .” [5](Citado en José Palacios;
2010)
La norma UNE -9075 indica los limites superiores de las características del agua
en el interior de las calderas acuatubulares y piro tubulares.
88
TABLA 2.59-Características del agua en el interior de una caldera
CALDERA
PRESIÓN
SALINIDAD
TOTAL
SÍLICE
SÓLIDOS EN
SUSPENSIÓN
CLORURO EN
CL
0-20 3500 100 300 2000
20-30 3000 75 250 1500
ACUATUBULAR 30-40 2500 50 150 1000
40-50 2000 40 100 800
50-60 1500 30 60 650
60-70 1250 25 40 500
70-100 1000 15 20 350
PIROTUBULAR 0-15 7000 100 300 3000
15-25 4500 75 300 2000
Fuente: Normas UNE-9075,(1992)
El caudal por purga se obtiene de la siguiente fórmula:
(17)
“Dónde:
a:Salinidad total de la caldera en ppm
b: Salinidad total en el agua de aportación
A: Flujo de agua que ingresa a la caldera
B: Caudal de purga
Las pérdidas por purgas en porcentaje se calculan con la ecuación (18).
89
(18)
Dónde:
Pp: Pérdidas de purga en la caldera
PCI: Poder Calorífico inferior
: Entalpia del agua de alimentación de la caldera
: Consumo de Combustible”. [23]
En la Tabla 2.60 se determina el análisis de STD(Sólidos totales disueltos)
TABLA2.60-Mediciones de STD
SÓLIDOS DISUELTOS N1 N2
STD de agua en la caldera [ppm] 489 489
STD de agua de aporte en la caldera [ppm] 135 135
Fuente: Acrilux S.A
Para determinar el caudal por purga se utiliza la ecuación (16) para los dos
calderos.
En la tabla 2.61, se detalla la lectura que se hizo en el tanque reposición para
cada caldero.
TABLA2.61-Flujo de agua consumido para cada caldero
CALDERO Hi [m] Hf [m] t [s]
1 0.45 0.44 65
2 0.45 0.44 60
90
Utilizando la ecuación (13), el flujo de vapor para el caldero N 1 es:
Utilizando la ecuación (13), el flujo de vapor para el caldero N 2 es:
El caudal por purga para el caldero N1 es:
El caudal por purga para el caldero N2 es:
La entropía del agua a 25°C es de121,46 anexo (2).
91
Se obtiene el consumo de combustible del dato de placa de los calderos que son:
Aplicando la ecuación (18) la pérdida de calor por purga es la siguiente.
Para el caldero N 1 la perdida por purga es:
Pp1=0,88%
Para el caldero N 2 la perdida por purga es:
Pp2= 0,8%
Reemplazando los valores en la ecuación (15) se obtiene la eficiencia de los
calderos.
La eficiencia del caldero N 1 es:
92
La eficiencia del caldero N 2 es:
)
En la tabla 2.62 y 2.63 se detallan los valores de pérdidas de calor en los calderos
en porcentaje y en kilo joule sobre hora.
TABLA 2.62-Pérdidas en la caldera N 1
PERDIDAS % kJ/kg
PURGAS 0,88 380,16
GASES DE SALIDA 18,1 7819,2
RADIACIÓN 1,7 734,4
TOTAL 20,68 8933,76
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
TABLA 2.63-Pérdidas en la caldera N 2
PERDIDAS % kJ/kg
PURGAS 0,8 345,6
GASES DE SALIDA 15,2 6566,4
RADIACIÓN 1,7 734,4
TOTAL 17,70 7646,40
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
93
2.17.8 ANÁLISIS DE LOS GASES PRODUCTO DE LA COMBUSTIÓN
Durante el proceso de combustión se realizan muchas transformaciones y
reacciones químicas, dependiendo del tipo de combustible y de las condiciones
que se realice la combustión.
“Básicamente cuando se quema un hidrocarburo, él hidrogeno contenido en el
combustible se combina con el oxígeno en el aire y forma agua, el carbono se
combina con el oxígeno y forma dióxido de carbono, a su vez también hay energía
liberada en forma de calor.
Combustible Aire Calor/Combustión Productos
C+H + O2+N2 CO2+H2O +NOX (19)
Para obtener una buena eficiencia de la caldera es necesario controlar la cantidad
de aire que ingresa en el proceso de combustión.
Demasiado aire reducirá la temperatura del hogar y arrastrará una buena
parte del calor útil.
Poco aire producirá un combustión incompleta y escapará por la chimenea
mucho combustible y producirá humo”. [10]
Para determinar los gases producto de la combustión se utilizó el analizador de
gases con las características, presentadas en este capítulo en la parte de equipos
de medición.
94
TABLA 2.64-Resultado del analizador de gases testo
PARAMETROS CALDERO N1 CALDERO N2
O2% 5.16 3,62
CO2% 11.46 12,49
TEMPERATURA DE LA
CHIMENEA [°C] 383.6 351,8
EXCESO DE AIRE [%] 34,1 19,3
Fuente: Prodiesel S.A, (2012)
Con los valores de la Tabla 2.64 se analiza que el caldero N1, el exceso de aire
producido no cumple con los límites recomendados por la empresa Pro diesel.
2.17.9 NUMERO DE HUMO
El consumo de combustible en un caldero depende del quemador que es el que
se encarga de inyectar y pulverizar las partículas de diesel. El exceso de aire en
la combustión hace que el caldero disminuya su eficiencia y no se aproveche todo
el calor producido.
En aplicaciones industriales siempre se genera exceso de aire reflejado en la
aparición de CO luego de la combustión, lo ideal es disminuir el CO y de esta
manera optimizar el uso del combustible en los calderos.
El número de humo indica el grado de atomización del quemador y se relaciona
con la combustión del diesel. Para medir la cantidad de partículas que se produce
en la combustión se realizó el siguiente procedimiento:
Se hace pasar el flujo de humo por papel filtro luego es la huella que deja el
humo se compara con una tabla que tiene una evaluación de 0 a 9 donde 0 es el
valor óptimo y 9 es el valor más deficiente.
95
La tabla 2.65 muestra las partículas por millón producidas y la opacidad del papel
filtro.
TABLA 2.65-Número de partícula y opacidad de los calderos
CALDERO N1 N2
Co ppm 7 9
Nox ppm 57 66
SO2 149 176
OPACIDAD 1 1
Fuente: Prodiesel S.A, (2012)
Como indica la Tabla 2.65 los gases de combustión de salida de los calderos
cumplen con los límites recomendados por la empresa Pro diesel, en el anexo 2
se detalla los límites recomendados para un funcionamiento adecuado de los
calderos.
2.17.10 CALCULO DE CONSUMO DE COMBUSTIBLE EN LOS CALDEROS
Para el calcular el consumo de combustible se utilizara la siguiente ecuación:
(20)
“Donde:
: Eficiencia del caldero.
: Flujo de vapor generado por los calderos.
: Entropía del agua a 173 grados centígrados.
Entropía del agua a 25 grados centígrados.
96
Consumo de combustible en la caldera.
PCI: Poder calorífico inferior”. [23]
Aplicando la ecuación (12)
La masa de vapor para el caldero N 1:
La masa de vapor para el caldero N 2:
0,066 - 0,018
=0,048
La entropía del agua es hagua=104,89 a 25 ° C
La entropía del agua es hvapor=2771,45 a 173° C
En el Anexo 2 se encuentra los valores de entropías del agua de reposición y del
vapor generado.
Calculo del consumo de combustible para el Caldero N1.usando la ecuación (20)
97
Calculo del consumo de combustible para el Caldero N2 usando la ecuación (20).
La capacidad de cada consumo de caldero es de 6 y 7 galones por hora según el
dato de placa de los quemadores, el consumo calculado de combustible es
de y galones por hora para el caldero N 1 y el caldero N 2
respectivamente, La razón de porque los quemadores no funcionen a su máxima
capacidad se debe a que estos operan de manera intermitente dependiendo del
vapor que requiera la fábrica.
2.17.11CÁLCULO DE PÉRDIDAS DE VAPOR
El vapor no utilizado se calcula con la siguiente ecuación:
(21)
98
Donde:
: Vapor generado por los calderos.
: Vapor total consumido por el proceso de producción.
= (0,188 – 0,176)
= 0,012
Las pérdidas de vapor se deben a fugas en las líneas de vapor, pérdidas en
tuberías el sistema de vapor entre otras o simplemente se desperdicia en el
ambiente, algunas de estas pérdidas pueden ser calculadas ya que se
manifiestan en forma de calor.
2.17.11.1 PERDIDA DE CALOR EN TUBERIAS
Como se mencionó anteriormente la mayoría de las tuberías de la fábrica usan
aislamiento térmico (fibra de vidrio), a excepción de la tubería de ingreso de vapor
de las piscinas, para poder calcular estas pérdidas se utilizan las tablas 2.66, en
resumen conociendo el diámetro y temperatura de las tuberías estas tablas dan
las pérdidas de calor que existen en las tuberías.
TABLA 2.66-Perdida de calor en las tuberías sin aislamiento
Temperature
difference
Steam to air °C
DIAMETRO TUBERIA (mm)
15 20 25 32 40 50 65 80 100 150
100 116 140 169 207 233 287 336 400 514 706
110 132 160 193 237 267 328 385 457 587 807
Continua
99
Conclusión
Temperature
difference
Steam to air °C
DIAMETRO TUBERIA (mm)
15 20 25 32 40 50 65 80 100 150
120 149 181 219 268 302 371 436 517 664 914
130 168 203 247 301 342 417 490 581 743 1025
140 187 226 276 337 382 464 547 649 825 1142
Fuente: Spirax/Sarco,(2012)
Las caracteristicas de las tuberias de vapor en las piscinas son las siguientes:
Diametro Tubería = 1/2 pulgada =12,7 mm
Longitud= 12 m aprox
Temperatura piscinas=152 °C
Temperatura ambiente=25°C
Las pérdidas en las tuberías son de 168 W/m y se estima que las pérdidas en
kilowatios son de 2,016 kW.
2.17.11.2 PÉRDIDAS DE CALOR POR FUGAS DE VAPOR
Se visualizó que la empresa tiene una fuga de vapor generando pérdidas de calor
que se va al ambiente. Para calcular el flujo de vapor se utilizará la tabla 2.67
para lo cual se necesita conocer el ancho del orificio por donde sale el vapor o la
longitud del penacho de vapor.
TABLA 2.67-Pérdidas por fuga según longitud o orificio
LONGITUD DEL PENACHO
DE VAPOR[m]
Kg/h
TAMAÑO ORIFICIO
[in]
Kg/h
0.5 6 1/8 21
Continua
100
Conclusión
LONGITUD DEL PENACHO
DE VAPOR
[m]
Kg/h
TAMAÑO ORIFICIO
[in]
Kg/h
0.75 11 3/16 48
1 16 --- 77
1.25 26 3/8 186
1.5 38 --- 318
1.75 66
2 104
Fuente: Kruska Martin, (1990)
La fuga de vapor que se encuentra ubicada entre el cuarto de caldero y los
hornos, con una longitud de 0.8 m, usando la tabla 2.68 el flujo de vapor sería de
11 kg/h.
Para calcular la pérdida de calor se usara la ecuación (21) y la ecuación (22).Las
características de entropías de vapor y del agua de reposición en las calderas son
las siguientes:
TABLA 2.68-Características del agua de reposición de las calderas
PUNTO PRESION[BAR]
T[°C]
hf[KJ/Kg]
hg[KJ/Kg]
h[KJ/Kg]
VAPOR
7,5
173,039
732,641
2771,45
AGUA EN EL
TANQUE DE
REPOSICION
25
121,46
Fuente: Medición hechas por el Autor, (2012)
La cantidad de calor consumida por la fuga de vapor es de 7,163 kW.
101
2.18 EVALUACIÓN ENERGÉTICA EN LAS DIFERENTES AREAS DE
PRODUCCIÓN
En esta sección del proyecto se analizará el consumo energético en las áreas de
producción como destilación, cuarto de reactores, cuarto de laboratorio, galpones,
piscinas y hornos.
Otro aspecto importante en la evaluación energética, corresponde a la energía
consumida por los equipos que necesitan vapor para cada área de trabajo.
2.18.1 BALANCE DE ENERGÍAS EN SISTEMAS CERRADOS
Se basa en la primera ley de la termodinámica, que dice que la energía no puede
crearse ni destruirse solo transformarse. Un sistema será cerrado cuando los
términos de entrada y salida no son iguales sino parte de esta energía que
ingresa se transforma en calor o trabajo.
Energía final del sistema -Energía inicial del sistema = Energía transferida al
sistema
“Esta energía que se transfiere a la sistema en forma de calor, considerando el
flujo másico constante, se obtiene con la siguiente ecuación.
Q= (22)
Donde:
Q: Transferencia de calor al sistema.
: Es el flujo másico que atraviesa el sistema.
hi: La entalpía del fluido que ingresa al sistema (vapor).
102
ho:La entalpía del fluido que sale del sistema (condensado)”. [50]
“Para calcular la entalpia de vapor se utiliza la siguiente ecuación:
(23)
Donde:
hg: Entalpía de vapor saturado
hf: Entalpía de líquido saturado
X: calidad de vapor (asumir el 85% de calidad)”. [2](Citado en Frank Incropera)
La entalpia del condensado es la entalpia del líquido saturado hf.
2.18.2 EVALUACIÓN ENERGÉTICA EN EL PROCESO DE DESTILACIÓN
Esta área del proceso consume energía eléctrica en iluminación, carga de
motores y además consume energía térmica en forma vapor de agua. La planta
opera normalmente 5 días a la semana, las horas de funcionamiento de cada
proceso esta detallado en el anexo 1.Se debe calcular la energía calorífica que
consume el proceso de destilado en la fábrica.
Las características del vapor (se encuentra más detallado en el ANEXO 2) que
ingresa en la torre destilación son las siguientes:
TABLA 2.69-Caracteristicas del vapor en el proceso de destilación
PUNTO PRESION[BAR]
T[°C]
hf[KJ/Kg]
hg[KJ/Kg]
h[KJ/Kg]
VAPOR 7,5 173,039 732,641 2771,45
CONDENSADO
*152
640,23
Fuente: Medición hechas por el Autor, (2012)
103
La energía transferida en forma de calor que se calculó con la ecuación (22) en la
torre de destilación es 62,064 kW.
La información de la potencia consumida por las luminarias está en la Tabla2.77y
la potencia consumida por carga de motores está en el anexo 4.
En la Tabla 2.70 se detalla la energía consumida en el proceso de destilado.
TABLA 2.70-Energía consumida por proceso de destilación
ELEMENTOS QUE
CONSUMEN ENERGÍA
DESTILADO
POTENCIA
[kW]
ENERGÍA AL MES
[kWh]
ENERGÍA AL AÑO
[kWh]
ILUMINACIÓN 0,48 28,8 345,6
MOTORES 13,5 1620 19440
CONSUMO DE VAPOR
CALDERÍN
62,064 7447,68 89372,16
TOTAL 76,044 9096,48 109157,76
Fuente: Medición hechas por el Autor, (2012)
El proceso de destilado consume en su mayor parte combustible, es difícil
determinar si el proceso es eficiente o no ya que tendría que compararse con otro
que cumpla con las mismas características. Se puede visualizar que el equipo es
antiguo y por lo que se preguntó al personal de mantenimiento muy pocas veces
se realiza mantenimiento preventivo y las instalaciones eléctricas están en mal
estado.
2.18.3 EVALUACIÓN ENERGÉTICA EN EL PROCESO DE
PREPOLIMERIZACIÓN
Esta área del proceso consume energía eléctrica para: iluminación, carga de
motores y además consume energía térmica en forma vapor de agua. La planta
104
opera normalmente 5 días a la semana, las horas de funcionamiento de cada
proceso esta detallado en el anexo1. Se debe calcular la energía calorífica que
consume el proceso de pre polimerización en la fábrica.
Las características del vapor (se encuentra más detallado en el ANEXO 2) que
ingresa en la torre destilación son las siguientes:
TABLA 2.71-Caracteristicas del vapor en los reactores
PUNTO PRECION[BAR]
T[°C]
hf[KJ/Kg]
hg[KJ/Kg]
h[KJ/Kg]
VAPOR 7,5 173,039 732,641 2771,45
CONDENSADO
*144
604,74
Fuente: Medición hechas por el Autor, (2012)
La energía transferida en forma de calor que se calculó con la ecuación (22) en
los reactores es 76,296 kW.
La información de la potencia consumida por las luminarias está en la Tabla 2.77
y la potencia consumida por carga de motores está en el Anexo 4.
TABLA 2.72-Energía consumida por el proceso de prepolimerización
ELEMENTOS QUE
CONSUMEN ENERGÍA
PREPOLIMERIZACIÓN
POTENCIA
[kw]
ENERGÍA AL MES
[kWh]
ENERGÍA AL AÑO
[kWh]
ILUMINACIÓN 2 120 1440
MOTORES 18,150 4356 52272
CONSUMO DE VAPOR
REACTORES 76,296 18311,144 219733,732
TOTAL 96,446 22787,144 273445,732
Fuente: Cálculos hechos por el Autor, (2012)
105
En esta parte del proceso se identifica desperdicio de energía en los sub tableros
eléctricos que se encuentran en mal estado.
2.18.4 EVALUACIÓN ENERGÉTICA EN EL PROCESO DE ELABORACIÓN
DEL PERFIL DE PVC
Esta área del proceso consume energía eléctrica para: iluminación, carga de
motores, se considera que la planta opera normalmente 5 días a la semana, las
horas de funcionamiento de cada proceso esta detallado en el Anexo 1.
La información de la potencia consumida por las luminarias está en la Tabla 2.77
y la potencia consumida por carga de motores está en el anexo 4.
En la tabla 2.73 se detalla la energía consumida al año por parte del proceso de
elaboración de perfil de PVC.
TABLA 2.73-Energía consumida por proceso de elaboración de PVC
ELEMENTOS QUE
CONSUMEN ENERGÍA
PREPOLIMERIZACIÓN
POTENCIA
[kW]
ENERGÍA AL
MES
[kWh]
ENERGÍA
AL AÑO
[kWh]
ILUMINACIÓN 0,48 28,8 345,6
MOTORES 3,74 598,4 7180,8
TOTAL 4,22 627,2 7526,4
Fuente: Cálculos hechos por el Autor, (2012)
2.18.5 EVALUACIÓN ENERGÉTICA EN LOS PROCESOS DE ARMADO DE
MOLDES Y TERMICO
Esta área del proceso consume energía eléctrica para: iluminación carga de
motores y vapor. La planta opera normalmente 5 días a la semana, las horas de
funcionamiento de cada proceso esta detallado en el anexo 1.
106
Las características del vapor (se encuentra más detallado en el ANEXO 2) que
ingresa en la torre destilación son las siguientes:
TABLA 2.74-Caracteristicas del vapor en los reactores
PUNTO PRESION[BAR]
T[°C]
hf[KJ/Kg]
hg[KJ/Kg]
h[KJ/Kg]
VAPOR 7,5 173,039 732,641 2771,45
CONDENSADO
HORNOS
148
623,25
CONDENSADO
PISCINAS
152
640,23
Fuente: Medición hechas por el Autor, (2012)
La energía transferida en forma de calor que se calculó con la ecuación (21) en
hornos y piscinas son 99,49 kW y 85,79 kW respectivamente.
La información de la potencia consumida por las luminarias está en la Tabla 2.77
y la potencia consumida por carga de motores está en el anexo 4.
En la tabla 2.75 detalla la energía consumida al año por parte del proceso de
armado de moldes y el proceso térmico.
TABLA 2.75-Energía consumida por proceso de armado de moldes y proceso térmico
ELEMENTOS QUE
CONSUMEN ENERGÍA
PREPOLIMERIZACIÓN
POTENCIA
[kW]
ENERGÍA AL MES
[kWh]
ENERGÍA AL AÑO
[kWh]
ILUMINACIÓN GALPON 1 4 480 5760
ILUMINACIÓN GALPON 2 2,4 288 3456
Continua
107
Conclusión
ELEMENTOS QUE
CONSUMEN ENERGÍA
PREPOLIMERIZACIÓN
POTENCIA
[kW]
ENERGÍA AL MES
[kWh]
ENERGÍA AL AÑO
[kWh]
MOTORES HORNOS 33,1 2648 31776
MOTORES PISCINA 23,19 6493,2 77918,4
CONSUMO DE VAPOR
HORNOS
99,49 8954.1 107449,2
CONSUMO DE VAPOR
PISCINAS
85,79 24021,2 288254,4
TOTAL 247,97 42884,5 514614
Fuente: Cálculos hechas por el Autor, (2012)
2.18.6 CALCULO DE CONSUMO DE GALONES
El consumo de combustible se detalla en la Tabla 2.76:
TABLA 2.76-Resumen de combustible consumido en la fábrica Acrilux S.A
PROCESO POTENCIA
kW
kWh
año GALONES
PISCINAS 85,79 288254,40 8972
HORNOS 99,49 107449,20 3344
REACTORES 76,30 219732,48 6839
TORRE DE DESTILACIÓN 62,06 89372,16 2782
PERDIDAS DE CALOR POR TUBERIAS
SIN AISLAMIENTO TÉRMICO 2,02 6773,76 211
Continua
108
Conclusión
PROCESO POTENCIA
[kW]
kWh
[año} GALONES
PERDIDAS DE CALOR POR FUGAS DE
VAPOR 7,16 7736,04 241
TOTAL 332,82 719318,04 22388
Fuente: Cálculos hechas por el Autor, (2012)
Para el cálculo de galones de combustible se utilizó información de la sección
2.7.Las pérdidas en galones de combustible que se dan en el ambiente son de
317 galones de combustible al año .Estas pérdidas se dan en las tuberías con
aislamiento, válvulas, calderos y sobre todo en la transferencia de calor en las
piscinas
2.19 OPORTUNIDADES DE CONSERVACIÓN DE ENERGÍA
En esta parte del proyecto se establecen los sectores y procesos donde se puede
mejorar el consumo de energía de acuerdo a lo que se observó cuando se realiza
la visita técnica a la fábrica.
En la empresa ACRILUX se consume tanto energía eléctrica como combustible,
a causa del sistema de vapor, por esta razón se analizará la optimización de la
energía tomando en cuenta estos dos recursos.
2.19.1 OPORTUNIDADES DE CONSERVACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA.
Los puntos donde se puede ahorrar energía en el sistema eléctrico en la fábrica
son los siguientes:
109
Instalaciones eléctricas
Iluminación
Motores eléctricos
2. 19.1.1INSTALACIONES ELÉCTRICAS
2.19.1.1.1CONDUCTORES ELECTRICOS
La conductores se encargan de transportar la energía a los diferentes puntos de
consumo, el dirigir esta energía generan pérdidas disipadas en forma de calor.
Estas pérdidas se pueden reducir utilizando diámetros de mayor dimensión
siempre y cuando las reducción de estas pérdidas también sea significativa.
Lo que se visualizó en la fábrica Acrilux es que las instalaciones se
encuentran en mal estado, el material aislante está desgastado y por la
antigüedad de la instalación los conductores tienen una coloración negra
en las borneras de los interruptores.
Figura 2.36- Borneras de Conexión
(Elaborado por el autor,2012)
110
Otro problema que se observó es que muchas instalaciones los
conductores están mal empalmados esto genera mayores pérdidas
eléctricas.
Figura 2.37- Conexión Cables
(Elaborado por el autor,2012)
2.19.1.1.2 TABLEROS ELÉCTRICOS
En tableros eléctricos se instalan los equipos de protección y de control, estos se
pueden clasificar en tableros de baja y de alta tensión.
Al momento de hacer la visita técnica se identificó otro problema que el
tablero principal es antiguo, que utilizan seccionadores tipo cuchillas para
todas los circuitos y además se encuentran desgastados. Lo mismo sucede
con los sub tableros eléctricos dentro de la fábrica.
Figura 2.38 -Tablero Principal
(Elaborado por el autor,2012)
111
Otro problema es que nunca se ha hecho un mantenimiento a los tableros
eléctricos ya que un punto alto de pérdida de energía se da en las
borneras de conexión que deben ser limpiadas y reajustadas así como
limpiar el polvo acumulado dentro de los tableros.
2.19.1.2 ILUMINACIÓN EN LA FABRICA ACRILUX
Basada en el análisis previo que se realizó al evaluar el consumo energético en
los proceso de producción y la visita técnica, se concluyó que la iluminación no
es el recurso que más consume la fábrica, esto es debido a los turnos de trabajo,
ya que se produce la mayor parte de tiempo en la mañana y tarde, otro motivo
puede ser que las áreas físicas no son demasiadas grandes, pero esto no quiere
decir que no se pueda optimizar el uso de iluminación en la fábrica.
Para tener una mejor idea de la iluminación en la fábrica Acrilux se clasificó las
luminarias de acuerdo al área de trabajo la potencia y las horas de
funcionamiento, esta información está en la siguiente tabla.
TABLA 2.77-Iluminacion actual fabrica Acrilux S.A
AREA DE
TRABAJO
ACTUAL
LUMINARIAS
[40 W]
ACTUAL
LUMINARIAS
[20 W]
ACTUAL
LUMINARIAS
[60W]
HORAS
USO
ENERGÍA
AÑO
[kWh]
[DOLARES]
GALPON 1 100 0 0 6 5760 360,96
GALPON 2 60 0 0 6 3456 216,58
CUARTO
REACTORES 30 0 0 6 1728 112,32
MECÁNICA 12 0 0 6 691,2 40,09
CUARTO
DESTILACIÓN 12 0 0 3 345,6 17,97
CUARTO
CALDEROS 18 0 0 3 518,4 30,07
Continua
112
Conclusión
AREA DE
TRABAJO
ACTUAL
LUMINARIAS
[40 W]
ACTUAL
LUMINARIAS
[20 W]
ACTUAL
LUMINARIAS
[60W]
HORAS
USO
ENERGÍA
AÑO
[kWh]
[DOLARES]
CUARTO
SIERRA 16 0 0 3 460,8 26,73
EXTRUSORA 4 16 0 3 345,6 20,04
VESTIDORES 4 16 0 3 345,6 21,66
OFICINA 20 0 0 10 1920 111,36
LABORATORIO 20 0 0 6 1152 72,19
CUARTO
SIERRA 16 0 0 3 460,8 26,73
FOCOS DE
SEGURIDA 0 0 7 1 100,8 5,85
BAÑOS 16 0 0 3 460,8 28,88
TOTAL 312 32 7 59 17284,8 1064,69
Fuente: Cálculos hechas por el Autor, (2012)
Al analizar la información se identifican los siguientes problemas:
A pesar de que se utiliza iluminación fluorescente se seleccionó la
luminaria que hace 40 años tenia el mejor rendimiento y eficiencia, es fácil
deducir esto ya que la mayoría de fluorescentes son T12 DE 40 W.
Otra aspecto es que en muchas áreas de trabajo están encendidas las
luminarias sin necesidad generalmente por descuido o porque la luz natural
no produce suficiente iluminación.
2.19.1.3MOTORES ELÉCTRICOS
Son máquinas encargadas de transformar la energía eléctrica en energía
mecánica, se pueden clasificar según su principio de funcionamiento en
inductivas, sincrónicas y de corriente continua. Lo motores más utilizados en la
industria son los inductivos o asincrónicas una razón es el menor costo de
inversión.
113
Figura 2.39- Bomba de Vacio
(Elaborado por el autor,2012)
2.19.1.3.1 COMO OPTIMIZAR EL CONSUMO EN MOTORES
Adquirir siempre motores de mayor eficiencia.
Dimensionar el motor al trabajo que este va a realizar.
Utilizar motores de velocidad variable cuando las cargas varían en
diferentes momentos.
Asegurar de que los voltajes del motor estén lo más cerca a límite del
diseño.
Con la información anterior de cómo optimizar la energía en motores y la visita
técnica se llega a las siguientes conclusiones:
La mayoría de motores de la fábrica ACRILUX son antiguos, como por
ejemplo los motores de los hornos, bombas de recirculación de las
piscinas y motores de los reactores que tienen el mismo tiempo de
operación de la fábrica que es de casi 40 años, hay que considerar que
los motores con más de 15 años de operación se los considera estándar.
114
No se realiza mantenimiento preventivo en los motores solamente
mantenimiento correctivo.
2.19.2 OPORTUNIDADES DE CONSERVACIÓN DE ENERGÍA TÉRMICA.
Los principales factores de pérdidas de energía en un sistema de vapor son los
siguientes:
Aislamiento Térmico
Trampas de Vapor
Desperdicio de Retorno de Vapor
Líneas de Vapor
Fugas de vapor
2.19.2.1 AISLAMIENTO TÉRMICO
Se utiliza para no permitir la transferencia de calor al ambiente y para protección
de operadores pero su principal función es conservar la energía.
En la fábrica se utiliza como material aislante fibra de vidrio, para la aislación
térmica en ciertas partes del circuito de vapor.
Figura 2.40- Aislamiento Térmico Tuberías de vapor
(Elaborado por el autor,2012)
115
No hay aislamiento en las tuberías de las piscinas que utilizan vapor
para calentar.
No hay aislamiento en las válvulas de la fábrica.
2.19.2.2 TRAMPAS DE VAPOR
Son utilizados para mejorar la eficiencia en los equipos, su función es filtrar el
vapor del condensado ya que este no hace el mismo trabajo que el vapor .Se
recomienda instalar una trampa de vapor cada 50 metros de tubería y cuando
inicia el retorno del condensado.
2.19.2.2.1 TIPOS DE TRAMPAS DE VAPOR
Según su tipo de funcionamiento las trampas de vapor se clasifican en:
Ø TERMOSTÁTICAS
Este tipo de trampas tienen un elemento térmico que se dilata con el calor del
vapor y se contrae con el calor del condensado.
El tiempo de vida es de 2 a 3 años
Tiene una buena respuesta de operación
Su modo de operación es intermitente
Si tiene acumulación de condensado
Ø MECÁNICAS
Utiliza las diferentes densidades que existe entre el vapor y el condensado,
consta de un flotador que flota cuando esta condensado y baja cuando este
116
condensado ya no fue desplazado hasta que se repita el ciclo. Este tipo de
trampa es la que más se utiliza en la fábrica.
El tiempo de vida es de 5 a 10 años
Tiene una inmediata respuesta de operación
Su modo de operación es intermitente
No tiene acumulación de condensado
Ø TERMODINAMICA
Este en cambio utiliza las diferentes velocidades y presiones que existe entre el
condensado y del vapor, se utiliza un diafragma que cuando sale el condensado
que tiene velocidades y presiones bajas se abre el diafragma y si aumenta la
presión y la velocidad del fluido se cierra.
El tiempo de vida es de 1 año.
Tiene una respuesta lenta de operación
Su modo de operación es intermitente
Si tiene acumulación de condensado
Ø DE ORIFICIO
Consiste de un orificio que está diseñado para dejar pasar solamente
condensado, la desventaja de este tipo trampa de vapor es que sólo sirve para
caudales de vapor constante.
El tiempo de vida es de 5 a 10 años.
117
Tiene una respuesta excelente de operación.
Su modo de operación es continuo.
No tiene acumulación de condensado.
2.19.2.2.2 SELECCIONAMIENTO DE UNA TRAMPA DE VAPOR
“Elegir incorrectamente la trampa de vapor va a disminuir la vida útil y su modo de
operación será ineficiente, por tal motivo para no equivocarse en la elección de la
trampa de vapor se debe escoger adecuadamente el tipo y el tamaño.
Para que el tamaño de una trampa sea el óptimo se debe considerar la capacidad
máxima de condensado en kg/h a la presión mínima de vapor.
La contrapresión a la que está sometida la trampa de vapor también influirá en la
capacidad de la trampa, está contrapresión se define como la presión ejercida en
las líneas de vapor y que se opone a la descarga en las trampas de vapor.”[46]
El tipo de trampa que se escoja será de acuerdo a la aplicación que se necesite,
en la Tabla 2.78 se muestra la aplicación para cada trampa de vapor.
TABLA 2.78-Clasificación de las trampas de vapor según su aplicación
APLICACIÓN PRIMERA
ALTERNATIVA
SEGUNDA ALTERNATIVA
16-125 lbs/m2 Termodinámica Mecánica y termostática
126-600 lbs/m2 Termodinámica Mecánica
Serpentines de tuberías de
vapor
Termostática
(de presión equilibrada)
Termodinámica
Radiadores de vapor
Termostática
(de presión equilibrada)
Termodinámica
118
Separadores de vapor
0-15lbs/m2
Mecánica
----------------------
Separadores de vapor
16-125lbs/m2
Termodinámica
Mecánica y termostática
Separadores de vapor
126-600lbs/m2
Termodinámica
Mecánica y termostática
Líneas de flujo de vapor Termodinámica Expansión líquida
Serpentines para tanques de
almacenamiento
Expansión líquida
Termodinámica
Serpentines de calefacción alta
presión
Termodinámica
Termostática
Baja y mediana presión Flotador y termostato ----------------------
Calentadores Unitarios
Flotador y termostato
Termodinámica
Fuente: José, Soto. Fundamentos sobre ahorro de Energía. México; 1996.
La fábrica utiliza trampas de vapor de balde invertido para todos los equipos de
vapor en el circuito de retorno de condensado.
Figura 2.41- Elementos Sistema de Vapor Hornos
(Elaborado por el autor,2012)
Ø Se observa que para calentar las piscinas se usa vapor directamente, se
podría utilizar trampas de vapor en esta área de trabajo siempre y cuando
119
se utilicen intercambiadores de calor para aumentar la temperatura en las
piscinas.
2.19.2.3 UTILIZACION DE INTERCAMBIADORES DE CALOR
Un intercambiador es un equipo donde se produce una transferencia de calor de
un fluido caliente con otro menos caliente y separados por una pared sólida.
Figura 2.42 -Intercambio de Calor por Convección
(Elaborado por el autor,2012)
2.19.2.3.1 TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE CALOR
“Los intercambiadores de calor se clasifican de acuerdo al arreglo de flujo y tipo
de construcción.
Ø INTERCAMBIADORES DE CALOR DE FLUJO PARALELO
Es aquel donde los fluidos de diferentes temperaturas se mueven en la misma
dirección o en direcciones opuestas.
120
Figura 2.43- Intercambiadores de Calor de Flujo Paralelo
(Elaborado por el autor,2012)
Ø INTERCAMBIADORES DE FLUJO CRUZADO
Los flujos se mueven perpendiculares entre sí, puede ser de flujo mezclado o no
mezclado. En la ilustración se observa que el flujo no mezclado tiene unas aletas
que impide una dirección transversal a la dirección del fluido principal mientras
que el otro que no tiene a las aletas la dirección del flujo si puede ser
transversal.
Figura 2.44- Intercambiadores de Flujo Cruzado
(Elaborado por el autor,2012)
Ø INTERCAMBIADORES DE CALOR DE TUBOS Y CORAZA
Consiste en una serie de tubos lineales colocados dentro de un tubo muy grande
llamado coraza.
Ventaja de este tipo intercambiadores
Entre sus ventajas destaca la ausencia de juntas (a excepción de los
cabezales).
Baja pérdida de presión.
Menor coste.
121
Inconvenientes
Son voluminosos y necesitan de un estructura de soporte
Dificultad de limpieza y mantenimiento interior.”[50]
Figura 2.45- Intercambiador de Calor de Coraza y tubos
(Elaborado por el autor,2012)
Una de las áreas de producción donde se desperdicia energía es en el
proceso térmico sobretodo en las piscinas ya que para el calentamiento
de agua el vapor pasa directamente y de esta manera se desperdicia agua
y existe bastante pérdida de energía que se desperdicia en el ambiente.
Otro problema es que el horno 2 es menos eficiente que el horno 1ya que
no llega al temperatura de trabajo para lo cual tiene que estar 30 minutos
más en actividad que el horno 1, esto se debe a que el intercambiador de
calor es viejo y tiene muchas fugas.
Los hornos, reactores y el calderín de la torre destilación usan
intercambiadores de calor de flujo paralelo.
122
2.20 RESUMEN DE LOS PROBLEMASDE DESPERDICIO DE ENERGÍA
ENCONTRADOS EN LA FÁBRICA ACRILUX S.A
1.- Lo que se visualizó en la fábrica Acrilux es que las instalaciones se encuentran
en mal estado, el material aislante está desgastado y por la antigüedad de la
instalación los conductores tienen una coloración negra en las borneras de los
interruptores.
2.-Otro problema que se observó es que muchas instalaciones los conductores
están mal empalmados esto genera mayores pérdidas eléctricas.
3.-Al momento de hacer la visita técnica se identificó que el tablero principal es
antiguo, que utiliza seccionadores tipo cuchillas para todos los circuitos y además
se encuentran desgastados.
4.-Otro problema es que nunca se ha hecho un mantenimiento a los tableros
eléctricos ya que un punto alto de pérdida de energía se da en las borneras de
conexión que deben ser limpiadas y reajustadas así como limpiar el polvo
acumulado dentro de los tableros.
5.-A pesar de que se utiliza iluminación fluorescente se seleccionó la luminaria sin
ningún estudio no se consideró aspectos como la iluminación, rendimiento y
eficiencia, es fácil deducir esto ya que la mayoría de fluorescentes son T12 DE 40
W.
6.-Otro aspecto es que en muchas áreas de trabajo están encendidas las
luminarias sin necesidad, generalmente por descuido o porque la luz natural no
produce suficiente iluminación.
7.-La mayoría de motores de la fábrica ACRILUX son antiguos, como por ejemplo
los motores de los hornos, bombas de recirculación de las piscinas y motores de
123
los reactores que tienen el mismo tiempo de operación de la fábrica, que es de
casi 40 años.
8.-No se realiza mantenimiento preventivo en los motores, solamente
mantenimiento correctivo.
9.-No hay aislamiento en las tuberías de las piscinas que utilizan vapor para
calentar.
10.-No hay aislamiento en las válvulas de la fábrica.
11.-Se observa que para calentar las piscinas se usa vapor directamente, se
podría utilizar trampas de vapor en esta área de trabajo, siempre y cuando se
utilicen intercambiadores de calor para calentar el agua en las piscinas.
12.-Una de las áreas de producción donde se desperdicia energía es en el
proceso térmico sobre todo en las piscinas ya que para el calentamiento de agua
el vapor pasa directamente y de esta manera se desperdicia agua y existe
bastante pérdida de energía que se desperdicia en el ambiente.
13.-Otro problema es que el horno 2 es menos eficiente que el horno 1ya que no
llega a la temperatura de trabajo, para lo cual tiene que estar 30 minutos más en
actividad que el horno 1, esto se debe a que el intercambiador de calor es antiguo
y los radiadores tienen muchas fugas.
124
CAPITULO 3
EVALUACIÓN DE CALIDAD DEL SISTEMA ELÉCTRICO
DE LA FÁBRICA ACRILUX S.A
3.1 EVALUACIÓN DE CALIDAD
Para la evaluación de calidad del sistema eléctrico se analizará el cumplimiento
de las normas para la energía eléctrica. Como se analizó en el capitulo anterior la
norma que controla la calidad de servicio eléctrico es la REGULACIÓN DEL
CONELEC -004/01.
En el presente capitulo se estudiarán los parámetros eléctricos de la fábrica
ACRILUX S.A como: variaciones de voltaje, armónicos, balance de fases, factor
de potencia.
3.1.1 LA CALIDAD DEL PRODUCTO
Se refiere al análisis de los parámetros eléctrico y de esta forma conocer cuales
cumplen con la regulación del CONELEC, los parámetros que se analizarán
serán variaciones de voltaje, perturbaciones y factor de potencia.
3.1.1.1 NIVELES DE VOLTAJE
Es un parámetro muy importante dentro de la calidad del producto ya que niveles
de voltaje inadecuados en una fábrica dañaría equipos, maquinaría etc.
3.1.1.1.1 ÍNDICE DE CALIDAD
(24)
125
“Donde:
VK : Variaciones de voltaje en el punto de medición, en el intervalo K de 10
minutos.
VK : Variaciones eficaz en el punto de medición, en el intervalo K de 10 minutos.
Vn : Voltaje nominal en el punto de medición”. [42]
El registro en el punto de medición se efectuará durante un intervalo continuo de 7
días, en intervalos de medición de 10 minutos.
Los de variación de voltajes admitidos de acuerdo al voltaje nominal están en la
tabla 2.3 del capítulo anterior.
3.1.1.2 PERTURBACIONES FLIKER
Es un cambio brusco de la luz de emisión de una lámpara debido a variaciones de
voltaje. Para evaluar el flicker se considera el Índice de severidad por flicker por
corta duración en intervalos de 10 minutos, la expresión que evalúa al flicker
viene determinado por:
(25)
“Donde:
P0.1, P1, P3, P10, P50: Niveles de efecto flicker que se sobrepasan durante el
0.1%,1%,3%,10%,50% del tiempo total del tiempo de observación”. [42]
El registro en el punto de medición se efectuara durante un intervalo continuo de 7
días, en intervalos de medición de 10 minutos con un medidor de flicker que
cumpla con las norma IEC 60868.
126
Los Pst (índices de severidad de corta duración) no deben ser mayores a 1 por
que este es el rango máximo donde el ojo no puede soportar estas fluctuaciones
sin molestias.
3.1.1.3 PERTURBACIONES ARMÓNICOS
Los armónicos son señales de voltaje o corriente múltiplos enteros de la
frecuencia del sistema que puede ser 50Hz o 60Hz.
Estas son generadas por cargas no lineales y se les conoce como fuentes
generadores de armónicos. Las expresiones que se utiliza para medir esta
perturbación son las siguientes:
(26)
(27)
“Donde:
Vi: Factor de distorsión armónica individual de voltaje.
THD : Factor de distorsión de armónico total expresada en porcentaje.
Vi : Valor eficaz del voltaje armónico para i(2,…,40) expresados en voltios.
Vn: Voltaje en el punto de medición expresado en voltios”. [42]
Las perturbaciones armónicas y los flicker deben cumplir con la REGULACIÓN
DEL CONELEC 004/ 01 que esta especificada en la tabla 2.4.
127
El valor límite de THD es del 8%.
3.1.1.4 FACTOR DE POTENCIA
Es la relación que existe entre la potencia activa y la potencia reactiva. Si el 5 %
o más de las mediciones que se tomaron en el periodo están fuera de los límites,
el factor de potencia estará incumpliendo con la norma y la empresa podría ser
penalizada por la EMPRESA ELÉCTRICA QUITO.
El registro en el punto de medición se efectuara durante un intervalo continuo de 7
días, en intervalos de medición de 10 minutos.
El valor límite permitido por la norma es de 0.92
3.2 ESTUDIO Y ANALISIS DE LAS MEDICIONES
Se debe considerar que la fábrica comparte el transformador, por tal motivo se
analizará el transformador de 378 kVA y luego la planta ACRILUX S.A. Para las
mediciones se utilizó analizadores de redes durante el periodo de 7 días
continuos.
3.2.1 NIVELES DE VOLTAJE TRANSFORMADOR DE 378 kVA
Se estudiará las mediciones que se tomaron en el transformador para determinar
si cumple con las REGULACIONES DEL CONELEC 004/01.La Tabla 3.1 detalla
los valores de la demanda y energía.
128
TABLA 3.1-Analisis de la demanda y la energía
PARAMETROS
DE DEMANDA VALOR UNIDAD
PARAMETROS
DE
ENERGÍA
VALOR UNIDAD
Factor de uso de
demanda mínima -4,38 %
Potencia
Disponible 236,18 kVA
Factor de uso de
demanda media -9,73 % Factor de Carga 25,9 %
Factor de uso de
demanda máxima 37,50 %
Energía en el
punto de medición 6097 kWh
Fuente: Empresa Eléctrica Quito,(2012)
Al analizar la tabla 3.1, el principal dato a observar es la potencia disponible es
decir la potencia que no se usa que corresponde el 63% de la potencia nominal,
esto causa mayores pérdidas de energía en vacio si lo comparamos con un
transformador de menor dimensión.
A continuación se muestra las mediciones de los niveles de voltaje que se
tomaron.
TABLA 3.2-Niveles de voltaje
Fuente: Empresa Eléctrica Quito,(2012)
Los límites de voltaje cumplen con la REGULACIÓN DEL CONELEC 004/01.en la
tabla 2.3 detalla las variaciones limites de voltaje.
MEDICIONES
REALIZADAS
TRANSFORMADOR FASES PROMEDIO TOTAL
DENTRO
DE LA
NORMA
FUERA
DE LA
NORMA
%
DENTRO
DE LA
NORMA
CUMPLE
1 131 1008 1008 ------------ 100 SI
378 Kva 2 130,02 1008 1008 ------------ 100 SI
3 129,67 1008 1008 ------------ 100 SI
129
3.2.2FLICKER CORTA DURACIÓN TRANSFORMADOR
TABLA 3.3-Análisis de flicker
MEDICIONES REALIZADAS %
TRANSFORMADOR FASES PROMEDIO TOTAL
DENTRO
DE LA
NORMA
FUERA
DE LA
NORMA
DENTRO
DE LA
NORMA
CUMPLE
1 0,85 1008 1008 ------------ 100 SI
378 Kva 2 0,9 1008 1008 ------------ 100 SI
3 0,94 1008 1008 ------------ 100 SI
Fuente: Empresa Eléctrica Quito,(2012)
Los límites de flicker de corta duración cumplen con la REGULACIÓN DEL
CONELEC 004/01.Lafigura 3.1 muestra la medición de flicker de corta duración
medido en el transformador.
Figura 3.1- Curva de flicker transformador
(Empresa Eléctrica Quito,2012)
130
3.2.3 DISTORSIÓN ARMÓNICOS DE VOLTAJE (THD) TRANSFORMADOR
TABLA 3.4-Limites de perturbaciones armónicas transformador
MEDICIONES REALIZADAS
TRANSFORMADOR FASES PROMEDIO TOTAL
DENTRO
DE LA
NORMA
FUERA DE
LA NORMA
%
DENTRO
DE LA
NORMA
CUMPLE
1 3,65 1008 1008 ------------ 100 SI
378 kVA 2 3,83 1008 1008 ------------ 100 SI
3 3,92 1008 1008 ------------ 100 SI
Fuente: Empresa Eléctrica Quito,(2012)
Los límites de armónicos cumplen con la REGULACIÓN DEL CONELEC 004/01.
La gráfica 3.2 muestra la medición de armónicos medido en el transformador.
Figura 3.2- Distorsión armónica del transformador
(Empresa Eléctrica Quito,2012)
131
3.2.4 FACTOR DE POTENCIA TRANSFORMADOR
TABLA 3.5-Limites de factor de potencia transformador
MEDICIONES REALIZADAS
TRANSFORMADOR
378 kVA
FASES PROMEDIO TOTAL
DENTRO
DE LA
NORMA
FUERA
DE LA
NORMA
%
DENTRO
DE LA
NORMA
CUMPLE
1 0,16 1008 287 721 28,47 NO
2 0,1 1008 340 668 33,73 NO
3 0,07 1008 328 680 32,54 NO
Fuente: Empresa Eléctrica Quito,(2012)
A pesar que el transformador tiene un banco de capacitores este no logra dar la
carga reactiva que se necesita para que el factor de potencia cumpla con la
normativa.
Figura 3.3- Curva de factor de potencia para el transformador
(Empresa Eléctrica Quito,2012)
132
3.2.5 POTENCIA DISPONIBLE DEL TRANSFORMADOR DE 378 kVA
Con la ecuación 3.5 y las mediciones eléctricas que se hicieron en el
transformador se calcula la potencia disponible del transformador.
(28)
A máxima demanda se ocupa apenas el 37 % de la capacidad nominal del
transformador, por tal motivo se recomienda un transformador de menor
dimensión de 150 kVA, como se observa en la gráfica 3.4 la picos de potencia son
similares en toda la semana.
Figura 3.4- Curva de Potencia Transformador 378 kVA
(Empresa Eléctrica Quito,2012)
133
3.2.6 NIVELES DE VOLTAJE PLANTA ACRILUX
Se analizarán las mediciones que se tomaron en el transformador para
determinar si cumple con las REGULACIONES DEL CONELEC 004/01.
A continuación se muestra las mediciones de los niveles de voltaje que se
tomaron.
TABLA 3.6-NIVELES DE VOLTAJE PLANTA ACRILUX
Fuente: Empresa Eléctrica Quito,(2012)
Los límites de voltaje cumplen con la REGULACIÓN DEL CONELEC 004/01.las
variaciones de voltaje permitidos se encuentra detallados en la Tabla 2.3.
3.2.7FLICKER CORTA DURACIÓN PLANTA ACRILUX S.A
TABLA 3.7-Análisis de flicker
MEDICIONES REALIZADAS
TRANSFORMADOR FASES PROMEDIO TOTAL
DENTRO
DE LA
NORMA
FUERA
DE LA
NORMA
%
DENTRO
DE LA
NORMA
CUMPLE
1 0,4 1008 1008 ------------ 100 SI
Continua
MEDICIONES REALIZADAS
TRANSFORMADOR FASES PROMEDIO
[V] TOTAL
DENTRO
DE LA
NORMA
FUERA
DE LA
NORMA
% DENTRO
DE LA
NORMA
CUMPLE
1 131,01 1008 1008 ------------ 100 SI
PLANTA ACRILUX 2 129,37 1008 1008 ------------ 100 SI
3 129,69 1008 1008 ------------ 100 SI
134
Conclusión
PLANTA ACRILUX
2 0-4 1008 1008 ------------
100 SI
3 0,41 1008 1008 ------------ 100 SI
Fuente: Empresa Eléctrica Quito,(2012)
Los límites de flicker de corta duración cumplen con la REGULACIÓN DEL
CONELEC 004/01, el flicker de corta duración no debe ser mayor a 1.
La grafica 3.5 muestra la medición de flicker de corta duración medido en la
planta ACRILUX S.A.
Figura 3.5- Curva de flicker planta ACRILUX S.A
(Empresa Eléctrica Quito,2012)
135
3.2.8 DISTORSIÓN ARMÓNICOS DE VOLTAJE (THD) ACRILUX S.A
TABLA 3.8-Limites de perturbaciones armónicas planta
MEDICIONES
REALIZADAS
PUNTO DE
MEDICIÓN FASES PROMEDIO TOTAL
DENTRO
DE LA
NORMA
FUERA DE
LA
NORMA
%
DENTRO
DE LA
NORMA
CUMPLE
1 2,89 1008 1008
------------ 100 SI
PLANTA
ACRILUX
2 3,17 1008 1008
------------
100 SI
3 2,94 1008 1008 ------------ 100 SI
Fuente: Empresa Eléctrica Quito,(2012)
Los armónicos de voltaje en la fábrica Acrilux son menores al valor límite que
indica la REGULACIÓN DEL CONELEC 004/01, este valor limite de THD es del
8%.
La grafica muestra la medición de armónicos medido en la planta.
Figura 3.6- Distorsión armónica de la planta
(Empresa Eléctrica Quito,2012)
136
3.2.9 FACTOR DE POTENCIA PLANTA ACRILUX S.A
TABLA 3.9-Limites de factor de potencia planta Acrilux S.A
MEDICIONES REALIZADAS
PUNTO DE
MEDICIÓN FASES PROMEDIO TOTAL
DENTRO
DE LA
NORMA
FUERA
DE LA
NORMA
%
DENTRO
DE LA
NORMA
CUMPLE
1 0.64 1008 200 721
19,84 NO
PLANTA
ACRILUX
2 0,65 1008 200
668
19,84 NO
3 0,71 1008 202 680
20,04 NO
Fuente: Empresa Eléctrica Quito,(2012)
La fábrica ACRILUX S.A no logra cumplir con el factor de potencia requerido y en
caso que la fabrica usara luego un transformador propio necesitará un banco de
capacitores que de la potencia reactiva necesaria para estar en los límites
permitidos de acuerdo a la norma.
Figura 3.7- Curva de factor de potencia para la planta
(Empresa Eléctrica Quito,2012)
137
3.2.10 BALANCE DE CARGA EN LA PLANTA ACRILUX S.A
TABLA 3.10-Desbalance de corriente
PUNTO DE
MEDICIÓN FASES
PROMEDIO
[A]
DESBALANCE
DE
CORRIENTE
1 33.18 19.78%
PLANTA
ACRILUX
2 29.92
17.54%
3 36.94 12.87%
Fuente: Empresa Eléctrica Quito,(2012)
Figura 3.8- Balance de fases
(Empresa Eléctrica Quito,2012)
Con las mediciones realizadas se analiza que las fases se encuentran des
balanceadas, siendo recomendable equilibrar cargas en la fábrica.
33%
30%
37%
BALANCE DE FASES
FASE 1 FASE 2 FASE 3
138
3.3 CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA.
La fábrica consume energía activa y reactiva ,pero lo que realmente paga es la
energía activa , a pesar de que la energía reactiva no produce trabajo si
incrementa la intensidad de corriente eléctrica produciendo mayores pérdidas
caloríficas por efecto joule en líneas de transmisión y distribución que si
representan potencia activa que le comprador o cliente no paga. Tal como se
muestra en la figura 3.9.
Figura 3.9 - Corriente generada por una carga no lineal
(Introducción a las instalaciones eléctronicas,2001)
3.3.1 METODO DEL TRIÁNGULO DE POTENCIA
“De todos los métodos que existen para calcular la corrección del factor de
potencia Este método es el más sencillo por las siguientes razones:
Se puede usar en sistemas monofásicos o trifásicos.
Los cálculos que se realicen con este método son independientes de los
voltajes de líneas o fase.
En la figura 3.10 se observa gráficamente el método de triangulo de potencias”.
[43]
139
Figura 3.10-Triángulo de potencia
(Introducción a las instalaciones eléctronicas,2001)
3.3.2CALCULO DE CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA PARA EL
TRANSFORMADOR DE 378 kVA.
Esta instalado un solo grupo de banco de condensadores a la entrada o punto
alimentación de la instalación, pero la información de la mediciones realizadas por
la EMPRESA ELÉCTRICA QUITO indica que el factor de potencia está por debajo
de los límites permitidos, Sé calculara el tamaño del banco de capacitores que
necesita el transformador a máxima carga.
(29)
“Donde:
: Es el factor de potencia
: La potencia activa a máxima carga
: La potencia aparente a máxima carga
”. [43]
140
Al analizar este resultado el factor de potencia a máxima cerca cumple con los
valores limites, pero a mínima carga los valores del factor de potencia medidos
por la EMPRESA ELÉCTRICA QUITO son igual a -1.
“La carga reactiva a máxima carga se calcula con la ecuación (30).
(30)
Donde:
: La potencia reactiva a máxima carga.
: La potencia aparente a máxima carga”. [40]
20 [kVAR]
En la tabla 3.11 se indica los valores de potencia a máxima carga.
TABLA 3.11-Potencias a máxima carga
P [kW] ±jQ[kVar] S[kVA] F.P
Actual
a máxima carga
140.12
20
142
0,99
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
En conclusión la disposición del banco de capacitores en el trasformador es
centralizada es decir se usa un solo banco de capacitores, ubicado paralelo a la
fábrica, pero este tipo de instalación conviene la utilización de una conexión
automática, en el caso de los banco de capacitores en el transformador no varía
141
de acuerdo a la carga, por ese motivo la mayoría de las lecturas no cumplen con
las regulaciones del CONELEC.
3.4ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LA CALIDAD DE
ENERGÍA.
Ø Los niveles de voltaje cumplen con la norma.
Ø Niveles de flicker y armónicos dentro de los límites, ya que las
empresas no tienen muchos elementos electrónicos que puedan
distorsionar la onda de voltaje y corriente.
Ø Existe desbalance de corriente y de voltaje en la empresa Acrilux S.A
Ø Mediciones de factor de potencia fuera de los límites permitidos, debido
a que el banco de capacitores no es automático y produce factores de
potencia negativos. cabe indicar que los medidores de energía
solamente miden factores de potencia inductivos, por esa razón no
existe penalización del factor de potencia por parte de la empresa
eléctrica quito.
Ø Existe una potencia disponible muy grande en el transformador y esto
provocaría mayor perdidas de energía en vacio en el transformador.
Ø De acuerdo a las mediciones hechas en la fábrica, existe mayor carga
en la fase 3, siendo recomendable equilibrar cargas.
142
CAPITULO 4
PROPUESTA DE SOLUCIÓN Y ANÁLISIS TÉCNICO
ECONÓMICO
4.1 MEDIDAS TECNOLÓGICAS
Las alternativas tecnológicas se escogieron con el criterio de que resulten
prácticas para lo solución del uso eficiente de energía, basados en las medidas
tomadas y el análisis que se realizó en cada área del proceso.
4.1.1 ILUMINACIÓN
4.1.1.1 MEJORAR LA UTILIZACIÓN DE LA LUZ NATURAL
Uno de los recursos que se puede mejorar es optimizar el uso de luz natural. En
la ciudad de Quito existen muchos días soleados al año, esto podría ser
aprovechado por las fábricas para mejor la iluminación en sus galpones.
4.1.1.1.1 LUCERNARIO
Son tubos de luz que permiten mejorar la iluminación natural en interiores, es una
tecnología nueva que se sitúa en la cubierta de los edificios y transporta la luz del
sol al interior de los galpones de las fábricas, en el interior de los edificios
iluminando espacios oscuros.
En la figura 4.1 se indica cómo está estructurado un lucernario.
143
Figura 4.1- Estructura del Lucernario
(Espacio Solar,2012)
“Entra las características están:
Absoluta permeabilidad.
Evitan condensaciones.
Mejora el rendimiento de la iluminación natural atreves de la celosía
reflectante.
Aislamiento térmico y de ruido
Larga vida útil
Se puede ahorrar el 40% al 50% de energía eléctrica en iluminación”. [17]
144
4.1.1.2 ILUMINACIÓN USANDO FLUORECENTES T5
“Una alternativa para mejora la iluminación en la fábrica ACRILUX es usar
fluorescentes de alta eficiencia energética, se seleccionó el fluorescente T5 ya
que tiene adaptadores que permiten colocar este tubo en cualquier luminaria sea
T10 o T8 además de otras ventajas que se analizarán a continuación. El uso de
T5 es una alternativa que está promoviendo el Ministerio de Energías Renovables
del Ecuador.
Reducción del diámetro del tubo en un 40% ,luminarias más pequeñas y
compactas
Incremento de la eficiencia hasta un 105 lm/w
Cambio de la temperatura óptima de flujo de 25 ° C a 35 ° resultando la
misma luminancia para todas las potencias.
Contiene menor cantidad de mercurio que los otros tubos fluorescentes”.
[14]
El T5 usa balastro electrónico para su funcionamiento, a continuación se
compara la los sistemas de tecnología T10, T12 y T5.
TABLA 4.1-Comparación entre varios sistemas de iluminación
SISTEMA
BALASTRO
LUMENES
NOMINALES
(2LAMPARAS)
[LM]
FACTOR
DE
BALLAST
LUMENES
SISTEMA
[LM]
EFICACIA
DEL
SISTEMA
[LM/W]
VIDA DE LA
LAMPARA
[HRS]
CONSUMO
POR
EQUIPO
[W]
MERCURIO
PRESENTE
[%]
T12(2x40)220V 6800 0,7 4760 43 20000 110 12
T10(2x40) 220V 5700 0,7 3990 36 10000 110 6
T8(2x36) 220V 6200 1 6200 86 20000 72 3,5
T5(2x28) 220V 5800 1 5800 94 20000 62 >1,4
T5H0(2x36)
220V
10000 1 10000 94 20000 106 >1,4
Fuente: Electroindustria, (2012)
145
“Las marcas más reconocidas (OSRAM SYLVANIA, PHILIPS,GE) especifican una
vida útil promedio de 20000 horas diarias. Este valor se logró a una temperatura
de operación de entre 15 °C y 50 °C, con ciclos de encendido cada 3 horas,
permaneciendo apagada 20 minutos entre cada ciclo. Si se utilizan ciclos de
encendido más frecuente, la vida útil esperada será menor. También el uso de
balastros inadecuados puede afectar la vida útil del tubo”. [11]
El encendido promedio en las áreas a implementarse es de 2 ciclos cada día de
trabajo, la temperatura ambiente es de 20 a 30 grados en el galpón, por lo tanto
la vida útil promedio sería de 5 años aproximadamente.
La tabla 4.2 muestra las áreas que se toma en cuenta para el rediseño de la
iluminación de la fábrica Acrilux S.A.
TABLA 4.2-Propuesta de iluminación fábrica
AREA DE TRABAJO ACTUAL PROPUESTA
GALPÓN 1 400 500
GALPÓN 2 400 500
LABORATORIO 100-300 400
SIERRA 300 400
OFICINA 400 600
MECÁNICA 100-300 600
CUARTO DE REACTORES
100-300
400
CUARTO DE CALDEROS 60
HP
200
200
VESTIDORES 200 200
BODEGA COLORANTES 100-300 300
DESTILACIÓN 300 300
EXTRUSORA 100-300 400
BAÑOS 200 200
Fuente: Mediciones hechas por el autor,2012
146
En el anexo 6 se detalla el cálculo de ahorro y números de luminarias en las áreas
consideradas.
4.1.1.3 ADAPTADOREST5
“El costo beneficio de cambiar todo el sistema iluminación de la planta es posible
que resulte costoso y no convenga a los intereses de la empresa, para lo cual
sería más beneficioso el uso de adaptadores.
Estos adaptadores se utilizan para cambiar de tecnología T8 o T12 a los tubos
T5, sin cambiar la luminaria, adicionalmente el adaptador incluye el balastro
electrónico.los beneficios de usar los adaptadores para T5 son los siguientes:
Ahorra entre 40 % de consumo de energía.
No hay necesidad de cambiar ni manipular la instalación.
De fácil instalación.
Mejora la eficiencia energética.
Reduce el costo de mantenimiento.
Tiempos de montaje muy reducido; no necesita paralizar su actividad para
instalar el adaptador.
El balastro electrónico consume menos de 1w en comparación que los
otros que consume de 8 a 12 w”. [44]
147
Figura 4.2- Adaptadores para T5
(Ecotubo, 2012)
TABLA 4.3-Ahorro de energía con t5
MODELO REEMPLAZA
CONSUMO CON
BALASTRO
MAGNETICO
(+/- 5%)
CONSUMO
CON
ADAPTADOR
T5 (+/- 5%)
FACTOR
DE
POTENCIA
AHORRO
ENERGÉTICO
INL-230-014-T5 T8 18W / 60cm 22W 11W > 0.94 50%
INL-230-024-T5 T8 36W / 120cm 42W 24W > 0.94 43%
INL-230-028-T5 T8 40W 48W 26W > 0.94 46%
INL-230-035-T5 T8 56W 60W 35W > 0.94 42%
Fuente: Save_it_easy, (2012)
4.1.1.4 INSTALACIÓN DE SENSORES DE PRESENCIA O DE MOVIMIENTO
En ciertas áreas de la fábrica no existe mucha circulación de personal por lo que
hace necesario instalar sensores de presencia y de esta forma evitar desperdicio
de energía ya que resulta común dejar encendidas la iluminación ya sea por
olvido o descuido del personal.
Las áreas donde se podría instalar este tipo de sensores son las siguientes:
Cuarto de la Sierra
Oficinas Jefe de Planta
148
Cuarto de Calderos
Mecánica
Extrusora
Figura 4.3- Esquema Sensor de Movimiento
(Bticinco,2012)
El switch sensor es un tipo de sensor de movimiento de las siguientes
características:
Adaptabilidad al movimiento
Facilidad de instalación
Facilidad de luz
Tecnología de cruce por cero
Doble opción de tecnología
4.1.2 MOTORES DE ALTA EFICIENCIA
La inversión inicial es el aspecto más importante en que se fijan las fábricas para
adquirir maquinaria sin tomar en cuenta otros aspectos como el ahorro energético.
149
Los motores de alta eficiencia tienen un mayor costo inicial, pero este se recupera
con la energía menor consumida y a la larga puede resultar conveniente la
compra de estos motores para la empresa.
En 3 meses, un motor puede haber consumido en electricidad lo equivalente a su
precio de compra, de modo que la amortización de su inversión inicial es rápida y
su elección queda totalmente justificada.
Las áreas donde se recomienda el uso de estos tipos de motores son las
siguientes:
TABLA 4.4-Área para implementar motores de alta eficiencia
AREA POTENCIA TOTAL
[kw]
ENERGIA CONSUMIDA
[kWh]
REACTORES 13,5 28569,6
ARMADO DE MOLDES
Y TRATAMIENTO
TÉRMICO
44,29 73346,4
DESTILACIÓN 13,5 19440
CALDEROS 7,46
25065,6
POZO DE AGUA 6,6 7920
TRATAMIENTO
AGUA 0,75
1800
TOTAL 82,52 154341,6
Fuente: Elaborado por el autor, 2012
150
MOTOR DE EFF1
“Un motor de eff1 puede reducir las pérdidas de energía un 40% en condiciones
óptimas, es decir si un motor tiene 6000hrs/año en un motor de 15 kW se podrá
ahorrar más de 4MWh al año es decir 400$ de la factura de electricidad”. [1]
MOTOR DE EFF2
“Es un motor de rendimiento mejorado que puede reducir las pérdidas en un 20%,
es decir si un motor tiene 2000 hrs/año en un motor de 15 kW se podrá ahorrar
0.6MWh al año”. [1]
MOTOR DE EFF3
“Presentan un bajo rendimiento energético y no se recomienda el uso de este tipo
de motores ya que generan pérdidas económicas”. [1]
A continuación se muestra una tabla comparativa entre un motor de eff1 y un
motor de eff2.
TABLA 4.5-Estudio comparativo entre motores de eff1 y eff2
TIPO UNIDAD AMHE 200LP2 AM200LLA2
Clase Eficiencia EFF-1 EFF-2
Rendimiento [%] 93,1 91,6
Potencia Eje [kW] 30 30
Potencia Red [kW] 32,22 32,75
Precio energía [Eur/kW-h] 0,071238
Precio Motor [Eur] 2422,54 2202,14
Ahorro Eur/hora [Eur} 0,0376
Amortización Diferencias precios
horas
[horas] 3,094 128 días
Amortizacion Motor Eff1 horas [horas] 644445 7 años
Fuente: motors-electrics,(2012)
“Esta diferencia hace que en tan solo 128 días se ahorre la diferencia que costaría
haber comprado un motor de eff1 .Para un valor de precio de la energía eléctrica
151
de 0.071238 Dólares/kWh, por cada hora de utilización se ahorraría 0.0376
dólares respecto a lo que se tendría que pagar con el motor de eff2”. [31]
El principio de un motor de alta eficiencia energética es emplear casi toda la
energía eléctrica en energía útil disminuyendo al máximo las pérdidas eléctricas y
mecánicas por ejemplo un motor estándar gasta en su funcionamiento hasta cien
veces más que el valor de su compra mientras que un motor de eff1 su costo de
funcionamiento es mucho menor.
En la siguiente tabla se compara los costos de operación de un motor de 50 hp.
TABLA 4.6-Comparación de costos de operación de un motor de 50 hp
BASE DE
COMPARACIÓN
MOTOR
ESTÁNDAR
MOTOR DE
ALTA
EFICIENCIA
DIFERENCIA COMENTARIO
PRECIO DE
COMPRA($) 2854 3424,8 5.708 20% mayor
EFICIENCIA (%) 89,5 93,6 4,1 4,5% mayor
PERDIDAS (%) 10,5 6,4 4,1 39% menor
COSTO ANUAL
DE ENERGÍA($) 23.730,30 22.690,80 1.039,50
3,3 y 2,7 veces el costo
inicial de los motores
COSTO ANUAL
DE PÉRDIDAS($) 2.491,70 1.452,20 1.039,50 41,7% menor
COSTO DE
ENERGÍA EN 20
AÑOS($)
474,606 453.816,70 20.786,40 4,6% menor
COSTO DE
PÉRDIDAS EN 20
AÑOS($)
9.033,70 29.044,30 20.786,40
3,6 veces el coste de la
diferencia del precio de
compra
Fuente:Empresa eficiente,(2012)
152
4.1.3 UTILIZACIÓN DE UN SISTEMA SOLAR TÉRMICO PARA
CALENTAMIENTO DE PISCINAS
Una de las posibles soluciones para ahorrar energía es utilizar energía limpia que
pueda ser utilizada en el proceso de producción, el que mejor se puede adaptar a
la utilización de sistema solar para calentamiento son las piscinas ya que las
piscinas necesitan una temperatura máxima de 54°C. y estos sistemas son más
comerciales a temperaturas de hasta 100°C.
Un sistema solar térmico transforma la radiación solar en calor aprovechable para
lo cual se utiliza un captador que es donde se encuentra depositada el agua, este
adaptador solar es capaz de calentar el agua hasta 400 °C, siendo el más
comercial el de 100°C, el material aislante del tanque impide que el agua se
enfrié, siendo posible disponer de agua caliente en periodos en los que no hay
sol.
Para que un colector este activo se necesite que haya como máximo un 5% de
sombra caso contrario el colector se encontraría inoperable y otra recomendación
es que la distancia entre colectores se la suficiente para que entre ellos no se
hagan sombra.
Figura 4.4- Modo de Operación Panel Solar
(Limpia tu Mundo,2012)
153
4.1.3.1 CALENTADOR SOLAR INDUSTRIAL MODELO KE
“Este calentador solar se puede usar cuando no se posee un tanque de
almacenamiento por gravedad, cuenta con un tanque térmico, colector solar y una
base para elevar el tanque en caso de ser necesario, hay desde una capacidad
de 100lt a 1500 lt.
Los requisitos son las siguientes:
Elegir la capacidad del equipo adecuada a las necesidades según el
consumo de agua caliente.
Orientación del sistema con instalación hacia el Sur.
Inclinación de 30°.
Las ventajas que se tiene son las siguientes:
Soporta altas presiones de entrada.
Excelente relación costo-beneficio en aplicaciones de alta presión.
Mantenimiento prácticamente nulo.
Agua a temperaturas de 65° y hasta 80°”. [27]
4.1.4 CALENTAMIENTO DE PISCINAS USANDO INTERCAMBIADORES DE
CALOR
Para este fin se utiliza intercambiadores de coraza y tubos que se instalan en las
piscinas de recirculación. Lo que se debe calcular es el flujo calorífico que producirá
cada intercambiador de calor.
154
El flujo de calor para los intercambiadores de calor se calcula utilizando la ecuación
(29). La temperatura a la que debe llegar el agua de las piscinas es de 55°
centígrados
(31)
“Donde:
Q : es el flujo de calor para los tres intercambiadores de calor.
CPISCINAS :es el calor específico del agua de la piscina (anexo 2).
Tout, in : es la temperatura de entrada y salida del agua en el intercambiador de
calor.
: es el flujo de vapor que ingresa a las piscinas”. [50]
4.1.5 OPTIMIZACIÓN DEL EXESO DE AIRE EN LOS CALDEROS
La generación de vapor se tiene cuando se aporta calor al agua en estado líquido,
este calor se tiene de la combustión en el que debe existir una relación entre el
combustible y el oxigeno de aire.
“Las principales consecuencias de trabajar con el exceso de aire alto es el siguiente:
Aumento de las pérdidas energéticas por la chimenea ya que mientras más
exceso de aire exista mayor es la cantidad de calor que se va el exterior con
los gases de combustión.
Disminución de la temperatura de llama, con lo que disminuye la transmisión
de calor en el hogar.
155
Aumento de consumo de energía por los ventiladores como consecuencia de
la manipulación de mayores volúmenes de aire y gases de combustión”. [23]
Por los datos obtenidos de la empresa prodiesel que se dedica a la medición de
gases de combustión, rigiéndose en las normas técnicas ISO 9001 el caldero N1
tiene un exceso de aire de 34.1% mientras que lo ideal es entre 16.7% y 21%. El
caldero N2 cumple con los parámetros ideales.
En la tabla 4.7 se muestran los parámetros ideales de porcentaje de CO2 y O2.
TABLA 4.7-Parametro ideales para gases en calderos
QUEMADOR
REGIMEN
DE
CALDEO
PORCENTAJE
CO
PORCENTAJE
CO2
PORCENTAJE
02
N° DE
HUMO
ATOMIZACIÓN
POR CHORRO ALTO 0.02 12-13 6-8 3-4
Fuente: HaglerBaily,(1985)
Según la tabla 4.7 los calderos cumplen con los parámetros ideales, estos datos
se pueden apreciar en la tabla 2.65.
Para que el rendimiento de los calderos se óptimo, es necesario hacer un
mantenimiento exhaustivo de bombas filtros calentadores, válvulas de control,
sistemas de atomización boquillas del quemador y limpieza del refractario.
En la empresa se hace mantenimiento de los calderos una vez al año y
principalmente limpieza de incrustaciones del material refractario.
156
Figura 4.5- Mantenimiento de Calderos
(Elaborado por el autor,2012)
Para el caldero N 1 que tiene un exceso de aire fuera de los parámetros
permitidos una opción podría ser reemplazar el quemador o reajustar el
quemador, la idea es minimizar el exceso de aire y reducir la producción de
sustancias que se forman por una combustión incompleta.
Figura 4.6- Electrodos Fulton 60HP
(Elaborado por el autor,2012)
157
4.2 EVALUACIÓN FINANCIERA DE LAS ALTENATIVAS DE
SOLUCIÓN
4.2.1 REDISEÑO DEL SISTEMA DE ILUMINACIÓN
En esta parte del trabajo se analiza tres aspectos importantes .El primero es
calcular el ahorro energético luego el número de luminarias ya sea T5 con
adaptadores o tubos de luz que necesitamos para lo cual usaremos el programa
para iluminación DIALUX y el programa de espacio solar para el cálculo del
número de lucernarios (anexo 6) y finalmente la alternativa que mejor se aplica o
se adapte a la empresa.
4.2.1.1 DISEÑO DE ILUMINACIÓN USANDO T5 DE 28 [W] MAS ADAPTADOR
TABLA 4.8-Propuesta iluminación galpón 1
AREA DE PROCESO: GALPON 1
AREA[m²]: 232
HORAS
FUNCIONAMIENTO: 6
PROPUESTA
ILUMINACION[LX]: 500
LAMPARAS ACTUALES
CANTIDAD
POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
TUBOS T12 100 40 4000 17,24
TUBOS T12 0 20 0 0,00
PROPUESTA DE DISEÑO
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
ADAPTADOR +
TUBO T5 72 28 2016 8,69
Continua
158
Conclusión
POTENCIA
AHORRADA: 1984
INVERSIÓN
MARCA
PRECIO/UNIDAD
[$] ADAPTADOR +
TUBO T5
LUMINARIAS COSTO [$] COSTO +IVA
PHILIPS T5 10,49 36 377,64 422,96
AHORRO
ESTIMADO
HORAS DIAS AL MES ENERGÍA
AHORRADA[kWh]
COSTO
ENÉRGÉTICO[$/kWh] AHORRO[$]
4 20 158,72 0,058 9,21
2 20 79,36 0,072 5,71
0 20 0 0,042 0,00
kWh ahorrado /mes 238,08 Ahorro al mes [$] 14,92
kWh ahorrado /año 2856,96 Ahorro anual neto[$] 179,04
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
TABLA 4.9-Propuesta iluminación galpón 2
AREA DE PROCESO: GALPON 2
AREA[m²]: 142,23
HORAS
FUNCIONAMIENTO: 6
PROPUESTA
ILUMINACION[LX]: 500
LAMPARAS ACTUALES
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
TUBOS T12 60 40 2400 16,87
TUBOS T12 0 20 0 0,00
Continua
159
Conclusión
PROPUESTA DE DISEÑO
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
ADAPTADOR +
TUBO T5 60 28 1680 11,81
POTENCIA
AHORRADA: 720
INVERSIÓN
MARCA
PRECIO/UNIDAD [$]
ADAPTADOR +
TUBO T5
LUMINARIAS COSTO [$] COSTO +IVA
PHILIPS T5 10,49 30 314,70 352,46
AHORRO ESTIMADO
HORAS DIAS AL MES
ENERGÍA
AHORRADA[k
Wh]
COSTO
ENÉRGÉTICO[$/kWh] AHORRO[$]
4 20 57,6 0,058 3,3408
2 20 28,8 0,072 2,0736
0 20 0 0,042 0
kWh ahorrado /mes 86,4 Ahorro al mes [$] 5,4144
kWh ahorrado /año 1036,8 Ahorro anual neto[$] 64,97
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
TABLA 4.10-Propuesta iluminación cuarto reactores
AREA DE PROCESO:
CUARTO
REACTORES
AREA[m²]: 72,93
HORAS
FUNCIONAMIENTO: 6
Continua
160
Conclusión
PROPUESTA
ILUMINACION[LX]: 400
LAMPARAS ACTUALES
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
TUBOS T12 30 40 1200 16,45
TUBOS T12 0 20 0 0,00
PROPUESTA DE DISEÑO
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
ADAPTADOR +
TUBO T5 30 28 840 11,52
POTENCIA
AHORRADA: 360
INVERSIÓN
MARCA
PRECIO/UNIDAD [$]
ADAPTADOR +
TUBO T5
LUMINARIAS COSTO [$] COSTO +IVA
PHILIPS T5 10,49 15 157,35 176,23
AHORRO ESTIMADO
HORAS DIAS AL MES
ENERGÍA
AHORRADA
[kWh]
COSTO
ENÉRGÉTICO[$/kWh] AHORRO[$]
3 20 21,6 0,058 1,25
3 20 21,6 0,072 1,56
0 20 0 0,042 0,00
kWh ahorrado /mes 43,2 Ahorro al mes [$] 2,81
kWh ahorrado /año 518,4 Ahorro anual neto[$] 33,70
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
161
TABLA 4.11-Propuesta iluminación mecánica
AREA DE PROCESO: MECÁNICA
AREA[m²]: 19,84
HORAS
FUNCIONAMIENTO: 6
PROPUESTA
ILUMINACION[LX]: 600
LAMPARAS ACTUALES
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
TUBOS T12 12 40 480 24,19
TUBOS T12 0 20 0 0,00
PROPUESTA DE DISEÑO
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
ADAPTADOR +
TUBO T5 12 28 336 16,94
POTENCIA
AHORRADA: 144
INVERSIÓN
MARCA
PRECIO/UNIDAD
[$] ADAPTADOR +
TUBO T5
LUMINARIAS COSTO [$] COSTO +IVA
PHILIPS T5 10,49 6 62,94 70,49
AHORRO
ESTIMADO
Continua
162
Conclusión
HORAS DIAS AL MES ENERGÍA
AHORRADA[kWh]
COSTO
ENÉRGÉTICO[$/kWh] AHORRO[$]
6 20 17,28 0,058 1,00
0 20 0 0,072 0,00
0 20 0 0,042 0,00
kWh ahorrado /mes 17,28 Ahorro al mes [$] 1,00
kWh ahorrado /año 207,36 Ahorro anual neto[$] 12,03
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
TABLA 4.12-Propuesta iluminación destilación
AREA DE PROCESO: DESTILACIÓN
AREA[m²]: 24,47
HORAS
FUNCIONAMIENTO: 3
PROPUESTA
ILUMINACION[LX]: 300
LAMPARAS ACTUALES
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
TUBOS T12 12 40 480 19,62
TUBOS T12 0 20 0 0,00
PROPUESTA DE DISEÑO
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
ADAPTADOR +
TUBO T5 8 28 224 9,15
POTENCIA
AHORRADA: 256
Continua
163
Conclusión
INVERSIÓN
MARCA
PRECIO/UNIDAD
[$] ADAPTADOR +
TUBO T5
LUMINARIAS COSTO [$] COSTO +IVA
PHILIPS T5 10,49 4 41,96 47,00
AHORRO
ESTIMADO
HORAS DIAS AL MES ENERGÍA
AHORRADA[kWh]
COSTO
ENÉRGÉTICO[$/kWh] AHORRO[$]
0 20 0 0,058 0
1 20 5,12 0,072 0,37
2 20 10,24 0,042 0,43
kWh ahorrado /mes 15,36 Ahorro al mes [$] 0,80
kWh ahorrado /año 184,32 Ahorro anual neto[$] 9,58
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
TABLA 4.13-Propuesta iluminación cuarto calderos
AREA DE PROCESO:
CUARTO
CALDEROS
AREA[m²]: 27,3
HORAS
FUNCIONAMIENTO: 3
PROPUESTA
ILUMINACION[LX]: 200
LAMPARAS ACTUALES
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
TUBOS T12 18 40 720 26,37
Continua
164
Conclusión
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
TUBOS T12 0 20 0 0,00
PROPUESTA DE DISEÑO
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
ADAPTADOR + TUBO
T5 6 28 168 6,15
POTENCIA
AHORRADA: 552
INVERSIÓN
MARCA
PRECIO/UNIDAD [$]
ADAPTADOR +
TUBO T5
LUMINARIAS COSTO [$] COSTO +IVA
PHILIPS T5 10,49 3 31,47 35,25
AHORRO
ESTIMADO
HORAS DIAS AL MES ENERGÍA
AHORRADA[kWh]
COSTO
ENÉRGÉTICO[$/kWh] AHORRO[$]
3 20 33,12 0,058 1,92
0 20 0 0,072 0,00
0 20 0 0,042 0,00
kWh ahorrado /mes 33,12 Ahorro al mes [$] 1,92
kWh ahorrado /año 397,44 Ahorro anual neto[$] 23,05
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
TABLA 4.14-Propuesta iluminación cuarto sierra
AREA DE PROCESO: SIERRA
AREA[m²]: 34,56
HORAS
FUNCIONAMIENTO: 3
Continua
165
Conclusión
PROPUESTA
ILUMINACION[LX]: 400
LAMPARAS ACTUALES
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
TUBOS T12 16 40 640 18,52
TUBOS T12 0 20 0 0,00
PROPUESTA DE DISEÑO
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
ADAPTADOR +
TUBO T5 12 28 336 9,72
POTENCIA
AHORRADA: 304
INVERSIÓN
MARCA
PRECIO/UNIDAD [$]
ADAPTADOR +
TUBO T5
LUMINARIAS COSTO [$] COSTO +IVA
PHILIPS T5 10,49 6 62,94 70,49
AHORRO ESTIMADO
HORAS DIAS AL MES ENERGÍA
AHORRADA[kWh]
COSTO
ENÉRGÉTICO[$/kWh] AHORRO[$]
3 20 18,24 0,058 1,06
0 20 0 0,072 0,00
0 20 0 0,042 0,00
kWh ahorrado /mes 18,24 Ahorro al mes [$] 1,06
kWh ahorrado /año 218,88 Ahorro anual neto[$] 12,70
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
166
TABLA 4.15-Propuesta iluminación extrusora
AREA DE PROCESO: EXTRUSORA
AREA[m²]: 25,6
HORAS
FUNCIONAMIENTO: 3
PROPUESTA
ILUMINACION[LX]: 400
LAMPARAS ACTUALES
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
TUBOS T12 4 40 160 6,25
TUBOS T12 16 20 320 106,67
PROPUESTA DE DISEÑO
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
ADAPTADOR +
TUBO T5 10 28 280 10,94
POTENCIA
AHORRADA: 200
INVERSIÓN
MARCA
PRECIO/UNIDAD
[$] ADAPTADOR +
TUBO T5
LUMINARIAS COSTO [$] COSTO
+IVA
PHILIPS T5 10,49 5 52,45 58,74
AHORRO
ESTIMADO
HORAS DIAS AL MES ENERGÍA
AHORRADA[kWh]
COSTO
ENÉRGÉTICO[$/kWh] AHORRO[$]
3 20 12 0,058 0,70
Continua
167
Conclusión
0 20 0 0,072 0,00
0 20 0 0,042 0,00
kWh ahorrado /mes 12 Ahorro al mes [$] 0,70
kWh ahorrado /año 144 Ahorro anual neto[$] 8,35
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
TABLA 4.16-Propuesta iluminación vestidores
AREA DE PROCESO: VESTIDORES
AREA[m²]: 19,84
HORAS
FUNCIONAMIENTO: 3
PROPUESTA
ILUMINACION[LX]: 200
LAMPARAS ACTUALES
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
TUBOS T12 4 40 160 8,06
TUBOS T12 16 20 320 106,67
PROPUESTA DE DISEÑO
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
ADAPTADOR +
TUBO T5 6 28 168 8,47
POTENCIA
AHORRADA: 312
INVERSIÓN
MARCA
PRECIO/UNIDAD
[$] ADAPTADOR +
TUBO T5
LUMINARIAS COSTO [$] COSTO +IVA
Continua
168
Conclusión
PHILIPS T5 10,49 3 31,47 35,25
AHORRO
ESTIMADO
HORAS DIAS AL MES ENERGÍA
AHORRADA[kWh]
COSTO
ENÉRGÉTICO[$/kWh] AHORRO[$]
2 20 12,48 0,058 0,72
1 20 6,24 0,072 0,45
0 20 0 0,042 0,00
kWh ahorrado /mes 18,72 Ahorro al mes [$] 1,17
kWh ahorrado /año 224,64 Ahorro anual neto[$] 14,08
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
TABLA 4.17-Propuesta iluminación oficina
AREA DE PROCESO: OFICINA
AREA[m²]: 34,14
HORAS
FUNCIONAMIENTO: 10
PROPUESTA
ILUMINACION[LX]: 600
LAMPARAS ACTUALES
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
TUBOS T12 20 40 800 23,43
TUBOS T12 0 20 0 0,00
PROPUESTA DE DISEÑO
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
ADAPTADOR +
TUBO T5 20 28 560 16.76
POTENCIA
AHORRADA: 240
169
Conclusión
INVERSIÓN
MARCA
PRECIO/UNIDAD
[$] ADAPTADOR +
TUBO T5
LUMINARIAS COSTO [$] COSTO +IVA
PHILIPS T5 10,49 10 104,90 117,49
AHORRO ESTIMADO
HORAS DIAS AL MES ENERGÍA
AHORRADA[kWh]
COSTO
ENÉRGÉTICO[$/kWh] AHORRO[$]
10 20 48 0,058 2,78
0 20 0 0,072 0,00
0 20 0 0,042 0,00
kWh ahorrado /mes 48 Ahorro al mes [$] 2,78
kWh ahorrado /año 576 Ahorro anual neto[$] 33,41
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
TABLA 4.18-Propuesta iluminación laboratorio
AREA DE PROCESO: LABORATORIO
AREA[m²]: 35,75
HORAS
FUNCIONAMIENTO: 6
PROPUESTA
ILUMINACION[LX]: 400
LAMPARAS ACTUALES
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
TUBOS T12 20 40 800 22,38
TUBOS T12 0 20 0 0,00
PROPUESTA DE DISEÑO
Continua
170
Conclusión
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
ADAPTADOR +
TUBO T5 12 28 336 9,40
POTENCIA
AHORRADA: 464
INVERSIÓN
MARCA
PRECIO/UNIDAD
[$] ADAPTADOR +
TUBO T5
LUMINARIAS COSTO [$] COSTO +IVA
PHILIPS T5 10,49 6 62,94 70,49
AHORRO
ESTIMADO
HORAS DIAS AL MES ENERGÍA
AHORRADA[kWh]
COSTO
ENÉRGÉTICO[$/kWh] AHORRO[$]
4 20 37,12 0,058 2,15
2 20 18,56 0,072 1,34
0 20 0 0,042 0,00
kWh ahorrado /mes 55,68 Ahorro al mes [$] 3,49
kWh ahorrado /año 668,16 Ahorro anual neto[$] 41,87
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
TABLA 4.19-Propuesta iluminación baños
AREA DE PROCESO: BAÑOS
AREA[m²]: 24
HORAS
FUNCIONAMIENTO: 3
PROPUESTA
ILUMINACION[LX]: 200
LAMPARAS ACTUALES
Continua
171
Conclusión
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
TUBOS T12 16 40 640 26,67
TUBOS T12 0 20 0 0,00
PROPUESTA DE DISEÑO
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
ADAPTADOR +
TUBO T5 6 28 168 7
POTENCIA
AHORRADA: 472
INVERSIÓN
MARCA
PRECIO/UNIDAD
[$] ADAPTADOR +
TUBO T5
LUMINARIAS COSTO [$] COSTO +IVA
PHILIPS T5 10,49 3 31,47 35,25
AHORRO
ESTIMADO
HORAS DIAS AL MES ENERGÍA
AHORRADA[kWh]
COSTO
ENÉRGÉTICO[$/kWh] AHORRO[$]
2 20 18,88 0,058 1,10
1 20 9,44 0,072 0,68
0 20 0 0,042 0,00
kWh ahorrado /mes 28,32 Ahorro al mes [$] 1,77
kWh ahorrado /año 339,84 Ahorro anual neto[$] 21,30
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
En la tabla 4.20 se resume la potencia, energía ahorrada y la inversión para cada
área de trabajo.
172
TABLA 4.20-Resume de inversión para iluminación
POTENCIA
[W] ENERGÍA INVERSIÓN
AREA DE
TRABAJO
ACTUAL PROPUESTA AHORRO
AHORRO
AÑO
[kWh]
AHORRO
AÑO [$] [DOLARES]
GALPON 1 4000 2016 1984 2856,96 179,04 422,96
GALPON 2 2400 1680 720 1036,8 64,97 352,46
CUARTO
REACTORES 1200 840 360 518,4 33,7 176,23
MECÁNICA 480 336 144 207,36 12,03 70,49
CUARTO
DESTILACIÓN 480 224 256 184,32 9,58 47
CUARTO
CALDEROS 720 168 552 397,44 23,05 35,25
CUARTO
SIERRA 640 336 304 218,88 12,7 70,49
EXTRUSORA 480 280 200 144 8,35 58,74
VESTIDORES 480 168 312 224,64 14,08 35,25
OFICINA 800 560 240 576 33,41 117,49
LABORATORIO 800 336 464 668,16 41,81 70,49
BAÑOS 640 168 472 339,84 21,3 35,25
TOTAL 13120 7112 6008 7372,8 454,02 1492,1
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
Utilizar iluminación con fluorescentes T5 no requiere de gran inversión y existe
una mejora en los niveles de iluminación que ayuda en la disminución de los
errores de operadores en el momento de la fabricación de las láminas acrílicas y
mejora las condiciones de seguridad.
173
TABLA 4.21-Comparaciónactual vs propuesta
LAMPARAS
ACTUALES
PROPUESTA
ILUMINACIÓN
T5
T12[40 W] 312 MARCA: PHILIPS
T12[20 W] 32
T5[28 W] 254
kW 13,12 kW 7,11
kWh año 17184 kWh año 9811,2
DOLARES año 1058,81 DOLARES año 604,78
AHORRO ANUAL
KWh:7372,8 AHORRO[%]: 7,82
DOLARES.454,02 INVERSIÓN:1492,1
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
4.2.1.1.1 ANALISIS FINANCIERO TUBOS T5 28W + ADAPTADOR T8/T12
“Para calcular el TRMA (Tasa de rendimiento mínima aceptable) se utilizara la
siguiente ecuación:
TRMA= rf+ᵦ (rm-rf) (32)
Donde:
rf=3%: tasa libre de riesgo
rm=12,78%: Rentabilidad del Mercado, este valor puede ser tomado de algún
ll índice bursátil del país.
ᵦ =Rendimiento del activo frente al con respecto al movimiento del mercado.
174
ᵦ =1 se estima que el rendimiento de la empresa es igual al movimiento del
mercado”. [3]
Valor actual Neto
Donde:
Vt=454,02
Io=1492,1
TRMA=12,78%
n=5 vida útil de los fluorescentes T5+Adaptador
VAN=113,4
TAZA INTERNA DE RETORNO
La TIR= 15,84%
RELACIÓN BENEFICIO COSTO
175
B/C=1,08
PERIODO DE RECUPERACIÓN (PSR)
PSR=3 AÑOS
RESULTADOS
VAN>0
TIR>TRMA
PSR< 5 AÑOS; Los 5 años es el tiempo de vida estimado (revísese la
sección 4.1.1.2 ) de las luminarias T5 + adaptador
EL PROYECTO ES VIABLE.
4.2.1.2 REDISEÑO DEL SISTEMA DE ILUMINACIÓN USANDO TUBOS DE LUZ
Una alternativa que puede resultar viable es el uso de tubos de luz ya que la
empresa generalmente trabaja en horarios donde se puede usar luz natural aparte
que se encuentra ubicada en Quito donde los rayos caen perpendicularmente y la
mayoría de días en el año son soleados, el número de tubos de luz se calculan
con el programa de la pagina web espacio solar que se encuentra en el anexo 6.
TABLA 4.22-Diseño iluminación galpon1 usando lucernarios
AREA DE PROCESO: GALPON 1
AREA[m²]: 232
HORAS
FUNCIONAMIENTO: 4
Continua
176
Conclusión
PROPUESTA
ILUMINACION[LX]: 500
LAMPARAS ACTUALES
CANTIDAD
POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
TUBOS T12 100 40 4000 17,24
TUBOS T12 0 20 0 0,00
PROPUESTA DE DISEÑO
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
TUBOS DE LUZ 30 0 0 0
POTENCIA
AHORRADA: 4000
INVERSIÓN
MARCA PRECIO/UNIDAD
[$] LUMINARIAS COSTO [$] COSTO +IVA
GLASSTOP 300 30 9000,00 10080,00
AHORRO
ESTIMADO
HORAS DIAS AL MES ENERGÍA
AHORRADA[kWh]
COSTO
ENÉRGÉTICO[$/kWh] AHORRO[$]
4 20 320 0,058 18,56
0 20 0 0,072 0
0 20 0 0,042 0
kWh ahorrado /mes 320 Ahorro al mes [$] 18,56
kWh ahorrado /año 3840 Ahorro anual neto[$] 222,72
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
177
TABLA 4.23-Diseño iluminación galpón 2 usando lucernarios
AREA DE PROCESO: GALPON 2
AREA[m²]: 142,23
HORAS
FUNCIONAMIENTO: 4
PROPUESTA
ILUMINACION[LX]: 500
LAMPARAS ACTUALES
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
TUBOS T12 60 40 2400 16,87
TUBOS T8 0 20 0 0,00
PROPUESTA DE
DISEÑO
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
TUBOS DE LUZ 20 0 0 0
POTENCIA
AHORRADA: 2400
INVERSIÓN
MARCA PRECIO/UNIDAD
[$] LUMINARIAS COSTO [$] COSTO +IVA
GLASSTOP 300 20 6000,00 6720,00
AHORRO
ESTIMADO
HORAS DIAS AL MES ENERGÍA
AHORRADA[kWh]
COSTO
ENÉRGÉTICO[$/kWh] AHORRO[$]
4 20 192 0,058 11,136
0 20 0 0,072 0
0 20 0 0,042 0
Continua
178
Conclusión
kWh ahorrado /mes 192 Ahorro al mes [$] 11,136
kWh ahorrado /año 2304 Ahorro anual neto[$] 133,63
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
TABLA 4.24-Rediseño iluminación oficina usando lucernarios
AREA DE PROCESO: OFICINA
AREA[m²]: 34,14
HORAS
FUNCIONAMIENTO: 10
PROPUESTA
ILUMINACION[LX]: 600
LAMPARAS ACTUALES
CANTIDAD
POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
TUBOS T12 20 40 800 17,24
TUBOS T8 0 20 0 0,00
PROPUESTA DE DISEÑO
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
TUBOS DE LUZ 5 0 0 0
POTENCIA
AHORRADA: 800
INVERSIÓN
MARCA PRECIO/UNIDAD
[$] LUMINARIAS COSTO [$] COSTO +IVA
GLASSTOP 300 8 2400,00 2688,00
AHORRO
ESTIMADO
Continua
179
Conclusión
HORAS DIAS AL MES ENERGÍA
AHORRADA[kWh]
COSTO
ENÉRGÉTICO[$/kWh] AHORRO[$]
10 20 160 0,058 9,28
0 20 0 0,072 0
0 20 0 0,042 0
kWh ahorrado /mes 160 Ahorro al mes [$] 9,28
kWh ahorrado /año 1920 Ahorro anual neto[$] 111,36
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
TABLA 4.25-Rediseño iluminación mecánica usando lucernarios
AREA DE PROCESO: MECÁNICA
AREA[m²]: 19,84
HORAS
FUNCIONAMIENTO: 6
PROPUESTA
ILUMINACION[LX]: 600
LAMPARAS ACTUALES
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
TUBOS T12 12 40 480 17,24
TUBOS T8 0 20 0 0,00
PROPUESTA DE DISEÑO
CANTIDAD POTENCIA
UNIDAD [W]
POTENCIA TOTAL
[W] W/m²
TUBOS DE LUZ 30 0 0 0
POTENCIA
AHORRADA: 480
INVERSIÓN
Continua
180
Conclusión
MARCA PRECIO/UNIDAD
[$] LUMINARIAS COSTO [$] COSTO +IVA
GLASSTOP 300 5 1500,00 1680,00
AHORRO
ESTIMADO
HORAS DIAS AL MES ENERGÍA
AHORRADA[kWh]
COSTO
ENÉRGÉTICO[$/kWh] AHORRO[$]
6 20 144 0,058 8,352
HORAS DIAS AL MES ENERGÍA
AHORRADA[kWh]
COSTO
ENÉRGÉTICO[$/kWh] AHORRO[$]
0 20 0 0,072 0
0 20 0 0,042 0
kWh ahorrado /mes 144 Ahorro al mes [$] 8,352
kWh ahorrado /año 1728 Ahorro anual neto[$] 100,22
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
La propuesta de solución es usar lucernarios en las áreas de trabajo que tiene
mayor cantidad de fluorescentes y las que por el horario laboral se puede utilizar
luz natural que son:
Mecánica
Oficina
Galpón 1
Galpón 2
Para lo cual se necesitó comparar la iluminación actual con la propuesta usando
lucernarios.
181
TABLA 4.26-Comparación iluminación actual y propuesta lucernarios
LAMPARAS
ACTUALES LUCERNARIOS
T12[40 W] 192 MARCA: GLASSTOP
T12[20 W] 0
INCANDECENTE [60W] 0 TUBOS DE LUZ 63
kW 7,68 kW 7,68
kWh año 11836,2 kWh año 3072
DOLARES año 4458,08 DOLARES año 442,36
AHORRO ANUAL
KWh 8764,20 INVERSIÓN:
DOLARES 4015,72 21168
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
4.2.1.2.1 ANALISIS FINANCIERO USANDO TUBOS DE LUZ
Valor actual Neto
Donde:
Vt = 4015,72
Io=42336
k=12,78%
n=25
182
VAN=-12468,02
TAZA INTERNA DE RETORNO
TIR= 8,15%
PERIODO DE RECUPERACIÓN (PSR)
PSR=10,54 AÑOS
RESULTADOS
VAN<0
TIR< 12,78%
PSR<25 AÑOS VIDA UTIL DEL LUCERNARIO
EL PROYECTO NO ES VIABLE
USO DE SENSORES DE MOVIMIENTO
En algunas áreas es recomendable usar sensores de movimiento sobre todo en
donde las tareas son intermitentes y no necesita que la iluminación consuma
energía todo el tiempo de operación de cada área.
183
Las áreas donde se recomienda el uso de sensores de movimiento son los
siguientes:
Sierra
Cuarto de Calderos
Cuarto de Destilación
Oficina
Vestidores
Extrusora
Baños
Ya sea por negligencia o por olvido algunas áreas quedan con iluminación sin
necesidad. En la tabla 4.27 se estima la iluminación que se podría ahorrar si se
usara sensores de movimiento.
TABLA 4.27-Ahorro estimado de energía usando sensores de movimiento
AREA DE
TRABAJO
ACTUAL
LUMINARIAS
[40 W]
ACTUAL
LUMINARIAS
[20 W]
ACTUAL
LUMINARIAS[60W]
HORA DE
USO SIN
NESECIDAD
ENERGÍA
AÑO
[kWh]
[DOLARES]
CUARTO
DESTILACIÓN 12 0 0 1,5 172,8 10,02
CUARTO
CALDEROS 18 0 0 1 172,8 10,02
CUARTO
SIERRA 16 0 0 1,5 230,4 13,36
EXTRUSORA 4 16 0 1 115,2 6,68
VESTIDORES 4 16 0 1 115,2 6,68
OFICINA 20 0 0 1 192 11,14
BAÑOS 16 0 0 1 153,6 8,91
TOTAL 90 32 7 TOTAL 1152 66,82
Continua
184
Conclusión
AHORRO ENERGÍA
AHORRO[kWh]:1152 AHORRO[%]:1,23
AHORRO[DOLARES]:66,82 INVERSIÓN:94,5
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
“La capacidad del switch con sensor de movimiento es de 800 [W] a 120 [V]”.[5]
TABLA 4.28-Inversiónsensores de movimiento
AREA DE
TRABAJO
NUMERO
SENSORES
PRECIO
UNIDAD
INVERSIÓN
[DOLARES]
CUARTO
DESTILACIÓN
1
13,5 13,5
CUARTO
CALDEROS 1 13,5 13,5
CUARTO
SIERRA 1 13,5 13,5
EXTRUSORA 1 13,5 13,5
VESTIDORES 1 13,5 13,5
OFICINA 1 13,5 13,5
BAÑOS 1 13,5 13,5
TOTAL 7 TOTAL 94,5
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
4.2.1.2.2 ANALISIS FINANCIERO UTILIZANDO SENSORES DE MOVIMIENTO
Valor actual Neto
185
Donde:
Vt = 66,82
Io=94,5
k=12,78%
n=2
VAN=17,28
TAZA INTERNA DE RETORNO
TIR=26,57%
RELACIÓN BENEFICIO COSTO
B/C=1,18
PERIODO DE RECUPERACIÓN (PSR)
186
PSR=1.41 AÑOS
RESULTADOS
VAN>0
TIR>12,78%
B/C>1
PSR<2 AÑOS VIDA UTIL DE LOS SENSORES DE MOVIMIENTO
EL PROYECTO ES VIABLE
4.2.3 MOTORES DE ALTA EFICIENCIA
Con la información de la Tabla 4.6 para un motor de 50 hp o 37,3 kW se realizara
el análisis financiero interpolando datos y haciendo como si fuera un solo motor
de 83 kW.
TABLA 4.29-Comparacion entre motores estándar y motores de alta eficiencia de 83 kW
BASE DE
COMPARACIÓN
MOTOR
ESTÁNDAR
MOTOR DE
ALTA
EFICIENCIA
DIFERENCIA COMENTARIO
PRECIO DE
COMPRA($) 6.350,72 7.620,87 1.270 20% mayor
EFICIENCIA (%) 89,5 93,6 4,1 4,5% mayor
PERDIDAS (%) 10,5 6,4 4,1 39% menor
COSTO ANUAL
DE ENERGÍA($) 52.804,69 50.491,59 2.313
3,3 y 2,7 veces el costo
inicial de los motores
Continua
187
Conclusión
BASE DE
COMPARACIÓN
MOTOR
ESTÁNDAR
MOTOR DE
ALTA
EFICIENCIA
DIFERENCIA COMENTARIO
COSTO ANUAL
DE ENERGÍA($) 52.804,69 50.491,59 2.313
3,3 y 2,7 veces el costo
inicial de los motores
COSTO ANUAL
DE PÉRDIDAS($) 5.544,53 3.231,44 2.313 41,7% menor
COSTO DE
ENERGÍA EN 20
AÑOS($)
1056093,78 1009831,85 46.262 4,6% menor
COSTO DE
PÉRDIDAS EN 20
AÑOS($)
110890,67 64628,74 46.262
3,6 veces el coste de la
diferencia del precio de
compra
AHORRO
AHORRO[DOLARES]=2313 AHORRO[%]=7,42
AHORRO[kWh]=6954,37 INVERSIÓN[DOLARES]=7620,87
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
En base a la tabla 4.4 la energía consumida por la maquinaria actual es de
154341,6.
Energía Ahorrada=154341,6*(0,045)= 6945,37 (se multiplica por un factor de
0,045 porque es la diferencia de eficiencia entre un motor estándar y motor de
alta eficiencia tabla 4.29)
4.2.3.1 ANALISIS FINANCIERO UTILIZANDO MOTORES DE ALTA
EFICIENCIA
Valor actual Neto
188
Donde:
Vt = 2313
Io=7620,87
k=12,78%
n=20
VAN=8844,66
TAZA INTERNA DE RETORNO
TIR=30,20%
RELACIÓN BENEFICIO COSTO
189
B/C=2,16
PERIODO DE RECUPERACIÓN (PSR)
PSR=3,3 AÑOS
RESULTADOS
VAN>0
TIR>12,78%
B/C>1
PSR<20 AÑOS VIDA UTIL DE LOS MOTORES DE ALTA EFICIENCIA
EL PROYECTO ES VIABLE
4.2.4 CÁLCULO DE PÉRDIDAS DE CALOR EN LOS GASES DE COMBUSTIÓN
Las pérdidas por combustión se relacionan con el exceso de aire, para lo cual se
tiene que reajustar el quemador que es el que inyecta el combustible dentro del
caldero. Se va a estimar el ahorro que se tendría si se optimiza el exceso de aire.
Con los datos de la Tabla 2.63 y la Tabla 2.64 las pérdidas de calor por los gases
de salida es:
Qcs_caldero1=18,1%
Qcs_caldero2=15.2%
Con los datos de la Tabla 2.65 el exceso de aire en los calderos es:
190
Excc aire1=34,1%
Excc aire2=19,3%
De acuerdo con el análisis de las mediciones tomadas en los calderos se deduce
que el quemador de los dos calderos necesita un reajuste ya que las pérdidas por
gases de salida y el exceso de aire, no cumplen con las los límites recomendados
por la empresa PRO DIESEL la cual tiene certificación ISO 9001.
“Con la ecuación (31) se calcula el ahorro energético reajustando el quemador,
las pérdidas recomendadas por gases de salida después del reajuste es del 14%.
Ahorro de Energía=P0-P1 (33)
Donde:
P0=Pérdida de calor de gases de salida antes del reajuste
P1=Pérdida de calor de gases de salida después del reajuste”. [23]
Ahorro de Energía= (18,1-14) %
Ahorro de Energía=4,1%
Ahorro de Energía= (15,2-14) %
Ahorro de Energía=1,2%
“Ahorro en % del consumo de combustible= ”. [23] (34)
Ahorro en % del consumo de combustible=
Ahorro en % del consumo de combustible_caldero_N1=4,77%
Ahorro en % del consumo de combustible_caldero_21=1,4%
Se estima que los dos calderos se repartan por igual el consumo de combustible,
por lo tanto el ahorro total es de 3,085% que es la suma del ahorro de
combustible de los calderos y luego se divide para dos.
191
TABLA 4.30-Ahorro de combustible reajuste quemador
CONSUMO ACTUAL CONSUMO ESTIMADO
DE COMBUSTIBLE DE COMBUSTIBLE
GALONES[ANUAL] 22705 GALONES[ANUAL] 21831
COSTO [ANUAL] 20982,19 COSTO [ANUAL] 20174,50
AHORRO
GALONES =874 AHORRO[%]=3,085
DOLARES=807,68
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
4.2.5 UTILIZAR MATERIAL AISLANTE EN TUBERIAS
En al capítulo 2 del presente proyecto se determinó el área y la pérdida que se
tiene al no utilizar material aislante en tuberías. En esta sección se determinará el
ahorro energético de una tubería cubierta y el tipo de aislante que se utilizará.
Entre los materiales aislantes tenemos:
Lana de vidrio (hasta 400°C)
Lana de Roca (hasta 450°C)
Poliuretano (Temperaturas limitadas)
“Se tiene que determinar el espesor óptimo del aislante, es decir la combinación
entre el ahorro producido y la inversión que se tiene que hacer. El espesor óptimo
se da cuando el incremento del ahorro es igual al incremento de la inversión.
(35)
192
Donde:
INCREMENTO DE AHORRO=Valor pérdidas energéticas para di- Valor pérdidas
energéticas para di-1
INCREMENTO DE LA INVERSIÓN=Inversión para di-Inversión para di-1”. [25]
(36)
(37)
“Donde:
b=11% aumento predecible del monto de la energía en porcentaje
r=7,64 % tasa de interés bancaria
n= 1 número de años para los que se efectúa el estudio
t= 1,031”. [25]
Coef.Van= 1,031
Si la inecuación indica que el primer término es menor que el segundo la inversión
no es rentable y debe escogerse el de menor espesor caso contrario, si el primer
término es mayor que el segundo término, debe escogerse el más ancho.
La tabla 4.31 detalla las pérdidas de energía en Watios/metros según el grosor y
la temperatura para el material aislante fibra de vidrio.
193
TABLA 4.31-Pérdidas fibra de vidrio
Diámetro
Nominal
TEMPERATURA DE OPERACIÓN EN C°
[mm] HASTA
60C°
HASTA
100 C°
HASTA
150 C°
HASTA
200 C°
HASTA
250 C°
HASTA
300 C°
HASTA
350 C°
HASTA
450 C°
HASTA
450 C°
102 25 38 38 51 64 64 64 76 76
76 25 38 51 51 64 76 76 76 76
64 25 38 51 51 64 76 76 89 89
51 25 38 51 64 76 76 89 89 89
30 25 38 51 64 76 89 89 89 10
25 25 38 51 64 76 89 89 89 10
19 25 51 64 64 76 89 89 102 102
13 25 51 64 76 89 89 102 102 114
Fuente: CONAE,(2009)
“El precio de lana de vidrio varia de 62 $ a 129,43 $ rollos de 15 m X 1,22 m” [51],
haciendo varias iteraciones se determinara cual es el espesor óptimo para el
material aislante usando la ecuación (33).
El espesor óptimo es el de 13 mm ya que al comparar con el del espesor que
sigue el de 19 mm el incremento de ahorro es menor que la inversión realizada,
no siendo necesario realizar más iteraciones.
La pérdida de calor aproximado usando la Tabla 4.30 es de 64 W/m, para 12 m
de tubería sin aislar la pérdida total sería de 768 [w] y los galones consumidos al
año es de 80.En la tabla 4.32 se indica el ahorro que se tendría usando aislante
en la piscinas.
194
TABLA 4.32-Ahorro de combustible con tuberías aisladas
AHORRO ANUAL
GALONES 131
DOLARES[$] 121,1
AHORRO[%] 0,6
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
4.2.3.1 ANALISIS FINANCIERO COLOCANDO MATERIAL AISLANTE EN
TUBERIAS
Valor actual Neto
Donde:
Vt = 121,1
Io=62
k=12,78%
n=5
VAN=366,23
TAZA INTERNA DE RETORNO
195
TIR=191,41%
RELACIÓN BENEFICIO COSTO
B/C=6,95
PERIODO DE RECUPERACIÓN (PSR)
PSR=1 AÑOS
RESULTADOS
VAN>0
TIR>12,78%
B/C>1
PSR<5 AÑOS VIDA UTIL DEL AISLANTE TÉRMICO PARA LA FIBRA DE
VIDRIO
EL PROYECTO ES VIABLE
196
4.2.6 CÁLCULO DEL CONSUMO DE COMBUSTIBLE USANDO
INTERCAMBIADORES DE CALOR
Como se dijo anteriormente este ingresa directamente con el agua causando
pérdidas al transmitirse con el ambiente que pueden ser consideradamente
reducidas usando intercambiadores de calor.
Para poder calcular el caudal másico de agua en las piscinas en el momento de
la recirculación se utilizara la ecuación (12) y las características del agua a una
temperatura de 25°C.Las características de la tubería de circulación son las
siguientes:
Diámetro de la tubería de recirculación=2 in=0,0508 m
Altura de la tubería = 4 m
Para calcular el flujo de agua en la tubería recirculación se utilizara la ecuación
(13), para lo cual se necesita los siguientes datos:
Tiempo de recirculación= 100 segundos
Volumen de la piscina de recirculación=0,01 m3
Come el flujo de agua para las tres piscinas de recirculación es el mismo, el flujo
de calor transferido también es igual. Para el cálculo se utiliza la ecuación (31).
Q=37,62kW
Energía q_mes=10533,6kWh
197
Energía q_año=
TABLA 4.33-Comparacíon de ahorro usando intercambiadores de calor
SITUACIÓN ACTUAL PISCINAS CON INTERCAMBIADORES DE CALOR
GALONES AL AÑO
DIESEL
GALONES AL AÑO
DIESEL 3934
COSTO AL AÑO [$] 7234,95 COSTO AL AÑO [$] 3635,5
INVERSIÓN
CANTIDAD COSTO UNITARIO COSTO TOTAL +IVA
INTERCAMBIADORES
DE CALOR 3 3200,00 10752
AHORRO ANUAL
GALONES 3895 COSTO 3599,45
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
4.2.6.1 ANALISIS FINANCIERO USANDO INTERCAMBIADORES DE CALOR
Valor actual Neto
Donde:
Vt = 3599,45
Io=10752
k=12,78%
n=15
198
VAN=12775,85
TAZA INTERNA DE RETORNO
TIR=33%
RELACIÓN BENEFICIO COSTO
B/C=2,19
PERIODO DE RECUPERACIÓN (PSR)
PSR=3 AÑOS
RESULTADOS
VAN>0
TIR>12,78%
199
B/C>1
PSR<15 AÑOS VIDA UTIL DE LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR
EL PROYECTO ES VIABLE
4.2.7 CALENTAMIENTO DE PISCINAS USANDO PANELES SOLARES
La salida de los paneles solares se miden en BTU, la mayoría de paneles
producen 40000 BTU es decir para subir un grado centígrado en 1 galón de agua
(3,7l), son necesarias 8,33 BTU.
Para poder calcular el número de panales se hace el siguiente procedimiento:
Primero se calcula el volumen de las piscinas, Para obtener el volumen de agua
que tiene cada piscina se utilizara la información de la Tabla 2.42.
TABLA 4.34-Volumen piscinas
TAMAÑO
PISCINAS
ALTURA
AGUA
[m]
VOLUMEN
[m]
NÚMERO
PISCINAS
VOLUMEN
TOTAL
m3
VOLUMEN
TOTAL
GALONES
PEQUEÑAS 4 17,664 3 53 14322,16
MEDIANAS 4 25,222 2 50,444 13633,51
GRANDE 6 46,012 2 92,024 24871,35
Fuente: Acrilux,(2012)
“Para conocer el número de BTU para cada piscina se multiplica el valor de
volumen de cada piscina por 8,33 y por el valor de temperatura por encima de la
temperatura ambiente que se quiere tener en este caso sería 30 °C luego se
divide para el número de horas diarias que se requiere calentar las piscinas”. [13]
BTUPEQUEÑA= 255650,59BTU/h
BTUMEDIANA=243358,22BTU/h
BTUGRANDE=443953,62BTU/h
200
Luego para mantener la temperatura de la piscina se debería calcular la cantidad
de energía que se necesita, pero dado que se recircula para mantener la
temperatura igual en todos los puntos y la superficie exterior de las piscinas es
pequeña la cantidad de energía para mantener la temperatura se asume que es
cercana a cero.
La energía total para todas las piscinas.
BTU Totales=942962,43BTU/h
Coma cada panel solar puede generar hasta 40000 BTU/h.
24
La desventaja de usar paneles solares es que necesitan de un sistema auxiliar ya
que dependen de la cantidad de energía solar que hay en el día por lo tanto el
análisis se debe realizar en base a que todavía se seguiría usando vapor de agua
para los calderos. El promedio de horas de luz en el Ecuador es de 5 horas.
TABLA 4.35-Comparacíon de ahorro usando paneles solares
SITUACIÓN ACTUAL PISCINAS CON PANELES SOLARES
GALONES AL AÑO
DIESEL
GALONES AL AÑO
DIESEL 5033
COSTO AL AÑO [$] 7234,95 COSTO AL AÑO [$] 4651,11
INVERSIÓN
CANTIDAD COSTO UNITARIO COSTO TOTAL +IVA
PANELES
SOLARES 24 535 14381
Continua
201
Conclusión
AHORRO
ANUAL
GALONES 2796 COSTO 2583,84
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
4.2.7.1 ANALISIS FINANCIERO UTILIZANDO PANELES SOLARES
Valor actual Neto
Donde:
Vt = 2583,84
Io=14381
k=12,78%
n=15
14381
VAN=2508,30
TAZA INTERNA DE RETORNO
14381
TIR=16,04%
202
PERIODO DE RECUPERACIÓN (PSR)
PSR=5,56 AÑOS
RESULTADOS
VAN>0
TIR>12,78%
PSR<15 AÑOS VIDA UTIL DE LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR
EL PROYECTO ES VIABLE
4.3 SOLUCIONES APLICABLES A LA EMPRESA ACRILUX S.A
4.3.1 SOLUCIÓN DE AHORRO DE ENERGÍA PARA ILUMINACIÓN
La primera solución aplicable a la empresa ACRILUX S.A en la iluminación es el
uso de sensores de movimiento para las diferentes áreas de trabajo ya que es
una solución de bajo costo de inversión, casi no se necesita mantenimiento y de
fácil instalación.
La segunda solución es la utilización de T5 de 28 W con adaptadores para
instalar en las lámparas directamente.
4.3.2 SOLUCION PARA CARGA DE MOTORES
Por lo visto anteriormente la solución de ahorro en carga de motores es la de
cambiar de tecnología a motores de alta eficiencia a pesar de alto costo inicial.
203
4.3.3SOLUCIÓN DE AHORRO ENERGÉTICO EN EL SISTEMA DE VAPOR
4.3.3.1 SOLUCION PARA CALENTAMIENTO DE PISCINAS
Las dos propuestas de solución para el calentamiento de piscina son viables
técnica y financieramente por tal motivo se debe escoger la mejor alternativa para
lo cual se emplea de la teoría de la sección 2.1.6.4.
Se utilizará el método del valor anual ya que es un método confiable que no
necesita igualar las vidas útiles.
TABLA 4.36-Comparacíon entre intercambiadores y paneles
INDICADORES INTERCAMBIADORES
DE CALOR
PANELES
SOLARES
INVERSIÓN [$] 10752 14381
COSTO DE AHORRO DE
ENERGÍA ANUAL [$] 3599,45
O&M [$] 50 50
VIDA UTIL [años] 15 15
INTERES ANUAL 12,78% 12,78%
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
VALOR ANUAL INTERCAMBIADORES
Para compara las dos alternativas, se utilizaran las ecuación 2.4 y 2.3
respectivamente.
DINTERCAMBIADORES= (C-CL)(A/F;TRMA;n)
(38)
204
DINTERCAMBIADORES = (10752-3599,45) x(0,025)
DINTERCAMBIADORES=178,81 $
VA= O&M + DINTERCAMBIADORES + C*TRMA
VA=50+178,81+(10752x0,1278)
VA=1602,91 $
VALOR ANUAL PANELES SOLARES
DPANELES= (C-CL)(A/F;TRMA;n)
DPANELES= (14381-2583,84) x(0,025)
DPANELES=294,929$
VA= O&M + DINTERCAMBIADORES + C*TRMA
VA=(50+294,929+14381x0,1278)
VA=2182,82 $
La propuesta que se escoge es la de menor valor anual en este caso sería usar
intercambiadores de calor en las tres piscinas.
4.3.3.2TRAMPAS DE VAPOR EN PISCINAS
Como se escogió la opción de intercambiadores de calor se debe usar trampas de
vapor en el retorno de condensado, las características de la trampa de vapor
basada en la información de la Tabla 2.78,tanto en capacidad como en aplicación
son las siguientes:
Tipo de Trampa: Termodinámica
Presión: 120 Psi
Flujo de condensado =170 lbr/h
205
4.3.3.3UTILIZACIÓN DE MATERIAL AISLANTE EN TUBERIAS
Para disminuir las pérdidas de calor en tuberías se recomienda usar material
aislante fibra de vidrio en las tuberías de la piscina con un ancho óptimo de
13mm.
4.3.3.4 ARREGLO DE TUBERIA UBICADA ENTRE CALDEROS Y HORNOS
POR FUGA DE VAPOR
Taponar la fuga de vapor o cambiar la tubería ubicada entre calderos y hornos
genera un ahorro de 241 galones de combustible y un costo anual de 222,71
dólares anuales.
4.3.3.5 REAJUSTE DE LA BOQUILLA DEL QUEMADOR
Reajustar la boquilla del quemador genera un ahorro de 874 galones de
combustible, con un ahorro de 807,68 $
4.4 GESTIÓN ENERGÉTICA EN LA FÁBRICA ACRILUX S.A
Implementar medidas de gestión energética en la fábrica Acrilux puede resultar
tan o más beneficioso que cambiar tecnologías para reducir costos de la energía.
Se utilizará la norma ISO 500001 para los procedimientos que se deben seguir
para realizar gestión energética en la industria, un sistema de gestión energética
se basa en el siguiente ciclo básico.
a.-Establecimiento de políticas energéticas a implementar ¿plantarse los objetivos
/ que se quiere hacer con el uso de la energía?
b.-Mejora continua mediante:
Planificación Que vamos hacer y en que plaza
Implementación Soluciones para optimizar el consumo energético
206
Verificaciones Medir si los resultados que se implementaron fueron
beneficiosos o no ,caso contrario corregir o desechar
Revisión El jefe de planta y el comité energético deciden qué medidas
pueden incluirse.
Ø Políticas energéticas
Uso óptimo de la energía.
Que todo el personal tenga información sobre el beneficio del uso eficiente
de la energía.
Capacitación sobre eficiencia energética a los mandos medios.
Utilizar maquinaria de alta eficiencia para sus procesos industriales.
Ø Constituir el comité de gestión energética
Integrado por tres personas que serían:
Supervisor turno mañana y tarde
Personal de Mantenimiento
Ø Constituir la dirección de gestión energética
Integrado por:
Jefe de Planta
Gerente
Ø Medidas a implantar basado en los resultados de la auditoría
energética.
207
Mantenimiento preventivo de motores y tableros eléctricos.
Personal responsable controlar el uso de energía en lugares de poca
concurrencia de gente es decir en las áreas de vestidores, baños, cuarto de
calderos, destilación, sierra y bodegas.
Un responsable que supervise el control de iluminación, motores y válvulas
de vapor que no sean necesarios al momento de cerrar la fábrica.
Informar al personal de la fábrica sobre los beneficios del uso de la energía
no solo económico sino también ambiental.
4.5 ESTIMACIÓN DE AHORRO ENERGÉTICO EN LA FÁBRICA
ACRILUX S.A
En esta sección se estima el ahorro energético que podrían generarse si se
adoptan las medidas propuestas en el presente proyecto.
TABLA 4.37-Ahorro energético implementando soluciones eléctricas
SOLUCIONES ENERGÍA
ELECTRICA
AHORRO ANUAL
ESTIMADO [kWh]
AHORRO
COSTO [$]
AHORRO
kWh
[%]
T5 + ADAPTADORES 7372,8 454,02 7,82%
SENSORES DE
MOVIMIENTO 1152 66,82
1,23%
MOTORES DE ALTA
EFICIENCIA 6945,37 2313
7,42%
AHORRO TOTAL 15470,17 2833,84 16,47%
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
208
En la siguiente gráfica se visualiza la energía eléctrica consumida con las
soluciones implementadas.
Figura 4.7- consumo estimado vs consumo actual
(Elaborado por el autor,2012)
TABLA 4.38-Ahorro de combustible implementando soluciones propuestas
SOLUCIONES ENERGÍA
TÉRMICA
AHORRO ANUAL
GALONES
COMBUSTIBLE
AHORRO
ANUAL
DOLARES [$]
AHORRO
GALONES
[%]
REAJUSTE DEL
QUEMADOR 874 807,68
3,085%
INTERCAMBIADORES
DE CALOR EN LA
PISCINA
3895 3599,45
17,15%
AISLANTE TÉRMICO EN
TUBERÍAS 131 121,1
0,6%
FUGA DE VAPOR 241 222,71 1,06%
TOTAL AHORRO
5141
4751
21,9%
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
EN
ER
O
FEB
RE
RO
MA
RZO
AB
RIL
MA
YO
JUN
IO
JULI
O
AG
OS
TO
SEP
TIE
MB
RE
OC
TU
BR
E
NO
VIE
MB
RE
DIC
IEM
BR
E
kWh
CONSUMO ENERGÉTICO ESTIMADO
kWh actuales
kWh ahorro_ energético
209
Figura 4.8- consumo estimado combustible vs consumo actual
(Elaborado por el autor,2012)
TABLA 4.39-Comparación situación actual vs medidas técnicas propuestas
SITUACIÓN ACTUAL PROPUESTA TÉCNICA
kWh año 93603,17 kWh año 78133
DOLARES año 7567,52 DOLARES año 4733,68
GALONES año 22705 GALONES año 17564
DOLARES año 20982,19 DOLARES año 16231,19
AHORRO ANUAL
KWh 15470,17 DOLARES CONSUMO
ELECTRICO 2833,84
GALONES año 5141 DOLARES CONSUMO
COMBUSTIBLE 4751
COSTO TOTAL AHORRO 7584,84
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
EN
ER
O
FEB
RE
RO
MA
RZO
AB
RIL
MA
YO
JUN
IO
JULI
O
AG
OST
O
SEP
TIE
MB
RE
OC
TU
BR
E
NO
VIE
MB
RE
DIC
IEM
BR
E
GA
LON
ES_D
IESE
L
CONSUMO DE GALONES ESTIMADO
GALONES_ACTUALES
GALONES_ESTIMADO
210
CAPITULO 5
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 CONCLUSIONES
Los índices energéticos de la empresa Acrilux son altos, por ejemplo el
índice energético es de 32,46 kWh/$ y las láminas de mayor costo
energético son la de tamaño 4x8x2 que son las láminas que más se
producen y cuyo valor es 4,22$/año.
El mayor desperdicio de energía térmica se da en el calentamiento de
piscinas ya que se utiliza el directamente el vapor de agua en las piscinas
sin la utilización de un intercambiador de calor.
La mayor carga instalada de la empresa Acrilux S.A es la de motores , la
mayoría de motores es mayor a 20 años, por lo que resulta beneficioso la
utilización de motores de alta eficiencia en el proceso de producción. y el
mayor consumo de combustible se da en el proceso térmico que es de
piscinas y hornos.
El transformador de la fábrica ACRILUX está sobredimensionado ya que
tiene una potencia disponible de 236,18 kVA. Esto da como resultado
mayores pérdidas por causa del transformador.
La mayor cantidad de luminarias son fluorescentes T12, por esta razón la
iluminación no es un ítem donde exista mayor desperdicio de energía ya
que además se trata de utilizar las luminarias solamente cuando sea de
noche o necesario, de todas formas se puede utilizar luminarias T5 de 28W
más adaptador que son más eficientes y de mayor lúmenes que los
fluorescentes T12 y T8.Para mejorar el uso de energía en iluminación se
debe utilizar sensores de movimiento en ciertas áreas de trabajo como:
sierra, oficina, mecánica, vestidores, extrusora y cuarto de calderos. Ya que
211
por descuido o negligencia la iluminación queda encendida
innecesariamente.
Los calderos N1 y N2 tienen una eficiencia de de 79,32% y de 82,3%
respectivamente, según el CONAE los calderos de tubos de agua de 60 hp
deben tener una eficiencia mínima del 76% por tanto los dos calderos
cumplen con las exigencias mínimas permitidas. Los niveles de gases de
combustión están en los límites recomendados.
El flujo de vapor generado por los calderos es de 0,188 kg/s mientras que
sumando el flujo consumido por cada máquina de vapor es de 0,176 kg/s
generándose un perdida de vapor en el ambiente de 0,012 kg/s.
Con la utilización de intercambiadores de calor en las piscinas se calcula
un ahorro de 3895 galones de combustible al año. Calibrando la boquilla de
los quemadores de los calderos o cambiando el mismo se reduce el exceso
de aire y de gases de combustión en el ambiente pudiendo reducirse el
consumo de combustible a 874 galones.
Al aplicar las medidas técnicas para optimizar el uso de energía eléctrica
se estima un ahorro de 2833,84 dólares al año.
La calidad de energía del transformador cumple con la mayoría de
parámetros con la norma de regulación del CONELEC excepto en los
niveles adecuado de factor de potencia, debido a los bancos de
capacitores.
5.2 RECOMENDACIONES
Cambiar el tablero eléctrico principal de la fábrica ACRILUX ya que es
antiguo y puede ser peligroso para el operador , no tiene una adecuada
señalización y existe mayores pérdidas de energía generada por la
212
utilización de interruptores de cuchilla antiguos y deteriorados sobre todo
en las borneras de conexión.
Utilizar un transformador de menor dimensión ya que este generaría
menores pérdidas de energía que el transformador actual que está
sobredimensionado.
Mantenimiento periódico tanto a tableros principales y sub tableros
eléctricos de la fábrica ya que es una actividad que no se realiza en la
fábrica. Este consiste de limpiar borneras y tableros además de cambiar
interruptores antiguos o en mal estado.
Hacer un análisis de aprovechamiento del vapor para hacer cogeneración,
es decir utilizar el vapor generado de los calderos y producir energía
eléctrica que podría ser utilizado en iluminación en ciertas áreas de trabajo.
Utilizar el calor generado por las chimeneas de los calderos que superan
los 300°C y de esta manera calentar el agua que va hacia las piscinas
pudiendo ahorrar consumo de combustible.
Mejorar la eficiencia del horno N2 cuya operación afecta el proceso de
producción. Entre las soluciones podrían mencionarse mejorar el
aislamiento térmico del horno.
Para operar la temperatura de las piscinas se utiliza sensores de
temperaturas, se recomienda ubicar estos sensores en las bombas de
recirculación, ya que actualmente estos sensores se encuentra ubicados en
la parte superior de las piscinas y muchas veces el nivel de agua se
encuentra por debajo de los sensores produciendo lecturas por debajo de
la temperatura real originando que el control siga mandando vapor a las
piscinas sin necesidad.
213
Utilizar un control automático para la operación de los reactores ya que
actualmente se lo hace manualmente.
Cambiar válvulas de vapor en piscinas y hornos ya que deja escapar vapor
produciendo pérdidas térmicas en el ambiente.
Hacer un análisis técnico financiero de la utilización de bombas de calor
que generan menor consumo de energía eléctrica en lugar de utilizar
resistencias y utilizar ese sistema para calentar las piscinas.
Hacer un análisis técnico financiero para que la empresa se traslade a
utilizar solamente energía eléctrica para todos los procesos que
actualmente necesiten vapor, ya que en un futuro el diesel perderá el
subsidio pudiendo ser más costoso la utilización de combustible que utilizar
electricidad.
Cambiar el material refractario de los calderos ya que son antiguos y el
material se encuentra desgastado pudiendo influir en que aumente
perdidas en el consumo de combustible.
Utilizar motores de alta eficiencia en las áreas de destilación, reactores,
piscinas, hornos, pozos de agua, tratamiento de aguas y calderos.
Adoptar tecnología T5 para iluminación en todas las áreas de producción.
Se recomienda utilización de sensores de movimiento para iluminación ya
que en algunas áreas se detecto que las luminarias se encontraban
funcionando sin necesidad.
Adoptar políticas de eficiencia energética por ejemplo organizar gente
encarga o responsable del uso o administración de la energía en las
diferentes áreas de trabajo, capacitar operadores, jefes de planta y
administradores en aspectos como optimización y ahorro del consumo de
la energía.
214
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] ABB.Motores de alta eficiencia. Ecuador; 2012.recuperado de:
http://www.abb.com.ec/product/es/9AAC172857.aspx?country=EC
[2] Altamirano, Roberto: Auditoría Energética del Sistema de Vapor de una
planta procesadora de papel, E.S.P.O.L. Guayaquil; 2006.
[3] Álvarez, Felipe. Estimación de la tasa de descuento para la evaluación de
proyectos privados. Ecuador; 2012 recuperado de:
http://www.fcsh.espol.edu.ec/Estimacion_TasaDscto_FelipeA
[4] Avilés, Fausto. Instalaciones Eléctricas Industriales. Quito; 2008.
[5] Bticinco.Iluminación y control. Costa Rica; 2012.recuperado de:
http://www.bticino.co.cr/?view=catalogos&sub=iluminacion.
[6] Calle, Cristian, Pablo Rosero: Auditoría Energética del Sistema de Vapor la
Empresa Duck s, E.P.N .Quito; 2011.
[7] Carrasco, Patricio. Ingeniería Financiera. Quito; 2009
[8] Casco, Eduardo. Formulación y Evaluación de Proyectos. Quito; 2012.
[9] CNEE; Ahorro de energía eléctrica mediante motores de alta
eficiencia.Guatemala.2012 recuperado de:
http://www.cnee.gob.gt/EficienciaEnergetica/Docs/World%20Energy
%20Efficiency %20Day.pdf
[10] CONAE; Eficiencia De Calderas y Combustible. México; 2007 recuperado
de: www.conae.gob.mx.
[11] Eco tuvo. Migración de T8/T12 a T5.China; 2014 recuperado de:
www.eco-tubo.com/.
215
[12] Ecuindex.Indice bursatiles.Ecuador;2014. recuperado de:
http://www.cesla.com/.
[13] Ehowenspañol. Cálculo de paneles solares; 2012.recuperado de:
http://www.ehowenespanol.com/calculo-cuantos-paneles-solares-
necesito-como_168714/.la.com/
[14] Electro industria. Sistemas de iluminación. España; 2012.
recuperado de:http://www.emb.cl/electroindustria/articulo
.mvc?xid=682&tip=7
[15] Empresa eficiente.Motores de alta eficiencia. España; 2012.
recuperado de: http://www.empresaeficiente.com/es/catalogo-de-
tecnologias/motores-electricos-motores-de-alta-eficiencia
[16] Energy managament solution. Consejos para ahorrar energía. EEUU; 2014
recuperado de: http://www.emsenergy.com/
[17] Espacio Solar.Lucernario.España.Barcelona; 2012. recuperado de:
http://www.espaciosolar.com/
[18] Fluke. Catalogo. EEUU; 2012 recuperado de:
http://www.fluke.com/fluke/eses/products/Calidad-Energia-Electrica.htm.
[19] Hagler, Baily & Company.Manual de Auditoria Energética
Industrial.WashingtonDC; 1985.
[20] Heur,Rob.Lighting.Holanda ;2007. recuperado de:
http://www.leonardo-energy.org.
[21] Incropera, Frank, Fundamentos de Transferencia de calor; segunda
edición.
216
[22] INECPRO. Catalogo de elementos de protección personal .Quito; 2012
recuperado de: http://www.inecpro.com/.
[23] Instituto Nacional de Energía. SistemadeCalderos.Quito.2005.
[24] Instituto Nacional de Energía. Estudio Ambiental Acrilux.Quito.1990.
[25] Isover Saint.Aislamiento eléctrico. España;2012 recuperado de:
http://www.isover-aislamiento-tecnico.es/var/technicalinsulationes
/storage/original/application/5b7372bbf49929138e817b1c1673058f.pdf
[26] Kruska, Martin. Manual de Auditoría Energética en Sistemas de Vapor.1990.
[27] Limpia tu Mundo. Paneles Solares Industriales. España; 2012.recuperado
de:http://www.limpiatumundo.com.
[28] Martines,Francisco.Gomez,Eloy.Eficiencia Energética en Edificios.España;
2006.
[29] Ministerio de Electricidad y Energías renovables.Ecuador; 2012.
recuperado de: http://www.energia.gob.ec/direccion-de-eficiencia-
energetica/.
[30] Ministerio de Energía y Minas, Metodología para Estudios de Eficiencia
Energética .Ecuador; 2007.
[31] Motors electrics.Motores de alta eficiencia. España; 2012.recuperado
de:http://www.motors-electrics.com/uploads/documents/54a18201e47b5.pdf
[32] Muñoz, Esteban. Vergara, Aníbal. Desarrollo y Aplicación de una Guía para
realizar Auditorías Energéticas en el Sector Industrial. E.P.N. Quito; 2011.
[33] Normas ISO 50001.Gestión energética; 2011. recuperado de:
http://www.circutor.es/docs/Cat_50001_SP_LR.pdf
217
[34] Normas ISO IRAM –AADL.Niveles de iluminación de acuerdo al tipo de
actividad; 201. recuperado de:
http://consultoradehigieneyseguridad.com/pdf/ANEXOIVDecreto351-79.pdf
[35] Normas ISO 9001.Gestión de calidad; 2011. recuperado de:
http://www.normas9000.com/que-es-iso-9000.html
[36] Normas UNE-9075. Características del Agua Calderas de vapor.1992.
[37] Nuñez, Jorge. Evaluación y Diagnostico del Sistema Eléctrico del Hospital
Provincial de Latacunga.E.P.N.Quito; 2011.
[38] Palacios, José. Técnicas de Gestión Energética en Sistemas de
Vapor.Quito; 2010.
[39] PCE. Catálogo.España; 2012 recuperado de:
http://www.pce-iberica.es/instrumentos-de-medida/metros/multimetros.htm.
[40] Quinga, Salomón. Análisis de Eficiencia de Energética para Optimizar
Recursos en la Fábrica Textiles La Escala S.A, E.P.N .Quito.2011.
[41] Salazar, Gabriel .Eficiencia Energética. Quito; 2012.
[42] Salazar,Gabriel. Calidad de Energía. Quito; 2012.
[43] Saucedo, Roberto. Introducción a las instalaciones electronicas.Mexico;
2001.
[44] Save it Easy. The ultimate plug serie T5.Reino Unido; 2012.recuperado
de:http://www.saveiteasy.co.uk/
[45] Solartronic.Dimencionamiento Sistemas fotovoltaicos. Ecuador; 2014 k
recuperado de: http://www.solartronic.com/Energia_Solar/
Sistemas_Fotovoltaicos /Dimensiona miento/.
218
[46] Soto, José. Fundamentos sobre ahorro de Energía. México; 1996.
[47] Spirax&Sarco.Pérdida de Calor en tuberías de vapor sin
aislamiento.España.2012 recuperado de:http://www.spiraxsarco.com/
[48] Testo. Catálogo. España; 2012 recuperado de:
https://www.testo.com.ar/resources/media/global_media//
produkte/testo_350/Testo_350_-_Manual.pdf
[49] Usón, José. Eficiencia energética en instalaciones y Equipamientos de
edificios. España; 2010.
[50] Welty, Jr. Transferencia de Calor Aplicada a la Ingeniería. México; 1998.
[51] Vitroterm. Aislamiento Industrial. Ecuador; 2014 recuperado de:
http://acerored.com/vitroterm-mbi-fibra-de-vidrio-con-
polipropileno-reforzado-1- 22-mts-de-ancho.aspx.
219
ANEXOS
220
ANEXO A
ÍNDICES ENERGÉTICO Y CENSO DE AREAS DE PRODUCCIÓN
La siguiente tabla muestra el costo energético de los principales productos
producidos, se toma en cuenta para este índice energético los costos energéticos
facturados por la empresa Acrilux S.A que en este caso serán los consumos por
potencia instalada.
TABLA A1-Índices energéticos por potencia instalada
ÍNDICES ENERGÉTICOS DE PRODUCTOS PRINCIPALES
TAMAÑO
LAMINAS
[PIES]
TOTAL AÑO
PORCENTAJE DE
ASIGNACIÓN POR
PRODUCTO
CONSUMO
[MWh]
COSTO
ENERGÉTICO
[$/UNIDAD]
4x6x2 1740 6,86% 56,48 16,41
4x6x2,5 596 2,35% 19,34 47,91
4x6x3 1173 4,62% 38,06 24,34
4x6x4 530 2,09% 17,19 53,90
4x8x2 6763 26,67% 219,48 4,22
4x8x2,5 1830 7,21% 59,38 15,60
4x8x3 4829 19,04% 156,72 5,91
4x8x4 1375 5,42% 44,61 20,77
4x8x5 379 1,50% 12,31 75,25
4x8x6 710 2,80% 23,06 40,19
4x8x9 326 1,28% 10,57 87,64
5x5x3 294 1,16% 9,55 97,03
221
5x6x5 292 1,15% 9,48 97,72
5x8x3 835 3,29% 27,12 34,17
6x10x3 464 1,83% 15,08 61,46
Piramidal2 789 3,11% 25,61 36,17
Total de unidades
Menores al 1% De
Produccion
2435 9,60% 79,03 11,72
TOTAL 25360 100,00% 823,09 730,44
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
CENSO DE ÁREAS DE PRODUCCIÓN
TABLA A2- CENSO AREA DESTILACIÓN
CENSO_AREA : DESTILACION
NUMERO
EMPLEADO 1
HORAS
FUNCIONAMIENTO 6
DIAS SEMANA 5
HORAS AÑO 1440
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
222
TABLA A3-CENSO AREA LABORATORIO
CENSO_AREA : LABORATORIO
NUMERO
EMPLEADO 2
HORAS
FUNCIONAMIENTO 12
DIAS SEMANA 5
HORAS AÑO 2880
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
TABLA A4-CENSO AREA CUARTO REACTORES
CENSO_AREA : CUARTO
REACTORES
NUMERO
EMPLEADO 2
HORAS
FUNCIONAMIENTO 12
DIAS SEMANA 5
HORAS AÑO 2880
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
223
TABLA A5- CENSO AREA CARGADO Y ARMADO DE DE MOLDES
CENSO_AREA :
CARGADO Y
ARMADO DE DE
MOLDES
NUMERO
EMPLEADO 8
HORAS
FUNCIONAMIENTO 12
DIAS SEMANA 5
HORAS AÑO 2880
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
TABLA A6- CENSO AREA CARGADO Y POLEMIRIZACIÓN Y TRATAMIENTO
TÉRMICO PISCINAS
CENSO_AREA :
POLEMIRIZACION
Y TRATAMIENTO
TERMICO
PISCINAS
NUMERO
EMPLEADO 8
HORAS
FUNCIONAMIENTO 14
DIAS SEMANA 5
HORAS AÑO 3360
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
224
TABLA A7-CENSO ÁREA CARGADO Y POLEMIRIZACIÓN Y TRATAMIENTO
TÉRMICO HORNOS
CENSO_AREA :
POLEMIRIZACION
Y TRATAMIENTO
TERMICOHORNOS
NUMERO
EMPLEADO 8
HORAS
FUNCIONAMIENTO 4,5
DIAS SEMANA 5
HORAS AÑO 1080
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
TABLA A8-CENSO AREA ELABORACIÓN PERFIL DE PVC
CENSO_AREA : ELABORACION
PERFIL DE PVC
NUMERO
EMPLEADO 1
HORAS
FUNCIONAMIENTO 8
DIAS SEMANA 5
HORAS AÑO 1920
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
225
TABLA A9-CENSO AREA EMBALAJE
CENSO_AREA : EMBALAJE
NUMERO
EMPLEADO 2
HORAS
FUNCIONAMIENTO 10
DIAS SEMANA 5
HORAS AÑO 2400
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
TABLA A10- CENSO AREA OFICINAS
CENSO_AREA : OFICINAS
NUMERO
EMPLEADO 2
HORAS
FUNCIONAMIENTO 10
DIAS SEMANA 5
HORAS AÑO 2400
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
226
ANEXO B
CARACTERÍSTICAS DEL DIESEL Y TABLAS UTILIZADAS
TABLA A11-TABLAS DE VAPOR SECO SATURADO
TABLAS DE VAPOR SECO SATURADO
Presión Temperatura Agua (hf) Entalpía Específica
[Bar] [°C] [kJ/kg] Evaporación (hfg)
[kJ/kg]
Vapor (hg)
[kJ/kg]
Volumen
específico
vapor
[m3/kg]
0 100,001 419,101 2 256,66 2 675,76 1,673 59
0,4 109,600 459,676 2 231,02 2 690,69 1,225 99
1,0 120,449 505,725 2 201,16 2 706,88 0,880 39
3,0 143,762 605,453 2 133,24 2 738,70 0,461 02
5,0 158,949 671,117 2 085,70 2 756,82 0,314 96
7,5 173,039 732,641 2 038,81 2 771,45 0,226 58
Fuente: Spirax y Sarco,2012
TABLA A12-ENTALPÍAS DE LÍQUIDO SATURADO
Volumen
específico
m3 / kg
Energía interna
kJ / kg
Entalpía
kJ / kg
Entropía
kJ / kg K
Presión Temp. Liq
Sat
VapSat Liq
Sat
VapSat Liq
Sat
VapSat VapSat Liq
Sat
VapSat
Bar ºC vf x 03 Vg uf Ug hf g Hf Hg sf Sg
0,04 28,96 1,0040 34,800 121,45 2415,2 121,46 2432,9 2554,4 0,4226 8,4746
1,00 99,63 1,0432 1,694 417,36 2506,1 417,46 2258,0 2675,5 1,3026 7,3594
4,00 143,6 1,0836 0,4625 604,31 2553,6 604,74 2133,8 2738,6 1,7766 6,8959
4,50 147,9 1,0882 0,4140 622,25 2557,6 623,25 2120,7 2743,9 1,8207 6,8565
5 151,9 1,0926 0,3749 639,68 2561,2 640,23 2108,5 2748,7 1,8607 6,8212
Fuente: Spirax y Sarco,2012
227
TABLA A13-RESISTENCIA DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS
CALIBRE
AWG
MCM
RESISTENCIA
[Ω/1000 pies]
60 °C.
REACTANCIA
[ Ω/1000 pies]
MÍNIMA
MÁXIMA
14 3.0
12 1.87
10 1.18 0,046 0,045
8 0,740 0,040 0,045
6 0,465 0,037 0,050
4 0,292 0,036 0,049
3 0,228 0,035 0,048
2 0,185 0,035 0,048
1 0,146 0,034 0,048
Fuente: Avilés, Fausto;(2006)
TABLA A14-CALIBRE Y CORRIENTE CONDUCTORES
TIPO AREA CORRIENTE
[A]
CALIBRES
AWG
RESISTENCIA
[Ω/1000 pies]
A 30 GRADOS
CENTIGRADOS
LONGITUD
[m]
AGITADOR DEL
CALDERÍN DESTILACION 4,00 12 1,73 5
BOMBA DE VACIO DESTILACION 9,50 12 1,73 5
EXTRACTOR DE
GASES
CUARTO
REACTORES 3 12 1,73 10
AGITADOR CUARTO
REACTORES 4,33 12 1,73 10
228
REFRIGERADOR CUARTO
REACTORES 12,5 10 1,04 10
REACTOR N1 CUARTO
REACTORES 4 12 1,73 10
REACTOR N2 CUARTO
REACTORES 4 12 1,73 10
MOLINO
COLORANTES
CUARTO
REACTORES 1,25 12 1,73 10
EXTRUSORA ELABORACION
PERFIL PVC 8 10 1,04 5
CALDERO 60 HP CALDEROS 15,7 10 1,04 5
TECLES N1
CARGADO Y
ARMADO DE
MOLDES
7 12 1,73 12
TECLES N2
CARGADO Y
ARMADO DE
MOLDES
7 12 1,73 20
BOMBAS DE
RECIRCULACIÓN
TRATAMIENTO
TÉRMICO
PISCINAS
5 12 1,73 12
BOMBAS DE
RECIRCULACIÓN
TRATAMIENTO
TÉRMICO
PISCINAS
5 12 1,73 4
BOMBAS DE
RECIRCULACIÓN
TRATAMIENTO
TÉRMICO
PISCINAS
5 12 1,73 12
MOTORES
HORNOS N1
TRATAMIENTO
TÉRMICO
HORNOS
12 10 1,04 9
MOTORES
HORNOS N1
TRATAMIENTO
TÉRMICO
HORNOS
12 10 1,04 9
229
MOTORES
HORNOS N1
TRATAMIENTO
TÉRMICO
HORNOS
12 10 1,04 9
MOTORES
HORNOS N2
TRATAMIENTO
TÉRMICO
HORNOS
12 10 1,04 5
MOTORES
HORNOS N2
TRATAMIENTO
TÉRMICO
HORNOS
12 10 1,04 5
MOTORES
HORNOS N2
TRATAMIENTO
TÉRMICO
HORNOS
12 10 1,04 5
BOMBA DE
AIREACIÓN
TRATAMIENTO
DE AGUA 11,5 10 1,04 5
BOMBA POZO DE
AGUA POZO DE AGUA 13 10 1,04 5
BOMBAS DE
RECIRCULACIÓN
PLANTA
POZO DE AGUA 7,7 10 1,04 5
SIERRA CUARTO SIERRA 12,8 10 1,04 5
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
CARACTERÍSTICAS, COMPOSICIÓN Y DENSIDAD DEL DIESEL
%C=81,71
%H2=12,52
%S = 0,51
Densidad=0,8576 kg/litro
PODER CALORÍFICO SUPERIOR =10913 kcal /litro
PODER CALORÍFICO INFERIOR =43200 kcal /litro
230
ANEXO C
TABLAS DE CONVERSIÓN ENERGÉTICAS
TABLA A14-CONVERSIÓN DE UNIDADES ENERGÉTICAS
UNIDAD FACTOR UNIDAD DE
CONVERSIÓN
1 CALORIA 4.1868 JOULE
1 CALORIA 1.163x 10-6 KWh
1BTU 252 CALORÍAS
1 JOULE 947,8 x 10-6 BTU
1 kWh 3,6 x 106 JOULE
EFICIENCIA DE COMBUSTIÓN CALDEROS
[%]
78
Fuente: CONAE; Eficiencia en Calderas de Combustión,2012
231
ANEXO D
LEVANTAMIENTO DE CARGA
TABLA A15- CARACTERÍSTICAS DE MOTORES AREA ARMADO DE MOLDES
AREA: ARMADO DE
MOLDES
TIPO: MOTORES
HORNO NUMERO:6
MARCA: PACT
NORM RPM:1120
CORRIENTE: 21,6
A POTENCIA:7,5 CV
VOLTAGE:220/380
V
AÑO
FABRICACION:1974
TIPO: BOMBAS
MYERS NUMERO:3
MARCA:
CENTURY RPM:3500
CORRIENTE: 21,6
A POTENCIA:5HP
VOLTAGE:220/380
V
AÑO
FABRICACION:2000
TIPO: MOTOR
CARGA TECLE NUMERO:2
MARCA: LEROY
SOMER RPM:1800
CORRIENTE:-------- POTENCIA:4Kw VOLTAGE:220/380
V
AÑO
FABRICACION:1980
TIPO: MOTOR
DESLIZAMIENTO
TECLE
NUMERO:2 MARCA: LEROY
SOMER RPM:1200
CORRIENTE:-------- POTENCIA:2Kw VOLTAGE:220/380 V AÑO
FABRICACION:1980
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
232
TABLA A16- CARACTERISTICAS DE MOTORES AREA DESTILACIÓN
AREA DESTILACIÓN
TIPO: MOTOR DE
CALDERIN NUMERO:1
MARCA:
WERCHE
BRUCHED
RPM=1680
CORRIENTE:
6,4/3,7 POTENCIA C/U:1,5 Kw
VOLTAGE:220/380
V
AÑO
FABRICACION:1970
TIPO: BOMBA DE
VACIO NUMERO:3
MARCA: BROOK
MOTORS RPM=1730
CORRIENTE:
15,4/8,8 POTENCIA C/U:4Kw
VOLTAGE:220/380
V
AÑO
FABRICACION:1980
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
TABLA A17-CARACTERÍSTICAS DE MOTORES CUARTO REACTORES
AREA CUARTO
REACTORES
TIPO: AGITADOR NUMERO:1 MARCA: BALLER RPM:1600
CORRIENTE: 8 A POTENCIA: 4Kw VOLTAGE:220 AÑO
FABRICACION:1974
TIPO: MOTOR
REACTOR NUMERO:2 MARCA: SIEMENS RPM:1710
CORRIENTE: 11-
5,5 A POTENCIA:3,6 HP VOLTAGE:220/480 V
AÑO
FABRICACION:1974
TIPO: MOLINO
COLORANTES NUMERO:1
MARCA: ASER
CES RPM:3340
CORRIENTE:1,5-2,6 POTENCIA:0,75 CV VOLTAGE:220/380 V AÑO
FABRICACION:1974
TIPO: MOTOR
AGITADOR
REFRIGERADOR
NUMERO:1 MARCA: LVS RPM:1600
233
CORRIENTE:2,25 POTENCIA:0,5 CV VOLTAGE:220/380 V AÑO
FABRICACION:2008
TIPO: MOTOR
COMPRESOR
REFRIGERADOR
NUMERO:1 MARCA:LVS RPM:1710
CORRIENTE:2,25 POTENCIA:0,5 CV VOLTAGE:220/380 V AÑO
FABRICACION:2008
TIPO: MOTOR
RADIADOR NUMERO:2 MARCA:------ RPM:3300
CORRIENTE: POTENCIA:3kw VOLTAGE:220V AÑO
FABRICACION:1974
TIPO: EXTRACTOR
DE OLORES NUMERO:1 MARCA:------ RPM:830
CORRIENTE: POTENCIA:2 HP VOLTAGE:220V AÑO
FABRICACION:1974
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
234
TABLA A18-CARACTERÍSTICAS DE MOTORES EXTRUSORA
AREA: EXTRUSORA
TIPO: MOTOR DE
BANDA NUMERO:1
MARCA:
KUHMREGMBH RPM=-----
CORRIENTE:
6,4/3,7
POTENCIA C/U:1,5
Kw
VOLTAGE:220/380
V
AÑO
FABRICACION:1974
TIPO: MOTOR
TORNILLO SIN FIN NUMERO:1 MARCA: PIV RPM=3360
CORRIENTE: ----- POTENCIA
C/U:0,37Kw VOLTAGE:220 V
AÑO
FABRICACION:1977
TIPO: MOTOR
ENROLLADO NUMERO:1
MARCA:
KUHMREGMBH RPM=-----
CORRIENTE:
6,4/3,7
POTENCIA C/U:1,5
Kw
VOLTAGE:220/380
V
AÑO
FABRICACION:1974
TIPO: MOTOR DEL
EXTRACTOR NUMERO:1 MARCA: PIV RPM=3360
CORRIENTE:
-----
POTENCIA C/U:
0,37Kw VOLTAGE:220 V
AÑO
FABRICACION:1977
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
235
TABLA A19 -CARACTERÍSTICAS DE MOTORES CUARTO CALDEROS
ÁREA CUARTO
CALDEROS
TIPO: BOMA DE AGUA
TANQUE DE
ALMACENAMIENTO DE
AGUA
NUMERO:5 MARCA:
FULTON RPM=3450
CORRIENTE: ---- POTENCIA:
5HP
VOLTAGE:
220/380 V
AÑO
FABRICACION:
1974
TIPO:
MOTOR VENTEROL NUMERO:3 MARCA: -------- RPM=3450
CORRIENTE:
5,7-5,4 POTENCIA:5HP
VOLTAGE:
208/460 V
AÑO
FABRICACION:
1974
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
TABLA A20-CARACTERÍSTICAS DE MOTORES POZO DE AGUA
AREA POZO DE AGUA
TIPO: BOMA DE AGUA NUMERO:2 MARCA:
GRANDFOS PUMPS
CAPACIDAD:73,8/54
m
CORRIENTE: 7,7/6,35
4,45/3,7
POTENCIA:2,2
Kw
VOLTAGE:
220/277V
380/480
AÑO
FABRICACION:1974 RPM =3501
TIPO: BOMBA DE
RECIRCULACION NUMERO:1
MARCA:
GRANDFOS PUMPS
CAPACIDAD:
73,8/54 m
CORRIENTE: 7,7/6,35 POTENCIA:2,2kW VOLTAGE:220/277
V
AÑO
FABRICACION:1974 RPM=3501
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
236
TABLA A21- CARACTERÍSTICAS DE MOTORES TRATAMIENTO DE AGUAS
RESIDUALES
AREA:
TRATAMIENTO
DE AGUA
RESIDUALES
TIPO: BOMA DE
AGUA TORRE DE
AIREACION
NUMERO:1 MARCA: PEDROV CAPACIDAD: 35-19
m
CORRIENTE: 11 A POTENCIA:0,75Kw VOLTAGE:220 AÑO
FABRICACION:2005 RPM =3450
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
TABLA A21- CARGA DE MOTORES
POTENCIA
TIPO CV HP Kw NÚMERO POTENCIA
CV a kW
POTENCIA
HP a kW
TOTAL
kW AREA
MOTOR DE
CALDERÍN 0 0 1,5 1 0,00 0,00 1,50 DESTILACIÓN
BOMBA DE VACIO 0 0 4 3 0,00 0,00 12,00
AGITADOR 0 0 4 1 0,00 0,00 4,00
MOTOR REACTOR 0 3,6 0 2 0,00 5,37 5,37
MOLINO
COLORANTES 0,75 0 0 1 0,55 0,00 0,55 CUARTO
MOTOR AGITADOR
REFRIGERADOR 0,5 0 0 1 0,37 0,00 0,37 REACTORES
MOTOR COMPRESOR
REFRIGERADOR 0,5 0 0 1 0,37 0,00 0,37
MOTOR RADIADOR 0 0 3 2 0,00 0,00 6,00
EXTRACTOR DE
OLORES 0 2 0 1 0,00 1,49 1,49
237
MOTOR DE BANDA 0 0 1,5 1 0,00 0,00 1,50
MOTOR TORNILLO
SIN FIN 0 0 0,37 1 0,00 0,00 0,37
MOTOR ENROLLADO 0 0 1,5 1 0,00 0,00 1,50 EXTRUSORA
MOTOR DEL
EXTRACTOR 0 0 0,37 1 0,00 0,00 0,37
MOTORES HORNO 7,5 0 0 6 33,10 0,00 33,10
BOMBAS
RECIRCULACIÓN 0 5 0 3 0,00 11,19 11,19
ARMADO DE
MOLDES
MOTOR CARGA
TECLE 0 0 2 2 0,00 0,00 4,00
Y
TRATAMIENTO
TÉRMICO
MOTOR
DESLIZAMIENTO
TECLE
0 0 4 2 0,00 0,00 8,00
BOMA DE AGUA
TORRE DE
AIREACION
0 0
0,75 1 0,00 0,00 0,75
TRATAMIENTO
DE AGUA
BOMBA DE AGUA
TANQUE DE
ALMACENAMIENTO
DE AGUA
0 5 0 2 0,00 18,65 18,65 CUARTO
CALDEROS
MOTOR VENTEROL 0 5 0 2 0,00 3,73 3,73
BOMA DE AGUA 0 0 2,2 2 0,00 0,00 4,40
BOMBA DE
RECIRCULACION 0 0 2,2 1 0,00 0,00 2,20 POZO DE AGUA
TOTAL 9,25 20,60 21,89 38 34,38 40,43 113,95
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
238
TABLA A22-LEVANTAMIENTO DE CARGA OFICINA
OFICINA
TIPO NÚMERO
POTENCIA
kW TOTAL
COMPUTADORA 3 0,3 0,9
IMPRESORA 3 0,1 0,3
TELEFONO 4 0,025 0,1
FAX 2 0,15 0,3
RADIO 1 0,03 0,03
TOTAL 1,63 kW
Fuente: Cálculos hechos por el autor,(2012)
239
ANEXO E
DIAGRAMA UNIFILAR FÁBRICA ACRILUX S.A
240
ANEXO F
ILUMINACIÓN
Para el diseño de iluminación se utilizó el programa DIALUX para calcular la
cantidad de luminarias que se necesitan para cada área de trabajo, una de las
ventajas del programa DIALUX es que tiene una base de datos de los fabricantes
líderes a nivel mundial.
Las características de luminaria escogida es la siguiente:
Área de Iluminación: Galpón 1
Propuesta iluminación: 500 Luxes
241
Área de Iluminación: Galpón 2
Propuesta iluminación: 500 Luxes
242
243
Área de Iluminación: Cuarto Reactores
Área de Iluminación:400 lux
244
Área de Iluminación: Laboratorio
Propuesta iluminación: 400 Luxes
245
Área de Iluminación:Mecánica
Propuesta iluminación: 600 Luxes
246
Área de Iluminación:Cuarto Destilación
Propuesta iluminación: 300 Luxes
247
Área de Iluminación:Cuarto Calderos
Propuesta iluminación: 200 Luxes
248
Área de Iluminación:Sierra
Propuesta iluminación: 400 Luxes
249
Área de Iluminación:Extrusora
Propuesta iluminación: 400 Luxes
250
Área de Iluminación:Vestidores
Propuesta iluminación: 200 Luxes
251
Área de Iluminación:Baños
Propuesta iluminación: 200 Luxes
252
Área de Iluminación:Oficina
Propuesta iluminación: 600 Luxes
253
CALCULO DE ILUMINACION USANDO TUBOS DE LUZ
Para el cálculo de la iluminación usando tubos de luz se lo realizo con ayuda del
el programa DEPLIOCAL que es propiedad intelectual de espacio solar líderes en
la fabricación de lucernarios.
Área de Iluminación:GALPON 1
Propuesta iluminación:500 Luxes
254
Área de Iluminación:GALPON 2
Propuesta iluminación: 500 Luxes
255
Área de Iluminación:REACTORES
Propuesta iluminación: 400 Luxes
256
Área de Iluminación: OFICINA
Propuesta iluminación: 600 Luxes
257
Área de Iluminación: MECANICA
Propuesta iluminación: 600 Luxes