IMPLEMENTACIÓN DEL PLAN DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EL ACUEDUCTO METROPOLITANO DE

BUCARAMANGA

II Seminario de Eficiencia Energética en Servicios Públicos

IMPLEMENTACIÓN DEL PLAN DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EL ACUEDUCTO METROPOLITANO DE BUCARAMANGA

USO RACIONAL DE ENERGÍA

INFRAESTRUCTURA

Tanques de Almacenamiento: 41 Plantas de Tratamiento: 4 Redes de distribución: 1.350 km Sistemas de Bombeo: 2 Distritos Hidráulicos: 32 Válvulas Reguladoras: 67 Sectores Homogéneos de Presión: 99 Cobertura servicio domiciliario: 98% Cobertura de micromedición: 100% Continuidad del servicio: 24 h

INDICADOR 2003 2011*

IANC (%) 32,15 22,81

Reposición anual de medidores 8069 12067

Reposición anual de redes (km) 10,6(20,65)2006 5,4

Fallas por rotura (Daños/km*año) 1,25(1,77)2005 0,86

No. de Ordenes atendidas por fraude 0 1404

Puntos remotos (SCADA) 0 35

Sectores homogéneos de presión 20 99

INDICADORES

4 Plantas de Tratamiento 3 Sistemas de Bombeo

1 Sede Administrativa Sistema SCADA, Otros.

amb

TOTAL 32,7 GWh

Potencia Instalada 15,72 MW Potencia Func.: 8,6 MW

Aproximadamente 9 % del Consumo de Bucaramanga

Dependencia Consumo 2011

[kWh/mes]

Bombeo Bosconia 2’547.632

Plantas de

Tratamiento 67.469

Otros 106.329

TOTAL [mes] 2’721.430

CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA [2011]

CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA [2011]

Series1; ILUMINACIÓN;

3,090%

Series1; FUERZA MOTRIZ; 94,432%

Series1; ACONDICIONAMIE

NTO TÉRMICO; 2,193% Series1; OTROS;

0,285%

7,6 MW Motores - Bombas

0,25 MW de Iluminación

0,023 MW otras aplicaciones

0,17 MW de sistemas de AA

Sistemas de Control

Equipos Eficientes Tecnologías

Productivas

Reingeniería de Procesos

Mantenimiento

Operación y Producción

Indicadores Eficiencia Energética

Gestión de Compra de

Energía

Gestión

Cambios Tecnológicos

URE

Uso Racional de Energía en el amb S.A.

UNE 216301 – IEEE: A Management System for Energy

Preliminares: Sistema de Gestión Energética

Mantenimiento

Medir

Diagnosticar

Modelar

Acciones preventivas y correctivas

1. Caracterización, Monitoreo y Diagnóstico

del sistema de distribución de la Estación de Bombeo Bosconia.

2. MDL: Minicentral Hidroeléctrica La Flora [1 MVA].

3. Automatización sistemas de iluminación Sede Administrativa.

4. Campañas de ahorro y cambio de sistemas de iluminación.

PLAN DE EFICIENCIA ENERGÉTICA

PLAN DE EFICIENCIA ENERGÉTICA

1. Caracterización, Monitoreo y Diagnóstico del sistema de distribución de la Estación de Bombeo Bosconia.

TIBB - SULZER

4 Bombas Horizontales de 700 l/s

Altura dinámica 397 m

4 Motores Asíncronos, rotor Jaula de Ardilla, 5000 HP, 1790 rpm, 4160 V, 597 A.

Paneles de control y servicios auxiliares.

Sistema lógica programable.

Consumo: 30,60 kWh/año

Costo: $ 6.566’682.708/año

Bombeo: 22’700.000 m3 /año

Subestación Eléctrica 115/4,16 kV

Potencia Instalada: 24 MVA

ESTACIÓN DE BOMBEO BOSCONIA

ESTACIÓN DE BOMBEO BOSCONIA

Estación de Bombeo Bosconia

8500

21002100

850078507850

26002600

Ba

rra

je tu

bu

lar

de

alu

min

io

Ø 6

3/5

5 m

m

Johanjaro

To

da

s la

s d

ista

nci

as

se e

ncu

en

tra

n e

n m

ilím

etr

os

¿Costo Factura vs URE?

DISMINUCIÓN [ $/kWh ]

Banco de Capacitores

Comercializ.

Nivel de Tensión

Se puede lograr bajar el costo en la facturación, pero no significa una mejora en la eficiencia energética.

Sólo se puede realizar una

vez, y esto no lo hace sostenible, ni necesariamente eficiente. A veces inseguro.

Cambio Comercializador [2008]

Si el contrato de energía estuviese sujeto a la Bolsa de Energía, el amb habría cancelado un excedente de $ 75’436.980 respecto con el contrato a precio Fijo vigente.

Cambio Comercializador [2008]

¿Instalación Banco de Condensadores?

No pago de Reactiva $ 150 M

MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES

DE POTENCIA

URE: Estación de Bombeo Bosconia

Calidad Potencia S/E

Modelado Equipos

Eléctricos

Análisis de Eficiencia

Revisión de los SPT

Estudio de sistema de Iluminación

Caracterización Energética

PARÁMETRO EQUIPO NORMA VALOR

NORMA

VALOR

MEDIDO

RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

Motores

ANSI-IEEE 43-2000 > 100 MΩ 353,5 MΩ

(mínimo)

HVF (FACTOR ARMÓNICO DE

TENSIÓN) NEMA MG1-1993/IEC 60034-26 ≤ 3 %

2,008 %

(máximo)

THD (DISTORSIÓN ARMÓNICA

TOTAL) CREG 024 de 2005 ≤ 5 %

1,981 7 %

(máxima)

DESBALANCE DE TENSIÓN IEC 60034-17/NEMA MG1-1993 < 2 % 1,3%

(máximo)

DESBALANCE DE CORRIENTE Adaptación IEC 60034-17/NEMA

MG1-1993 < 5 %

3,2%

(máximo)

DISTORSIÓN ARMÓNICA DE

CORRIENTE

Std IEEE 519-1992 (armónicos 5 y

7) < 4 %

2,213 3%

(máxima)

Std IEEE 519-1992 (armónicos 11 y

13) < 2 %

0,2310 %

(máxima)

DESVIACIÓN ESTACIONARIA DE

TENSIÓN

Transformadores

CREG 024 de 2005 < 10 % 6,190 6 %

(máxima)

THD CREG 024 de 2005 < 2,5 % 1,645 9 %

(máxima)

RELACIÓN Vab2/Vab1 CREG 024 de 2005 < 3 % 0,844 8 %

(máxima)

DESBALANCE DE CORRIENTE Banco de

condensadores

Adaptación IEC 60034-17/NEMA

MG1-1993 < 5 %

1,105 0 %

(máximo)

THD CREG 024 de 2005 ≤ 5 % 1,178 6 %

(máxima)

2

0

1

2

3

4

0 1 3 4 5 6 7 -4

-3

-2

-1

t

iq(t

)

CALIDAD DE LA POTENCIA: Medición

APPLUS NORCONTROL – ANDESCO Toma de decisiones. Aplazar Inversión

Modelamiento de Equipos

Transformadores de Potencia

Autotransformadores

Motores de 5000 HP

Bancos de Condensadores

Conductores. Acometidas de Alta y Baja Tensión

IEEE 112-2004: “Standard Test Procedure for Polyphase Induction Motors”

Modelamiento de Equipos

Tubería de Impulsión

Válvula de guarda

Cheque 7A

Válvula de control automático 9A

Tablero Local de

comando de la válvula

Juanta de dilatación 18-2A

Tablero local de control

Motor 2A

Válvula de entrada

de agua 108-A

Manómetro

Central Lubricación

Manómetro de

Impulsión PI-24

Reducción 18-IA

Termómetro TE-40

Grifos Ventilación

Captor Vibraciones

1A Bomba

Válvula de entrada

de agua 109-ABrida 16-3A

Yee 16-4A

Manómetro de Aspiración PI-23

Válvula de Aspiración 5A

Rueda de Maniobra

Boquerel

Pasamuro

Johanjaro

Modelamiento de Equipos

Error porcentual en potencia activa

Operaciones Modelos

Tres motores Dos motores Promedio

Operación Morrorico -3,9587 0,0430 -2,1224

Operación 75% Morrorico -0,7280 3,4084 1,1701

Operación 50% Morrorico -2,3736 1,6941 -0,5070

Operación 25% Morrorico -3,9297 0,0732 -2,0928

Operación Estadio 0,0802 4,2502 1,9937

ERRORES QUE EN NINGÚN CASO

SUPERAN EL 4,3 %

Análisis de Eficiencia

ANÁLISIS DE EFICIENCIA [Julio 2008]

Eficiencia [%]; UNIDAD 1;

73,466%

Eficiencia [%]; UNIDAD 2;

73,480%

Eficiencia [%]; UNIDAD 3;

69,293%

Eficiencia [%]; UNIDAD 4;

66,227%

1,342

Consumo Motor [kWh/m3];

UNIDAD 2; 1,331

Consumo Motor [kWh/m3];

UNIDAD 3; 1,3946

Consumo Motor [kWh/m3];

UNIDAD 4; 1,342 Eficiencia [%]

Consumo Motor[kWh/m3]

ACCIONES REALIZADAS

Diagnóstico predictivos, termografía, vibraciones y ultrasonido en las unidades 3 y 4. Cambio de acometidas eléctricas.

Evaluación y medición del sistema de Puesta a Tierra. Mantenimiento sobre los transformadores de potencia. Mantenimiento sobre los motores de las unidades 1 y 3. Programación de mantenimiento sobre Unidad 4. Cambio de acometida de media tensión sobre la Unidad N° 3. Reposición de material aislante en interruptores de media

tensión. Revisión del sistema de iluminación (12 kW instalados)

ANÁLISIS DE EFICIENCIA [ Abril 2011]

Eficiencia [%]; UNIDAD 1;

78,3%

Eficiencia [%]; UNIDAD 2;

79,1%

Eficiencia [%]; UNIDAD 3; 0,0%

Eficiencia [%]; UNIDAD 4;

76,4%

Consumo [kWh/m3]; UNIDAD

1; 1,2730

Consumo [kWh/m3]; UNIDAD

2; 1,2607

Consumo [kWh/m3]; UNIDAD

3; 0

Consumo [kWh/m3]; UNIDAD

4; 1,2930

Eficiencia [%]

Consumo[kWh/m3]

RESULTADOS OBTENIDOS C

on

su

mo

de

En

erg

ía [

kW

h/m

3]

2008: 1,3986 kWh/ m3

2009: 1,3471 kWh/ m3

2010: 1,3217 kWh/ m3

2011: 1,2822 kWh/ m3

CONCLUSIONES: Bombeo Bosconia

Con una inversión mínima, el modelo matemático mostró que era necesario realizar un cambio sobre el papel de los transformadores lo cual aumenta la vida útil de las máquinas y el amb dejo de cancelar aproximadamente $ 52 Millones anuales por pago de energía reactiva.

Aunque no es URE, el cambio de comercializador le trajo

ventajas al amb ya que dejo de pagar aproximadamente $ 75 millones de pesos al año [2008].

Se obtuvieron las funciones de energía para los diferentes

puntos de OPERACIÓN de cada una de las unidades de bombeo.

En promedio se dejó de consumir mensualmente (2008 vs

2011) 220.199 kWh mensuales (Aproximadamente el ahorro corresponde a un mes de bombeo).

La conceptualización técnica obtenida con la caracterización del bombeo Bosconia es útil para el desarrollo e implementación de un sistema de gestión energética (Energy Management System).

Los planes de mantenimiento obedecen no sólo a la

disponibilidad del servicio, sino también contemplan criterios de optimización energética y productiva.

Es muy importante tener en cuenta que el primer paso para

resolver un problema es hacer un buen diagnóstico del mismo. Resulta fundamental para el establecimiento de indicadores

energéticos una buena instrumentación y software que permitan detectar y cuantificar el problema detectado e implementar una solución correcta.

CONCLUSIONES: Bombeo Bosconia

PLAN DE EFICIENCIA ENERGÉTICA

2. Minicentral Hidroeléctrica La Flora [950 kVA]

Aprovechamiento Hidroeléctrico de la conducción del río Tona

Disponibilidad Recurso Hídrico 700 < Q < 1400 [ l/s ]

Cabeza de agua disponible: 70 m

Proximidad con la carga: 1.5 km (Bajo costo de transmisión)

Disponibilidad predios del proyecto

Calidad del agua: Libre de arenas y excelentes características fisicoquímicas

MINI CENTRAL

HIDROELÉCTRICA (670 kW, 818 kVA)

Suministrar energía Eléctrica a la Planta La Flora, Planta Envasadora, Planta Morrorico, Parque del Agua y Sede Administrativa.(60 % Generada)

Respaldo en el suministro por parte de la ESSA S.A. ESP.

Excedente: exportada y negociada bajo las condiciones del mercado de energía.

MINICENTRAL HIDROELÉCTRICA LA FLORA

DESCRIPCIÓN UNIDAD

CAUDAL l/s/ft3/s 670 23.66 670 23.66

ALTURA m/feet 70.34 230.77 70.34 230.77

ALTURA NETA m/feet 65.56 215.09 65.56 215.09

PARAMETRO m 1553 632 2334 950

VELOCIDAD ESPECIFICA (Ns) m. RPM 192 43 288 65

EFICIENCIA TOTAL DEL SALTO n 0.85 0.85

POTENCIA CV/HP 498 491 498 491

POTENCIA KW 366 366

VELOCIDAD DE GIRO RUEDA RPM 1,604 1,602 2,410 2,408

PARES DE POLOS CALCULADOS # 2.2 1.5

PARES DE POLOS AJUSTADOS N° 3.0 2.0

VELOCIDAD DE LA RUEDA RPM 1,200 1,800

VELOCIDAD ESPECIFICA AJUSTADA Ns 144 32 215 48

RESULTADOS

DIMENSIONES DE LA TURBINA TIPO FRANCIS

MINICENTRAL HIDROELÉCTRICA LA FLORA Aspectos Técnicos

POTENCIA CALCULADA UNIDAD CANTIDAD

POTENCIA ESTIMADA POR UNIDAD kW 380

POTENCIA ESTIMADA POR DOS UNIDADES kW 760

POTENCIA APARENTE KVA 950

Tubería de Carga Casa de Máquinas Generación Eléctrica Transmisión y Distribución

de Energía Eléctrica

MINICENTRAL HIDROELÉCTRICA LA FLORA Características Generales

RÍO

ECOSISTEMA

CAPTACIÓN

CONDUCCIÓN

TANQUE

TUBERÍA DE CARGA

CASA DE MÁQUINAS

CANAL DE DESCARGA

SUBESTACIÓN

LINEA DE TRANSMISIÓN

G Generador Eléctrico

670 kVA

Transformador Tridevanado 800 kVA

Línea Transmisión 34,5 kV

34,5 kV 13,2 kV

Acometida actual 34,5 kV (ESSA S.A.)

Acometida actual 13,2 kV (ESSA S.A.)

PLANTA LA FLORA PLANTA ENVASADORA

PARQUE DEL AGUA SEDE ADMINISTRATIVA

PLANTA MORRORICO

MINICENTRAL HIDROELÉCTRICA LA FLORA Diagrama Unifilar Eléctrico

Construcción Linea 34,5 kV Aérea (1,5 km)

Empalme subterráneo Línea

13,2 kV Excedente de Energía No pago por concepto de

transmisión, distribución, comercialización y generación.

•Se tienen los dos componentes principales para crear una generación hidroeléctrica cuales son: Un Caudal

y Una cabeza de agua constante.

•Se tiene un corredor de servidumbre propio de la empresa.

•La conducción actual en los últimos setecientos metros tiene tuberías de acero que ya cumplieron la “vida

útil”.

•La Minicentral Hidroeléctrica La Flora permitirá una confiabilidad mayor tanto para el suministro de agua

como para el suministro de energía así:

–Para el suministro de agua se tendría la actual conducción como de respaldo o by-pass en caso de

alguna falla o mantenimiento de la tubería de carga.

–Para el suministro de energía se tendría el respaldo de la energía de la ESSA, en caso de alguna salida

de operación de la minicentral.

•La ingeniería inicial del proyecto encontró la solución adecuada y económica a cada uno de los

componentes de la minicentral y definió su viabilidad en cada uno de los aspectos técnicos como son:

Topografía, geología, geotecnia, hidráulica electromecánica, transmisión de energía e interconectividad.

Según los estudios de factibilidad de ingeniería, El proyecto de la

Minicentral de Generación La Flora (MCH) es viable.

MINICENTRAL HIDROELÉCTRICA LA FLORA Observaciones

USO RACIONAL DE ENERGÍA

Diagonal 32 N° 30 A -51. Parque del Agua

Ing. Samuel Franz Mutis Caballero. Gerente General

fmutis@amb.com.co Tel 6320220 Ext. 400

Ing. Jairo Fabián Jaimes Rojas. Jefe División Electromecánica.

jjaimes@amb.com.co Tel. 6320220 Ext. 610

Bucaramanga, Colombia