“Uso generalizado de equipo de alta eficiencia”

1. “Uso generalizado de equipo de alta eficiencia” • Objetivos de Aprendizaje • Concientizarnos de la importancia que el uso de equipo altamente eficiente tiene en el desarrollo sostenible • Aplicar los conocimientos de los cursos de Conversión de Energía a un caso práctico • Desarrollar la habilidad de tomar decisiones ingenieriles en un caso práctico • Realizar esta actividad en trabajo colaborativo para explotar el potencial que tiene la discusión en equipo • Evaluar el ahorro de energía y el ahorro económico que representa la adquisición de equipo eficiente en una industria • Consultar información relevante de empresas gubernamentales para el logro del objetivo

2. Impacto • ECONOMICO • Evaluar el tiempo de retorno de la inversión y los ahorros futuros al adquirir un equipo de alta eficiencia en lugar de un equipo estándar • AMBIENTAL • Estimar el impacto en la contaminación que se tiene al requerir menos energía para proporcionar la misma cantidad de trabajo mecánico. Tratar de cuantificar la reducción de emisiones • SOCIAL • La selección de equipo de alta eficiecnia requiere ingenieros capacitados • El equipo de alta eficiencia es menos ruidoso proporcionando un ambiente de trabajo más confortable • El equipo de alta eficiencia contamina menos lo que nos permite vivir mejor

3. Caso de Estudio • Una planta industrial tiene una demanda de aproximadamente 10 MW • La mayor parte de sus cargas la constituyen motores eléctricos que utiliza en sus procesos de fabricación: • Molinos, cortadoras, troqueladoras, grúas, bandas transportadoras, bombas, compresores, extractores, ventiladores, etc.

4. Diagrama Unifilar Simplificado

5. Datos Nominales • Transformador 1 • 5 MVA, 13.8 KV:480 V, Z = 0.05 + j 0.1 p.u. • Motores a 480 V • 25 motores de inducción de 100 hp, eficiencia estándar (82% a plena carga) • 25 motores de inducción de 50 hp, eficiencia estándar (78% a plena carga) • Transformador 2 • 5 MVA, 13.8 KV:480 V, Z = 0.05 + j 0.1 p.u. • Motores a 480 V • 15 motores de CD de 70 hp, eficiencia estándar (78% a plena carga) • 15 motores sincrónicos de 70 hp, eficiencia estándar (80% a plena carga) • 20 motores de inducción de 100 hp, eficiencia estándar (82% a plena carga) • Línea de alimentación a T2 • Impedancia por fase: Z = 0.8 + j 3 ohms • Suponer que todos los motores tienen pérdidas rotacionales iguales a 8 kW

6. Operación • Motores conectados a T1 • 25 motores de 100 hp operan al 50% de carga • 25 motores de 50 hp operan al 60% de carga • Motores conectados a T2 • 15 motores de CD de 70 hp operan al 40% de carga • 15 motores sincrónicos de 70 hp operan al 40% de carga • 20 motores de 100 hp operan al 55% de carga • Consideraciones acerca de la eficiencia de los 100 motores • Asumir pérdidas rotacionales constantes • Calcular la eficiencia para las condiciones de operación de cada caso • Esto requiere estimar las pérdidas totales a plena carga y a la carga especificada • No todos los motores operan todo el tiempo, estos se alternan de acuerdo al perfil de demanda anexo • Algunos motores operan una fracción del tiempo con carga y otra fracción en vacío por lo que consumen una potencia igual a las pérdidas rotacionales

7. Perfil de demanda para un periodo de 24 hrs

8. Perfil de potencia reactiva para un periodo de 24 hrs

9. Programa de reemplazo de motores • El ingeniero a cargo de la planta decide dimensionar adecuadamente los motores especificándo la potencia nominal igual a la carga máxima • Se seleccionan motores de alta eficiencia • Todos los motores de alta eficiencia tendrán una eficiencia de 90% a plena carga • El FIDE (Fideicomiso para el Ahorro de Energía) apoya a esta empresa para cambiar los motores de eficiencia estándar a motores de alta eficiencia www.fide.org.mx • Consultar la página del FIDE y seleccionar un modelo de financiamiento, incluir en el reporte los detalles de cómo se financiará el proyecto con el apoyo del FIDE y en cuánto tiempo se podrá lograr el retorno de la inversión

10. Cálculo de la energía requerida, costos y ahorros • Utilizar la curva de perfil de demanda para determinar la energía requerida por los motores originales en un año • Asumir un consumo igual al presentado para los 365 días del año • Calcular el costo annual considerando días hábiles, días no hábiles, horario de verano y horario normal • Reemplazar los motores por motores de alta eficiencia y estimar el nuevo perfil de demanda diario • Determinar la energía que requieren los nuevos motores en un año • Estimar el ahorro que se tiene en pérdidas en los transformadores y alimentadores en un año al reemplazar los motores • Determinar los costos de facturación de la planta con los motores originales y con los nuevos y estimar el ahorro económico consecuente • Los costos de facturación se pueden calcular visitando la página de CFE www.cfe.gob.mx