Ahorro de energía en motores

7,888 views
7,625 views

Published on

Los motores eléctricos son los mayores consumidores de energía eléctrica en el sector industrial e importantes consumidores en edificaciones comerciales y de servicios. Aproximadamente entre el 80% del consumo de energía eléctrica en una industria corresponde a equipos electromotrices acoplados a motores eléctricos, tales como: ventiladores, bombas, compresores, bandas transportadoras, etc. De ahí la importancia de identificar y evaluar las oportunidades de ahorro de energía en estos sistemas. En los últimos años la eficiencia energética ha mejorado sustancialmente, de manera que un motor de eficiencia Premium permite lograr ahorro hasta de un 12%. En esta presentación se analizara este tema de gran relevancia para los consumidores de energía eléctrica.

Published in: Technology
0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
7,888
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
283
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Ahorro de energía en motores

  1. 1. Análisis de factibilidad técnica y rentabilidad financiera por la sustitución de motores eléctricos ineficientes por otros d alta eficiencia NEMA Premium t de lt fi i i P i ING. ALFREDO AGUILAR GALVAN Ingeniería Energética Integral, S.A. de C.V. Lucerna No. 62 – 5º Piso, Col. Juárez, México, D.F., CP 06600 Tel. 57 05 21 61, 57 05 17 06, Fax 57 05 16 89
  2. 2. El ahorro de energía g en motores eléctricos es trascendental en los programas p g de Eficiencia Energética. Representan el 80% del consumo Industrial
  3. 3. Energía Eléctrica Entrante Potencia Sale Eficiencia = Potencia Entra Pérdidas Energía Mecánica Saliente
  4. 4. Potencia Sale Eficiencia = Potencia Entra Comparativo de Eficiencia 100 95 90 Eficiencia % 85 80 75 Estándar Alta Eficiencia Premium 70 HP 65 1 3 5 10 15 20 30 50 75 100 150 200
  5. 5. Información de 1000 motores diagnosticados Potencia de Cantidad motor en HP 3 29 5 122 Distribución de Motores por Potencia Nominal 7.5 121 180 10 157 160 157 15 138 20 117 138 140 25 52 122 121 120 117 30 48 Númer de Motores 40 30 100 50 46 ro 60 30 80 75 44 100 31 60 52 48 46 44 125 7 40 30 30 31 150 13 29 200 10 20 13 10 7 250 4 4 5 2 2 1 300 5 0 3 5 7.5 10 15 20 25 30 40 50 60 75 100 125 150 200 250 300 350 400 500 350 1 Potencia del Motor en HP P t i d lM t 400 2 500 2 Total 1009
  6. 6. Determinación d l F t d C D t i ió del Factor de Carga Potencia real entregada Factor de C arg a = Potencia de placa del motor RPMsin cronas − RPMmedidas Factor de c arg a = RPMsin cronas − RPMde placa Potencia medida Factor de C arg a = Potencia placa eficiencia al 100%
  7. 7. Relación Factor de Carga vs. Eficiencia Factor de Carga y Eficiencia en Motores Estándar 100 90 Factor de Potencia % 80 70 5 HP 10 HP 15 HP 60 20 HP 25 HP 50 30 HP 40 HP 50 HP 40 25% 50% 75% 100% Factor de Carga
  8. 8. Factor de Carga de los motores estudiados Número d Motores según Factor de Carga Nú de M t ú F t d C 350 Rango Factor de Carga No. De Motores % sobre el Total menor al 40% 292 28.94% 300 292 del 40% al 50% 126 12.49% del 50% al 55% 69 6.84% del 55% al 60% 63 6.24% 250 del 60% al 65% 58 5.75% del 65% al 70% 49 4.86% del 70% al 75% 71 7.04% 200 del 75% al 80% 80 7.93% del 80% al 85% 44 4.36% del 85% al 90% 41 4.06% 150 del 90% al 95% 32 3.17% 126 del 95% al 100% 30 2.97% En sobre carga > 100% 54 5.35% 100 80 TOTAL 1009 100% 69 71 63 58 49 54 44 41 50 32 30 0 menor al 40% del 40% al 50% del 50% al 55% del 55% al 60% del 60% al 65% del 65% al 70% del 70% al 75% del 75% al 80% del 80% al 85% del 85% al 90% del 90% al 95% del 95% al 100% En sobre carga > a a a a a a a a a a a 100%%
  9. 9. Resumen 41%, 41% con factor de carga menor al 50%; 24% trabaja entre el 50 y 70% 19% entre 70 y 85% de carga ( (rango de mayor eficiencia) g y ) 16% opera con sobrecarga y con riesgo a la avería. avería
  10. 10. Causas más comunes 1. La maquinaria original puede producir diversos tipos de producto, pero se especializa en un grupo. 2. Se prefriere mayor capacidad para asegurar cumplir con las condiciones esperadas de trabajo. 3. Casi nunca se hace una evaluación de la potencia requerida. 4. Se deja la selección de equipos a vendedores que no aplican los criterios de eficiencia energética, it i d fi i i éti 5. Pocas empresas contratan empresas de ingeniería. 6. Cuando se avería un equipo el reemplazo adecuado no esta disponible y se instala un motor de mayor potencia. 7. Las condiciones de producción cambian, pero no se cambian los motores. 8. Se desprecia el costo de operación, no dando importancia al ahorro de energía. energía 9. El personal no determina la carga requerida y selecciona un motor más grande que el necesario. 10. Se consideran futuros incrementos en la producción.
  11. 11. Identificación del potencial de Id ifi ió d l i ld ahorro de energía en la industria. Sector / Región Noroeste Norte Occidente Centro Sureste LyF Promedio Comercios /Servicios. 34.41% 26.79% 47.83% 34.15% 32.43% 38.27% 35.6% Doméstico 66.28% 66 28% 63.37% 63 37% 66.67% 66 67% 60.42% 60 42% 78.57% 78 57% 60.33% 60 33% 65.9% 65 9% Industrias 77.94% 33.82% 69.23% 47.59% 68.75% 44.34% 56.9% Agrícola 4.76% 29.27% 13.04% 0.00% 11.77% 0.00% 9.8% Servi. Municipales 87.50% 33.33% 83.33% 61.54% 69.23% 35.90% 61.8% Encuestas realizadas entre otros a 5000 industrias
  12. 12. Medidas más aplicadas en la industria % de Ranking Tipo de medida Aplicación 1 Redistribución de cargas en transformadores 4.2% 2 Instalación de bancos de capacitores en subestaciones 3.8% 3 Sustituir lámparas fluorescentes por otras lineales (T-8) de mayor eficiencia 3.5% 4 Instalación de apagadores individuales para controlar áreas 3.5% 5 Sustitución de focos incandescentes por lámparas fluorescentes compactas 3.1% 6 Corrigiendo el desbalanceo de fases en equipos finales 3.1% 3 1% 7 Disminución o eliminación de fugas en aire comprimido 2.9% 8 Sustitución de balastros convencionales por balastros ahorradores 2.7% 9 Instalar motores eléctricos de alta eficiencia en bombas 2.6% 10 Instalar motores eléctricos de alta eficiencia en los compresores 2.3% 11 Instalar motores de alta eficiencia en los compresores 2.3% Encuestas realizadas entre otros a 5000 industrias
  13. 13. La sustitución de motores NO es la medida más aplicada en la Industria. Puede suponerse sin equivoco Que el 90% de las industrias no ha realizado un programa formal de sustitución
  14. 14. Usuarios del Sector Eléctrico Mexicano Sector 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2010 Doméstico 18,740,450 24,614,553 25,483,844 21,304,458 22,271,174 23,201,246 24,508,480 Comercial 2,217,731 2 217 731 2,966,136 2 966 136 3,056,275 3 056 275 2,467,467 2 467 467 2,573,144 2 573 144 2,650,614 2 650 614 2,780,000 2 780 000 Servicios 141,598 151,646 157,849 160,745 158,110 163,962 172,360 Agrícola 100,411 104,743 107,024 108,927 111,207 113,584 116,760 Mediana ind. 137,679 164,808 180,480 181,410 196,565 208,568 221,658 Gran Industria 554 640 661 653 683 698 742 Total 21,338,423 28,002,526 28,986,133 24,223,660 25,310,883 26,338,672 27,800,000 Año 2010 estimado con información de CFE
  15. 15. Opciones de Sustitución • Motores de AE de menor tamaño. Cuando el motor estándar esta trabajando con bajo factor de carga. • Aplicación de Motores de AE mismo tamaño. Cuando el motor estándar esta trabajando con un factor de carga entre 60 y 90%. g • Aplicación de Motores de AE de mayor tamaño. Cuando el motor estándar esta trabajando con un j factor de carga mayor al 95%.
  16. 16. Comparativo entre Estándar y AE 95% 40 Hp AE 30 Hp AE 20 Hp AE 90% 30 HP Std 40 Hp Std 85% 20 Hp Std Eficiencia 80% Std: Motor Estándar 75% AE: Motor de Alta Eficiencia Factor de carga 70% 25% 50% 75% 100%
  17. 17. Análisis d C A áli i de Casos Empresa Pequeña con Tarifa 3 Empresa Mediana con Tarifa OM Empresa Grande con Tarifa HM Empresa Muy Grande con Tarifa HS En todos los casos se analizara la sustitución de un motor estándar de potencia típica por otros de Alta Eficiencia y de Eficiencia Premium
  18. 18. Empresa P E Pequeña con Tarifa 3 ñ T if Cambio de un Motor de 3 HP 1 Turno de trabajo diario 2 Turnos de trabajo diario 3 Turnos de trabajo diario Resumen Industria Alta Alta Premium Alta Eficiencia Premium Premium Pequeña 3HP Eficiencia Eficiencia Horas de Operación al mes 176 176 352 352 624 624 Ahorro en Potencia kW 0.25 0.31 0.25 0.31 0.25 0.31 Ahorro en Consumo kWh/mes 44 54 88 109 156 194 Ahorro Económico anual $1,386.48 $1,709.73 $2,133.60 $2,643.63 $3,288.24 $4,086.93 Inversión $3,150 $4,032 $3,150 $4,032 $3,150 $4,032 Tiempo de Retorno 2.27 2.36 1.48 1.53 0.96 0.99 Tasa interna Rrentabilidad TIR% 43% 41% 67% 65% 104% 101% Precio del kW = $213.12 Precio del kWh = $1 415 $1.415
  19. 19. Empresa M di E Mediana con Tarifa OM T if Cambio de un Motor de 10 HP 1 Turno de trabajo diario 2 Turnos de trabajo diario 3 Turnos de trabajo diario Resumen Industria Mediana 10 Alta Alta Premium Alta Eficiencia Premium Premium HP Eficiencia Eficiencia Horas de Operación al mes 352 352 520 520 720 720 Ahorro en Potencia kW 0.49 0.58 0.49 0.58 0.49 0.58 Ahorro en Consumo kWh/mes 173 205 255 302 353 418 Ahorro Económico anual $3,262.02 $3,864.28 $4,398.54 $5,208.70 $5,756.82 $6,816.46 Inversión $8,750 $11,200 $8,750 $11,200 $8,750 $11,200 Tiempo de Retorno 2.68 2.9 1.99 2.15 1.52 1.64 Tasa interna de Rrentabilidad TIR% 35% 32% 49% 45% 65% 60% Precio del kW = $146.98 Precio del kWh = $1 155 $1.155
  20. 20. Empresa G E Grande con Tarifa HM d T if Cambio de un Motor de 50 HP 2 Turnos de trabajo diario 3 Turnos de trabajo diario Resumen Industria Grande 50 Alta Premium Alta Eficiencia Premium HP Eficiencia Horas de Operación al mes 520 520 720 720 Ahorro en Potencia kW 1.8 2.27 1.8 2.27 Ahorro en Consumo kWh/mes 936 1180 1296 1634 Ahorro Económico anual $16,434.58 $20,720.28 $21,424.18 $27,012.72 Inversión I ió $31,250 $31 250 $38,750 $38 750 $31,250 $31 250 $38,750 $38 750 Tiempo de Retorno 1.9 1.87 1.46 1.43 Tasa interna de Rrentabilidad TIR% 52% 53% 68% 69% Precio del kW = $160.26 Precio de kWh Punta = $1.7765 Precio del kWh Intermedio = $1 0147 $1.0147 Precio del kWh Base = $0.8482
  21. 21. Empresa M G E Muy Grande con Tarifa HS d T if Cambio de un Motor de 100 HP 2 Turnos de trabajo diario 3 Turnos de trabajo diario Resumen Industria Gran Alta Premium Alta Eficiencia Premium Industria 100 HP Eficiencia Horas de Operación al mes 520 520 720 720 Ahorro en Potencia kW 3.04 3.62 3.04 3.62 Ahorro en Consumo kWh/mes 1581 1883 2189 2607 Ahorro Económico anual $24,752.13 $24 752 13 $29,479.35 $29 479 35 $32,777.73 $32 777 73 $39,036.15 $39 036 15 Inversión $60,625 $71,625 $60,625 $71,625 Tiempo de Retorno 2.45 2.43 1.85 1.83 Tasa interna de Rrentabilidad TIR% 39% 40% 53% 54% Precio del kW = $106.44 Precio de kWh Punta = $ 2.0083 Precio del kWh Intermedio = $0 9470 $0.9470 Precio del kWh Base = $0.8051
  22. 22. Resultados R lt d En todos los casos el tiempo de retorno es menor a 3 años Sobretodo para empresas medianas y pequeñas Las tasas de rentabilidad fluctúan entre 32% y 105% Es mas rentable para empresas pequeñas Para las grandes ind strias la TIR industrias se ubica entre 39 y 70% También es muy rentable
  23. 23. Resultados R lt d En México Tasas Pasivas menores al 6% Tasas Activas Créditos Hipotecarios < 18% Créditos Productivos < 25% Tarjetas de Crédito < 66% FIDE < 10% Las de la sustitución de motores fluctúan entre 32% y 105%
  24. 24. Tasas Activas según la Cámara de Diputados Es muy buen negocio ahorrar energía y g g Las de la sustitución de motores entre 32% y 105%
  25. 25. El Negocio mejora sustancialmente si g j se utiliza un financiamiento del FIDE La empresa decidió sustituir 20 motores de eficiencia estándar
  26. 26. Resumen del Proyecto Resumen de ahorros por sustitución de Motores Ahorro Demanda kW 65 Ahorro Consumo kWh/año 402,000 Ahorro Económico Anual $454,700 Inversión $1,330,000 $1 330 000 Tiempo de Recuperación años 2.93 Tasa Interna de Rentabilidad 32%
  27. 27. Beneficios de la sustitución Ahorro de energía y menor contaminación al ambiente. Renovación de motores antiguos con 20 años más. Modernización Tecnológica g Confiabilidad y Productividad, Menores gastos de Mantenimiento El tiempo de recuperación menor a 3 años es muy bueno tomando en consideración que la vida útil de motores será de 20 años. La tasa de rentabilidad del 32%, vs 7% los mejores de esquemas inversión
  28. 28. Oportunidad de Financiamiento de parte de FIDE • El FIDE puede financiar este proyecto, con una tasa de interés fija, muy baja j , y j del orden del 10%. • El préstamo por el total de la inversión requerida será recuperado en 12 pagos trimestrales.
  29. 29. Flujo de Efectivo Financiamiento FIDE Financiamiento Flujo de Trimestre Pago Ahorro FIDE Efectivo 0 $1,330,000 $0 0 $0 1 $0 $129,658 $113,675 -$15,983 Es un negocio 2 3 $0 $0 $129,658 $129,658 $113,675 $113,675 -$15,983 -$15,983 redondo para la 4 5 $ $0 $0 $ $129,658 , $129,658 $ $113,675 , $113,675 -$15,983 $ , -$15,983 industria que ha 6 7 $0 $0 $129,658 $129,658 $113,675 $113,675 -$15,983 -$15,983 decido ahorrar 8 9 $0 $0 $129,658 , $129,658 $113,675 $113,675 , -$15,983 -$15,983 , energía, 10 $0 $129,658 $113,675 -$15,983 11 $0 $129,658 $113,675 -$15,983 12 $0 $129,658 $113,675 -$15,983 En lugar 13 $0 $0 $454,700 $454,700 14 $0 $0 $454,700 $454,700 $1,330,000 paga p g 15 $0 $0 $454,700 $454,700 16 $0 $0 $454,700 $454,700 en realidad 12 17 $0 $0 $454,700 $454,700 18 $0 $0 $454,700 $454,700 pagos de casi 19 $0 $0 $454,700 $454,700 20 $0 $0 $454,700 $454,700 16,000. 16 000
  30. 30. Los Resultados se notan con claridad Sustitución de 48 motores por otros de Eficiencia Premium t d Efi i i P i En el Estado de Durango No de Motores 48 sustituidos Ahorros obtenidos Demanda kW 121 Consumo kWh/año 456,475 Económico $/año E ó i $/ ñ $637,294.32 $637 294 32 Inversión $1,872,020.00 Período de Recuperación 2.9 Años
  31. 31. Ejemplo de Resultados Feche terminación
  32. 32. Conclusiones La diferencia entre los motores eléctricos de eficiencia estándar y los de alta eficiencia o Premium es significativa entre un 4 y 10%. En l E el parque i d t i l d motores eléctricos en el sector i d t i l industrial de t lé t i l t industrial predominan los de potencia entre 5 y 20 HP. La gran mayoría de motores eléctricos están sobredimensionados. Según las estadísticas disponibles menos del 10% del sector industrial aplica la sustitución de motores eléctricos como medida para reducir sus consumos energéticos. Existe un panorama amplio para impulsar la sustitución de motores estándar por motores de alta eficiencia. Los proyectos de sustitución de motores eléctricos son importantes, son económicamente rentables, generando periodos de recuperación menores a 3 años y tasas de rentabilidad mayores al 30%. El FIDE proporciona el financiamiento necesario para que las empresas realicen este tipo de proyectos de sustitución de motores eléctricos
  33. 33. Gracias alfredo.aguilar@usa.net lf d il @ t

×