AHORRO DE ENERGA ELCTRICA EN MOTORES Y COMPRESORES

AHORRO DE ENERGA ELCTRICA EN MOTORES Y COMPRESORES

Ahorro de Energa enMotores

Qu es un motorelctrico?Un motor elctrico es un dispositivo que convierte la energa elctrica en energa mecnicaWen = Energa de entrada en forma elctricaWsal = Energa de salida en forma mecnicaWper = Energa perdida durante el proceso en forma de calor

Eficiencia de un motorLa eficiencia es la capacidad que tiene el motor de convertir la potencia elctrica (entrada) en potencia mecnica til (salida).

Prdidas en un motorPrdidas fijas: No dependen de la carga Prdidas magnticas o prdidas en el hierro Prdidas por friccin y ventilacin Prdidas variables: dependen de la carga Prdidas en los devanados o perdidas elctricas Prdidas indeterminadas

Variacin de eficienciade un motor Variacin de tensin:Reduccin de eficiencia, incrementa la corriente de arranque, debido a que las corrientes magnetizantes se incrementan exponencialmenteMayor consumo de energa para compensar la potencia solicitada por el par,, sobrecalentamiento, afecta el aislamiento del motor y reduce la vida til del motorDesbalanceo de fases: provoca un flujo magntico de secuencia negativa que ocasiona una corriente desbalanceada, de valor mayor que en condiciones normales. Las corrientes negativas crean torques que se oponen al par normal del motor, provocando vibracionesMotores sobredimensionados: Los motores elctricos tienen una curva de comportamiento de eficiencia de acuerdo al factor de carga al que estn operandoCon un motor reembobinado hay una disminucin de la eficiencia del motor:Taller adecuado: la eficiencia disminuye de 1 a 2%Taller de mala calidad: la eficiencia puede disminuir hasta un 6%Es comn considerar un 3% de disminucin de eficiencia por reembobinadoConsecuencias de un FP bajo Un FP bajo comparado con otro alto, origina, para una mismapotencia, una mayor demanda de corriente, lo que implica la necesidad de utilizarcablesde mayor seccin

Seleccin de un motor

Es conveniente contar con especificaciones del motor y con la siguiente informacin antes de seleccionar un motor: Potencia del motor, eficiencia, tensin de operacin, etc. Temperatura de operacin y clase de aislamiento. Carga inicial y nmero de arranques esperados.Torque de arranque. Tipo de carcasa. Ambiente de trabajo. Proteccin trmica. Tipo de montaje.

Recomendaciones Seleccionar el punto real de carga; debe ser aplicado entre un 75% y un 100%. Seleccionar el motor adecuado al ciclo de trabajo. Seleccionar el armazn del motor de acuerdo al ambiente. Seleccionar correctamente la velocidad del motor.Seleccionar adecuadamente el sistema de enfriamiento. Utilizar motores de induccin trifsicos en lugar de monofsicos. Utilizar motores sncronos en lugar de motores de induccin.

Medidas operacionales1. Efectuar correctamente la instalacin elctrica y el montaje de los motores y su carga.2. Realizar en forma correcta la conexin a tierra.3. Evitar instalar motores en lugares reducidos.

4. Corregirla variacin de tensin en los alimentadores. POR NORMA: +/- 5%, pero se recomienda que sea menor a un +/- 1%.5. Balancear la tensin de alimentacin de motores trifsicos, que est no sea mayor al 3%.

6. Compensar el factor de potencia.7. Evitar en medida de lo posible el arranque y la operacin simultanea de los motores.8. Utilizar arrancadores a tensin reducida.

9. Cambiar arrancadores convencionales por electrnicos.10. Sustituir poleas, engranes o bandas para reducir la velocidad por variadores de frecuencia electrnicos.

11.Utilizar variadores de velocidad , cuando la carga sea variable.12.Acoplar directamente el motor a la carga siempre que el accionamiento lo permita.13. Instalar acoplamientos flexibles.

14.Instalar equipos de control de temperatura.15.Mantener en buen estado y calibrados las protecciones de sobrecalentamiento y sobrecarga.

16.Revisar peridicamente las conexiones elctricas del motor.17.Mantener en buenas condiciones los sistema de ventilacin y enfriamiento.

18.Verificar frecuentemente la alineacin de la carga.19.Reparar o cambiar ejes del motor y de la transmisin daados.20.Mantener en optimas condiciones los cojinetes del motor.

21. Realizar peridicamente lecturas de los parmetros elctricos.22. Efectuar rutinariamente la limpieza del motor.

Recomendaciones Seleccionar el punto real de carga; debe ser aplicado entre un 75% y un 100%. Seleccionar el motor adecuado al ciclo de trabajo. Seleccionar el armazn del motor de acuerdo al ambiente. Seleccionar correctamente la velocidad del motor.AHORRO EN EL ENCENDIDO DE MOTORESEl ahorro de energa comienza desde la seleccin apropiada de los motores.

Los mayores ahorros de energa elctrica obtienen cuando el motor y su carga operan a su mxima eficiencia.

Administracin de la demandaLas tarifas elctricas para la industria), hacen un cargo por demanda mxima (kW).

La demanda es registrada simultneamente durante un lapso de 15 minutos.Elegir correctamente la potencia del motor.

Seleccionar el motor de acuerdo con su ciclo de trabajo. Recomendaciones

3. Seleccionar correctamente la velocidad del motor.

4. Sustituir los motores antiguos o de uso intenso. 5. Efectuar correctamente la instalacin elctrica y el montaje de los motores y su carga.

6. Realizar en forma correcta la conexin a tierra de los motores. 7. Evitar concentrar motores en locales reducidos o en lugares que puedan dificultar su ventilacin.

8. Corregir la cada de tensin en los alimentadores. Las normas permiten una cada mxima del 3% pero es recomendable que no rebase el 1%.9. Compensar la energa reactiva demandada por los motores de corriente alterna ms importantes o con mayor nmero de horas de funcionamiento.

10. Evitar hasta donde sea posible el arranque y la operacin simultnea de motores.11. Utilizar arrancadores a tensin reducida, en aquellos motores que realicen un nmero elevado de arranques.

12. Utilizar arrancadores estrella-tringulo o de devanado partido.13. Sustituir en los motores de rotor devanado, los reguladores con resistencias para el control de la velocidad, por reguladores electrnicos ms eficientes.

14. Instalar arrancadores electrnicos en lugar de los restatos convencionales para el arranque de los motores de corriente directa. 15. Sustituir motores con engranes, poleas, bandas u otro tipo de transmisin.

16. Evaluar la posibilidad de conectar la ventilacin solamente durante las bajas Velocidades.

MAS RECOMENDACIONES 17. Acoplar directamente el motor a la carga siempre que el accionamiento lo permita.

18. Instalar equipos de control de la temperatura del aceite de lubricacin de cojinetes.19. Mantener en ptimas condiciones los sistemas de ventilacin y enfriamiento de los Motores.

20. Verificar peridicamente la alineacin del motor con la carga impulsada.21. Reparar o cambiar los ejes del motor y de la transmisin, si se han doblado por sobrecarga o por mal uso.

22. Mantener en buen estado los medios de transmisin entre el motor y la carga, talescomo: poleas, engranes, bandas y cadenas. 23. Realizar la inspeccin peridica del motor, incluyendo lecturas de corriente, potencia (kW), velocidad (rpm), resistencia de aislamiento, etc.

24. Efectuar rutinariamente la limpieza del motor.25. Mantener actualizados los manuales de operacin de los motores,

26. Colocar carteles con instrucciones concretas para los operarios.Ahorro de energa en el uso de aire comprimidoQue es el aire comprimido?Se refiera a una tecnologa o aplicacin tcnica que hace uso de aire que ha sido sometido a presin por medio de un compresor. El uso del aire comprimido tiene la ventaja sobre la hidrulica de ser ms rpido, pero menos preciso en el posicionamiento de los mecanismos y no permite fuerzas grandes.

CompresoresMquina de fluido que est construida para aumentar la presin y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores. Su principio de funcionamiento se basa en la primera y segunda ley de la termodinmica.

Compresores alternativosVentajasDesventajasMayor eficiencia adiabtica y coste de potencia.Menos sensible a cambios de la composicin del gas. Aplicable en industrias alimenticias, farmacuticas , qumicas y hospitales. Rendimiento energtico 6.2 5 kW/m3 min.

Alto coste inicial y mantenimiento.Tamao y peso elevado.Motores de baja velocidad y alto mantenimiento.Usan lubricantes, que al carbonizarse se adhiere creando sobrecalentamiento, lo que reduce la eficiencia en 15%.

Compresores rotativosVentajasDesventajasEl gas no hace contacto con las partes rotatorias metlicas.Se utilizan mucho como bombas de vaco.Poseen la capacidad de ser de velocidad variable.Utilizado en la industria de la madera, por su limpieza y capacidad. Rendimiento energtico 7.1 5.6 kW/m3 min.Consumo de potencia superior al de compresores alternativos.Perdida de capacidad y quizs serios daos por sobrecalentamiento.

Compresores centrfugosVentajasDesventajasMenor costo inicial y de mantenimiento.Menor tamao y de alta velocidad. Industria petroqumica y la minera. Rendimiento energtico 6.25 5.1 kW/m3 min.

Rango operativo limitado.Limite inferior de caudal.Alto costo de la potencia del motor.Sensible a cambios en la composicin y densidad del fluido. Eficiencia de la compresinMedida de las prdidas que resultan de la divergencia entre el ciclo real y el ciclo terico de compresin. Perdidas:Rozamiento interno a causa de no ser el fluido un gas perfecto y a causa tambin de las turbulencias. Retraso en la apertura de las vlvulas de admisin y escape.Efecto de las paredes del cilindro.Compresin politrpica.

Eficiencia Isentrpica

Cuando son insignificantes los cambios de energa potencial y cintica del gas mientras ste es comprimido, el trabajo de entrada para un compresor adiabtico es igual al cambio de entalpa, por lo que para este caso la ecuacin de rendimiento adquiere la forma:

Los compresores mejor diseados tienen eficiencias isentrpicas de 80 a 90%. FiltrosExtrae del aire comprimido todas las impurezas y el agua condensada. El filtro tiene por misin:Detener las partculas slidas.Eliminar el agua condensada en el aire.

Secadores

Tuberas de distribucin

Cuanto podemos ahorrar?

Recomendaciones para ahorrosUtilizar compresores de tornillo de velocidad variable. Arreglar fugas. Utilice buenas abrazaderas en todas sus mangueras. Buscar que la toma de aire de compresores sea de un lugar fro, de esta forma, eliminaremos en lo posible la generacin de vapor de agua.Limpiar regularmente los filtros de aire. Cancelar ramales sin uso.Utilizar en los compresores, aceite sinttico de bajas prdidas Instalar secadores por refrigeracin. Cambiar a tuberas ms grandes las que tienen mayor flujo. No debe existir una cada de presin superior al 5% entre el compresor y el punto de utilizacin ms lejano. Usar vlvulas de corte cuando parte de una fbrica no utiliza aire durante un periodo largo.Normas

NOM-ENER-016-1997

NMX-J-433-ANCE-2005

La NMX-J-075/1-1994-ANCE

La NMX-J-075/2-1994-ANCE

MotoresNOM-ENER-016-1997NMX-J-433-ANCE-2005La NMX-J-075/1-1994-ANCELa NMX-J-075/2-1994-ANCE

De la energa elctrica que se genera enMxico, alrededor del 70% la consumen en sufuncionamiento los motores elctricos,distribuidos en la industria, el comercio, losservicios y el hogar

CompresoresISO 1217:1996ISO/7919ISO/10816

Ahorro de energaPiensa en ahorrar energa, piense en SMC

INTRODUCCIONCmo una medida para contrarrestar el calentamiento global de la tierra, surgi en la conferencia de Cambios Climatolgicos celebrada en Kyoto Japn el concepto ahorro de energa, el cual tiene como objetivo reducir un 6% las emisiones de CO2 producidas entre 1990 y el 2010, para esto es obligatorio que todas las compaas que tengan una demanda alta en energa debern de predecir de cuanto sern sus ahorro de esta durante este periodo de tiempo. Ahorro de Energa

Que es el ahorro de energa?El consumo de energa elctrica generado por el trabajo de un compresor de air es de alrededor de un 20 % del consumo total (Figura 1).Ahora bien en la figura 2 se muestra el porcentaje de consumo de air en un sistema neumtico, es necesario entender y comprender estos consumos para controlar y reducir el gasto de cada uno.Ahorro de Energa

Lo anterior nos dice que el ahorro de energa comienza con la medicin de esta y la obtencin de resultados.Averiguar donde, cuanto cuesta y con que propsito la energa esta siendo usada. Despus investigar cuanto podemos ahorrar como resultado de las mejoras.Una efectiva implementacin de mejoras de ahorro de energa puede ser llevando a cabo un reconocimiento y control del estado actual del consumo de energa y la obtencin de los valores en costo.Ahorro de EnergaRazn de las mejorasMedicinAhorro de energaMejorasMedicinReconocer elpotencial delas mejorasReconocer elconsumoactualVerificar elconsumo de energa despusde las mejoras

Se debe de reconocer el estado actual del sistemaPara promover el ahorro de energa en un sistema neumtico es necesario hacer un anlisis de cmo se encuentra el actual sistema de consumo de air y con esto implementar las mejoras necesarias para el ahorro de energa (costo beneficio) en nuestra rea de trabajo.Ahorro de Energa

Que es la medicin de ahorro de energa?Capacidad de operacin del compresorDespus de la mejora

Consumo pico (A)Consumo (B)Consumo (C) +Operacin continua del compresorAntes de la mejoraAhorro de Energa

Consumo tipo A: Consumo por la operacin de los equipo de trabajo. Consumo de cilindros. Sistemas de sopleteo de aire. Consumo por ejectores de vaco.Consumo tipo B: Consumo por equipo de lnea. Consumo por purgas de aire. Sistemas de sopleteo de aire para prevenir que material extrao se adhiera al producto o proceso. Sopleteo o barrido dentro de casetas de pintura. Consumo tipo C: Por fugas de air. Cortinas de aire etc.Ahorro de Energa

Medicin de flujoAntes de la mejora:El consumo de air es desconocido y no se tiene claro cuanto se esta gastando en energa, por fugas, por lo cual el objetivo de esta mejora es conocer esos valores.Despus de la mejora:Con el uso efectivo de los instrumentos de medicin. Ahora se conocen los valores reales de consumo de aire.Ahorro de EnergaPropuesta (1) Mantenimiento lnea principal

Mantener la presin de lneaAntes de la mejora:Las perdidas de presin en filtros son causadas por saturacin de los elementos filtrantes y atascamiento de estos elementos, por lo tanto esto provoca un mayor trabajo del compresor.Despus de la mejora:Un mantenimiento regular y la implementacin de medidores de presin y equipo de monitoree de las condiciones del elemento filtrante en cada unidad de mantenimiento y filtro de lnea, ayuda a realizar una inspeccin constante de las condiciones del equipo de lnea principal y FRLs.Ahorro de EnergaPropuesta (1) Mantenimiento lnea principal

Ahorro de EnergaPropuesta (1) Mantenimiento lnea principal

Reduccin de las fugas de aire y desfogue del aire por purgas de condensados cuando el sistema no esta en operacin.Antes de la mejora:Durante el compresor esta en operacin e inclusive cuando el equipo no esta en operacin, hay consumo de aire debido a fugas de aire.Ahorro de EnergaPropuesta (2) equipo sin operar

Despus de la mejora:El air de alimentacin es cortado cuando el sistema no esta en operacin.Ahorro de EnergaPropuesta (2) Equipo sin operar

Antes de la mejora:Sistema de soplado sin boquillas para aire.Ahorro de EnergaPropuesta (3) Reduccin de consumo de aire en sistemas de soplado de aire

Despus de la mejora:Sistema de soplado con boquillas incorporadas.Ahorro de EnergaPropuesta (3) Reduccin de consumo de air en sistemas de soplado aire

Antes de la mejora:En este caso como son pistolas de aire no se considera como un ahorro de energa en la mayora de las empresas y por lo tanto la presin es tomada de la lnea principal.Ahorro de EnergaPropuesta (4) Reduccin de consumo de aire en herramientas neumticas.

Despus de la mejora:Fittings y manguera de mayor rea han sido incorporadas, tambin un regulador de presin para el control de la presin. Ahorro de EnergaPropuesta (4) Reduccin de consumo de aire en herramientas neumticas.

Eliminar las fugas de aire desde los elementos de la tuberaAntes de la mejora:Del 20 al 50% del consumo de air es causado por fugas de aire.Ahorro de EnergaPropuesta (5) Fugas de aire

Ahorro de EnergaEjemplos de fugas de aire

Ahorro de EnergaCmo se eliminan las fugas de aire

Ahorro de EnergaResultados de la mejora

Antes de la mejora:Un sensor neumtico es utilizado para confirmar presencia de una pieza despus de ser maquinada. A pesar de que el sensor a detectado la pieza este continua desfogndose a la atmsfera.Ahorro de EnergaPropuesta (6) Reduccin de consumo de aire por medio de un elementos mecnicos.

Despus de la mejora:Se ha incorporado al sistema una vlvula de rodillo y una electrovlvula las cuales solo suministraran aire al sistema cuando haya presencia de material.Ahorro de EnergaPropuesta (6) Reduccin de consumo de aire por medio de un elementos mecnicos.

Antes de la mejora:En las casetas de pintura es necesario mantener en operacin los agitadores de pintura todo el tiempo, esto es con el objetivo de evitar que la pintura se coagule y se generen grumos. El aire es suministrado de la misma manera si el sistema esta en operacin o no esta en operacin.Ahorro de EnergaPropuesta (7) Reduccin de consumo de aire en casetas de pintura.

Despus de la mejora:El circuito neumtico para los agitadores ha sido modificado para que una mnima cantidad de aire sea suministrando al sistema cuando este no este en operacin.Ahorro de EnergaPropuesta (7) Reduccin de consumo de aire en casetas de pintura.

Antes de la mejora:Un cilindro neumtico de dimetro grande es utilizado para levantar y bajar una pieza con un peso considerable. Adems utiliza unas guas externas lo cual incrementa sus dimensiones.Ahorro de EnergaPropuesta (8) Reduccin de consumo de aire por medio de actuadores.

Despus de la mejora:Es incorporado al sistema un cilindro antigiro y doble fuerza de avance.Ahorro de EnergaPropuesta (8) Reduccin de consumo de aire por medio de actuadores.

Reduccin del consumo de aire por el uso de generadores de vaco.Antes de la mejora:Para la manipulacin de piezas por medio de vaco, es necesario un flujo de succin grande, lo cul exige el uso de toberas grandes y como consecuencia de esto existe un consumo considerable de aire.Ahorro de EnergaPropuesta (9) Generadores de vaco

Despus de la mejora:Con el uso de un generador de tres etapas se reduce el consumo de aire inclusive con el mismo caudal de succin y presin de vaco.Ahorro de EnergaPropuesta (9) Generadores de vaco

Antes de la mejora:En un sistema de enfriamiento para pistolas de soldadura, el agua de enfriamiento esta constantemente siendo recirculado, incluso cuando el sistema no esta en operacin.Ahorro de EnergaPropuesta (10) Reduccin de consumo de energa elctrica en un sistema de enfriamiento

Despus de la mejora:Es incorporada una vlvula de paso la cual cierra el suministro de agua a la pistola.Ahorro de EnergaPropuesta (10) Reduccin de consumo de energa elctrica en un sistema de enfriamiento para soldadura.

Antes de la mejora:Un sistema hidrulico es utilizado para sujetar una pieza cuando esta siendo maquinada.Ahorro de EnergaPropuesta (11) Clampeo Hidrulico

Despus de la mejora:El sistema hidrulico de clampeo es sustituido por un sistema hidroneumtico y el sistema de avanc hidrulico es sustituido por un motor elctrico.Ahorro de EnergaPropuesta (11) Clampeo Hidrulico

El consumo de energa se reduce por medio del uso de vlvulas solenoides que utilizan bajo consumo de energa. Tambin el uso de sello metlico aumenta el tiempo de vida de la vlvula.Ahorro de EnergaPropuesta (12) Bajo consumo de energa/Tiempo de vida largo

Gracias