ante proyecto christian chica
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PAGINA DE TITULO
TEMA:
“ANÁLISIS DE SISTEMAS DE CONTROL DE CONSUMO ELÉCTRICO
Y SU INCIDENCIA EN LA ECONOMÍA DEL ASERRADERO “SAN
JORGE” DE LA CUIDAD DE AMBATO”
TECNOLOGADO EN AUTOMATIZACION Y CONTROL INDUSTRIAL
AUTOR:
Sr. CHRISTIAN DAVID CHICA ORTIZ
TUTOR:
Ing. FERMANDO CARRILLO
AMBATO – ECUADOR
2014.
CAPITULO I
EL PROBLEMA DEL TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
1.1 TEMA
ANÁLISIS DE SISTEMAS DE CONTROL DE CONSUMO ELÉCTRICO
Y SU INCIDENCIA EN LA ECONOMÍA DEL ASERRADERO “SAN
JORGE” DE LA CUIDAD DE AMBATO
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.2.1. Contextualización
En los últimos años el consumo de energía eléctrica se ha elevado a un
ritmo superior al crecimiento económico en el mundo , ya que suple las
necesidades del aparato productivo, porque está relacionado con mayores
niveles de vida, sobre todo si se tiene en cuenta, en energía se gasta una
importante cantidad de dinero.
Debido a este ritmo de crecimiento se deben tomar acciones que impidan
que aumente el índice Físico del consumo energético, es fácil percibir que
algo se está derrochando cuando se observa una llave que derrama agua,
combustible, petróleo, etc., pero cuesta percibir que está sucediendo igual
cuando se deja encendida una lámpara, se tiene la radio, el televisor y el
calentador de agua funcionando mientras se está planchando o leyendo el
periódico.
En el Ecuador, existen muchas empresas, edificios y hogares en los cuales
se gasta una gran cantidad de energía eléctrica, dentro de las acciones y
programas más importantes del gobierno para combatir el desperdicio de
energía eléctrica es la sustitución de seis millones de focos incandescentes
por luminarias fluorescentes compactas de luz cálida o fría, a nivel nacional,
según registro social.
1.2.2 Análisis Crítico
INEFICIENTE SISTEMA ELECTRICO Y DE CONTROL DE CONSUMO DE
ENERGIA EN EL ASERRADERO SAN JORGE
PERDIDA ECONOMICA AL NO CONTAR CON
LAS CONEXIONES
PERDIDA ECONOMICA POR DAÑOS EN LOS
EQUIPOS DE LA EMPRESA
MAYOR CONSUMO DE ENERGIA
INCREMENTO DE MAQUINARIA
INEFICIENTE SISTEMA ELECTRICO
INEFICIENTE SISTEMA DE COMUNICACIÓN
ELECGRICA
CARENCIA DE CONTROL DEL
ELECTRICO
PERDIDA ECONOMICA POR MAYOR
CONSUMO DE ENERGIA
PERDIDA ECONOMICA POR POSILESLECIONES
EN LOS OPERARIOS POR DESPERFECTOS EN
LA MAQUINARIA
Un incremento de la demanda de productos ha obligado a una expansión en el
aserradero por lo cual se ha visto en la necesidad de aumentar las máquinas para
poder cumplir con la demanda de nuestros clientes pero hemos encontrado un
problema que es la falta de conexiones eléctricas en las áreas de producción.
El ineficiente sistema eléctrico actual con el cual hemos tenido una serie de fallas
eléctricas provocando un retraso al momento de la entrega de nuestros productos
ya que vuestras maquinas ha sufrido desperfectos como daños en los motores
trifásicos con los que opera el aserradero y las sierras de cortes que se instalan
para proporcionar los cortes adecuados.
La carencia de un control eléctrico en el aserradero nos está ocasionando un
incremento considerable en las planillas consumo eléctrico lo que nos ocasiona
daños en las máquinas y un incremento en el costo de los productos de nuestra
producción.
Un ineficiente sistema de comunicación eléctrica ha ocasionado lesiones en lo
operarios ya que tienen que manipularlas para poner a funcionar las maquinas lo
cual pone en riesgo la vida de ellos y daños en las maquinas del aserradero.
1.2.3 Prognosis
Si no se realiza la instalación de un dispositivo nos permita ahora energía
y optimizar el funcionamiento de las maquinas seguiremos teniendo un
consumo de energía extremadamente alto y a su vez el posible daño de las
maquinas ya existentes y posibles lesiones a los operarios teniendo
consecuencias fatales sobre dichos operarios.
1.2.4 Formulación del problema
1.2.5 Preguntas directrices
¿Qué sistemas de control de consumo eléctrico existen en el
mercado ecuatoriano. ?
¿Cómo la reducción del consumo de energía eléctrica influye en la
economía del aserradero “san Jorge”?
¿Cómo la instalación de un sistema de control de consumo de
energía mejorara la producción en el aserradero?
1.2.6 Delimitación
Campo: automatización y control industrial
Área: control de procesos
Aspecto: los dispositivos nos permiten tener un flujo de energía
eléctrica ya q rectifican las ondas sinusoidales de dándonos así un
mejor rendimiento de las maquinas con un bajo consumo de energía
Dándonos una mejor ganancia para el aserradero y tener más
producción.
1.2.6.1 Delimitación temporal
Inicio de la investigación 2014/11/4
Finalización de la investigación 2014/12/31
1.2.6.2 Delimitación espacial
La investigación se realizara en la provincia del Tungurahua en el
cantón Ambato específicamente en el barrio “la universal” sector del
estadio de tierra.
1.3 JUSTIFICACIÓN
Debido a un alto pago de las planillas de consumo eléctrico y constante
desperfectos en las maquinas del aserradero se ha visto en la
necesidad de buscar una solución tanto como para reducir el consumo
eléctrico y prolongar la vida útil de los equipos teniendo como
consecuencia una mejor ganancia, una mayor seguridad en los equipos,
sin pérdidas de tiempo por arreglos de los equipos, y posibles lesiones
en los operarios por dicho desperfectos.
1.4 OBJETIVOS
1.4.1 General
Analizar los sistemas de control de consumo de energía y su
incidencia en la economía del aserradero “san Jorge”
1.4.2 Específicos
Verificar cuales son los principales sistemas de ahorro de energía
que se venden en el país.
Evaluar los sistemas de control de consumo de energía para
determinar el ahorro que tendrá la empresa.
Analizar los resultados del análisis para determinar un sistema
eficiente para mejorar la producción del aserradero teniendo un bajo
consumo eléctrico.
CAPITULO II
2.1 Antecedentes investigativos
Después de haber buscado en las bibliotecas de las universidades e institutos
superiores que ofertan la carrera de tecnología en automatización y control
industrial, una vez realizadas las investigaciones pertinentes acerca del tema de
investigación, no se ha encontrado trabajo relacionados con la instalación de
sistemas de control de consumo de energía, por lo tanto se usara información
extraída del internet
2.2 Fundamentación filosófica
En el ecuador las industrias vienen con una evolución y crecimiento, por lo cual la
competencia entre industrias de las mismas características mejorando sus costos
de producción, mejorando los niveles de seguridad para sus empleados con
capacitaciones e instalaciones eléctricas adecuadas acompañadas de una
maquinaria de punta para tener una mejor ganancia en la venta de sus productos.
En la presente investigación estamos enfocándonos en el ahorro de energía y el
aumento en la productibilidad en el aserradero “san Jorge” al instalar un sistema
en el cual nos podrá reducir los costos en las planillas eléctricas y el incremento
que tendrá en la producción al corregir la corriente eléctrica que ingresa a nuestras
máquinas para producir listones de madera y otros artículos de dicho material con
el incremento de la demanda de nuestros clientes el aserradero con las mejoras
que se van a implementar se planea cumplir con dicha demanda de producción.
2.3 Fundamentación legal
LEY DE REGIMEN DEL SECTOR ELECTRICO
La investigación se sustentará en una estructura legal contemplada en la Constitución de
la República del Ecuador, Ley de Régimen del Sector Eléctrico.
A continuación se enlistan los artículos de la Constitución de la República del Ecuador, en
los cuales se fundamentó este proyecto:
Art. 15. Determina que el Estado promoverá, en el sector público y privado, el uso de
tecnologías ambientalmente limpias y de energías alternativas no contaminantes y de bajo
impacto. La soberanía energética no se alcanzará en detrimento de la soberanía
alimentaria, ni afectará el derecho al agua.
Art. 413. Manifiesta que el Estado promoverá la eficiencia energética, el desarrollo y uso
de prácticas y tecnologías ambientalmente limpias y sanas, así como de energías
renovables, diversificadas, de bajo impacto y que no pongan en riesgo la soberanía
alimentaria, el equilibrio ecológico de los ecosistemas ni el derecho al agua.
Según el acuerdo ministerial Nº 131, publicado en Registro Oficial Nº 284 de septiembre
22 del 2010 Ministra del Medio Ambiente se acuerda a expedir las políticas generales para
promover las buenas prácticas ambientales en entidades del sector público.
Art. 4.Las instituciones sujetas al presente acuerdo ministerial, tendrá que notificar hasta
el 31 de enero de cada año al Ministerio del Ambiente, sus indicadores de gestión de
buenas prácticas ambientales que serán: consumo de agua, consumo de energía,
kilogramos de papel consumidos, kilogramos de papel reciclado y manejo de residuos y
desechos calculados por persona.
Art. 6. Las instituciones sujetas a este acuerdo ministerial
deberán obligatoriamente realizar una capacitación permanente a sus funcionarios y
funcionarias, de tal manera que tengan el conocimiento adecuado para implementar las
actividades de buenas prácticas ambientales de su institución.
ENERGIA
ELECTRICIDAD
GENERACION DE LA ENERGIA ELECTRICA
AHORRO DE ENERGIA ELECTRICA
2.4 Categorías fundamentales
Variable independiente Variable dependiente
INGENIERIA INDUSTRIAL
CONTROL INDUSTRIAL
AUTOMATIZACION
MICRO PROCESADORES
2.4.1 (Variable independiente)
CIRCUITOS INTEGRADOS
DISCO DURO
MEMORIAS
CHIPS
MICRO PROCESADORES
INSTRUMENTACION
APLICACIONES
RECOLECCION DE DATOS
COMUNICACION
AUTOMATIZACION
SISTEMAS LAZO ABIERTO
AUTOMATAS ANALOGICOS Y
DIGITALES
SISTEMAS LAZO CERRADO
AUTOMATAS CABLEADOS Y
PROGRAMABLES
CONTROL INDUSTRIAL
ANALISIS
CONTROL
OPTIMIZACION
INGENIERIA INDUSTRIAL
MICRO PROCESADOR
(LEONARDO ALEGSA, 2009) Microchip más importante en una
computadora, es considerado el cerebro de una computadora. Está
constituido por millones de transistores integrados. Es un conjunto de
circuitos sumamente complejos, integrados por componentes electrónicos
microscópicos encapsulados en un pequeño Chip. Este dispositivo se
ubica en un zócalo especial en la placa madre y dispone de un sistema de
enfriamiento (generalmente un ventilador). Se encarga de la coordinación
y dirección de todas las operaciones que se llevan a cabo entre los
diversos dispositivos de la computadora; tales como la memoria RAM, las
unidades de disco duro, la ejecución de instrucciones de los programas, el
control hacia los puertos de comunicación, las operaciones matemáticas,
etc. Lógicamente funciona como la unidad central de procesos (CPU), que
está constituida por registros, la unidad de control y la unidad aritmético-
lógica. En el microprocesador se procesan todas las acciones de la
computadora. Su "velocidad" es medida por la cantidad de operaciones por
segundo que puede realizar: la frecuencia de reloj. La frecuencia de reloj
se mide en MHz (megahertz) o gigahertz (GHz).. También dispone de una
memoria caché (medida en kilobytes), y un ancho de bus (medido en bits).
El primer microprocesador comercial fue el Intel 4004, presentado el 15 de
noviembre de 1971. Actualmente las velocidad de procesamiento son
miles de veces más grandes que los primeros microprocesadores.
También comienzan a integrarse múltiples procesadores para ampliar la
capacidad de procesamiento. Se estima que para 2010 vendrán integrados
hasta 80 núcleos en un microprocesador, son llamados procesadores
multi-core. Los principales fabricantes de microprocesadores son AMD e
Intel. Se le puede denominar indistintamente entre procesador y
microprocesador, actualmente se está llegando al límite de la
miniaturización de los componentes internos y se tiene la visión de que
tendrán que desarrollar nuevos procesadores basados en la computación
cuántica (uso de Kbits en lugar de los bits de la computación clásica).
LA AUTMATIZACION
(BARBOSA, 2013) La palabra automatización viene del griego “auto”
guiado por sí mismo y su concepto lleva implícita la supresión total o
parcial de la intervención humana en la ejecución de un sinfín de tareas
industriales, administrativas, domesticas, etc. A nivel industrial la
automatización actualmente se considera como un recurso
tecnológicamente útil en cualquier sistema de producción pues su alcance
va más allá de la simple mecanización de los procesos, constituyéndose
particularmente como un factor de aumento de la productividad y mejora
de la calidad.
La automatización en una disciplina de la ingeniería que abarca la
instrumentación industrial, los sistemas de control y supervisión, redes de
comunicación industrial (los sistemas de transmisión y recolección de
datos) y las aplicaciones de software en tiempo real para supervisar y
controlar las operaciones de plantas o procesos industriales.
La automatización (la automática) se define como la ciencia y técnica de
la automatización, que agrupa el conjunto de las disciplinas teóricas y
tecnológicas que intervienen en la concepción, construcción y el empleo
de sistemas automáticos.
Se debe distinguir entre la automatización teórica y la automatización
aplicada.
La automatización teórica es el conjunto de los métodos matemáticos de
análisis y de síntesis de los sistemas automáticos y sus elementos.
La automatización aplicada trata más específicamente de los problemas
prácticos de la automatización que concierne a la teoría y a la tecnología
de los sensores, accionadores y controladores (microprocesadores,
computadores, autómatas programables)
Se puede definir la automatización como el uso de técnicas y equipos para
gobernar un proceso industrial con el fin reducir la necesidad de la
intervención humana en un proceso. Entones se puede decir que la
automatización reduce de gran manera la necesidad mental y sensorial
del operador. De esta forma presenta grandes ventajas en cuanto a
producción más eficiente y disminución de riesgos al operador.
En conclusión podemos decir que un automatismo o sistema automático
es un dispositivo que libera al hombre de las labores físicas y/o mentales
en el control de un maquina o proceso.
CONTROL INDUSTRIAL
(VILLA, 2010)Se puede definir control como “la manipulación indirecta de las
magnitudes de un sistema llamado planta a través de otro sistema llamado
sistema de control”.
ELEMENTOS DEL SISTEMA DE CONTROL
Sistemas de Lazo Abierto
• No existe realimentación de comportamiento de la planta
• El conjunto sistema de control + accionamientos convierte y amplifica las
señales de consigna en las acciones de control.
Sistemas de Lazo Cerrado (Sistema automático de control)
Se realimentan determinadas variables de la planta.
Uso de sensores e interfaces (acondicionadores de señal).
El autómata programable cumple las funciones del sistema de control y en
forma total o parcial la interface con el proceso.
Señales de consigna + realimentadas = entradas del controlador
Señales de control = salidas del controlador
En forma general el sistema de control consta de:
Unidad de control
Accionamientos o actuadores
Sensores
Interfaces o acondicionadores de señal
Automatismos Analógicos y Digitales
Según la naturaleza de las señales que intervienen:
Sistemas analógicos: Señales de tipo continuo, con un margen de variación
determinado, que representan magnitudes físicas del proceso (temp.,
presión, velocidad, etc) mediante una tensión o corriente proporcional a su
valor (4 a 20 mA, O a 10 Volt, etc)
Sistemas digitales: Señales lógicas o binarias
Un bit: automatismos lógicos (contactos, etc).
Palabras: automatismos digitales (contadores, temporizadores, etc).
Sistemas híbridos: se procesan ambos tipos de señales
Como los autómatas programables son digitales para el uso de señales
analógicas se utilizan conversores A/D y D/A.
Automatismos Cableados y Programables
Automatismos cableados: Realizan una función de control fija que
depende de los componentes que lo integran y su forma de interconexión.
Se utilizan tecnologías:
Neumática
Hidráulica
Eléctrica
Electrónica
Automatismos programables : se módica la función de control sin alterar
su configuración física solo el programa
Se utilizan:
plcs
computadoras
sistemas basados en microprocesadores “a medida”
Los plcs son programados por en usuario (programa interprete – programa
usuario) El Autómata programable
AUTÓMATA PROGRAMABLE
Juega el papel de UNIDAD DE CONTROL.
Incluye total o parcialmente las interfaces con las señales de la planta
(Niveles de tensión e intensidad Industriales, transductores y Periféricos
electrónicos)
Programable por el usuario
Entradas: señales de consigna y de realimentación
Salidas: señales de control
Hardware estándar y modular ( Módulos interconectarles, configurar sistema
a la medida de las necesidades).
INGENIERIA INDUSTRIAL.
(Villajulca, 2012) La Ingeniería Industrial se ocupa del diseño, mejora e
instalación de sistemas integrados de personas, materiales, información,
equipo y energía. Se basa en el conocimiento especializado y habilidades en
las ciencias matemáticas, físicas y sociales junto con los principios y métodos
de análisis de ingeniería y diseño, para especificar, predecir y evaluar los
resultados que se obtengan de tales sistemas.
PROCESO INDUSTRIAL.
Se entiende por proceso a todo desarrollo sistemático que conlleva una serie
de pasos ordenados, los cuales se encuentran estrechamente relacionados
entre sí y cuyo propósito es llegar a un resultado preciso, de forma general el
desarrollo de un proceso conlleva una evolución en el estado del elemento
sobre el que se está aplicando dicho tratamiento hasta que este desarrollo
llega a su fin. En este sentido, la industria se encarga de definir y ejecutar el
conjunto de operaciones materiales diseñadas para la obtención,
transformación o transporte de uno o varios productos naturales.
De manera que el propósito de un proceso industrial está basado en el
aprovechamiento eficaz de los recursos naturales de forma tal que éstos se
conviertan en materiales, herramientas y sustancias capaces de satisfacer
más fácilmente las necesidades de los seres humanos y por consecuencia
mejorar su calidad de vida.
El desarrollo de los procesos industriales es análogamente una seriación
continua que avanza a la par del crecimiento de las sociedades y sus
intereses y es, a la vez, uno de los factores que impulsan este crecimiento.
Desde los inicios de la humanidad se ha hecho patente la importancia de
cubrir diversas necesidades y es por esta razón que el ingenio de aquellos
primeros seres humanos comenzó a desenvolverse y a crear diferentes
maneras de satisfacer esos deseos con los recursos que tenían al alcance.
De allí en adelante se fueron agregando pequeños elementos a cada proceso
a lo largo del tiempo, afinando sus viejas características y creando nuevas y
mejores maneras de hacer las cosas, modificando los procedimientos según
las intenciones, los recursos y las distintas maneras de pensar a través de las
distintas épocas.
INSTRUMENTACION.
En principio, todos los procesos industriales fueron controlados manualmente
por el operador (hoy aún existe este tipo de control en muchas fábricas); la
labor de este operador consistía en observar lo que está sucediendo (tal es
el caso de un descenso en la temperatura) y hacía algunos ajustes (como
abrir la válvula de vapor), basado en instrucciones de manejo y en la propia
habilidad y conocimiento del proceso por parte del operador.
Este lazo - proceso a sensor, a operador, a válvula, a proceso - se mantiene
como un concepto básico en el control de procesos.
En el control manual, sin embargo, sólo las reacciones de un operador
experimentado marcan las diferencias entre un control relativamente bueno y
otro errático; más aún, esta persona estará siempre limitada por el número
de variables que pueda manejar.
Por otro lado, la recolección de datos requiere de esfuerzos mayores para un
operador, que ya está dedicando tiempo importante en la atención de los
procesos observados y que por lo tanto se encuentra muy ocupado como
para escribir números y datos, que evidentemente son necesarios para un
mejor control sobre el proceso. Todo esto se puede conjugar en tener datos
que pueden ser imprecisos, incompletos y difíciles de manejar.
El control automático a diferencia del manual, se basa en dispositivos y
equipos que conforman un conjunto capaz de tomar decisiones sobre los
cambios o ajustes necesarios en un proceso para conseguir los mismos
objetivos que en el control manual pero con muchas ventajas adicionales.
Adicionalmente a esto, existen una serie de elementos que pueden integrarse
a este conjunto para lograr cumplir con varias funciones, algo que como se
ha comentado, sería imposible de ser logrado por un operador con la
precisión y eficiencia deseadas.
El desarrollo de los dispositivos de control operados neumáticamente marcó
un mayor avance en el control de procesos. Aquí las variables pueden ser
convertidas en señales neumáticas y transmitidas a controladores remotos.
Utilizando algunos mecanismos complejos, un controlador neumático
realizaba simples cálculos basados en una señal de referencia (set point) y la
variable del proceso y ajusfar adecuadamente el elemento final de control. La
ventaja estaba en que el operador podía controlar una serie de procesos
desde una sala de control y realizar los cambios necesarios en forma sencilla.
Sin embargo, las limitaciones radicaban en la lentitud de la respuesta del
sistema de control de cambios rápidos y frecuentes y a su inadecuada
aplicación en situaciones en que los instrumentos estén demasiado alejados
(pérdidas).
Alrededor de los 60, los dispositivos electrónicos aparecieron como
alternativa de reemplazo a los controladores neumáticos. Los controladores
electrónicos para un lazo cerrado, son rápidos, precisos y fáciles de integrar
en pequeños lazos interactivos; sin embargo, la mejora en cuanto a operac ión
con respecto a los neumáticos era relativamente pequeña y además la
recopilación de datos, aún no muy fácil de manejar.
Algún tiempo después de la aparición de los sistemas de control electrónicos
analógicos, el desarrollo de los microprocesadores permitió el surgimiento de
los transmisores y controladores digitales, así como de los controladores
lógicos programables (PLC), además, de sistemas especializados como por
ejemplo, las máquinas de control numérico computarizado (CNC)
El empleo de las computadoras digitales no se hizo esperar; de su aplicación,
aparecen los sistemas de control digital directo (DDC), hasta los sistemas de
supervisión y control actuales, con los cuales se logra manejar un gran
número de procesos y variables, recopilar datos en gran cantidad, analizar y
optimizar diversas unidades y plantas e incluso, realizar otras actividades,
como planificación de mantenimiento, control de calidad, inventario, etc
Independientemente de la tecnología, la evolución de las técnicas de control
han tenido como uno de sus objetivos fundamentales, reemplazar la acción
directa del hombre en el manejo de un determinado proceso, por el empleo
de equipos y sistemas automáticos, sin embargo, existe una analogía muy
clara entre estos últimos y el hombre, en los que respecta a la forma de actuar
El tipo de proceso elegido para un determinado producto final dependerá de
sus requerimientos de producción y cantidades. En cualquier caso, para el
control del mismo es necesario tener un conocimiento acerca de la
instrumentación utilizada y en general de los aspectos mecánicos
relacionados al proceso. El control óptimo sin embargo, no olamente está en
función de los dispositivos, equipos y sistemas a emplear, sino
fundamentalmente del conocimiento del proceso que se desee controlar.
INSTRUMENTOS Y EQUIPOS PARA EL CONTROL Y AUTOMATIZACIÓ N
DE PROCESOS
Industrialmente, los instrumentos se utilizan para monitorear y controlar
variables de procesos. Dependiendo del tipo de procesos, como veremos
más adelante, se seleccionan los componentes del mismo. A continuación se
muestra un diagrama en bloques de un sistema de control de lazo cerrado o
realimentado. No es la única forma de controlar un proceso, pero nos va a
servir para identificar las funciones de los principales instrumentos de campo
y panel utilizados para medir y controlar variables industriales.
Aquí el proceso puede ser físico o una reacción química o conversión de
energía. Existen distintos tipos de disturbios que afectan las condiciones del
proceso. Estos disturbios crean la necesidad de monitorear y controlar el
proceso.
SISTEMA DE CONTROL REALIMENTADO
La variable controlada, es el parámetro que se desea controlar hasta el valor
deseado o referencia (set point). El sensor mide el valor de la variable
controlada y el transmisor, cambia este valor en una señal normalizada que
puede ser transmitida. Esta señal es recibida por distintos componentes,
dependiendo de la función de los instrumentos en et sistema tales como
registro, indicación, control y activación de alarmas o enclavamiento.
En el caso del controlador (en este caso un controlador de procesos), esta
señal (variable medida) es comparada con el set point y la diferencia
(desviación) sirve para el elemento fina! de control (comúnmente una válvula)
para ajustar el valor de la variable manipulada. Este ajuste, hace que el valor
de la variable controlada se dirija hacia el de la referencia.
Desde luego, no todos los sistemas de control automático tienen exactamente
este modelo (llamado de realimentación); existen variaciones como por
ejemplo, él control pre alimentado, el de cascada, el de rango partido,
combinaciones sobre éstos, etc. basados en instrumentos de tecnologías
antiguas o modernas; de todas estas tecnologías, vamos a referirnos a
aquellas relacionadas con procesos continuos de regulación automática,
como veremos más adelante.
Veamos ahora algunas consideraciones relacionadas a los componentes del
diagrama anterior, desde los sensores hasta los elementos finales de control,
mencionando también aspectos de otros instrumentos no considerados en
aquel diagrama, pero que también tienen importancia en algunos lazos de
control.
2.4.2 (Variable Dependiente)
DEMANDA ELECTRICA
CENTRALES DE GENERACION
ELECTRICA
MEDIDAS
CONSUMO DE ENERGIA
GENERACION ELECTRICA
FUENTES RENOVABLES DE ENERDIA
TECNICAS DE AHORRO
FUENTES NO RENOVABLES DE ENERGIA
ARRORO DE ENERGIA ELECTRICA
TIPOS DE ENERGIA
FUENTES DE ENERGIA
TRANSFORMACION DE LA
ENRGIA
DEGRADACION DE LA ENERGIA
ENERGIA
CARGA ELECTRICA
GENERACION DE LA ENERGIA
ELECTRICA
CORRIENTE ELECTRICA
ELECTRICIDAD
Energía
La energía proporciona confort personal y movilidad a las personas, y es
esencial para la generación de riqueza industrial, comercial y social. Por otra
parte, la producción y el consumo de energía ejercen notables amenazas sobre
el medio ambiente (se incluyen aquí la producción de calor y electricidad, el
refino de petróleo y su uso final en los hogares, los servicios, la industria y el
transporte). Tales amenazas incluyen la emisión de gases de efecto invernadero
y contaminantes del aire, el uso del suelo, la generación de residuos y las
mareas negras. Son factores que contribuyen al cambio climático, dañan los
ecosistemas naturales y el entorno artificial, y producen efectos adversos sobre
la salud humana.
Existen varias definiciones del término energía las cuales se presentan a
continuación:
“La Energía es un concepto esencial de las ciencias. Desde un punto de vista
material complejo de definir. La más básica de sus definiciones indica que se
tratade la capacidad que poseen los cuerpos para producir Trabajo, es decir la
cantidad de energía que contienen los cuerpos se mide por el trabajo que son
capaces de realizar.”
“En tecnología y economía, energía se refiere a un recurso natural (incluyendo
a su tecnología asociada) para extraerla, transformarla y darle un uso industrial
o económico.
El Trabajo En mecánica clásica, el trabajo que realiza una fuerza sobre un
cuerpo equivale a la energía necesaria para desplazar este cuerpo. El trabajo
es una magnitud física escalar que se representa con la letra W (del inglés Work)
y se expresa en unidades de energía, esto es en julios o joules (J) en el Sistema
Internacional de Unidades. atemáticamente en forma escalar se expresa como:
Donde F es el módulo de la fuerza, d es el desplazamiento y α es el ángulo que
forman entre sí el vector fuerza y el vector desplazamiento. Cuando el vector
fuerza es perpendicular al vector desplazamiento del cuerpo sobre el que se
aplica, dicha fuerza no realiza trabajo alguno. Asimismo, si no hay
desplazamiento, el trabajo también será nulo.
La Potencia
Es la magnitud que caracteriza la rapidez con que la energía se transforma o se
transmite de un sistema a otro.
Cuando se habla de rapidez, inexorablemente, se incluye el tiempo. Mientras
más energía se transforma en la unidad de tiempo, más potencia tiene el
dispositivon transformador.
La potencia identifica las maquinarias, los dispositivos y
equipos electrodomésticos en cuanto a rapidez para transformar la energía.
Por ejemplo un auto LADA y un camión KP-3 tienen potencias notoriamente
distintas. El camión tiene más pistones que el auto, en su motor, y los mismos
son más grandes, lo que hace que por cada unidad de tiempo, mayor cantidad
de combustible explota en e motor del camión. Esto hace que la energía de la
que dispone el camión, para su trabajo, por unidad de tiempo, sea mucho mayor
que la que dispone el auto.
La potencia se mide en vatios, W, en el Sistema Internacional.
Tipos de Energía
La energía puede manifestarse de diferentes maneras: en forma de movimiento
(cinética), de posición (potencial), de calor, de electricidad, de radiaciones
electromagnéticas, etc. Según sea el proceso, la energía se denomina:
Energía Mecánica
Energía Térmica
Energía Eléctrica
Energía Química
Energía Nuclear
Transformaciones de la energía
Es el cambio físico o químico que sufre la materia al emplearse como energía.
Por ejemplo la gasolina energía potencial al quemarse y sufrir su combustión
dentro de un motor nos da energía cinética o de movimiento al hacer que un
auto se desplace y la gasolina no desaparece solo se descompone en CO2,
H2O y calor que después es utilizado por las plantas para su proceso de
fotosíntesis absorbiendo el CO2 y transpirando oxígeno y nosotros absorbemos
el oxígeno transpiramos dióxido de carbono realizando un ciclo de energía
Principio de conservación de la energía
El Principio de conservación de la energía indica que la energía no se crea ni se
destruye; sólo se transforma de unas formas en otras. En estas
transformaciones la energía total permanece constante; es decir, la energía total
es la misma antes y después de cada transformación.
En el caso de la energía mecánica se puede concluir que, en ausencia de
rozamientos y sin intervención de ningún trabajo externo, la suma de las
energías cinética y potencial permanece constante. Este fenómeno se conoce
con el nombre de Principio de conservación de la energía mecánica.
Degradación de la energía
Unas formas de energía pueden transformarse en otras. En estas
transformaciones la energía se degrada, pierde calidad. En toda transformación,
parte de la energía se convierte en calor o energía calorífica. Cualquier tipo de
energía puede transformarse íntegramente en calor; pero, éste no puede
transformarse íntegramente en otro tipo de energía. Se dice, entonces, que el
calor es una forma degradada de energía. Son ejemplos:
La energía eléctrica, al pasar por una resistencia.
La energía química, en la combustión de algunas sustancias.
La energía mecánica, por choque o rozamiento.
Se define, por tanto, el Rendimiento como la relación (en % por ciento) entre la
energía útil obtenida y la energía aportada en una transformación.
Fuentes de energía
Las Fuentes de energía son los recursos existentes en la naturaleza de los que
la humanidad puede obtener energía utilizable en sus actividades.
En la sociedad actual la energía ha adquirido una importancia vital, porque
permite el funcionamiento de todos sus sistemas. Los tipos de energía más
utilizados en Ecuador están relacionados con el uso de los combustibles, la
energía eléctrica, los derivados del petróleo, el gas licuado, como se ve en la
figura 2.18.
Figura 2.18: Fuentes de energía
Fuente: http://mada3210.blogspot.com/2011/01/fuentes-de-energia.html
Fuentes de energía renovables
Las fuentes de energía renovables son aquellas que, tras ser utilizadas, se
pueden regenerar de manera natural o artificial. Algunas de estas fuentes
renovables están sometidas a ciclos que se mantienen de forma más o menos
constante en la naturaleza.
Existen varias fuentes de energía renovables, como son:
• Energía hidráulica.
• Energía Hidroeléctrica.
• Energía eólica.
• Energía solar
• Energía de la biomasa (vegetación)
Fuentes de energía no renovables
Las fuentes de energía no renovables son aquellas que se encuentran de forma
limitada en el planeta.
Existen varias fuentes de energía no renovables, como son:
• Los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural)
• La energía nuclear (fusión nuclear)
Electricidad
La electricidad es la forma de energía originada en la materia por la existencia
de cargas eléctricas y la interacción de las mismas tanto en reposo como en
movimiento.
Es un fenómeno físico, cuyo origen son las cargas eléctricas y cuya energía se
puede manifestarse ya sea en fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos o
físicos.
La electricidad tendrá origen por las cargas eléctricas que estén reposo o en
movimiento y por las interacciones que también se dan entre estas. Existen dos
tipos de cargas eléctricas, unas positivas (portones) y otras negativas
(electrones).
Electrostática y electrodinámica
La electrostática es la rama de la física que estudia los fenómenos resultantes
de la distribución de cargas eléctricas en reposo, esto es, del campo
electrostático.
Carga eléctrica
La carga eléctrica es una propiedad que poseen algunas partículas subatómicas
y que se manifiesta mediante las fuerzas observadas entre ellas. La materia
cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos siendo, a
su vez, generadora de ellos.
Campos eléctrico y magnético
Los campos eléctrico (⃗ )y magnético (⃗ ), son campos vectoriales
caracterizables en cada punto del espacio y cada instante del tiempo por un
módulo, una dirección y un sentido. Una propiedad fundamental de estos
campos es el principio de superposición, según el cual el campo resultante
puede ser calculado como la suma vectorial de los campos creados por cada
una de las cargas eléctricas.
Corriente eléctrica
Se denomina corriente eléctrica al flujo de carga eléctrica a través de un material
sometido a una diferencia de potencial. Históricamente, se definió como un flujo
de cargas positivas y se fijó el sentido convencional de circulación de la corriente
como un flujo de cargas desde el polo positivo al negativo.
Según la ley de Ohm, ver la fig. 2.19 la intensidad de la corriente es igual a la
tensión (o voltaje) dividido por la resistencia que oponen los cuerpos:
Figura 2.19: Ley de ohm
Fuente: http://yazzbonilla.blogspot.com/2012/06/resistencia-electrica-y-ley-de-
ohm.html
Generación de Energía Eléctrica
En general, la generación de energía eléctrica consiste en transformar alguna
clase de energía química, mecánica, térmica o luminosa, entre otras, en energía
eléctrica. Para la generación industrial se recurre a instalaciones denominadas
centrales eléctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Estas
constituyen el primer escalón del sistema de suministro eléctrico.
La demanda de energía eléctrica de una ciudad, región o país tiene una
variación a lo largo del día. Esta variación es función de muchos factores, entre
los que destacan: tipos de industrias existentes en la zona y turnos que realizan
en su producción, climatología extremas de frío o calor, tipo de
electrodomésticos que se utilizan más frecuentemente, tipo de calentador de
agua que haya instalado en los hogares, la estación del año y la hora del día en
que se considera la demanda.
La generación de energía eléctrica debe seguir la curva de demanda y, a medida
que aumenta la potencia demandada, se debe incrementar la potencia
suministrada. Esto conlleva el tener que iniciar la generación con unidades
adicionales, ubicadas en la misma central o en centrales reservadas para estos
períodos.
Centrales termoeléctricas
Una central termoeléctrica o central térmica es una instalación empleada para
la generación de energía eléctrica a partir de calor. Este calor puede obtenerse
tanto de combustibles fósiles (petróleo, gas natural o carbón) como de la fisión
nuclear del uranio u otro combustible nuclear. Las centrales que en el futuro
utilicen la fusión también serán centrales termoeléctricas.
Centrales hidroeléctricas
Una central hidroeléctrica es aquella que se utiliza para la generación de energía
eléctrica mediante el aprovechamiento de la energía potencial del agua
embalsada en una presa situada a más alto nivel que la central.
Centrales eólicas
La energía eólica se obtiene del viento, es decir, de la energía cinética generada
por efecto de las corrientes de aire o de las vibraciones que dicho viento
produce.
Centrales fotovoltaicas
Se denomina energía solar fotovoltaica a la obtención de energía eléctrica a
través de paneles fotovoltaicos, la corriente eléctrica continua que proporcionan
los paneles fotovoltaicos se puede transformar en corriente alterna mediante un
inversor e inyectar en la red eléctrica para autoconsumo.
Ahorro de energía eléctrica
Consumo de energía eléctrica
Cuando, recién levantados, encendemos la luz, o preparamos un jugo de
naranja mientras oímos la radio, o mientras tomamos una buena ducha caliente,
no somos conscientes del lujo que supone el poder hacer tantas cosas sin
ningún esfuerzo.
No nos preocupamos de cómo ha llegado el agua hasta el grifo, o cómo ha sido
calentada hasta esa temperatura tan rica. Los humanos comenzamos a usar la
energía externa para nuestro beneficio cuando aprendimos a dominar el fuego.
Nuestro modo de vida ha cambiado radicalmente gracias a los recursos
energéticos que nos ofrece la naturaleza.
Hoy en día utilizamos de muchas formas distintas esos recursos que nos ofrece
la naturaleza, aunque el uso de unas u otras fuentes de energía varíe de país a
país. Por ejemplo, en muchos países no se usa más que madera o carbón
vegetal para calentar la casa o cocinar. Es más, un tercio de la población
mundial (unos 2.000 millones de personas) no puede acceder a ninguna otra
fuente.
Además, podemos transformar la energía de cualquier origen en electricidad. La
energía eléctrica puede transportarse muy fácilmente de un lugar a otro, y
permite satisfacer muchas necesidades distintas (movimiento mediante
motores, calor
mediante resistencias, por ejemplo) de una manera limpia y cómoda. Al igual
que las demás fuentes de energía, también la electricidad se distribuye
irregularmente por el mundo. Por ejemplo, en nuestro entorno, alrededor del
50% de la energía se consume en forma de electricidad.
Por el contrario, en los países africanos al sur del Sahara sólo el 10% de la
población tiene acceso a la electricidad. Por desgracia, nuestro consumo de
energía actual no hace sino aumentar. Cada uno de nosotros, según pasan los
años, demandamos cada vez más recursos energéticos. Viajamos cada vez
más, o no estamos dispuestos a renunciar al aire acondicionado y otras
comodidades.
De modo que para garantizar nuestro futuro es ineludible limitar el consumo y
utilizar razonablemente los recursos naturales. Desde la gran crisis del petróleo
en los años setenta, los países desarrollados se concienciaron de la importancia
del ahorro energético desde dos puntos de vista: el ahorro económico y el
deterioro medioambiental.
Una de las cosas más importantes es conseguir la concienciación de los
consumidores de que derrochar energía no es sinónimo de calidad de vida. Al
contrario: cuanta más energía se consuma, mayor será
el deterioro medioambiental y con mayor rapidez se agotarán las fuentes
de energía existentes. Por ello, urge adoptar medidas de ahorro energético,
minimizando su consumo, sin que ello signifique una disminución de nuestro
actual estado de bienestar, conseguido tras larga lucha de la humanidad por
aprovechar al máximo los recursos dela Naturaleza.
Las soluciones que se están adoptando en la industria son: uso de máquinas
más eficientes, empleo de nuevas fuentes de energía que contaminen menos,
sistemas de cogeneración que permiten rendimientos próximos al 100%, etc…
Hay que aprender a usar eficientemente la energía. Esto significa no emplearla
en actividades innecesarias y conseguir hacer las tareas con el mínimo
consumo de energía posible. Desarrollar tecnologías y sistemas de vida y
trabajo que ahorren energía es lo más importante para lograr un auténtico
desarrollo, que se pueda llamar sostenible.
Por ejemplo, se puede ahorrar energía en los automóviles, tanto construyendo
motores más eficientes, que empleen menor cantidad de combustible por
kilómetro, como con hábitos de conducción más racionales, como conducir a
menor velocidad o sin aceleraciones bruscas.
Ahorro de energía eléctrica
El ahorro de energía eléctrica es vital para reducir costos en cualquier tipo de
empresa.
En industrias, supermercados, hoteles, edificios y otros tipos de construcciones,
el ahorro de energía eléctrica debe ser un punto a tomar en cuenta para bajar
los costos de producción o manutención debido a la fuerte incidencia de los
mismos en el costo final y expensas.
Existen diversos métodos para lograr un adecuado uso de la energía eléctrica,
no solo favoreciendo la reducción de costos sino también favoreciendo al medio
ambiente.
Dentro de las medidas para bajar el consumo de energía eléctrica de cualquier
recinto, sin afectar el confort ni la operatividad del mismo, se encuentra
lautomatización de la climatización y el control y automatización de la
iluminación.
Utilizando la instalación eléctrica del lugar, se pueden agregar tableros de
automatismo que mediante dispositivos manejen la iluminación y la
climatización de forma inteligente logrando reducir el consumo eléctrico. Luego
de haber estudiado el lugar se pueden establecer horarios, días de la semana o
determinados eventos para el adecuado nivel de las luces y los equipos de aire
acondicionado.
Por ejemplo se pueden programar encendidos y apagados escalonados del aire
acondicionado para el horario de apertura y cierre del lugar. También se pueden
programar los equipos para que se apaguen y enciendan cíclicamente sin
afectar el confort ni la durabilidad del equipo logrando reducir el costo total de la
factura eléctrica.
Dentro del ahorro de energía eléctrica también es importante el control y
automatización de la iluminación. Así se puede trabajar con esquemas de
cerrado, 33%, 66% y encendido total de acuerdo al horario, día de la semana o
rutas de limpieza y mantenimiento.
Mediante fotocélulas crepusculares se puede automatizar la iluminación en
lugares con aporte solar definiendo la cantidad adecuada de luz para cada
sector. Con sensores de presencia se pueden automatizar las luces y equipos
de aire acondicionado.
Muchos estudios indican que mediante la automatización se puede lograr un
ahorro de energía eléctrica entre el 15 y 30% dependiendo de cada lugar en
particular.
Técnicas de Ahorro de Energía Eléctrica
A diario, ya sea en el trabajo como en el hogar, hacemos uso de la energía
eléctrica casi sin darnos cuenta. Encendemos una luz, la cafetera, miramos la
televisión, utilizamos la computadora, etc. Y generalmente lo hacemos sin tener
en cuenta el consumo de electricidad que estos artefactos generan.
Según la página de internet www.comoahorrardinero.com enumera algunos
consejos útiles para que, sin privarse de las comodidades del uso de estos
electrodomésticos, logre disminuir el consumo de electricidad. ¡Esto se verá
reflejado en su factura de energía eléctrica.
Solicite anualmete a la compania de servicios electricos que verifiquen el
mediddor de luz para evitar posibles perdidas de energia en esa fuente. Una
forma de hacer esto personalmente es verificar que el medidor no marque
consumo al desconectar la caja de revision.
Los electrodomesticos consumen energia aun estando en stand- by, por ello es
recomendable desenchufarnos si no van a usar por largo rato. Para ahorrar
electricidad consumida por los artefactos de iluminacion, trate de aprovechar la
luz solar. Por ello es conveniente diseñar la casa con ventanas amplias y colocar
cortinas claras para dejar pasar la luz del dia.
CAPITULO III
3.1 Enfoque.
La investigación tuvo un enfoque Cuantitativo, debido a que se realizó una
Observación previa para establecer el origen del problema, y así se buscó
dar solución al mismo, para beneficiar de esta manera a al aserradero “san
Jorge” a la reducción de costos energéticos y la productibilidad.
3.2 Modalidad básica de la investigación
En la presente investigación se realizara en el lugar de los hechos
aserradero “san Jorge” de la cuidad de Ambato, utilizando el sistema de
recolección de información llamado “check list" en el cual vamos a detallar
los posibles daños que se encuentran en el aserradero y así poder buscar
la solución más efectiva para los problemas encontrados.
3.3 Nivel o tipo de investigación
Exploratorio.
En la presente investigación se da ara dar a conocer los sistemas que nos
permiten controlar el consumo energético aprovechando al máximo las
ondas sinusoidales de le energía eléctrica para así cuidar las maquinaria
de la empresa y ahorrar de una manera significativa
Descriptivo.
Para la presente investigación nos hemos basado en el sistema nos va a
ayudar a mejorar el factor de potencia en relación al red eléctrica que se instala
por defecto, esto se lleva a cabo por medio de un banco de capacitores los cuales
van acumular energía para crear un campo electromagnético en la carga inductiva,
conforme se va incrementando el trabajo de los motores la energía que contienen
los capacitores es utilizado por el motor.
Nos ayuda a optimizar el voltaje y la corriente que necesitan los motores u otros
aparatos eléctricos conectados a la red.
El sistema de ahorro almacena la energía durante los picos altos y lo va
distribuyendo según sea el uso, por lo que se limita lo que vamos a utilizar la
energía reduciendo entre un 15 a 30% del consumo normal.
Correlacionado.
Con la presente explicación se da a conocer todas las ventajas que existen al instalar un sistema de ahorro de energía como son la reducción y
estabilización del uso de energía eléctrica ya q esta tecnología optimiza el voltaje y la corriente según las necesidades en orden de reducir de la
energía de uso (Kwh), almacena la energía durante los desniveles y los aprovecha cuando la situación lo amerite eliminando las perdidas y caídas de energía. Ahorrando así entre un 20 a un 50% del consumo habitual,
ayudando así al aserradero a mejorar su producción e incrementando sus ingresos en forma significativa ya que su uso en el país es totalmente legal
aunque es muy poco conocido el producto en el medio industrial. 3.4 Población y Muestra
3.5 Recolección de investigación
Las Listas de Control, Check Lists u Hojas de Verificación, son formatos
creados para realizar actividades repetitivas, controlar el cumplimiento de
una lista de requisitos o recolectar datos ordenadamente y de forma
sistemática. Se usan para hacer comprobaciones sistemáticas de
actividades o productos asegurándose de que el trabajador o inspector no
se olvida de nada importante.
3.6 Procesamiento y análisis
La información recolectada se organizará, representará y analizará,
presentando los resultados adquiridos mediante las hojas de verificación
que permitirán establecer la realidad del problema planteado y la necesidad
de adquirir el sistema necesario para corregir los errores que se presentan
en el aserradero “san Jorge”.
CAPITULO IV
MARCO ADMINISTRATIVO
4.1 Recursos
HUMANOS
Expertos
Autoridades
Miembros del Área
Docentes
Estudiantes
MATERIALES
Bibliografía, Libros
Equipo Informático
Material de oficina
Medios de almacenamiento
ECONÓMICOS
4.2 Presupuesto
No. Rubros Valor
1 Asesoramiento 300.00
2 Material de escritorio 200.00
3 Útiles de oficina 100.00
4 Internet 80.00
5 Depreciación equipo informático 50.00
6 Copias 50.00
7 Transporte 100.00
8 Sistema de ahorro 1500.00
Suman 2380.00
Imprevistos 5% 119.00
Total 2499.00
4.3 Cronograma
MES NOVIEMBRE NOVIEMBRE NOVIEMBRE NOVIEMBRE
ACTIVIDAD SEMANA 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1
Presentación del Proyecto de Investigación
2 Elaboración Capitulo I El Problema
3 Elaboración Capitulo II Marco teórico
4 Elaboración Capitulo III Metodología
5
Elaboración Capitulo IV Conclusiones y recomendaciones
6 Elaboración Capitulo V Propuesta
4.4 Bibliografía
4.5 Anexos