Automatización

La automatización y la eficiencia energética

8 abril, 2011

Siempre se había asociado la automatización a la mejora de los procesos productivos, conseguir una mayor calidad en la producción y una reducción de los costes eran hasta el momento el objetivo principal.

Cada vez se toma una mayor conciencia sobre los temas energéticos y se buscan nuevas alternativas para producir energía sin tener un impacto ambiental. Por otro lado, y tan importante como el anterior, es usar de una manera «óptima» los recursos energéticos disponibles, y esto deberá ser uno de los objetivos del ingeniero en automatización.
 
Existen una serie de técnicas sencillas de implantar procesos, y con amplia experiencia documentada, que se enumeran a continuación:
 
Ahorro en energía eléctrica en la industria
 
Control del Factor de Potencia (cos φ)
 
Es una de las técnicas más conocidas debido a las fuertes penalizaciones que aplican las compañías eléctricas a sus clientes por tener un bajo cos φ. El problema principal está en el consumo aparente de nuestra instalación, ya que existe un consumo de energía que posteriormente es devuelta a la red. Aunque realmente no podemos hablar de un consumo energético extra, sí que se producen pérdidas debido al efecto Joule en los cables eléctricos y el sobredimensionamiento que supone en las subestaciones eléctricas.
 
La solución es relativamente sencilla, basta colocar una “batería de condensadores” que corrija este efecto. Debido a los sobrecostes que las compañías eléctricas imponen, se trata de una instalación de rápida amortización, en ocasiones inferior a un año.
 
Motores de alta eficiencia energética y variadores de frecuencia
 
“Los accionamientos consumen casi el 70% de la energía eléctrica suministrada a una planta industrial. Tan sólo en la Unión Europea, la aplicación de convertidores de frecuencia y motores de alta eficiencia permitiría ahorrar 43 TWh de energía, equivalentes a 3.000 millones de euros o a la energía que hubiesen aportado 19 centrales eléctricas quemando combustibles fósiles.” Ver documento.
 
El gasto producido para un motor eléctrico, en una vida estimada de 12 años, teniendo en cuenta los costes de adquisición, instalación, mantenimiento y energía, puede suponer que hasta el 96.8% de estos costes estén relacionados con el consumo energético, cantidad que puede llegar hasta 99% si la vida del mismo llega hasta 20 años.
 
Las técnicas utilizadas para mejorar la eficiencia de los motores pasa por reducir la resistividad del cableado eléctrico del rotor y estator, para ello, y para seguir manteniendo el tamaño físico de los motores, tenemos que pasar del aluminio al cobre. Por otro lado, mejorar la aerodinámica y la fricción, y las pérdidas ferromagnéticas en el hierro del núcleo son otras técnicas para mejorar el rendimiento.
 
A modo de ejemplo, en la centrales de bombeo de agua en Madrid, Picadas I y II, y Plaza Castilla amortizaron sus instalaciones nuevas en un plazo inferior a 2 años al aumentar el rendimiento de los motores del 92% al 97%.
 
De la misma forma, aunque más difícil de comparar, está el uso de variadores de frecuencia para gestionar los arranques y paros de los motores. El ahorro, puede en algunos casos ser tal que su amortización sea en pocos meses.
 
Ahorro en energía neumática en la industria
 
Quizás uno de los sistemas que más fácilmente se pueden mejorar en las industrias son las instalaciones neuáticas, y de ello tienen buena experiencia en la empresa SMC. Ver presentación y vídeo:
 
 
 
 
 

En estas instalaciones, el periodo de amortización suele hablarse en meses en vez de en años.

Técnicas sencillas como:

  • Reducir la presión de trabajo a la mínima necesaria
  • Sectorizar las máquinas según estas presiones
  • Desconectar el suministro neumático de las máquinas que no estás operando

Pueden suponer un ahorro importante en los costes de la empresa, y existen dispositivos comerciales que ayudan a conseguir estas técnicas.

Ahorro en energía eléctrica en edificios

Por último en edificios, uno de los mayores gastos energéticos está relacionado con la climatización, seguida de la iluminación. Buscar las fugas térmicas y verificar el correcto estado de cerramientos (hoy en día las cámaras térmicas), son de gran utilidad para estas aplicaciones. Sectorización, iluminación basada en tecnología led y detección por movimiento, pueden suponer un ahorro importante.

A modo de ejemplo, el edificio central de Correos en Zaragoza ha conseguido reducir un 20% y llegará hasta el 40% sus costes energéticos con pequeñas aportaciones: https://www.abc.es/agencias/noticia.asp?noticia=738405
 
¿Por dónde empezar?
 
«Es probable que después de haber tenido una revolución industrial, una revolucoón en telecomunicaciones, ahora vivamos en una revolución energética» (Jeremy Rifkin, «La civilización empática). Conseguir producir energía de manera sostenible y consumirla de forma razonable, deberán ser los dos pilares fundamentales dentro de la ingeniería.
 
Uno de los comienzos será poder “monitorizar” el consumo que actualmente tenemos. No solo conocer el total (que la compañía eléctrica nos facturará), sino los consumos parciales de nuestras instalaciones. Difícilmente se puede mejorar algo que no se conoce en qué estado se encuentra. A nivel comercial existen equipos que permiten ayudar con estos propósitos, como por ejemplo SENTRON PAC3200 y SENTRON PAC4200.
 
A nivel doméstico, Google ha lanzado un proyecto interesante, POWER METER. El objetivo es que los usuarios puedan ver qué consumo tiene cada uno de los dispositivos que usan habitualmente y puedan comprobar cuánto están pagando por ello:
 
 
El lema deja muy claro cuáles son los objetivos: «Si no lo puedes medir, no lo puedes mejorar». -Lord Kelvin -.
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